基于计算机视觉的欧元硬币识别

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1、学校代码10530学号201510171792分类号TP391密级公开硕士学位论文基于计算机视觉的欧元硬币识别学位申请人陈红磊指导教师张东波教授学院名称信息工程学院学科专业控制科学与工程研究方向图像处理与模式识别二○一八年六月四日EuroCoinRecognitionbasedonComputerVisionCandidateChenHongleiSupervisorProfessorZhangDongboCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramControlScienceandEngineeringSpecializationImagepr

2、ocessingandPatternrecognitionDegreeMasterUniversityXiangtanUniversityDateJun4th,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机

3、构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要硬币在日常生活中起到非常重要的作用，在自动售票机、自动售货机等设备上广泛使用，硬币清分是其日常流通管理的一项重要工作。在欧盟地区，欧元硬币在各个国家大量流通，欧元硬币的特点是正面图案统一设计，背面图案由各发行国自行设计，因此由不同国家发行的硬币背面图案差异很大，鉴于这一特点，通过背面图案的识别可判别硬币所属国别。同时硬币在流通过程中，由于磨损会造

4、成外观品质下降，因此外观磨损严重的硬币需要进行回收，通过对硬币的外观品质进行评估是判断硬币是否应该回收的通常做法，而评价外观质量的其中一个信息因素是硬币的发行年份，因此硬币分拣时如果能够对年份进行检测和识别，将有利于在清分作业时的精准分类。由于人工完成欧元硬币的国别识别、年份检测与识别的工作耗时耗力，为了解决以上问题，本文研究基于计算机视觉检测系统实现欧元硬币的国别识别以及年份检测。论文主要完成了以下三部分工作：（1）针对欧元硬币属于圆形图像的特点，根据圆形图像中心对称特性，提出一种基于空间对称位置描述的抗旋转高效高鉴别二值模式特征提取方法。该方法在特征计算时通过径向变换重新构建局部坐标系统

5、，并在此基础上实现具有抗旋转变换的空间对称区域的局部二值模式提取，同时池化操作采用了具有旋转不变性的环状空间划分，从而保证了最终特征描述的抗旋转变换能力。该方法在欧元硬币数据集的识别准确率逼近100%，优于传统的LBP特征和HOG特征，而且算法具有高效性，其单点计算时间只需0.045ms。（2）针对欧元硬币年份检测与识别的特殊性，提出基于Faster-RCNN模型的数字检测方法，以及基于聚类算法和先验规则的年份排序算法。通过训练数据增量化处理，重新训练的Faster-RCNN网络模型能够适应硬币中数字的各种位姿和尺寸变化，进而利用K-means聚类算法，可以将获得的数字候选框聚成4类，选取每

6、类中置信度最大的候选框，最后根据预先确定的不同国别硬币的年份排列方式，通过适当的排序算法即可得到正确的年份信息。实验表明，本文方法的年份检测识别准确率达到89.62%，计算耗时约215ms，基本满足准确性和实时性要求。（3）设计完成了欧元硬币计算机视觉检测实验系统，该系统可以实现欧元硬币的国别识别和年份检测，满足了原理验证和算法验证的要求。实验系统包括检测方案设计、硬件设备选型和图像检测系统程序等部分。本文的研究对于欧元硬币的流通管理的技术进步具有推动作用，其针对欧元硬币本身的特点研究的算法既解决了欧元硬币本身的检测与识别问题，同时对于其它的圆形图案的识别，特定图案中数字的识别也具有借鉴意义

7、。关键词：欧元硬币图像；局部纹理特征；深度学习；Faster-RCNN；K-means聚类IAbstractCoinsplayaveryimportantroleindailylifeandarewidelyusedinautomaticticketvendingmachines,vendingmachines,andotherequipments.Coinsortingisanimportantpartof