| JP2004212065 | COIN SENSOR |
| JP05012526 | COIN DISCRIMINATING DEVICE |
| JP2000306135 | DEVICE FOR DISCRIMINATING COIN |
Kuleschow, Andreas (Albrecht-Dürer-Strasse 48, Oberasbach, 90522, DE)
Spinnler, Klaus (Lerchenbühl 9c, Erlangen, 91056, DE)
Couronné, Robert (Vogelherd 123, Erlangen, 91058, DE)
Kuleschow, Andreas (Albrecht-Dürer-Strasse 48, Oberasbach, 90522, DE)
Spinnler, Klaus (Lerchenbühl 9c, Erlangen, 91056, DE)
| 1. | Verfahren zur Erkennung einer in einen Munzpru fer eingegebenen Münze unter Verwendung ihres charakteristische Merkmale aufweisenden Prage bildes, das von einer Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Spreizen der eine Musteranordnung vorgebenden Merkmale in der Abbildung der Münze, Reduzieren der Merkmale durch Verkleinerung der Abbildung und Transformieren derselben mit einer Polartransformation, Vergleichen der transformierten Abbildung mit einer Mehrzahl von vorgegebenen Referenzmustern, nach einem ersten vereinfachten Kriterium mit schneller Bearbeitungszeit und Erstellen einer Liste der Referenzmuster, nach ihrer Ähnlichkeit mit der transformierten Abbildung sortiert, Vergleichen der transformierten Abbildung mit den in der Listen enthaltenen Referenzmustern entsprechend ihrer Sortierung nach einem zweiten, genauen Kriterium und Ausgeben eines Erkennungssignals, falls eines der Referenzmuster mit der transformierten Abbildung übereinstimmt, Abbrechen des Vergleichsvorganges und Abweisen der Münze nach einer vorgegebenen Bedingung. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizung der Merkmale und die Verkleinerung der Abbildung gleichzeitig durch gefuhrt werden. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizung der Merkmale und die Verkleinerung der Abbildung mit einem Maximum oder Minimumfilter durchgeführt werden, dessen NxN Pixel dem Verkleinerungsfaktor entspricht. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verkleinerte und gespreizte Abbildung einer Polartransformation unterzogen wird. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizung der Merkmale und die Verkleinerung der Abbildung mit einer modifizierten Polartransformation durchgeführt wird, wobei einem beliebigen Punkt in der transformierten Abbildung mit den kartesischen Koordinaten θ,r ein entsprechender Ursprungspunkt in der Abbildung mit einem Abstand N*r von dem Mittelpunkt der Münze und einem Winkel M*θ gegenüber einer für die Abbildung bestimmten Ausrichtung entspricht und die Helligkeit des Punktes in der transformierten Abbildung als Maximum der Helligkeit der Abbildung auf dem Gebiet von der K*K Pixel um den Ursprung herum berechnet wird und wobei K der größte der Verklei nerungsfaktoren (N, M) ist. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das erste, vereinfachte Kriterium eine zeilenweise Berechnung der Helligkeitsverteilung in der transformierten Abbildung vorgenommen wird. |
| 7. | Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich zwischen der transformierten Abbildung und dem Referenzmuster mit ei ner eindimensionalen Korrelation zwischen der Helligkeitsverteilung für die transformierte Abbildung der Münze und dem Referenzmuster durchgeführt wird. |
| 8. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das zweite, genaue Kriterium eine zweidimensionale Helligkeitsverteilung in der transformierten Abbildung verwendet wird. |
| 9. | Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich zwischen der transformierten Abbildung und dem Referenzmuster mit Hilfe einer zweidimensionalen Korrelation durchgeführt wird. |
| 10. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebene Bedingung zum Abbrechen des Vergleichsvorganges nach dem genauen Kriterium eine vorbestimmte Anzahl der zu bearbeitenden Referenzmuster gewählt wird. |
| 11. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebene Bedingung zum Abbrechen des Vergleichsvorgangs eine vorbestimmte Zeit gewählt wird, insbesondere diejenige, die die Münze bis zum Ausgang aus dem Munzprufer benotigt. |
