智能钱币评级系统的设计与实现

杨震伦　石坤泉　邓单

摘 要：针对收藏品市场日益增长的钱币评级需求，提出了一种智能钱币评级系统，给出了系统结构和软硬件设计要点。该智能钱币评级系统能实现自动化、大批量及标准化的钱币评级，并且具有性价比高，易于部署运营等优点。

关键词： 钱币；评级；自动化；iMX6；Linux

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0095-02

Abstract：To meet the requirement of coin grading in collectibles market， an intelligent coin grading system is proposed in this paper. The system structure and the key points of hardware and software are given. The coin grading system has the capability to grade numerous coins in a short time automatically and with standard criterion. Moreover， the coin grading system is characterized by high performance-price ratio and easy operation.

Key words：coin； grading； automation； iMX6； Linux

1 概述

随着人们生活水平的不断提高，中国的收藏品市场进入了快速发展期，其中金属材质的钱币（包括古币、近代机制币和现代币等）由于门槛低，种类多而受到了较多的关注。钱币收藏的一大问题是对伪品和劣品的辨别[1]，而能较好地解决这个问题的评级币因此受到了很多的关注。评级币就是由国内外的专业鉴定机构进行真伪鉴定，并依据一套固定的，客观的标准对品相等级进行打分数，再使用防伪硬盒密闭封装的币。通常专业鉴定机构主要为业界有口碑的评级公司，基本每一件评级币都有其独特的序列号，并且盒身有完善的防伪技术保证币身不被替换，同时网上还有相应的照片供收藏者核对，能最大程度保证币的真伪和品相。由于这些突出的优点，评级币在近年逐渐进入收藏界的主流，大量的钱币被送往评级公司，如中国人民银行发行的2016年贺岁普通纪念币在其中一家评级公司NGC的评级枚数就突破了10万枚，这也说明了评级币具有广阔的市场。然而目前评级公司的评级费用较高，而且评级周期较长，其评级标准也会出现一定的浮动，这在一定程度上限制了评级币在收藏界的进一步发展。出现这些问题的根源主要包括三点：1）一个具有严格而标准的评级水平的评级师是使评级币具有良好声誉的基础和保证，但是顶级评级师属于稀缺资源；2） 目前评级公司基本采用人力为主，仪器为辅的评级方式，评级的成本较高；3） 大部分评级都安排在评级公司总部进行，在邮寄保险等方面也存在着资金成本和时间成本较高等问题。

为了解决上述的问题，本文提出了一种智能钱币评级系统，能实现智能化和自动化的评级，并且具有严格统一的标准。这能在保证质量的前提下大大降低评级成本，对评级币能被更多收藏者接受，推动民间钱币收藏活动的进一步健康发展具有重要的现实意义。

2 智能钱币评级系统实施方法

图1是本文提出的智能钱币评级系统的实施图，系统包括了四种组件，云服务器、评级机、配置客户端及浏览客户端。为了更好地对智能钱币评级系统中两个组件的功能进行说明，下面将对评级系统的评级流程进行阐述。某评级公司预计某款钱币在其公司的评级数量为5000枚，首先安排评级师按照传统方式随机对送评的钱币进行评级，并且在封装前将评好级的钱币放入设置为训练模式的评级机。训练模式的评级机并不会对钱币启动自动评级，而只是采集钱币的图像并做常规的处理，处理后的图像整合了工作人员手动输入的评级分数之后会自动上传到云服务器。当评级数量达到100枚之后，启动云服务器的钱币特征提取、分类器训练等，而分类器训练完成后，其数据会下载到相连的多台评级机中，后续的其他钱币可直接通过评级机来完成评级。由于古钱币、机制币、现代金银币及流通纪念币等不同种类钱币的评级标准有所区别，所以需要在某些参数上进行手动的配置，配置客户端就是为了实现这点而设置的，配置客户端实际也是云服务器的管理端。评级机每次评级所采集的图像都会上传到云服务器以便于收藏者查询浏览，即图中的浏览客户端的作用。收藏者不但可以通过网络查询到相应钱币的分数、真伪情况，还能直接浏览评级过程中产生的图片，如锐化后的包含划痕和高点磨损的分布的钱币图片。从评级流程可以看出，云服务器主要的功能是实现分类器的训练和作为存储评级币所有资料的数据库，而评级机主要是实现对钱币的批量自动化图像采集及预处理，再结合云服务器提供的分类信息对钱币进行评级操作，以及钱币数据的实时上传。配置客户端及浏览客户端的实现较为简单，在此不再赘述，而云服务器的具体实现方法设计到特征提取、分类器训练等较多内容，将在另文说明，评级机的硬件和软件设计则是本文的重点内容。

