论文总字数：21227字

摘 要

随着世界经济飞速发展，人工清点钱币也容易导致不必要的失误，造成严重损失，银行业及零售业等也更加注重钱币清点的自动化和精确化。

通过分析自动钱币检测系统的背景及研究意义，纵观国内外发展现状，提出了一个切实可行的系统。用户将要检测的钱币以不固定顺序平铺在一张白纸上，在一个不固定的环境状态下进行拍摄并保存，通过系统建立的可交互界面同时进行钱币的分类及币值的汇总。该系统采用先纸币检测后硬币检测的顺序。首先运用尺度不变特征变换算法（SIFT），提取图像中的关键点，结合RANSAC算法，将测试图像与存储在内部数据库中的最佳参考图像进行特征匹配，通过特征点之间的欧式距离判定是否成功匹配，从而完成纸币的识别并获取该纸币对应的币值。然后运用霍夫变换算法，设定阈值找出潜在圆心位置，连续下采样不断缩小圆的半径范围，快速检测出图像中的硬币，并利用线性判别式分析对硬币进行分类，由硬币的半径对应于硬币的币值，从而完成硬币的识别。

该系统有良好的识别效果，检出率可观，能够识别出包含不规则排列的纸币及硬币的图像，对于纸币或硬币的重叠、褶皱或污损等干扰问题有一定的鲁棒性，且识别速度也有一定的提升。

关键字：钱币识别 尺度不变特征变换算法 霍夫变换

The design of Automatic Currency Detection system

ABSTRACT

With the development of the world economy, manual counting of currency can easily lead to mistakes and serious losses. The banking and retail factory are also focusing on the automation and precision of coin counting.

Through expounding the significance of the automatic currency detection system, and presenting a improved system. The currency to be detected by the user are laid on a piece of white paper in an unfixed order, photographed in an unfixed environment, and the classification of the currency are performed through the interactive interface established by the system. Firstly, the SIFT algorithm is used to pick up the points which are important in the picture. Combined with the RANSAC algorithm, the test image is fitted to the best reference image stored in the internal database, and the Euclidean distance between the feature points is determined whether the matching is successful, thereby completing the identification of the banknote and obtaining the currency value. Then use the Hough transform algorithm to set the threshold to find the potential center position, continuously downsample the radius of the circle, quickly detect the coins in the image, and use the linear discriminant analysis to classify the coins, corresponding to the radius of the coin. The coin value of the coin, thus completing the identification of the coin.

The system has a delicate result to examine in pictures, and the correct rate is considerable, and it can recognize images of banknotes and coins containing irregular arrangement, and is robust to interference problems such as overlap, wrinkle or stain of banknotes or coins, and There is also a certain increase in recognition speed.

key words: coin recognition; scale invariant feature transformation algorithm; Hough transform

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪 论 1

1.1自动钱币检测系统的研究背景 1

1.2自动钱币检测系统的研究意义 3

1.3自动钱币检测系统的国内外研究现状 3

1.3.1 国外研究现状 4

1.3.2国内研究现状 4

1.4论文结构 5

第二章 系统总设计 6

2.1自动钱币检测系统的设计思路 6

2.2自动钱币检测系统的设计流程 6

2.2.1界面设计 7

2.2.2显示图像 8

2.2.3钱币识别 8

第三章 纸币识别设计 10

3.1纸币识别的方法论 10

3.2SIFT算法 10

3.2.1构建尺度空间 11

3.2.2关键点检测 12

3.2.3关键点精确定位 15

3.2.4方向分配 17

3.2.5创建关键点描述符 17

3.3关键点匹配 19

3.3.1特征向量匹配 19

3.3.2RANSAC算法 19

3.3.3已检测内点的移除 20

3.4本章小结 21

3.4.1纸币识别的流程图 21

3.4.2识别效果 21

第四章 硬币识别设计 24

4.1硬币识别的方法论 24

4.2霍夫变换 24

4.3 线性判别式分析 25

4.4本章小结 27

4.4.1硬币识别的流程图 27

4.4.2识别效果 27

第五章 结果和性能评估 29

5.1运行速度 29

5.2检出效果 29

5.3局限性 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 绪 论

1.1自动钱币检测系统的研究背景

每个国家都有属于自己国家的货币，现金在很多场景下都是必须的，所以纸币和硬币的检测识别就显得尤为重要。截至现在，关于硬币和纸币的识别算法研究人员已经开发出很多了。

硬币是金属锻造的货币，在我国也有很悠久的历史。它耐磨，因此使用寿命较长，同时具有方便、收藏性等优点。我国第一套硬币1955年出现，一共有三种币值，到目前这套硬币已经自动丧失流通职能。之后第二套硬币发行，出现了四种面值，分别为1角、2角、5角和1元。截至目前的第四套硬币为1999年铸造，配合第五套纸币使用，具有1角、5角、1元三种面值，同时材质也发生了明显变化。

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