| 12. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem nach dem Vergleich entsprechend dem zweiten, ge nauen Kriterium festgestellt wird, dass eine Ähnlichkeit der transformierten Abbildung mit mindestens zwei Munzklassen vorliegt, eine Si cherheitsprufung vorgenommen wird, bei der für die transformierte Abbildung Merkmale bestimmt werden, die für die mindestens zwei Munzenklas sen unterschiedlich sind. |
| 13. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass ein vorbestimmtes Fragment der transformierten Abbildung mit den mindestens zwei Referenzmustern verglichen wird und das ahnliche Referenzmuster ermittelt wird. |
| 14. | Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass mindestens ein Differenzmuster zwischen Referenzmustern erstellt wird und mittels dessen Vergleichs mit der transformierten Abbildung ein meist ahnliches Referenzmuster ermittelt wird. |
| 15. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte Referenzmuster zum Anfang der Liste der Referenzmuster, die nach dem Ergebnis des Vergleichs entsprechend dem ersten, vereinfachten Kriterium der Ähnlichkeit sortiert ist, unabhängig von diesem Ergebnis addiert und einer Prüfung nach dem zweiten, genauen Kriterium der Ähnlichkeit unterzogen werden. |
| 16. | Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit einer Bildaufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen des charakteristische Merkmale aufweisenden Pragebildes der Münze und eine Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung um fasst: Berechnungsmittel zum Spreizen der Merkmale in der Abbildung, Reduzieren der Merkmale durch Verkleinerung der Abbildung und Transformieren derselben mit einer Polartransformation, erste Vergleichsmittel zum Vergleich der Transformierten Abbildung mit einer Mehrzahl von vorgegebenen Referenzmustern, nach einem ersten vereinfachten Kriterium mit schneller Bearbeitungszeit, zweite Vergleichsmittel zum Vergleich der transformierten Abbildung mit den in der Liste enthaltenen Referenzmustern entsprechend ihrer Sor tierung nach einem zweiten, genauen Kriterium und Ausgeben eines Erkennungssignals, falls eines der Referenzmuster mit der transformierten Abbildung übereinstimmt, und erste Speichermittel zum Speichern von Charakte ristika der Referenzmuster für den Vergleich nach dem ersten Kriterium, zweite Speichermittel zum Zwischenspeichern der von dem ersten Vergleichsmuster erstellten Liste, und dritte Speichermittel zum Speichern von Charakteristika der Referenzmuster für den Vergleich nach dem zweiten Kriterium. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer in einen Munzprufer eingegebenen Münze unter Verwendung ihres Pragebildes nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens.
Aus der DE 102 02 383 Al ist ein Verfahren zur Erkennung eines Pragebildes einer Münze in einem Münzautomaten bekannt, bei dem ein Bildempfänger ein Bild des Pragebildes der zu dem Bildempfanger und zu einer Lichtquelle bewegten Münze aufnimmt. Eine Auswerteeinrichtung vergleicht das Bild mit einem ersten Referenzmuster dahingehend, ob in dem aufgenommenen Bild das erste Referenzmuster enthalten ist und wenn es enthalten ist, wird geprüft, ob ein zweites Refe- renzmuster in einem Bereich enthalten ist, dessen La-
ge relativ zu der Position des ersten Referenzmusters bestimmt ist. Die Auswerteeinrichtung erzeugt abhangig von der Übereinstimmung des Bildes mit den Referenzmustern ein Echt- oder Falschsignal für die Mun- ze. Bei der Auswertung wird für das aufgenommene Bild der Mittelpunkt bestimmt und weiterhin wird das Bild in Kreis-Koordinaten transformiert, wobei das transformierte Bild Grundlage für das Suchen der Referenzmuster ist.
Weiterhin wird in der EP 0 798 670 Bl ein Verfahren zur Erkennung des Pragebildes einer Münze beschrieben, bei dem wiederum das Bild der Münze aufgenommen wird, der Mittelpunkt bestimmt und eine Polartrans- formation vorgenommen wird. In einem vorbestimmten Abstand zur Abszisse im polartransformierten Abbild wird das transformierte Pragebild abgetastet und mit einem Referenzmuster in entsprechendem Abstand verglichen, wobei die Muster zueinander verschoben wer- den, um die gemessene Münze winkelmaßig mit der Refe- renzmunze in Übereinstimmung zu bringen.
Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Pragebildaus- wertung ist diese große Datenmenge, die in der Zeit, in der die Münze durch den Automaten fallt, bearbeitet werden muss, um eine sichere Erkennung zu gewahrleisten. Um den Durchmesser mit einer Genauigkeit von z.B. 0,1 mm messen zu können, muss das Gesamtbild der Münze eine Auflosung von mindestens 100 Pixel pro mm haben. Eine durchschnittliche Münze von etwa 20 mm im Durchmesser wird dann mit 200 x 200 Pixeln abgebildet. Selbst wenn nur ein relativ großes Fragment der Munzoberflache zum Vergleich ausgewählt wird, sind die Berechnungsvolumen so groß, dass sie kaum zeitnah wahrend des Einwurfs der Münze in einen Münzautomaten ausgeführt werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung einer in einen Munzprufer eingegebenen Münze unter Verwendung ihres Pragebildes zu schaffen, das schnell und zuverlässig die Erkennung der Münze gestattet.
Die Aufgabe wird erfmdungsgemaß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in der Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelost.
Dadurch, dass die eine Musteranordnung vorgebenden Merkmale in der Abbildung der Münze gespreizt und die Merkmale durch Verkleinerung der Abbildung reduziert werden, wobei das Abbild einer Polarkoordinatentrans- formation unterworfen wird, kann die Geschwindigkeit beim Vergleich der Münzen mit Referenzmustern erhöht werden und es wird die Möglichkeit zugelassen, nicht nur Fragmente, sondern praktisch die ganze Munzober- flache als Referenzmuster zu benutzen, was wiederum die Robustheit des Verfahrens gegen zufallige Beschädigungen und Verschmutzungen der Münze erhöht, wobei die Spreizung der Merkmale die Robustheit des Vergleichs zwischen der aktuellen Abbildung und einer Referenzabbildung, insbesondere auch bei Verschiebungen oder Verdrehungen der Münze erhöht. Die Polarko- ordmatentransformation überfuhrt dabei das Verdrehen von dem aktuellen Munzbild bzw. vom Referenzmuster in eine lineare, z.B. horizontale Translation, die er- heblich schneller zu berechnen ist.
Dadurch, dass weiterhin ein zweistufiger Vergleich vorgenommen wird, bei dem das Abbild der Münze mit den Referenzmustern nach einem ersten vereinfachten Kriterium verglichen wird und eine Liste von ausgewählten Referenzmustern mit Sortierung nach ihrer
Ähnlichkeit erstellt wird und anschließend ein Vergleich der Abbildung mit denen in der Liste enthaltenen Referenzmustern entsprechend ihrer Sortierung nach einem zweiten, genauen Kriterium vorgenommen wird, wird die Bearbeitungszeit wesentlich verkürzt.
Durch die in den Unteranspruchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Erfindungsgemaß Steht die Spreizung in unmittelbarer Verbindung mit der Verkleinerung, wobei die Merkmale vor der Verkleinerung oder gleichzeitig mit der Verkleinerung gespreizt werden. Dabei wird die Größe des Maximum-Filters durch den Verkleinerungsfaktor bestimmt. Durch die Spreizung werden die physikalischen Merkmale der Abbildung bei der Verkleinerung erhalten und dabei die mathematischen Merkmale reduziert, um die Erkennung zu beschleunigen.
Besonders vorteilhaft ist, als Charakteristik für das erste vereinfachte Kriterium die Verteilung der mittleren Helligkeit in den Zeilen der transformierten Abbildung zu berechnen und dann eine eindimensionale Korrelation zwischen der Helligkeitsverteilung der transformierten Abbildung und der Referenzbilder bzw. -muster zu benutzen. Auf diese Weise wird schon bei dem ersten Vergleich eine gute Auswahl der in Frage kommenden Referenzmuster erzielt. Anhand des ersten vereinfachten Kriteriums wird eine Liste der Referenzmuster entsprechend deren Ähnlichkeit zum aktuellen Bild erstellt.
