用于产生图案向量的方法与流程

本发明涉及一种用于识别搜索图像中对象的方法。提供图案向量，该图案向量通过特征像素的坐标来描述对象。图案向量在搜索图像的不同位置上移动。此外，在不同位置处确定相应的成功值，并且根据该成功值在该位置处识别对象。本发明还涉及一种用于产生相应图案向量的方法。此外，本发明还涉及使用相应方法来确定钞票的安全元件的位置和/或方向。

背景技术：

1、用于识别对象的方法是已知的。因此，这一领域通常也被称为数字图像中的图案识别或对象识别。

2、一个已知的方法是viola-jones方法。利用viola-jones方法可以识别数字图像中诸如人脸的突出对象。viola-jones方法的核心是viola-jones基本图案，其部分基于所谓的haar小波。haar小波是由两个矩形函数组合而成的简单小波。

3、在下文中，特别是打算在不断变化的光照条件下识别对象。这里的挑战是，同一个对象由此一次被描绘成相对于暗背景的明亮，另一次被描绘成相对于亮背景的黑暗。

4、在这些条件下，已知的方法一再被证明是缓慢或不可靠的。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，更快、更可靠地识别对象，该对象可以取决于照明地在数字图像中以不同的亮度映射。

2、根据本发明，上述问题通过具有根据独立权利要求所述的特征的相应方法来解决。本发明的有利实施是从属权利要求的主题。

3、在根据本发明的方法中，在搜索图像中识别对象、特别是钞票的对象。执行以下步骤：

4、a）提供图案向量或图案矩阵，其通过特征像素的坐标来描述对象；

5、b）在搜索图像的不同位置上移动图案向量；

6、c）在不同位置上确定相应的成功值；和

7、d）根据成功值、特别是最大成功值，在该位置识别对象。

8、本发明的重要思想是，特别是通过图案向量，将第一方向和与第一方向不同的第二方向与每个特征像素相关联，其中分别确定第一方向上的第一数量一维布置的像素的第一总强度值和第二方向上的第二数量一维布置的像素的第二总强度值，其中分别确定第一总强度值和第二总强度值之间的差值、特别是和/或比值，其中根据相应差值、特别是和/或相应比值确定成功值。

9、本发明基于这样一种认识，即，仅通过坐标、即特征像素的位置和形成差值的方向就提供了足够的特征来识别搜索图像中的对象或位置和/或方向。

10、在产生图案向量或分类器时，作为特征像素特别是选择在边缘或具有高频的位置处的像素，即具有从光明到黑暗或黑暗到光明的过渡的位置处的像素。然后在搜索图像中重新找到这些特征像素或特征像素的特别是二维图案，即通过特征像素的坐标所张开的点云。为此不需要针对每个特征像素指定不同方向的像素的差值的特定值。特征像素的相应位置和分别相关的方向就足够了。

11、用于差值的相应方向的像素的数量也可以由图案向量提供，或者也可以作为一般标准设置预先给定。

12、特别地规定，第一总强度值和/或第二总强度值由平均值、例如算术平均值或中值形成。

13、例如，成功值可以直接由差值形成、例如通过求和以及可选的归一化。然而，成功值也可以依据加权函数产生，差值以加权的方式引入到该加权函数中。

14、优选地规定，差值的最大差值导致识别对象的成功值。通过最大差值找到特征像素的位置，在该位置上，第一方向的像素和第二方向的像素之间的相应强度差最大。

15、在根据本发明的另外的方法产生图案向量时优选地已经根据最大差值的准则选择特征像素之后，在搜索图像中找到差值最大的特征像素的位置就足够了。

16、此外，优选地规定，第一方向和第二方向180°相反地相关联。通过优选地准直径地布置，可以针对每个特征像素产生更有意义的差值。这样可以更可靠地识别对象。

17、此外，优选地规定，第一数量和/或第二数量被确定为大于一。对于大于一的数量、特别是大于二的数量、例如三、四或五的数量，可以在显著的像素、即例如边缘或角、即高频图像区域上更可靠地确定特征像素。

