(19) |
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(11) |
EP 1 197 926 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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08.02.2006 Patentblatt 2006/06 |
(22) |
Anmeldetag: 21.09.2001 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(54) |
Verfahren zur Erkennung eines Prägebilds einer Münze in einem Münzautomaten
Method of detecting surface relief on coins in coin actuated machines
Procédé de détection de relief de pièces de monnaie dans des machines actionnées par
des pièces de monnaie
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE ES FR GB IT |
(30) |
Priorität: |
14.10.2000 DE 10051009
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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17.04.2002 Patentblatt 2002/16 |
(73) |
Patentinhaber: National Rejectors, Inc. GmbH |
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21614 Buxtehude (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Adameck, Markus
22419 Hamburg (DE)
- Eich, Manfred, Prof. Dr.
21077 Hamburg (DE)
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(74) |
Vertreter: Hauck, Graalfs, Wehnert, Döring, Siemons |
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Neuer Wall 41 20354 Hamburg 20354 Hamburg (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 798 670
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EP-A- 0 898 163
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Prägebilds einer
Münze in einem Münzautomaten.
[0002] Bei Münzautomaten, z. B. bei Münzprüfern werden beispielsweise bis zu acht Münzen
innerhalb von einer Sekunde diskriminiert. Hierzu ist eine Reihe von Verfahren bekannt
geworden. Ein häufiges Unterscheidungskriterium ist das Münzmaterial, das mit verschiedenen
Sonden ermittelt wird. Bei bekannten weltweiten Währungssystemen werden jedoch häufig
gleiche oder fast gleiche Rohlinge benutzt. Die fertigen Münzen unterscheiden sich
dann nur noch in Dicke und Durchmesser. Ein wichtiges Unterscheidungskriterium ist
jedoch das Prägebild der Münze.
[0003] Aus der Offenlegungsschrift DE 2 306 187 ist ein opto-elektronischer Münzprüfer bekannt,
bei dem die zu prüfende Münze zwischen sich drehenden Antriebsrollen angeordnet wird.
Das von einer Lichtquelle ausgehende Licht wird durch eine Linse auf eine durch die
Antriebsrollen gedrehte Münze als kleiner Punkt abgebildet. Der reflektierte Teil
des auftreffenden Lichts wird durch eine weitere Linse auf eine Fotodiodenanordnung
projiziert. Abhängig von auf der Münze befindlichen Erhebungen, Vertiefungen, Verschmutzungen
und der sonstigen Oberflächenbeschaffenheit, wie beispielsweise Abnutzungen, ändert
sich die Reflexion in Richtung der Fotodiodenanordnung. Nachteilig hierbei ist, daß
die Münze zwischen den Antriebsrollen angeordnet werden muß, was mechanisch aufwendig
ist. Ferner ist nachteilig, daß das Signal nicht mit dem Profil des Prägebilds korreliert,
was zu einer erhöhten Abweisung von Echtmünzen führt und gleichzeitig zu einer erhöhten
Akzeptanz von Falschgeld. Es hat sich gezeigt, daß ein solches System durch ein Schwarz-Weiß-Bild
des Prägebilds getäuscht werden kann.
[0004] Aus dem Artikel "Photometric method for determining surface orientation from multiple
images" von Robert J. Woodham in Optical Engineering 1980, Vol. 19 No. 1, S. 139ff
ist es bekannt, zur Untersuchung von Oberflächen die Richtung der einfallenden Beleuchtung
zwischen aufeinanderfolgenden Bildern zu variieren, während die Blickrichtung für
die Aufnahmen konstant gehalten wird. Die so gewonnenen Bilder enthalten ausreichend
Information, um die Oberflächenorientierung in jedem Punkt zu berechnen. Nachteilig
an dem von Woodham vorgeschlagenen Verfahren ist, daß zur Berechnung der Oberflächenorientierung
aufwendige Rechnungen notwendig sind, die zur Erkennung eines Prägebildes nicht geeignet
sind. Wie bei allen Verfahren, die auf dieser Methode des photometrischen Stereos
aufbauen, sind mindestens drei Lichtquellen zur Berechnung der Oberflächengradienten
notwendig. Nur so können die lokalen, sich über die Oberfläche ändemden Reflektivitäten,
beispielsweise bei Umlaufmünzen aufgrund von unterschiedlicher Abnutzung, herausgerechnet
werden. Außerdem muß jeder Punkt auf der Oberfläche unverzichtbar von allen drei Lichtquellen
beleuchtet werden und es muß ausreichend Licht von jeder der drei Lichtquellen in
Beobachtungsrichtung reflektiert werden.
