Verfahren zur Erkennung eines Prägebilds einer Münze in einem Münzautomaten

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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.

Claims

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.

Revendications

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.

Zeichnung