[發(fā)明專利]基于FPGA的人民幣冠字識別系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611165429.1
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106652167A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王崇劍;楊克虎
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G07D7/20
• 分類號: G07D7/20
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于FPGA的人民幣冠字號碼識別系統(tǒng)，可用于A類點(diǎn)鈔機(jī)及人民幣清分機(jī)。

技術(shù)背景

人民幣的冠號和數(shù)字編號是用來記錄人民幣發(fā)行序列的，由于冠字號碼具有唯一性，因此在人民幣出入庫時記錄每張人民幣的號碼，建立幣碼檔案，可以使金融部門等有效跟蹤人民幣在社會的流通情況，并進(jìn)行有效監(jiān)管，從而有利于解決類似搶劫運(yùn)鈔車、洗錢等重大社會問題。按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求，銀行等金融行業(yè)必須配備具有冠字號碼提取、識別功能的A類點(diǎn)鈔機(jī)。

我國冠字號碼提取及識別技術(shù)起步較晚。但最近幾年發(fā)展迅速。其中大多數(shù)是基于接觸式圖像傳感器的圖像采集和冠字碼識別系統(tǒng)。識別系統(tǒng)基本上基于DSP或者專用處理芯片的冠字識別方案，這些方法基本能滿足當(dāng)前的識別要求，但是這些系統(tǒng)或識別速度較低，或系統(tǒng)集成度較差，不利于設(shè)備的小型化和高集成度的要求。

成都術(shù)有科技有限公司在其申請專利“基于DSP的高速人民幣冠字號碼提取及識別系統(tǒng)”(公開號CN103729934A，申請?zhí)朇N201410004812.3)中公開了一種基于FPGA+DSP的系統(tǒng)架構(gòu)，這種系統(tǒng)架構(gòu)方法使用FPGA完成圖像采集，使用DSP作為主處理器完成圖像處理和圖像識別的相關(guān)工作。由于DSP只能串行完成數(shù)據(jù)處理，因此在處理速度上具有天然的劣勢。

寧波術(shù)有科技有限公司在其申請專利“一種高速人民幣冠字號碼識別系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法”(公開號CN104103119A，申請?zhí)朇N201410313854.5)公開了采用USB3.0控制芯片+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)，這種架構(gòu)方法使用FPGA完成圖像采集和冠字號碼定位，使用USB3.0控制芯片固化代碼完成圖像識別工作。這種系統(tǒng)架構(gòu)方法使用USB3.0芯片完成高速圖像處理和計算工作，相對于以DSP為主的處理方案是一個革新。缺點(diǎn)在于使用USB3.0芯片對設(shè)備接口做個嚴(yán)格限定，只能適用于USB接口的應(yīng)用場合，并且系統(tǒng)的集成度不高，可擴(kuò)展性差。

技術(shù)方案

本發(fā)明的目的在于提供一種基于FPGA的人民幣冠字識別系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有的人民幣冠字號碼提取及識別系統(tǒng)存在系統(tǒng)集成度低、成本高、處理速度慢的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于FPGA的人民幣冠字識別系統(tǒng)，包括上、下兩個圖像傳感器、兩路A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA單元、兩路驅(qū)動器、SDRAM存儲器、FPGA外擴(kuò)的USB接口以及FPGA外擴(kuò)的網(wǎng)絡(luò)接口，圖像傳感器為接觸式圖像傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器將圖像傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，驅(qū)動器控制圖像傳感器的光源，其特征在于：

FPGA單元包括：

控制模塊：用于控制驅(qū)動器的打開或者關(guān)閉；

圖像采集模塊：其與A/D轉(zhuǎn)換器相連，用于完成數(shù)字圖像的采集；

SDRAM接口模塊：用于實現(xiàn)SDRAM接口控制邏輯，將圖像采集模塊采集的圖像存入SDRAM存儲器中，響應(yīng)冠字圖像提取模塊給出的讀取命令，將人民幣圖像中的冠字圖像從SDRAM存儲器中讀出，送給冠字圖像識別模塊進(jìn)行冠字識別；

冠字圖像搜索模塊：用于完成對冠字圖像區(qū)域位置的判斷，并通過人民幣圖像邊緣信息計算人民幣圖像的旋轉(zhuǎn)角度；

冠字圖像提取模塊：用于將冠字圖像搜索模塊得出的圖像位置和角度信息轉(zhuǎn)換為SDRAM的地址送給SDRAM接口模塊，SDRAM接口模塊讀取相應(yīng)地址的圖像送給冠字圖像識別模塊；

冠字圖像識別模塊：用于完成冠字圖像的識別工作，即先對冠字圖像進(jìn)行二值化操作，再根據(jù)字符的邊界信息進(jìn)行字符分割，并對分割完畢后的圖像進(jìn)行模板比對，完成對冠字圖像的識別；

片上處理器模塊：用于將冠字圖像識別模塊識別出的冠字號碼通過USB接口和網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送給外部設(shè)備。

進(jìn)一步，所述冠字圖像搜索模塊包括：

人民幣圖像二值化子模塊，用于將輸入人民幣圖像轉(zhuǎn)為二值化圖像輸出；

進(jìn)鈔方向判斷子模塊，用于判斷人民幣的進(jìn)鈔方向，即判斷人民幣是正向進(jìn)鈔還是反向進(jìn)鈔，并將判斷結(jié)果送給冠字圖像位置計算子模塊；

正反圖像判斷子模塊，用于判斷人民幣正面圖像是由上方圖像傳感器得到還是下方圖像傳感器得到，并將判斷結(jié)果送給冠字圖像位置計算子模塊；

進(jìn)鈔角度計算子模塊，用于計算人民幣圖像的旋轉(zhuǎn)角度，并將計算結(jié)果送給冠字圖像位置計算子模塊；

冠字圖像位置計算子模塊，用于根據(jù)進(jìn)鈔方向信息、正反圖像信息以及進(jìn)鈔角度，計算冠字圖像在整張人民幣圖像中所在的位置。

進(jìn)一步，所述冠字圖像識別模塊包括：