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纸币号码图像识别系统

作　者: 宾心华
导　师: 周少武
学　校: 湖南科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 图像采集 ARM 接触式图像传感器CIS 现场可编程门阵列FPGA 字符分割
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

纸币是市场上一般等价物的主要形式,它在人们的社会生活中起着不可替代的作用。伴随着市场经济的飞速发展,许多社会问题也随之出现。可以看到现在的恶性犯罪大多与现钞有关,给社会治安带来了极大的危害,严重扰乱了和谐社会的发展和广大人民的正常生活。纸币的号码具有唯一性,任何两张真实合法的纸币都绝对不会重号,可以根据纸币号码这一性质,在纸币入库前登记纸币的号码。如果在货币流通市场提供一种纸币号码自动识别装置,将纸币号码识别数据送入计算机处理,一旦有相同号码或者不存在的号码出现,便可确认目前流通的钱币为非法流通。本文介绍了一种自行设计的基于ARM及FPGA技术,利用接触式图像传感器(CIS)采集纸币号码的图像采集系统,提出了一种实时采集高速图像信息及图像预处理的方法;系统将采集到的CIS图像信号经过明暗输出补偿、二阶滤波、模数转换、二值化等前置调理,保存在静态同步内存(SRAM)中,供ARM作进一步图像处理;系统中CIS传感器的时序信号由FPGA设计,ARM负责系统程序的运行和图像识别。系统将采集到的图像信号进行图像格式转换,图像的灰度化,图像二值化,归一化处理等基本算法,同时还研究了纸币识别系统的关键算法,包括:号码定位、字符分割、几何法号码倾斜校正、号码垂直和水平切分算法、号码识别、神经网络、人工免疫算法。实验表明,采集到的二值化图像清晰;识别速度可达每秒10张,图像识别的可靠性高,这项研究成果可以推广到证券、票据号码的录入系统以及其他相关领域的字符识别系统。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究背景、目的和意义  11-13
  1.2 国内外研究现状与发展趋势  13-16
  1.3 论文研究的主要内容、创新点与文章结构  16-18
第二章纸币号码识别系统的硬件实现  18-28
  2.1 纸币号码识别系统的工作原理  18-19
  2.2 纸币号码识别系统的硬件组成结构  19-28
    2.2.1 CIS 图像采集模块  19
    2.2.2 CIS 信号的处理  19-22
    2.2.3 FPGA 的性能简介  22-23
    2.2.4 FPGA/CPLD特点比较  23
    2.2.5 Cyclone 结构  23-24
    2.2.6 FPGA 硬件逻辑功能的设计  24-25
    2.2.7 核心部件ARM 处理器  25
    2.2.8 UART 的通讯协议  25-26
    2.2.9 高速A/D 转换器  26
    2.2.10 系统总体结构与PCB 图  26-28
第三章图像预处理及软件设计  28-37
  3.1 图像处理技术简介  28-30
    3.1.1 图像处理的主要目的  28
    3.1.2 图像处理的主要内容  28-29
    3.1.3 图像处理的基本特点  29-30
  3.2 图像预处理  30-34
    3.2.1 图像格式转换  30
    3.2.2 图像的灰度化  30-31
    3.2.3 图像二值化  31-33
    3.2.4 归一化处理  33-34
  3.3 系统的软件设计  34-37
    3.3.1 系统软件的应用结构  34-36
    3.3.2 系统软件主程序流程图  36-37
第四章纸币号码识别图像分割方法研究  37-47
  4.1 验钞点钞机的人民币检测原理  37-38
  4.2 图像采集  38-39
  4.3 号码定位  39-40
  4.4 倾斜校正与字符分割  40-41
    4.4.1 几何法号码倾斜校正  40-41
    4.4.2 字符分割  41
  4.5 号码切分  41-47
    4.5.1 常用的号码切分算法  42-43
    4.5.2 垂直切分  43-44
    4.5.3 垂直切分算法及实现  44-46
    4.5.4 水平切分  46-47
第五章纸币号码识别的算法研究  47-56
  5.1 字符识别方法分类与比较  47-48
  5.2 基于笔画特征和结构知识的判定树号码识别方法  48-52
    5.2.1 人民币号码识别的方法流程  48-50
    5.2.2 无封闭环字符的识别  50-51
    5.2.3 封闭环字符的识别  51-52
  5.3 实验过程及结果  52-56
第六章总结与展望  56-64
  6.1 人民币号码识别的人工神经网络免疫算法研究  56-61
    6.1.1 AIS 基本算法简单介绍  56-57
    6.1.2 AI-BP 算法的实现  57-61
  6.2 总结  61-62
  6.3 展望  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录 A (攻读硕士期间发表的论文)  68-69
附录 B：系统硬件原理图  69

纸币号码图像识别系统

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