[0005] Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 898 163 A1 und US 6 064 478 ist jeweils
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Inspektion von sich bewegenden
Oberflächen bekannt. Bei der Methode wird diffus reflektiertes Licht aufgezeichnet
und ausgewertet. Die Intensität von diffus gestreutem Licht ist im Vergleich zu Licht,
das an einer spiegelnden, metallischen Oberfläche reflektiert wurde, um Größenordnungen
kleiner (weit über Faktor 1000). Die geringe Intensität des reflektierten Lichts macht
entweder eine lange Integrationszeit im Bildsensor oder die Verwendung von starken
Lichtquellen notwendig. Nachteilig an einer langen Integrationszeit ist, daß schnell
bewegte Objekte nicht aufgenommen werden können, erst recht nicht mit einer einzigen
Aufnahme. Die Verwendung starker Lichtquellen ist kostenintensiv und verbraucht viel
Energie.
[0006] Bei dem aus EP 0 898 163 und US 6 064 478 bekannten Verfahren wird die zu inspizierende
Oberfläche aus drei unterschiedlichen Richtungen angeleuchtet. Die Lichtquellen besitzen
jeweils eine andere charakteristische Farbe. Eine Zeilenkamera nimmt das Farbbild
der sich bewegenden Oberfläche auf und analysiert es auf die physikalischen Eigenschaften
der Oberfläche. Bei dem bekannten Verfahren zeichnet ein Bildempfänger drei Aufnahmen
eines aus drei Richtungen in unterschiedlichen Farben beleuchteten Objektfeldes auf.
Die durch Vertiefungen oder Erhebungen hervorgerufenen farbigen Schatten werden zur
Inspektion der Oberfläche herangezogen. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist,
daß dieses Verfahren nicht bei hoch reflektierenden Oberflächen, wie sie bei der Münzprüfung
auftreten, eingesetzt werden kann. Auch ist es nicht für sich bewegende, geprägte
Umlaufinünzen geeignet. Ebenfalls ist das Verfahren derart aufwendig, daß die notwendigen
Rechnungen für beispielsweise 260 000 Bildpunkte nicht innerhalb einer vorgegebenen
Zeit durchgeführt werden können.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das ein
zuverlässiges und schnelles Aufnehmen des Prägebilds einer Münze gestattet, ohne daß
das Verfahren durch das Foto getäuscht werden kann.
[0008] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst.
[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in mehreren Schritten ab. In einem ersten Schritt
wird die Münze zu einem Bildempfänger und zu einer Lichtquelle bewegt, die zwei oder
mehr Beleuchtungsabschnitte zur bevorzugten parallelen Beleuchtung eines Objektfeldes
auf der Münzoberfläche aus jeweils einer anderen Richtung aufweist. Jeder der Beleuchtungsabschnitte
beleuchtet das Objektfeld auf der Münzoberfläche vorzugsweise mit parallelem Licht
aus einer anderen Richtung. Die Beleuchtungsabschnitte sind so angeordnet, daß das
Objektfeld bevorzugt aus insgesamt 360° unter einem festen Azimutalwinkel beleuchtet
wird. In der Sprache der sphärischen Trigonometrie wird damit ein voller Breitenkreis
bezeichnet. Die parallele Beleuchtung stellt sicher, daß das komplette Objektfeld
unter einem festen Azimutalwinkel (Breite) beleuchtet wird. So reflektieren alle Objektpunkt,
für welche die Reflexionbedingung in Richtung Kamera erfüllt ist, also die denselben
Gradienten besitzen, maximal in Richtung des Bildempfängers. Der Bildempfänger zeichnet
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 zwei oder mehr Aufnahmen desselben
Objektfeldes gleichzeitig oder nacheinander auf. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden Aufnahmen von demselben Objektfeld aufgenommen. Dabei kann gleichzeitig mit
monochromatischem Licht aus 360° beleuchtet werden oder in zeitlicher Abfolge monochromatisch
aus mehreren unterschiedlichen Abschnitten oder gleichzeitig mehrfarbig aus mehreren
Winkelbereichen beleuchtet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird auf mehreren
Winkelabschnitten das Objektfeld mit Licht unterschiedlicher Emissionsspektren beleuchtet.
