KR100893613B1 - 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법과 그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법은, (a) 지폐계수장치에서 지폐계수기능, 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능 또는 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능 중 어느 기능을 수행할 것인지를 선택받는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 지폐계수기능이 선택된 경우에는 호퍼에 적재된 지폐를 지폐계수장치 안으로 인입하고 스캔하여 지폐의 이미지를 취득한 다음 신경망 함수를 이용하여 상기 지폐의 권종을 인식하는 단계; (c) 상기 단계 (a)에서 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능이 선택된 경우에는 상기 단계 (b)를 수행한 후에 지폐의 이미지로부터 일련번호 부분의 이미지를 취득하고 신경망 함수를 이용하여 지폐의 일련번호를 인식하는 단계; (d) 상기 단계 (a)에서 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능이 선택된 경우에는 호퍼에 적재된 바코드 종이를 지폐계수장치 안으로 인입하고 스캔하여 바코드 종이의 이미지를 취득한 다음 바코드 인식 알고리즘에 의해 바코드를 인식하는 단계; 및 (e) 상기 단계 (b)를 수행한 경우에는 인식된 지폐의 권종에 따라 지폐의 금액과 매수를 계수한 다음 계수결과를 출력하되 권종이 인식된 지폐는 스태커 포켓으로 배출하고 권종이 인식되지 않은 지폐는 리젝트 포켓으로 배출하며, 상기 단계 (c)를 수행한 경우에는 인식된 지폐의 일련번호를 출력하고, 상기 단계 (d)를 수행한 경우에는 인식된 바코드에 따라 유가증권의 금액과 매수를 계수한 다음 계수결과를 출력하되 바코드가 인식된 유가증권은 스태커 포켓으로 배출하고 바코드가 인식되지 않은 유가증권은 리젝트 포켓으로 배출하는 단계;를 포 함한다.

지폐, 통화, 유가증권, 바코드, 권종, 일련번호, 고유번호, 권종인식, 달러화, 유로화, 엔화, 전처리, 지폐 이미지, 특징이미지, 신경망, 신경망 함수

Description

지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법과 그 장치{Method and apparatus for recognizing and counting currency notes and securities having barcodes}

본 발명은 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 복수 국가의 지폐들에 대해서 그 권종과 일련번호를 자동으로 인식할 수 있을 뿐만 아니라 바코드가 표시된 유가증권에 대해서 그 바코드를 자동으로 인식할 수 있도록 함으로써 하나의 지폐계수장치를 이용하여 여러 국가의 지폐들과 유가증권을 정확하고 편리하게 계수할 수 있도록 한 개선된 지폐 및 유가증권의 인식계수방법과 그 장치에 관한 것이다.

지폐계수장치는 은행권 등에서 지폐의 수를 세기 위한 것으로서, 통상의 지폐계수기는 단순히 지폐를 계수하기 위한 기능만을 구비하였으나, 최근에는 지폐의 진위와 권종을 판별하는 기능을 구비한 고급 사양의 지폐계수기가 제안되고 있다.

종래의 권종 판별 기능을 구비한 지폐계수기에서는 지폐의 크기나 색 등의 단편적인 특징만을 감지하여 권종을 인식하는 방법을 사용하였다. 한편, 보다 정밀한 권종인식 방법으로는 지폐의 이미지를 스캔하여 표준 지폐 이미지와 비교 처리 함으로써 두 이미지 사이의 유사도를 판별하여 권종을 인식하는 방법이 사용되었다.

그러나, 종래의 권종 인식 방법은 크기나 색으로 권종을 인식하므로 보다 다양한 권종이나 유사한 권종의 판별에는 정확도가 떨어지는 문제점이 있으며, 지폐의 이미지를 그대로 비교하여 유사도를 판별하는 방법은 판별 시간이 오래 걸리고 훼손된 지폐나 스캔할 때의 지폐 이미지 상태에 따라 판별의 어려움이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 최근에는 달러화, 유로화, 엔화 같은 외국의 통화지폐들이 국경에 상관없이 많은 나라들에서 자유롭게 통용됨으로써 하나의 장치로서 이들 통화지폐들을 모두 계수할 수 있는 방법 및 장치가 필요하게 되었으며, 뿐만 아니라 카지노, 오락장, 백화점 등에서 현금 대신 사용하는 상품권 또는 유가증권에 바코드를 표시하는 경우가 늘고 있어서, 이와 같은 바코드 유가증권을 지폐계수기에 의해 계수하도록 할 필요가 있었다. 이러한 시대적 요청에 의해 하나의 지폐계수장치로써 달러화, 유로화, 엔화, 원화 등과 같은 복수 국가의 지폐들과 바코드 표시된 유가증권들을 모두 식별하여 자동으로 계수할 수 있는 방법 및 장치가 필요하게 되었다.

본 발명은 복수 국가의 지폐들에 대해서 그 권종과 일련번호를 자동으로 인식할 수 있을 뿐만 아니라 바코드가 표시된 유가증권에 대해서 그 바코드를 자동으로 인식할 수 있도록 함으로써 하나의 지폐계수장치를 이용하여 여러 국가의 지폐 들과 유가증권을 정확하고 편리하게 계수할 수 있도록 한 개선된 지폐 및 유가증권의 인식계수방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의해 제공된 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법은, (a) 지폐계수장치에서 지폐계수기능, 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능 또는 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능 중 어느 기능을 수행할 것인지를 선택받는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 지폐계수기능이 선택된 경우에는 호퍼에 적재된 지폐를 지폐계수장치 안으로 인입하고 스캔하여 상기 지폐의 이미지를 취득한 다음 신경망 함수를 이용하여 상기 지폐의 권종을 인식하는 단계; (c) 상기 단계 (a)에서 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능이 선택된 경우에는 상기 단계 (b)를 수행한 후에 상기 지폐의 이미지로부터 일련번호 부분의 이미지를 취득하고 신경망 함수를 이용하여 지폐의 일련번호를 인식하는 단계; (d) 상기 단계 (a)에서 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능이 선택된 경우에는 호퍼에 적재된 바코드 종이를 지폐계수장치 안으로 인입하고 스캔하여 상기 바코드 종이의 이미지를 취득한 다음 바코드 인식 알고리즘에 의해 바코드를 인식하는 단계; 및 (e) 상기 단계 (b)를 수행한 경우에는 인식된 지폐의 권종에 따라 지폐의 금액과 매수를 계수한 다음 계수결과를 출력하되 권종이 인식된 지폐는 스태커 포켓으로 배출하고 권종이 인식되지 않은 지폐는 리젝트 포켓으로 배출하며, 상기 단계 (c)를 수행한 경우에는 인식된 지폐의 일련번호를 출력하고, 상기 단계 (d)를 수행한 경우에는 인식된 바코드에 따라 유가증권의 금액과 매수를 계수한 다음 계수결과를 출력하되 바코드가 인식된 유가증권은 스태커 포켓으로 배출하고 바코드가 인식되지 않은 유가증권은 리젝트 포켓으로 배출하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의해 제공된 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권을 인식 계수하는 장치는, 지폐 또는 유가증권을 적재하는 호퍼(2) 및 상기 호퍼에 지폐 또는 유가증권이 적재된 것을 감지하는 호퍼센서(2c)를 포함하여, 지폐 또는 유가증권을 장치 안으로 자동 인입하는 지폐투입부(20); 상기 장치 안에 배치된 지폐이송경로 및 상기 지폐이송경로를 작동시키는 구동모터(9)를 포함하여, 상기 투입된 지폐 또는 유가증권을 이송하는 지폐이송수단(30); 상기 지폐이송경로의 도중에 설치된 이미지센서모듈(42)에 의해 상기 지폐 또는 유가증권을 스캔하는 이미지 취득수단(40); 지폐가 상기 장치 안으로 투입된 경우에는 상기 이미지 취득수단(40)에서 취득된 이미지에 의해 지폐의 권종 또는 일련번호를 인식하고, 바코드가 표시된 유가증권이 상기 장치 안으로 투입된 경우에는 상기 이미지 취득수단(40)에서 취득된 이미지에 의해 바코드를 인식하는 이미지 처리수단(70); 스태커 포켓(6b) 및 리젝트 포켓(6a)으로 구성된 복수 개의 배출포켓들을 가지며, 상기 지폐 또는 유가증권이 상기 이미지 처리수단(70)에 의해서 정상적으로 인식된 경우에는 상기 지폐 또는 유가증권을 상기 스태커 포켓(6b)으로 배출하고, 상기 지폐 또는 유가증권이 상기 이미지 처리수단(70)에 의해서 정상적으로 인식되지 못한 경우에는 상기 지폐 또는 유가증권을 상기 리젝트 포켓(6a)으로 배출하는 지폐배출수단(50); 상기 지폐투입부(20), 지폐이송수단(30), 이미지 취득수단(40) 및 지폐배출수단(50)의 동작을 제어하는 제어부(60); 상기 이미지 취득수단(40)에서 취득 된 이미지들과 상기 이미지 처리수단(70) 및 상기 제어부(60)의 동작에 필요한 데이터들을 저장하는 메모리(90); 상기 장치의 작동상황 및 처리결과를 표시하는 표시부(4); 사용자로부터 기능설정에 관한 선택 및 명령들을 입력받는 키입력부(3); 및 상기 장치의 각 구성부분들에 전원을 공급하는 전원부(80);를 포함한다.

