專利名稱：貨幣確認(rèn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及貨幣確認(rèn)器和貨幣項(xiàng)目的分類方法。
已知貨幣確認(rèn)器的工作方法是利用傳感器測量貨幣項(xiàng)目的某些特征，然后利用測得的數(shù)值來對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類，就是說，確定所述貨幣項(xiàng)目是否為已知目標(biāo)面額的實(shí)例或是偽造品。已知有各種貨幣項(xiàng)目的分類方法，包括例如將從n次貨幣項(xiàng)目測量中導(dǎo)出的n-維矢量與n-維空間中定義目標(biāo)面額有效實(shí)例的區(qū)域進(jìn)行比較。分類貨幣的具體方法的實(shí)例涉及使用馬哈拉諾比斯距離，并將此馬哈拉諾比斯距離與閾值進(jìn)行比較，所述閾值圍繞每一種面額的已知總數(shù)大體上形成橢圓。
馬哈拉諾比斯距離的計(jì)算涉及使用每一種目標(biāo)面額的總體分布的平均和協(xié)方差矩陣以及從貨幣項(xiàng)目的測量中推導(dǎo)出的n-維矢量。
利用目標(biāo)面額的樣品以及一個(gè)或多個(gè)樣品確認(rèn)器在實(shí)驗(yàn)室中收集測量結(jié)果。目標(biāo)面額可以包括已知的偽造品。將樣品貨幣項(xiàng)目插入樣品確認(rèn)器中，利用測量結(jié)果推導(dǎo)出總體分布。用統(tǒng)計(jì)方法建立所述分布模型，并推導(dǎo)出平均和協(xié)方差矩陣。
對產(chǎn)品確認(rèn)器進(jìn)行編程，以便利用上述計(jì)算的每一目標(biāo)面額的平均和協(xié)方差矩陣計(jì)算馬哈拉諾比斯距離。
以上討論的先有技術(shù)的一個(gè)問題是，計(jì)算馬哈拉諾比斯距離所涉及的處理量會(huì)很大，特別是當(dāng)n很大時(shí)，這就增加了處理成本和時(shí)間以及分類所涉及的時(shí)間。
另一個(gè)問題是產(chǎn)品確認(rèn)器中諸如傳感器等的元件變化以及測量結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室中得到的結(jié)果相比較的結(jié)果變化。已知要考慮到每種產(chǎn)品的變化來進(jìn)行適配，但這既費(fèi)時(shí)又增加成本。補(bǔ)償產(chǎn)品之間變化的另一種方案是在產(chǎn)品壽命的初期設(shè)定大的接受閾值，以便獲得最好的接受比例，但這要冒增加接受偽造品的風(fēng)險(xiǎn)。
一種利用貨幣測試儀對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類的方法，所述方法包括利用從對所述貨幣項(xiàng)目特征的檢測導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行馬哈拉諾比斯距離計(jì)算，其中，所述馬哈拉諾比斯距離計(jì)算在基本上獨(dú)立的至少兩部分中進(jìn)行、使得對于具有分量Y1和Y2的數(shù)據(jù)矢量X，X＝(Y1，Y2)，X的所述馬哈拉諾比斯距離基本上等于Y1的馬哈拉諾比斯距離加上Y2的馬哈拉諾比斯距離。
所述各部分中至少一個(gè)部分用加權(quán)值加權(quán)。
一種利用貨幣測試儀對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類的方法，所述方法包括利用從對所述貨幣項(xiàng)目特征的檢測導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行馬哈拉諾比斯距離計(jì)算，其中所述馬哈拉諾比斯距離計(jì)算在至少兩個(gè)部分中進(jìn)行，其中至少一部分用加權(quán)值加權(quán)。
所述方法包括改變所述加權(quán)值。
所述方法包括單調(diào)地增加或減小所述加權(quán)值。
所述方法包括在0和1之間改變所述加權(quán)值。
所述加權(quán)值根據(jù)以下各種參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)而變時(shí)間；被測試的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目；或者貨幣總數(shù)中或者對于貨幣的特定目標(biāo)面額被接受的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目以及被拒收的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目。
所述方法包括利用一個(gè)或多個(gè)傳感器檢測貨幣項(xiàng)目以便產(chǎn)生傳感器數(shù)值并推導(dǎo)出包含多個(gè)分量的數(shù)據(jù)矢量。
所述各部分中至少一個(gè)部分包括歸一化數(shù)據(jù)，并且所述各部分中至少一個(gè)部分涉及絕對數(shù)據(jù)。
所述各部分中至少一個(gè)部分與貨幣項(xiàng)目的第一特征有關(guān)，并且所述各部分中至少另一個(gè)部分與貨幣項(xiàng)目的另一特征有關(guān)。
所述方法包括將所述結(jié)果馬哈拉諾比斯距離與固定或可變的閾值進(jìn)行比較。
