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Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETECTING COLOR FADING ON A VALUE DOCUMENT, IN PARTICULAR A BANKNOTE, AND VALUE-DOCUMENT PROCESSING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/054529
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting color fading on a value document, in particular a banknote, on the basis of a captured image (4) of the value document, which image has a plurality of pixels, each pixel being assigned at least one intensity value (Pi), wherein the following steps are performed for each pixel of a selection of pixels of the image (4): determining an intensity value, in particular a mean, from intensity values (P0 - P8) assigned to the pixel and to pixels near the pixel; calculating a contrast value on the basis of intensity values (P0 - P8) assigned to the pixel and to pixels near the pixel; and classifying the pixel with respect to color fading of the value document (1) in accordance with the determined intensity value, in particular mean, and the calculated contrast value. The invention further relates to a corresponding device and to a value-document processing system.

Inventors:
SU SHANCHUAN (DE)
HOLL NORBERT (DE)
Application Number:
EP2017/001091
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
September 13, 2017
Export Citation:
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Assignee:
GIESECKE DEVRIENT CURRENCY TECH GMBH (DE)
International Classes:
G07D7/187; G07D7/12
Foreign References:
EP2256698A12010-12-01
DE2752412A11978-06-01
US20140270460A12014-09-18
Other References:
None
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Erkennung von Farbabnutzungen an einem Wertdokument (1), insbesondere einer Banknote, anhand eines vom Wertdokument (1) erfassten Bildes (4), welches eine Vielzahl von Bildpunkten aufweist, denen jeweils mindestens ein Intensitätswert (Pi) zugeordnet ist, wobei für jeden Bildpunkt einer Auswahl von Bildpunkten des Bildes (4) folgende Schritte durchgeführt werden:

a) Ermittlung eines Intensitätswertes (Pi, m) aus Intensitätswerten (Po - P8), die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind,

b) Berechnung eines Kontrastwertes (c) anhand von Intensitätswerten (Po - P8), die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind, und

c) Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments (1) in Abhängigkeit vom jeweils ermittelten Intensitätswert (Pi, m) und berechneten Kontrastwert (c).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ermittelte Intensitätswert (Pi) dem höchsten Intensitätswert (max{Pi}) aus den Intensitätswerten (Po - Ps), die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind, entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der ermittelte Intensitätswert (m) einem Mittelwert (m) entspricht, welcher aus den Intensitätswerten (Po - P8), die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind, gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ermittlung des Intensitätswertes (Pi, m) und/ oder die Berechnung des Kontrastwertes (c) anhand von Intensitätswerten (Po - Ps) erfolgt, die dem Bildpunkt und den diesem Bildpunkt unmittelbar benachbarten Bildpunkten zugeordnet sind.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aus den Intensitätswerten (Po - Ps), die dem Bildpunkt und den Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind, ein höchster Intensitätswert (max{Pij) und ein niedrigster Intensitätswert (min{Pi}) ermittelt wird und der Kontrastwert (c) aus dem höchsten Intensitätswert (max{Pi}) und dem niedrigsten Intensitätswert (min{Pi}) berechnet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei anhand des ermittelten Intensitätswertes (Pi, m), insbesondere des Mittelwertes (m), und des Kontrastwertes (c) ein Einstufungsparameter (f) berechnet wird und die Einstufung des jeweiligen Bildpunkts in Abhängigkeit vom Ergebnis eines Vergleichs des Einstufungsparameters (f) mit einem Vergleichswert erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Einstufungsparameter (f) anhand einer Unterscheidungsf unktion (f (m, c)) mit jeweils einer Variable für den ermittelten Intensitätswert (Pi, m), insbesondere den Mittelwert (m), und den Kontrastwert (c) berechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Unterscheidungsfunktion (f (m, c)) durch eine lineare Funktion, eine Treppenfunktion oder ein Polynom, insbesondere ein Polynom zweiten Grades, gegeben ist.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei aus den hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments (1) eingestuften Bildpunkten diejenigen Bildpunkte entfernt werden, die im Bereich einer Kante des Wertdokuments (1) und/ oder im Bereich eines auf dem Wertdokument (1) aufgebrachten, insbesondere aufgedruckten, Elements liegen.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für die hin- sichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments (1) eingestuften Bildpunkte ein Maß für die Farbabnutzung an der entsprechenden Stelle des Wertdokuments (1) basierend auf mindestens einem der folgenden Parameter ermittelt: Bereich der Farbabnutzung (ai), Helligkeit der Farbabnutzung (bi), Kontrast der Farbabnutzung (ci), Position der Farbabnut- zung (di).

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das vom Wertdokument (1) erfasste Bild (4) ein Transmissionsbild, insbesondere ein Dunkelfeld-Transmissionsbild, ist.

