人民币冠字号识别算法研究

陈忠鹤 于璐

摘要：冠字号技术在金融安全、现金管理等领域发挥着巨大作用。本文基于人民币冠字号的字符特征，通过数字图像处理方式，完成对冠字号图像的预处理（包括图像去噪、局部二值化、图像分割）、字符分割、归一化、字符识别的过程，实现了对人民币冠字号的自动识别。

关键词：冠字号;自动识别;图像处理

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）11-0120-02

0 引言

人民币作为我国的法定货币，其冠字号码具有一票一号的性质，相当于每张人民币的“身份证”，在智能设备的现金管理中可发挥巨大作用。冠字号技术能够实现单张现金的全过程跟踪，从而能够更好的加强金融機构对现金的管理，提高对假钞的查处力度，为公安机关侦破金融相关案件提供有力帮助。

1 冠字号的组成

冠字与号码共同构成纸币的冠字号码。“冠字”是印在纸币上用来标记印刷批次的两个或三个英文字母，由印钞厂按一定规律编排和印刷;“号码”则是印在冠字后面的阿拉伯数字流水号，用来标明每张钞票在同冠字批次中的排列顺序。

2 冠字号识别算法

本文基于人民币冠字号的字符特征，通过数字图像处理方式，完成对冠字号图像的预处理（包括图像去噪、局部二值化、图像分割）、字符分割、归一化、字符识别的过程，实现了对人民币冠字号的自动识别过程。

2.1 图像预处理

人民币在流通过程中会产生污损和褶皱，并且为了防伪功能会带有水印、条纹等背景图案，同时，在人民币信息采集的过程中会由于摆放位置的倾斜、光照不均匀、图像采集装置自带的噪声等原因使得采集的图像具有噪声，并且我们关心的只是图像中冠字号的部分，从而需要将冠字号部分与纸币整体进行分割。为解决上述为题，在获得采集图像后，对图像进行预处理。

2.1.1 图像去噪

本文选择中值滤波作为去噪算法。

一维信号中值滤波处理过程为：取滤波窗口为奇数，所有排列的数值当中最中间数的平均数我们称为中值的输出结果。

二维的中值滤波器就是提取了一维的奇数而延伸出来的，二维的滤波窗口相应的也比一维窗口增加了一个。如公式（2.1）为二维的中值滤波定义：

不同开窗类型适用于不同场景需求，如线形、方形、圆形、十字形等。

2.1.2 局部二值化

为提取图像特征，我们关注的不再是图像的细节，而是图像的边缘特征，需要将图像进行二值化处理。

全局阈值方法是将图像中各个像素点的光强进行数理统计，计算获得单一阈值T0，图像中的每个点分别于T0进行比较。但对于退化的灰度图像，该算法的误差较明显。

局部阈值方法又称为自适应阈值方法，是指对于每一个像素点，根据其一定邻域内（统计窗口）的光强信息计算一个阈值，以此形成一个阈值平面。即每一个像素点都对应一个不同的阈值来实现对目标点的检测与分类。局部阈值方法因其考虑了邻域窗口范围内像素点的光强分布特性，对于一些复杂光照的图样有较好的测试性能。

2.1.3 图像分割及字符分割

在人民币整幅图像中冠字号的排列整齐并且大小形状和位置都是不变的，但在冠字号图像区域旁边有很多空白的部分，所以在整张人民币中先选择靠左偏下的区域来检索冠字号码。

冠字号图像经过二值化处理之后，仅含两种灰度值，其中号码区域用黑色表示，背景区域用白色表示。由于定位处理之后，冠字号区域的背景可能会包含其他部分图像的噪声干扰。所以，首先要对其进行水平投影处理，确定冠字号码的宽度。首先，自生而下扫描统计黑色像素点总数，当大于设定阈值时，确定冠字号区域的上边界，同样方法确定下边界，从而完成行切分的水平投影。同理，再进行垂直投影切割即可得到分割后的图像。

2.2 字符归一化

对纸币冠字号字符进行了分割之后，它们的形状大小不一，需要进行归一化处理。分为位置归一化和大小归一化。

把目标图像调整到预定的地方就是位置归一化，该坐标代表冠字号图像上随机的像素点，之后将调整到图像中心区点，就会出现新的坐标，其余没有选择的点，在调整之后也会随之改变，就是调整后的坐标。

对人民币上面大小不一的字符做变换，使其大小相同，这个过程就是字符的大小归一化。方法是对不同尺寸的图像，进行像素坐标线性变化处理，使其转换成规定尺寸大小的图像。本文采取线性归一化的方法。

2.3 字符识别

模板匹配的基本思想是：将经过图像二值化处理之后的纸币号字符图像和预先构造好的理想字符图像模板相比较，根据对比的相似程度来确定识别的结果。

冠字号码字符识别过程中如果让待检测字符A与字符模板字符B相减，求得的字符A基本等于字符B所以答案基本接近0，那么字符B就是我们的目标字符。一副标准冠字号的字符只有十个，这十个字符是由汉语拼音字符和阿拉伯字符组成。

3 结语

本文基于人民币冠字号的字符特征，通过数字图像处理方式，完成对冠字号图像的预处理（包括图像去噪、局部二值化、图像分割）、字符分割、归一化、字符识别的过程，实现了对人民币冠字号的自动识别。

参考文献

[1]陈光清.ATM机纸币冠字号识别技术研究[D].电子科技大学，2015.

[2]张良超.基于单根CIS的人民币冠字号识别技术研究[D].电子科技大学，2016.

[3]冯博远，任明武，张煦尧等.人民币冠字号码识别预处理算法研究[J].计算机工程与科学，2015，37（06）：1148-1153.

Research on Recognition Algorithm of RMB Crown Word Number

CHEN Zhong-he，YU Lu

（Zhonghuan Information College Tianjin University of Technology， Tianjin  300380）

Abstract：The technology of crown word number plays an important role in financial security， cash management and other fields. This paper is based on the characteristics of RMB crown word number. Through image preprocessing， which contains image denoising， local binarization， image segmentation， and character segmentation， normalization， character recognition， the image of crown word number is identified automatically.

Key words：RMB crown word number; automatic identification; image processing