视觉的硬币识别装置开发及实现(附件)【字数：22455】
摘 要摘 要硬币是方便人们生活的一种在市面上流通的硬币，在人类活动中发挥很重要的作用。随着当今世界的发展，在自动售货机、公交车、游戏机上硬币的流通量也越来越多，因此硬币识别是不可或缺的。硬币识别作为一种研究性课题，正受到很多的国内外关注。此文探讨和分析了几种国内外硬币清分识别的方法，并在此提出了一种基于尺寸、HSV颜色空间和特征点的硬币清分识别方法，为快速有效的进行硬币分类回收提供了一定的帮助，本文取得的大致成果可以归纳为如下几点1)分析和总结了硬币识别系统的构造，包括软件和硬件系统的组成，并且对图像的处理和预处理流程进行详细的概述。2)对于先前基于尺寸的硬币识别检测有精度不够准确的问题，本文提出了基于霍夫变化的圆检测算法，此方法具有较高的准确性，并且经过试验验证。3)针对不同硬币颜色有所不同的特征，本文提出了在HSV空间中进行颜色空间有效识别的算法，将颜色不一样的硬币进行单独识别，在实验中具有较高的准确性。4)针对不同硬币具有不同的特征点的特征，在OpenCV中进行不同硬币正副样本的建立，并且训练分类器，最后运用分类器进行目标检测，并且运用样本匹配的原理进行特征点识别。经过试验验证此方法具有一定的进步意义。本文提出的三种方式结合识别硬币的方法具有较高的准确率和一定的进步意义，是对前人的总结和新方案的提出。关键词硬币识别；霍夫圆检测；HSV颜色识别；样本匹配；特征点识别
Keywords:?Coin recognition; Hoff circle detection; HSV color recognition; Sample match; Feature point recognition 目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 课题研究目的与意义 1
1.2.1 我国的硬币体系 1
1.2.2 我国人民币的流通现状 2
1.2.3 硬币识别系统的来源和意义 3
1.3 硬币识别的国内外研究现状 4
1.4 本文研究内容及结构安排 7
第二章 硬币图像的获取及预处理 9
2.1 系统组成及功能概述 9
2.2 硬币图像的获取及预处理 11
2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2.1硬币的中值平滑 12
2.2.2硬币图像的边缘检测 14
2.2.3硬币的阈值分割以及去除块状噪声 19
2.3本章小结 22
第三章 基于视觉的硬币识别算法研究 23
3.1基于尺寸的硬币识别法 23
3.1.1基于曲率估计的圆检测算法 23
3.1.2基于圆内接直角三角形的圆检测算法 24
3.1.3基于霍夫变换的圆检测算法 25
3.2 HSV空间颜色识别算法 27
3.3通过OPENCV训练器进行样本匹配识别 28
3.4本章小结 29
第四章 实验测试及分析 31
4.1 基于霍夫变化的圆检测识别实验 31
4.2 基于HSV空间颜色识别实验 33
4.3 基于训练器样本匹配识别实验 34
4.4本章小结 35
结 论 36
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 选题背景
硬币作为一种由金属材料制造的钱币已经在我国有很多年的历史了，最初的钱币在三千年前就被人们制造出来。因为其自身原料的特性，硬币坚硬并且不容易在交易中损坏，容易被人们携带，制作代价低廉，长期一直在货币历史上发挥重要作用。到现在为止，硬币仍然是全国用的人做多的货币。随着文明和贸易的兴起，硬币在现实生活中起着很重要的作用，普遍应用于公交车，公用电话，交易等领域。例如其他种类的币的各个自助服务系统。同时，在世界上的经济蓬勃的国度和区域，小面值是未来的趋势。所以硬币的需求也在增加。然而，在金融业，交易业和服务业方面，由于材料和外观，硬币清分区分识别是一个比较困难的问题。那么，如何迅速且准确地辨别硬币已经成为海内外常见的需要管理的难题。
1.2 课题研究目的与意义
1.2.1 我国的硬币体系
从1957年开始，我国至今为止一共发行了五套硬币。
