用于确定引入到硬币接收器单元中的硬币正确中心的方法

摘要

本发明公开了一种用于确定引入到硬币接收器单元中的硬币的正确中心的方法。根据所述方法，通过传感器装置确定硬币的可能中心，并且记录将要检查的硬币的图像。利用所述硬币的图像，展开围绕可能中心的硬币的外围区域以及超过硬币可能边缘的区域，当可能中心从正确中心移位，硬币的边缘表现为近似的正弦曲线。通过利用所选起始点的振幅以及相位角，分析至少正弦曲线来确定硬币的正确中心。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的用于确定引入到硬币接收器单元内的硬币正确中心的方法。

背景技术

WO 2004/075124A1公开了一种用于检测硬币的方法，其中通过图像传感器记录硬币的图像。为了确定记录区域的大小，即通过硬币重叠图像传感器的记录区域，硬币的直径是借助于一列图像传感器通过扫描最高点来确定。在已知的现有技术中，速度的计算是通过在硬币中心的一条线上扫描前边缘用以确定时间。在重叠区域，硬币的图像被记录，轧花或者图案的识别将在更进一步的处理步骤中实现。该图案识别是基于分析硬币的转换图像，其中硬币的圆形区域或者近似圆形区域绕其中心360°展开。因此知道正确中心是十分重要的，因为中心的不精确定义会直接影响所述测定过程的可重复性。可以看出相应于上述现有技术的中心检测不是足够精确的。

发明内容

因此本发明的根本目的是提出一种用于确定引入到硬币接收器系统中的硬币的正确中心的方法，该方法从已知技术领域检测可能中心开始，在不需要特别复杂测定的情况下确定正确中心。

该目的根据本发明通过独立权利要求的特征部分连同前序部分的特征来实现。

有利的扩展和改进可以通过从属权利要求给出的措施实现。

硬币的边缘区域绕硬币可能中心以及超过其可能边缘的展开，使得当可能中心相对于正确中心移位时产生的边缘的图像至少为近似的正弦曲线，通过利用所选起始点的振幅和相位角，从至少近似正弦曲线的分析能够确定正确中心。因此以较低计算复杂性，通过简化超过可能边缘的边缘区域的转换能够进行中心的精确确定。

有利地，在可能中心与正确中心之间的偏离或者偏移量的大小由最大和最小振幅的差值确定，偏移的相位角是由最大振幅的相位角与最小振幅反向的相位角的平均值来确定。硬币的准确半径是由边缘区域的内部半径与最大和最小振幅的平均值之和来确定。

偏离或者偏移的大小以及偏移方向还能够由其它的方法确定，正弦曲线的质量会对其产生影响。

例如，相位角可以通过确定最大或者最小振幅的位置来确定，偏离大小可以由在特定相位角的最大振幅以及与最大或者最小振幅成-90°或者+90°时的相位角确定的振幅之间的差值来确定。硬币的正确中心由边缘区域的内部半径以及与最大振幅所在位置成-90°或者+90°时相位角对应的振幅的和值来确定。

确定中心时可能仅用到图像的一部分，例如仅用到成像硬币的上半部，以便节省传输图像数据的时间。因此转换展开仅是正弦函数的一半。

有利地，本发明的方法还能够应用在硬币带有角或者波浪形的情况，硬币边缘的正弦曲线和一条曲线重叠，所述曲线的周期表示角或者波浪形的数目或者它的振幅表示角或者波浪形的深度。

因此偏离的大小、相位角以及硬币波浪形或者角的数目例如能够由转换边缘线的傅立叶变换来确定。

基本上本发明的思想在于：从硬币边缘线利用极坐标转换生成本质上的正弦曲线，通过对其分析以快速精确的方式确定硬币的中心。除了已经指出的方法，还可以使用其它已知的方法确定边缘线的参数。

除了精确计算方式，能够使用近似值，该近似值能够为由相应的应用情况给定的边界条件提供足够的结果，诸如系列产品的重复性等。

附图说明

在下面参照附图的描述中详细地说明根据本发明的方法。所示附图为：

图1示出带有绕正确中心A极坐标转换的坐标以及相对于正确中心向右下移位的可能中心B的硬币的示意图，

图2示出硬币边缘区域的极坐标转换：

a)围绕正确中心，以及

b)围绕移位的可能中心，

图3示出带有波浪形边缘轮廓的硬币，

图4示出硬币边缘区域在正确中心以及在移位的可能中心的展开，

图5示出带有偏移中心的圆形视图，以便解释转换边缘线的形式。

具体实施方式

正如公开内容用作本申请的组成部分的WO 2004/075124的现有技术中已经描述的，通过其中公开的方法能够确定中心或者直径。但是，直径或者中心还能够通过光栅以及传感器找到。但是这样的确定对于通过图像记录以及围绕中心作360°圆周展开的方法进行图案识别、例如极坐标转换来说并不足够精确。因此该中心被称作为可能中心。通过图像传感器、在硬币的记录过程中实际出现的中心被称作为正确中心。

在图1中，示出带有正确中心A以及向右下大约45°移位了δR的中心B的硬币1，这些中心同样作为极坐标转换的中心。对于根据本发明的方法，从可能中心B和对应直径开始，采用极坐标转换，例如硬币边缘区域的展开，其中极坐标转变为直角坐标。

在图2中，示出一方面，硬币1关于正确中心A展开其边缘区域，以及另一方面，围绕移位了δR的可能中心B展开。因此为了加速转换，进行展开使得以在外侧通过带有半径R₂的边界线3限定以及在内侧通过带有半径R₁的边界线2限定的边缘区域可以观察。硬币1的准确半径标为R_M以及可能半径标为R₀，其在硬币引入到测量区域时被确定。边缘区域的宽度必须选择为使得带有移位了δR中心的硬币仍然包括在该边缘区域内。因此边缘区域的半径适用于：

