1、選圖背景

• 隨著科技的發展，影象識別技術在計算機視覺領域起著越來越重要的作用，現已被應用到金融、軍事、公安刑偵、生物醫學、機器視覺等各個領域；
• 隨著國民經濟的快速發展，人民幣大量流通市場，商業交易都離不開人民幣；
• 開發出一種高效率、低成本、通用性強的人民幣識別系統，能夠減少大量的人力資源，提升資金的週轉速度，十分具有前景。

2、研究內容及方法

2.1 研究內容

1. 結合影象處理方面的知識對人民幣進行研究分析。
2. 對紙幣影象進行預處理工作，改善影象質量，提高識別準確率。
3. 以第五版人民幣作為研究目標，分析特徵區域，完成對紙幣面值的識別。
4. 使用MATLAB實現

2.2 研究方法

2.2.1預處理

對影象進行灰度化、邊緣檢測、旋轉變換（Radon變換）等操作

1. 灰度處理：將彩色影象轉化為灰度級相等的影象，灰度變換是為了簡化資訊，在用灰度影象進行後續分析能夠減少大量計算量。

2. 邊緣檢測：邊緣檢測是為了找到影象中畫素變化明顯的點的集合，定點陣圖像特徵區域，影象特徵區域定位指的是在初始影象中確定出紙幣影象所在的位置。

3. 旋轉變換（傾斜校正）：由於紙幣擺放、拍攝角度問題會使紙幣影象一定程度的傾斜或幾何變形，需要進行傾斜校正。採用雷登變換。

4. 腐蝕：主要是為了縮減影象中的白色區域，用imerode函式實現影象腐蝕。

5. 閉運算：能消除小的空洞，填充凹角並填補輪廓線中的斷裂，使輪廓線更光滑。用imclose函式實現閉運算。

6. 二值化：二值影象（黑白影象）指的是影象中每個畫素點只有黑、白兩個值或者說灰度等級只有兩種的影象，二值圖的灰度範圍是0或者255，二維矩陣由0、1組成，“0”表示黑色（灰度值等於0），“1” 表示白色（灰度值等於255），資料型別為1位二進位制位。二值影象具有佔用空間小、資訊掩藏性強的特點。

7. 紙幣定位—邊緣切割：影象的定位分割是為了獲得完整、單獨的目標影象，它是影象處理中非常關鍵的一步，影象分割主要有基於區域和基於邊界分割兩種方法，本系統採用區域定位分割法。

   在紙幣識別系統中其目的是基於紙幣區域和背景區域的色調的不同，定位紙幣影象的四條邊緣線，確定紙幣在整幅影象中的具體位置，通過剪下把紙幣和背景分離。定位的準確性將直接影響到後面的特徵提取和識別。

2.2.2 紙幣面值識別

1. 中央數字提取

   中央數字提取流程

2. 模板匹配識別

   該方法是基於中央位置（即數字部分）來進行區分。通過上一步驟把紙幣單獨剪切出來後，根據不同幣值人民幣長寬比例不同，使用 imcrop 函式把中央帶有特徵數字的區域剪切出來。接下來，呼叫rgb2gray函式把提取的部分轉換成灰度影象，使用 medfilt2 函式進行中值濾波除去噪聲並進行明暗反轉。se=strel('rectangle',[a,b])，使用strel函式建立一個a*b的矩形結構元素，呼叫imdilate函式和imerode函式對結構元素se進行閉運算（先膨脹後腐蝕）。

3. 長度對比識別

   對降噪後的圖片進行二值化處理，得到黑白影象並進行顯示。找出數字區域左右邊界的第一個黑點，計算出兩個黑點之間的水平距離，即為中央數字的寬度，計算出數字寬度與整張紙幣長度的比值。[8]

   參考表1所示第五版紙幣基本特徵，根據數字寬度：中央數字寬度最大的圖片即為100元，依次類推寬度最小的為1元；根據數字長度和整張紙幣長度的幣值：幣值最大的為100元，依次類推比值最小的為1元。

   幣值種類	100元	50元	20元	10元	5元	1元
   主色調	紅	綠	棕	藍綠	紫	橄欖綠
   規格	長156mm 寬76mm	長150mm 寬70mm	長145mm 寬70mm	長140mm 寬70mm	長135mm 寬63mm	長135mm 寬62mm
   中央數字長度	38mm	25mm	24mm	22mm	12mm	7mm
   中央數字長度/紙幣長度	0.243	0.167	0.166	0.157	0.089	0.052

4. R、G、B對比識別

   RGB色彩就是物理學裡光的三原色，人類視覺可以感知的所有顏色都可以通過R、G、B（不同亮度度）互相混合得到。同樣，任何一種顏色都可以被分解成R、G、B（不同亮度）三種顏色。[9]

   提取出數字區域RGB分量，呼叫mean函式，使用公式返回每個R、G、B分量的平均值，結合不同紙幣特徵區域R、G、B的不同，通過分量之間作差，判斷紙幣面紙大小

2.2.3 GUI 介面製作

GUI（圖形使用者介面）是有各種圖形物件(如視窗、按鈕、文字和選單)組成顯示的計算機操作使用者介面。使用者通過運算或控制程式碼啟用圖形物件，引起一系列程式程式碼的執行，結果通過使用者介面進行反饋。MATLAB GUI是MATLAB中的一個極具實用性、互動性、美觀性的功能，將流程化的MATLAB程式包裝進一個簡單易懂的圖形中去，把繁瑣的過程簡潔化，從而方便了使用者的使用過程，讓程式的執行變得更加直觀。同時，GUI中資訊、資料的傳輸效率非常高，結果執行與反饋便捷、準確，開發人員不需要在介面程式碼的設計上花費太多精力，為使用MATLAB的程式設計者提供了一個簡單的開發環境，為使用者帶來了良好的體驗，提高了開發者的工作效率。

本系統設計的平臺如下圖所示，主介面上顯示了待識別影象、旋轉校正後的影象、擷取面額影象、處理後圖像，設定“讀取鈔票”功能按鈕，點選按鈕讀入待識別紙幣影象即可實現對應的功能。

3、結果展示

4、原始碼獲取方式

程式設計環境：Matlab 2021b（適用2016以上任何版本）

下載連結：https://mbd.pub/o/bread/mbd-Y5yYmJtx 或https://www.jdmm.cc/file/2708227

演示視訊：https://www.bilibili.com/video/BV1RW4y1E7dL/