钞票验证器 技术领域 本发明涉及一种用于改进检验钞票、 账单、 凭证或类似东西的有效性或者其他方 面的方法以及设备， 其在下文中以非限制的方式涉及到钞票。
背景技术 日益增加的用于比如停车、 游戏以及类似服务的支付行为通过插入到设备中的钞 票来支付， 这种设备作为所需服务的一部分或者被连接到用于提供或方便所需服务的设备 上。 钞票的插入意味着该设备需要能够对钞票进行验证并检查插入的钞票是否为法定货币 并且是否其满足所需的支付额度。如果钞票是有效的， 则该支付被接受并提供该服务。但 是， 如果钞票被识别为无效， 则阻止提供该服务。
已经的是提供设备允许检查钞票的有效性， 但发现现存的设备在很多情况下并非 足够有效的或者精确的以便提供对钞票的有效性进行充分可靠的验证。 同样已知的是采用 钞票的特定图像波长的探测作为辅助有效性检验的手段， 但是这种检验一般只能与单一波
长相关联， 其限制了这种验证的应用。
本发明的总体目的是通过检查钞票的图像的多个波长来提供一种改进的方式以 用于识别钞票的有效性并且允许有效性的检验仍然为适合应用于自动命令设备的方式和 时效。 发明内容
本发明的一方面提供用于检验钞票有效性的设备， 所述设备包括 ： 一光源， 其具有多个波长， 用于对钞票进行照明 ； 一掩孔 (aperture)， 其中照明光线穿过该掩孔到达钞票的一部分 ； 成像装置， 用于在至少一个波长下探测从钞票反射或者透射的光线 ； 所述成像装置通过所述反射或者透射的光线生成表示所述部分的至少一个图像； 特征在于， 具有供将要验证的钞票通过的钞票通道， 以在钞票的多个部分中的每 个部分呈现于掩孔时经由所述掩孔将钞票的多个部分暴露在照射光线下。
典型地， 该成像装置为每个部分都生成一幅影像并且处理装置将这些影像相连接 以生成钞票的图像。应当理解的是， 该处理装置可以形成为该成像装置的一部分。
在一个实施例中， 该钞票基本上连续不断地沿钞票路径移动以通过该掩孔。典型 地从钞票的暴露部分顺序地生成影像。 从而当钞票穿过钞票通道之后就建立了整个钞票的 图像。
在一个实施例中， 每个部分由多个影像来表示， 这些影像与用于探测那些部分的 多个波长相关联。
在一个实施例中， 这些创建的影像足够以三维矩阵的形式建立一个图像， 藉此矩 阵的两个坐标分别与钞票的 x 和 y 坐标相关并且矩阵的第三个坐标与钞票成像的波长相
关， 典型地与特定成像波长的强度相关。
在另一实施例中， 这些影像被用于以三维矩阵的形式创建一图像， 藉此该矩阵的 坐标与钞票的纵向坐标、 可探测的波长光谱范围以及探测到的光线强度相关联。
在一个实施例中， 提供一照明光学系统以保证掩孔的照明基本上均匀， 照明光学 系统典型地与钞票通道相邻并作用于钞票通道。
在一个实施例中， 如果所选的光源发射在相对较大的空间范围上的光线， 则该发 射的光线能够通过照明光学系统被聚焦在掩孔中以获得可接受的照明强度。
在一个实施例中， 该光源包括一单独的光源， 比如一光谱宽频带灯泡 / 灯， 或者可 以为多个部件、 多个 LED 的复合体或者其它能够产生所需光谱范围的光源。
典型地， 该光源是多色光源。
在一个实施例中， 所使用的光源限定能够被成像装置探测的波长范围。
在一个实施例中， 这些生成的影像是包括在多色光源内的所有波长下所生成的影 像。
在一个实施例中， 这些被选择要生成的影像与探测的在钞票上提供的已知光学安 全特征是相关联的。
在一个实施例中， 该照明光学系统包括一透镜或反射镜， 或者可以是复合透镜组 / 反射镜组。
典型地， 该掩孔是一宽度在 1mm 左右或者更小的伸长缝隙。
在一个实施例中， 当缝隙的宽度限定了光谱成像的钞票在 y 方向上的最小像素尺 寸时该缝隙限定了光谱成像的最大 y 轴 ( 长边 ) 空间分辨率。该缝隙的宽度还对该光谱成 像的光谱分辨率产生一定影响。
在一个实施例中， 该装置包括收集光学系统， 以收集从钞票反射 / 透射的光线并 重新聚焦于一衍射部件以尽可能地获得最大的空间和光谱分辨率。
在一个实施例中， 该收集光学系统包括一单独的透镜或者反射镜， 或可选地为多 个透镜和反射镜组成的复合组件。