본 발명에 따른 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법 및 그 장치는 복수 국가의 지폐들에 대해서 그 권종과 일련번호를 자동으로 인식할 수 있으며, 바코드가 표시된 유가증권의 바코드를 자동으로 인식함으로써, 하나의 지폐계수장치만으로도 여러 국가의 지폐들과 바코드 유가증권을 정확하고 편리하게 계수할 수 있도록 하는 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법 및 그 장치를 상세히 설명한다.

도1 및 도2는 본 발명에 따른 지폐계수장치(1)의 전면 및 후면의 사시도들이다.

도1 및 도2를 참고하면, 본 발명에 따른 지폐계수장치(1)는 몸체(5)의 위쪽에 지폐를 놓을 수 있는 호퍼(hopper, 2)가 마련되며, 상기 호퍼(2)는 지폐의 크기에 맞춰 너비를 조절가능한 호퍼가이드(2a), 지폐의 적재 여부를 감지하는 호퍼 센서(hopper sensor, 2c) 및 호퍼센서(2c)에 의해 지폐가 적재되었음이 감지되면 구동모터(도4의 도면부호 9)에 의해 회전됨으로써 지폐를 지폐계수장치(1)안으로 인 입하는 인입롤러(2b)로 구성된다.

몸체(5)의 전면부에는 표시부(4)와 키입력부(3)가 마련된다. 상기 키입력부(3)는 버튼식으로 구성되어 사용자가 지폐계수장치의 기능들을 선택할 수 있도록 하며, 상기 표시부(4)는 지폐계수장치(1)의 작동상황과 에러상태 및 지폐계수결과(지페의 매수, 권종 및 금액 등)를 출력하는 역할을 한다. 상기 표시부(4)는 엘시디(LCD), 엘이디(LED) 또는 유기이엘 디스플레이(OLED)등의 각종 디스플레이 디바이스들로써 구현하는 것이 가능하다.

본 발명의 지폐계수장치(1)는 지폐의 분류기능을 수행할 수 있도록 적어도 2개의 배출포켓들(6a,6b)을 구비하고 있다. 즉, 지폐 및 유가증권의 인식과정을 통해서 정상적으로 권종이 인식된 지폐 및 바코드가 인식된 유가증권은 몸체(5) 아래쪽의 스태커 포켓(6b)으로 배출되도록 하고, 이와 달리 정상적으로 인식되지 못한 지폐 및 유가증권은 스태커 포켓(6b) 위의 리젝트 포켓(6a)으로 배출되도록 한다.

한편 스태커 포켓(6b)의 안쪽에 설치된 배출 블레이드(8a)는 스태커 포켓(6b)으로 지폐를 내보내는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 지폐계수장치(1)는 안으로 인입된 지폐나 유가증권이 장치 내부에 걸려서 잼(jam)이 발생한 경우에 그 걸린 지폐나 유가증권을 꺼낼 수 있도록 몸체(5)의 전면 상부를 분리해서 힌지(hinge)식으로 들어올릴 수 있도록 되어 있다. 이를 위하여 몸체(5)의 전면부 좌우측에 배출구 열림버튼들(7)이 마련되어 있으며, 이 배출구 열림버튼들(7)을 누르면 몸체(5)의 전면 상부가 분리될 수 있다.

도2를 참고하면, 몸체(5)의 뒤쪽 부분에도 뒷문(5a)이 형성되어 있어서 내부에 낀 지폐를 꺼내거나 청소할 수 있도록 되어 있다. 도2에서 뒷문손잡이(5c)를 누르면 뒷문(5a)이 분리되게 된다. 도2에서 두께조정기(5b)는 호퍼(2)로부터 장치 안으로 인입되는 지폐 또는 유가증권의 두께 범위를 설정하는 역할을 한다.

이 밖에도 지폐계수장치(1)의 몸체(5) 뒤쪽에는 전원선 연결을 위한 전원연결단자(5f)와 컴퓨터 또는 프린터 등의 외부장치와 연결하기 위한 시리얼 포트(5d)가 마련되어 있으며, 도면부호 5e는 전원스위치를 가리킨다.

도3은 도1의 지폐계수장치(1)의 호퍼(2)에 지폐(B)를 적재하면 리젝트 포켓(6a)과 스태커 포켓(6b)으로 분리배출되어 정리되는 것을 도시한다.

도3을 참고하면, 지폐들(B)은 호퍼(2)위에 적재되며, 호퍼(2)위에 적재된 지폐들(B)은 지폐계수장치(1) 내부로 인입되어 이미지 스캔된 후 그 권종과 일련번호가 인식되고, 이러한 인식과정의 결과에 따라 분류되어 스태커 포켓(6b) 및 리젝트 포켓(6a)으로 각각 배출된다. 도3에서 도면부호 B'은 스태커 포켓(6b)으로 배출된 지폐들을 가리키며, 도면부호 B"은 리젝트 포켓(6a)으로 배출된 지폐들을 가리킨다.

도4는 도1의 지폐계수장치(1)의 내부 단면 개략도이다. 도4를 참고하면, 호퍼(2)는 지폐 또는 유가증권을 적재하고 장치 내부로 인입하는 역할을 하며, 구동모터(9)의 회전력에 의해 콘베이어벨트(12)와 인입롤러(2b)가 작동하게 된다. 이미지 취득수단(40)은 상기 인입된 지폐 또는 유가증권이 통과하는 지폐이송경로 상에 설치되어 지폐 또는 유가증권의 표면을 스캔함으로써 그 이미지를 취득하는 역할을 담당한다.

이미지 처리수단(70)은 상기 이미지 취득수단(40)에서 획득된 지폐 또는 유가증권의 이미지로부터 지폐의 권종과 일련번호 또는 유가증권의 바코드를 인식한다.

상기 콘베이어 벨트(12)의 이송 메커니즘 상에 설치된 엔코더(encoder)는 콘베이어 벨트(12)의 이송거리, 즉 지폐의 이송거리를 측정하는 역할을 담당한다. 상기 엔코더(12)의 출력신호 중의 펄스 개수를 계산함으로써 지폐의 이송거리 및 이송속도를 계산할 수 있고, 이에 의해 이미지 취득수단(40)의 이미지 센서 모듈(도5의 도면부호 42)에서 라인 단위로 스캔되어 출력되는 신호가 지폐 또는 유가증권의 이동방향을 따라 일정한 간격을 유지하고 있는지 여부를 판단할 수 있다.

지폐계수장치(1)안의 지폐이송경로 상에는 위조 지폐의 감별을 위한 위폐감별센서(11)가 설치되어 있다. 위폐감별센서(11)는 각 국가의 지폐에 위폐감별을 위한 특별히 내재된 표지들을 감지하기에 적당한 수단들로 구성되며, 통상적으로 적외선 센서, 자외선 센서 또는 마그네틱 센서를 이용하여 구현할 수 있다.

