JP4828882B2

JP4828882B2 - 紙葉類の真偽判別装置

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Publication number: JP4828882B2
Application number: JP2005207022A
Authority: JP
Inventors: 精司猪狩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007026066A

Description

本発明は、たとえば、目視角度により光沢や干渉色を発するインキ（たとえば、パールインキ）により印刷された印刷部を有した有価証券等の紙葉類の真偽を判別する紙葉類の真偽判別装置に関する。

パールインキは、雲母の薄片に酸化チタンなどの金属酸化物を皮膜したものであり、その構造による光学的作用から、天然の真珠（パール）のように、目視角度により光沢や干渉色を発することを特徴としている。それら特徴は、市販のカラーコピーやスキャナ等では取得、再現が困難であるため、真偽保証を必要とする有価証券等の紙葉類の印刷技術の１つとして使用されている（たとえば、特許文献１参照）。
このようなパールインキによる印刷部を有した紙葉類の真偽判別は、上記同様の理由で機械による検査は困難であり、従来は利用者がその場で目視により真偽を確かめることを前提にしている。
特開２００２−２７４００１号公報

目視による真偽判別の場合、大量かつ高速に真偽判別を行なうことは困難である。また、前記特徴に対して機械検査を実現した場合には、複数の角度に対応した複数の信号取得部が必要となり、かつ、信号処理部においても複合的な処理、演算が必要となり、複雑かつ大規模な構成が必要となる。

そこで、本発明は、たとえば、パールインキによる印刷部を有した紙葉類に対して、パールインキの赤外光学特性を限定的に捉えて、簡易な構成で、大量かつ高速に真偽判別することができる紙葉類の真偽判別装置を提供することを目的とする。

本発明の紙葉類の真偽判別装置は、目視角度により光沢や干渉色を発するインキにより印刷された印刷部を有した紙葉類の印刷面に対し赤外光あるいは赤外波長域を含む光を照射する光源と、この光源の光照射による前記紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換する第１の信号取得手段と、この第１の信号取得手段から得られる電気信号に基づき特徴量演算を行なうことにより透過光量および透過光パターンの特徴量を求める第１の処理手段と、前記光源の光照射による前記紙葉類からの反射光を受光して電気信号に変換する第２の信号取得手段と、この第２の信号取得手段から得られる電気信号に基づき特徴量演算を行なうことにより反射光量および反射光パターンの特徴量を求める第２の処理手段と、前記第１、第２の処理手段から得られる各特徴量を、あらかじめ真正なデータに基づき求められた同特徴量の基準値と比較照合することにより当該紙葉類の真偽を判別する判別手段とを具備している。

本発明によれば、たとえば、パールインキによる印刷部を有した紙葉類に対して、パールインキの赤外光学特性を限定的に捉えて、簡易な構成で、大量かつ高速に真偽判別することができる紙葉類の真偽判別装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係るパールインキによる印刷部を有した有価証券などの紙葉類１０の一例を模式的に示すもので、インクの種類により赤外吸収がない印刷部１１および赤外吸収がある印刷部１２があり、さらに、目視角度により光沢や干渉色を発するインキ、たとえば、パールインキにより印刷された印刷部１３があるものとする。

図２は、第１の実施の形態に係る紙葉類の真偽判別装置の構成を概略的に示すものである。紙葉類１０は、搬送手段としての搬送部３０により１枚ずつ順次搬送され、読取位置Ｄに順次送出される。光源２０と第１の信号取得手段としての透過信号取得部２１は、読取位置Ｄに対して、搬送部３０を間に介在して相対向配設されている。光源２０は読取位置Ｄにおいて紙葉類１０の一方の面に光を照射し、透過信号取得部２１は読取位置Ｄでの紙葉類１０の透過光を受光して電気信号に変換する。この場合、光源２０および透過信号取得部２１の光軸は、紙葉類１０の搬送面に対してそれぞれ垂直でなくてもよい。

透過信号取得部２１は、紙葉類１０の搬送方向に対して直交方向にライン状に配設された複数の受光素子からなる例えばラインセンサであり、ラインごとの電気信号を紙葉類１０の搬送に同期して逐次取得することにより、図３（ａ）に示すような２次元の信号を得るようになっている。

この場合、光源２０は、たとえば、ハロゲンランプのような赤外波長域を含む光を出力する光源で、透過信号取得部２１が赤外波長域の光のみを選択的に透過するフィルタとセンサで構成されており、これにより赤外透過画像を取得する。