所述閾值根據(jù)以下各種參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)而變時(shí)間；被測試的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目；或者貨幣總數(shù)中或者對于貨幣的特定目標(biāo)面額被接受的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目以及被拒收的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目。
所述閾值的所述改變與所述加權(quán)值的所述改變有關(guān)。
所述閾值是利用Hotelling測試計(jì)算的。
所述方法包括增加或減小mahalanobis計(jì)算的維數(shù)。
一種確認(rèn)和/或命名貨幣項(xiàng)目的方法。
一種操作貨幣測試儀的方法，所述方法包括通過利用上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法計(jì)算各部分的馬哈拉諾比斯距離來計(jì)算馬哈拉諾比斯距離、以便利用測量的貨幣項(xiàng)目的特征將所述貨幣項(xiàng)目分類，其中，最初利用對應(yīng)于所述貨幣項(xiàng)目的第一特征集的數(shù)據(jù)來計(jì)算所述各部分的馬哈拉諾比斯距離，然后利用對應(yīng)于所述貨幣項(xiàng)目的第二特征集的數(shù)據(jù)來計(jì)算所述各部分的馬哈拉諾比斯距離。
所述第一和第二特性集重疊。
所述共同的特征是適合于所述貨幣測試儀的特征。
所述第二特征集是從對所述第一特性集加上一個(gè)或多個(gè)特征、去掉一個(gè)或多個(gè)特征或替代一個(gè)或多個(gè)特征而導(dǎo)出的。
一種對貨幣測試儀編程的方法，所述方法包括把用于執(zhí)行上述方法的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在貨幣測試儀中。
所述對貨幣測試儀編程的方法包括利用Hotelling測試推導(dǎo)出對貨幣項(xiàng)目的接受閾值。
一種貨幣測試儀，它包括用于執(zhí)行上述對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類的方法的裝置。
所述貨幣測試儀包括用于檢測貨幣項(xiàng)目特征的一個(gè)或多個(gè)傳感器；數(shù)據(jù)處理裝置；以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
所述貨幣測試儀包括鈔票測試儀。
所述貨幣測試儀包括硬幣測試儀。
所述實(shí)施例的鈔票確認(rèn)器的基本元件基本上如WO97/26626中所示和說明的，以下僅作簡要說明。
參閱

圖1，在確認(rèn)器中，當(dāng)鈔票2沿預(yù)定傳送平面按照箭頭6的方向通過時(shí)被光學(xué)傳感模塊4檢測。
傳感模塊4具有兩個(gè)線性光源陣列8、10和直接安裝在印刷電路板14下面的線性光電探測器陣列12。每個(gè)光電探測器的控制單元32和第一級放大器33直接安裝在印刷電路板14的上表面上。
印刷電路板14在上表面和電路板周邊配備有用諸如金屬等剛性材料制成的邊框38。邊框38有接插件40，控制單元32通過所述接插件與鈔票確認(rèn)器的其他元件(未示出)、例如位置傳感器，鈔票分類機(jī)構(gòu)，外部控制單元等等通信。
光學(xué)傳感模塊4具有兩個(gè)單光導(dǎo)16和18，用來將光源陣列8和10產(chǎn)生的光傳送到鈔票2的一狹帶上。光導(dǎo)16和18由模壓的有機(jī)玻璃材料制成。
每個(gè)光導(dǎo)由垂直的上部和與上部成一定角度的下部構(gòu)成。光導(dǎo)16和18的成角度的下部將光導(dǎo)16和18在內(nèi)部反射的光射向位于光導(dǎo)16和18之間中心位置的鈔票2的照射狹帶。
透鏡20以對應(yīng)于探測器陣列12的線性陣列的形式安裝在所述光導(dǎo)之間。探測器陣列12中的每個(gè)探測器都配備有一個(gè)透鏡20。每個(gè)透鏡20將從鈔票上一個(gè)分立區(qū)域(大于探測器的有效區(qū)域)收集的光發(fā)送到對應(yīng)的探測器上。透鏡20用位于光導(dǎo)16、18之間的光支架固定在適當(dāng)位置。
這樣設(shè)置光導(dǎo)16、18的發(fā)光端24和26以及透鏡20、使得只有漫反射光被發(fā)送到探測器陣列12上。
光源陣列8和10、探測器陣列12以及線性透鏡陣列20延伸到光導(dǎo)16和18的整個(gè)寬度、從一個(gè)橫側(cè)面到另一橫側(cè)面，以便能夠檢測鈔票2整個(gè)寬度上的反射特性。
光探測器陣列12由許多(例如30個(gè))PIN二極管形式的單個(gè)探測器的線性陣列構(gòu)成，每個(gè)二極管檢測位于由光導(dǎo)16和18照亮的狹帶上的鈔票2的分立部分。通過相應(yīng)的鄰近探測器20接收漫反射光的鄰近探測器探測鈔票2的各個(gè)鄰近和分立區(qū)域。
參閱圖2，該圖示出安裝在印刷電路板14上的一個(gè)光源陣列8。另一個(gè)光源陣列10的結(jié)構(gòu)完全相同。
光源陣列8由大量未用塑料封裝的LED形式的分立光源9構(gòu)成。光源陣列8由若干不同的光源組9構(gòu)成，每一個(gè)光源組產(chǎn)生不同峰值波長的光。這種結(jié)構(gòu)的實(shí)例在瑞士專利第63-11號中已有說明。
