技术摘要：
一种金融机具CIS图像预处理的方法和装置，方法包括：采集CIS图像，进行CIS图像的非均匀性校正；进行CIS图像的白平衡校正；进行上下两组CIS之间的偏移校正。本发明基于以上方法提出了相应的装置，并实现金融机具CIS图像预处理。图像预处理通过非均匀实时校正方法解决CIS  全部
背景技术：
CIS(Contact  Image  Sensor)即接触式图像传感器，在金融机具领域主要用于纸 币鉴别图像的采集。 CIS非均匀性体现为CIS原始图像不规则竖纹，非均匀性来源主要有：CIS中各光敏 单元的响应特性非一致性；CIS器件由多段拼接，CIS各段之间也存在非一致性；噪声及光学 系统影响；电信号传输与放大通路的不一致等。非均匀性严重影响了成像质量，所以非均匀 性校正成为CIS图像处理中的关键技术之一。 光源色彩决定了物体反射出的光彩颜色，无论阴晴、雾霾，人眼可自适应调整，看 到的白色物体颜色依旧；但是CIS不具备这种智能调整的功能，CIS感光元件本身也没有这 种适应功能，为了贴近人的视觉标准，CIS需要针对图像输出信号进行白平衡校正，从而获 取到真实的色彩图像。 金融机具产品CIS装置目前一般是采用上下相对的方式进行安装。上下CIS可分别 采集图像正反面，获取完整的纸币图像信息。由于安装前后，左右偏移的影响；上下CIS成像 存在前后，左右的相对偏移。 为保证金融机具CIS图像鉴别需求，图像预处理是获取可靠纸币图像的基础；而另 一方面，目前金融机具产品有实时性鉴别的要求，耗时优化也是产品设计与算法设计的关 键。 传统的处理方案： CIS非均匀性：采用单独的处理器进行逐点计算，耗时较大。 白平衡：一方面，传统方案一般采用单光源进行鉴别，对白平衡无明确要求，未考 虑白平衡需求。另一方面，2018年金标《GRT0154-2017人民币现金机具鉴别能力技术规范》 要求引入了可见光测试样张的鉴别要求；同时提出了依据颜色特征进行纸币鉴别的样张要 求；如何快速有效进行逐点的白平衡计算，是金融机具在新标准要求下新的技术要求。 上下CIS偏移：一种方案，传统的方案采用机械配准的方案，忽略上下CIS的偏移影 响；另一种方案，采用上下同时计算两遍角点的方案进行差异的修正；计算耗时较长，不利 于系统实时性的优化需求。
技术实现要素：
鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或 者至少部分地解决上述问题的一种，具体方案如下： 作为本发明的第一方面，提供一种金融机具CIS图像预处理的方法，所述方法包括 以下步骤： 7 CN 111612967 A 说　明　书 2/11 页 步骤1，采集CIS图像，进行CIS图像的非均匀性校正； 步骤2，进行CIS图像的白平衡校正； 步骤3，进行上下两组CIS之间的偏移校正； 步骤4，通过步骤1-3对CIS图像预处理，得到满足纸币鉴别要求和实时性的图像。 进一步地，步骤1具体包括： 步骤1.1，分析CIS图像的光电效应响应率曲线，建立CIS图像亮度变化的线性模 型； 步骤1.2，基于所述线性模型，针对CIS图像的第i点，采用以下两点校正的方法进 行图像校正，具体公式如下： 其中： Utarget：第i点的白图AD值目标值； Ubright：第i点的白图AD值采样值； Udark：第i点的黑图AD值采样值； k：第i点的增益调整的对比度目标值； b：第i点的偏置调整的亮度目标值； 经过逐点计算，最终获取校正参数数组k[i]和b[i]； 步骤1.3，依据CIS图像各点对应的k、b值，基于以下公式计算经过非均匀计算后获 得的AD值： Yi＝k[i]×Xi b[i]； 其中: Xi代表CIS上第i个像素对应的输入的图像AD值； Yi代表CIS上第i个像素经过非均匀计算后获得的AD值。 进一步地，所述方法还包括：基于计算出的Yi，采用查表方式以空间换时间进行查 表计算，提高运算效率，具体如下： CIS图像上第i个像素对应Xi，采用8bitAD转换精度，则Xi取值范围为[0,256]，通 过非均匀转换公式，计算获得的Xi的非均匀计算结果的查找表Ti[Xi]，即： Yi＝k[i]×Xi b[i]＝Ti[Xi] 后续计算时，直接依据Xi的值到查找表中查找Ti[Xi]获取对应的Yi值。 进一步地，步骤2具体包括： 步骤2.1，CIS图像R、G、B白区亮度特征统计，针对金融机具的CIS应用特征，提出采 用纸币进行白平衡的修改，获取R、G、B各颜色分量对应的白区亮度特征值； 8 CN 111612967 A 说　明　书 3/11 页 步骤2.2，进行CIS图像R、G、B白平衡校正参数计算，公式如下： para_colour_balance＝standard_value÷current_value； 其中： para_colour_balance：白平衡校正参数； standard_value：白平衡目标值； current_value：白区亮度特征值； 步骤2.3，CIS图像R、G、B白平衡实时计算，为保障实时计算的需求；白平衡校正参 数k_colour_balance通过计算与CIS图像每一点的k、b值进行整合，具体公式如下： k′[i]＝para_colour_balance×k[i]； b′[i]＝para_colour_balance×b[i]； 基于上述公式，采用修正后的k′、b′参数，进行非均匀性计算或者查表计算白平衡 校正参数。 