あるいは、光源２０が、たとえば、赤外光ＬＥＤのような赤外波長域の光のみを放射する光源で、透過信号取得部２１が赤外波長域の光を含む領域に感度を持つセンサで構成されてもよく、このようにしても同様に赤外透過画像を取得することができる。

同様に、第２の信号取得手段としての反射信号取得部２２は、読取位置Ｄに対して光源２０と同一面側に配置されており、読取位置Ｄでの紙葉類１０の反射光を受光して電気信号に変換する。この場合、反射信号取得部２２は、読取位置Ｄに対して光源２０と正反射方向には配置されない。

反射信号取得部２２は、紙葉類１０の搬送方向に対して直交方向にライン状に配設された複数の受光素子からなる例えばラインセンサであり、ラインごとの電気信号を紙葉類１０の搬送に同期して逐次取得することにより、図４（ａ）に示すような２次元の信号を得るようになっている。

透過信号取得部２１の出力信号は、第１の信号処理手段としての透過信号処理部２３に送られ、反射信号取得部２２の出力信号は、第２の信号処理手段としての反射信号処理部２４に送られる。透過信号処理部２３は、透過信号取得部２１から得られる電気信号（透過光信号）に基づき後述する種々の特徴量演算を行ない、また、反射信号処理部２４は、反射信号取得部２２から得られる電気信号（反射光信号）に基づき後述する種々の特徴量演算を行なう。

透過信号処理部２３および反射信号処理部２４の各出力は、それぞれ総合処理手段としての総合処理部２５に送られる。総合処理部２５は、透過光信号の演算結果と反射光信号の演算結果を基に、さらに総合的に後述する１つあるいは複数の処理・演算を行なう。

総合処理部２５の出力は、真偽判別手段としての真偽判別部２６に送られる。真偽判別部２６は、総合処理部２５から得られる処理・演算結果を基に当該紙葉類の真偽を判別する。

次に、このような構成において、図５に示すフローチャートを参照して第１の実施の形態に係る処理の流れについて説明する。
図１に示した紙葉類１０に対して透過信号取得部２１から得られる透過光信号（透過画像）は図３（ａ）に示すような透過画像とになり、この透過画像を透過入力画像ｐｔ（ｘ，ｙ）とする。透過信号処理部２３では、図６（ａ）に示すように、この透過入力画像ｐｔ（ｘ，ｙ）に対して、あらかじめ真正な紙葉類から得られるパールインキの印刷部１３があると期待される領域Ｅと、パールインキの印刷部１３がないと期待される領域Ｆをそれぞれ設定するものとする。

また、図１に示した紙葉類１０に対して反射信号取得部２２から得られる反射光信号（反射画像）は図４（ａ）に示すような反射画像とになり、この反射画像を反射入力画像ｐｒ（ｘ，ｙ）とする。反射信号処理部２４では、図６（ｂ）に示すように、この反射入力画像ｐｒ（ｘ，ｙ）に対して、あらかじめ真正な紙葉類から得られるパールインキの印刷部１３があると期待される領域Ｅと、パールインキの印刷部１３がないと期待される領域Ｆをそれぞれ設定するものとする。

まず、透過信号処理部２３、反射信号処理部２４は、透過入力画像ｐｔ（ｘ，ｙ）、反射入力画像ｐｒ（ｘ，ｙ）について、下記数１に示す演算を行なうことにより、領域Ｅおよび領域Ｆの明るさの透過積分値Ｉ_ＴＥ、Ｉ_ＴＦ、反射積分値Ｉ_ＲＥ、Ｉ_ＲＦをそれぞれ求める（ステップＳ１，Ｓ２）。

次に、透過信号処理部２３、反射信号処理部２４は、下記数２に示す演算を行なうことにより、透過入力画像ｐｔ（ｘ，ｙ）、反射入力画像ｐｒ（ｘ，ｙ）を、真正な紙葉類からあらかじめ得られる透過２値化スライスレベルθ_ｔＢＩＮ、反射２値化スライスθ_ｒＢＩＮに対して２値化することにより、図３（ｂ）に示す透過２値化画像ｂｔ（ｘ，ｙ）、図４（ｂ）に示す反射２値化画像ｂｒ（ｘ，ｙ）に変換する（ステップＳ３，Ｓ４）。

