带有视觉检查的纸币接受器.pdf

本发明涉及带有视觉检查的纸币接受器。一种用于认证纸币2的纸币接受器1，具有配备检测器18的感测站S，检测器18产生对应于纸币正面的图像信号。处理器24预处理图像信号，并将其与来自存储器25的所存储的对应于可接受纸币的参考数据进行比较，以便确定纸币的真实性和其面额。显示设备29基于来自检测器18的图像信号，显示对应于受验纸币的图像31，以便允许用户执行以下视觉检查：感测站处检测到的纸币对应于由用户呈递的受验纸币。而且，在设备32上显示纸币的被检测到的面额。用户可以使用按钮33和34接受或者拒绝纸币，或者利用按钮35检索先前接受的纸币的图像。

1.  一种纸币接受器，用于认证由用户呈递给其的受验纸币，所述纸币接受器包含：
接收受验纸币的感测站，包括提供对应于纸币的图像信号的检测器；
处理器，把对应于来自检测器的图像信号中的至少一些的图像数据与所存储的对应于可接受纸币的参考数据进行比较，以确定受验纸币的真实性，并依据比较结果提供针对受验纸币的接受信号，和
显示设备，该设备可操作以显示受验纸币的图像信号，以便允许用户执行以下视觉检查：感测站处检测到的纸币对应于由用户呈递给其的受验纸币。

2.  如权利要求1所述的接受器，其中，显示设备可操作，以便提供基于所述图像数据的显示来提供受验纸币的图像。

3.  如权利要求1或2所述的接受器，其中，检测器被配置成在纸币采样帧中提供所述图像信号，并且处理器可操作，以便通过把图像信号去偏斜到参考帧中来提供图像数据，用于和所存储的对应于可接受纸币的参考数据进行比较。

4.  根据任一前述权利要求所述的接受器，包括：
用户可操作设备，用于发信号通知由显示设备提供的受验纸币图像的可接受性，和
控制装置，用于依据所述接受信号和由所述用户可操作设备发信号通知的可接受性，接受受验纸币。

5.  如权利要求4所述的接受器，其中，用户可操作设备包括接受按钮和拒绝按钮，接受按钮可操作用来表示由显示设备提供的显示对用户来说可接受，拒绝按钮用于表示由显示设备提供的显示对于用户来说不可接受。

6.  根据任一前述权利要求所述的接受器，所述接受器可操作以认证不同面额的纸币，其中，处理器可操作，以便把图像数据与所存储的对应于不同面额的可接受纸币的参考数据比较，以使接受信号指示受验纸币的可接受性和面额。

7.  如权利要求6所述的接受器，其中，显示设备可操作，以便按接受信号所指示的那样显示纸币的面额。

8.  根据任一前述权利要求所述的接受器，包括存储器，用于存储对应于呈递给感测站的连续纸币的图像数据，其中，显示设备可操作用来显示来自存储器的图像信号。

9.  包含根据任一前述权利要求所述的纸币接受器的纸币准予机器。

10.  如权利要求9所述的机器，其中，显示设备被远离机器放置。

11.  包含根据任一前述权利要求所述的纸币接受器的销售点设备。

12.  一种认证由用户呈递的受验纸币的方法，包含：
提供对应于纸币的图像信号，
把对应于图像信号中的至少一些的图像数据与所存储的对应于可接受纸币的参考数据进行比较，以便确定受验纸币的真实性，并依据比较结果提供针对受验纸币的接受信号，和
显示受验纸币的图像信号，以便允许用户执行以下视觉检查：感测站处检测到的纸币对应于由用户呈递给其的受验纸币。

13.  如权利要求12所述的方法，包括提供基于所述图像数据的显示来提供受验纸币的图像。

14.  如权利要求12或13所述的方法，包括在纸币采样帧中提供所述图像信号，并且把图像信号去偏斜到参考帧中，用于和所存储的对应于可接受纸币的参考数据进行比较。

15.  如权利要求12到14中的任何一项所述的方法，包括
促使用户可操作设备发信号通知由显示设备提供的受验纸币图像的可接受性，和
依据所述接受信号和由所述用户可操作设备发信号通知的可接受性，接受受验纸币。

