基于TMR傳感器的人民幣紙幣鑒別與面值識(shí)別技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國(guó)際地位的提高，人民幣紙幣發(fā)行量和國(guó)內(nèi)外流通量不斷增加，但假幣也隨之不斷出現(xiàn)且數(shù)量和種類(lèi)并呈逐年遞增趨勢(shì)。在銀行、車(chē)站等場(chǎng)所，每天都有大量現(xiàn)金流入流出。為鑒別種類(lèi)繁多的高仿假幣，同時(shí)為提高紙幣面值識(shí)別的準(zhǔn)確性與快速性，一方面需要國(guó)家造幣部門(mén)不斷改進(jìn)和增加機(jī)讀特征，另一方面迫切需要金融機(jī)具研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)不斷升級(jí)、改進(jìn)人民幣紙幣鑒別與面值識(shí)別技術(shù)。磁信號(hào)作為人民幣重要的機(jī)讀特征，研究基于磁信號(hào)檢測(cè)的人民幣紙幣鑒別與面值識(shí)別

2、技術(shù)具有重要意義。
　　TMR傳感器是一種靈敏度高、溫度特性好、輸出信號(hào)強(qiáng)的新型磁阻傳感器，非常適用于檢測(cè)人民幣紙幣磁信號(hào)。鑒于此，本文利用 TMR金融磁頭在磁信號(hào)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上檢測(cè)紙幣磁信號(hào)，并設(shè)計(jì)了基于磁信號(hào)檢測(cè)的紙幣鑒別與面值識(shí)別技術(shù)研究方案。針對(duì)采集的磁信號(hào)，利用小波變換技術(shù)對(duì)信號(hào)降噪并分別采用改進(jìn)的能量差法和門(mén)限閾值法提取有效磁信號(hào)以減少數(shù)據(jù)冗余并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮；提取信號(hào)特征并確定判定閾值，然后建立特征樣本庫(kù)，基于

3、冠字碼磁信號(hào)設(shè)計(jì)紙幣鑒別算法，基于安全線磁信號(hào)設(shè)計(jì)并改進(jìn)紙幣面值識(shí)別算法。針對(duì)紙幣鑒別與面值識(shí)別技術(shù)的國(guó)標(biāo)要求，本文設(shè)計(jì)并提出了以下研究方案：
　　(1)紙幣磁信號(hào)預(yù)處理與特征提取技術(shù)研究
　　鑒于國(guó)家對(duì)點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)在紙幣鑒別與面值識(shí)別技術(shù)上具有準(zhǔn)確性、快速性的高指標(biāo)要求，針對(duì)紙幣磁信號(hào)的噪聲、冗余及無(wú)用數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致原信號(hào)失真變形而降低紙幣鑒別與面值識(shí)別準(zhǔn)確性與快速性的問(wèn)題，本文提出磁信號(hào)預(yù)處理與特征提取技術(shù)研究方案，該方案實(shí)現(xiàn)了

4、降噪并剔除了信號(hào)中的冗余及無(wú)用數(shù)據(jù)，保留了有效信號(hào)并實(shí)現(xiàn)了特征提取與數(shù)據(jù)壓縮，大大提高了后續(xù)紙幣鑒別與面值識(shí)別算法的準(zhǔn)確性和快速性。首先，綜合分析均值濾波、中值濾波以及小波變換等三種降噪技術(shù)的降噪性能；其次，深入研究能量比法、能量差法、門(mén)限閾值法在有效信號(hào)提取方面的特點(diǎn)，對(duì)比分析以上三種方法的準(zhǔn)確性與可靠性；最后，對(duì)磁信號(hào)數(shù)據(jù)提取時(shí)域特征并統(tǒng)計(jì)閾值范圍，根據(jù)判定閾值建立特征樣本庫(kù)，為后續(xù)紙幣鑒別與面值識(shí)別算法的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和改進(jìn)提供數(shù)據(jù)源

5、。
　　(2)基于冠字碼磁信號(hào)的紙幣鑒別技術(shù)研究
　　針對(duì)目前金融磁頭檢測(cè)到的冠字碼磁信號(hào)特征規(guī)律不明顯的問(wèn)題以及部分點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)對(duì)冠字碼磁信號(hào)僅定性檢測(cè)導(dǎo)致漏辨“拼湊幣”、“涂磁幣”等問(wèn)題，本文提出利用 TMR金融磁頭檢測(cè)冠字碼磁信號(hào)并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)算法鑒別紙幣，通過(guò) TMR檢測(cè)得出冠字碼磁信號(hào)內(nèi)部固有特征規(guī)律，將定性檢測(cè)提高到了定量檢測(cè)水平，并以離線仿真的方式解決了對(duì)“拼湊幣”、“涂磁幣”的漏辨問(wèn)題。本文分別設(shè)計(jì)了最近鄰算法

6、和 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法鑒別紙幣，從線性和非線性兩個(gè)角度研究并論證了基于冠字碼磁信號(hào)的紙幣鑒別技術(shù)的可行性、準(zhǔn)確性與可靠性；最后仿真實(shí)驗(yàn)證明：在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下，最近鄰算法和 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法均可鑒別紙幣，但是鑒于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的局限性與假幣的多樣性以及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法分類(lèi)性能的優(yōu)越性，優(yōu)先選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法鑒別紙幣。
　　(3)基于安全線磁信號(hào)的紙幣面值識(shí)別技術(shù)研究
　　鑒于 TMR金融磁頭檢測(cè)到的不同面值紙幣安全線磁信號(hào)特征規(guī)律穩(wěn)

7、定、明顯且可區(qū)分性較大，針對(duì)目前部分點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)存在計(jì)數(shù)、金額累加、面額顯示不準(zhǔn)確以及點(diǎn)驗(yàn)鈔機(jī)在基于圖像技術(shù)識(shí)別紙幣時(shí)速度慢、成本高等問(wèn)題，本文提出利用 TMR金融磁頭檢測(cè)安全線磁信號(hào)并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并改進(jìn)算法識(shí)別紙幣面值，該方案以離線仿真的方式解決了點(diǎn)鈔計(jì)數(shù)、金額顯示及累加不準(zhǔn)確的問(wèn)題，取得了快速、準(zhǔn)確識(shí)別紙幣面值的效果。首先，訓(xùn)練SVM分類(lèi)模型并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定SVM相關(guān)參數(shù)，利用訓(xùn)練好的SVM模型識(shí)別紙幣面值；其次，對(duì)比分析網(wǎng)格搜索算法、

8、粒子群算法、遺傳算法優(yōu)化的SVM模型在識(shí)別紙幣面值時(shí)的分類(lèi)性能；最后，實(shí)驗(yàn)仿真得出，遺傳算法在優(yōu)化 SVM時(shí)具有收斂性好、計(jì)算精度高、計(jì)算時(shí)間短、魯棒性高等優(yōu)點(diǎn)，GA-SVM識(shí)別紙幣面值時(shí)準(zhǔn)確率最高。
　　設(shè)計(jì)基于磁信號(hào)檢測(cè)的紙幣鑒別與面值識(shí)別技術(shù)研究方案，根據(jù)此方案搭建磁信號(hào)檢測(cè)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用 TMR金融磁頭在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上采集冠字碼和安全線磁信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行小波降噪、提取有效信號(hào)、提取特征并統(tǒng)計(jì)特征閾值，根據(jù)特征閾值