基于ATM的纸币序列号识别系统.docx

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基于ATM的纸币序列号识别系统

目录

1选题依据1

1.1课题来源1

1.2课题研究目的1

1.3课题研究意义1

1.4国内外研究动态及目前存在的问题2

2研究内容、技术指标、技术路线、研究方法及拟解决的关键问题3

2.1研究内容3

2.2技术指标5

2.3技术路线5

2.4拟采用的研究方法和手段6

2.5拟解决的关键技术问题6

3本课题的特色与创新点7

4实验条件，可能遇到的困难和问题，以及解决的方法和措施8

4.1实验条件8

4.2可能遇到的困难和问题，以及解决方法和措施8

5论文工作和经费的估计9

6论文工作计划（起止时间，分年度的具体实施内容）10

参考文献11

1选题依据

1.1课题来源

本课题为自选课题，题目为：

基于ATM的纸币号码识别系统。

1.2课题研究目的

本课题研究一种基于ATM的纸币号码识别系统――以DSP为处理器核心的系统，该系统嵌入到ATM自动取款机里，在出钞过程中可以自动采集和识别纸币号码并记录存储下来。

该系统结合机器视觉技术和数字图像处理技术，并运用特定的号码识别算法来识别纸币号码并与硬件相结合将识别出的号码存储起来。

此系统并与打印设备相联接，以方便将号码数据等信息以交易凭据的形式打印出来。

1.3课题研究意义

自动取款机（ATM）的使用方便了银行与客户的交易，一方面降低了银行工作人员的工作量，同时也给人们取款、存款等交易带来了极大的方便，为客户节约了等待的时间。

然而，目前的ATM取款机出钞时没有带钱币的真伪检验功能，因此同直接从柜员手中取钱还是有差别的：

在银行柜台前取款时，虽然有点麻烦，但是，经柜员给客户的钱至少是经过验钞机检验过的，因此，取到假币的几率非常小。

由于ATM中的钱是银行工作人员放进去的，且钱币经ATM机交给客户前没有再经过验钞机的检验，因此，在ATM上取钱存在一定的风险性，社会上也时刻报道在取款机里取到假钱的事件。

ATM上取到假钱的主要来源或原因主要有以下三方面：

（1）在钱币到银行前，成捆的钱币中已有假钱，未经验钞处理就存入ATM中；

（2）银行工作人员由于在放钞过程中存在疏漏而误将未验过的钞票放入ATM中，而这些钞票中有可能就存在假钞；（3）在工作人员将纸币放入ATM之前，虽然经过了验钞机的检验，但没有检验出假币。

当人们从ATM取到假币时，银行和客户都会陷入不必要的麻烦之中。

一方面，由于客户无法证明这些假钱是从银行ATM中取得的，银行也就不承担相应的责任，客户只能自食其果。

另一方面，银行认为客户取得的假钱不是在ATM中取得的，而是在客户消费时被别人换成假钱的，或是客户刻意换成假钱来银行敲诈的。

这时银行和客户双方都陷入了窘境，一方面，客户确实是从银行ATM中取得的假钱，但由于无法举证，像只能自认倒霉；另一方面，银行不断被报道ATM中取到假钱的事件，使银行自身不但陷入和客户假币来源纠纷当中，还使银行ATM本身在社会中的信任度不断遭到人们的质疑，这就给ATM的便易性带来了问题，同时也给银行的业务带来不必要的麻烦。

在社会中为解决上述问题，设计了一套防止ATM支付假人民币的系统[1]，该系统是在原有ATM机中的送钞机构与点钞机构之间安装了验钞机构，如果在出钞过程中发现假币便停止取款功能，这一系统虽然能有效减少取到假币的概率，但并不能真正杜绝假币的产生，在银行和客户之间还存在取到假币纠纷的可能性，而这一技术还未应用到社会中，没有相应产品出现。

如果在客户取款时能将取得的纸币号码识别记录下来并以交易凭据的形式打印出来，根据纸币号码的唯一性，客户便可以根据取款凭条来证实钱是否来自于银行，银行也可以根据交易凭条和系统存储的记录来确定钱是否出自于银行本身，这样银行和客户双方便避免了假钱来源的纠纷。

这时就迫切需要一个基于ATM的纸币号码识别系统，能将从ATM中取得纸币的号码识别记录下来，成为银行和客户的交易凭据。

这一号码识别记录系统将从根本上减少上述假币纠纷事件，具有广阔的应用前景和社会价值，特别是针对银行将会有巨大的商业应用价值。

1.4国内外研究动态及目前存在的问题

目前国内外在纸币号码识别上都有相关研究。

目前市场上有验钞打号机，可以对典型的纸币，如美元、英镑等进行自动号码识别和号码打印，识别速度为1张/秒[2]。

在国内也有一些单位在研制纸币号码自动识别装置，例如南京航空航天大学研制了一种基于单片机的纸币号码识别装置[3]，哈尔滨工业大学开发了一种基于DSP的纸币号码识别系统[4]，沈阳工业大学也开发了基于点钞机的DSP纸币号码识别记录装置[5-10]，并实现了与点钞机的结合。

