[发明专利]基于荧光时间分辨成像系统的人民币鉴伪装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人民币鉴伪装置及方法，特别是借助于荧光时间分辨成像系统和荧光寿命极坐标相图分析法对人民币用纸进行真伪鉴定。

背景技术

人民币是国家名片。就对单一物品的假冒而言，无论在金额规模还是受害人员数量，假人民币对社会的危害都是最大。人民币鉴伪方法包括人防和机防两类，人防可以概括为凭人的“一看、二摸、三听”的经验。目前常用的机防钞票鉴伪方法是紫外光激发钞票荧光标志区的荧光光强判别法，但是这种方法已经使用了几十年，十分陈旧，理论上使用喷墨打字机按图案喷上荧光物质就可以达到乱真效果。因此，人民币鉴伪方法的现状和技术储备与伪钞存在的现实之间有很大的落差，打击伪钞的现实形势十分严峻。

针对上述现有技术的缺陷，本发明提出一种基于荧光时间分辨成像系统和荧光寿命极坐标相图分析法的人民币鉴伪装置及方法，是非接触无损检测。测量结果与钞票的机械皱褶和损伤、新旧程度和表面污染物情况无关。测量方法灵敏，检测装置可靠、且抗干扰能力强，能够有效的鉴别出人民币的真假钞。

发明内容

本发明通过以下技术方案实现。

一种基于荧光时间分辨成像系统的人民币鉴伪装置，包括两个光路：首先是荧光激发光路，包含计算机、信号发生器1、射频功率放大器、电流源、直流偏置器、高亮度光源LED，激发光滤波片、分光滤波片、物镜和人民币样品；其次是荧光检测光路，包含人民币样品、物镜、分光滤波片、发射滤光片、像增强器、信号发生器2、CCD相机和计算机。

一种基于荧光时间分辨成像系统和荧光寿命极坐标相图分析法的人民币鉴伪的方法，其具体步骤为：

1)计算机控制信号发生器1输出一个频率为f₁的余弦调制信号，经射频功率放大器以及直流偏置后驱动LED产生激发光E₁(t)：

上式中，E₁₀，m₁以及分别为激发光的直流分量，调制度和初始相位；

2)激发光经激发光滤波片、分光滤波片和物镜后，聚焦到人民币样品上，使其产生同频率的荧光F(x，y，t)：

上式中，F₀(x，y)、m(x，y，f₁)以及ΔΦ(x，y，f₁)分别为在像素(x，y)处人民币样品的荧光直流分量、在调制频率f₁下的荧光调制度以及样品荧光与激发光E₁(t)之间的相角差；

3)人民币样品的荧光光强F(x，y，t)通过物镜、分光滤波片、发射滤光片和透镜聚焦在像增强器的输入端上；计算机控制信号发生器2输出一个与激发光调制频率f₁相同的余弦信号，对像增强器输出增益进行调制：

上式中，G₀，m₂以及分别为像增强器调制信号的直流分量，调制度和初始相位；

4)像增强器输出的荧光图像信号聚焦在CCD相机的像平面上，计算机控制信号发生器2调整像增强器输出的荧光屏增益信号的初始相位使之在一个2π周期内产生N步等间距相移CCD相机通过调整曝光时间，收集到足够多的光子，采集到N帧对应的荧光图像序列：

5)对(4)式中的相位作离散时间傅里叶变换得其中k为傅里叶变换后的信号频率。在调制频率f₁下，人民币样品的荧光调制度m(x，y，f₁)和相角差ΔΦ(x，y，f₁)为