一种基于图像识别的寺庙钱币收集箱钱币预分类系统

技术领域

本发明涉及寺庙智能管理，尤其是涉及一种基于图像识别的寺庙钱币收集箱钱币预分类系统。

背景技术

在寺庙内为了方便信仰人员或游客布施，往往会使用钱币收集箱，使其能将钱财等进行捐献，钱币收集箱是寺庙的常备设施，用于收纳寺庙捐款，现有的钱币收集箱大多为顶部或侧面简单开口的普通木制箱，捐款时直接将不同面值的纸币或硬币从开口塞进去，使用这样的钱币收集箱，寺庙管理人员在整理时首先需要将不同面值的钱币进行分类，再进行清点统计，导致寺庙的捐款整理工作复杂，占用大量时间。

发明专利CN201811038390.6公开了一种多收款通道的记账式防盗钱币收集箱，设置纸钞识别口和纸钞识别装置，用来收入纸币并判断纸币真伪，但是将纸币通过该纸钞识别口投入钱币收集箱时，需要对其进行展平，同时需要一张一张慢慢放入，对于捐款人来说使用非常不便，增加捐款时间，而寺庙中经常会因某些特定节日或习俗而人满为患，这些时候也是钱币收集箱钱款整理最为复杂的时候，且在钱币收集箱中投款时，由于信仰等因素，很少会有人使用假币，使得纸钞识别装置的设置性价比较低，因此该钱币收集箱并不适用于寺庙中使用。

因此亟需提供一种既能够适合寺庙人流量大的特点，又能够提高寺庙钱币收集箱捐款整理工作效率的系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于图像识别的寺庙钱币收集箱钱币预分类系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于图像识别的寺庙钱币收集箱钱币预分类系统，包括第一通道、第二通道、图像采集单元、电磁门控单元、箱体、以及安装于箱体内部的处理器、开设于箱体顶部的投币口和与投币口连通的图像采集腔，所述的箱体内部开设相互分隔，且分别通过第一通道与图像采集腔连通的第一收集腔和通过第二通道与图像采集腔连通的第二收集腔，所述的处理器分别与图像采集单元和电磁门控单元通信连接，所述的图像采集单元安装于图像采集腔内侧壁靠近投币口处，所述的电磁门控单元包括分别安装于第一通道上的第一电磁门和安装于第二通道上的第二电磁门；

当信仰人员要朝钱币收集箱投款捐赠时，将纸币或硬币通过投币口放入，所述的图像采集单元对进入投币口的钱币进行拍照，并发送至处理器，所述的处理器包括通过图像处理，识别投入钱币的形状是否为圆形，若是，则控制第二电磁门打开，所述的投入钱币通过第二通道进入第二收集腔，否则控制第一电磁门打开，所述的投入钱币通过第一通道进入第一收集腔，实现对纸币和硬币的预分类。

进一步地，所述的电磁门控单元还包括第三电磁门，所述的第一收集腔内分隔成七个分类腔，分别为用于收集一元纸币的第一纸币分类腔、用于收集五元纸币的第二纸币分类腔、用于收集十元纸币的第三纸币分类腔、用于收集二十元纸币的第四纸币分类腔、用于收集五十元纸币的第五纸币分类腔、用于收集一百元纸币的第六纸币分类腔以及于收集其他纸币的第七纸币分类腔，所述的第三电磁门共七个，分别设置于七个纸币分类腔和第一通道的交界处；

所述的处理器通过图像处理，识别投入钱币的颜色，并根据识别结果，控制对应的第三电磁门打开，使所述的投入钱币进入对应的纸币分类腔中，实现对纸币面值的预分类。

进一步地，所述的电磁门控单元还包括第四电磁门，所述的第二收集腔内分隔成四个分类腔，分别为用于收集一角硬币的第一硬币分类腔、用于收集五角硬币的第二硬币分类腔、用于收集一元硬币的第三硬币分类腔以及用于收集其他硬币的第四硬币分类腔，所述的第四电磁门共四个，分别设置于四个硬币分类腔和第二通道的交界处；