在本實(shí)施例中有六個(gè)這樣的組，其中四組光源產(chǎn)生四種不同的紅外波長光，兩組光源產(chǎn)生兩種不同波長的可見光(紅和綠)。使用的波長根據(jù)能獲得對鈔票印刷油墨的最大靈敏度來選擇，從而保證高程度地區(qū)別不同鈔票類型和/或真?zhèn)吴n票。
每個(gè)彩色組的光源都分散在整個(gè)線性光源陣列8上。光源9安排成六種光源的集合11，所有集合11都是端對端對準(zhǔn)，形成橫跨光源陣列8的反復(fù)的彩色序列。
光源陣列8中的每個(gè)彩色組由與電流發(fā)生器13并聯(lián)的十個(gè)光源9的兩個(gè)系列組成。雖然圖中僅示出一個(gè)電流發(fā)生器13，但是對于整個(gè)陣列8，有七個(gè)這樣的電流發(fā)生器。彩色組由安裝在印刷電路板13的上表面上的控制單元32中的本機(jī)定序器依次激勵(lì)。光源陣列不同彩色組的順序照明在美國專利No.5304813和英國專利申請No.1470737中作了詳細(xì)說明。
在鈔票檢測期間，所有六個(gè)彩色組在每個(gè)探測器的探測器照明周期內(nèi)被依次順序地激勵(lì)和檢測。
這樣，在一系列單獨(dú)的探測器照明周期內(nèi)，探測器12以六個(gè)預(yù)定波長中的每個(gè)波長、有效地掃描鈔票2的整個(gè)寬度上的一系列像素的漫反射特性。隨著鈔票沿著傳送方向6傳送，通過以六個(gè)波長中的每個(gè)波長反復(fù)掃描鈔票2的各狹帶，就可以檢測鈔票2的整個(gè)表面。傳感器的輸出由控制單元32處理，以下將作詳細(xì)說明。
代表鈔票的所述獲取數(shù)據(jù)在控制單元32中進(jìn)行處理，以下將作詳細(xì)說明。利用位于所用的傳輸機(jī)構(gòu)入口處的光學(xué)位置傳感器來監(jiān)控檢測時(shí)鈔票的位置，就可識別鈔票2上具有用于評估的最佳反射特性的預(yù)定區(qū)域。
現(xiàn)參閱圖3，該圖示出包括圖1所示的光學(xué)傳感模塊的鈔票確認(rèn)器。在圖1中已說明的元件仍用同樣的標(biāo)號代表。
圖3示出類似于在國際專利申請No.WO96/10808中所說明的鈔票確認(rèn)器。所述裝置包括由軋輥52形成的入口；由軋輥54、56和58形成的傳送路徑；上金屬絲網(wǎng)篩60和下金屬絲網(wǎng)篩62；以及由框架構(gòu)件64形成的出口，所述金屬絲網(wǎng)篩一端固定在該框架構(gòu)件上?？蚣軜?gòu)件66支撐著金屬絲網(wǎng)篩60和62的另一端。
上傳感模塊4位于傳輸路徑的上面，用以讀出鈔票2的上表面，由軋輥56與所述上傳感模塊4水平間隔開的下傳感模塊104位于鈔票2的傳輸路徑的下面，用以讀出鈔票2的下表面。在傳感模塊4和104的對面分別設(shè)置參考鼓輪68和70、以便提供借以對傳感裝置4和104進(jìn)行校準(zhǔn)的反射表面。每個(gè)軋輥54、56和58以及參考鼓輪68和70都配備有適應(yīng)上和下金屬絲網(wǎng)篩60和62的規(guī)則間距的溝槽。
邊緣探測器72由位于裝置50的傳輸平面下面的細(xì)長光源(由LED陣列和漫射裝置構(gòu)成)、位于傳輸平面上的CCD陣列(帶有自聚焦光纖透鏡陣列)和關(guān)聯(lián)的處理單元構(gòu)成，該邊緣探測器72位于軋輥52和入口金屬絲網(wǎng)篩支架66之間。
工作時(shí)，利用傳輸輥輪54將票據(jù)傳送通過傳感模塊4。當(dāng)票據(jù)傳送通過傳感模塊時(shí)，由各光源組9依次發(fā)射各種波長的光，再由對應(yīng)于鈔票的各分立區(qū)域的每一個(gè)探測器檢測從鈔票上反射的每種波長的光。
每組光源由電流發(fā)生器13驅(qū)動(dòng)，電流發(fā)生器13由控制器32控制。
對于每種波長，從各光源組9發(fā)出的光在光混合器中混合，然后輸出到票據(jù)上。這樣漫射光可更均勻地分布在票據(jù)的整個(gè)寬度上。已根據(jù)票據(jù)上的圖形有了改變的從票據(jù)反射的光，被探測器陣列檢測并且輸出信號在控制單元32中進(jìn)行處理。
這樣，對于在光學(xué)傳感裝置下的鈔票的每個(gè)位置，以及對于對應(yīng)于鈔票上的像素或測量點(diǎn)的每個(gè)傳感器，可導(dǎo)出一組六個(gè)測量結(jié)果，對應(yīng)于發(fā)射光的六個(gè)波長。
以下將說明本發(fā)明的一般原理，接著說明建立確認(rèn)器的方法以及對饋入鈔票的確認(rèn)方法。
預(yù)先選擇鈔票的一個(gè)特定區(qū)為一個(gè)“區(qū)域”。所述區(qū)域可以是鈔票的特定線性區(qū)或1維區(qū)，或諸如方形或矩形的2維區(qū)，或者是整個(gè)鈔票。所述區(qū)域可以選擇為對應(yīng)于給定鈔票的已知保密特征。對于不同的面額可以選擇不同的區(qū)域。一個(gè)區(qū)域可以由對于一組波長的一組測量點(diǎn)來定義。
用例如上述的鈔票傳感裝置對鈔票的至少一些部分(包括所述特定區(qū)域在內(nèi))進(jìn)行測量，得到對應(yīng)于傳感器的每個(gè)測量點(diǎn)的測量結(jié)果。