Dabei sollen die Emissionsspektren den Filtern der verwendeten Farbsensoren angepaßt
sein. Dadurch entstehen in einem Farbsensor, gleichzeitig oder in zeitlicher Folge,
ein oder mehrere Bilder, welche im Sensor die Höhenlinien der ausgewählten Gradienten
des Objektfeldes zeigen. Um Fälschungssicherheit gegen Vorlage von Photos zu gewährleisten,
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Differenzbild ermittelt. Differenzbild
bedeutet hierbei, daß die Helligkeitswerte der Bilder voneinander subtrahiert werden.
Durch die Differenzbildung zwischen den Bildern heben sich die Bildbereiche, die bei
beiden Aufnahmen trotz unterschiedlicher Beleuchtung gleich hell sind, auf, während
die Bildbereiche, die in beiden Bildern eine unterschiedliche Helligkeit besitzen,
in dem Differenzbild zutage treten. Mit Hilfe einer Daten- und Bildverarbeitung wird
das ermittelte Differenzbild mit vorgegebenen Bilddaten zur Erzeugung eines Echt-
oder Falschsignals verglichen. Wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Foto
eines Prägebildes ausgeführt, so heben sich beim Vergleich der Bilder im Differenzbild
gleich helle Stellen heraus. Es entsteht ein gleichmäßig helles Differenzbild, ohne
auswertbare Struktur.
[0010] In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Objektfeld für die
Aufnahme im wesentlichen mit einfarbigem Licht beleuchtet. Bevorzugt werden bei der
Beleuchtung mit einfarbigem Licht mehrere Aufnahmen hintereinander gemacht. Jede der
Aufnahmen zeigt das Prägebild im Bereich des Objektfeldes aus einer anderen Richtung
beleuchtet. Die parallele Beleuchtung stellt sicher, daß Licht nur von Orten auf der
Münzoberfläche in Richtung Kamera reflektiert wird, an dem die Steigung einem bestimmten
Wert entspricht.
[0011] In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Objektfeld
mit Beleuchtungsabschnitten unterschiedlicher Farbe für die Aufnahme beleuchtet. Beispielsweise
kann eine Beleuchtung mit rotem, grünem und blauem Licht erfolgen. Bei dieser Beleuchtung
wird auf dem Objektfeld das Licht entsprechend in Richtung Kamera reflektiert, so
daß die Reflexion eines Spektralbereichs nur in einem Teilbild des vom Farbsensor
aufgenommenen Bildes zu sehen ist, nicht aber in den anderen Spektralaufnahmen. Die
Subtraktion von Bildern unterschiedlicher Spektren führt dazu, daß die Unterschiede
in den Bildern enthalten bleiben und Gemeinsamkeiten sich herausheben.
[0012] Ein so entstandenes Farbbild wird durch einen Farbbildempfänger aufgenommen, der
beispielsweise das Farbbild in drei einzelne Bilder zerlegen kann. Auch ist es möglich,
den Bildempfänger mit einem entsprechenden Satz von Filtern zu versehen, um andere
Farben für den Bildempfänger verwenden zu können. Bei der Verwendung von farbigem
Licht und einem entsprechenden Bildempfänger wird bevorzugt nur eine Aufnahme des
ausgeleuchteten Objektfeldes gemacht und diese eine Aufnahme in mehrere Aufnahmen
mit unterschiedlicher Ausleuchtung zerlegt. Es ist ebenfalls möglich, anstelle von
farbigem Licht mit polarisiertem Licht zu arbeiten. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung
des Verfahrens werden Lichtquellen mit einem breiten Emissionsspektrum verwendet.
Einzelne spektrale Bereiche können unter Verwendung von Farbfiltern, vorzugsweise
Kurz-, Lang- und Bandpaßfiltern die zwischen Objektfeld und Lichtquelle angeordnet
sind, ausgewählt werden.
[0013] In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bewegt sich die
Münze entlang einem Münzlauf und löst dabei ein Signal zur Betätigung des Bildempfängers
und der Lichtquelle aus.
