基于dm642的紙幣識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、基于DM642的紙幣識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)本文介紹了一種基于TI的DM642平臺的紙幣識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計及對應(yīng)的識別方法。在硬件設(shè)計上,將高速數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)與可編程邏輯門陣列(FPGA)和接觸式圖像傳感器(CIS)相結(jié)合;在識別方法上,應(yīng)用圖像處理技術(shù)與模式匹配算法相結(jié)合識別紙幣。實驗證明,此系統(tǒng)達(dá)到了高速、實時、識別率高的要求。關(guān)鍵詞：DM642；CIS；圖像處理；FPGA1.引言在銀行業(yè)務(wù)當(dāng)中，紙幣清分是一項重要業(yè)務(wù)，其中包括殘損識別、缺角識別、新舊判斷、污漬識別及號碼識別等。據(jù)了解目前國內(nèi)較

2、多銀行使用的紙幣清分機(jī)都是從國外進(jìn)口的,成本較高。國產(chǎn)紙幣清分機(jī)相對較少,而且功能都很有限,很難滿足高速實時性的要求,尤其是能夠用圖像處理的方法來識別紙幣的紙幣清分機(jī)還剛剛起步。更何況有不少清分機(jī)的圖像處理部分由工控機(jī)完成，體積較大，為此,設(shè)計了一種基于DSP處理芯片的紙幣識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)以DSP為核心處理器,結(jié)合接觸式圖像傳感器CIS和可編程邏輯門陣列FPGA,并輔以高性能的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9822,進(jìn)行紙幣圖像的采集、轉(zhuǎn)換及處理。該系統(tǒng)除了針對人民幣99版和05版的5元、10元、20元、50元、100元

3、紙幣進(jìn)行識別外,只要將FLASH中的紙幣模板換成其他外幣圖像模板（如歐元、臺幣、港幣及奧幣等），同樣可將其正確識別。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)及模板匹配算法識別紙幣圖像的長度、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)到較高的識別速度和識別率。2.硬件設(shè)計識別系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。紙幣圖像首先通過傳感器CIS掃描后得到光電轉(zhuǎn)換信號,然后將模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9822轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號經(jīng)DSP的VP口送入到VP緩沖區(qū)中;最后通過EDMA通道輸入到DSP的RAM中,在DSP

4、中進(jìn)行圖像的處理和識別。整個系統(tǒng)的信號邏輯時序由FPGA來控制。圖1識別系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)框圖紙幣圖像的采集由CIS與A/D轉(zhuǎn)換器組成。本系統(tǒng)采用線型CIS,它的采樣速度較快、電路設(shè)計比較簡單、體積小、時序也易于實現(xiàn)。每張圖像的像素為864×400。紙幣的進(jìn)入判斷使用紅外對管檢測，每張紙幣采集指定行數(shù)如400行，利用FPGA的內(nèi)部時鐘記數(shù)器完成一張紙幣的結(jié)束采集，如400×1000個時間采一幅紙幣圖像。紙幣圖像經(jīng)過采集和A/D轉(zhuǎn)換后,暫存入DSP的圖像緩沖區(qū)中,然后由DSP通過EDMA通道直接傳輸。整個采集

5、和存儲過程的時序信號是由EP1C6Q240C8產(chǎn)生的。圖像的識別部分由數(shù)字信號處理器DSP及相應(yīng)的外圍電路構(gòu)成,其結(jié)構(gòu)如圖2所示。數(shù)字信號處理器DSP選用TI公司生產(chǎn)的DM642芯片,主頻為600MHz。掃描采集到的紙幣圖像數(shù)據(jù)Data經(jīng)EDMA存入靜態(tài)存儲器SDRAM中,DSP對已存入SDRAM的數(shù)據(jù)作一系列的識別算法運(yùn)算,并將最終結(jié)果通過DSP的VP2口輸出(VP2模擬串口輸出數(shù)據(jù))?！　　D2DSP及相應(yīng)的外圍電路的結(jié)構(gòu)圖3.圖像的搜邊、矯正、面值與方向算法處理　　圖像的搜邊矯正包括兩個方面:圖像邊界

6、及中心點(diǎn)的確定和圖像傾斜度的校正。求取圖像邊界中心點(diǎn)的方法,采用自整個掃描的圖像邊界向內(nèi)選取,確定紙幣圖像邊界上的少數(shù)點(diǎn),再對這些點(diǎn)進(jìn)行直線擬合,從而確定紙幣的四個邊界。四個邊界中心點(diǎn)的連線的交點(diǎn)即為圖像的中心點(diǎn)。紙幣圖像的邊界與掃描采集的圖像的邊界的夾角就是傾斜角。將傾斜角超過20°的紙幣不作處理，作為不可識別類送向清分機(jī)指定鈔口。　　確定了紙幣圖像的邊界、中心點(diǎn)和傾斜角后,紙幣的長度和寬度就能準(zhǔn)確地計算出來。在檢測中對于長寬差異小的人民幣(比如99版5元與05版50元),則提取圖像的區(qū)域特征加以區(qū)分比較

7、,判別面值。下面是經(jīng)DSP的內(nèi)聯(lián)函數(shù)優(yōu)化后的圖像矯正算法代碼：　　voidImageUST_ITERATE(320);　　for(j=0;j<dstS320DM642DigitalMediaProcessor[EB/OL].TI,2003.[4]侯伯亨，顧新.VHDL硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版，1999