其中第一套硬币是1995年发行的在市面上交易的金属制成的分币，其面值为一分、两分和五分。在1995年最初的一套硬币开始制造，并于1957年12月1日正式面世，由铝镁合金制成。
第二套硬币是1980年中国发行的面值分别为一角、两角、五角和一元四种面值的硬币。其中一角、两角、五角由铜锌合金制成而一元由铜镍合金制成。
第三套硬币是行1992年6月由中国人民银行发行的一角、五角、一元三种面值的金属流通硬币，在这里一角由铝镁合金制成，五角由铜锌合金制成，一元由钢芯镀镍制成。
第四套硬币[1]是1999年由中国人民银行发行的一角、五角和一元三种面值的硬币，一角是由铝镁合金制成，正面的图像是中华人民共和国的国家名，国徽标志，拼音和发行时间，背面图形是菊花和代表的价值，直径为22.5mm；五角是由铜锌合金制成，正面是中华人民共和国国徽，中文拼音和发行时间组成，背面图形为梅花，直径为20.5mm。一元由钢铁镍制成，正面形态是中华人民共和国的国家名称，国徽标志，中文拼音和年数，反面是牡丹和所代表的面额，直径为25mm。
第五套硬币有一元，五角和一角。 在这里一元由钢芯镍制成，正面设计为中国人民银行的名称，面额，拼音和年数组成，背面是菊花和拼音字母“ZHONGGUO RENMIN YINHANG”，硬币的直径是25mm并且外边缘为三组人民币英文和凹形图形; 五角由铜合金制成，正面设计为中国人民银行的名称，面额，拼音和年数，背面设计是莲花和拼音字母“ZHONGGUO RENMIN YINHANG”直径为20.5mm。间断丝齿段一共由六个，他们组成了硬币外围，各个间断丝齿由八个丝齿组成。 一角材料是不锈钢，正面设计为名称，面额，拼音和年数。背面设计为兰花和拼音字母“ZHONGGUO RENMIN YINHANG”，直径19mm。硬币外侧部分光滑，无图案。
目前，第五套人民币硬币在生活中比较普及，但是其中也有第四套，其材质由表11所示，其详细正面背面图案由图11所示
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图11 市场上使用的人民币硬币的正反面图案
1.2.2 我国人民币硬币的流通现状
硬币流通的便捷程度在我国形势依然严峻，主要问题包括1.假币比如游戏币冒充硬币，造成企业财产损失2.人工清点硬币浪费时间和精力3.我国硬币清分识别系统不成熟等等
(1)假硬币的流通泛滥
由于假硬币制作成本低比如游戏币，因此不法分子在公交、超市等不易人工识别的地方大量使用假硬币，据统计[2]从2004年佛山公交公司收到假硬币188万元，造成了公交公司财产的巨大损失。假硬币由于面额较小，不被人在意，因此成为不 法分子新的作案方式。
(2)人工清点硬币浪费时间和精力
Keywords:?Coin recognition; Hoff circle detection; HSV color recognition; Sample match; Feature point recognition 目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 课题研究目的与意义 1
1.2.1 我国的硬币体系 1
1.2.2 我国人民币的流通现状 2
1.2.3 硬币识别系统的来源和意义 3
1.3 硬币识别的国内外研究现状 4
1.4 本文研究内容及结构安排 7
第二章 硬币图像的获取及预处理 9
2.1 系统组成及功能概述 9
2.2 硬币图像的获取及预处理 11
2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2.1硬币的中值平滑 12
2.2.2硬币图像的边缘检测 14
2.2.3硬币的阈值分割以及去除块状噪声 19
2.3本章小结 22
第三章 基于视觉的硬币识别算法研究 23
3.1基于尺寸的硬币识别法 23
3.1.1基于曲率估计的圆检测算法 23
3.1.2基于圆内接直角三角形的圆检测算法 24
3.1.3基于霍夫变换的圆检测算法 25
3.2 HSV空间颜色识别算法 27
3.3通过OPENCV训练器进行样本匹配识别 28