지폐 또는 유가증권이 지나가는 지폐이송경로의 끝 부분에는 지폐분류기(10)가 설치되어 지폐 또는 유가증권을 스태커 포켓(6b)과 리젝트 포켓(6a)으로 나눠서 배출한다. 지폐분류기(10)는 제어부(도5의 도면부호 60)의 제어신호에 의해 작동하며, 바람직하게는 권종과 바코드가 정상적으로 인식된 지폐 또는 유가증권을 스태커 포켓(6b)으로 보내도록 하고 그 밖의 경우에는 지폐 또는 유가증권을 리젝트 포켓(6a)으로 보내도록 위치가 조절된다.

카운터(8)는 스태커 포켓(6b)의 앞쪽에 설치되며 스태커 포켓(6b)으로 나가는 지폐 또는 유가증권의 매수를 세는 역할을 담당한다.

도5는 본 발명에 따른 지폐계수장치(1)의 개략적인 구성도이다. 도5를 참고하면, 지폐투입부(20)로부터 인입된 지폐(B) 또는 유가증권은 지폐이송수단(30)에 의해 장치 내부를 통과하며, 이미지 취득수단(40)에서 지폐 또는 유가증권의 표면의 이미지가 광학적인 방법으로 취득되고, 그 취득된 이미지는 메모리(90)에 저장된 후 이미지 처리수단(70)에서 소정의 전처리(前處理)를 거치고 이어 지폐의 권종 및 일련번호와 유가증권의 바코드가 인식된다. 지폐의 권종 및 일련번호와 유가증권의 바코드가 인식된 결과에 따라 제어부(60)는 지폐배출수단(50)의 지폐분류기(10)에 제어신호를 출력하여 지폐 또는 유가증권을 리젝트 포켓(6a)과 스태커 포켓(6b)으로 분리하여 배출하도록 한다.

지폐이송수단(30)에는 콘베이어 벨트(12) 및 상기 콘베이어 벨트(12)를 구동하는 구동모터(9)가 존재하며, 엔코더(13)는 상기 콘베이어 벨트(12)의 이송속도를 측정한다. 상기 엔코더(13)의 출력 펄스 신호에 의해서 지폐의 이송속도 및 지폐의 크기를 측정할 수 있다.

이미지 취득수단(40)은 지폐 또는 유가증권의 표면의 이미지를 광학적인 방법으로 스캔하여 취득하는 이미지 센서 모듈(42) 및 상기 인입된 지폐 또는 유가증권이 이미지 센서 모듈(42)의 전방에 도달하였음을 감지하는 제1위치센서(41)로 구성된다. 상기 이미지 센서모듈(42)은 아날로그 신호 형태로 스캔 결과를 출력하며, 이 아날로그 출력신호는 A/D 변환기(43)에 의해서 디지털신호로 변환된다. 이어 A/D변환기(43)의 디지털 출력신호는 로직 디바이스(logic device, 44)에 의해서 하나의 지폐 또는 유가증권에 대한 이미지로 취합된다. 상기 이미지 센서 모듈(42)은 라인 단위로 지폐 또는 유가증권을 스캔하여 그 결과를 계속적으로 출력하므로 이러한 라인 단위의 출력신호들을 한 장의 지폐 또는 유가증권에 대한 이미지로 취합할 필요가 있는데, 이와 같이 한 장의 지폐 또는 유가증권 단위로 이미지 데이터를 구성하는 로직 디바이스(44)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field programmable gate array; FPGA)로 구현하는 것이 바람직하다.

상기 로직 디바이스(44)의 출력 이미지는 메모리(90)에 저장되는데, 상기 메모리(90)는 고속 처리를 위하여 최소한 2개 이상의 메모리 모듈들을 병렬적으로 연결하여 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어 홀수 번째의 지폐 또는 유가증권의 이미지는 제1메모리에 저장하도록 하고, 짝수 번째의 지폐 또는 유가증권의 이미지는 제2메모리에 저장하도록 하는 방식이 바람직하다.

본 발명의 지폐계수장치는 지폐 또는 유가증권을 호퍼(2)에 적재하기 이전에 사용자가 지폐계수장치의 기능 중 어떤 기능을 선택할 것인지를 키입력부(3)를 통해 제어부(60)에 입력하도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 제공하는 지폐계수장치의 주요기능들로는 달러화, 유로화, 엔화, 원화 등과 같은 복수 국가의 지폐에 대한 권종인식기능과 일련번호 인식기능 및 바코드가 표시된 유가증권의 바코드 인식기능이 있다. 지폐에 대한 인식기능에 있어서는 권종인식기능만을 선택할 수도 있고, 권종인식기능에 더하여 일련번호 인식기능까지 선택할 수도 있다. 또한 바코드가 표시된 유가증권에 대한 인식기능에 있어서는 바코드 인식기능을 선택할 수도 있다.

따라서 본 발명의 인식 계수방법 및 장치는,

(i) 복수 국가들 중 선택된 어느 국가의 지폐들에 대한 권종인식기능,

(ii) 권종이 인식된 지폐에 대해서 그 일련번호를 인식하는 기능, 및

(iii) 바코드가 표시된 유가증권에 대해서 바코드를 인식하는 기능

의 3가지의 기능을 수행할 수 있으며, 이 중 어느 기능을 수행할지는 사용자가 키입력부(3)를 통해 선택하여야 한다.

도5에서 이미지 처리수단(70)은, 상기 메모리(90)에 저장된 지폐 또는 유가증권의 이미지로부터 외곽선을 추출하고 기울기를 보정하는 등의 전처리 작업을 수행하는 전처리부(71) 및 상기 전처리부(71)에서 출력되는 이미지에 의해 지폐의 권종과 일련번호 또는 유가증권에 표시된 바코드를 인식하는 이미지 판별부(72)로 구성된다.

그리고 상기 이미지 판별부(72)는 권종인식부(72a), 일련번호 인식부(72b) 및 바코드인식부(72c)로 구성되는데, 이 중 권종인식부(72a)는 상기 키입력부(3)에 의해 지폐계수기능이 선택된 경우에 상기 전처리부(71)에서 출력된 지폐의 이미지로부터 특징이미지를 추출하고 상기 특징이미지에 대해 신경망 함수를 적용하여 상기 지폐의 권종을 인식하는 기능을 수행하며, 상기 일련번호 인식부(72b)는 키입력부(3)에 의해 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능이 선택된 경우에 권종인식부(72a)에서 취득한 지폐의 이미지로부터 일련번호 영역의 이미지를 추출하고 그 일련번호 영역의 이미지에 대해 신경망 함수를 적용하여 일련번호를 인식하는 기능을 수행한 다. 그리고, 상기 바코드 인식부(72c)는 키입력부(3)에 의해 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능이 선택된 경우에 전처리부(71)에서 출력된 유가증권의 이미지로부터 바코드를 추출하고 인식하는 기능을 수행한다.

상기 이미지 판별부(72)의 권종인식부(72a) 및 일련번호 인식부(72b)에는 각각 지폐의 권종인식과 일련번호 인식을 위한 신경망 함수들이 탑재되어 있으며, 상기 바코드인식부(72c)에는 바코드를 인식을 위한 알고리즘이 탑재되어 있다.

이미지 처리수단(70)에서 지폐의 권종, 일련번호 또는 바코드 유가증권의 바코드가 인식된 경우에는 그 결과가 제어부(60)로 전송되며, 제어부(60)는 지폐(B) 또는 유가증권의 권종, 일련번호 등을 파악하고 그 금액을 계산하여 표시부(4)로 출력하는 한편 지폐분류기(10)를 제어하여 지폐 또는 유가증권이 스태커 포켓(6b) 또는 리젝트 포켓(6a)으로 분류 배출되도록 한다.

지폐배출수단(50)은 상기 지폐분류기(10)와 리젝트 포켓(6a) 및 스태커 포켓(6b)을 포함하며, 그 외에 스태커 포켓(6b)으로 배출되는 지폐 또는 유가증권의 매수를 세기 위한 카운터(8), 및 지폐분류기(10) 앞에 지폐 또는 유가증권이 도착한 것을 감지하기 위한 제2위치센서(51)를 포함한다.

한편, 전원부(80)는 도5의 지폐계수장치에 포함된 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

도6은 본 발명에 따른 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법의 전체 흐름도이다.