16.  如权利要求12到15中的任何一项所述的方法，包括把图像数据与所存储的对应于不同面额的可接受纸币的参考数据比较，使得接受信号指示受验纸币的可接受性和面额。

17.  如权利要求16所述的方法，包括按接受信号所指示的那样显示纸币的面额。

18.  如权利要求12到17中的任何一项所述的方法，包括存储对应于多个纸币的图像数据，并显示所存储的图像数据。

带有视觉检查的纸币接受器
技术领域
本发明涉及用于认证受验纸币的纸币接受器。
背景技术
常规纸币接受器通过将受验纸币的物理性质与存储的参考数据对照检查，并依据比较的结果发信号通知纸币的真实性来认证受验纸币。受验纸币可以被进行光学扫描，以便产生对应于该纸币的一个侧面或者两个侧面的数字图像数据。图像数据被与所存储的对应于可接受纸币的参考数据比较，以便认证受验纸币。而且，纸币的面额可以被确定，所以可以分配对应于该纸币的货币值的信用。目前已在游戏和自动售货机上使用纸币接受器来提供用于游戏或者进行购买的信用。
常规纸币接受器的问题是用户可能对认证过程的结果有争议，并且可能对分配给受验纸币的信用货币值有争议。
例如，用户可能声称向纸币接受器呈递了比所分配的货币信用更高值的纸币。这种争议可能解决起来费时并且要求机器操作员打开其中安装了纸币接受器的机器以取回所述纸币并对其进行物理检查。
发明内容
根据本发明，提供了一种纸币接受器，用于认证由用户呈递给其的受验纸币，所述纸币接受器包含：接收受验纸币的感测站，包括提供对应于纸币的图像信号的检测器；处理器，把对应于来自检测器的图像信号中的至少一些的图像数据与所存储的对应于可接受纸币的参考数据进行比较，用于确定受验纸币的真实性，并依据比较结果提供针对受验纸币的接受信号；和，显示设备，该设备可操作以显示受验纸币的图像信号，以便允许用户执行以下视觉检查：感测站处检测到的纸币对应于由用户呈递给其的受验纸币。
因此，通过提供被认证纸币的显示，用户可以在视觉上检查纸币图像对应于被呈递给纸币接受器供认证的纸币。
根据本发明的纸币接受器特别应用于例如售货机和游戏机的纸币准予机器(banknote freed machine)，并且也可以在销售点设备中使用。
本发明还包括认证由用户呈递的受验纸币的方法，包含：提供对应于纸币的图像信号；把对应于图像信号中的至少一些的图像数据与所存储的对应于可接受纸币的参考数据进行比较，以便确定受验纸币的真实性，并依据比较结果提供针对受验纸币的接受信号；和，显示受验纸币的图像信号，以便允许用户执行以下视觉检查：感测站处检测到的纸币对应于由用户呈递给其的受验纸币。
附图说明
为了可以更全面地理解本发明，现在将参考附图通过示例描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的纸币接受器设备的示意性平面图；
图2是图1中所示设备的示意性剖视图；
图3是图1和图2中所示设备的示意性框图；
图4是用于以偏斜角度进入接受器的纸币的纸币采样帧F1和用于所存储的纸币参考数据的参考帧F2的示意图；
图5是由接受器的微控制器执行的用于接受或拒绝纸币的处理步骤的流程图；
图6是具有根据本发明的纸币接受器的售货机或游戏机的图示；
图7是由图6中所示设备提供的显示的视图；和
图8是包含根据本发明的纸币接受器的销售点设备的框图。
具体实施方式
如这里所使用的，术语“纸币(banknote)”表示特别是来自中央银行或者其他政府机构的在需要时可用作金钱支付给持票人的本票(promissory note)，也叫做“钞票(paper money)”，并且在美国叫做“通货”或者“票据”，并且也包括其他具有可归属货币值的薄片物体，例如代币或者抵用券。