收集各區(qū)域的局部數(shù)據(jù)并將所述局部數(shù)據(jù)歸一化。歸一化可以利用另一區(qū)域(包括對應(yīng)于整個(gè)鈔票的區(qū)域)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行。可以認(rèn)為這是一種數(shù)據(jù)預(yù)處理。
利用一個(gè)(一些)區(qū)域的局部歸一化數(shù)據(jù)和諸如整個(gè)鈔票區(qū)域或用于歸一化的區(qū)域的數(shù)據(jù)的絕對數(shù)據(jù)來推導(dǎo)鈔票的數(shù)據(jù)。
在此實(shí)例中，對于由下式所定義的測量xIl＜i＜N，1＜k＜K式中N為測量點(diǎn)的總數(shù)，而K為波長數(shù)，對于測量點(diǎn)數(shù)目為M的給定區(qū)域Z，對波長k的局部歸一化數(shù)據(jù)可用下式計(jì)算zl=1MΣj=1Mxikgk---1<k<K---(1)]]>式中g(shù)k=1NΣi=1Nxik---(2)]]>故gk代表絕對數(shù)據(jù)。
將局部歸一化數(shù)據(jù)和絕對數(shù)據(jù)合并，形成所述區(qū)域的數(shù)據(jù)矢量X。
因此，例如對于以三個(gè)波長測量的一個(gè)區(qū)域，所述數(shù)據(jù)的矢量為(z1，z2，z3，g1，g2，g3)t。
馬哈拉諾比斯距離采用給定面額的協(xié)方差矩陣和平均值。它利用從一組分析的樣品數(shù)據(jù)(例如在實(shí)驗(yàn)室中，如簡介中所述)的統(tǒng)計(jì)模型而設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)方法來求出饋入鈔票的距離。
更詳細(xì)地說，設(shè)∑和μ為樣品數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣和平均值矢量，對應(yīng)于饋入鈔票、給定的輸入矢量x＝(x1，.....，xn)的馬哈拉諾比斯距離由下式給出馬哈拉諾比斯距離(x)＝(x-μ)t∑-1(x-μ) (3)式中符號xt意味著矢量x的移項(xiàng)。
利用上述公式計(jì)算馬哈拉諾比斯距離涉及使用基于樣品絕對測量的數(shù)據(jù)。但是，如上所述，絕對測量與確認(rèn)器有關(guān)。本實(shí)施例變換了饋入鈔票的數(shù)據(jù)以減少測量中確認(rèn)器的影響。這是利用分布特性實(shí)現(xiàn)的。
如果X是數(shù)據(jù)矢量，它可以用兩部分來表示X1為局部歸一化數(shù)據(jù)，X2為絕對數(shù)據(jù)X=X1X2.]]>X的協(xié)方差矩陣可以用四部分寫出Σ11Σ12Σ21Σ22.]]>用μ1μ2]]>來表示X的平均值。一般X1和X2都不是獨(dú)立無關(guān)的，所以X的馬哈拉諾比斯距離并不等于X1和X2的馬哈拉諾比斯距離之和。
已示出對于多維正態(tài)分布X=X1X2,]]>以下矢量的分量是獨(dú)立的Y=X1X2-Σ21Σ11-1X1=Y1Y2---(6)]]>這涉及使用這樣一條定理[Sapora 1990]，它說明條件變量X2/X1的規(guī)律具有多維正態(tài)分布，其平均值和協(xié)方差等于E(X2/X1)=μ2-Σ21Σ11-1(X1-μ1)---(4)]]>lov(X2/X1)=Σ22-Σ21Σ11-1Σ12---(5)]]>Y的平均值和協(xié)方差矩陣等于mean(Y)=μ1μ2-Σ21Σ11-1μ1---(7)]]>cov(Y)=Σ1100Σ22-Σ21Σ11-1Σ12=Σγ100Σγ2---(8)]]>也可這樣表示
馬哈拉諾比斯距離(X)＝馬哈拉諾比斯距離(Y)＝馬哈拉諾比斯距離(Y1)+馬哈拉諾比斯距離(Y2)所以，利用這樣的變換，我們就可將馬哈拉諾比斯距離的計(jì)算分成涉及處理小矩陣的兩個(gè)部分。
根據(jù)Y的定義，Y1是基于局部歸一化數(shù)據(jù)而Y2涉及絕對數(shù)據(jù)，這是和確認(rèn)器有關(guān)的。
在用于確認(rèn)器中時(shí)，在產(chǎn)品壽命初期，絕對值(mahdist(Y2))的作用利用一個(gè)小加權(quán)值q加權(quán)(0＜q＜1，例如q＝0.5，而后來，在利用從使用的確認(rèn)器推導(dǎo)出的測量結(jié)果將絕對數(shù)據(jù)更新后q值增大。
馬哈拉諾比斯距離(X)＝馬哈拉諾比斯距離(Y1)+q*馬哈拉諾比斯距離(Y2) (9)工作時(shí)，在確認(rèn)過程中，將馬哈拉諾比斯距離與閾值進(jìn)行比較。閾值可以預(yù)定義和固定或例如和q一起隨時(shí)間而變。一種可能性是根據(jù)所需的最終數(shù)值來選擇固定的閾值。
上述原理用于對確認(rèn)器的編程。
在實(shí)驗(yàn)室中根據(jù)已知的統(tǒng)計(jì)步驟在確認(rèn)器中測試每種面額鈔票的樣品，利用一個(gè)(一些)預(yù)定區(qū)域以及對每種目標(biāo)面額的歸一化系數(shù)推導(dǎo)出X的平均和協(xié)方差矩陣數(shù)值。在確認(rèn)器中，馬哈拉諾比斯距離是按照以上方程(9)進(jìn)行計(jì)算的，就是說，利用根據(jù)方程(6)變換的X數(shù)據(jù)得到的Y的平均和協(xié)方差矩陣來計(jì)算。這樣，Y的平均和協(xié)方差矩陣以及變換都利用上述方程由測量的X數(shù)值中計(jì)算，且這些數(shù)值都存儲(chǔ)在確認(rèn)器的存儲(chǔ)器中。
在本實(shí)施例中，對于給定面額用了4個(gè)區(qū)域和6個(gè)波長，如上述。