18、此外，优选地规定，第一数量和/或第二数量被确定小于十、特别是六。通过限制第一数量和/或第二数量，一方面可以限制在产生图案向量和识别搜索图像中的对象时确定差值的开销。另一方面，适当的特征像素的提供由此可以保持地足够大，使得图案向量可以产生足够多数量的特征像素、例如至少10到100个特征像素。

19、此外，优选地规定，不同地确定第一数量和/或第二数量。由此例如，低强度方向上的像素可以多于高强度方向上的像素，反之亦然。由此允许将图案向量单独设置为特定对象。因此，可以更可靠地识别或找到该对象或该对象的位置和/或方位。

20、此外，优选地规定，图案向量针对每个特征像素具有最多四个值。在这种情况下，图案向量分别仅可以具有特征像素的x坐标值、特征像素的y坐标值、相对于相应特征像素的第一方向的第一相对值和相对于相应特征像素的第二方向的第二相对值。例如，对于第一相对值和/或第二相对值，作为一般规范，可以对与特征像素相邻的所有像素进行编号。例如，在有八个邻居的情况下，这意味着八个数字。因此，作为预定值例如预先给定，值三总是指三点钟处的相邻像素，即参考像素的右侧。

21、此外，优选地规定钞票的安全元件被识别为对象。钞票的安全元件通常带有特殊的安全特征，这些安全特征在没有复杂装置的情况下很难被复制、再版或压花。例如，钞票的流行的安全元素是全息图（hologramm）。全息图是有意制作的，即光依据光入射角被不同的反射。对于通过例如钞票处理装置利用已知的方法自动识别这样的安全元件来说，这是一个挑战。利用用于识别对象的方法，可以更可靠地识别安全元件。

22、此外，优选地规定，在钞票上识别对象。钞票通常具有异构背景，因为钞票基板上的每个区域都被用来在那里放置信息、例如关于面额或序列号的信息，和/或安全元件和/或安全特征。对于已知的方法来说，这种异构也可能是一个挑战，因为很难将对象与背景区分开来。利用用于识别对象的方法，可以更可靠地识别安全元件。

23、补充地或替换地，还可以针对差值确定比值。然后，根据第一总强度值和第二强度值形成比值。例如，第一总强度值除以第二强度值或者反之。然后根据比值确定成功值。

24、在根据本发明的另外的方法中，产生图案向量。执行以下步骤：

25、（a）确定图案图像中对象、特别是钞票的对象的轮廓；

26、（b）确定轮廓的像素的梯度方向；

27、（c）确定轮廓的像素的梯度量；

28、（d）在梯度量大于量阈值的情况下，将轮廓的像素确定为特征像素；

29、（e）确定特征像素的相应位置；

30、（f）依据特征像素的梯度方向确定第一方向和第二方向；和

31、（g）利用、特别是仅利用图案图像中特征像素的位置以及第一方向和第二方向产生图案向量。

32、图案图像中的对象也可以被称为图案对象。

33、另外的方法也可以被称为训练阶段。

34、然后可以在根据本发明的方法中提供所产生的图案向量，以用于识别对象。

35、优选地规定，特别是仅相对于相关的特征像素来产生具有第一方向和/或第二方向的图案向量。

36、特别地规定，第一方向相对于第二方向总是指向低强度值，而第二方向相对于第一方向总是指向高强度值。

37、本发明还涉及一种应用。在根据本发明的应用中，根据本发明的用于识别搜索图像中的对象的方法用于确定钞票的安全元件相对于钞票的基板的位置和/或方位。

38、为了识别方位，以预定的步骤扭曲或旋转地应用图案向量或搜索窗口。然后优选地在具有最高成功值的旋转处识别方位。

39、根据本发明的用于识别搜索图像中的对象的方法特别是在钞票处理装置中应用。

40、与根据本发明的方法相关的优选的实施方式及其优点在适用的范围内相应地适用于根据本发明的另外的方法和根据本发明的应用。关于根据本发明的另外的方法和根据本发明的应用提出的优选实施方式及其优点相应地适用于根据本发明的方法。

41、本发明的另外的特征来自权利要求书、附图和附图描述。