3 评级机硬件和软件设计

评级机的主控芯片为（Freescale）的ARM Cortex A9 CPU iMX6单核版本。飞思卡尔半导体在工业控制和汽车电子等应用中具有较为成熟的系列产品，iMX6是飞思卡尔较新的系列产品，具有单核、双核和四核等多个版本。评级机所基于的iMX6单核CPU主频为1GHz，支持DDR3内存、USB、SATA、LCD、SD/MMC、UART等接口，具有以太网控制器，目前被各厂商广泛地应用于设计各类军用和民用产品[2-4]。控制系统的结构框图如图2所示。

限于篇幅，电源管理芯片MMPF0100FOEP没有在框图中体现，而Flash接口实际上包括了Nand Flash和Nor Flash接口，外接的分别是Nand Flash和Nor Flash，其中Nand Flash主要实现大容量存储，所存储的是操作系统内核和根文件系统，而Nor Flash主要是存储系统引导程序。系统中的DRAM选用Micron公司的16位DDR3芯片MT41K128M16，总容量为1GB。实现钱币图像采集的是USB接口的高清摄像头，三路摄像头分别部署在钱币上方、下方和侧面，而液晶屏和键盘是用户接口。物理层芯片采用LAN8720A，而本地存储采用MMC卡，主要是存储操作员的操作设定和对钱币所采集的图像。机械部分主要包括一个金属框架、一个滑动托架和一个在评级时拍摄侧面图像时转动的托盘，钱币可批量间隔放在托架上，系统将逐个对托架上的钱币进行移入并评级。

评级机的由Bootloader，Linux内核、文件系统及用户程序组成，Bootloader是系统上电执行的引导代码，负责初始化处理器和外设，引导操作系统运行。评级机的Bootloader采用Uboot。Linux采用3.10版本，而文件系统采用YAFFS2。而用户程序即应用程序，是实现评级机主要功能的部分，其流程如图3所示。评级机软件有两种模式，一种是自动评级模式，另一种是训练模式，操作员可手动设置评级机的工作模式。

4 结论

随着国家对文化产业的日益重视，收藏品市场也得到了蓬勃发展，钱币在收藏品中属于数一数二的大类，而评级币的存在极大降低了钱币的收藏门槛，解决了其他收藏品所难以解决的伪劣品泛滥的问题。基于当前评级公司采用手工为主的评级方式，效率低下且成本高昂的问题，本文提出了一种智能化的钱币评级系统，该系统能实现对批量钱币快速而标准的评级，这大大降低了钱币评级的成本，提高了钱币评级的效率，对于推动评级币的发展具有重要的意义。同时智能钱币评级系统是嵌入式技术在专业领域的一个典型应用，是利用嵌入式技术和智能算法来解决人们在社会活动中的问题的一个有益尝试。

参考文献：

[1] 王健. 基层人民银行流通纪念币 （钞） 反假工作亟待加强 [J]. 内蒙古金融研究， 2014（4）： 94-94.

[2] 吕瑞红 陈乃阔， 郭坤. 一种军用手持智能云终端的研究与设计 [J]. 工业控制计算机， 2015（11）： 143-144.

[3] 张义. 城市燃气管道检测机器人测控系统研究 [D]. 北京： 北京石油化工学院， 2015.

[4] 徐慧军. 基于 i. MX6 平台的车载信息娱乐系统的硬件设计与实现 [D]. 上海： 东华大学， 2014.