도6을 참고하면, 본 발명에서 지폐 및 바코드 유가증권을 장치 내로 인입한 후 이송하면서 이미지 스캔하고 이미지를 전처리하는 과정(S1단계~S7단계)까지는 지폐와 바코드 유가증권의 경우가 모두 동일하다. 그러나, 지폐가 인입되는 경우에는 이미지 처리수단의 권종인식부 및 일련번호 인식부에 각각 탑재된 신경망 함수들을 이용하여 권종 인식과 일련번호 인식을 수행하고(S8 및 S9 단계들), 바코드 유가증권이 인입되는 경우에는 이미지 처리수단의 바코드 인식부에 탑재된 바코드 인식 알고리즘에 의해 바코드를 인식하는 점(S10 단계)에서 서로 차이가 난다.

도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법은 먼저 호퍼에 지폐(B) 또는 바코드 종이(C)를 투입하며(S1 단계), 호퍼센서에 의해 지폐 또는 바코드 종이가 감지되면 자동으로 장치안으로 인입된다(S2 단계). 이어서 이미지 센서 모듈 앞에 설치된 좌우측 센서들(41a,41b)에 의해서 지폐 또는 바코드 종이가 도착한 것이 감지되면, 이미지 취득 시작 위치가 결정되며(S3 단계), 접촉 이미지 센서로 구성된 이미지 센서 모듈(42)에 의해서 라인 단위로 상기 지폐 또는 바코드 종이의 표면이 스캔되어 아날로그 신호가 출력된다(S4 단계). 이미지 센서 모듈(42)의 아날로그 신호는 실시간으로 디지털 신호로 변환되며 이 과정에서 실시간 픽셀 보정이 이루어진다(S5 단계). 계속해서 엔코더(13)의 출력펄스신호에 의해서 지폐의 이동거리를 측정하여 일정한 거리를 유지한 1라인 스캔된 데이터들만을 로직 디바이스(44)에 차례대로 축적함으로써 한 장의 지폐 또는 바코드 종이에 대한 완전한 이미지를 얻게 된다. 이어서, 상기 로직 디바이스(44)에 저장된 한 장의 지폐 또는 바코드 종이에 대한 완전한 이미지는 메모리에 저장되는데, 고속 처리를 위하여 홀수 번째의 지폐 이미지는 제1메모리(91) 에 저장하고 짝수 번째의 지폐 이미지는 제2메모리(92)에 저장하는 것이 바람직하다(S7 단계). 그리고, 지폐 및 바코드 종이의 외곽선을 찾아내고 기울기를 보정하며 꼭지점들 및 중심점을 찾아내는 등의 이미지 전처리 과정을 수행한다.

상술한 바와 같이, S1~S7 단계들과 이미지를 전처리하는 과정은 일반 지폐를 처리하는 경우와 바코드 종이를 처리하는 경우가 모두 동일하다.

지폐에 대해서 신경망 함수들을 적용하여 권종과 일련번호를 인식하거나(S8 단계 및 S9 단계) 또는 바코드 종이에 대해서 바코드 인식 알고리즘을 적용하여 바코드를 인식한 후에는(S10 단계), 그 인식결과들을 CAN(controller area network) 통신을 통하여 제어부(60)로 전송한다.

그리고 상기 일련번호 또는 바코드의 인식결과의 출력과 함께, 상기 제1메모리(91) 또는 제2메모리(92)에 저장되어 있는 지폐의 스캔된 이미지 데이터는 본 발명의 지폐계수장치 안에 설치된 별도의 메모리 수단(예를 들어 플래쉬 메모리 혹은 하드디스크 드라이브)으로 전송되어 그 곳에 저장될 수 있고, 또는 본 발명의 지폐계수장치와 연결된 컴퓨터 장치로 전송되어 컴퓨터 장치 내부의 기억장치에 저장될 수도 있다. 혹시라도 일련번호 또는 바코드의 인식결과에 오류가 발생할 수도 있기 때문에 이와 같은 오류발생을 대비한 보완책으로서 지폐의 이미지 데이터 자체를 별도의 기억장치에 저장해 둘 필요가 있다.

도7은 본 발명에 있어서 지폐의 권종인식 및 일련번호 인식과정에 대한 흐름도이다.

도7을 참고하면, 지폐를 스캔하여 이미지를 취득한 후에는(S100 단계 및 S110 단계), 소정의 전처리 작업을 거친 다음(S120), 특징이미지를 추출하고(S130 단계) 그 특징 이미지의 데이터 양을 줄이는 차원축소 처리를 한 다음에(S140 단계), 차원이 축소된 이미지 데이터들을 신경망 함수에 입력데이터로 넣어서 지폐의 권종을 인식한다(S150 단계). 계속해서 신경망 함수에 의해 판정된 지폐의 권종이 정확한지 여부를 다시 한번 검증함으로써(S160 단계) 지폐의 권종인식 과정이 완료된다.

이어서 일련번호 인식기능이 더 선택된 경우에는, 상기 전처리 후의 지폐 이미지로부터 일련번호 영역의 이미지를 추출하여(S180 단계), 그 일련번호 영역의 이미지를 각 숫자 및 문자별로 쪼개는 전처리 작업을 수행한 후(S190 단계), 각 숫자 및 문자별 이미지들을 또 다른 신경망 함수에 입력데이터로서 넣어 상기 일련번호에 대한 문자 및 숫자 인식을 수행한다(S200 단계). 그리고 상기 지폐에 대해서 인식된 권종 및 일련번호에 대한 결과를 출력한다(S210 단계).

도8 및 도9는 도7의 흐름도 중 지폐의 권종인식과정(S100 단계~S160 단계)에 대한 상세 흐름도이고, 도10은 도7의 흐름도 중 지폐의 일련번호 인식과정(S170 단계~S200 단계)에 대한 상세 흐름도이다.

도8을 참고하면, 이미지 센서 모듈에 의해서 지폐의 이미지를 취득한 후에는(S110 단계), 전처리 과정(S120 단계)을 거친다. 이때 이미지 센서가 지폐를 스캔하는 과정에서 지폐 자체는 밝은 색조로 나타나고, 지폐가 아닌 부분은 검은 색(도8에서 회색 부분)으로 나타나므로, 스캔된 전체 이미지 중에서 밝은 부분, 즉 검은 색이 아닌 부분을 찾아냄으로써 지폐의 외곽선을 발견할 수 있다. 상기 전처 리 과정(S120 단계)은 우선 스캔된 전체 이미지(도8에서 회색 부분) 중에서 순수한 지폐(B)의 외곽선들을 추출한 다음(S121 단계), 그 추출된 외곽선들을 기준으로 기준축에 대한 지폐이미지의 기울기(θ)를 계산한다(S122 단계).

지폐의 기울기를 계산한 다음에는 순수한 지폐 이미지(B)의 꼭지점들과 중심점의 좌표를 계산하며(S123 단계), 그 결과 지폐의 가로변의 길이(X) 및 세로변의 길이(Y)를 계산한다(S124 단계).

이상으로 지폐 이미지에 대한 전처리 과정(S121~S124 단계들)을 마친 후에는 각 국가별 지폐들에 대해서 권종을 구분할 수 있는 특징적인 부분으로 미리 설정되어 있는 영역의 이미지를 특징 이미지(BX)로서 추출한다(S130 단계). 대개의 경우 지폐의 이미지 중 인물그림이나 독특한 배경무늬가 그려져 있는 부분은 다른 권종과 비교하여 차이점을 발견하기 용이하므로, 이와 같이 특징적인 도안이 있는 부분들을 미리 지폐의 특징 영역으로 설정해 놓고 이 특징 영역들로부터 이미지를 추출하는 것이 바람직하다.

그런데, 상기 특징 이미지는 수 많은 픽셀들로 이루어져 있어서 그 픽셀들 전부의 데이터를 신경망 함수에 입력하면 처리량이 방대하여 연산에 부담이 될 뿐만 아니라 실제로 지폐를 제작하는 과정에서 여백의 오차가 발생하기 때문에 상기 특징 이미지의 데이터들을 그대로 신경망 함수에 넣을 수는 없다.