所述的处理器通过图像处理，识别投入钱币的直径，并根据识别结果，控制对应的第四电磁门打开，使所述的投入钱币进入对应的硬币分类腔中，实现对硬币面值的预分类。

进一步地，所述的处理器包括形状识别模块、直径识别模块和颜色识别模块；

所述的形状识别模块分别与图像采集单元、第一电磁门和第二电磁门通信连接，用于获取图像采集单元采集的图像，并发送电磁控制信号至第一电磁门或第二电磁门；

所述的颜色识别模块通过形状识别模块与图像采集单元通信连接，并与第三电磁门通信连接，用于获取图像采集单元采集的图像，并发送电磁控制信号至第三电磁门；

所述的直径识别模块通过形状识别模块与图像采集单元通信连接，并与第四电磁门通信连接，用于获取图像采集单元采集的图像，并发送电磁控制信号至第四电磁门。

更进一步地，该系统对投入钱币进行预分类的步骤具体包括：

S1：所述的图像采集单元对进入投币口的钱币进行拍照，得到钱币图像，并发送至处理器；

S2：所述的形状识别模块对钱币图像进行图像处理，提取轮廓形状，并判断该投入钱币轮廓是否为圆形，若是，则控制第二电磁门打开，并执行步骤S3，否则控制第一电磁门打开，并执行步骤S4；

S3：所述的直径识别模块对钱币图像进行图像处理，获取圆形轮廓直径，并判断直径是否在预设分类范围内，若是，则根据直径大小，控制打开第一硬币分类腔、第二硬币分类腔或第三硬币分类腔对应的第四电磁门，否则控制打开第四硬币分类腔对应的第四电磁门；

S4：所述的颜色识别模块对钱币图像进行图像处理，获取图像中钱币部分的平均RGB值，并判断该值是否在预设分类范围内，若是，则根据平均RGB值大小，控制打开第一纸币分类腔、第二纸币分类腔、第三纸币分类腔、第四纸币分类腔、第五纸币分类腔或第六纸币分类腔对应的第三电磁门，否则控制打开第七纸币分类腔对应的第三电磁门。

进一步地，该系统还包括红外传感器，所述的红外传感器设置多个，且与各电磁门一一对应，安装于各电磁门门口处，且分别通过控制器与各电磁门直接连接；

当投入钱币通过对应的电磁门时，所述的红外传感器检测到该电磁门已有钱币通过，并通过控制器将对应电磁门关闭。

进一步优选地，所述的投币口处还设有光电传感器，所述的光电传感器与图像采集单元通信连接，当光电传感器检测到有钱币进入投币口时，控制图像采集单元采集图像。

进一步优选地，所述的图像采集单元包括摄像头和闪光灯。

进一步优选地，所述的第一通道和第二通道倾斜设置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明在钱币收集箱箱体内部设置第一收集腔和第二收集腔，并在收集腔内部进一步划分分类腔，利用不同材质钱币和不同面值钱币形状、颜色的不同，通过图像处理的形状识别、直径识别和颜色识别，对投入钱币收集箱的钱币进行初步预分类，由于投入钱币收集箱的钱币大部分都为正在流通的人民币，因此该分类方法可以将大部分投入的钱币进行正确分类，有效减轻寺庙工作人员对钱币收集箱钱款整理的难度和复杂度；

2)本发明采用先对纸币和硬币进行分类，再对面值进行分类的二级分类方法，降低了运算量，同时采用包括形状识别、直径识别和颜色识别等较为成熟且运算简单图像处理方法，提高运算速度，提高钱币分类的效率，能够适合寺庙人流量大的特点；

3)本发明设置倾斜的第一通道和第二通道，形成倾斜滑道，利用钱币自身重力，结构简单且分类效率高。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图；