.. Vorrichtung zur Erkennung von Farbabnutzungen an einem Wertdokument (1), insbesondere einer Banknote, anhand eines vom Wertdokument (1) erfassten Bildes, welches eine Vielzahl von Bildpunkten aufweist, denen jeweils mindestens ein Intensitätswert (Pi) zugeordnet ist, mit einer Auswertungseinheit (5), welche dazu eingerichtet ist, für jeden Bildpunkt einer Auswahl von Bildpunkten des Bildes (4) folgende Schritte durchzuführen:

a) Ermittlung eines Intensitätswertes (Pi, m) aus Intensitätswerten (Po - P8), die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind,

b) Berechnung eines Kontrastwertes (c) anhand von Intensitätswerten (Po - Pe), die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind, und

c) Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments (1) in Abhängigkeit vom jeweils ermittelten Intensitätswert (Pi, m) und berechneten Kontrastwert (c).

13. Wertdokumentbearbeitungssystem mit

- einer Sensorvorrichtung (2, 3) zur Erfassung eines Bildes (4) eines Wert- dokuments (1), insbesondere einer Banknote,

- einer Vorrichtung (10) zur Erkennung von Farbabnutzungen an dem Wertdokument (1) nach Anspruch 12 und

- einer Vorrichtung (30) zum Bearbeiten, insbesondere Befördern und/ oder Sortieren und/ oder Zählen, von Wertdokumenten in Abhän- gigkeit von am jeweiligen Wertdokument (1) erkannten Farbabnutzungen.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Farbabnutzungen an einem Wertdokument, insbesondere einer Banknote, sowie

Wertdokumentbearbeitungssystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Farbabnutzungen an einem Wertdokument gemäß den unabhängigen Ansprüchen sowie ein Wertdokumentbearbeitungssystem. Bei im Umlauf befindlichen Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, kann es vorkommen, dass das auf ein Wertdokument aufgedruckte Druckbild oder andere Farbelemente zumindest stellenweise bzw. teilweise entfernt oder geändert werden, beispielsweise durch Ausbleichen, Abtragen oder Auswaschen.

Diese sog. Farbabnutzungen, welche auch als„Inkwear" bezeichnet werden, können insbesondere bei Wertdokumenten auftreten, bei welchen Farbe, insbesondere Druckfarbe, auf ein Polymer-Substrat aufgebracht ist. Wird eine solche Banknote bestimmten mechanischen Beanspruchungen ausge- setzt, beispielsweise durch Falten oder Reiben, kann es vorkommen, dass sich die auf der Banknote befindliche Farbe von diesen Stellen zumindest teilweise löst.

Bei der automatischen Prüfung des Zustands, der sog. Fitness, von Bankno- ten ist es wünschenswert, diese auch hinsichtlich möglicher Farbabnutzungen zu prüfen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, welches bzw. welche eine einfache und zuverlässige Erkennung von Farbabnutzungen an einem Wertdokument, insbesondere einer Banknote, ermöglicht. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden Farbabnutzungen an einem Wertdokument, insbesondere einer Banknote, anhand eines vom Wertdokument erfassten Bildes erkannt, welches eine Vielzahl von Bildpunkten aufweist, denen jeweils mindestens ein Intensitätswert zugeordnet ist, wobei für jeden Bildpunkt einer Auswahl von Bildpunkten und/ oder für jeden Bildpunkt in zumindest einem Teilbereich des Bildes folgende Schritte durchgeführt werden: Ermittlung eines Intensitätswertes aus Intensitätswerten, die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind; Berechnung eines Kontrastwertes anhand von Intensitäts- werten, die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind; und Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments in Abhängigkeit vom jeweils ermittelten Intensitätswert und berechneten Kontrastwert. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Farbabnutzungen an einem Wertdokument, insbesondere einer Banknote, anhand eines vom Wertdokument erfassten Bildes, welches eine Vielzahl von Bildpunkten aufweist, denen jeweils mindestens ein Intensitätswert zugeordnet ist, weist eine Auswertungseinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, für jeden Bild- punkt einer Auswahl von Bildpunkten und/ oder für jeden Bildpunkt in zumindest einem Teilbereich des erfassten Bildes folgende Schritte durchzuführen: Ermittlung eines Intensitätswertes aus Intensitätswerten, die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind; Berechnung eines Kontrastwertes anhand von Intensitätswerten, die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind; und Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments in Abhängigkeit vom jeweils ermittelten Intensitätswert und berechneten Kontrastwert. Ein erfindungsgemäßes Wertdokumentbearbeitungssystem weist auf: Eine Sensorvorrichtung zur Erfassung eines Bildes eines Wertdokuments, insbesondere einer Banknote; eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung von Farbabnutzungen an dem Wertdokument; und eine Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Befördern und/ oder Sortieren und/ oder Zählen von Wertdokumenten in Abhängigkeit von am jeweiligen Wertdokument erkannten Farbabnutzungen.

Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz, einzelne Bildpunkte des vom Wertdokument erfassten Bildes unter Berücksichtigung sowohl einer lokalen Helligkeit als auch eines lokalen Kontrastes des Bildes im Bereich des jeweiligen Bildpunktes hinsichtlich einer möglichen Farbabnutzung des Wertdokuments einzustufen bzw. zu klassifizieren. Dazu wird für jeden Bildpunkt, der sich in zumindest einem Teilbereich des Bildes befindet und/ oder zumindest einer Auswahl von Bildpunkten aus dem Bild angehört, ein die lokale Helligkeit repräsentierender Intensitätswert aus den Intensitätswerten ermittelt, die dem jeweiligen Bildpunkt sowie anderen Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind. Der ermittelte Intensitätswert kann dabei identisch sein mit einem Intensitätswert, der dem Bildpunkt oder einem der Bildpunkte in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet ist. Alternativ kann es sich bei dem ermittelten Intensitätswert auch um einen Wert handeln, welcher aus zwei oder mehreren Intensitätswerten abgeleitet wird, die dem Bildpunkt und/ oder den Bild- punkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind.