Vorzugsweise kann als zweites genaues Kriterium eine zweidimensionale Korrelation der Helligkeitsverteilung in der transformierten Abbildung verwendet wer-
den. Es wird dabei ein genauer Vergleich durchgeführt, wobei die Ergebnisse der Voranalyse nicht mehr berücksichtigt werden und nur das Ergebnis des genauen Vergleichs zahlt.
Ausfuhrungsbeispiele des erfindungsgemaßen Verfahrens werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Heranziehung der beigefugten Zeichnung naher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Darstellung zur Polartransformation einer Münze,
Fig. 2 das Originalpragebild einer Münze, sowie zwei Polartransformationen des Pragebildes der Münze mit Reduktion der Merkmale, winkelmaßig um 3° verdreht,
Fig. 3 Ansichten entsprechend Fig. 2, bei denen ei- ne Spreizung der Merkmale mit einem Maximumfilter vorgenommen wurde, und
Fig. 4 die Darstellung eines Verfahrensablaufs zur
Auswertung des Pragebildes einer Münze in einem Münzautomaten.
Das erfindungsgemaße Verfahren wird zur Erkennung einer Münze mit Auswertung ihres Pragebildes verwendet. Die Münze wird dabei in den Munzprufer eingeworfen und mittels eines Bildsensors wird das Abbild der
Münze aufgenommen und als Pixeldaten zu der Auswerteeinheit gesandt. Diese Auswerteeinheit ermittelt unter anderen den genauen Durchmesser und den genauen Mittelpunkt sowie gegebenenfalls die Form. In der weiteren Auswertung wird unter anderem eine Polar- transformation entsprechend Fig. 1 durchgeführt, bei
der beispielsweise der Radius der Münze als der äußere Radius der Transformation angenommen wird und der innere Radius der Transformation ist 0. Der Winkel θ wird im Uhrzeigersinn gezahlt, wobei an der positiven x-Achse begonnen wird. Wie aus Fig. 1 unten zu erkennen ist, entsteht ein "verzerrtes" Muster, das linear ausgewertet werden kann.
In Fig. 2al ist eine Abbildung einer Münze zu erken- nen, die in einem Bildaufnahmemodul mit einer zur
Munzoberflache schrägen Beleuchtung gewonnen wurde, durch die auf der Munzoberflache dünne helle Linien auf einem dunklen Hintergrund zu sehen sind. Diese dünnen Linien stellen charakteristische Merkmale der Münze dar, die ein Muster bzw. eine Musteranordnung oder Teile davon bilden. Um die Geschwindigkeit bei der spateren Auswertung, d.h. bei dem Vergleich mit Referenzmerkmalen oder -mustern zu erhohen, ist es vorteilhaft, die Anzahl der Merkmale zu reduzieren. Die Reduktion der Merkmale konnte beispielsweise durch eine Verkleinerung der Abbildung mittels Unterabtastung von Bildpunkten durchgeführt werden. Für einen Verkleinerungsfaktor N wird dabei aus jeder Zeile des Originalbildes nur jedes N-te Pixel weiter- verarbeitet, alle anderen werden weggelassen. Entsprechendes gilt auch für eine Unterabtastung von Bildzeilen. Bei einer solchen Unterabtastung geht ein Teil der im Originalbild enthaltenen Merkmale verloren. Bei einer leichten Verdrehung bzw. Verschiebung des Originalbildes bleiben dabei immer unterschiedliche Merkmale erhalten, und die entsprechenden transformierten Bilder sind einander unähnlich.
In Fig. 2a2 und a3 ist eine Polartransformation ent- sprechend Fig. 1 dargestellt, bei der eine so genannte Unterabtastung direkt bei der Transformation vor-
genommen wurde, d.h., das Bild wurde mit einem Reduk- tions- oder Verkleinerungsfaktor N, z.B. 6, transformiert. Die transformierten Abbildungen entsprechend Fig. 2a2 und a3 sind im Verhältnis zu Fig. 2al ver- großert dargestellt, wobei die Münze bei a3 gegenüber a2 um 3° verdreht aufgenommen wurde und beiden Aufnahmen die gleiche Transformation zugrunde liegt. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Behandlung entsprechend Fig. 2a2, a3 wahrscheinlich ist, dass durch Weglassen von Pixeln auch Merkmale weggelassen werden, wodurch die Erkennbarkeit verringert wird.