图2为本发明钱币收集箱的正视平面示意图；

图3为本发明钱币收集箱的右视平面示意图；

图4为本发明钱币收集箱投币口的结构示意图；

图5为本发明纸币预分类的内部结构示意图；

图6为本发明硬币预分类的内部结构示意图。

其中，1、箱体，2、投币口，3、图像采集腔，4、光电传感器，5、图像采集单元，6、第一通道，61、第一电磁门，62、第三电磁门，7、第二通道，71、第二电磁门，72、第四电磁门，8、处理器，9、第一收集腔，91、第一纸币分类腔，92、第二纸币分类腔，93、第三纸币分类腔，94、第四纸币分类腔，95、第五纸币分类腔，96、第六纸币分类腔，97、第七纸币分类腔，10、第二收集腔，101、第一硬币分类腔，102、第二硬币分类腔，103、第三硬币分类腔，104、第四硬币分类腔， 11、挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，本发明提供一种基于图像识别的寺庙钱币收集箱钱币预分类系统，包括第一通道6、第二通道7、图像采集单元5、电磁门控单元、箱体1、以及安装于箱体1内部的处理器8、开设于箱体1顶部的投币口2和与投币口2连通的图像采集腔3，箱体1内部开设相互分隔，且分别通过第一通道6与图像采集腔3连通的第一收集腔9和通过第二通道7与图像采集腔3连通的第二收集腔10，第一收集腔9和第二收集腔10通过挡板11隔开，处理器8分别与图像采集单元5 和电磁门控单元通信连接，图像采集单元5安装于图像采集腔3内侧壁靠近投币口 2处，电磁门控单元包括分别安装于第一通道6上的第一电磁门61和安装于第二通道7上的第二电磁门71。

如图5所示，本发明中，电磁门控单元还包括第三电磁门62，第一收集腔9 内分隔成七个分类腔，分别为用于收集一元纸币的第一纸币分类腔91、用于收集五元纸币的第二纸币分类腔92、用于收集十元纸币的第三纸币分类腔93、用于收集二十元纸币的第四纸币分类腔94、用于收集五十元纸币的第五纸币分类腔95、用于收集一百元纸币的第六纸币分类腔96以及于收集其他纸币的第七纸币分类腔 97，第三电磁门62共七个，分别设置于七个纸币分类腔和第一通道6的交界处，图像采集单元5包括摄像头和闪光灯，闪光灯能够使每次拍照的光照情况相同，提高对颜色识别的正确率。

如图6所示，本发明中电磁门控单元还包括第四电磁门72，第二收集腔10内分隔成四个分类腔，分别为用于收集一角硬币的第一硬币分类腔101、用于收集五角硬币的第二硬币分类腔102、用于收集一元硬币的第三硬币分类腔103以及用于收集其他硬币的第四硬币分类腔104，第四电磁门72共四个，分别设置于四个硬币分类腔和第二通道7的交界处。

另外，本实施例中，还设置多个红外传感器(图中未画出)，多个红外传感器与各电磁门一一对应，安装于每个电磁门门口内，且分别通过控制器与各电磁门直接连接，当投入钱币通过对应的电磁门时，红外传感器检测到该电磁门已有钱币通过，并通过控制器直接将对应电磁门及时关闭，防止因电磁门关闭不及时而导致下一个投入钱币被误分。

当信仰人员要朝钱币收集箱投款捐赠时，将纸币或硬币通过投币口2放入，图像采集单元5对进入投币口2的钱币进行拍照，并发送至处理器8，处理器8包括通过图像处理，识别投入钱币的形状是否为圆形，若是，则控制第二电磁门71打开，投入钱币通过第二通道7进入第二收集腔10，否则控制第一电磁门61打开，投入钱币通过第一通道6进入第一收集腔9，实现对纸币和硬币的预分类。