进一步地，步骤3具体包括： 步骤3.1，首先对相关参数进行定义，具体如下； distance_x：x方向校正参数； distance_y：y方向校正参数； coordinates_up.x[i]：上CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的x坐标 值，i取值范围[0,3]； coordinates_up.y[i]：上CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的y坐标 值，i取值范围[0,3]； coordinates_bottom.x[i]：下CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的x坐 标值，i取值范围[0,3]； coordinates_bottom.y[i]：下CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的y坐 标值，i取值范围[0,3]； width：CIS图像宽度； x方向与y方向校正参数计算公式如下： distance_x＝(coordinates_up.x[1] coordinates_bottom.x[0])-width distance_y＝(coordinates_up.y[1]-coordinates_bottom.y[0])； 步骤3.2，最后依据上角点计算下角点参数，计算公式如下： coordinates_bottom.x[0]＝width-(coordinates_up.x[1]-distance_x) coordinates_bottom.y[0]＝coordinates_up.y[1]-distance_y coordinates_bottom.x[1]＝width-(coordinates_up.x[0]-distance_x) coordinates_bottom.y[1]＝coordinates_up.y[0]-distance_y coordinates_bottom.x[2]＝width-(coordinates_up.x[3]-distance_x) coordinates_bottom.y[2]＝coordinates_up.y[3]-distance_y coordinates_bottom.x[3]＝width-(coordinates_up.x[2]-distance_x) coordinates_bottom.y[3]＝coordinates_up.y[2]-distance_y。 作为本发明的第二方面，提供一种金融机具CIS图像预处理的装置，所述装置包括 CIS图像非均均性校正模块、CIS图像白平衡校正模块和上下CIS偏移校正模块； 9 CN 111612967 A 说　明　书 4/11 页 所述CIS图像非均均性校正模块用于对CIS图像的非均匀性校正； 所述CIS图像白平衡校正模块用于对CIS图像的白平衡校正； 所述上下CIS偏移校正模块用于对上下两组CIS之间的偏移进行校正。 进一步地，所述CIS图像非均均性校正模块对CIS图像的非均匀性校正具体为： 分析CIS图像的光电效应响应率曲线，建立CIS图像亮度变化的线性模型； 基于所述线性模型，针对CIS图像的第i点，采用以下两点校正的方法进行图像校 正，具体公式如下： 其中： Utarget：第i点的白图AD值目标值； Ubright：第i点的白图AD值采样值； Udark：第i点的黑图AD值采样值； k：第i点的增益调整的对比度目标值； b：第i点的偏置调整的亮度目标值； 经过逐点计算，最终获取校正参数数组k[i]和b[i]； 依据CIS图像各点对应的k、b值，基于以下公式计算经过非均匀计算后获得的AD 值： Yi＝k[i]×Xi b[i]； 其中: Xi代表CIS上第i个像素对应的输入的图像AD值； Yi代表CIS上第i个像素经过非均匀计算后获得的AD值。 进一步地，所述装置还包括查找表建立模块； 所述查找表建立模块用于基于计算出的Yi，采用查表方式以空间换时间进行查表 计算，提高运算效率，具体如下： CIS图像上第i个像素对应Xi，采用8bitAD转换精度，则Xi取值范围为[0,256]，通 过非均匀转换公式，计算获得的Xi的非均匀计算结果的查找表Ti[Xi]，即： Yi＝k[i]×Xi b[i]＝Ti[Xi] 后续计算时，直接依据Xi的值到查找表中查找Ti[Xi]获取对应的Yi值。 