3.4本章小结 29
第四章 实验测试及分析 31
4.1 基于霍夫变化的圆检测识别实验 31
4.2 基于HSV空间颜色识别实验 33
4.3 基于训练器样本匹配识别实验 34
4.4本章小结 35
结 论 36
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 选题背景
硬币作为一种由金属材料制造的钱币已经在我国有很多年的历史了，最初的钱币在三千年前就被人们制造出来。因为其自身原料的特性，硬币坚硬并且不容易在交易中损坏，容易被人们携带，制作代价低廉，长期一直在货币历史上发挥重要作用。到现在为止，硬币仍然是全国用的人做多的货币。随着文明和贸易的兴起，硬币在现实生活中起着很重要的作用，普遍应用于公交车，公用电话，交易等领域。例如其他种类的币的各个自助服务系统。同时，在世界上的经济蓬勃的国度和区域，小面值是未来的趋势。所以硬币的需求也在增加。然而，在金融业，交易业和服务业方面，由于材料和外观，硬币清分区分识别是一个比较困难的问题。那么，如何迅速且准确地辨别硬币已经成为海内外常见的需要管理的难题。
1.2 课题研究目的与意义
1.2.1 我国的硬币体系
从1957年开始，我国至今为止一共发行了五套硬币。
其中第一套硬币是1995年发行的在市面上交易的金属制成的分币，其面值为一分、两分和五分。在1995年最初的一套硬币开始制造，并于1957年12月1日正式面世，由铝镁合金制成。
第二套硬币是1980年中国发行的面值分别为一角、两角、五角和一元四种面值的硬币。其中一角、两角、五角由铜锌合金制成而一元由铜镍合金制成。
第三套硬币是行1992年6月由中国人民银行发行的一角、五角、一元三种面值的金属流通硬币，在这里一角由铝镁合金制成，五角由铜锌合金制成，一元由钢芯镀镍制成。
第四套硬币[1]是1999年由中国人民银行发行的一角、五角和一元三种面值的硬币，一角是由铝镁合金制成，正面的图像是中华人民共和国的国家名，国徽标志，拼音和发行时间，背面图形是菊花和代表的价值，直径为22.5mm；五角是由铜锌合金制成，正面是中华人民共和国国徽，中文拼音和发行时间组成，背面图形为梅花，直径为20.5mm。一元由钢铁镍制成，正面形态是中华人民共和国的国家名称，国徽标志，中文拼音和年数，反面是牡丹和所代表的面额，直径为25mm。
第五套硬币有一元，五角和一角。 在这里一元由钢芯镍制成，正面设计为中国人民银行的名称，面额，拼音和年数组成，背面是菊花和拼音字母“ZHONGGUO RENMIN YINHANG”，硬币的直径是25mm并且外边缘为三组人民币英文和凹形图形; 五角由铜合金制成，正面设计为中国人民银行的名称，面额，拼音和年数，背面设计是莲花和拼音字母“ZHONGGUO RENMIN YINHANG”直径为20.5mm。间断丝齿段一共由六个，他们组成了硬币外围，各个间断丝齿由八个丝齿组成。 一角材料是不锈钢，正面设计为名称，面额，拼音和年数。背面设计为兰花和拼音字母“ZHONGGUO RENMIN YINHANG”，直径19mm。硬币外侧部分光滑，无图案。
目前，第五套人民币硬币在生活中比较普及，但是其中也有第四套，其材质由表11所示，其详细正面背面图案由图11所示
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图11 市场上使用的人民币硬币的正反面图案
1.2.2 我国人民币硬币的流通现状
硬币流通的便捷程度在我国形势依然严峻，主要问题包括1.假币比如游戏币冒充硬币，造成企业财产损失2.人工清点硬币浪费时间和精力3.我国硬币清分识别系统不成熟等等
(1)假硬币的流通泛滥
由于假硬币制作成本低比如游戏币，因此不法分子在公交、超市等不易人工识别的地方大量使用假硬币，据统计[2]从2004年佛山公交公司收到假硬币188万元，造成了公交公司财产的巨大损失。假硬币由于面额较小，不被人在意，因此成为不 法分子新的作案方式。
(2)人工清点硬币浪费时间和精力
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