MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN.

Método y dispositivo para la caracterización del estado de uso de los billetes de banco y su clasificación en aptos y no aptos para la circulación,

que evita errores en dicha clasificación, impidiendo que billetes no aptos sean puestos de nuevo en circulación, y que billetes aptos sean erróneamente destruidos de forma prematura. El método comprende capturar (1) al menos una imagen de al menos una de las caras de un billete a analizar, y analizar (4) en el dominio espacial la imagen captada. Además se analiza (5) en el dominio de la frecuencia la imagen captada y se combinan (13) ambos análisis (4, 5), mediante un algoritmo matemático, para obtener un único valor denominado FV. Finalmente, FV se compara (15) con un valor FV umbral fijado (14) y en función de que dicho FV calculado sea menor o mayor que el FV umbral, el billete se clasifica como apto o no apto para la circulación.

Método y dispositivo para la caracterización del estado de uso de los billetes de banco, y su clasificación en aptos y no aptos para la circulación 5

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un método y dispositivo para la caracterización del estado de uso de los billetes de banco y su clasificación en aptos y no aptos para la circulación, que 10 tiene por objeto evitar errores en dicha clasificación, impidiendo que billetes no aptos sean erróneamente clasificados como aptos y puestos de nuevo en circulación debiendo haber sido destruidos, y evitando que billetes aptos sean erróneamente clasificados como no aptos y en consecuencia sean destruidos de forma prematura.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Una de las labores que llevan a cabo los Bancos Centrales Nacionales en relación con el efectivo, es la clasificación por estado de uso de los billetes que retornan de la circulación, separando los aptos para seguir en circulación de aquellos que no lo son. 20

Normalmente, los billetes aptos se preparan para ser puestos de nuevo en circulación y los billetes no aptos se destruyen.

Esta clasificación por estado de uso se lleva a cabo mediante la detección y evaluación de diversas características en los billetes, como por ejemplo el grado de ensuciamiento de los billetes, la existencia de agujeros y determinación de su tamaño, la existencia de 25 esquinas dobladas y/o que faltan y determinación de su tamaño, la existencia de rasgaduras y determinación de su tamaño, la existencia de cintas adhesivas y determinación de su tamaño, la existencia de grafitis y determinación de su tamaño, la existencia de manchas y determinación de su tamaño, etc.

De todas ellas, la que presenta una mayor dificultad es la medición del grado de 30 ensuciamiento de los billetes, siendo además la que origina que un mayor número de billetes sean clasificados como no aptos, y por tanto, destruidos.

Los sistemas y métodos existentes en la actualidad se basan exclusivamente en el análisis de las imágenes de los billetes en el dominio espacial, es decir en descomponer las imágenes en los tres canales RGB (Red (rojo) , Green (verde) , Blue (azul) ) y en medir sobre ellos o sobre ciertas combinaciones de estos canales, la media y desviación estándar de los pixeles encuadrados en determinadas regiones de interés. En este sentido puede citarse el documento de patente WO 2012165959 referente a "Method and 5 device for classifying security documents such as banknotes".

El anterior documento, al igual que el resto de los métodos y dispositivos existentes en la actualidad, presentan una serie de problemas para la caracterización de la suciedad de los billetes y su clasificación en aptos y no aptos. Estos problemas básicamente son de tres tipos: 10

1. Baja repetividad y reproducibilidad: El mismo billete, procesado en el mismo sistema varias veces o en sistemas diferentes del mismo tipo, produce resultados diferentes.

2. Tasas de errores cruzados ("crossovers") : Existe la tasa "False Fit Rate FFR" (billetes sucios erróneamente clasificados como limpios) y la tasa "False Unfit 15 Rate FUR" (billetes limpios erróneamente clasificados como sucios) . Con los sistemas actuales, para conseguir FFR por debajo del 10% se obtienen FUR por encima del 15 y del 20%. Mientras que la FFR "contamina" los billetes en circulación con billetes sucios, la FUR representa directamente una pérdida económica para los Bancos Centrales, al tratarse de billetes aptos para seguir en 20 circulación que se están destruyendo de una forma prematura.