于是，X1有24個(gè)變量，X2有6個(gè)變量，協(xié)方差矩陣的大小是
30×30，并可分解為Σ11Σ12Σ21Σ22,]]>其大小為 對于數(shù)據(jù)變換，需要大小為6x24的矩陣∑21∑11-1。為了計(jì)算Y1和Y2的馬哈拉諾比斯距離，需要平均矢量 以及Y1和Y2的協(xié)方差矩陣的倒數(shù)。對于Y1，所述矩陣是∑Y1-1＝∑11-1，其大小為24×24，而對于Y2，所述矩陣是∑Y2-1＝(∑22-∑21∑11-1∑12)-1，其大小為6×6。
將所述數(shù)據(jù)裝入在確認(rèn)器產(chǎn)品的存儲(chǔ)器中，例如，在工廠中裝入?？傊?，要存儲(chǔ)大小為24×24，6×6，和6×24的三個(gè)矩陣以及大小為24和6的兩個(gè)平均值矢量。Q的初始值也要存儲(chǔ)。
工作時(shí)，將鈔票饋入確認(rèn)器，用傳感器對鈔票進(jìn)行測量并從測量結(jié)果推導(dǎo)出X。按照方程(6)轉(zhuǎn)換X矢量，并利用方程(9)計(jì)算馬哈拉諾比斯距離。將馬哈拉諾比斯距離的數(shù)值與閾值mahT進(jìn)行比較。如果馬哈拉諾比斯距離的數(shù)值小于或等于閾值，那么，所述鈔票作為真正的鈔票實(shí)例被接受。如果此數(shù)值大于閾值，所述鈔票被認(rèn)為是偽造品而被拒收。
閾值在實(shí)驗(yàn)室中用已知技術(shù)確定并在工廠中或在現(xiàn)場編程到確認(rèn)器中。例如，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)或基于利用統(tǒng)計(jì)模型的模擬結(jié)果來計(jì)算閾值。閾值可根據(jù)應(yīng)接受的真正鈔票的所需百分比而改變。例如，可根據(jù)對已知鈔票的統(tǒng)計(jì)分析將閾值設(shè)定為接受某一百分比(比如99％)的真正鈔票。
閾值可以例如用Hotelling測試來計(jì)算Hotelling分布。雖然Y＝Y(jié)1+q×Y2不是Hotelling分布，數(shù)字近似Y分布就可近似得出Hotelling閾值。
在本實(shí)施例中，X1和X2是指局部歸一化數(shù)據(jù)和絕對數(shù)據(jù)。但本發(fā)明不限于此。一般來說，馬哈拉諾比斯(mahalanobis)計(jì)算被分解成對基本上獨(dú)立的子集數(shù)據(jù)的mahalanobis計(jì)算。子集數(shù)據(jù)可以對應(yīng)于各種類型的數(shù)據(jù)。本實(shí)施例利用各部分的mahalanobis計(jì)算對與確認(rèn)器有關(guān)的mahalanobis計(jì)算部分進(jìn)行加權(quán)。以下說明把所述mahalanobis計(jì)算用于基于數(shù)據(jù)集或子集的部分計(jì)算中的另一實(shí)例。
假定建立一個(gè)利用數(shù)據(jù)矢量X1來工作的貨幣確認(rèn)器。但可能需要使用其他數(shù)據(jù)值，例如與鈔票上另一個(gè)區(qū)域有關(guān)的X2來工作。但所述確認(rèn)器最初并未調(diào)到測量X2。如上所述，利用上述原理，X＝(X1，X2)的馬哈拉諾比斯距離可以表達(dá)為mahdist(X)＝mahdist(Y1)+q*mahdist(Y2)，式中Y1＝X1，Y2是X1和X2的變換，且q在確認(rèn)器調(diào)到新數(shù)據(jù)(即X2的數(shù)值)時(shí)可以增大。同理，假定一個(gè)確認(rèn)器最初用數(shù)據(jù)矢量X＝(X1，X2)工作，但在某時(shí)需要用數(shù)據(jù)矢量X’＝(X1，X3)來代替。X’的馬哈拉諾比斯距離可以表達(dá)為mahdist(X)＝mahdist(Y1)+q*mahdist(Y2)，式中Y1＝X1，Y2則取決于X3。于是，Y2就由q所加權(quán)，因?yàn)樗Q于測量X3且確認(rèn)器最初沒有調(diào)到X3。
例如，如果鈔票出現(xiàn)了或后來發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的有用特征，或要用另一已知特征來代替某一特征時(shí)，都可使用上述方法。
一般來說，所述方法可以用來在保持基礎(chǔ)特征的同時(shí)從一種特征轉(zhuǎn)換到另一特征，它是適合于確認(rèn)器的統(tǒng)計(jì)上適配的不變變量。
一般說來，例如，這可以表述為在某段時(shí)間內(nèi)利用特征子集并且用最初全集中的另一特征或用不屬于最初全集中的一個(gè)新特征來代替所述子集中的至少一個(gè)特征，來定義一組特征及其各部分的馬哈拉諾比斯距離。同理，一些特征可以就在mahalanobis計(jì)算中加上或去掉。在每種情況下，基于適合于確認(rèn)器的特征的mahalanobis計(jì)算的分量最好能保持不變。
上述實(shí)施例是一種反射型系統(tǒng)，即，光在從鈔票表面反射后被檢測。本發(fā)明也適用于其他系統(tǒng)，例如透射系統(tǒng)，此時(shí)光在透射過鈔票后被檢測。傳感系統(tǒng)不限于一維線性陣列的光源和探測器，也可使用其它傳感系統(tǒng)，例如對應(yīng)于整個(gè)鈔票或其一部分的二維陣列光源和探測器。