[0014] Alternativ hierzu kann die Münze auch in Ihrem Ruhezustand aufgenommen werden. Dies
ist vorteilhaft aber keineswegs unbedingt erforderlich, wenn in der einfarbigen Ausgestaltung
mehr als eine Aufnahme des Prägebilds gemacht wird.
[0015] In einer besonders bevorzugten Ausführung wird das Objektfeld durch alle Beleuchtungsabschnitte
zusammen im wesentlichen kreisförmig ausgeleuchtet. Die Beleuchtungsabschnitte sind
beispielsweise als Kreissegmente ausgeführt, wobei bevorzugt das Licht aus jedem Kreissegment
parallel auf das Objektfeld trifft.
[0016] Zweckmäßigerweise erfolgt die Beleuchtung durch jeden Beleuchtungsabschnitt unter
einem konstanten Winkel gegenüber der Flächennormalen des Objektfeldes. Diese Ausleuchtung
bewirkt, daß die jeweils entstehenden Reflexionen, die an den ausgewählten Gradienten
entstehen, nahezu die gleiche Stärke besitzen und somit im gleichen Maße in das Differenzbild
eingehen.
[0017] Die Helligkeitswerte des erzeugten Differenzbildes werden mit einem Schwellwert verglichen
und abhängig davon, ob sie kleiner oder größer als der Schwellwert sind, werden sie
zu Null bzw. Eins oder umgekehrt gesetzt. Das so digitalisierte Differenzbild enthält
schwarze und weiße Flächen, die einen Vergleich mit den Referenzdaten vereinfachen.
[0018] In einer einfachen Ausgestaltung bietet es sich an, das aufgenommene Bild oder die
Maxima der erzeugten Bilder ohne Bildung eines Differenzbildes mit einem Schwellwert
zu vergleichen und die Werte der Bildpunkte auf Eins zu setzen, wenn sie über dem
Schwellwert liegen und ansonsten auf Null zu setzen. Diese Ausgestaltung bietet sich
an, wenn in dem Verarbeitungsschritt auf die Verifikation eines 3D-Höhenprofiles verzichtet
werden kann.
[0019] Alternativ zu der Verwendung eines Schwellwertes ist es ebenfalls möglich, diejenigen
Bildpunkte mit einem Helligkeitswert auf null oder eins zu setzen, die innerhalb eines
vorgegebenen Intervalls von Helligkeitswerten liegen. Die verbleibenden Bildpunkte
werden entsprechend anders gesetzt, so daß Linien konstanter Helligkeit entstehen.
Die Linien konstanter Helligkeit können als Höhenlinien des Prägebildes aufgefaßt
werden. Da diesen Linien jeweils eine konstante Steigung des Flächenelements in dem
Punkt zugrunde liegt, wird dieser Verfahrensschritt auch als Selektive Stereo Gradientenmethode
(SSGM) bezeichnet.
[0020] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der
nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1:
- die Reflektion von parallel einfallendem Licht an unterschiedlich geneigten Flächenelementen,
- Fig. 2:
- das Prinzip der Differenzbildung zweier Aufnahmen mit anschließender Reskalierung
der Helligkeit,
- Fig. 3:
- das Prägebild einer 1,00 DM Münze bei der Verwendung von vier Aufnahmen,
- Fig. 4:
- eine rollende Münze auf einem schrägen Münzlauf,
- Fig. 5A,B:
- eine schematische Darstellung von Kamera und einer ringförmigen Beleuchtung,
- Fig. 6:
- Helligkeitsverteilung bei der Reflexion an einer spiegelnden Oberfläche.
[0021] Ein Objekt 10 mit einer strukturierten Oberfläche reflektiert einfallende Lichtstrahlen
12 und 14 je nach Ausrichtung der Flächennormalen 16 und 18 im Reflexionspunkt in
Richtung des Beobachters 20 unterschiedlich stark. Bei einer metallischen, spiegelnden
Oberfläche, die mit einem gerichteten Lichtstrahl (vergleiche Fig. 6, Strahl A) beleuchtet
wird, kann zwischen diffuser Lambert-Reflexion B, gerichteter Reflexion C und ideal
spiegelnder Reflexion D unterschieden werden. Die Reflexionen realer Oberflächen lassen
sich durch die sogenannte bidirectional reflection distribution function (bidirektionale
Reflexionsverteilungsfunktion) beschreiben. Fig. 6 zeigt den einfallenden Lichtstrahl
A und die von der Oberfläche reflektierte Lichtkeule. Schmale Lichtkeulen bedeuten
generell, daß keine diffuse Reflexion auftreten und es sich um eine dem Wesen nach
spiegelnde Oberfläche handelt. In Reflexionsbedingung (Einfallwinkel = Ausfallwinkei)
kann der ideal spiegelnde Anteil um einen Faktor 1000 größer sein, als bei der diffusen
Reflexion.