In entsprechender Weise wird ein den lokalen Kontrast des Bildes im Bereich des jeweiligen Bildpunkts charakterisierender Kontrastwert aus Intensitäts- werten berechnet, die dem Bildpunkt und/ oder den Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind.

Bei der Klassifizierung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer mögli- chen Farbabnutzung des Wertdokuments wird dann sowohl der für diesen Bildpunkt ermittelte Intensitätswert als auch der für diesen Bildpunkt berechnete Kontrastwert herangezogen. Hierdurch wird unter anderem erreicht, dass z.B. Bildpunkte in relativ hellen Bereichen des Bildes bei gleichzeitig relativ kleinen Kontrastwerten sowie Bildpunkte in relativ dunklen Bereichen des Bildes bei gleichzeitig relativ hohen Kontrastwerten zuverlässig als Bildpunkte eingestuft werden, die auf eine Farbabnutzung an den entsprechenden Stellen des Wertdokuments schließen lassen.

Vorteilhafterweise brauchen hierbei unterschiedliche Bereiche des Wertdo- kuments, insbesondere IR-Bereiche, nicht gesondert behandelt werden. Ferner ist zur Adaption des Verfahrens bzw. der Vorrichtung eine geringere Anzahl von Referenz- Wertdokumenten erforderlich als bei bekannten Methoden zur Farbabnutzungserkermung. Auch der Aufwand für eine etwaige Nachadaption des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ist geringer. Nicht zu- letzt wird auch der Einfluss von Qualitätsschwankungen bei Wertdokumenten auf die Zuverlässigkeit der Farbabnutzungserkermung verringert.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung somit eine einfache und zuverlässige Erkennung von Farbabnutzungen an Wertdokumenten, insbesondere Bank- noten.

Bei einer Auswahl von Bildpunkten des Bildes im Sinne der Erfindung kann es sich um einem Teil aller Bildpunkte des Bildes oder aber auch um alle o- der im Wesentlichen alle Bildpunkte des erfassten Bildes handeln. Die Bildpunkte, für welche jeweils ein Intensitätswert ermittelt, ein Kontrastwert berechnet und schließlich eine Einstufung hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments vorgenommen wird, können in einem Teilbereich oder aber auch auf der gesamten Fläche des erfassten Bildes liegen. Dabei kann das Verfahren für alle oder im Wesentlichen alle in dem Teilbereich bzw. auf der Gesamtfläche des Bildes liegenden Bildpunkte oder aber jeweils nur für eine Auswahl von Bildpunkten aus dem Teilbereich bzw. der Gesamtfläche durchgeführt werden.

Eine Auswahl von Bildpunkten wird vorzugsweise durch eine zweifache oder n-fache Unterabtastung, sog. Subsampling, des Teilbereichs bzw. der Gesamtfläche des erfassten Bildes erhalten, bei welcher nur jeder zweite bzw. n-te Bildpunkt in beiden Dimensionen des Wertdokuments ausgewählt wird. Auf diese Weise kann die Rechenzeit für die Durchführung des Verfahrens reduziert werden, ohne dass die Erkennung bzw. Klassifizierung der Bildpunkte hinsichtlich möglicher Farbabnutzungen des Wertdokuments signifikant beeinträchtigt wird.

Vorzugsweise entspricht der ermittelte Intensitätswert dem jeweils höchsten Intensitätswert aus den Intensitätswerten, die dem Bildpunkt und/ oder den Bildpunkten in der Umgebung dieses Bildpunkts zugeordnet sind. Die bei der Einstufung des jeweiligen Bildpunkts herangezogene Helligkeit wird hierbei durch den höchsten anzutreffenden Intensitätswert der Bildpunkte im Bereich des jeweiligen Bildpunkts repräsentiert. Die Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer möglichen Farbabnutzung des Wertdokuments ist dabei besonders zuverlässig. Alternativ kann, je nach Anwendungsfall, auch bevorzugt sein, dass der ermittelte Intensitätswert dem jeweils niedrigsten Intensitätswert aus den Intensitätswerten, die dem Bild- punkt und/ oder Bildpunkten in der Umgebung dieses Bildpunkts zugeordnet sind, entspricht.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung entspricht der ermittelte Inten- sitätswert einem Mittelwert, welcher aus den Intensitätswerten, die dem Bildpunkt und/ oder Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind, gebildet wird. Der hierbei ermittelte Intensitätswert entspricht somit einer mittleren Helligkeit des Bildes des Wertdokuments im Bereich des jeweiligen Bildpunkts, dessen Einstufung hinsichtlich einer möglichen Farbabnutzung des Wertdokuments dadurch besonders zuverlässig ist.