次に、総合処理部２５は、まず、得られた２値化画像ｂｔ（ｘ，ｙ）およびｂｒ（ｘ，ｙ）に対して、下記数３に示す排他的論理和の演算を行なうことにより、図７に示すようなパールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）に変換する（ステップＳ５）。

次に、総合処理部２５は、先に得られた各積分値Ｉ_ＴＥ、Ｉ_ＴＦ、Ｉ_ＲＥ、Ｉ_ＲＦから、下記数４に示す演算を行なうことにより、比較値（Ｉ_ＴＦ−Ｉ_ＴＥ）、（Ｉ_ＴＥ／Ｉ_ＴＦ）、（Ｉ_ＲＦ−Ｉ_ＲＥ）、（Ｉ_ＲＥ／Ｉ_ＲＦ）、（Ｉ_ＲＥ−Ｉ_ＴＥ）、（Ｉ_ＴＥ／Ｉ_ＲＥ）をそれぞれ求める（ステップＳ６）。

次に、総合処理部２５は、下記数５に示す演算を行なうことにより、図８に示すように、ステップＳ５で得られたパールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）に対して、明るさ重心Ｇ（Ｘｇ、Ｙｇ）を求める（ステップＳ７）。

次に、総合処理部２５は、下記数６に示す演算を行なうことにより、ステップＳ５で得られたパールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）に対して、暗画素数（パールインキ印刷部の画素数（面積））Ａを計数する（ステップＳ８）。

次に、総合処理部２５は、下記数７に示す演算を行なうことにより、図８に示すように、ステップＳ５で得られたパールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）に対して、射影パターンＰｙ（ｘ）、Ｐｘ（ｙ）をそれぞれ求める（ステップＳ９）。

次に、総合処理部２５は、下記数８に示す演算を行なうことにより、図８に示すように、ステップＳ９で求めた射影パターンＰｙ（ｘ）、Ｐｘ（ｙ）に対して、それぞれＸ方向長さＬｘ、Ｙ方向長さＬｙを算出する（ステップＳ１０）。

次に、総合処理部２５は、あらかじめ透過光信号の真正な参照パターン（基準画像）ｒ（ｘ，ｙ）を準備しておき、下記数９に示す演算のように、パールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）とのパターンマッチング処理を行なうことにより、類似度Ｓを算出する（ステップＳ１１）。

次に、真偽判別部２６は、透過信号処理部２３、反射信号処理部２４および総合処理部２５で得られた種々の特徴量、すなわち、たとえば、明るさの積分値Ｉ_ＴＥ、Ｉ_ＴＦ、Ｉ_ＲＥ、Ｉ_ＲＦ、各積分値の比較値（Ｉ_ＴＦ−Ｉ_ＴＥ）、（Ｉ_ＴＥ／Ｉ_ＴＦ）、（Ｉ_ＲＦ−Ｉ_ＲＥ）、（Ｉ_ＲＥ／Ｉ_ＲＦ）、（Ｉ_ＲＥ−Ｉ_ＴＥ）、（Ｉ_ＴＥ／Ｉ_ＲＥ）、明るさ重心Ｇ（Ｘｇ、Ｙｇ）、パールインキ印刷部の画素数（面積）Ａ、Ｘ方向長さＬｘ、Ｙ方向長さＬｙ、および、類似度Ｓに対して、それぞれ真正なデータに基づきあらかじめ求められた同特徴の基準値との比較照合を行なうことにより、適正性を判定し、最終的な当該紙葉類１０に対する真偽判別を行なう。

次に、第２の実施の形態について説明する。
パールインキによる印刷部を有する紙葉類が有価証券の場合、図１に示されるパールインキ印刷部を含む各印刷部の図柄が決まっている場合があり、それらを限定的に検査する場合には、より簡素な構成で実現可能である。このような場合に適用されるのが第２の実施の形態である。

図９は、第２の実施の形態に係る紙葉類の真偽判別装置の構成を概略的に示すものである。第２の実施の形態の第１の実施の形態（図２）と異なる点は、反射信号取得部２２、反射信号処理部２４および総合処理部２５が削除された点にあり、それ以外の部分は第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。

次に、このような構成において、図１０に示すフローチャートを参照して第２の実施の形態に係る処理の流れについて説明する。
図１に示した紙葉類１０に対して透過信号取得部２１から得られる透過光信号（透過画像）は図６（ａ）に示すような透過画像とになり、この透過画像を透過入力画像ｐ（ｘ，ｙ）とする。透過信号処理部２３では、図６（ａ）に示すように、この透過入力画像ｐ（ｘ，ｙ）に対して、あらかじめ真正な紙葉類から得られるパールインキの印刷部１３があると期待される領域Ｅと、パールインキの印刷部１３がないと期待される領域Ｆをそれぞれ設定するものとする。