[0022] Ein wesentlicher Vorteil der Detektion der spiegelnden Anteile ist, daß mit wesentlich
geringeren Lichtmengen gearbeitet werden kann, was zum einen Energie spart, zum anderen
kürzere Belichtungszeiten als bei diffuser Reflexion benötigt. Die Detektion des spiegelnden
Anteils ermöglicht die Auswahl aller Objektpunkte, in der die Reflexionsbedingungen
erfüllt werden. Die unterschiedlichen Helligkeiten beinhalten also Informationen über
die Struktur der reflektierenden Oberfläche.
[0023] Fig. 2 zeigt wie ein Objekt 22 aus unterschiedlicher Richtung 24 und 29 beleuchtet
wird. Je nach Richtung der Beleuchtung wird Licht unterschiedlicher Bereiche 26 bzw.
28, die denselben Betrag der Steigung haben, reflektiert. Eine Kamera 30 nimmt bei
derselben Kameraposition im wesentlichen die mit A und B gekennzeichneten Bilder auf.
Das Bild A besitzt an seiner linken Seite, die der Lichtquelle 24 zugewandt ist, einen
deutlich sichtbaren Bereich, während dieser in Bild B auf der rechten Seiten liegt.
Bild C in Fig. 2 zeigt das Differenzbild der Bilder A und B, wobei die diffusen Helligkeitswerte
durch die Anwendung eines Schwellwertes unterdrückt wurden.
[0024] Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren angewendet auf eine 1-DM Münze, die aus
vier unterschiedlichen Richtungen B1-B4 beleuchtet wurde. Das Differenzbild ist groß
als Bild D dargestellt.
[0025] Zum Vergleich dazu zeigt E ein helles Bild. Hier wurde das Foto einer Münze - also
ein planes Bild - aus vier unterschiedlichen Richtung B1-B4 beleuchtet und die vier
Aufnahmen voneinander subtrahiert. Da das Foto eines Prägebildes unabhängig von der
Beleuchtungsrichtung gleiche Lichtmengen in Richtung Kamera reflektiert, heben sich
diese bei der Differenzbildung heraus. Damit ermöglicht das Verfahren eine zuverlässige
Unterscheidung zwischen dem Foto eines Prägebildes und einem tatsächlichen Prägebild.
Insbesondere wird im Fall eines Fotos kein spiegelnder Anteil in Beobachtungsrichtung
reflektiert, was sich deutlich in den Intensitäten der Reflexionen zeigt.
[0026] Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung der Kamera 32 relativ zu dem Einwurfschacht
34 und dem Münzlauf 36 eines Münzautomaten. Je nach Integrationszeit der Kamera kann
die Münze im Fallen oder während des Abrollens auf dem Münzlauf 36 aufgenommen werden.
[0027] Fign. 5A und B zeigen zwei bevorzugte Aufbauten für die Beleuchtung eines Objektfeldes
der Münze. Hierbei ist als Objektfeld die gesamte Münzoberfläche gewählt. Die Lichtquelle
38 ist ringförmig und besitzt 3 Beleuchtungsabschnitte 40, 42 und 44, die in den Farben
rot, grün und blau das Prägebild der Münze beleuchten. Die Kamera 30 besitzt einen
digitalen Sensor mit einem Farbfilter (beispielsweise Bayer Pattem), der ein pixelabhängiges
Signal liefert, das proportional zur detektierten Lichtmenge ist. Dieses Signal kann
zerlegt werden und ergibt so drei Aufnahmen der Münzoberfläche. Die Helligkeitswerte
dieser Aufnahmen werden voneinander subtrahiert, um das Differenzbild zu erzeugen.