Es ist ferner bevorzugt, dass die Ermittlung des Intensitätswertes und/ oder die Berechnung des Kontrastwertes anhand von Intensitätswerten erfolgen, die dem Bildpunkt und/ oder den diesem Bildpunkt unmittelbar benachbar- ten Bildpunkten zugeordnet sind. Im Falle rechteckiger, insbesondere quadratischer, Detektorelemente bei der Erfassung des Bildes des Wertdokuments werden die Bildpunkte des Bildes ebenfalls durch rechteckige bzw. quadratische Bildpunkte (Pixel) repräsentiert. Die Bildpunkte, deren Intensitätswerte bei der Ermittlung eines maximalen, minimalen bzw. mittleren Intensitäts- wertes und/ oder der Berechnung eines Kontrastwertes herangezogen werden, bilden hierbei vorzugsweise eine Gruppe von 3 x 3 Bildpunkten, wobei in der Mitte der Gruppe der jeweils einzustufende Bildpunkt liegt, an welchen die restlichen acht Bildpunkte angrenzen. Letztere bilden also die unmittelbare Umgebung des Bildpunkts.

Bei der Ermittlung des maximalen, minimalen bzw. mittleren Intensitätswertes und/ oder der Berechnung des Kontrastwertes wird vorzugsweise jeweils ein sog. lokaler Operator verwendet, durch welchen nicht der dem jeweiligen Bildpunkt zugeordnete Intensitätswert, sondern auch die Intensitätswer- te von benachbarten Bildpunkten bzw. Bildpunkten aus der Umgebung berücksichtigt werden. Der lokale Bildausschnitt wird daher auch als Operatorfenster bezeichnet, das vorzugsweise 3 x 3 Bildpunkte umfasst. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, größere Operatorfenster mit beispielsweise 5 x 5, 7 x 7, 9 x 9 oder 11 x 11 Bildpunkten zu definieren. Die Anzahl von Bildpunkten im Operatorfenster ist vorzugsweise ungerade, damit der jeweils betrachtete Bildpunkt in der Mitte des Operatorfensters liegt.

Durch Berücksichtigung der dem jeweils betrachteten Bildpunkt unmittelbar benachbarten Bildpunkte bzw. der in einem definierten Operatorfenster liegende Bildpunkte bei der Ermittlung des maximalen, minimalen bzw. mittleren Intensitätswertes und/ oder der Berechnung des Kontrastwertes lässt sich anhand der hierbei erhaltenen Werte eine besonders zuverlässige Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments vornehmen.

Bei dem berechneten Kontrastwert handelt es sich vorzugsweise um ein Maß für eine relative Intensitätsänderung im jeweils betrachteten Bereich des Bildes. Vorzugsweise wird der Kontrastwert unter Berücksichtigung eines höchsten Intensitätswertes und eines niedrigsten Intensitätswertes berechnet, wobei der höchste und niedrigste Intensitätswert aus den Intensitätswerten, die dem Bildpunkt und den Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeordnet sind, ermittelt wird. Vorzugsweise entspricht der Kontrastwert einem Quotienten aus einer Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Intensitätswert im Zähler und einem weiteren Intensitätswert im Nenner, wobei der weitere Intensitätswert vorzugsweise der Summe aus dem maximalen und minimalen Intensitätswert entspricht. Alternativ kann der weitere Intensitätswert auch einem aus den Intensitätswerten, die dem Bildpunkt und Bildpunkten in der Umgebung des Bildpunkts zugeord- net sind, gebildeten Mittelwert entsprechen. Je nach Anwendungsfall kann hierbei der jeweils aussagekräftigste Kontrastwert berechnet und zusammen mit dem ermittelten Intensitätswert, insbesondere dem gebildeten Mittelwert, bei der Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer Farbab- nutzung des Wertdokuments herangezogen werden, wodurch diese eine besonders hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Vorzugsweise wird anhand des ermittelten Intensitätswertes, insbesondere des Mittelwertes, und des Kontrastwertes ein Einstufungsparameter berech- net und die Einstufung des jeweiligen Bildpunkts in Abhängigkeit vom Ergebnis eines Vergleichs des Einstufungsparameters mit einem Vergleichswert vorgenommen. Hierdurch wird die Zahl der bei der Einstufung zu vergleichenden Parameter von ursprünglich zwei, nämlich dem ermittelten Intensitätswert bzw. Mittelwert und dem berechneten Kontrastwert, auf nur einen Einstufungsparameter reduziert, so dass durch einen einfachen Vergleich des berechneten Einstufungsparameters mit einem einzigen Vergleichswert eine Klassifizierung des jeweiligen Bildpunkts auf zuverlässige und besonders einfache Weise erfolgt. Vorzugsweise wird der Einstufungsparameter anhand einer Unterscheidungsfunktion mit jeweils einer Variablen für den ermittelten Intensitätswert, insbesondere den Mittelwert, und den Kontrastwert berechnet. Bei der Unterscheidungsfunktion kann es sich vorzugsweise um eine lineare Funktion, eine Treppenfunktion oder aber auch um ein Polynom, insbesondere ein Polynom zweiten Grades, handeln. Die jeweiligen Parameter der Unterscheidungsfunktion, bei welchen es sich vorzugsweise um konstante Summanden, Subtrahenden und/ oder Faktoren handelt, können vorzugsweise im Rahmen eines vorab erfolgenden Testlaufs bzw. einer Adaption des Verfahrens bzw. der Vorrichtung festgelegt werden. Je nach Anwendungsfall erlaubt eine solche Unterscheidungsfunktion eine besonders zuverlässige Unterscheidung von Bildpunkten, bei denen an den entsprechenden Stellen des Wertdokuments eine Farbabnutzung vorliegt, und solchen Bildpunkten, bei denen dies nicht der Fall ist.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass aus den hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments eingestuften Bildpunkten diejenigen Bildpunkte entfernt werden, die im Bereich einer Kante des Wertdokuments und/ oder eines das Wertdokument charakterisierenden Elements, insbesondere eines auf das Wertdokument aufgedruckten Elements, liegen. Dadurch werden bei der Klassifizierung des Wertdokuments Bildpunkte zuverlässig ausgeschlossen, bei denen die Wahrscheinlichkeit, dass diese fälschlicherweise als im Bereich einer Farbabnutzung liegende Bildpunkte identifiziert werden, vergleichsweise hoch ist. Dementsprechend ist eine Klassifizierung des Wertdokuments auf der Grundlage der in dieser Weise bereinigten Bildpunkte ganz besonders zuverlässig.