但是这些并没有相应的社会产品出现，只是停留在实验阶段，但这一纸币号码识别技术却趋于成熟，因此可以根据这一技术开发出基于ATM的纸币号码识别系统，来满足社会对这一技术的需求。

目前国内也有研究了防止支付假币的ATM机，采取的方法就是在原有ATM机里安装一个验钞系统，在取款的时候进行验钞，但这却不能真正杜绝ATM产生假币的可能性，银行与客户仍存在假币的纠纷，所以这一问题也进一步要求了基于ATM的纸币号码识别系统这一技术的亟待解决。

2研究内容、技术指标、技术路线、研究方法及拟解决的关键问题

2.1研究内容

该课题研究开发一种基于ATM的纸币号码识别系统，这一系统应用到银行的ATM取款机上。

当客户从银行的ATM上取钱时，ATM可以将取到钞票的编号识别记录保存下来，并以交易凭条的形式打印出来以作为客户与银行的交易记录。

该系统首先通过线阵图像传感器进行移动纸币号码图像的采集，再将模拟信号转变为数字信号输入到DSP处理器内，接着处理器对采集的纸币号码图像经过二值化、细化等一系列预处理，最后对预处理之后的纸币号码图像进行识别处理，并将识别结果保存到指定的存储位置，如数据存储器。

采集并识别完一幅纸币号码图像之后，又马上对下一张纸币号码进行采集、识别、传输和保存。

该系统主要包括以下几个部分：

（1）图像采集模块：

这部分的主要功能是利用线阵图像传感器对移动中的纸币号码图像进行采集[11]，线阵图像传感器将采集到的号码图像以模拟信号的形式输出，该模拟信号为电压信号，经过运算放大器放大，经过模数转换器转换为数字信号，再经过电平转换进入微控制器。

图像信号在进入微控制器前的这部分电路称为号码采集电路，它是整个设计中极为关键的部分。

由于ATM出钞过程为一张一张的顺序出钞，在整个出钞模块中，钞票首先从钞箱以真空或摩擦方式顺序出钞，经过一系列传感器，如检测厚度、宽度、倾斜等的传感器，来判断钞票是否合格，不合格则放进废钞箱里，再进行挖钞和判断钞票是否合格，直到合格钞票数达到主机要求时，则停止挖钞动作。

合格的钞票进入叠钞轮里，再经过叠钞轮把合格的钞票放到压钞装置上，然后把整叠的合格钞票送到出钞口，因此可以在纸币进入叠钞轮之前的移动路径上安装一个线阵图像传感器[12]，在线阵图像传感器之前放一光电传感器。

因此可利用这一过程中每张纸币经过时来触发光电传感器向DSP发送脉冲同步信号，DSP每接收一次同步信号就控制线阵图像传感器进行一次纸币号码图像的采集。

安装完线阵图像传感器与光电传感器之后的ATM出钞过程示意图如图2.1所示：

图2.1ATM出钞过程示意图

在线阵图像传感器与光电传感器所在钞票传送的那部分是由一系列机械部件和滚轮组成，钞票通过滚轮向上传送，从而可以在滚轮之间的空留部分安装线阵图像传感器与光电传感器，从而实现纸币号码图像的采集。

（2）DSP核心模块：

此部分主要完成纸币号码图像的识别处理。

要求对DSP的存储空间进行合理的分配，完成对纸币号码的识别处理以及系统的脱机运行。

模块中用到DSP、flash、SRAM、cpld等芯片[13～21]。

本系统要求纸币图像采集和识别的速度快，识别准确度高（要求准确率达到99%以上），体积小，重量轻。

基于以上要求和特点，并结合当前数字信号处理器（DSP）的发展状况及其特点，本系统决定以数字信号处理器（DSP）TMS320VC5416为核心进行设计。

为了防止识别结果掉电丢失,系统采用快速闪烁存储器FlashRom用于保存识别后尚未传输和有效保存的币码数据。

此外FlashRom还用于保存系统程序,当每次上电时将系统程序在DSP的干预下下载到系统的快速RAM中。

（3）通信部分：

这部分主要完成DSP系统与ATM机的计算机中央控制单元的通信，将识别处理后的纸币号码数据实时地传输到计算机中，其中计算机与打印机相连，可以将所取钞票的号码以交易凭据的形式打印出来，同时还可实现纸币号码在计算机或LCD上的显示。

