鈔票印刷光變圖文檢測方法及裝置

廣電運通金融電子股份有限公司 陳 健

近年來，隨著社會經濟的不斷發展，現金流通量在不斷地增加，不法分子利用新的技術制造各種各樣的假鈔，嚴重擾亂了金融市場秩序，破壞了國家的穩定和團結，給社會經濟帶來了嚴重的危害。為了保護國家和人民的利益，結合現代科學技術的發展，不斷提高人民幣的防偽技術水平。中國人民銀行于2015年開始，陸續發行了新版人民幣。新版本的人民幣在防偽能力和印刷質量等方面有了很大的提升。人民幣防偽技術的提高，大大增加了假鈔制作的成本和難度，能夠很大程度上減少假鈔的制販。

2017年，中國人民銀行發布了金融機具的行業標準。新的標準細化了鑒偽能力的等級，量化了防偽特征數量。對現金機具的鑒偽水平提出了“最嚴格”要求。現金機具所具備的防偽特征數量越多，意味著機具防偽性能也越強，國家的現金防火墻體系也更加鞏固。因此，不斷地提高機具防偽性能水平，有利于產品在市場上保持核心競爭力。

1 研究背景和意義

印刷光變圖文是國際鈔票防偽領域公認的前沿公眾防偽技術之一。目前包括歐元、盧布、人民幣都采用了該技術。印刷光變技術是指在不同角度下觀察印刷油墨特征，油墨特征的顏色會發生改變，并且可以看到一條高亮光帶在數字上滾動。當前的鈔票防偽特征檢測裝置，檢測傳感器與物體檢測平面僅有固定的一種角度，只能檢測印刷光變圖文特征的有無、缺失以及大致輪廓，無法鑒別出紙幣晃動時，高亮光帶在光變數字上滾動的重要特性。

本論文提出一種多角度印刷光變圖文檢測的方法和裝置，通過兩組不同角度的檢測傳感器，獲取得到不同角度下光變數字圖文上的高亮光帶位置，對比兩組高亮光帶位置能準確判斷出光變圖文特征的真假屬性，如高亮光帶存在，且兩組光帶位置不一致，則該特征正常，是真鈔；如高亮光帶不存在，或光帶位置不發生變化，則該特征異常，是假鈔。

2 研究內容和技術方案

本文研究的方法，主要通過一個檢測裝置，采用CIS圖像傳感器采集鈔票再可見光圖像下的反射圖像，紅外光下的反射和透射圖像，提取圖像上的關鍵特征進行圖像鑒偽研究。在對鈔票圖像進行特征提取之前，先要對鈔票圖像進行預處理操作，包括圖像背景區域的去處，特征區域的定位、分割等。

2.1 檢測裝置結構

如圖1所示，1為第二組上部CIS；2為第二組下部CIS；3為第一組上部CIS；4為第一組下部CIS，兩組CIS安裝的角度不完全一樣；5為若干導鈔輪，走鈔通道位于上部和下部CIS中間通道。鈔票從右往左進入后，觸發兩組CIS依次對鈔票的正面和反面圖像進行采集。

圖1 檢測裝置結構示意圖

2.2 具體實現流程

鈔票圖像是在移動的狀態下，通過CIS高速掃描的圖像，圖像上會有很多噪聲，走鈔的過程中會出現鈔票圖像傾斜的現象，需要先對圖像預處理，再進行后續操作，具體流程如圖2所示。

圖2 檢測方法流程圖

鈔票圖像預處理包括圖像的邊緣檢測、旋轉校正，去除冗余的圖像數據，得到完整的鈔票圖像，如圖3所示。

圖3 預處理后鈔票圖像

經過預處理后的鈔票圖像，包含了全副的鈔票圖案，需要進行字符的定位和切割，提取出感興趣區域；如圖4所示，第一組CIS采集到的印刷光變圖文特征，高亮的光帶較寬，且均勻分布有2條光帶；第二組CIS采集到的印刷光變圖文特征，高亮的光帶較窄，且分布僅有1條光帶。

圖4 兩組CIS采集到的印刷光變圖文特征

根據得到的光變數字字符圖像，對圖像的每行灰度進行統計，由于切割出來的數字寬度可能不同，因此需要統計每行灰度的均值AvgG(i)，設第i行圖像共有n個像素，G(i,j)表示光變數字圖像第i行第j個像素的灰度值，則通過公式：

可得到灰度變化曲線，如圖5所示。

圖5 CIS采集生成的灰度曲線及數據

根據灰度曲線的最大值Max_AvgG和最小值Min_AvgG，計算出變化曲線的幅值大小Diff，通過公式：

如大于設定閾值T1，即Diff >T1。則滿足光變數字上存在高亮光帶的條件，反之，則不存在高亮光帶。

判斷出光變數字上存在高亮光帶，記錄兩級CIS的Max_AvgG再特征圖像上的坐標位置Pos1和Pos2，并進一步判斷兩級CIS圖像高亮光帶坐標位置Diff_Pos，通過公式：

如高亮光帶的坐標相對位置發生偏移，大于設定的閾值T2，即Diff_Pos>T2。則該高亮光帶會隨著不同觀察角度的變化而變化，特征圖案正常，是真鈔；反之，則特征圖案異常，是假鈔。

結論：本技術方案采用了不同角度的CIS布局方案，采集到不同位置和角度下印刷光變圖文的灰度特征曲線，根據曲線的差異性大小，推論出該特征的真偽屬性，如不是采用這類特殊油墨印制的真鈔，則可以通過這種技術手段將異常鈔票識別出來。該方法，適用于鑒別帶有印刷光變圖文特征的所有鈔票和票據，對于現金機具的鑒偽能力提升具有明顯的促進作用。