参考图1和图2，纸币接受器1通过比纸币宽的入口3接收纸币2，所以纸币经过以虚线轮廓示出的路径4通过感测站S到达出口5，在感测站S，捕获对应于纸币的图像数据以确定其真实性。
电磁线圈操作的门6被布置在出口5，以便沿着由箭头7所示的接受路径引导可接受纸币，或者旋转到以虚线轮廓示出的位置，以便沿着以虚线轮廓示出的拒绝路径8引导不可接受纸币。或者，可以通过把不可接受的纸币通过入口3退回将其拒绝，这在下面更详细地描述。
如图2中所示，在具有由被隔开的上部11覆盖的压板(platen)10的主体9之间限定纸币的路径4。如图1中所示，压板10利用限定路径4的侧边缘的直立区域12、13形成。依靠皮带和滑轮装置14和由电动马达(未示出)驱动的辊15沿着路径4驱动纸币2。
在感测站S受验纸币2可被利用光学辐射以三种不同方式照射，以便检验其每一个侧面上的反射性质以及其透射性质。为了检验来自纸币2的上表面的反射，光源16-1跨过压板10横向延伸，并跨过压板10的整个宽度以扁平光束向下引导光辐射。源16-1的一个例子是在被漫射片覆盖的灯箱中以紧密填充的行排列的表面安装LED阵列，发出不同波长的光辐射，以便在宽的光波段上提供空间上均匀的照射。光辐射可以是可见的或不可见的辐射，例如紫外线或者红外线。发光聚合物片或者其他光源可被用作灯箱的替换物。来自源16-1的光辐射被纸币2朝着平面镜17-1反射，平面镜17-1把被反射的辐射引向传感器18-1。本例中的传感器18-1包含具有120行像素CCD传感器的TAOS器件。在使用时，为了适应在制造期间发生的对齐上的变化，只有一部分像素行被使用，例如，当检测纸币时，120像素中只有连续的102个可被用于信号处理。
包含会聚透镜19-1和相关联的光阑20-1的透镜装置把来自镜17-1的光引导到传感器18-1上。透镜装置可以是远心的，尽管也可以使用其他的透镜结构。远心装置的益处是无论感测站S区域中纸币2距透镜20-1的距离如何变化，它都会提供固定尺寸的图像。随着到纸币距离的变化，图像聚焦质量将略微改变，但是图像尺寸上将不改变。对于光阑20-1使用小孔径增大了景深，所以使聚焦误差不那么重要。透镜系统可以被配置成使得尽管纸币相对于成像系统运动并且制造该装置时有装配误差，但是图像尺寸将总是覆盖CCD传感器阵列18-1上相同数量的像素。
为了检验纸币的透射性质，第二光源16-2跨过压板10的宽度延伸，并穿过透明窗口21向下朝着镜17-2引导光辐射，在镜17-2，它被反射穿过具有相关联的光阑20-2的透镜19-2到达第二CCD传感器阵列18-2。
使用第三光源16-3检验纸币下侧的反射性质，第三光源16-3把光辐射引导到窗口21的区域中，以由纸币2朝着镜17-2反射，然后到达传感器18-2、透镜19-2和光阑装置20-2。
因此，可以从纸币两侧上的光学反射性质方面，并且也可以从其透射性质方面来分析纸币。通过选择性使用光源16-1、16-2、16-3可以收集适当的数据，以便给图2和图3中所示的处理电路21提供采样数据。通过使用门6沿着接受路径7引导可接受纸币，并沿着拒绝路径8引导被拒绝的纸币，可以用此后描述的方式接受或者拒绝纸币。或者，皮带和滑轮装置15可以被反向驱动，以便在纸币2已被从入口3通过感测站S完全馈入之后，通过入口3将其拒绝。
当纸币1一开始被插入入口2时，驱动皮带和滑轮装置14逐步地移动纸币通过感测站S，所以检测器18在纸币的整个表面区域上生成连续的像素行数据。在这个例子中，假设通过使用光源16-1和相关联的CCD检测器18-1得出像素化数据行，尽管后面的描述同样很好地适用于响应来自光源16-2或16-3的光辐射在传感器18-2处生成的数据。