まず、透過信号処理部２３は、透過入力画像ｐ（ｘ，ｙ）について、前記数１に示す演算を行なうことにより、領域Ｅおよび領域Ｆの明るさの透過積分値Ｉ_Ｅ、Ｉ_Ｆをそれぞれ求める（ステップＳ２１）。

次に、透過信号処理部２３は、ステップＳ２１で得られた各積分値Ｉ_Ｅ、Ｉ_Ｆから、下記数１０に示す演算を行なうことにより、比較値（Ｉ_Ｆ−Ｉ_Ｅ）、（Ｉ_Ｅ／Ｉ_Ｆ）をそれぞれ求める（ステップＳ２２）。

次に、透過信号処理部２３は、前記数２に示す演算を行なうことにより、透過入力画像ｐ（ｘ，ｙ）を、真正な紙葉類からあらかじめ得られる透過２値化スライスレベルθ_ＢＩＮに対して２値化することにより、図３（ｂ）に示す透過２値化画像ｂ（ｘ，ｙ）に変換する（ステップＳ２３）。

次に、透過信号処理部２３は、紙葉類１０の図柄が一定であるため、パールインキ印刷部があると期待される領域が既知であるので、それに基づくマスクパターンをあらかじめ用意しておき、ステップＳ２３で選られた透過２値化画像ｂ（ｘ，ｙ）に対してマスクすることで、パールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）を生成する（ステップＳ２４）。

次に、透過信号処理部２３は、前記数５に示す演算を行なうことにより、図８に示すように、ステップＳ２４で得られたパールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）に対して、明るさ重心Ｇ（Ｘｇ、Ｙｇ）を求める（ステップＳ２５）。

次に、透過信号処理部２３は、前記数６に示す演算を行なうことにより、ステップＳ２４で得られたパールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）に対して、暗画素数（パールインキ印刷部の画素数（面積））Ａを計数する（ステップＳ２６）。

次に、透過信号処理部２３は、前記数７に示す演算を行なうことにより、図８に示すように、ステップＳ２４で得られたパールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）に対して、射影パターンＰｙ（ｘ）、Ｐｘ（ｙ）をそれぞれ求める（ステップＳ２７）。

次に、透過信号処理部２３は、前記数８に示す演算を行なうことにより、図８に示すように、ステップＳ２７で求めた射影パターンＰｙ（ｘ）、Ｐｘ（ｙ）に対して、それぞれＸ方向長さＬｘ、Ｙ方向長さＬｙを算出する（ステップＳ２８）。

次に、透過信号処理部２３は、あらかじめ透過光信号の真正な参照パターン（基準画像）ｒ（ｘ，ｙ）を準備しておき、前記数９に示す演算のように、パールインキ印刷部抽出画像ｐｌ（ｘ，ｙ）とのパターンマッチング処理を行なうことにより、類似度Ｓを算出する（ステップＳ２９）。

次に、真偽判別部２６は、透過信号処理部２３で得られた種々の特徴量、すなわち、たとえば、明るさの積分値Ｉ_Ｅ、Ｉ_Ｆ、各積分値の比較値（Ｉ_Ｆ−Ｉ_Ｅ）、（Ｉ_Ｅ／Ｉ_Ｆ）、明るさ重心Ｇ（Ｘｇ、Ｙｇ）、パールインキ印刷部の画素数（面積）Ａ、Ｘ方向長さＬｘ、Ｙ方向長さＬｙ、および、類似度Ｓに対して、それぞれ真正なデータに基づきあらかじめ求められた同特徴の基準値との比較照合を行なうことにより、適正性を判定し、最終的な当該紙葉類１０に対する真偽判別を行なう。

このように、パールインキの特徴は前述した特徴の他に、近赤外光領域において、反射光量が大きく、透過光量が少ないことを特徴としている。そこで、上記実施の形態においては、近赤外光領域に感度を有する透過光学系あるいは透過光学系と反射光学系との両方の光学手段を構成し、得られる紙葉類の透過光信号あるいは透過光信号と反射光信号との両方の信号に対して、光量、パターンの違いを検出することによりパールインキ特徴の有無を判断し、紙葉類の真偽判別を行なうものである。これにより、パールインキによる印刷部を有した紙葉類に対して、パールインキの赤外光学特性を限定的に捉えて、簡易な構成で、大量かつ高速に真偽判別することが可能となる。