本實(shí)施例使用鈔票的特定區(qū)域進(jìn)行工作。這些區(qū)域可以用各種方法識別，例如利用位置或邊緣傳感器，或通過對像素進(jìn)行計(jì)數(shù)。
以上用鈔票確認(rèn)器對本發(fā)明作了說明，但本發(fā)明亦適用于硬幣確認(rèn)器。硬幣確認(rèn)器中所用的傳感器與鈔票確認(rèn)器中的傳感器不同，但可以配置成能從硬幣上推導(dǎo)出多個(gè)局部和整體的測量結(jié)果，然后進(jìn)行處理，如上所述。
在本說明書中，“光”一詞不限于可見光，也包括電磁波譜。貨幣一詞包括，例如鈔票、票據(jù)、硬幣、有價(jià)單據(jù)或贈(zèng)券、卡等，真正的或假冒的，以及其它項(xiàng)目包括代價(jià)券、代硬幣的金屬片或金屬圈，所有這些都可以用在貨幣處理裝置中。
在本實(shí)施例中，加權(quán)系數(shù)q在產(chǎn)品的壽命期內(nèi)是變化的。在根據(jù)從被接受為有效實(shí)例的鈔票中導(dǎo)出的測量結(jié)果而修改確認(rèn)器時(shí)這一點(diǎn)特別有用。簡要地說，存儲(chǔ)在確認(rèn)器中的關(guān)于給定面額的數(shù)據(jù)可以利用從現(xiàn)場測量的鈔票中導(dǎo)出的實(shí)際數(shù)據(jù)來更新。很清楚，由特定確認(rèn)器導(dǎo)出的實(shí)際測量結(jié)果與確認(rèn)器有關(guān)，利用它們來更新實(shí)驗(yàn)室中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)補(bǔ)償了確認(rèn)器的變化，并將數(shù)據(jù)調(diào)到所述特定確認(rèn)器。因此，絕對數(shù)據(jù)就更為可靠，因而可以增大加權(quán)系數(shù)q(該加權(quán)系數(shù)對關(guān)于來自絕對數(shù)值的馬哈拉諾比斯距離的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán))。同理，加權(quán)系數(shù)可以減小?？梢愿鶕?jù)例如時(shí)間、或測量的貨幣項(xiàng)目數(shù)(例如接受的和/或拒收的)、或來自測量的貨幣項(xiàng)目的若干數(shù)據(jù)修改版本或按照其他因素來改變加權(quán)系數(shù)q。如果根據(jù)若干當(dāng)前項(xiàng)目來改變q，那么，所述項(xiàng)目數(shù)可以用于每種目標(biāo)面額(真或假)或用于總值，即不論面額多少。
用于確認(rèn)的閾值或面額可以是固定的，或者，如果存儲(chǔ)在確認(rèn)器中的數(shù)據(jù)根據(jù)測量的鈔票更新，那么，此閾值也可以隨例如時(shí)間、操作的次數(shù)、測量的鈔票數(shù)量等而改變?？梢栽赬的初始分布的基礎(chǔ)上設(shè)定所述閾值?；蛘撸O(shè)定閾值時(shí)考慮q的初始值，而在使用時(shí)閾值隨q而改變。閾值(包括初始閾值)，也可在現(xiàn)場確定。
圖4是說明調(diào)節(jié)q和關(guān)聯(lián)閾值mahT的流程圖。
在步驟110，將加權(quán)系數(shù)q設(shè)定為其初始值，比如0.5。在所示實(shí)例中，工作時(shí)對每種面額的接受貨幣項(xiàng)目數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，作為變量m。確認(rèn)器的存儲(chǔ)器包含閾值t。特定面額的貨幣項(xiàng)目每接受一次，m就與t比較一次(步驟130)。當(dāng)m＝t時(shí)，接受閾值就進(jìn)行調(diào)節(jié)且q增加0.01(步驟140)，這反映以下事實(shí)通過將接受鈔票的測量結(jié)果包括在內(nèi)而使確認(rèn)器稍微更適合于確認(rèn)器的測量。MahT根據(jù)已知技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便利用在特定的確認(rèn)器上在現(xiàn)場測量的數(shù)值來更新接受閾值。概括地說，確認(rèn)器存儲(chǔ)在實(shí)驗(yàn)室推導(dǎo)的并用來導(dǎo)出初始接受閾值的總體分布模型。然后調(diào)節(jié)所述模型和閾值，方法是改變所述初始總體閾值，以便將在現(xiàn)場所接受的貨幣項(xiàng)目的實(shí)際測量值包括在內(nèi)。
其次，將q與1進(jìn)行比較(步驟150)。如果q小于1，則m設(shè)為0并重新開始對接受貨幣項(xiàng)目的計(jì)數(shù)(步驟160)。如果q等于1，則它不可能更高，所以對q和相應(yīng)閾值的調(diào)節(jié)停止，確認(rèn)器已適配。
閾值t是一個(gè)變量，且影響q和mahT的適配速度。
上述步驟可以對每種目標(biāo)面額并行進(jìn)行，或僅對部分目標(biāo)面額進(jìn)行。不同的閾值t用于不同的面額，同理，目標(biāo)面額可包括接受面額的已知假冒實(shí)例，此時(shí)q和mahT以類似方式調(diào)節(jié)，例如對拒收的貨幣項(xiàng)目計(jì)數(shù)作為已知假冒品的實(shí)例。
在本實(shí)施例中，mahalanobis計(jì)算分為兩個(gè)獨(dú)立的部分。但是，同理，所述計(jì)算可分成更多的部分。例如，矢量Y1或Y2的分量可以分成(或再分成)獨(dú)立的部分，且mahalanobis計(jì)算結(jié)果作為多于兩個(gè)獨(dú)立的馬哈拉諾比斯距離之和。