系统框图如图2.2所示，对该系统的各个部分设计和安排，使之达到各部分匹配和协调工作。

图2.2系统框图

2.2技术指标

根据实际应用要求，目前系统所要达到的性能指标如下：

（1）用DSP独立完成纸币号码的识别程序

（2）处理速度达到420～600张/分钟

（3）识别率达到99％以上

（4）通过串口将识别结果传输保存到计算机上

（5）实现系统与网络的连接

2.3技术路线

第一步，明确设计目标，对比相似课题的研究，查阅相关技术资料，作出系统设计方案。

第二步，预选符合设计的器件，明确各器件的性能指标。

第三步，DSP外围电路的设计，对系统各部分的连接设计，确定硬件的选择，完成整体电路图。

第四步，完成本系统的相关初始化和部分算法的编程和设计。

第五步，完成系统电路并对其进行调试。

第六步，完成实物的安装实现。

2.4拟采用的研究方法和手段

研究方法硬件采用线阵图像传感器、DSP处理器核心系统和串口通信模块等相结合完成硬件的连接[22～24]；软件方面完成图像传感器、DSP核心系统和通信模块的初始化以及纸币号码图像采集和纸币号码识别算法程序的编制调试，采用CCS软件[25～27]和仿真器进行系统功能程序的编程与调试，通过不断调试使其在所设计的系统独立正常运行起来，同时保证设计所要求的识别速度和识别精度，完成人民币号码实时采集识别功能。

2.5拟解决的关键技术问题

本系统要解决的主要关键技术问题主要有以下方面：

（1）系统实现图像的实时采集存在的一个最大的问题就是速度匹配问题，也就是图像采集的实时性问题，根据社会中ATM机出钞速度为420～600张/分钟，如何将ATM机的出钞速度与纸币号码识别系统的图像采集和识别速率相匹配是一个关键的技术问题，尤其是动态图像采集与识别问题。

对上述问题可对系统中各个同步信号和时钟信号进行严格的时序控制以及对号码识别算法进行改进。

（2）该系统如何实现与ATM机的结合，完成纸币号码识别记录功能。

首先应该了解ATM机的出钞过程和出钞模块内部结构，以解决此系统在ATM机中线阵图像传感器和光电传感器的安装设置问题，以能清楚稳定地采集纸币号码，才能更方便后来的号码识别问题的解决。

3本课题的特色与创新点

将DSP处理器作为纸币号码识别记录系统的核心是本课题的采用的核心技术，结合线阵图像传感器等器件将纸币号码识别记录下来。

本课题是一个全新的课题，虽然在纸币号码识别技术研究上，国内外都有较多的研究，也使纸币号码识别技术趋于成熟，但是在国内外还没有专门针对ATM机的纸币号码识别记录研究，更没有相应的产品出现，本课题正是根据现在社会ATM机存在的问题与社会的需求而提出的。

4实验条件，可能遇到的困难和问题，以及解决的方法和措施

4.1实验条件

计算机、DSP5416开发板，仿真器、CCS软件，ATM出钞传输模块，图像传感器等元器件。

4.2可能遇到的困难和问题，以及解决方法和措施

在进行该课题当中可能会遇到图像采集部分和DSP核心模块的电路设计以及两者之间的连接问题，还有解决此系统与ATM机的电路连接问题，如与打印设备和网络接口的连接等问题。

此外，该纸币号码识别系统在ATM机中的嵌入问题可能会比较棘手，从而就涉及到线阵图像传感器和光电传感器的设置安装问题，应如何设计才能让系统稳定可靠的采集到号码。

针对以上问题，应不断查阅图像传感器、DSP，通信模块等相关学习资料来完成硬件部分的设计与连接，还应根据实际当中ATM机内部构造情况和出钞过程来不断做实验以达到该系统的实际要求。

5论文工作和经费的估计

考虑到撰写论文是一件需要思维缜密、内容严谨的写作过程，所以打算在边设计时就要写下当时所想，当时所用，当时所做。

在最后的整理中才不至于混乱。

最后完成设计时，再仔细修改和完善论文内容。

经费根据实际情况来定，主要用来购买系统中用到的各个元器件以及ATM设备中的配件。

6论文工作计划（起止时间，分年度的具体实施内容）

第1阶段：

2009.9——2009.10了解纸币号码识别系统的现状。

第2阶段：

2009.10——2009.11查阅资料，熟悉各种器件。

第3阶段：

2009.12——2010.1熟悉软件流程。

第4阶段：

2010.2——2010.7完成整个系统的芯片选取工作，制作PCB版，调试硬件电路；完成纸币号码的采集和预处理。

第5阶段：

2010.8——2010.11完成将纸币号码识别算法嵌入到系统中的工作，调试系统，构成脱机纸币号码识别系统装置。

第6阶段：

2010.12撰写毕业论文。

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