在一个实施例中， 该装置包括一衍射部件， 以将从钞票反射 / 透射的入射光线拆 分成波长组分。该衍射部件决定该单元的光谱分辨率。
在一个实施例中， 该衍射部件从棱镜、 衍射光栅、 棱栅或者任何其它衍射部件中选 择。
典型地， 该装置包括一再成像光学系统， 以接收来自衍射部件的光线并将其聚焦 在成像装置上。
在一个实施例中， 该成像装置为一探测器， 其将入射在其上的光线成像并生成光 谱影像的 x 坐标 ( 短边 ) 和每个缝隙的 z 坐标 ( 波长 )。
在另一实施例中， 该探测器将入射其上的光线成像并确定每个缝隙的波长范围上 的光线强度。
在一个实施例中， 该成像装置包括一扫描头， 以探测在经过钞票的不同位置处的 波长范围。从而该探测器沿不同的缝隙对光线进行扫描以确定钞票 x 轴上的不同的波长的 光线强度。
典型地， 所生成的该光谱三维影像的 y 坐标包括多个缝隙影像。在一个实施例中， 该探测器从任一 CCD、 CMOS 或者光敏二极管中选择。
在一个实施例中， 提供一移动装置， 用于将钞票沿钞票通道中移动。典型地， 该移 动装置包括一电动机， 但是应当理解的是可使用任何驱动单元。
在一个实施例中， 提供了用于验证钞票有效性的装置， 所述装置包括 ：
用于照亮钞票的光源， 其具有不同波长的光线 ；
使钞票通过以待验证的钞票通道 ；
成像装置， 以探测在不同波长所发射的光线并提供多个钞票的影像 ；
特征在于， 该钞票通道包括一缝隙以允许光线在多个位置上通达到钞票上。
本发明的另一方面是提供了一种用于检测钞票有效性的方法， 所述方法包括步 骤：
沿钞票通道传送一钞票 ；
通过一掩孔利用具有多个波长的光线对钞票的一部分进行照明 ；
在至少一个波长上探测由钞票反射或透射的光线 ；
通过所述反射或者透射的光线生成表示所述部分的至少一个影像 ；
特征在于， 该钞票沿钞票通道穿过， 以便通过所述掩孔将该钞票的多个部分暴露 在照明光线中。 典型地， 该光源是多色光源。
在一个实施例中， 该方法为高光谱成像方法， 所述方法导致钞票在波长很宽的范 围内成像。
在一个实施例中， 该波长范围的选择与发光光源的波段、 衍射光学系统的性质和 / 或在探测元件上的线性像素的数量有关。
典型地为每个部分都生成一影像， 并且该影像被组合以创建该钞票的图像。
在一个实施例中， 这些影像被用于以三维矩阵的形式建立一个图像， 藉此矩阵的 两个坐标分别与钞票的 x 和 y 坐标相关并且矩阵的第三个坐标与钞票成像的波长相关， 典 型地与特定成像波长的强度相关。
在另一实施例中， 该影像被用于以三维矩阵的形式创建一图像， 藉此该矩阵的坐 标与钞票的纵向坐标、 可探测的波长光谱范围以及探测到的光线强度相关联。
在另一个实施例中， 提供了一种用于检测钞票有效性的方法， 所述方法包括步 骤：
通过钞票通道传送一钞票 ；
为钞票提供照明并探测从其发出的光线的波长 ；
生成与探测到的波长相关联的钞票的多个影像 ；
特征在于， 该影像利用穿过钞票通道中的缝隙的光线沿钞票的不同的纵向位置生 成。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明的特定实施例 ； 在附图中 ： 图 1 表示本发明一实施例的示意图 ； 图 2 表示本发明另一实施例的示意图 ；图 3 表示由本发明一实施例生成的光谱矩阵 ； 图 4 表示由本发明另一实施例生成的光谱矩阵 ； 以及 图 5 表示由本发明一实施例生成的用于特定波长的光谱矩阵。具体实施方式
首先参考图 1， 以示意性的方式表示了本发明第一实施例的装置和方法。由光源 10 发射光线 1。所使用的该光源 10 优选地为宽带光源， 其提供用于特定的有效性检验所需 的同样多的作用于钞票上的电磁光谱。 该光源限定了能够被扫描器或者其他成像装置探测 到的波长的范围。该光源将被仔细选择以便确保该装置运转以提供所需的有效性检验。例 如， 该光源可包括一单独的光源， 比如光谱宽带灯泡 / 灯， 或者能够是多个元件的组合， 比 如多个 LED， 或者能够产生所需光谱范围的其它光源。