进一步地，所述CIS图像白平衡校正模块对CIS图像的白平衡校正具体为： CIS图像R、G、B白区亮度特征统计，针对金融机具的CIS应用特征，提出采用纸币进 行白平衡的修改，获取R、G、B各颜色分量对应的白区亮度特征值； 进行CIS图像R、G、B白平衡校正参数计算，公式如下： 10 CN 111612967 A 说　明　书 5/11 页 para_colour_balance＝standard_value÷current_value； 其中： para_colour_balance：白平衡校正参数； standard_value：白平衡目标值； current_value：白区亮度特征值； CIS图像R、G、B白平衡实时计算，为保障实时计算的需求；白平衡校正参数k_ colour_balance通过计算与CIS图像每一点的k、b值进行整合，具体公式如下： k′[i]＝para_colour_balance×k[i]； b′[i]＝para_colour_balance×b[i]； 基于上述公式，采用修正后的k′、b′参数，进行非均匀性计算或者查表计算白平衡 校正参数。 进一步地，所述上下CIS偏移校正模块对上下两组CIS之间的偏移进行校正具体 为： 首先对相关参数进行定义，具体如下； distance_x：x方向校正参数； distance_y：y方向校正参数； coordinates_up.x[i]：上CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的x坐标 值，i取值范围[0,3]； coordinates_up.y[i]：上CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的y坐标 值，i取值范围[0,3]； coordinates_bottom.x[i]：下CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的x坐 标值，i取值范围[0,3]； coordinates_bottom.y[i]：下CIS获取的CIS图像上从左上角点顺时间方向的y坐 标值，i取值范围[0,3]； width：CIS图像宽度； x方向与y方向校正参数计算公式如下： distance_x＝(coordinates_up.x[1] coordinates_bottom.x[0])-width distance_y＝(coordinates_up.y[1]-coordinates_bottom.y[0])； 最后依据上角点计算下角点参数，计算公式如下： coordinates_bottom.x[0]＝width-(coordinates_up.x[1]-distance_x) coordinates_bottom.y[0]＝coordinates_up.y[1]-distance_y coordinates_bottom.x[1]＝width-(coordinates_up.x[0]-distance_x) coordinates_bottom.y[1]＝coordinates_up.y[0]-distance_y coordinates_bottom.x[2]＝width-(coordinates_up.x[3]-distance_x) coordinates_bottom.y[2]＝coordinates_up.y[3]-distance_y coordinates_bottom.x[3]＝width-(coordinates_up.x[2]-distance_x) coordinates_bottom.y[3]＝coordinates_up.y[2]-distance_y。 本发明具有以下有益效果： 1 .本发明针对CIS非均匀校正，提出了CIS光电效应线性相关性的实验数据结论； 11 CN 111612967 A 说　明　书 6/11 页 基于线性特征提出了非均匀性的k、b计算方法；提出了基于FPGA协处理器进行并行计算的 非均匀性实时处理方案；特别的，针对耗时优化，提出了查找表的计算方案。 2.本发明针对白平衡校正，提出了白平衡的计算方法；特别的，针对耗时优化，提 出将白平衡参数整合到k、b参数，采用FPGA并行实时运算的方案。 3.本发明针对上下CIS偏移，提出了偏移校正参数计算及其修正图像平移的方法。 附图说明 图1为本发明实施例提供的金融机具CIS图像预处理的方法流程图； 图2为本发明实施例提供的金融机具CIS图像预处理的装置模块图； 图3为本发明实施例提供的金融机具CIS图像预处理装置的硬件系统框图 图4为本发明实施例提供的金融机具CIS图像预处理装置的机械结构简图； 图5a-5d为本发明实施例提供的CIS光电效应(发光时间-亮度)响应率曲线 图6为本发明实施例提供的非均匀校正方案示意图； 图7为本发明实施例提供的非均匀校正黑图Udark； 图8为本发明实施例提供的非均匀校正白图Ubright； 图9为本发明实施例提供的非均匀校正前具有竖纹的图像； 图10为本发明实施例提供的非均匀校正后竖纹清除的图像； 图11为本发明实施例提供的未进行白平衡校正的纸币图像 图12为本发明实施例提供的进行白平衡校正的纸币图像