3. Baja correlación con la percepción humana de la suciedad en los billetes: En muchas ocasiones, los billetes clasificados como sucios por los sistemas actuales no son percibidos como tales por los seres humanos y viceversa, billetes clasificados como limpios presentan para el observador humano un grado de 25 suciedad inaceptable.

Si se tiene en cuenta que los Bancos Centrales Nacionales de todo el mundo clasifican por estado de uso miles de millones de billetes cada año, se puede llegar a tener una idea de la magnitud del problema que representa la inconsistencia en la caracterización de la suciedad de los billetes por los métodos o sistemas actuales. 30

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente señalados, la invención proporciona un nuevo método y dispositivo para la caracterización del estado de uso de los billetes de banco, y su clasificación en aptos y no aptos para la circulación. 5 La invención tiene por objetivo principal la caracterización y detección de la suciedad de los billetes, aunque también permite detectar otras características como por ejemplo manchas y escrituras o "grafittis".

Es conocido que para la caracterización de la suciedad de los billetes de banco se empleen métodos que comprenden capturar, por reflexión, al menos una imagen de al 10 menos una de las caras de un billete, mediante un dispositivo digital de captura de imágenes por reflexión. Seguidamente se almacena la imagen capturada en un formato estándar, se corrige el color de la imagen captada, utilizando el perfil de color ICC (perfil de color estandarizado por el International Color Consortium) del dispositivo empleado para la captura de la imagen. A continuación se analiza en el dominio espacial la imagen 15 captada, para lo que su imagen se descompone en los canales de color RGB y se calcula en al menos uno de los tres canales RGB y sobre el valor de los pixeles comprendidos en dicha imagen captada uno o más estadísticos (variables) de los pixeles de la imagen de la imagen captada. Los estadísticos que se calculan están seleccionados entre la media aritmética, desviación, típica, máximo, mínimo, mediana, moda, coeficiente de Kurtosis, y 20 coeficiente de simetría.

La principal novedad de la invención radica en que tras el análisis en el dominio espacial, se realiza un análisis en el dominio de la frecuencia de la imagen captada para lo que se aplica la transformación matemática conocida como transformada rápida de Fourier (Fast Fourier Transform, FFT) a dicha imagen captada en al menos uno de los canales R, G y 25 B, de forma que se obtiene una nueva imagen denominada espectro de potencias ("power spectrum") . Además para realizar el análisis en el dominio de la frecuencia, se calcula, sobre los pixeles de la imagen captada del espectro de potencias, uno o más de los estadísticos comentados anteriormente.

La realización del análisis de las imágenes en el dominio de la frecuencia, proporciona 30 una información complementaria a la obtenida mediante el análisis tradicional en el dominio espacial.

El método de la invención también comprende calificar visual e individualmente, como aptos o no aptos para la circulación, un conjunto de billetes usados de la misma denominación que los billetes a analizar. Esta clasificación se realiza por un grupo de expertos prestando especial interés a la región de la imagen captada del billete a analizar. 5

Se prevé realizar la captura de las imágenes individuales del conjunto de los billetes usados que anteriormente fueron calificados visualmente, para seguidamente analizar estas imágenes en todos los canales RGB, tanto en el dominio espacial como en el de la frecuencia, y obtener todos los estadísticos mencionados anteriormente. Las imágenes captadas se han de corresponder con la imagen captada del billete a analizar. 10

A continuación se analiza la correlación existente entre la clasificación visual realizada por el grupo de expertos y los datos obtenidos en el análisis en los dominios espacial y de la frecuencia de dichas imágenes individuales de los billetes calificados visualmente, para determinar los canales RGB y los estadísticos que ofrecen una mayor correlación y una mejor caracterización del estado de uso del billete. Este análisis de la correlación se 15 realiza de forma convencional por lo que no se describe en mayor detalle.

