（温州市质量技术监督检测院 浙江 温州 325025）
摘要：磁性特征是纸币的重要防伪特征之一，但传统的鉴别技术仅对纸币在特定部位的磁性特征进行鉴别，没有达到全幅面鉴别的水平。因此，本文提出一种高性能的纸币全幅面磁性特征鉴别方法。首先，利用高性能的磁性传感器获取纸币全幅面的磁性特征，形成纸币的磁图像；然后，利用改进的局部二值模式算法提取纸币磁图像全幅面的鉴别性特征；最后，将测试纸币和标准真币的磁性特征进行对比来鉴别纸币的真伪。实验结果表明，本文提出的方法实现了纸币全幅面的磁性特征鉴别，具有很强的鉴别能力。
关键词：纸币鉴别；磁图像；改进的局部二值模式；特征提取
中图分类号：TP391 文献标识码：A
0 引言
加快反假货币鉴别技术的研究是保证我国金融安全的重要技术保障，尤其对纸币中磁性特征的鉴别是一项重要的反假币技术。例如，苑玮琦等[1]利用锑化铟（InSb）磁头采集纸币安全线上的磁信号，然后利用两级放大电路对微弱的磁信号进行放大，实现了较高的鉴别率。白卫国[2]获取纸币安全线处的磁图像，利用安全线中的磁性分布规律进行真伪鉴别。肖伟平[3]使用磁敏传感器检测纸币安全线中的磁性特征，获得具有明显特征的脉冲信号进行纸币的真伪鉴别。以上方法虽然取得了一定的鉴别效果，但没有达到对纸币全幅面特征进行鉴别的水平，因此，本文提出一种高性能的纸币全幅面磁性特征鉴别方法，利用磁图像识别技术对纸币中的全幅面磁性特征进行鉴别，以便提高纸币鉴别设备的反假币能力。
1 纸币的磁性分布和磁图像的获取
目前，在人民币的所有面额中，100元人民币的流通量和重要性最大，所以本文以100元人民币的磁图像鉴别为研究对象。本文利用高性能的磁性传感器获取纸币的磁图像。在纸币的某些区域存在磁性分布，当纸币快速通过磁传感器时，磁传感器周围的磁场发生变化，从而使磁传感器输出的电压信号发生变化，然后将电压信号转换为图像的灰度值，从而得到纸币的磁图像，该磁图像能反映纸币中磁性特征的分布位置和强度。图1(a)(b)展示了2015版100元人民币磁性特征的分布位置，在图中已用黑色方框标记出来，图1(c)是获取的全幅磁图像，它能较好地反映100元人民币的全幅磁性特征。
图1 2015版100元人民币的磁性特征分布和磁图像 图2 改进型LBP算法提取的磁图像特征
2 纸币磁图像的特征提取
纸币的磁图像是一个灰度图像，灰度值的范围是[0, 255]，灰度值高的像素点对应纸币上磁性强的位置，灰度值低的像素点对应纸币上磁性弱的位置。为了提取纸币磁图像的全幅面磁性特征，受CLBC算法[4]的启发，本文提出一种高效的改进型局部二值模式（Local Binary Pattern, LBP）算法，该算法很适合对纸币的磁图像特征进行检测，其定义公式为：
,
其中，表示环形局部区域中心点的灰度值，表示环形局部区域邻域点的灰度值，该环形局部区域一共含有个邻域点，是设定的灰度差分阈值，利用该阈值能够抑制噪声的影响，获得更加稳定的局部模式编码结果。图2展示了本文算法的性能，可以看出，本文提出的改进型LBP算法对噪声有很好的抑制作用，能够清晰、准确地提取出磁图像中的鉴别性防伪特征。
3 利用磁图像的特征进行纸币鉴别
为了利用纸币的磁图像进行纸币的真伪鉴别，本文采取以下的步骤：
（1）选取崭新的100元人民币作为标准真币，利用高性能的磁传感器获取其磁图像，然后利用本文提出的改进型LBP算法提取其鉴别性特征，并将磁图像划分为个子块，分别计算每个子块的平均灰度值，将其作为标准真币的磁图像特征描述。
（2）对输入的测试纸币，按照与第（1）步相同的方法计算测试纸币的磁图像特征描述。
（3）将测试纸币与标准真币的磁图像特征描述进行对比，根据设定的距离阈值，鉴别纸币的真伪。
在实验中，选取50张100元的人民币磁图像，其中，真币和假币图像各占一半。实验结果表明，本文提出的方法对2015版100元人民币的真伪鉴别正确率达到100%。
参考文献：
[1] 苑玮琦，李之奇. 人民币纸币全息磁性开窗安全线检测方法研究[J]. 电子设计工程，2015(23)：110-113.
[2] 白卫国. 纸币磁性安全线的鉴伪识别算法[D]. 武汉：华中科技大学，2014.
[3] 肖伟平. 基于磁检测技术的安全线真伪鉴别方法研究[D]. 武汉：华中科技大学，2012.
[4] Yang Zhao, De-Shuang Huang, Wei Jia. Completed local binary count for rotation invariant texture classification, IEEE Transactions on Image Processing, 2012(21): 4492-4497.
论文作者:薛利明 吴杰,余建明 陈继宣
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/19
标签：纸币论文; 图像论文; 磁性论文; 特征论文; 幅面论文; 灰度论文; 安全线论文; 《科技新时代》2018年8期论文;