在上述實(shí)施例中，馬哈拉諾比斯距離用來確認(rèn)給定的鈔票。但馬哈拉諾比斯距離也可用來命名一種鈔票，即確定饋入的鈔票可能屬于那一種(些)目標(biāo)面額，而不實(shí)際確定所述鈔票是否為所述面額的有效實(shí)例。在命名測試之后緊接著進(jìn)行更嚴(yán)格的確認(rèn)測試，確認(rèn)測試可以使用馬哈拉諾比斯距離或另一種確認(rèn)測試。
在上述實(shí)施例中，數(shù)據(jù)矢量的分量集是局部數(shù)據(jù)和絕對數(shù)據(jù)，且作為數(shù)據(jù)變換的結(jié)果，可以對絕對數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)加權(quán)?；蛘?，初始數(shù)據(jù)矢量可以由不同的數(shù)據(jù)分量集構(gòu)成(例如鈔票不同區(qū)域的數(shù)據(jù))，將這些數(shù)據(jù)集組合起來形成初始數(shù)據(jù)矢量，并對一個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)分量進(jìn)行加權(quán)，可能是累進(jìn)加權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種利用貨幣測試儀對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類的方法，所述方法包括檢測貨幣項(xiàng)目的可變特征并利用檢測的特征數(shù)值推導(dǎo)出數(shù)據(jù)矢量(X)；這樣變換所述數(shù)據(jù)矢量、使得由所述變換后的矢量的至少第一和第二分量集(Y1，Y2)表示的變量基本上是獨(dú)立的、因此X的馬哈拉諾比斯距離基本上等于所述分量(Y1，Y2)的馬哈拉諾比斯距離之和；以及利用所述第一和第二分量集計(jì)算至少兩部分的馬哈拉諾比斯距離。
2.一種利用貨幣測試儀對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類的方法，所述方法包括利用從對所述貨幣項(xiàng)目特征的檢測導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行馬哈拉諾比斯距離計(jì)算，其中，所述馬哈拉諾比斯距離計(jì)算在基本上獨(dú)立的至少兩部分中進(jìn)行、使得對于具有分量Y1和Y2的數(shù)據(jù)矢量X，X＝(Y1，Y2)，X的所述馬哈拉諾比斯距離基本上等于Y1的馬哈拉諾比斯距離加上Y2的馬哈拉諾比斯距離。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述各部分中至少一個(gè)部分用加權(quán)值加權(quán)。
4.一種利用貨幣測試儀對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類的方法，所述方法包括利用從對所述貨幣項(xiàng)目特征的檢測導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行馬哈拉諾比斯距離計(jì)算，其中所述馬哈拉諾比斯距離計(jì)算在至少兩個(gè)部分中進(jìn)行，其中至少一部分用加權(quán)值加權(quán)。
5.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于包括改變所述加權(quán)值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于包括單調(diào)地增加或減小所述加權(quán)值。
7.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于包括在0和1之間改變所述加權(quán)值。
8.如權(quán)利要求5到7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述加權(quán)值根據(jù)以下各種參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)而變時(shí)間；被測試的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目；或者貨幣總數(shù)中或者對于貨幣的特定目標(biāo)面額被接受的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目以及被拒收的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目。
9.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于包括利用一個(gè)或多個(gè)傳感器檢測貨幣項(xiàng)目以便產(chǎn)生傳感器數(shù)值并推導(dǎo)出包含多個(gè)分量的數(shù)據(jù)矢量。
10.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述各部分中至少一個(gè)部分包括歸一化數(shù)據(jù)，并且所述各部分中至少一個(gè)部分涉及絕對數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述各部分中至少一個(gè)部分與貨幣項(xiàng)目的第一特征有關(guān)，并且所述各部分中至少另一個(gè)部分與貨幣項(xiàng)目的另一特征有關(guān)。