Seguidamente se combina al menos un estadístico obtenido mediante el análisis en el dominio espacial con al menos un estadístico obtenido mediante el análisis en el dominio de la frecuencia, del billete en análisis, para calcular un único valor numérico, denominado FV (Fitness Value) . Para realizar este cálculo se emplean los estadísticos 20 del análisis descrito en el párrafo anterior que ofrecen una mayor correlación en la clasificación realizada visualmente por el grupo de expertos.

Posteriormente se obtienen unos valores de referencia de los estadísticos con mayor correlación del punto anterior, para un billete en perfecto...

1. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, que comprende: 5

- capturar (1) por reflexión al menos una imagen de al menos una de las caras de un billete a analizar, mediante un módulo digital de captura de imágenes por reflexión, - almacenar (2) la imagen captada en un formato estándar;

- corregir (3) el color de la imagen captada, utilizando el perfil de color ICC del módulo empleado para la captura de la imagen, 10

- analizar (4) en el dominio espacial la imagen captada de acuerdo con las siguientes fases:

o Descomponer (4a) dicha imagen captada en los tres canales RGB: rojo (Red) , verde (Green) y azul (Blue) ,

o calcular (4b) en al menos uno de los tres canales R, G y B, y sobre el valor de los pixeles comprendidos en dicha imagen captada, al menos un estadístico seleccionado entre : media aritmética, desviación típica, mediana, moda, máximo, mínimo, coeficiente de Kurtosis, y coeficiente de simetría;

caracterizado por que además comprende: 20

- Analizar (5) en el dominio de la frecuencia la imagen captada de acuerdo con las siguientes fases:

o Aplicar (5a) la transformación matemática conocida como transformada rápida de Fourier (Fast Fourier Transform, FFT) a la imagen captada en al menos uno de 25 los canales R, G y B, para obtener una nueva imagen denominada espectro de potencias ("power spectrum") ,

o Calcular (5b) sobre los pixeles de la imagen captada, del espectro de potencias al menos un estadístico seleccionado entre: media aritmética, desviación 30 típica, mediana, moda, máximo, mínimo, coeficiente de Kurtosis y coeficiente de simetría,

- calificar (6) visual e individualmente, como aptos o no aptos para la circulación, un conjunto de billetes de la misma denominación que los billetes a analizar, por un grupo de expertos, prestando especial interés en la región de la imagen captada del billete a analizar, - capturar (7) las imágenes individuales del conjunto de billetes anteriormente calificados 5 visualmente, donde dichas imágenes se corresponden a la imagen captada del billete a analizar, - analizar (8) en todos los canales RGB, en los dominios espacial y de la frecuencia, las imágenes individuales de los billetes calificados visualmente, y obtener todos los estadísticos mencionados anteriormente, 10

- analizar (9) la correlación entre la clasificación visual realizada por el grupo de expertos y los datos obtenidos en el análisis en los dominios espacial y de la frecuencia de las imágenes individuales de dichos billetes calificados visualmente, para establecer los canales RGB y los estadísticos que ofrecen una mayor correlación y una mejor caracterización del estado de uso del billete, 15

- combinar (13) al menos un estadístico obtenido mediante el análisis en el dominio espacial con al menos un estadístico obtenido mediante el análisis en el dominio de la frecuencia, del billete en análisis, para calcular un único valor numérico, denominado FV (Fitness Value) , en cuyo cálculo se emplean los estadísticos del análisis (9) descrito en el punto anterior que ofrecen una mayor correlación en la clasificación (6) visual realizada 20 por el grupo de expertos, - obtener unos valores de referencia (12) de los estadísticos con mayor correlación del punto anterior, correspondientes a un billete en perfecto estado del mismo tipo que el billete a analizar, para lo que se captan (10) imágenes individuales de un conjunto de billetes nuevos de la misma denominación que el billete a analizar, correspondiente a la 25 imagen captada del billete a analizar, se calculan (11) los estadísticos seleccionados que ofrecen una mayor correlación en la clasificación realizada visualmente, y se toman los valores mínimos como valores de referencia (12) , - fijar (14) un FV umbral y comparar (15) el FV calculado, con el FV umbral, para clasificar el billete analizado como apto o no apto para la circulación, en función de que 30 dicho FV calculado sea menor o mayor que el FV umbral.

2. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS

BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, según reivindicación 1, caracterizado por que el FV se calcula como una distancia, desde el billete objeto de análisis hasta el billete perfectamente limpio tomado como referencia, mediante la ecuación: ; donde Xi son los estadísticos seleccionados, XRi son los valores de referencia para esos estadísticos, 5 Ci son factores de corrección de escala, m es el número de estadísticos seleccionados en el cálculo de FV que se obtiene experimentalmente; y el exponente n es un número positivo que se obtiene experimentalmente de forma que se maximice el porcentaje de coincidencia entre la clasificación visual (6) llevada a cabo y el análisis (9) realizado de dichos billetes clasificados visualmente. 10

3. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, según reivindicación 1, caracterizado por que entre la fase de corregir (3) el color de la imagen captada y la fase de analizar (4) en el dominio espacial, comprende seleccionar (16) al menos una región de interés de la imagen captada para la 15 caracterización del estado de uso de los billetes, realizándose el análisis espacial (4) y en frecuencia (5) únicamente sobre dicha región de interés; donde la calificación (6) visual por un grupo de expertos, se realiza prestando especial interés en la región de interés seleccionada, y donde los valores de referencia (12) se obtienen seleccionando dicha región de interés en las imágenes individuales del conjunto de billetes nuevos de la 20 misma denominación que el billete a analizar.

4. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, según reivindicación 3, caracterizado por que comprende seleccionar al menos una zona de la región de interés, del espectro de potencias realizándose el 25 análisis espacial (4) y en frecuencia (5) sobre dicha zona de la región de interés; donde la calificación (6) visual por un grupo de expertos, se realiza prestando especial interés en la zona de la región de interés seleccionada, y donde los valores de referencia (12) se obtienen seleccionando dicha zona de dicha región de interés en las imágenes individuales del conjunto de billetes nuevos de la misma denominación que el billete a 30 analizar.

5. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, según reivindicación 1, caracterizado por que cuando el FV calculado es menor que el valor umbral, el billete analizado es clasificado como apto y cuando es 5 mayor es clasificado como no apto.

6. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DELOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, según reivindicación 1, caracterizado por que la al menos imagen capturada ha de tener al menos una resolución de 60 puntos por cm, con una 10 profundidad de color de al menos 24 bits por pixel y en un formato sin compresión con perdidas.

7. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, según reivindicación 3, caracterizado por que la selección de una región 15 de interés para la caracterización de la suciedad de los billetes comprende seleccionar una región que carezca de impresión y que represente un porcentaje igual o mayor a un porcentaje previamente establecido de la superficie total del billete.

8. MÉTODO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DE LOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA 20 CIRCULACIÓN, según reivindicación 7, caracterizado por que el porcentaje previamente establecido que carezca de impresión ha de ser igual o menor que el 10% de la superficie total de billete.

9. DISPOSITIVO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DELOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA 25 CIRCULACIÓN, caracterizado por que comprende:

- un módulo de captura digital de imágenes por reflexión, para captar al menos una imagen digital de al menos una de las caras de un billete, - un procesador de la imagen digital captada, configurado para funcionar de acuerdo con el método de las reivindicaciones 1 a 8. 30

10. DISPOSITIVO PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL ESTADO DE USO DELOS BILLETES DE BANCO, Y SU CLASIFICACIÓN EN APTOS Y NO APTOS PARA LA CIRCULACIÓN, según reivindicación 9, caracterizado por que el módulo de captura digital de imágenes por reflexión está seleccionado entre un escáner, una cámara digital, y un array CCD (Dispositivo de Carga Acoplada, Charge Coupled Device) . 5