[发明专利]基于FPGA的人民币冠字识别系统

说明书

技术领域

本发明属于数字处理技术领域，具体是一种基于FPGA的人民币冠字号码识别系统，可用于A类点钞机及人民币清分机。

技术背景

人民币的冠号和数字编号是用来记录人民币发行序列的，由于冠字号码具有唯一性，因此在人民币出入库时记录每张人民币的号码，建立币码档案，可以使金融部门等有效跟踪人民币在社会的流通情况，并进行有效监管，从而有利于解决类似抢劫运钞车、洗钱等重大社会问题。按照国家标准要求，银行等金融行业必须配备具有冠字号码提取、识别功能的A类点钞机。

我国冠字号码提取及识别技术起步较晚。但最近几年发展迅速。其中大多数是基于接触式图像传感器的图像采集和冠字码识别系统。识别系统基本上基于DSP或者专用处理芯片的冠字识别方案，这些方法基本能满足当前的识别要求，但是这些系统或识别速度较低，或系统集成度较差，不利于设备的小型化和高集成度的要求。

成都术有科技有限公司在其申请专利“基于DSP的高速人民币冠字号码提取及识别系统”(公开号CN103729934A，申请号CN201410004812.3)中公开了一种基于FPGA+DSP的系统架构，这种系统架构方法使用FPGA完成图像采集，使用DSP作为主处理器完成图像处理和图像识别的相关工作。由于DSP只能串行完成数据处理，因此在处理速度上具有天然的劣势。

宁波术有科技有限公司在其申请专利“一种高速人民币冠字号码识别系统及其实现方法”(公开号CN104103119A，申请号CN201410313854.5)公开了采用USB3.0控制芯片+FPGA的系统架构，这种架构方法使用FPGA完成图像采集和冠字号码定位，使用USB3.0控制芯片固化代码完成图像识别工作。这种系统架构方法使用USB3.0芯片完成高速图像处理和计算工作，相对于以DSP为主的处理方案是一个革新。缺点在于使用USB3.0芯片对设备接口做个严格限定，只能适用于USB接口的应用场合，并且系统的集成度不高，可扩展性差。

技术方案

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的人民币冠字识别系统，主要解决现有的人民币冠字号码提取及识别系统存在系统集成度低、成本高、处理速度慢的问题。

为实现上述目的，本发明基于FPGA的人民币冠字识别系统，包括上、下两个图像传感器、两路A/D转换器、FPGA单元、两路驱动器、SDRAM存储器、FPGA外扩的USB接口以及FPGA外扩的网络接口，图像传感器为接触式图像传感器，A/D转换器将图像传感器的模拟信号转为数字信号，驱动器控制图像传感器的光源，其特征在于：

FPGA单元包括：

控制模块：用于控制驱动器的打开或者关闭；

图像采集模块：其与A/D转换器相连，用于完成数字图像的采集；

SDRAM接口模块：用于实现SDRAM接口控制逻辑，将图像采集模块采集的图像存入SDRAM存储器中，响应冠字图像提取模块给出的读取命令，将人民币图像中的冠字图像从SDRAM存储器中读出，送给冠字图像识别模块进行冠字识别；

冠字图像搜索模块：用于完成对冠字图像区域位置的判断，并通过人民币图像边缘信息计算人民币图像的旋转角度；

冠字图像提取模块：用于将冠字图像搜索模块得出的图像位置和角度信息转换为SDRAM的地址送给SDRAM接口模块，SDRAM接口模块读取相应地址的图像送给冠字图像识别模块；

冠字图像识别模块：用于完成冠字图像的识别工作，即先对冠字图像进行二值化操作，再根据字符的边界信息进行字符分割，并对分割完毕后的图像进行模板比对，完成对冠字图像的识别；

片上处理器模块：用于将冠字图像识别模块识别出的冠字号码通过USB接口和网络接口发送给外部设备。

进一步，所述冠字图像搜索模块包括：

人民币图像二值化子模块，用于将输入人民币图像转为二值化图像输出；

进钞方向判断子模块，用于判断人民币的进钞方向，即判断人民币是正向进钞还是反向进钞，并将判断结果送给冠字图像位置计算子模块；

正反图像判断子模块，用于判断人民币正面图像是由上方图像传感器得到还是下方图像传感器得到，并将判断结果送给冠字图像位置计算子模块；

进钞角度计算子模块，用于计算人民币图像的旋转角度，并将计算结果送给冠字图像位置计算子模块；

冠字图像位置计算子模块，用于根据进钞方向信息、正反图像信息以及进钞角度，计算冠字图像在整张人民币图像中所在的位置。

进一步，所述冠字图像识别模块包括：