따라서, 상기 특징 이미지의 위치의 오차에 따른 오류를 보정하고 신경망 함수의 연산량을 경제적으로 줄이기 위하여, 상기 특징 이미지 중의 일정 범위(즉, 2x2, 3x3, 혹은 4x4 픽셀들)의 데이터들을 평균한 값들로 제1차 차원축소 데이 터(M_A)를 생성하며(S141 단계), 상기 제1차 차원축소 데이터(M_A)에 주성분분석(principal components analysis)을 적용하여 특징적인 대표 데이터들을 다시 추출함으로써 상기 제1차 차원축소 데이터(M_A)보다 데이터 양이 더 축소된 제2차 차원축소 데이터(M_B)를 생성한다(S142 단계). 여기서 주성분분석이란 수학적 확률이론에 의한 요소분석방법의 일종으로서, 많은 수로 구성된 모집단 데이터 중에서 그 모집단을 대표할 수 있는 적은 수의 특징적인 데이터들을 뽑아내는 분석방법을 말한다.

주성분분석 작업에는 비록 어느 정도의 시간이 소요되지만, 지폐의 권종인식에 필요한 핵심적인 데이터들만을 뽑아내서 신경망 함수에 입력데이터로 넣을 수 있으므로 메모리 활용 측면에서 유리한 점이 많다.

최초의 특징이미지 데이터에 비해서 데이터 양이 훨씬 줄어 있는 상기 제2차 차원축소 데이터(M_B)는 신경망 함수(100)의 입력레이어(101)에 입력데이터로 들어가며(S151 단계), 상기 신경망 함수(100)는 감춰진 레이어(102)에 형성된 각 노드들 간의 뉴론(neuron)의 가중치들이 작용함에 의해서 출력레이어(103)에 각 권종별로 확률값들이 출력된다. 신경망 함수(100)는 판정유닛(104)에서 가장 확률이 높은 것으로 판단된 권종을 그 지폐의 권종으로 인식하게 된다(S152 단계).

신경망 함수는 문자 인식이나 패턴 인식 또는 인공지능에 널리 사용되는 공지의 기술에 해당하므로 상세한 설명은 생략한다. 본 발명에서 사용되는 신경망 함수를 준비하는 과정을 간단히 설명하면, 우선 지폐 권종 판별의 기준이 될 각 권종별 지폐의 앞면과 뒷면, 정방향과 역방향의 모든 경우를 조합하여 준비된 이미지들 에 대해서 표준데이터를 생성하고, 이 표준 데이터들을 신경망 함수에 넣어 학습시킴으로써 권종인식을 위한 신경망 함수를 완성한다. 상기 신경망의 학습에는 역전파(backpropagation) 알고리즘이나 볼츠만 머신 학습법 또는 시뮬레이티드 아닐링 학습법 등을 이용할 수 있다. 이렇게 사전에 미리 학습을 완료하여 틀이 완성된 신경망 함수에 상기 입력데이터(M_B)를 대입하면 모든 경우의 표준 데이터에 따른 각각의 권종에 해당하는 확률값들이 동시적으로 출력된다. 본 발명의 신경망 함수는 이 확률값들 중에서 제1순위 확률값에 해당하는 권종을 그 지폐의 권종으로 인식한다.

그리고 본 발명은 상술한 신경망 함수에 의한 권종인식이 정확한지를 한번 더 검증하는 과정을 거친다(S160 단계). 즉 스캔된 지폐 이미지(B)와 표준 지폐 이미지에 대해 하나 이상의 검증영역들(P)을 설정하고 그 검증영역들(P)의 픽셀값들을 서로 비교하여 일치 여부를 판단함으로써 신경망 함수에 의해 인식된 지폐의 권종이 정확한지를 검증한다.

도10을 참고하면, 지폐의 권종을 인식한 후에 지폐의 일련번호를 인식하는 과정에 있어서는, 우선 권종인 인식된 지폐의 이미지에서 일련번호 부분의 이미지를 추출한다(S180 단계). 각 권종의 지폐에 대해서 일련번호가 있는 부분의 위치좌표는 미리 파악하고 있으므로, 도8 및 도9에 의해 지폐의 권종이 인식된 후에는 그 인식된 권종의 일련번호의 이미지를 추출할 수 있는 것이다.

이어서 추출된 일련번호 이미지에 대해서 소정의 전처리 과정(S190 단계)을 진행하는데, 먼저 추출된 이미지에서 위쪽 및 아래쪽 공백의 이미지를 제거하 고(S191 단계), 일련번호의 숫자와 숫자, 또는 숫자와 문자 사이의 공백을 제거한 다음(S192 단계), 일련번호의 숫자와 숫자, 문자를 각각 분리하고(S193 단계), 분리된 숫자에 대해서 0과 1의 비트맵 이미지로 영상처리를 행한다(S194 단계).

이때, 상기 일련번호 이미지에서 위아래 공백을 제거하는 과정(S191 단계)은 위로부터 아래쪽으로 내려가면서 가로방향 라인들의 픽셀값들의 분포를 조사하는 중에 최초로 흰색 이외의 픽셀값이 검출된 위치에서 그 위쪽 부분의 공간을 제거하고, 이후 계속해서 아래쪽으로 내려가면서 다시 흰색의 픽셀값이 나온 부분부터 그 아래쪽의 공간을 제거하는 방식으로 진행한다.

마찬가지로 일련번호 안의 각 글자들 간의 간격을 제거하는 방법(S192 단계)도 왼쪽으로부터 오른쪽으로 세로방향 라인들의 픽셀값들의 분포를 조사해 가면서 최초로 흰색 이외의 픽셀값들이 검출된 위치에서 그 좌측 부분의 공간을 제거하고, 이후 계속해서 오른쪽으로 진행하면서 다시 흰색의 픽셀값이 나왔을 때부터 더 나아가 흰색 이외의 픽셀값들이 검출된 위치까지의 사이의 공간을 제거하는 방식으로 진행한다.

상기 S180 단계 및 S191~S194 단계들을 거쳐 각 글자별로 분리된 일련번호 이미지들은, 글자(숫자, 문자) 인식을 위해 미리 학습되어 준비된 또 다른 신경망 함수(100)의 입력 레이어(101)에 대입되며 각 글자(숫자, 문자)에 대한 확률값들이 출력데이터로서 나온다. 신경망 함수(100)의 판정유닛(104)은 출력된 확률값들 중 제1순위 확률값에 해당하는 글자(숫자, 문자)를 인식하며, 그 결과 지폐의 일련번호 이미지에 포함된 글자들은 인식되어 텍스트로서 출력된다.

비트처리된 이미지와 문자인식의 결과로 얻어진 일련번호는 CAN 통신에 의해 제어부로 전송되고, 이후 표시부 또는 프린터 수단으로 출력된다.

그리고 도10에 도시되지는 않았지만, 일련번호의 인식결과의 출력과 함께, 상기 메모리(즉, 도6에서 제1메모리(91) 또는 제2메모리(92))에 저장되어 있던 지폐의 스캔된 이미지 데이터는 본 발명의 지폐계수장치 안에 설치된 별도의 메모리 수단(예를 들어 플래쉬 메모리 혹은 하드디스크 드라이브)으로 전송하여 저장하거나, 또는 본 발명의 지폐계수장치와 연결된 컴퓨터 장치로 전송하여 그 컴퓨터 장치 내부의 기억장치에 저장되도록 하는 것이 바람직하다.

도11은 도9 및 도10에 도시된 신경망 함수에 의한 권종 및 일련번호 판정과정을 상세히 도시한다.

도11을 참고하면, 권종인식을 위한 입력데이터(도9 참조) 혹은 일련번호 인식을 위한 입력데이터(도10 참조)가 신경망 함수에 입력되고 각 권종별 경우 혹은 각 글자별 경우에 따른 확률 값들이 출력된다. 권종인식의 경우를 예로 들면, 출력데이터(104a)로서 나온 각각의 확률 값들은 내림차순으로 정렬되어 제1순위 확률 값과 제2순위 확률 값이 유효성 판단의 대상이 된다. 우선, 제1순위 확률 값이 일정 기준의 확률 값 이상이 되지 않을 때에는 권종 인식 오류로 판정한다. 그리고 제1순위 확률 값이 일정 기준의 값 이상일 때에는 다음으로 제2순위 확률 값과 상기 제1순위 확률 값을 비교한다. 두 확률 값 사이의 오차가 일정 범위 내에 속하는 경우에는 각각의 확률 값에 따른 권종인식을 신뢰할 수 없어 역시 권종인식오류로 판정한다. 제1순위 확률 값이 일정 기준의 값을 상회하고 제2순위 확률 값과의 오 차도 일정 범위 밖으로 차이가 있다면 신경망 함수의 권종 인식을 신뢰할 수 있다고 판단한다. 상기 일정 기준 확률 값과 상기 두 확률 값의 오차 범위는 소정의 값으로 미리 정하게 되는데, 상기 기준 확률 값과 상기 오차 범위는 권종 인식률과 판단 유효성에 관계된다. 상기 오차 범위를 넓히면 권종 인식의 정밀도가 상승하고, 범위를 좁히면 오류 검출량이 감소한다. 상기 판단유닛(104)에 의한 확률 값들의 유효성 판단 결과 오류로 판정되면 오류 검출 데이터를 출력한다.

