摘 要

随着科技的发展以及纸币流通量的增大，纸币的面值识别模块在当代金融中的地位也越来越高，以人民币纸币面值的识别技术为支撑的智能机械化收费的系统已出现在许多行业里。为了提高纸币的识别率及其准确率，针对我国人民币自带的特征，我对纸币面值识别方法进行了深入的研究。

本文主要使用当前流通的第四版、第五版人民币作为研究对象，以MATLAB 2015a和PC作为主要辅助工具。为了担保图像的质量，首先得对图像进行适合的预处理，例如去除噪声、图像增强、倾斜校正、图像分割等。首先对图像进行滤波使之对比度得到增强，再对其进行多级Hough变换使之位置倾斜校正过来，然后对纸币所需区域进行定位分割。纸币面值识别部分我着重分析对照了二维模板匹配算法、主色调提取法和一维灰度投影算法。主色调提取法虽然识别速度最快，但也最容易受到背景图像的干扰。模板匹配法虽然实现简单，识别率高，但计算量大，运行时间长，不能满足人民币高效流通的需求。所以针对以上这些情况，我采用了基于模板匹配算法的一维灰度投影算法，将二维图像转换为一维数据进行匹配实验，不仅有效节约了时间，还获得了较之更高的识别率。

关键字：纸币面值识别；图像预处理；模板匹配法；主色调提取法；灰度投影法

Abstract

With the development of science and the increase of the circulation of money , banknote denomination recognition module have become more sophisticated in contemporary financial status, many industries have emerged intelligent charging system of the machine which was based on the face value of RMB banknotes identification technology . In order to improve recognition rate and accuracy of notes, for Chinese own characteristics, I'll make an in-depth study of the method of bill denomination recognition.

This paper uses the current circulation of the Fourth Edition, the fifth edition of the RMB as a research object,MATLAB 2015a and PC as the main tool. In order to ensure the quality of the image, at first, you need to preprocess the image, for example, noise removal, image segmentation, image enhancement, tilt correction. at first, filter makes the image contrast enhanced , multi-stage Hough transform makes it tilt correction, and then notes the area which is proposed.In bill recognition part I focuses on comparison of two-dimensional template matching algorithm, extraction from color and one-dimensional gray projection algorithm. Color extraction identify the fastest, but the most vulnerable to interference from background images. Template matching method have high recognition rate, compute-intensive, long running,but it can not meet the demand for efficient flow of RMB. For these situations, I use one-dimensional gray projection algorithm which was based on template matching algorithm, to transform two-dimensional images into one-dimensional experimental data , which could not only save time, but also can make a higher recognition rate.

Key words: bill denomination recognition; the method of preprocess the imageimage; template matching method; color extraction; gray projection algorithm

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题开展的目的及意义 1

1.2 国内外的研究现状 2

1.2.1 国外的研究现状 2

1.2.2 国内的研究现状 2

1.3 课题研究的主要内容及其构架 3

1.3.1 课题研究的主要内容 3

1.3.2 本课题的主要框架 3

第2章 纸币图像的采集及其预处理 5

2.1 图像的采集 5

2.2 图像的预处理 6

2.2.1 图像去噪 6

2.2.2 图像的对比度增强 7

2.2.3 图像的倾斜校正 8

2.3 本章小结 15

第3章 纸币面值识别部分 11

3.1 主色调提取法 11

3.1.1 主色调提取法的原理及其步骤 11

3.3.2 本章小结 12

3.2 二维模板匹配法 12

3.2.1 模板匹配法原理及其步骤 13

3.2.2二维模板匹配法原理及其步骤 13

3.2.3 本章小结 14

3.3 一维灰度投影算法 15

3.3.1 灰度投影的原理及其算法步骤 15

3.3.3 本章小结 16

第4章 实验结果分析 17

第5章 总结与展望 18

5.1 总结 18

5.2 展望 19

参考文献 20

致 谢 21

第1章 绪论

1.1 课题开展的目的及意义

货币是国民经济重要的组成部分，既是衡量价值的尺度、市场流通的手段，也是反映我国文化、社会面貌的艺术品，是一个国度经济、文化、科技、政治等的综合反映。自改革开放实践以来，我国的经济不断稳定、快速、健康地向上发展。经济的快速发展也在不断地促进货币的发展，纸币又在货币中占据着不可或缺的地位，因此纸币的发行量、流通速度和流通规模越来越大。