Vorzugsweise wird für die hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments eingestuften Bildpunkte, gegebenenfalls nach Entfernen von im Bereich einer Kante des Wertdokuments und/ oder im Bereich eines auf dem Wertdokument aufgebrachten Elements liegenden Bildpunkten, jeweils ein Maß für die Farbabnutzung an der entsprechenden Stelle des Wertdokuments unter Berücksichtigung mindestens eines der folgenden Parameter ermittelt: Bereich der Farbabnutzung, Helligkeit der Farbabnutzung, Kontrast der Farbabnutzung, Position der Farbabnutzung. Vorzugsweise wird das Maß der Farbabnutzung mit Hilfe einer linearen Funktion berechnet, bei welcher einer oder mehrere der vorstehend genannten Parameter Variablen bilden. Die Anzahl von Parametern als Variablen der linearen Funktion sowie die zugehörigen Koeffizienten, insbesondere Faktoren, können bei- spielsweise bei Testläufen mit Wertdokumenten bekannter Eigenschaften festgelegt bzw. ermittelt werden. Die Ermittlung eines die Farbabnutzung am Wertdokument charakterisierenden Maßes gibt zusätzlich Auskunft über das Ausmaß und/ oder die Relevanz einer erkannten Farbabnutzung, so dass eine noch genauere Klassifizierung des Wertdokuments als„fit" bzw. aufgrund von Farbabnutzungen als„unfit" ermöglicht wird.

Es ist ferner bevorzugt, dass das vom Wertdokument erf asste Bild ein

Transmissionsbild, insbesondere ein Dunkelfeld-Transmissionsbild, ist.

Durch Verwendung der anhand eines Transmissionsbildes ermittelten Intensitätswerte bzw. berechneten Kontrastwerte kann eine Einstufung des jeweiligen Bildpunkts hinsichtlich einer Farbabnutzung des Wertdokuments besonders zuverlässig vorgenommen werden. Dies gilt besonders für Dunkelfeld-Transmissionsbilder.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:

Fig. l ein Beispiel eines Wertdokumentbearbeitungssystems mit einer

Vorrichtung zur Erkennung von Farbabnutzungen an Wertdokumenten;

Fig. 2 Beispiel eines Transmissionsbildes einer Banknote;

Fig. 3 ein Diagramm mit einem ersten und zweiten Beispiel einer Unterscheidungsfunktion; und Fig. 4 ein Beispiel eines aus dem in Figur 2 gezeigten Transmissionsbild abgeleiteten Bildes mit Bildpunkten, die als auf einer Farbabnutzung der Banknote beruhende Bildpunkte eingestuft wurden.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Wertdokumentbearbeitungssystems mit einer Vorrichtung 10 zur Erkennung von Farbabnutzungen an einem Wertdokument 1, bei welchem es sich insbesondere um eine Banknote handelt, und einer nur schematisch angedeuteten Vorrichtung 30 zum Bearbeiten, insbe- sondere Befördern und/ oder Sortieren und/ oder Zählen, von Wertdokumenten, insbesondere in Abhängigkeit von am jeweiligen Wertdokument 1 erkannten Farbabnutzungen.

Die Vorrichtung 10 weist eine Strahlungsquelle 2 auf, welche dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, mit welcher die Banknote 1 bestrahlt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um Infrarotstrahlung.

Ferner ist ein Bildsensor 3 vorgesehen, welcher dazu ausgelegt ist, von der Banknote 1 ausgehende elektromagnetische Strahlung ortsaufgelöst zu erfassen. In der im vorliegenden Beispiel gezeigten Anordnung von Strahlungsquelle 2 und Bildsensor 3 handelt es sich bei dem vom Bildsensor 3 erfassten Bild der Banknote 1 um ein sogenanntes Dunkelfeld-Transmissionsbild. Alternativ ist es aber auch möglich, die Strahlungsquelle 2 relativ zum

Bildsensor 3 derart anzuordnen, dass Letzterer ein Hellfeld-Transmissionsbild oder ein Remissionsbild erfasst.