该发射光 1 通过照明光学系统 2 被聚焦在钞票通道 12 中的以缝隙 3 形式的掩孔 上。该钞票通道限定了钞票 11 向前移动的区域， 而且必须足够平坦以获得好的光谱成像。 该照明光学系统确保钞票通道缝隙 3 的均匀一致的照明。如果所选的光源照射在较大的空 间范围上， 就有必要利用这些光学系统将光线聚焦在缝隙上以便获得可接受的照明强度。 这些光学系统可以是单独的透镜或反射镜， 或者能够是透镜 / 反射镜的复合体。但是应当 被理解的是， 如果入射的光源足够强大， 可以不需要该照明光学系统。该钞票通道缝隙 3 具 有多个功能。主要地， 它通过限定钞票 11 要整合的区域来限定光谱成像的 y 轴 ( 长边 ) 空 间分辨率， 即该缝隙的宽度限定了光谱成像的钞票的 y 方向的最小像素尺寸。典型地， 该宽 度为 1mm 或更小。该缝隙的宽度还对该光谱成像的光谱分辨率产生一定影响。 为获得好的光谱成像， 该钞票 11 由电机驱动单元沿钞票通道被驱动以使钞票以 恒定的速率以方向 13 穿过钞票通道 12。 典型地当钞票从装置的外部进入掩孔内时， 该驱动 单元带着钞票的前边缘 14， 然后沿钞票通道移动该钞票。如果该钞票 11 是有效的， 该驱动 单元典型地将钞票提升到存储装置中并且， 如果无效， 可将钞票返回到输入掩孔中。
为了使从钞票反射的光线通路 15 聚焦在衍射部件 6 上， 该光学通路 15 通过收集 光学反射镜 4 和光学系统装置 5 而改变方向。该收集光学系统的作用是收集从钞票反射 / 透射的光线并将其再聚焦在衍射部件 6 上以尽可能地给予最高空间和光谱分辨率。如果该 光学设置并不需要将反射的光线改变方向或者具有足够的强度以穿过探测光学系统， 则可 不需要该反射镜 4 和 / 或光学系统 5。
该衍射部件 6， 能够是棱镜、 衍射光栅或棱栅或者任何其它衍射部件。衍射部件的 目的是将入射光线分割成波长或光谱成分。该衍射部件决定了该单元的光谱分辨率。这个 光谱与从钞票反射的缝隙之下的光线相关， 然后利用光学系统 7 以二维探测部件 8 的形式 在成像系统上再次成像。该光学系统组件 7 的功能是获得来自衍射部件 6 的光线并将其聚 焦在探测器上以便获得最高的分辨率。这些光学系统可以为单独的透镜或反射镜， 或者为 多个透镜和反射镜的复合体。 如果该衍射的光线具有足够的强度和分辨率来达到光谱成像 所需的规范则可以不需要这些光学系统。
为了生成影像， 钞票 11 利用电机在钞票通道 12 内被驱动经过缝隙 3， 并且顺序生 成该缝隙的二维光谱影像。当建立了整个钞票的光谱影像之后， 这些光谱影像就能够被处 理以形成钞票的图像， 比如三维阵列 / 矩阵。 该二维探测器 8 将入射其上的光线进行成像并
且， 例如沿钞票长度对每个缝隙的影像都赋予该光谱影像的 x 坐标 ( 短边 ) 和 z 坐标 ( 波 长 )。然后该缝隙的多个影像能够被用于组成光谱三维影像的 y 坐标。
然后这一探测到的矩阵相对于预先确定或已知的用于假设输入的钞票为有效的 形式的矩阵进行检验。如果探测到的矩阵与预先确定的矩阵相匹配则该钞票为有效的。但 是如果不匹配钞票将被拒绝。
图 2 示出了为获得透射影像而不是反射影像该装置是如何设置的， 在其中光路 15 穿过钞票 11 和在钞票通道中的两个缝隙 3。相同的附图标记用于表示相同的部件。
图 3 表示了本发明实施例所生成的光谱矩阵， 在其中 x 和 y 轴与钞票的坐标相对 应， 并且 z 轴代表所探测到的波长。
可选地， 该探测部件能够被如此配置， 即 x 轴代表波长， 且 z 轴代表探测到的光线 的强度。
在任一情形中， y 轴也可以与沿钞票长度的缝隙影像相关联。
图 4 表示由本发明另一实施例所生成的光谱矩阵， 在其中 x 和 y 轴与钞票的坐标 相关联， 且 z 轴代表所探测到的光线的强度。从而对每个 y 的位置 ( 相应于一缝隙影像 )， 其中的每条线都代表穿过 x 轴 ( 即钞票的宽度 ) 的特定波长的强度。 因此图 5 表示钞票在特定波长的强度图， 其中 x 和 y 轴与钞票的坐标相关联， 且z 轴代表在所述坐标探测到的光线的强度。
从而通过将探测到的光谱数据与已知的真实的矩阵相比较就能够验证钞票的有 效性。