传感器阵列18-1包含CMOS芯片。阵列的各个像素在芯片18上紧密地分隔，并且透镜19-1确保每一个像素对跨过路径4沿着线A-A′设置的相应采样位置有响应，如图1中虚线22所示。
用于对设备的操作进行控制的处理电路23可以安装在主体9中。处理电路23在图3中以框图形式示出，并且包含微控制器24，微控制器24从芯片18中的像素化光电传感器接收数字采样。将会理解，可以从芯片18-1、18-2中的任意一个接收数字采样，并且只示出了一个以简化说明。数据采样被与存储在存储器25中的用于可接受纸币的对应采样比较。如后面更详细地说明的那样，连续的数据采样行可以被预先处理，并存储在存储器25中，以便为了认证目的，受验纸币正面的图像可以被向用户显示。
图2中所示的皮带和滑轮装置14的操作由微处理器24通过驱动器电路26控制。门6被驱动器电路27驱动，以使可接受纸币被允许沿着路径7传递，并且非可接受纸币被沿着路径8传递，如图2中所示。
或者，可以由微控制器24指令驱动器27倒转皮带和滑轮装置14和辊15，把被拒绝的纸币退出入口3。
在微控制器24的控制下通过驱动器电路28分别地操作光源16-1、16-2、16-3(在图3中被共同地示为光源16)。
参考图2，纸币接受器包括显示面板29，显示面板29包括第一显示设备30，第一显示设备30显示受验纸币图像31，从存储在存储器25中的作为纸币2经过感测站S的结果的像素化数据得出图像31。显示面板29还包括第二显示设备32，它可以包含一个或更多个显示受验纸币的面额的7段显示单元，如此后将说明的那样，通过把对应于纸币的像素化数据与存储器25中保存的已知不同面额的可接受纸币的对应参考数据进行比较，确定受验纸币的面额。
显示面板29还包括接受按钮形式的致动器33，所述按钮可被用户按下以指示基于纸币图像31和在显示单元32上显示的对应面额，接受纸币。在面板29上提供拒绝按钮34以便允许用户退回受验纸币。显示面板29还包括按钮35，它允许用户检索先前被接受的纸币的图像。因此，通过接连致动按钮35，先前被接受的纸币的接连的图像被显示。
如图3中所示，显示器30、32被与接受、拒绝和检索按钮33-35一起耦合到微控制器24，以便使得微控制器24能够控制和协调在显示器30、32上显示的数据和对受验纸币的接受。
在使用中，当纸币2被插入图1和图2中所示的入口3时，它经过感测站S，并且连续的像素化图像数据行被选择的传感器阵列18捕获，并被馈送到微控制器24。像素化数据被处理，并与存储器25中保存的对应于可接受纸币的参考数据比较。如果作为与参考数据比较的结果发现纸币可接受，则在显示器32上显示对应于纸币面额的面额数据，并且在显示器30上显示从捕获的像素化数据得出的纸币图像。
因此用户被给予检查纸币图像31及显示器32上指示的其被检测到的面额的机会。如果被显示数据对于用户来说可接受，则操作接受按钮33，在这种情况下，微控制器24指令图3中所示的门驱动器26把门6移动到接受位置，并且操作皮带驱动器27以便沿着接受路径7移动纸币。但是，如果用户不同意显示器30、32上的显示的图像或者面额，则可以操作拒绝按钮34，这对应地导致受验纸币被拒绝：或者通过利用门5的适当操作将其传递到拒绝路径8，或者通过入口3把纸币退回去。