R₁＜R_O-ΔR_max和R₂＞R_O+ΔR_max

由此ΔR_max是在确定硬币的可能中心时的最大误差δR_max以及在确定硬币的可能半径的最大误差dR_max之和：

ΔR_max＝δR_max+dR_max

在对应于可能中心和正确中心的情况下，在转换后的图示中，硬币1的边缘产生对应图2a一条直线4。在关于可能中心、即移位的中心的极坐标转换的展开的情况下，产生用于边缘的至少近似正弦曲线5(图2b)，其在下面称为正弦曲线。

参照图5，详细解释转换的边缘线(正弦曲线5)的形式。在图5的图标中，O₁是极坐标转换的中心以及O₀是具有半径r₀的硬币的中心。坐标转换中心O₁与硬币中心O₀之间的偏移是d。硬币的边缘点P到硬币中心的距离为r₀并且到转换坐标的中心的距离为r₁，相对应的相位角为φ₀和φ₁。

计算从坐标转换中心到硬币边缘点的距离r₁(图2和图4中转换坐标系统的纵坐标)的公式如下所示：

$r_1=\sqrt{r_0^2+d^2+{2\mathrm{dr}}_0\cos {\mathrm{\φ}}_0}$

如果转换坐标中心O₁与硬币中心O₀之间的偏移远远小于硬币的半径r₀

d＜＜r₀

那么相位角之间的差值也非常小：

φ₁≈φ₀

上面的方程能够作如下转换：

$r_1\≈r_0(1+\frac{d}{r_0}\cos {\mathrm{\φ}}_1)$

或者如果仅考虑距离的变化

r₁-r₀≈dcos φ₁

因此清楚的是，至少在硬币中心与转换中心之间的偏移与硬币半径相比很小的情况下，事实上以围绕值r₀正弦函数(或者余弦函数)描述转换图中边缘线的变化。

但是，中心之间的偏移越大，边缘曲线将越偏离正弦函数。从图5的图标中，清楚的是，例如其中r₁＞r₀的角区域φ_pos(边缘线的部分D从逆时针的方向朝向C)小于其中r₁＜r₀的角区域φ_neg，并且偏移量d越大，角区域之间的差也越大，这被称为“近似正弦曲线”。

从初始相位角Φ＝0°开始沿着顺时针方向展开，参照图2b检查正弦曲线的振幅，并且实际上以这种方式得到振幅的最大或者最小值以及相关的相位角。这种情况的发生是通过从起始角的指定距离开始，在正弦曲线5上比较坐标值的差。

从最大的纵坐标值A_max、最小的纵坐标值A_min以及它们的相位角，能够计算出硬币R_M的准确半径、从正确中心到可能中心的偏移δR以及偏移的相位角δΦ，使得转换中心能够移到硬币的正确中心。

$\mathrm{\δR}=\frac{A_{\max }-A_{\min }}{2}$

$\mathrm{\δ}\mathrm{\Φ}=\frac{{\mathrm{\Φ}}_{\max }+{\mathrm{\Φ}}_{\min }^{\′}}{2}$

$R_M=R_1+\frac{A_{\max }+A_{\min }}{2}$

Φ’_min是逆时针到最小值时的相位角。参考图2b，例如Φ’_min能够如下计算Φ’_min＝Φ_min+π，计算的角度是弧度。此处的R₁是边缘区域的内部半径(如图1和图2)。

根据本发明的方法还能够应用在具有非圆形轮廓但具有角或者波浪形的硬币。这种硬币例如在图3中示出。

图4依次示出根据图3硬币的边缘区域的展开，图4a显示了围绕正确中心的展开，例如转换中心与硬币的中心一致的情况下的展开，其中图4b示出围绕可能移位中心的展开。从图4中可以看出，边缘曲线具有重复的最大值和最小值，其周期P表示波浪形的数量，以及在最大值和最小值之间的振幅表示轮廓深度T。

在图4b中，对应于图4a的边缘曲线和正弦曲线重叠，使用平均值过滤法来确定从正确中心到可能中心的偏移量，通过这种平均值过滤法能够计算出经过调整的光滑曲线。最大值、最小值以及相位角通过上述的类似方式确定，以便确定可能中心偏离正确中心的大小和方向。

为了确定波浪形的数目、它的深度T以及周期P，可以使用当前的边缘线(图4b)或者使用当前边缘线经过调整线的转换数目。

为了计算引入硬币的正确中心和准确半径，例如应该引用下面的方法步骤：

a)对硬币最初图像进行极坐标转换，关于硬币可能半径和可能中心的先前知识因此用来限定变换区域。实际上，可以将在大小为400×600像素初始图像上围绕硬币边缘线的相关区域转换成大小大约为40×60像素的转换图像(即，通过系数100降低数据量)，然而其中包括所有的相关信息。

b)在转换的图像中找到边缘线，记录第一个超过指定阈值(背景)的最大值的位置，例如在每一列中从上部到底部。

c)清理并且平衡边缘线(删除反常值)。为了在“有角的”的硬币(图3，图4)的情况下记录边缘的波浪形和角，生成边缘线的两条不同的经过调整的副本。例如通过3个像素的一维平均值滤波法生成一条调整过的边缘曲线，并且通过充分大的平均值滤波法(例如15个像素)生成边缘曲线的另一个副本。接下来通过轻微地调整与大量地调整的边缘线的比较，能够获得关于角的数目和形式的信息(如图3和图4的说明)。

d)计算出调整边缘线的最大和最小值，于是得到寻找的参数(中心和半径)。

b)和c)能够用其它已知的方法实现，因此不再做更详细地论述。