Um den unkontrollierten Verlust der Information bei der Reduktion der Merkmale durch Unterabtastung zu vermeiden, wird eine Spreizung des Abbildes vorgenommen, wobei das Ergebnis der Spreizung m Fig. 3 dargestellt ist. Mit der Spreizung wird eine physikalische Vergrößerung der charakteristischen Merkmale jeweils auf mehrere Pixel vorgenommen.
Die Spreizung kann auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden, bei einem Abbild, wie es beispielsweise in Fig. 2al dargestellt ist, das helle Linien auf einem dunklen Hintergrund aufweist, ist eine Spreizung der Merkmale, d.h. der hellen Linien durch eine Filterung mit einem Maximum-Filter durchfuhrbar. Dies ist in Fig. 3bl dargestellt, in der zu erkennen ist, dass die "hellen" Merkmale physikalisch vergrößert und auf mehrere Pixel verteilt sind.
Falls das Bild der Münze mit einer senkrechten Beleuchtung im Aufnahmemodul aufgenommen wird, sind im Abbild dunkle Linien auf einem hellen Hintergrund zu sehen, in diesem Fall kann die Spreizung beispiels- weise durch eine Filterung mit einem Minimum-Filter durchgeführt werden.
Um eine Verkleinerung der Abbildung zu erzielen, wird die Große sowohl des Maximum- als auch des Minimum- Filters als NxM Pixel definiert, wobei N und M den Verkleinerungsfaktoren den Spalten und Zeilen entlang entsprechen. Anschließend oder gleichzeitig mit der Filterung und Verkleinerung, die auf einer Bearbeitung der Pixel beruhen, kann die Polartransformation entsprechend Fig. 3 Bild 2 durchgeführt werden.
Fig. 3b3 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 2a3, bei der das Pragebild um 3° zu den Darstellungen nach den Fign. 2a2 und 3b2 verdreht ist. Wie klar zu erkennen ist, treten die Merkmale entsprechend Fig. 3 starker hervor und die Ähnlichkeit zwischen den Abbildungen b2 und b3 ist auch nach dem spater berechneten Korrelationsmaß wesentlich hoher als die zwischen den Abbildungen Fig. 2a2 und a3. Bei dieser Art wird zuerst die Spreizung und dann die Verkleinerung bzw. Transformation mit einer Verkleinerung durchgeführt.
In einem anderen Ausfuhrungsbeispiel der Spreizung der Merkmale wird diese mit einer modifizierten Po- lartransformation erreicht, wobei gleichzeitig das Abbild reduziert wird. Dazu wird zu einem Punkt im transformierten Bild mit den kartesischen Koordinaten θ,r ein entsprechender Ursprungspunkt im Origmalbild mit Abstand von dem Mittelpunkt der Münze N*r und ei- nem Winkel von M*θ gegenüber einer für das Bild bestimmten Ausrichtung berechnet und die Helligkeit des Punktes in dem transformierten Bild wird als Maximum der Helligkeit des Origmalbildes auf einem Gebiet der Große K*K Pixel um den Ursprungspunkt herum be- rechnet, wobei K das Maximale der Verklemerungsfak- toren ist: K = max (N, M) .
Mit diesem Verfahren der Spreizung und Verkleinerung durch die modifizierte Polartransformation werden unter Verwendung der Fig. 2al die gleichen Ergebnisse erzielt, wie sie in Fig. 3b2 und Fig. 3b3 dargestellt sind.
Nach der Spreizung, Verkleinerung und Polartransfor- mation, die wie oben beschrieben auch zeitgleich stattfinden können, wird ein mehrstufiger Vergleich der transformierten Abbildung entsprechend Fig. 3b2 bzw. b3 mit einer Anzahl von Referenzmustern durchgeführt. Dazu wird in der ersten Stufe für die transformierte verkleinerte Abbildung mit gespreizten Merkmalen ein erstes vereinfachtes Kriterium zugrunde gelegt, dass zwar keine sichere Erkennung der Münze leisten kann, dafür aber nur eine kurze Bearbeitungszeit benotigt. Der Vergleich der transformierten Abbildung mit allen Referenzmustern unter Zugrundele- gung des ersten vereinfachten Kriteriums ergibt jeweils ein Ahnlichkeitsmaß, mit dem eine sortierte, temporare Liste der Referenzmuster erstellt wird. Muster, die bessere Ergebnisse, d.h. größere Ähnlichkeiten liefern, werden am Anfang der Liste positio- niert. Dadurch kann bei einem Vergleich in einer zweiten Stufe das passende Referenzmuster mit großer Wahrscheinlichkeit unter den ersten, in der Liste vorhandenen Kandidaten gefunden werden, wodurch die Bearbeitungszeit wesentlich verkürzt wird.