도12는 본 발명에 있어서 바코드가 표시된 유가증권의 바코드를 인식하는 과정에 대한 흐름도이다.

도12를 참고하면, 바코드 종이를 스캔하여 바코드 종이의 이미지를 취득한 후에(S300 단계 및 S310 단계), 종이의 외곽선 검출 및 기울기 보정 등과 같은 소정의 전처리 작업을 진행하고(S320 단계), 바코드 종이에 표시되어 있는 센터바코드(center barcode) 및 사이드 바코드(side barcode)의 이미지들을 각각 추출해낸다(S330 단계). 그런데, 센터 바코드는 1개뿐이므로 그대로 사용해도 되지만, 사이드 바코드는 실제로는 1개인데도 불구하고 지폐의 앞뒤가 바뀐 경우를 상정하여 센터바코드 양측의 이미지를 모두 추출해낸 것이므로 그 중 어느 것이 진정한 사이드 바코드인지를 가려내야 한다(S340 단계). 사이드 바코드가 가려진 후에는, 센터 바코드와 사이드 바코드를 영상처리하여 오염, 훼손 등으로 인한 물리적 흠결을 보상하며(S350 단계), 이후 바코드 인식부에 탑재된 바코드 인식 알고리즘을 적용하여 바코드를 인식한다(S360 단계).

도13 및 도14는 도12의 흐름도에 제시된 과정들을 보다 상세히 나타낸 세부 흐름도들이다. 도13 및 도14에 도시된 바코드 종이는 현재 일반적으로 채택되고 있는 바코드 용지의 양식을 따른 것으로서 중간에 센터 바코드([1]번)가 있고 한쪽 옆에 사이드 바코드([2]번)가 있으며, 나머지 한쪽 옆에는 그 유가증권의 금액(예를 들어 250달러)이 기재되어 있다.

이와 같은 바코드 종이는 백화점에서 사용하는 상품권 혹은 카지노에서 사용하는 현금대용 바코드 카드 등과 같은 유가증권에 일반적으로 적용되고 있어서, 바코드가 기재된 유가증권들을 정확 안전하고 신속하게 인식 계수할 필요가 있다.

도13을 참고하면, 지폐의 권종인식 과정에서 설명한 것과 마찬가지 방법으로, 스캔된 전체 이미지로부터 바코드 종이 자체의 외곽선을 추출하고(S321 단계), 바코드 종이의 기울기(θ)를 계산하며(S322 단계), 종이의 꼭지점들 및 중심점을 계산하고(S323 단계), 종이의 가로변의 길이(X) 및 세로변의 길이(Y)를 계산한다(S324 단계). 이상의 과정의 결과 바코드 종이 자체의 이미지(C)를 취득한다(S325 단계).

상기 취득된 바코드 이미지(C)에는 1개의 센터 바코드와 1개의 사이드가 있는데, 바코드 종이가 앞뒤 어느 쪽 방향으로 들어오더라도 센터 바코드는 항상 중앙에 있게 되므로, 센터 바코드의 이미지(CB)를 취득하는 데는 별 문제가 없다. 그러나, 사이드 바코드는 바코드 종이의 일 측에 치우쳐 있으므로, 일단 센터 바코드([1])의 양쪽 옆의 부분들로부터 이미지들(SB1, SB2)을 취득한 다음 이들 중 어느 것이 진정한 사이드 바코드인지를 판단해야 한다.

도14를 참고하면, 2개의 사이드 바코드 이미지들(SB1, SB2)에 대해서 패스트 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 적용하여 주파수 대역폭을 분석함으로써 사이드 바코드 이미지들 중 어느 것이 진정한 사이드 바코드 이미지 인지를 가리게 된다(S341 단계 및 S342 단계). 바코드는 검은 막대와 흰 막대가 조밀하게 모여 있으므로, 패스트 퓨리에 변환에 의해 주파수 대역폭을 분석하게 되면 SB1과 같이 진정한 바코드 이미지인 경우 그 주파수들이 일정한 범위 안에 모여 있는 것으로 나타난다. 반면, SB2와 같이 글자의 이미지인 경우에는 흰 부분과 검은 부분이 차이가 많이 나므로 낮은 주파수 부분과 높은 주파수 부분이 확연히 구별되게 된다.

사이드 바코드를 선택한 후에는, 센터 바코드 이미지와 사이드 바코드 이미지에 대해서 밝기 조정, 콘트라스트 조정 등의 영상처리를 수행하는데, 이는 바코드가 물리적으로 오염돠거나 훼손된 것을 보상하기 위한 작업이다(S350 단계). 영상처리 작업 후에는 센터 바코드와 사이드 바코드를 각각 인식한다(S361 단계 내지 S366 단계). 먼저 센터 바코드와 사이트 바코드의 종류를 분석하고(S361 단계 및 S364단계), 각 바코드의 시작패턴과 종료패턴을 분석하여 바코드의 내용을 인식한다(S362 단계 및 S363단계, S365단계 및 S366단계).

바코드는 1차원 바코드와 2차원 바코드로 나뉘는데, 1차원 바코드는 간단한 번호 등을 표시하는데 사용되고, 2차원 바코드는 보다 많은 정보를 담을 수 있다.

지금까지 수 많은 바코드 포맷들이 개발되었는데, 1차원 바코드로서 많이 쓰이는 것으로는 UPC(Universal Product Code), EAN(European Article Numbering), Code 39, Codebar, 2/5(interleaved 2 of 5), Code 93, Code 128 등이 있으며, 2차 원 바코드로는 UPC(Universal Product Code), Code 49, Code 16k, PDF-417, Codablock 등이 있다.

본 발명의 방법 및 장치에서 사용하는 바코드 인식 알고리즘은 상기 1차원 바코드 및 2차원 바코드를 모두 인식할 수 있도록 구성되며, 일단 바코드의 패턴을 분석하여 그 바코드가 상기 바코드의 종류들 중 어느 것에 해당하는지를 식별한 다음 바코드의 내용을 인식하도록 하는 것이 바람직하다.

일반적으로 바코드는 소정의 고유번호 혹은 일련번호를 나타낼 뿐이며, 바코드 자체적으로 어떤 가치 또는 정보를 의미하지는 않는다. 따라서, 바코드가 어떤 의미를 가지는지에 관한 데이터베이스를 미리 축적해 놓고 있어야만, 도13에 도시된 것과 같은 바코드 종이를 읽었을 때에 그 바코드 종이가 얼마짜리인지를 알 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 지폐계수장치는 내부의 메모리에 바코드가 의미하는 고유번호에 해당하는 유가증권의 금액에 관한 정보를 저장해 두거나 혹은 외부의 컴퓨터 장치나 전산망에 접속해서 그러한 정보를 참조할 수 있도록 할 필요가 있다.

본 발명에 따른 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법 및 그 장치에 있어서는, 지폐계수장치 내부의 메모리에 바코드의 고유번호(일련번호)가 의미하는 유가증권에 관한 정보를 미리 저장해 둘 수 있으며, 또는 지폐계수장치가 외부의 전산정보 처리 조직에 온라인으로 연결되어 수시로 업데이트된 유가증권 정보를 다운로드하도록 할 수 있다. 본 발명의 지폐계수장치가 외부 전산정보 처리조직과 온라인으로 연결된 경우의 일 예로는 지폐계수장치의 전원을 켜면 자동적으로 외부 전산정보 처리조직의 유가증권 데이터베이스와 접속하여 최신의 업데이트된 데이터를 다운받도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명에 의한 지폐 및 유가증권의 인식계수방법 및 그 장치는 카지노, 오락장 등에서 광범위하게 사용되는 바코드 카드 또는 상품권 등을 계수함에 있어 안전성, 정확성, 신속성 및 유지관리의 편리성 등 모든 면에서 탁월한 성능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.