由于传统的人工纸币识别所需时间长，工作强度大，效率低下，清分效果不明显，因而随着纸币流通量的增大及交易数额的增加渐渐跟不上时代的步伐，这就需要我们创新研发新产品来高效识别纸币。所以我国的金融行业现阶段的任务就是实现纸币识别的自动化和机械化，并将其在金融行业推广开来、全面覆盖，从而达到高效工作的目的。

现如今我国主要使用的纸币处理机器是集纸币清点、序列号识别、面向识别、面值识别、鉴定真伪、鉴定新旧残损度功能于一体的纸币清分机。它有效地将机械制造技术、模式识别技术、系统控制技术以及鉴伪等技术融合在一块，人工清分也被机械化、智能化所替代，能够高效识别纸币，在国际金融行业被广泛运用，同时也被认为是金融行业高速发展的硬件支撑。现如今纸币清分机的需求也在逐年递增，但我国由于在这方面起步较晚，所以国内的清分机供应大都被国外的大品牌公司所垄断。尤其是高端纸币清分机，基本上都是从国外进口，价格及其昂贵，一般只有大型银行或者公司才能够买入，诸如其它的小公司对纸币的清分依然是靠手工筛选搭配低端清分机，不仅费时费力清分效果还不好。所以国内对纸币清分机的深入研究刻不容缓，国内高精度高效率低预算的清分机的成功研发将成功填补国内金融领域的一大空白。本课题的纸币面值识别技术主要的应用对象就是纸币清分机，作为清分机的重要组成模块，也应当跟上时代步伐，向着更高效、更精准、更易于推广、处理对象要求更低的目标迈进。由于市场流通的纸币清分机的纸币面值识别所用的算法比较简单、容易实施，所以存在精度不高、识别结果容易被外界环境所干扰等问题，交易过程中纸币识别总是出错。基于上述这个原因，我国纸币面值的识别技术急需得到改善以带动市场货物的正常流通和经济的发展。纸币面值识别技术的精进将有效节省纸币交易的速率，促进市场流通，推动经济的发展，所以说纸币的面值识别技术的研究具有极其重要的战略地位和实用价值。

1.2 国内外的研究现状

1.2.1 国外的研究现状

目前，国外的纸币清分技术已经很成熟了。不仅将数字图像技术、鉴伪技术等纸币技术融合到清分机里，也将机械制造技术、系统控制技术等其他学科的技术应用到清分机里^[1]。国外的工程师们主张将各个学科有用的研究成果应用到纸币清分机从而提高纸币清分的质量和速度。现在海外生产清分机的大公司主要有Camp;G公司、德利来公司、劳雷尔公司、东芝公司等。劳雷尔公司和光荣公司主要生产研制供小城市应用的银行专用小型清分机，东芝、Camp;G和劳雷尔公司主要生产研制供人行清分的高品质的大型清分机。这些公司研究清分机历史悠久，研发技术较成熟，经验丰富，所以研制出的产品质量有保证，可满足实际应用中的需要。

但是由于我国人民币在流通使用时容易磨损或者沾染上污渍，如果直接使用国外清分机清分人民币的话就极其容易出现错误。因为国外这些清分机主要是针对他们本国纸币打造的，如果用来清分人民币的话，就会要求较高质量的人民币，但实际流通的人民币不质量可能都达到要求，所以实际清分效果并不太好。针对以上出现的问题，国外的清分公司专门针对人民币特征研发出了专用于人民币清分的清分机。例如劳雷尔公司研制出来的TDUSOC纸币清分机，该产品智能化比较高，它可同时清分三种不同面值的人民币，不仅能够识别面值、清点人民币的张数，还能同时对人民币进行精准的控制和质量分析，还可通过自行设定十个清分等级来判断纸币现在是否能够流通使用。

1.2.2 国内的研究现状

由于我国在清分研发方面起步较晚，所以与国外先进的技术相比还是比较落后的。目前我国主要研发的还是小型清分机，并且在这个领域取得了可喜的成就。由于国产的清分机是为我国人民币量身打造的，所以对人民币在流通中遇到的各种问题，如残损、涂画、纸质软化等问题都能适应。而且相对于国外那动辄就几十万的清分机来说还是相当便宜实惠的，体积也小，也符合我国的国情。但由于起步晚，技术还不是很纯熟，存在一定的缺陷与不足，所以还得加倍进行深入地研究。