Als eine Charakteristik für ein vereinfachtes Kriterium kann die Verteilung der mittleren Helligkeit in Zeilen der transformierten Abbildung sowie als vereinfachtes Kriterium eine eindimensionale Korrelation zwischen diesen Charakteristiken für die transformierte Abbildung und die Referenzmuster verwendet
we rden .
In der zweiten Stufe wird ein zweiter Vergleich zwischen der transformierten Abbildung und den auf der Liste befindlichen Referenzmustern entsprechend einem zweiten, genauen Kriterium, das eine größere Bearbeitungszeit verlangt, durchgeführt. Dabei wird eine Übereinstimmung mit guter Genauigkeit mit einem der Referenzmuster gefunden und ein Signal für die Zulas- sigkeit der Münze abgegeben oder der Vorgang des Vergleichs wird abgebrochen. Als Charakteristik für das zweite, genau Kriterium kann z.B. die zweidimensionale Helligkeitsverteilung in der transformierten Abbildung dienen, und der Vergleich kann beispielsweise mit Hilfe der zweidimensionalen Korrelation durchgeführt werden.
Da bei der Prüfung der Münze im Munzprufer nur eine vorbestimmte Zeit zur Verfugung steht, muss die Pru- fung abgebrochen und die münze zurückgegeben werden, wenn die Zeit abgelaufen ist. Beispielsweise kann der eigentliche Vergleichsprozess nach einer vorbestimmten Anzahl von Referenzmustern entsprechend der vorgegebenen Liste abgebrochen werden. Dabei kann die maximale Anzahl zu bearbeitender Referenzmuster in Abhängigkeit von der Kapazität des Rechners festgelegt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Vergleichsberechnungen der Referenzmuster entsprechend ihrer sortierten Reihenfolge solange durch- zufuhren, bis die Münze in ihrem Lauf durch den Munzprufer an eine vorbestimmte Stelle kommt, beispielsweise an die Stelle, an der sie sortiert wird. Liegt zu diesem Zeitpunkt noch kein gültiges Klassifikationsergebnis vor, so fallt die Münze in den Ruckgabe- schacht.
Es ist möglich, dass nach dieser zweiten Vergleichsstufe bereits eine endgültige Entscheidung über die Annahme oder die Abweisung der Münze getroffen werden kann, insbesondere dann, wenn alle durch Munzenklas- sen definierten Referenzmuster gut trennbar sind. Zu einer Munzenklasse können z.B. jeweils alle gültigen Münzen mit einem gleichen Nennwert zugeordnet werden. Dann wird jede Klasse mindestens aus zwei Referenzmustern bestehen, einem Muster für eine Kopfseite und einem Muster für eine Zahlseite. Falls es mehrere gültige Varianten für Pragebilder der Kopf- oder Zahlseite gibt, wird die Anzahl des Musters hoher. Trotzdem sind normalerweise alle Pragebilder, abgesehen von absichtlichen Fälschungen, so unterschied- lieh, dass hohe Korrelationsquotienten nur zwischen Abbildungen einer Klasse möglich sind.
Eine andere Situation tritt auf, wenn die Ähnlichkeit der Prägung bzw. der transformierten Abbildung zu ei- nem der Referenzmuster der Munzklasse X zwar festgestellt ist, eine endgültige Erkennung aber nicht durchgeführt werden kann, weil es auch weitere Munz- klassen gibt, deren Ähnlichkeit mit der Munzklasse X vorher bekannt ist. Z.B. betrifft dies Fälschungen von Münzen, die bei "guter Fälschung" echten Münzen sehr ahnein können. Nicht auszuschließen ist, dass bei gleichem Durchmesser und ahnlichen Prägungen manchmal auch die echten Münzen unterschiedliche Nennwerte haben können. In diesem Fall ist für eine endgültige Entscheidung eine zusatzliche Sicherheits- prufung als dritte Stufe notwendig.