なお、透過信号取得部２１および反射信号取得部２２は、読取位置Ｄで紙葉類１０のパールインキ印刷部１３が通過する位置に配置される単一の受光素子で１次元信号を取得することとしてもよい。
また、搬送部３０を持たずに、透過信号取得部２１および反射信号取得部２２を紙葉類１０の全域あるいは一部の２次元の信号を取得できるエリアセンサ（カメラ）としてもよい。
また、前述した各特徴量抽出の処理は実施の一形態であり、この例により何ら限定されるものではなく、また、各演算式も説明のための一般式であり、この演算式により何ら限定されるものではない。
また、本発明は、単一で簡易的な紙葉類の真偽判別装置として使用しても、複数の真偽判別機能を有した大規模な真偽判別装置の相補的な一機能として使用してもよい。

さらに、前記実施の形態では、パールインキにより印刷された印刷部を有した有価証券等の紙葉類の真偽を判別する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、パールインキと類似する特性を持ったインキにより印刷された印刷部を有した有価証券等の紙葉類の真偽を判別する場合にも同様に適用できる。

本発明に係るパールインキによる印刷部を有した有価証券などの紙葉類の一例を示す模式図。本発明の第１の実施の形態に係る紙葉類の真偽判別装置の構成を概略的に示す模式図。図１の紙葉類に対する透過画像と透過２値化画像の一例を示す図。図１の紙葉類に対する反射画像と反射２値化画像の一例を示す図。第１の実施の形態に係る処理の流れについて説明するフローチャート。透過画像と反射画像に対する領域設定例を説明する図。パールインキ印刷部抽出画像の一例を示す図。図７のパールインキ印刷部抽出画像に対する射影パターンの一例を示す図。本発明の第２の実施の形態に係る紙葉類の真偽判別装置の構成を概略的に示す模式図。第２の実施の形態に係る処理の流れについて説明するフローチャート。

符号の説明

１０…紙葉類（有価証券）、１１…赤外吸収がない印刷部、１２…赤外吸収がある印刷部、１３…パールインキにより印刷された印刷部、３０…搬送部（搬送手段）、Ｄ…読取位置、２０…光源、２１…透過信号取得部（第１の信号取得手段）、２２…反射信号取得部（第２の信号取得手段）、２３…透過信号処理部（第１の信号処理手段）、２４…反射信号処理部（第２の信号処理手段）、２５…総合処理部（総合処理手段）、２６…真偽判別部（真偽判別手段）。

Claims

目視角度により光沢や干渉色を発するインキにより印刷された印刷部を有した紙葉類の印刷面に対し赤外光あるいは赤外波長域を含む光を照射する光源と、
この光源の光照射による前記紙葉類からの透過光を受光して電気信号に変換する第１の信号取得手段と、
この第１の信号取得手段から得られる電気信号に基づき特徴量演算を行なうことにより透過光量および透過光パターンの特徴量を求める第１の処理手段と、
前記光源の光照射による前記紙葉類からの反射光を受光して電気信号に変換する第２の信号取得手段と、
この第２の信号取得手段から得られる電気信号に基づき特徴量演算を行なうことにより反射光量および反射光パターンの特徴量を求める第２の処理手段と、
前記第１、第２の処理手段から得られる各特徴量を、あらかじめ真正なデータに基づき求められた同特徴量の基準値と比較照合することにより当該紙葉類の真偽を判別する判別手段と、
を具備したことを特徴とする紙葉類の真偽判別装置。
前記紙葉類を読取位置に順次搬送する搬送手段を有し、
前記第１、第２の信号取得手段は、前記読取位置において前記紙葉類の搬送に同期して電気信号を逐次取得することを特徴とする請求項１記載の紙葉類の真偽判別装置。
前記第１、第２の信号取得手段は、前記読取位置において前記紙葉類の搬送方向に対して直交方向にライン状に配設された複数の受光素子からなり、ラインごとの電気信号を前記紙葉類の搬送に同期して逐次取得することにより２次元の信号を得ることを特徴とする請求項１記載の紙葉類の真偽判別装置。
前記目視角度により光沢や干渉色を発するインキとはパールインキのことである請求項１記載の紙葉類の真偽判別装置。