12.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于包括將所述結(jié)果馬哈拉諾比斯距離與固定或可變的閾值進(jìn)行比較。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述閾值根據(jù)以下各種參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)而變時(shí)間；被測試的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目；或者貨幣總數(shù)中或者對于貨幣的特定目標(biāo)面額被接受的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目以及被拒收的貨幣項(xiàng)目的數(shù)目。
14.如從屬于權(quán)利要求5的權(quán)利要求12或權(quán)利要求13、或者如從屬于權(quán)利要求5的任何權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述閾值的所述改變與所述加權(quán)值的所述改變有關(guān)。
15.如權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述閾值是利用Hotelling測試計(jì)算的。
16.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于包括增加或減小mahalanobis計(jì)算的維數(shù)。
17.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的確認(rèn)和/或命名貨幣項(xiàng)目的方法。
18.一種操作貨幣測試儀的方法，所述方法包括通過利用上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法計(jì)算各部分的馬哈拉諾比斯距離來計(jì)算馬哈拉諾比斯距離、以便利用測量的貨幣項(xiàng)目的特征將所述貨幣項(xiàng)目分類，其中，最初利用對應(yīng)于所述貨幣項(xiàng)目的第一特征集的數(shù)據(jù)來計(jì)算所述各部分的馬哈拉諾比斯距離，然后利用對應(yīng)于所述貨幣項(xiàng)目的第二特征集的數(shù)據(jù)來計(jì)算所述各部分的馬哈拉諾比斯距離。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述第一和第二特性集重疊。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于所述共同的特征是適合于所述貨幣測試儀的特征。
21.如權(quán)利要求18到20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述第二特征集是從對所述第一特性集加上一個(gè)或多個(gè)特征、去掉一個(gè)或多個(gè)特征或替代一個(gè)或多個(gè)特征而導(dǎo)出的。
22.一種對貨幣測試儀編程的方法，所述方法包括把用于執(zhí)行如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在貨幣測試儀中。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于包括利用Hotelling測試推導(dǎo)出對貨幣項(xiàng)目的接受閾值。
24.一種貨幣測試儀，它包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至21中任何一項(xiàng)所述的方法的裝置。
25.如權(quán)利要求24的所述貨幣測試儀，其特征在于包括用于檢測貨幣項(xiàng)目特征的一個(gè)或多個(gè)傳感器；數(shù)據(jù)處理裝置；以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
26.如權(quán)利要求24或權(quán)利要求25所述的貨幣測試儀，其特征在于包括鈔票測試儀。
27.如權(quán)利要求24到26中任一項(xiàng)所述的貨幣測試儀，其特征在于包括硬幣測試儀。
全文摘要
一種利用貨幣測試儀對貨幣項(xiàng)目進(jìn)行分類的方法包括檢測貨幣項(xiàng)目的可變特征并利用檢測的特征數(shù)值推導(dǎo)出數(shù)據(jù)矢量(X)；這樣變換所述數(shù)據(jù)矢量、使得由變換后的矢量的至少第一和第二分量集(Y1，Y2)表示的變量基本上是獨(dú)立、因此X的馬哈拉諾比斯距離基本上等于分量(Y1，Y2)的馬哈拉諾比斯距離之和；以及利用所述第一和第二分量集計(jì)算至少兩部分的馬哈拉諾比斯距離。
文檔編號G07D5/00GK1459765SQ03140949
公開日2003年12月3日 申請日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者F·阿諾爾, G·保達(dá)特 申請人:馬爾斯公司