Die Beleuchtung in jedem der Leuchtabschnitte 40, 42 und 43 erfolgt durch eine Kette
mit Leuchtdioden (vgl. Fig. 5B), die jeweils die Münzoberfläche über einen Winkelbereich
von 120° ausleuchten. Bei dieser Beleuchtung entsteht ein rotationsinvariantes Bild.
Anstatt mit farbigem Licht kann auch mit polarisiertem Licht gearbeitet werden, wobei
der Bildempfänger dann mit entsprechenden Polarisationsfiltern ausgestattet ist, um
die Beleuchtung selektiv aufzeichnen zu können.
1. Verfahren zur Erkennung eines Prägebilds einer Münze in einem Münzautomaten mit den
folgenden Schritten:
• die Münze (10) wird zu einem Bildempfänger (32) und zu einer Lichtquelle (38) bewegt,
wobei die Lichtquelle (38) zwei oder mehr Beleuchtungsabschnitte (40, 42, 44) zur
Beleuchtung eines Objektfeldes auf der Münzoberfläche aus jeweils einer anderen Richtung
aufweist,
• der Bildempfänger zeichnet mindestens zwei Aufnahmen (A, B, C) des Objektfeldes
auf, bei denen das Objektfeld jeweils von einem der Beleuchtungsabschnitte aus einer
anderen Richtung beleuchtet wird,
• aus den Aufnahmen wird ein Differenzbild (D) ermittelt,
• mit Hilfe einer Daten- und Bildverarbeitung wird das ermittelte Differenzbild (D)
mit vorgegebenen Bilddaten verglichen, zur Erzeugung eines Echt- oder Falschsignals.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektfeld von jedem Beleuchtungsabschnitt mit parallelem Licht (12) beleuchtet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektfeld für die Aufnahmen im wesentlichen mit einfarbigem Licht beleuchtet
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen nacheinander aufgenommen werden, jeweils bei Beleuchtung mit einem
der Beleuchtungsabschnitte.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektfeld für die Aufnahmen von den Beleuchtungsabschnitten mit jeweils unterschiedlich
farbigem Licht beleuchtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das farbige Licht durch die Verwendung von Filtern erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen mit einem Bildempfänger gemacht werden, der für sämtliche Farben der
Beleuchtungsabschnitte empfindlich ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bildempfänger eine Farbkamera verwendet wird und die Beleuchtungsabschnitte auf
die Farbkamera abgestimmt farbiges Licht erzeugen, derart, daß eine Farbaufnahme in
mehrere Aufnahmen mit einer Beleuchtung jeweils eines anderen Beleuchtungsabschnitts
zerlegt werden kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen gleichzeitig gemacht werden, indem eine Farbaufnahme in die durch die
unterschiedlichen Beleuchtungsabschnitte beleuchteten Aufnahmen zerlegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektfeld für die Aufnahme mit unterschiedlich polarisiertem Licht beleuchtet
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildpixel des Bildempfängers mit Polarisationsfiltern versehen sind, mit denen
die Aufnahme in ihre polarisationsabhängigen Anteile zerlegt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Münze entlang einem Münzlauf ein Signal zur Betätigung des Bildempfängers und
der Lichtquelle auslöst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Münze sich im Ruhezustand während der Aufnahmen befindet.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Münze sich während der Aufnahme in Bewegung befindet, insbesondere die Münze
frei fällt, abrollt oder an einer Fläche entlang gleitet.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektfeld durch die Beleuchtungsabschnitte insgesamt im wesentlichen kreisförmig
angeleuchtet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung durch jeden Beleuchtungsabschnitt unter einem im wesentlichen konstanten
Winkel gegenüber der Flächennormalen erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitswerte des erzeugten Differenzbildes mit einem Schwellwert verglichen
werden und abhängig davon, ob sie kleiner oder größer als der Schwellwert sind, zu
Null bzw. Eins oder umgekehrt gesetzt werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem mittleren Helligkeitswert der Aufnahme oder einem gemessenen mittleren
Helligkeitswert eine dem Sensor vorgeschaltete Meßanordnung aus LED und Photodiode
und/oder aus einem Vergleich von mittleren Helligkeitswerten mit maximal auftretenden
Helligkeitswerten und/oder aus der Mittelwertabweichung der Helligkeitswerte der Aufnahmen,
die Reflektivität der Münzoberfläche ermittelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Reflektivität auf das Münzmaterial geschlossen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Reflektivität ein Schwellwert berechnet wird, mit dem das Differenzbild
verglichen wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Reflektivität ein zusätzlicher Vergleichswert berechnet wird,
der zur Erzeugung eines Gut- oder Falschsignals dient.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitswerte des erzeugten Differenzbildes, die innerhalb eines vorbestimmten
Wertebereichs liegen, auf Null oder auf Eins gesetzt werden, während die übrigen Helligkeitswerte
auf Eins bzw. auf Null gesetzt werden.