도1 및 도2는 본 발명에 따른 지폐계수장치(1)의 전면 및 후면의 사시도들이다.

도3은 도1의 지폐계수장치(1)의 호퍼(2)에 지폐(B)를 적재하면 리젝트 포켓(6a)과 스태커 포켓(6b)으로 분리배출되어 정리되는 것을 도시한다.

도4는 도1의 지폐계수장치(1)의 내부 단면 개략도이다.

도5는 본 발명에 따른 지폐계수장치(1)의 개략적인 구성도이다.

도6은 본 발명에 따른 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법의 전체 흐름도이다.

도7은 본 발명에 있어서 지폐의 권종인식 및 일련번호 인식과정에 대한 흐름도이다.

도8 및 도9는 도7의 흐름도 중 지폐의 권종인식과정에 대한 상세 흐름도이고, 도10은 도7의 흐름도 중 지폐의 일련번호 인식과정에 대한 상세 흐름도이다.

도11은 도9 및 도10에 도시된 신경망 함수에 의한 권종 및 일련번호 판정과정을 상세히 도시한다.

도12는 본 발명에 있어서 바코드가 표시된 유가증권의 바코드를 인식하는 과정에 대한 흐름도이다.

도13 및 도14는 도12의 흐름도에 제시된 과정들을 보다 상세히 나타낸 세부 흐름도들이다.

*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 지폐계수장치 2: 호퍼

2a: 호퍼가이드 2b: 인입롤러

2c: 호퍼센서 3: 키입력부

4: 표시부 5: 몸체

5a: 뒷문 5b: 두께조정기

5c: 뒷문손잡이 5d: 시리얼포트

5e: 전원스위치 5f: 전원연결단자

6a: 리젝트 포켓 6b: 스태커 포켓

7: 배출구 열림버튼 8: 카운터

8a: 배출블레이드 9: 구동모터

10: 지폐분류기 11: 위폐감별센서

12: 콘베이어벨트 13: 엔코더(encoder)

20: 지폐투입부 30: 지폐이송수단

40: 이미지취득수단 41: 제1위치센서

42: 이미지센서모듈 43: A/D변환기

44: 로직 디바이스(FPGA) 50: 지폐배출수단

51: 제2위치센서 60: 제어부

70: 이미지처리수단 71: 전처리부

72: 이미지판별부 72a: 권종인식부

72b: 일련번호 인식부 72c: 바코드 인식부

80: 전원부 90: 메모리

100: 신경망함수 101: 입력 레이어

102: 감춰진 레이어 103: 출력 레이어

104: 판정유닛 B, B', B": 지폐

BX: 지폐 특징이미지 C: 바코드종이

B: 센터바코드 이미지 SB: 사이드바코드 이미지

Claims (12)

1. (a) 지폐계수장치에서 지폐계수기능, 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능 또는 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능 중 어느 기능을 수행할 것인지를 선택받는 단계;

   (b) 상기 단계 (a)에서 지폐계수기능이 선택된 경우에는 호퍼에 적재된 지폐를 지폐계수장치 안으로 인입하고 스캔하여 상기 지폐의 이미지를 취득한 다음 신경망 함수를 이용하여 상기 지폐의 권종을 인식하는 단계;

   (c) 상기 단계 (a)에서 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능이 선택된 경우에는 상기 단계 (b)를 수행한 후에 상기 지폐의 이미지로부터 일련번호 부분의 이미지를 취득하고 신경망 함수를 이용하여 지폐의 일련번호를 인식하는 단계;

   (d) 상기 단계 (a)에서 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능이 선택된 경우에는 호퍼에 적재된 바코드 종이를 지폐계수장치 안으로 인입하고 스캔하여 상기 바코드 종이의 이미지를 취득한 다음 바코드 인식 알고리즘에 의해 바코드를 인식하는 단계; 및

   (e) 상기 단계 (b)를 수행한 경우에는 인식된 지폐의 권종에 따라 지폐의 금액과 매수를 계수한 다음 계수결과를 출력하되 권종이 인식된 지폐는 스태커 포켓으로 배출하고 권종이 인식되지 않은 지폐는 리젝트 포켓으로 배출하며, 상기 단계 (c)를 수행한 경우에는 인식된 지폐의 일련번호를 출력하고, 상기 단계 (d)를 수행한 경우에는 인식된 바코드에 따라 유가증권의 금액과 매수를 계수한 다음 계수결 과를 출력하되 바코드가 인식된 유가증권은 스태커 포켓으로 배출하고 바코드가 인식되지 않은 유가증권은 리젝트 포켓으로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)는,

   (b-1) 호퍼센서가 상기 호퍼에 적재된 지폐를 감지하면, 구동모터가 작동하여 상기 지폐를 지폐계수장치 내부로 인입하는 단계;

   (b-2) 지폐계수장치 내부에서 지폐가 이송되는 경로상에 위치한 제1위치센서에 의해 상기 인입된 지폐가 감지되면, 이미지 센서가 상기 지폐의 이미지를 라인 단위로 스캔하는 단계;

   (b-3) 상기 이미지 센서의 아날로그 출력신호를 디지털화하여 상기 지폐에 대한 제1이미지를 생성하고, 상기 제1이미지를 메모리에 저장하는 단계;

   (b-4) 상기 제1이미지로부터 지폐의 외곽선을 검출하여 순수한 지폐의 영역에 해당하는 제2이미지를 추출하는 단계;

   (b-5) 상기 제2이미지에 의해 지폐의 기울기를 계산하고 지폐의 꼭지점들과 중심점을 찾은 다음 미리 설정된 영역으로부터 지폐의 특징이미지를 추출하는 단계;

   (b-6) 상기 특징이미지를 구성하는 데이터를 신경망함수에 입력하여 지폐의 권종을 인식하는 단계; 및

   (b-7) 지폐의 권종이 인식된 경우, 인식된 권종의 기준 이미지와 상기 제2이 미지를 소정의 검증영역들을 기준으로 서로 비교하여 지폐의 권종인식이 정확한지 여부를 검증하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 단계 (b-6)는,

   (i) 상기 특징이미지의 픽셀값들을 일정 범위씩 평균화시킴으로써 상기 특징이미지보다 데이터 양이 축소된 제1차 차원축소 데이터를 생성하는 단계;

   (ii) 상기 제1차 차원축소 데이터에 주성분분석(principal components analysis)을 적용하여 특징적인 대표 데이터들을 추출함으로써 상기 제1차 차원축소 데이터보다 데이터 양이 축소된 제2차 차원축소 데이터를 생성하는 단계; 및

   (iii) 상기 단계 (ii)에서 생성된 제2차 차원축소 데이터를 역전파(back propagation) 방식에 의한 사전 학습에 의해 미리 결정된 신경망 함수에 입력하여 상기 지폐의 권종을 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 단계 (c)는,

   (c-1) 상기 단계 (b)에서 권종이 인식된 상기 지폐의 이미지로부터 일련번호 영역에 해당하는 이미지를 추출하는 단계;

   (c-2) 상기 추출된 일련번호 영역의 이미지로부터 상기 일련번호를 구성하는 각 문자 및 숫자의 이미지들을 분리 추출하는 단계; 및

   (c-3) 상기 문자 및 숫자의 이미지들을 역전파 방식에 의한 사전 학습에 의해 미리 결정된 신경망 함수에 입력하여 상기 지폐의 일련번호를 인식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 단계 (c-2)는,

   (i) 상기 추출된 일련번호 영역의 이미지에서 위쪽 및 아래쪽의 공백을 제거하는 단계;

   (ii) 상기 위아래 공백이 제거된 일련번호 영역의 이미지에서 각 문자 및 숫자간의 공백을 제거하고 상기 각 문자 및 숫자의 이미지들을 분리하는 단계; 및

   (iii) 상기 분리된 문자 및 숫자의 이미지들을 0과 1의 비트맵 이미지로 영상처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 단계 (d)는,