Die Helligkeitsverteilung im transformierten Bild kann auch für die Sicherheitsprufung benutzt werden. Falls Unterschiedlichkeiten bestimmter Fragmente der Prägungen vorliegen, können diese Fragmente als Mus-
ter für die Sicherheitsprufung ausgewählt werden. Falls unterschiedliche Merkmale auf der ganzen Abbildung verstreut sind, kann eine Differenz-Charakteristik der Merkmale wie folgt berechnet werden:
U 13 (x,y)=K(x,y) * (h x (x,y)-h D (x,y) ) , (1)
wobei hi(x,y) und h 3 (x,y) mittelwertfreie Heiligkeitsverteilungen in den Referenzmustern der ahnli- chen Klassen i und j sind. K ist ein Faktor, der so ermittelt werden kann, dass nur deutlich unterschiedliche Stellen mit einbezogen werden, beispielsweise:
K(X ' y)
Der Vergleich dieser Differenz einer transformierten Abbildung, die der Klasse i ahnlicher ist, ergibt ein positives Signal und eine Abbildung, die der Klasse j ähnlicher ist ergibt ein negatives Signal. Falls meh— rere Klassen zueinander ahnlich sind, müssen solche Differenzen bzw. Differenzfragmente für jedes Klassenpaar erzeugt und geprüft werden.
Um die Anzahl von Fehl-Erkennungen weiter zu reduzie- ren, können Referenzmuster der Prägungen von Münzen, die besondere häufig an dem Standort des betreffenden Munzprufers vorkommen können, unabhängig von der Prüfung nach dem vereinfachten ersten Kriterium der genauen Prüfung entsprechend dem zweiten Kriterium un- terzogen werden. Dazu gehört beispielsweise eine
Zahl-Seite, die für alle Euromunzen identisch ist und deren Wahrscheinlichkeit der Erscheinung als aktuelle Abbildung 0,5 ist. Diese sollten auf jeden Fall geprüft werden. Solche Muster können beispielsweise an den Anfang der sortierten temporaren Liste eingefugt
werden, ohne einen Vergleich entsprechend dem vereinfachten Kriterium durchzufuhren.
In Fig. 4 ist ein Verfahrensablauf des erfindungsge- maßen Verfahrens dargestellt. Die Auswerteeinrichtung des Munzprufers bekommt von dem Bildaufnahmemodul eine aktuelle hochauflosende Abbildung der Münze mit genau ermitteltem Durchmesser, Form und Mittelpunkt. Der ermittelte Durchmesser sowie die ermittelte Form werden im Schritt Sl mit der Liste der zulassigen
Durchmesser und der Form der Münze verglichen. Falls ein unzulässiger Wert oder eine unzulässige Form vorliegen, wird die Münze gleich abgewiesen.
Im zulassigen Fall wird im Schritt S2 die Abbildung einer modifizierten Polartransformation mit gleichzeitiger Spreizung der Merkmale und Verkleinerung der Abbildung unterzogen, wodurch sich die transformierte Abbildung entsprechend der Fig. 3b2 oder b3 ergibt. Von allen im System hinterlegten Referenzmustern werden diejenigen für die Pragebilderkennung ausgewählt, die zu einer Münze mit übereinstimmendem Durchmesser gehören. Für die transformierte Abbildung wird im Schritt S3 eine Charakteristik für das vereinfachte Kriterium berechnet, z.B. eine Verteilung der mittleren Helligkeit für die einzelnen Zeilen der transformierten Abbildung. Diese Charakteristik wird im Schritt S4 mit den für den aktuellen Durchmesser in einer Datenbank PKRM gespeicherten entsprechenden Charakteristiken der Referenzmuster verglichen, wobei alle Muster in der Reihenfolge abnehmender Ähnlichkeit sortiert werden. Es wird also eine temporare sortierte Liste der Referenzmuster gebildet (siehe S5) . Dabei existiert eine zusatzlich gespeicherte Häufigkeitsliste HL. Wenn die Referenzmuster der Liste in dieser Häufigkeitsliste vorkommen, werden diese
Muster am Anfang der Liste ohne den Vergleich ihrer Charakteristika eingefugt.