1. Method for detecting surface relief on a coin in a coin actuated machine with the
following steps:
• the coin (10) is moved to an image receiver (32) and to a light source (38), the
light source (38) comprising two or more illumination sections (40, 42, 44) for illuminating
an object field on the coin surface respectively from another direction,
• the image receiver records at least two exposures (A, B, C) of the object field,
in which the object field is illuminated respectively by one of the illumination sections
from another direction,
• a difference image (D) is determined from the exposures,
• by means of data and image processing the determined difference image (D) is compared
with predefined image data, to produce a true or false signal.
2. Method according to claim 1, characterised in that the object field is illuminated by each illumination section with parallel light
(12).
3. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the object field is substantially illuminated for the exposures with single colour
light.
4. Method according to one of claims 2 to 3, characterised in that the exposures are made consecutively, when illuminating with one respective illumination
section.
5. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the object field is illuminated for the exposures by the illumination sections with
respectively differently coloured light.
6. Method according to claim 5, characterised in that the coloured light is produced by the use of filters.
7. Method according to claim 5 or 6, characterised in that the exposures are made with an image receiver which is sensitive to all colours of
the illumination sections.
8. Method according to claim 7, characterised in that a colour camera is used as image receiver and the illumination sections produce coloured
light appropriate to the colour camera, such that a colour exposure can be segmented
into a plurality of exposures with an illumination of one other respective illumination
section.
9. Method according to claim 8, characterised in that the exposures are made simultaneously, by a colour exposure being segmented into
the exposures illuminated by the different illumination sections.
10. Method according to claim 1 or 2, characterised in that the object field for the exposure is illuminated with different polarised light.
11. Method according to claim 10, characterised in that the pixels of the image receiver are provided with polarisation filters with which
the exposure is segmented into its polarisation dependent parts.
12. Method according to any one of claims 1 to 11, characterised in that along a coin path, the coin emits a signal to actuate the image receiver and the
light source.
13. Method according to claim 12, characterised in that the coin is in the resting state during the exposures.
14. Method according to claim 12, characterised in that the coin is in motion during the exposure, in particular the coin falls freely, rolls
or slides along a surface.
15. Method according to any one of claims 1 to 14, characterised in that the object field is illuminated by the illumination sections together, substantially
in a circular form.
16. Method according to claim 15, characterised in that the illumination is carried out by each illumination section at a substantially uniform
angle relative to the surface normals.
17. Method according to any one of claims 1 to 16, characterised in that the brightness values of the difference image produced are compared with a threshold
value and depending on whether they are lower or higher than the threshold value,
are set to zero or one or vice versa.
18. Method according to any one of claims I to 17, characterised in that the reflectivity of the coin surface is determined from a mean brightness value of
the exposure or from a measured mean brightness value of a measuring arrangement made
up of LED and photodiodes and connected in series with the sensor and/or from a comparison
of mean brightness values with maximally occurring brightness values and/or from the
mean value deviation of the brightness values of the exposures.
19. Method according to claim 18, characterised in that the coin material is inferred from the determined reflectivity.
20. Method according to claim 18 or 19, characterised in that from the determined reflectivity a threshold value is calculated with which the difference
image is compared.
21. Method according to any one of claims 18 to 20, characterised in that an additional comparative value is calculated from the determined reflectivity which
serves to produce a true or false signal.
22. Method according to any one of claims 1 to 15, characterised in that the brightness values of the difference image produced which are within a predetermined
range of values are set to zero or one, whilst the remaining brightness values are
set to one or zero.