然后处理器8再通过图像处理，识别投入钱币的颜色，并根据识别结果，控制对应的第三电磁门62打开，使投入钱币进入对应的纸币分类腔中，实现对纸币面值的预分类。

或处理器8再通过图像处理，识别投入钱币的直径，并根据识别结果，控制对应的第四电磁门72打开，使投入钱币进入对应的硬币分类腔中，实现对硬币面值的预分类。

如图1所示，处理器8包括形状识别模块、直径识别模块和颜色识别模块；

形状识别模块分别与图像采集单元5、第一电磁门61和第二电磁门71通信连接，用于获取图像采集单元5采集的图像，并发送电磁控制信号至第一电磁门61 或第二电磁门71；

颜色识别模块通过形状识别模块与图像采集单元5通信连接，并与第三电磁门 62通信连接，用于获取图像采集单元5采集的图像，并发送电磁控制信号至第三电磁门62；

直径识别模块通过形状识别模块与图像采集单元5通信连接，并与第四电磁门 72通信连接，用于获取图像采集单元5采集的图像，并发送电磁控制信号至第四电磁门72。

其对投入钱币进行预分类的步骤具体包括：

S1：图像采集单元5对进入投币口2的钱币进行拍照，得到钱币图像，并发送至处理器8；

S2：形状识别模块对钱币图像进行图像处理，提取轮廓形状，并判断该投入钱币轮廓是否为圆形，若是，则控制第二电磁门71打开，并执行步骤S3，否则控制第一电磁门61打开，并执行步骤S4；

S3：直径识别模块对钱币图像进行图像处理，获取圆形轮廓直径，并判断直径是否在预设分类范围内，若是，则根据直径大小，控制打开第一硬币分类腔101、第二硬币分类腔102或第三硬币分类腔103对应的第四电磁门72，否则控制打开第四硬币分类腔104对应的第四电磁门72；

S4：颜色识别模块对钱币图像进行图像处理，获取图像中钱币部分的平均RGB 值，并判断该值是否在预设分类范围内，若是，则根据平均RGB值大小，控制打开第一纸币分类腔91、第二纸币分类腔92、第三纸币分类腔93、第四纸币分类腔94、第五纸币分类腔95或第六纸币分类腔96对应的第三电磁门62，否则控制打开第七纸币分类腔97对应的第三电磁门62。

本实施例中，投币口2处还设有光电传感器4，光电传感器4与图像采集单元 5通信连接，当光电传感器4检测到有钱币进入投币口2时，控制图像采集单元5 采集图像，相比于利用图像采集单元5自动识别目标，利用光电传感器4可以更检测到投入的钱币，更快启动图像采集单元5，提高效率，适合寺庙人多情况。

不同面值的硬币有不同的直径，不同面值的纸币有不同的颜色，这两者都是很容易在图像中获取的信息，步骤S3中的直径预设分类范围和步骤S4中的颜色预设分类范围根据第五套人民币的特点进行设置，不做具体限定，当图像识别得到的直径或颜色不在预设分类范围内时，说明投入的钱币不是第五套人民币或者不是预设的几种面值，或者识别失误，这时都可以将其放入第七纸币分类腔97或第四硬币分类腔104。

本实施例中，第一通道6和第二通道7均包括两段，且两段均倾斜设置，为倾斜滑道，当钱币进入两个通道内后，会在重力的作用下向下滑落，第一纸币分类腔 91、第二纸币分类腔92、第三纸币分类腔93、第四纸币分类腔94、第五纸币分类腔95、第六纸币分类腔96和第七纸币分类腔97依次设置在第一通道6第二段的下方，各分类腔对应的电磁门开在第一通道6第二段的底部，当对应的电磁门打开时，纸币就会在滑过时直接掉落，第二通道7和各硬币分类腔的设置也相同，在这种情况下，可以省去第七纸币分类腔97和第四硬币分类腔104上安装的电磁门以及红外传感器，即当对钱币的分类失败时，直接自动滑落至最底部，进入第七纸币分类腔97或第四硬币分类腔104，防止钱币由于分类失败或电磁门控制失误等原因在通道内堆积。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。