现在将参考图5更详细地描述这个过程。在步骤S5.1，在感测站S，从受验纸币检测到连续的图像数据行。参考图1和图4，入口3和出口5之间的路径的宽度比要被检验的某些面额的纸币的更宽，因为不同面额的纸币具有不同的宽度。结果，纸币可能不沿着路径4与路径的侧面边缘12、13平行地穿过接受器1传递。这在图4中被示意性地示出，在图4中，以实线轮廓示出的纸币2被示出沿着箭头4的方向传递，与接受器路径的侧面边缘11、12平行。但是，纸币2’被示出与路径的方向成斜角θ。而且，纸币不一定沿着箭头4所绘出的路径的纵向中心线传递。相反，它可能移到一侧或者另一侧，取决于纸币2被用户插入入口的方式。因此，对于以虚线轮廓绘出的纸币2’，由检测器18-1生成的连续的像素化数据行p可能相对于纸币的侧面边缘偏斜。因此，在纸币采样帧F1中生成了像素化数据，纸币采样帧F1具有相对于图4中所示的参考帧F2偏斜的坐标轴。存储器25中保存的所存储的可接受纸币的参考数据被保存在参考帧F2中，而被捕获的像素化数据在纸币采样帧F1中，纸币采样帧F1可能随着各个受验纸币变化。
参考图5，在步骤S5.2，微控制器24采用去偏斜算法把受验纸币的采样数据从纸币采样帧F1转换到参考帧F2中。这可以用许多不同的方式实现，例如通过确定纸币采样帧中的纸币的边缘以便计算斜角θ，然后根据该角度变换数据。微处理器24也可以计算纸币的侧面边缘的长度，供与纸币参考数据比较，以便帮助确定纸币面额。
在步骤5.3，作为结果的去除偏斜的数据被与存储的不同面额的纸币的数据比较。这可能涉及纸币的侧面边缘长度的比较和载有关键视觉特征的区域与存储器25中对应的存储数据的比较。如果在步骤S5.4检测到真纸币，则在步骤S5.5，在步骤S5.2生成的去偏斜的图像数据被作为图像31在显示设备30上显示。而且，在步骤S5.6，与在步骤S5.3确定的纸币面额相对应的数据被在显示设备32上显示。
而且，在步骤S5.7，提供纸币图像显示31的图像数据被与表示显示器32上显示的面额的数据一起存储在存储器25中。
如果在步骤S5.4纸币未被接受，则在步骤S5.8，微控制器24通过适当地指令门驱动器26和皮带驱动器27沿着拒绝路径8传递纸币或者将其通过入口3退回，导致所述纸币被拒绝。
但是，对于可接受纸币，在同意接受纸币之前，把受验纸币呈递给接受器1的用户被给予检查接受过程的结果的机会。因此，用户可以检查可接受纸币的图像31及其如显示器32上显示的被检测到的面额，并决定其是否对应于用户对纸币和其面额的认知。
因此，在图2中所示的例子中，如果用户认为通过入口3插入的纸币是10美元的纸币，这将对应于被显示的图像31和显示器32上所示的检测到的值，在这种情况下，用户将操作接受按钮33。但是，如果用户相信50美元的纸币被呈递到接受器1，则用户将发现图2中所示的所显示的图像和面额不可接受，并且将按下拒绝按钮34。
参考图5，如果接受按钮33被致动，则微控制器24操作门驱动器26和皮带驱动器27来沿着接受路径7驱动纸币，以导致接受纸币，如步骤S5.10处所示。
如果如步骤S5.11处所示，拒绝按钮被致动，则微控制器24操作门驱动器26和皮带驱动器27以导致拒绝纸币，如先前参考步骤S5.8所描述的那样。
可能存在用户希望检查多于一张被插入的纸币的图像的情况，例如需要多于一张纸币以提供大于单个被接受纸币的购买值的货币信用的情况。在这种情况下，用户可以操作如图2和图3中所示的检索按钮35，从而导致显示先前插入的可接受纸币的图像和面额。微控制器24响应于检索按钮35的连续操作，检索连续的纸币的图像数据，并在显示设备30、32上显示该数据。