1. Procédé de détection d'un relief d'une pièce de monnaie dans un distributeur automatique
de pièces de monnaie avec les étapes suivantes :
• la pièce de monnaie (10) est déplacée vers un récepteur d'images (32) et vers une
source lumineuse (38), la source lumineuse (38) présentant deux tronçons d'éclairage
ou davantage (40, 42, 44) pour l'éclairage d'un champ de l'objet sur la surface de
la pièce de monnaie à partir à chaque fois d'une autre direction,
• le récepteur d'images enregistre au moins deux prises de vue (A, B, C) du champ
de l'objet dans le cas desquelles le champ de l'objet est éclairé à chaque fois par
un des tronçons d'éclairage à partir d'une autre direction,
• une image différentielle (D) est déterminée à partir des prises de vue,
• l'image différentielle (D) déterminée est, à l'aide d'un traitement de données et
d'images, comparée à des données d'images prédéfinies, pour la production d'un signal
authentique ou d'un faux signal.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champ de l'objet est éclairé par chaque tronçon d'éclairage avec de la lumière
parallèle (12).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le champ de l'objet est éclairé pour les prises de vue essentiellement avec de la
lumière monochromatique.
4. Procédé selon une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que les prises de vue sont effectuées les unes après les autres, à chaque fois dans le
cas d'un éclairage avec un des tronçons d'éclairage.
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le champ de l'objet pour les prises de vue est éclairé par les tronçons d'éclairage
avec à chaque fois une lumière de couleur différente.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lumière colorée est produite par l'utilisation de filtres.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les prises de vue sont effectuées avec un récepteur d'images qui est sensible à toutes
les couleurs des tronçons d'éclairage.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une caméra couleur est utilisée comme récepteur d'images et en ce que les tronçons d'éclairage produisent une lumière colorée accordée à la caméra couleur
de telle sorte qu'une prise de vue couleur peut être décomposée en plusieurs prises
de vue avec un éclairage à chaque fois d'un autre tronçon d'éclairage.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les prises de vue sont effectuées simultanément en décomposant une prise de vue couleur
en prises de vue éclairées par les différents tronçons d'éclairage.
10. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le champ de l'objet est éclairé pour la prise de vue avec une lumière polarisée de
façon différente.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les pixels d'images du récepteur d'images sont munis de filtres de polarisation avec
lesquels la prise de vue est décomposée en ses fractions dépendant de la polarisation.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la pièce de monnaie déclenche le long d'un passage de pièce de monnaie un signal
d'actionnement du récepteur d'images et de la source lumineuse.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pièce de monnaie se trouve à l'état de repos pendant les prises de vue.
14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pièce de monnaie se trouve en mouvement pendant la prise de vue, en particulier
en ce qu'elle chute librement, qu'elle roule ou glisse le long d'une surface.
15. Procédé selon une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le champ de l'objet est éclairé par les tronçons d'éclairage au total sous forme
essentiellement circulaire.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'éclairage est effectué par chaque tronçon d'éclairage sous un angle essentiellement
constant par rapport à la normale de la surface.
17. Procédé selon une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les valeurs de luminosité de l'image différentielle produite sont comparées à une
valeur de seuil et sont réglées sur zéro ou sur un selon qu'elles sont supérieures
ou inférieures à la valeur de seuil, ou inversement.
18. Procédé selon une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la réflectivité de la surface de pièce de monnaie est déterminée à partir d'une valeur
de luminosité moyenne de la prise de vue ou d'une valeur de luminosité moyenne mesurée
d'un dispositif de mesure monté en amont du capteur et composé de LED et d'une photodiode,
et/ou d'une comparaison de valeurs de luminosité moyennes avec des valeurs de luminosité
moyennes et/ou de l'écart à la valeur moyenne des valeurs de luminosité.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que, à partir de la réflectivité déterminée, une conclusion est tirée concernant le matériau
de la pièce de monnaie.
20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que, à partir de la réflectivité déterminée, il est calculé une valeur de seuil à laquelle
l'image différentielle est comparée.
21. Procédé selon une des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que, à partir de la réflectivité déterminée, il est calculé une valeur de comparaison
supplémentaire qui sert à produire un signal bon ou un signal faux.
22. Procédé selon une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les valeurs de luminosité de l'image différentielle produite qui se situent à l'intérieur
d'une plage de valeurs prédéfinie sont réglées sur zéro ou sur un, tandis que les
autres valeurs de luminosité sont réglées sur un ou sur zéro.