Die aktuelle transformierte Abbildung der Münze wird im Schritt S6 mit dem ersten Referenzmuster aus der temporaren Liste nach dem zweiten, genauen Kriterium entsprechend einer zweidimensionalen Helligkeitsverteilung verglichen, z.B. mit Hilfe einer zweidimensionalen Korrelation. Dazu werden aus der Datenbank GKRM die entsprechenden Referenzmuster geliefert.
Falls im Schritt S7 festgestellt wird, dass das Ergebnis des Vergleichs mit dem jeweiligen Referenzmuster A der Klasse X ein vorbestimmtes Ahnlichkeitsmaß x übersteigt, wird der Vergleich abgebrochen und die Münze vorlaufig zu einer Klasse X sortiert. Falls die Klasse X keine bekannte Ähnlichkeit zu einer anderen Klasse hat, wird diese vorlaufige Klassifikation bestätigt und das Verfahren beendet, d.h., die Münze als zulassig erkannt.
Falls bei Schritt S7 festgestellt wird, dass die Ähnlichkeit zum behandelten Referenzmuster nicht groß genug ist, wird im Schritt S8 festgestellt, ob es noch ein weiteres Referenzmuster in der temporaren Liste TLRM gibt. Ist dies der Fall, geht das Verfahren zum Schritt S6 zurück und eine erneute Prüfung beginnt .
Falls im Schritt S7 festgestellt wird, dass eine Mog- lichkeit der Verwechselung mit einem Referenzmuster einer Klasse Y vorliegt, wird im Schritt S9 die Si- cherheitsprufung durchgeführt, bei der beispielsweise entweder nach Fragmenten gesucht wird, die in einer der Klassen vorkommen und in einer anderen nicht oder die aktuelle transformierte Abbildung wird mit einer Differenzcharakteristik verglichen. Die Referenzmus-
ter bzw. die Referenzwerte für die Sicherheitsprufung sind m einer Datenbank MSP gespeichert.
Der Vergleich des aktuellen Pragebildes bzw. der transformierten Abbildung mit den Referenzmustern wird, wenn kein gültiges Ergebnis vorliegt, nach der vorbestimmten Zeit abgebrochen.
Die Auswerteeinheit, d.h., die Berechnungs-, Ver- gleichs- und Speichermittel, kann in Form eines Mikroprozessors, Mikrocomputers oder dergleichen mit entsprechenden Speichern, wie oben angegeben, ausgebildet sein.
Im obigen Ausfuhrungsbeispiel wurde als "vereinfachtes Kriterium" für den Vergleich das Ergebnis einer eindimensionalen Korrelation zwischen den Verteilungen der mittleren Helligkeit in Zeilen des transformierten Bildes als bestimmte Charakteristika verwen- det . Als ein anderes Beispiel eines vereinfachten
Kriteriums konnte ein Ergebnis einer bestimmten Operation mit der Verteilung der hellen und dunklen Pixel m einer der Zeilen der transformierten Abbildung dienen. Zum Beispiel gibt es in der Abbildung einer Zahlseite einer deutschen Münze mit dem Nennwert 1 oder 2 Euro mehr dunkle Pixel als helle, und in einer Kopfseite derselben Münze gibt es mehr helle Pixel als dunkle. Wenn der Quotient Anzahl hell/Anzahl dunkel als ein Kriterium verwendet wird, kann die Kopf- seite einer deutschen Münze von deren Zahlseite unterschieden werden.
Weiterhin kann man die gleiche Charakteristik verwenden, nämlich die Verteilung der mittleren Helligkeit in den Zeilen der transformierten Abbildung, jedoch ein anderes Kriterium zum Vergleich auswählen. Bei-
spielsweise kann die Koordinate des Maximums der Verteilung benutzt werden. Wenn bei der aktuellen Abbildung das Maximum am Rand der Münze liegt, werden für den genauen Vergleich nur die Referenzabbildungen, die das Maximum der Verteilung auch am Rand haben, usw. , gewählt .