Das vom Bildsensor 3 erfasste Bild der Banknote 1 weist eine Vielzahl von Bildpunkten, sog. Pixel, auf, denen jeweils mindestens ein Intensitätswert zugeordnet ist, welcher ein Maß für die Intensität der von einer Vielzahl von Orten auf der Banknote 1 transmittierten bzw. reflektierten und vom

Bildsensor 3 erfassten elektromagnetischen Strahlung darstellt. Die vom Bildsensor 3 erzeugten Bilddaten 4, welche die den einzelnen Bildpunkten zugeordneten Intensitätswerte enthalten, werden an eine Auswertungseinheit 5 weitergeleitet und dort insbesondere hinsichtlich möglicher Farbabnutzungen an der Banknote 1 analysiert und entsprechend eingestuft. Vorzugsweise ist die Auswertungseinheit 5 dazu ausgelegt, die Vorrichtung 30 zum Bearbeiten von Banknoten derart zu steuern, dass Banknoten 1 in Abhängigkeit vom Ergebnis der Einstufung bzw. Klassifizierung hinsichtlich einer Farbabnutzung in unterschiedliche Ausgabefächer 31 und 32 ausgegeben werden.

Die Analyse der Bilddaten 4 hinsichtlich möglicher Farbabnutzungen der Banknote 1 und deren entsprechende Einstufung bzw. Klassifizierung wird im Folgenden näher erläutert. Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Dunkelfeld-Transmissionsbildes 4 einer Polymer-Banknote, welche typischerweise eine transparente Substratfolie aufweist, die mit einer Grundierung aus Weißlack versehen ist. Auf der Grundierung ist beispielsweise mittels Offsetdruck ein Druckbild, welches auch als Hintergrunddruckbild bezeichnet wird, aufgedruckt. Alternativ oder zu- sätzlich werden beispielsweise Ziffern und/ oder Infrarot-sensitive Bereiche mittels Intagliodruck aufgedruckt.

Aufgrund des beschriebenen typischen Aufbaus von Polymer-Banknoten machen sich Farbabnutzungen und andere Defekte im Dunkelfeld- Transmissionsbild 4 unterschiedlich bemerkbar. Beispielsweise erscheinen Stellen 6, an welchen die Weißlack-Grundierung teilweise abgetragen ist, als sehr dunkel, wohingegen Farbabnutzungen in bedruckten Bereichen in der Regel als relativ helle Stellen 7 erscheinen, da dort die von unten schräg einfallende elektromagnetische Strahlung an der Weißlack-Grundierung gestreut wird. Löcher und Risse in der Banknote machen sich im Dunkelfeld- Transmissionsbild 4 meist als relativ dunkle Bereiche 8 bemerkbar, da dort keine Streuung der elektromagnetischen Strahlung auftritt und diese dadurch nicht vom Bildsensor 3 erfasst wird.

Um nun die in den Bereichen 6 und 7 liegenden Bildpunkte des Bildes 4 automatisch zu ermitteln, welche die Stellen auf der Banknote mit einer Farbabnutzung entsprechen, wird zunächst für jeden Bildpunkt des Bildes 4 oder zumindest für jeden Bildpunkt einer Auswahl von Bildpunkten aus dem Bild 4, beispielsweise im Bereich eines bestimmten Sicherheitsmerkmals, ein Mittelwert m sowie ein Kontrastwert c unter Berücksichtigung der Intensitätswerte des jeweiligen Bildpunkts selbst sowie der diesen Bildpunkt umgebenden Bildpunkte ermittelt.

Wie anhand eines vergrößerten Ausschnitts eines Bereichs 9 des Bildes 4 veranschaulicht ist, sind im Bereich 9 insgesamt neun Bildpunkte enthalten, wobei der Bildpunkt (schraffiert), für welchen der Mittelwert m sowie der Kontrastwert c berechnet wird, in der Mitte des Bereichs 9 liegt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Mittelwert m um den arithmetischen Mittelwert, der wie folgt berechnet wird:

(1)

ie(0,8) Po bis Pe bezeichnen die Intensitätswerte des betrachteten Bildpunkts und der benachbarten Bildpunkte.

Es ist ferner bevorzugt, dass der Kontrastwert c dem sogenannten Michel- sen-Kontrast entspricht, welcher wie folgt berechnet wird:

Das heißt, der Kontrastwert c entspricht dem Quotienten aus der Differenz zwischen dem höchsten Intensitätswert und dem niedrigsten Intensitätswert einerseits und der Summe aus dem höchsten Intensitätswert und niedrigsten Intensitätswert andererseits, und zwar jeweils aus den Intensitätswerten Po bis Ps im betrachteten Bereich 9.

Grundsätzlich ist es möglich, für alle Bildpunkte des Bildes 4 einen entsprechenden Mittelwert m und Kontrastwert c zu berechnen. Um Rechenzeit zu sparen, ohne aber gleichzeitig relevante Information zu verlieren, kann es vorteilhaft sein, mittels Unterabtastung, dem sog. Subsampling, nur für jeden zweiten Bildpunkt entlang der beiden Dimensionen des Bildes 4 entsprechende Werte m und c unter Berücksichtigung der jeweiligen Umgebung des Bildpunktes zu ermitteln, was in Fig. 2 anhand des vergrößerten Bereiches 11 des Bildes 4 exemplarisch veranschaulicht ist. Für die schraffierten Bildpunkte wird jeweils ein Mittelwert m und ein Kontrastwert c berechnet.