   (d-1) 호퍼센서가 상기 호퍼에 적재된 바코드 종이를 감지하면, 구동모터가 작동하여 상기 바코드 종이를 지폐계수장치 내부로 인입하는 단계;

   (d-2) 지폐계수장치 내부에서 바코드 종이가 이송되는 경로상에 위치한 제1위치센서에 의해 상기 인입된 바코드 종이가 감지되면, 이미지 센서가 상기 바코드 종이의 이미지를 라인 단위로 스캔하는 단계;

   (d-3) 상기 이미지 센서의 아날로그 출력신호를 디지털화하여 상기 바코드 종이에 대한 제1이미지를 생성하고, 상기 제1이미지를 메모리에 저장하는 단계;

   (d-4) 상기 제1이미지로부터 바코드 종이의 외곽선을 검출하여 순수한 바코드 종이의 영역에 해당하는 제2이미지를 추출하는 단계;

   (d-5) 상기 제2이미지에 의해 바코드 종이의 기울기를 계산하고 바코드 종이의 꼭지점들과 중심점을 찾은 다음 미리 설정된 영역으로부터 바코드 이미지를 추출하는 단계;

   (d-6) 상기 추출된 바코드 이미지를 영상처리하여 오류를 보정하는 단계; 및

   (d-7) 상기 바코드 이미지에 대해 바코드 인식 알고리즘을 적용하여 바코드를 인식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 단계 (d)는,

   (d-1) 호퍼센서가 상기 호퍼에 적재된 바코드 종이를 감지하면, 구동모터가 작동하여 상기 바코드 종이를 지폐계수장치 내부로 인입하는 단계;

   (d-2) 지폐계수장치 내부에서 바코드 종이가 이송되는 경로상에 위치한 제1위치센서에 의해 상기 인입된 바코드 종이가 감지되면, 이미지 센서가 상기 바코드 종이의 이미지를 라인 단위로 스캔하는 단계;

   (d-3) 상기 이미지 센서의 아날로그 출력신호를 디지털화하여 상기 바코드 종이에 대한 제1이미지를 생성하고, 상기 제1이미지를 메모리에 저장하는 단계;

   (d-4) 상기 제1이미지로부터 바코드 종이의 외곽선을 검출하여 순수한 바코 드 종이의 영역에 해당하는 제2이미지를 추출하는 단계;

   (d-5) 상기 제2이미지에 의해 바코드 종이의 기울기를 계산하고 바코드 종이의 꼭지점들과 중심점을 찾은 다음 미리 설정된 영역들로부터 센터 바코드 이미지 및 사이드 바코드 이미지들을 추출하는 단계;

   (d-6) 상기 사이드 바코드 이미지들에 패스트 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 적용하여 주파수 대역폭을 분석함으로써 진정한 바코드가 포함된 사이드 바코드 이미지를 찾는 단계;

   (d-7) 상기 센터 바코드 이미지 및 사이드 바코드 이미지를 영상처리하여 오류를 보정하는 단계; 및

   (d-8) 상기 바코드 이미지들에 대해 바코드 인식 알고리즘을 적용하여 바코드들을 인식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권의 인식계수방법.
8. 지폐 및 유가증권을 인식 계수하는 장치에 있어서,

   지폐 또는 유가증권을 적재하는 호퍼(2) 및 상기 호퍼에 지폐 또는 유가증권이 적재된 것을 감지하는 호퍼센서(2c)를 포함하여, 지폐 또는 유가증권을 장치 안으로 자동 인입하는 지폐투입부(20);

   상기 장치 안에 배치된 지폐이송경로 및 상기 지폐이송경로를 작동시키는 구동모터(9)를 포함하여, 상기 투입된 지폐 또는 유가증권을 이송하는 지폐이송수단(30);

   상기 지폐이송경로의 도중에 설치된 이미지센서모듈(42)에 의해 상기 지폐 또는 유가증권을 스캔하는 이미지 취득수단(40);

   지폐가 상기 장치 안으로 투입된 경우에는 상기 이미지 취득수단(40)에서 취득된 이미지에 의해 지폐의 권종 또는 일련번호를 인식하고, 바코드가 표시된 유가증권이 상기 장치 안으로 투입된 경우에는 상기 이미지 취득수단(40)에서 취득된 이미지에 의해 바코드를 인식하는 이미지 처리수단(70);

   스태커 포켓(6b) 및 리젝트 포켓(6a)으로 구성된 복수 개의 배출포켓들을 가지며, 상기 지폐 또는 유가증권이 상기 이미지 처리수단(70)에 의해서 정상적으로 인식된 경우에는 상기 지폐 또는 유가증권을 상기 스태커 포켓(6b)으로 배출하고, 상기 지폐 또는 유가증권이 상기 이미지 처리수단(70)에 의해서 정상적으로 인식되지 못한 경우에는 상기 지폐 또는 유가증권을 상기 리젝트 포켓(6a)으로 배출하는 지폐배출수단(50);

   상기 지폐투입부(20), 지폐이송수단(30), 이미지 취득수단(40) 및 지폐배출수단(50)의 동작을 제어하는 제어부(60);

   상기 이미지 취득수단(40)에서 취득된 이미지들과 상기 이미지 처리수단(70) 및 상기 제어부(60)의 동작에 필요한 데이터들을 저장하는 메모리(90);

   상기 장치의 작동상황 및 처리결과를 표시하는 표시부(4);

   사용자로부터 기능설정에 관한 선택 및 명령들을 입력받는 키입력부(3); 및

   상기 장치의 각 구성부분들에 전원을 공급하는 전원부(80);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권을 인식 계수하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 이미지 취득수단(40)은,

   상기 지폐이송경로 상의 소정 위치에 상기 지폐 또는 유가증권이 도착하였음을 감지하는 제1위치센서(41);

   지폐 또는 유가증권의 표면을 라인 단위로 스캔하고 그 스캔한 결과를 아날로그 신호 형태로 출력하는 이미지 센서 모듈(42);

   상기 이미지 센서 모듈(42)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(43); 및

   상기 A/D 변환기(43)로부터 전달된 신호들을 취합하여 1개의 지폐 또는 유가증권에 대한 이미지를 생성하는 로직 디바이스(44);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권을 인식 계수하는 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 이미지 처리수단(70)은,

    상기 이미지 취득수단(40)에 의해 얻어진 이미지로부터 순수한 지폐 또는 유가증권의 영역에 해당하는 이미지를 추출하고, 상기 추출된 이미지의 기울기와 중심점 및 가로 세로 치수들을 계산하는 전처리부(71); 및

    상기 전처리부(71)에서 출력되는 이미지에 의해 지폐의 권종과 일련번호 또는 유가증권에 표시된 바코드를 인식하는 이미지 판별부(72);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권을 인식 계수하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 이미지 판별부(72)는,

    상기 키입력부(3)에 의해 지폐계수기능이 선택된 경우에 상기 전처리부(71)에서 출력된 지폐의 이미지로부터 특징이미지를 추출하고 상기 특징이미지에 대해 신경망 함수를 적용하여 상기 지폐의 권종을 인식하는 권종인식부(72a);

    상기 키입력부(3)에 의해 지폐의 계수 및 일련번호 인식기능이 선택된 경우에 상기 권종인식부(72a)에서 취득한 지폐의 이미지로부터 일련번호 영역의 이미지를 추출하고 상기 일련번호 영역의 이미지에 대해 신경망 함수를 적용하여 상기 일련번호를 인식하는 일련번호 인식부(72b); 및

    상기 키입력부(3)에 의해 바코드가 표시된 유가증권의 계수기능이 선택된 경우에 상기 전처리부(71)에서 출력된 유가증권의 이미지로부터 바코드를 추출하고 인식하는 바코드 인식부(72c);를 포함하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권을 인식 계수하는 장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 제어부(60)는 상기 이미지 처리수단(70)에서 인식된 지폐의 권종과 일련번호 또는 유가증권의 바코드에 따라 지폐 또는 유가증권의 금액과 매수를 계산하고, 상기 지폐배출수단(50)에 대하여 지폐 또는 유가증권을 리젝트 포켓(6a) 및 스태커 포켓(6b) 중 어디로 배출할 것인지 지시하는 것을 특징으로 하는 지폐 및 바코드가 표시된 유가증권을 인식 계수하는 장치.

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