紙幣清分是銀行的一項(xiàng)重要業(yè)務(wù)。 目前，國內(nèi)很多銀行使用的紙幣清分機(jī)都是由國外進(jìn)口的，價(jià)格昂貴。國產(chǎn)紙幣清分機(jī)很少，而且功能都很有限，很難滿足高速實(shí)時(shí)性的要求，尤其是能夠用圖像處理的方法來識(shí)別紙幣的紙幣清分機(jī)還剛剛起步。

為此，設(shè)計(jì)了一種紙幣識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)以DSP為核心處理器，結(jié)合圖像傳感器CCD和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，并輔以高性能的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9200，進(jìn)行紙幣圖像的采集、處理。該系統(tǒng)主要針對人民幣第四版和第五版的5元、10元、20元、50元、100元九種紙幣進(jìn)行識(shí)別，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)和改進(jìn)的自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（SOFM）提取紙幣圖像的長度、寬度、方向塊特征，區(qū)分紙幣的面值、正反面與正反向。最終完成的系統(tǒng)能達(dá)到較高的識(shí)別速度和識(shí)別率。

1 硬件設(shè)計(jì)

識(shí)別系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。人民幣的圖像首先通過傳感器CCD掃描后得到光電轉(zhuǎn)換信號(hào)，并經(jīng)過AMP的三倍放大;然后將放大的模擬信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9200轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)，送入到CPLD緩存;最后通過EDMA通道輸入到DSP的RAM中，在DSP中進(jìn)行圖像的處理和識(shí)別。整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)邏輯時(shí)序由CPLD來控制。 另外，還有一些輔助環(huán)節(jié)，如紙幣輸入輸出裝置、用戶檢測裝置、復(fù)位裝置等。

圖1 識(shí)別系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)框圖

紙幣圖像的采集由CCD與A/D轉(zhuǎn)換器組成。本系統(tǒng)采用線陣型CCD［1］，它的采樣速度較快、電路設(shè)計(jì)比較簡單、體積小、時(shí)序也易于實(shí)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)對采集速度的要求，設(shè)置橫向分辨率為4像素/毫米，共采集800個(gè)像素點(diǎn);縱向的分辨率為1像素 /毫米。每張圖像的高度不超過76毫米，兩張紙幣之間還有一定的間隔，實(shí)際采集100列。這樣，每張圖像的像素為800×100。紙幣的進(jìn)入與離開的判斷使用紅外線光電管檢測。

人民幣的圖像經(jīng)過采集和A/D轉(zhuǎn)換后，暫存入CPLD芯片XC95144中，然后由DSP通過EDMA通道直接傳輸。整個(gè)采集和存儲(chǔ)過程的時(shí)序信號(hào)是由XC95144產(chǎn)生的。CPLD需要編程實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，ADCLK信號(hào)是發(fā)送給AD9200的時(shí)鐘信號(hào)，SP、CP信號(hào)傳送給CCD的移位寄存器作為啟動(dòng)脈沖和采樣時(shí)鐘脈沖。

圖像的識(shí)別部分由數(shù)字信號(hào)處理器DSP［2］及相應(yīng)的外圍電路構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。數(shù)字信號(hào)處理器DSP選用TI公司生產(chǎn)的TMS320C6711GFN150芯片，主頻為150MHz。掃描采集到的紙幣圖像數(shù)據(jù)Data經(jīng)EDMA存入靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM中，DSP對已存入SRAM的數(shù)據(jù)作一系列的識(shí)別算法運(yùn)算，并將最終結(jié)果通過DSP的McBSP1口輸出。

圖2 CPLD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖3 DSP及相應(yīng)的外圍電路的結(jié)構(gòu)圖