In einem weiteren Schritt wird anhand des je Bildpunkt ermittelten Mittelwertes m und Kontrastwertes c eine erste Einstufung, welche auch als Vorunterscheidung bezeichnet werden kann, dahingehend vorgenommen, ob der jeweilige Bildpunkt auf eine Farbabnutzung an der entsprechenden Stelle der Banknote schließen lässt.

Dies wird vorzugsweise durch Berechnung eines Einstufungsparameters f mit Hilfe einer Unterscheidungsfunktion f (m, c) durchgeführt, welche wie folgt definiert ist: f (m, c) = c— a 0 + α, x w 1 + a 2 x m 2 = c— x m' ) 0 (3)

In vorliegenden Beispiel ist die Vorunterscheidungsfunktion f (m, c) ein Polynom zweiten Grades in den Variablen m und c, wobei die Parameter ai mit i = 0, 1 und 2 des Polynoms durch eine vorab durchgeführte Adaption des Verfahrens bzw. der Vorrichtung festgelegt bzw. abgeschätzt werden können.

Ist der anhand der Unterscheidungsfunktion f(m, c) berechnete Einstufungsparameter f für einen Bildpunkt größer oder gleich einem Vergleichswert, der im vorliegenden Beispiel null ist, so wird dieser Bildpunkt als sog. Ink- wear-Kandidat eingestuft, d.h. der Bildpunkt entspricht dann möglicherweise einer Stelle auf der Banknote mit einer Farbabnutzung.

Dies wird anhand eines in Fig. 3 gezeigten ersten Beispiels (gestrichelt) eines Verlaufs des Kontrastes c über dem Mittelwert m veranschaulicht, welcher die Grenze bildet zwischen Bildpunkten, die nicht als Inkwear-Kandidat eingestuft wurden (Bereich unterhalb der gestrichelten Linie) und Bildpunkten, die als Inkwear-Kandidat eingestuft wurden (Bereich oberhalb der gestrichelten Linie). Inkwear-Kandidaten, die einer Farbabnutzung im Bereich des Intagliodrucks entsprechen, haben typischerweise eine relativ niedrige mittlere Intensität m und einen relativ hohen Kontrast c und liegen dement- sprechend im linken Bereich des Diagramms oberhalb der gestrichelten Linie. Inkwear-Kandidaten, die einer Farbabnutzung im Bereich des Wasserzeichens der Banknote entsprechen, haben eine relativ hohe mittlere Intensität m bei gleichzeitig vergleichsweise niedrigen Kontrastwerten c und liegen damit im rechten Bereich des Diagramms oberhalb der gestrichelten Linie. Inkwear-Kandidaten, die auf eine Farbabnutzung im Off setdruckbereich der Banknote zurückgehen, weisen typischerweise eine mittlere Helligkeit sowie einen mittleren Kontrast c auf und liegen dementsprechend im mittleren Bereich des Diagramms oberhalb der gestrichelten Linie.

Je nach Anwendungsfall können grundsätzlich auch andere Funktionen als Unterscheidungsfunktion in Frage kommen, beispielsweise eine lineare Funktion oder eine Treppenfunktion, für welche das in Fig. 3 gezeigte zweite Beispiel (strichpunktiert) eines Verlaufs des Kontrastes c über dem Mittelwert m erhalten wird. Bildpunkte, die aufgrund des jeweils berechneten Mittelwertes m und Kontrastwertes c oberhalb des strichpunktierten Verlaufs liegen, werden als Inkwear-Kandidaten eingestuft, wohingegen unterhalb des Verlaufs liegende Bildpunkte als Non-Inkwear-Kandidaten eingestuft werden. Im Übrigen gelten die obigen Ausführungen zum ersten Beispiel des Verlaufs entsprechend.

In einem optionalen weiteren Schritt kann vorgesehen sein, die als Inkwear- Kandidaten eingestuften Bildpunkte dahingehend zu überprüfen, ob diese in bestimmten Bereichen der Banknote liegen, wie beispielsweise im Bereich des Randes der Banknote und/ oder im Bereich bestimmter Druckelemente. Da Bildpunkte aus entsprechenden Bildbereichen des Bildes 4 unter Umständen fälschlicherweise als Inkwear-Kandidaten eingestuft werden können, kann es vorgesehen sein, diese Bildpunkte aus der Gruppe der als Inkwear-Kandidaten eingestuften Bildpunkte zu entfernen. Da hierbei die Ink- wear-Kandidaten anhand ihrer Lage im Bild 4 der Banknote auf ihre Aussagekraft hin geprüft bzw. validiert werden, kann dieser Schritt auch als Validierungsschritt oder Validierung betrachtet werden. In einem weiteren optionalen Schritt kann vorgesehen sein, den Intensitätswert I(x, y) des jeweiligen Bildpunkts (x, y) auf null zu setzen, falls die aus dem zugehörigen Mittelwert m und Kontrastwert c errechnete Unterscheidungsfunktion f (m, c) kleiner ist als null, und auf einen bestimmten Intensitätswert, beispielsweise den im Bereich des jeweiligen Bildpunktes ermittel- ten höchsten Intensitätswert I ma x bzw. max{Pi} zu setzen, falls die Unterscheidungsfunktion größer oder gleich null ist:

Π χ , y ) = i

= 0 , wenn f ( m , c ) < 0

Auf diese Weise werden alle als Inkwear-Kandidaten eingestuften Bildpunkte gegenüber einem schwarzen Hintergrund besonders gut sichtbar hervorgehoben. In einem weiteren optionalen Schritt kann vorgesehen sein, das wie vorstehend beschrieben erhaltene Bild von Farbabnutzungen bezüglich Helligkeit zu skalieren, indem allen Bildpunkten mit einer von null verschiedenen Intensität ein konstanter, insbesondere maximaler, Intensitätswert zugeordnet ist, so dass das schließlich erhaltene Bild ein Schwarz- Weiß-Bild darstellt, in dem Bildpunkte, die Farbabnutzungen an den entsprechenden Stellen der Banknote entsprechen, als weiße Bereiche vor einem schwarzen oder sehr dunklen Hintergrund dargestellt werden. Ein solches Bild ist in Fig. 4 beispielhaft gezeigt. Die in Fig. 1 eingezeichneten Bereiche 6 und 7, die Stellen auf der Banknote mit Farbabnutzung entsprechen, sind als weiße Bereiche vor einem homogenen dunklen Hintergrund sehr gut erkennbar, wohingegen Bereiche 8 (siehe Fig. 1), die auf andere Defekte, wie etwa Risse oder Löcher, in der Banknote zurückgehen, nicht in Erscheinung treten. Ebenfalls nicht mehr sichtbar sind bedruckte und/ oder mit einem Wasserzeichen versehene Bereiche (siehe Fig. 1).

In einem optionalen weiteren Schritt, welcher auch als Klassifizierung bezeichnet wird, kann vorgesehen sein, dass für alle als Inkwear-Kandidaten eingestuften Bildpunkte, gegebenenfalls nach einer Validierung mit Entfernung von am Rand und/ oder im Bereich bestimmter Druckelemente liegender Bildpunkten, ein Maß (sog. Inkwear Level) für die jeweilige Farbabnutzung an der entsprechenden Stelle der Banknote abgeleitet wird. Dies kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass für jeden dieser Bildpunkte ein Inkwear Level (InkL) anhand folgender linearer Funktion berechnet wird:

InkL = a, x InkA + b, x InkB + c, *InkC + d i * InkP (4)

wobei ai angibt, in welchem Bereich des Bildes der Banknote der als Ink- wear-Kandidat eingestufte Bildpunkt liegt, und bi ein Maß für die Helligkeit, Q ein Maß für den Kontrast und di die Position des als Inkwear-Kandidaten eingestuften Bildpunkts angeben. Die zugehörigen Koeffizienten InkA, InkB, InkC und InkP können bei vorab durchgeführten Testläufen anhand von Banknoten mit bekannten Eigenschaften berechnet werden. Ebenso kann festgelegt bzw. konfiguriert werden, welche bzw. wie viele der vorstehend genannten Informationen ai, bi, Ci bzw. di bei der Berechnung des Inkwear Levels berücksichtigt werden. Alternativ zur weiter oben beschriebenen Bestimmung des jeweiligen Kontrastwertes c durch Berücksichtigung der lokalen Umgebung des jeweiligen Bildpunktes mittels einer sog. lokalen Operation bzw. eines lokalen Operators können Kontrastwerte auch mit Hilfe eines Histogramms ermittelt werden, bei welchem die Anzahl oder Häufigkeit von Bildpunkten über deren Intensität aufgetragen ist. Bestimmte Bereiche der Banknote, in denen eine Farbabnutzung in Form eines Abriebs oder Verschmierens der Druckfarbe vorliegt, können dadurch identifiziert werden, dass im jeweiligen Histogramm zwischen einem Bereich heller Bildpunkte und einem Bereich dunkler Bildpunkte ein Übergangsbereich auftritt, in welchen nur sehr wenige Bildpunkte anzutreffen sind. Dieser Übergangsbereich ist vom jeweiligen Zustand der Banknote abhängig. Durch Verwendung einer dynamisch berechneten Schwelle kann der jeweilige Übergangsbereich in einem Histogramm ermittelt werden. Anhand des jeweils niedrigsten und höchsten Intensitätswertes in diesem Übergangsbereich kann dann anhand von Gleichung (2) ein entsprechender Kontrastwert c ermittelt werden.

Vorzugsweise ist das Verfahren bzw. die Vorrichtung auch dazu ausgelegt, gegebenenfalls schrägliegende bzw. schräg am Bildsensor 3 vorbeilaufende Banknoten 1 hinsichtlich etwaiger Farbabnutzungen zu analysieren bzw. zu klassifizieren. Hierzu wird vorzugsweise bei einer Unterabtastung eine Schräglaufkorrektur, sog. Skew-Korrektur, nach dem Bresenham- Algorithmus durchgeführt, wodurch etwaige Rundungsfehler, die durch eine Diskretisierung von kontinuierlichen Koordinaten entstehen, minimiert werden.