根据本发明的接受器对于所谓的纸币准予机器具有专门应用，响应于接收适当货币值的可接受纸币，所述机器被准予进行操作，例如售货机和游戏机。在图6中示意性地示出了游戏机或售货机36的例子。硬币或纸币操作的游戏机和售货机是公知的，并且被配备了纸币接受器，以便基于插入的纸币向用户提供信用，用于购买物品或者用于允许用户玩游戏。图6中所示的机器36配备有根据本发明的具有主体9和纸币入口槽3的纸币接受器1。显示面板29也被安装在机器36上，所以当用户插入受验纸币时，纸币接受器或者一开始拒绝纸币，或者如果发现其可接受，则在显示设备30上显示纸币的图像，一并在显示器32上显示其面额的细节。用户可以接受纸币具有与用户对其的认知相同的面额，并操作接受按钮33。否则，如先前所描述的那样，可以操作拒绝按钮34，然后纸币被通过入口槽返还给用户。因此，用户无理由反对说被接受的纸币具有比纸币接受器1赋予其的面额更高的面额。
而且，如果对于特定购买或者为了提供游戏信用，多于一个纸币被插入，则如先前所描述的那样，可以使用检索按钮35显示每一个纸币的图像。这也降小了用户对有关纸币接受器1所赋予的信用量的争执的范围。
在远离售货机或者游戏机的位置，也可以检索和显示所存储的可接受纸币的图像数据。例如在娱乐场所中，图像数据可以被发送到安全控制室37，以便在计算机38上显示，如图6中所示。图7示出了与图6中所示的纸币接受器1所接受的连续纸币相对应的纸币图像的一种可能的显示。此外，可以显示可接受纸币的纸币面额数据。图7中所示的图像可被用于纸币接受器1的性能的统计分析，并且可被管理人员用来协助有关提供给用户的信用的争议。
根据本发明的纸币接受器也可以被有益地用在销售点设备中，例如在超级市场的收款处。参考图8，供在超级市场收款处使用的销售点结构包含具有相关联的条形码读取器41的常规出纳机40，条形码读取器41读取要被购买的货物上的条形码。具有相关联的显示面板29的根据本发明的纸币接受器1把从客户接收到的可接受纸币馈入纸币容器42中，该容器可被定期清空或更换，以便允许把纸币运输到收款处位置或者会计办公室。显示面板29可以被集成在出纳机40的普通显示设备中，出纳机40的普通显示设备在收款过程中向客户显示被购买物品的细节。
当客户使用一个或更多个纸币付款时，每一个纸币被插入纸币接受器1的入口3中，并且如果可接受，则在显示面板29上提供对应的显示，包含检测到的纸币的图像31以及对应于显示设备32上显示的其面额的数据。如果基于面板29上显示的信息，客户同意纸币已经被纸币接受器正确地接受，则客户操作接受按钮33。否则，致动拒绝按钮34，然后纸币被拒绝，如先前所描述的那样。被接受的纸币被馈入纸币容器40中。
对这种装置的很多修改是可能的，例如，可接受纸币的图像数据可以被馈至对应于图6中描述的位置37的远程位置，例如会计办公室，以便提供关于纸币接受器1所接受的纸币的统计信息。
而且，与被接受并馈入纸币容器40的纸币相对应的图像数据可以被存储在与纸币容器相关联的存储器装置中用于分发，或者如果需要，用于在纸币容器被打开时的后续分析。
在另一种修改中，纸币容器设备42可以被包装设备代替，在包装设备中，纸币被馈入塑料容器中，所述塑料容器具有将其密封的盖子，所以以后在不破坏容器的情况下不能把容器再打开，以便把盗窃减少到最小。
图6中所示的显示设备30、32可以被集成到在游戏机和某些售货机上通常提供的显示设备中，以便提供与纸币的图像和其被检测到的面额相对应的显示。类似地，通过使机器的其他特征多功能以包含上述功能，可以执行接受、拒绝和检索按钮的功能。而且，虽然使用用来认证纸币的图像数据显示纸币的图像，但是可以利用其他手段，例如与传感器阵列18分开的数码相机来产生所显示的图像。