Устройство компьютеризированного оптического считывания документов
Устройство компьютеризированного оптического считывания документов предназначено для считывания и распознавания графической и текстовой информации и может быть использовано для идентификации экспертизы различных документов, а также для определения качества их изготовления и контроля их подлинности. Устройство содержит зону машиносчитывания документов, включающую блок осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных инфракрасных светодиодов и направленных на машиносчитываемый документ под углом 45 град., блок неподвижно закрепленных светофильтров, состоящих из четырех ПК пропускающих фильтров и четырех малогабаритных объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение, включающий четыре малогабаритные аналоговые видеокамеры высокого разрешения, оптически связанные с четырьмя малогабаритными объективами, элемент ввода видеоизображения в персональную электронную вычислительную машину в виде устройства видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, имеющее четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно и зону обработки изображений машиносчитываемых документов с использованием компьютера (монитора), при этом блок светофильтров установлен перед блоком объективов, выход каждой видеокамеры электрически соединен с входом устройства видеозахвата с интерфейсом USB 2.0, а выход последнего электрически соединен с входом порта USB 2.0 компьютера. 1 н.п. ф-ы; 1 фиг.
Полезная модель относится к области приборостроения, а именно, к устройству компьютеризированной оптической обработки документов, и предназначено для считывания и распознавания графической и текстовой информации (знаков и образов из документов) и может быть использовано для идентификации экспертизы документов, как паспортов, водительских удостоверений, технических и транспортных документов, выездных виз, банкнот и прочих ценных бумаг, а также для определения качества изготовления указанных документов и для экспертно-криминалистических исследований с целью контроля их подлинности.
Известен мобильный аппаратно-программный комплекс 83Х3 производства фирмы «Регула» Республика Беларусь (http://www.regula.ws/index/php?ml=ru&id=2). Устройство позволяет считывать изображения документа в белом и инфракрасном сете (870 нм) с оптическим разрешением до 250 dpi (изображение целой страницы документа), осуществлять распознавание информации из машиночитаемой зоны документа, определять тип документа и получать данные с RFID-микросхемы. Недостатком этого устройства является низкое оптическое разрешение прибора, что негативно отражается на качестве считывания документов.
Известно устройство Kiosk ePassport Reader фирмы 3М, которое имеет по сравнению с вышеуказанным аналогом более высокое разрешение, позволяющее получать полные изображения документов в различных спектральных диапазонах освещения с разрешением до 416 dpi, а также ID-450 фирмы AsureTec с разрешением до 400 dpi (http://www.assuretec.com/index.php/products/hardware-new/). Недостатком устройства то, что оно не является мобильным, а предназначен для функционирования в составе стационарной системы безопасности, причем все функции по распознаванию MRZ, выделению портрета и других объектов из изображения, взаимодействию с базой данных возложены на управляющий компьютер, связанный с устройством проводным USB интерфейсом.
Из патентной информации известно устройство считывания документов, с возможностью контроля их подлинности, включающее монитор и электрически связанные с ним видеокамеру и инфракрасный излучатель в виде кластеров из инфракрасных светодиодов и приемник отраженного излучения, при этом последние элементы устройства установлены коаксиально-коллинеарно под углом к вертикальной оси (RU, 
15040 U1, кл. G07D 7/00, 2000 г.) Указанное устройство не нашло широкого применения, поскольку оно не обеспечивает равномерного освещения контролируемой страницы объекта считывания, в результате чего получающееся изображение имеет искажения.
Известно устройство для считывания графической и текстовой информации, содержащее источник излучения, световод, выполненный в виде оптически прозрачной плоскопараллельной пластины и имеющий участок оптически связанный с носителем информации и фотоприемник - линейку фотоприемных элементов подключенных к аналого-цифровому преобразователю (RU, патент 2237282 C2, G06K 7/10, 2004 г.). Недостатками указанного устройства являются нелинейность спроецированного на линейку фотоприемных элементов изображения, считываемого участка носителя, вследствие его «бочкообразного» искажения у кромки рабочего поля линзы и, кроме того, ограниченное поле зрения устройства и необходимость сканирования находящейся на носителе информации.
Наиболее близким аналогом-прототипом заявленного устройства компьютеризированного оптического считывания документов признано устройство того же назначения описанное в патенте RU 2229744 C2, МПК: G06K 9/58, 20.10.2003 г.
Указанное известное устройство компьютеризированного оптического считывания документов содержит зону машиносчитывания документов с блоком осветителей, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение, элемент ввода видеоизображения в ПВЭМ и зону обработки изображений машиносчитываемых документов, при этом блок осветлителей зоны машиносчитывания документов включает галогенный осветитель со сменными выходными оптическими фильтрами, ультрафиолетовый осветитель диапазона A, ультрафиолетовый осветитель диапазона C, верхний инфракрасный (ИК) осветитель, комплект выносных осветителей видимого и ПК диапазонов, нижний осветитель видимого диапазона, нижний осветитель ИК диапазона, набор входных оптических фильтров на подвижной каретке и объектив большого размера с переменным фокусным расстоянием, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение включает телекамеру, оптически соединенную с объективом с переменным фокусным расстоянием, а зона обработки изображений машиносчитываемых документов включает встроенный видеомонитор, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ), панель управления и блок программного обеспечения обработки и архивирования изображений.
К недостаткам прототипа относятся: сравнительно низкое реальное оптическое разрешение и соответственно четкость изображения; устройство крупногабаритное и его трудно использовать в мобильном варианте; оно дорогое, сложно в изготовлении и имеет высокое энергопотребление.
Задачей полезной модели является создание устройства считывания документа, обеспечивающего получение изображения машиносчитываемой зоны документов с высокой разрешающей способностью (500 dpi) в спектральном диапазоне B 900 и, кроме того, создание устройства с возможностью использования его в мобильном варианте.
Технический результат полезной модели заключается в повышении точности опознавания документов, в упрощении конструкции и в снижении затрат на его изготовление.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном устройстве компьютеризированного оптического считывания документов, содержащее зону машиносчитывания документов, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение, элемент ввода видеоизображения в ПВЭМ и зону обработки изображений машиносчитываемых документов с использованием компьютера и монитора, зона машиносчитывания документа включает блок осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных ИК светодиодов, направленных на машиносчитываемый документ под углом 45 град., блок неподвижно закрепленных светофильтров, состоящих из четырех ИК пропускающих фильтров и четырех малогабаритных объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение включает четыре малогабаритные аналоговые видеокамеры высокого разрешения, оптически связанные с четырьмя малогабаритными объективами высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, а в качестве элемента ввода видеоизображения в ПЭВМ используют устройство видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, имеющее четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно, при этом выход каждой видеокамеры электрически соединен с входом устройства видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, выход которого электрически соединен с входом порта USB 2.0 компьютера, причем блок светофильтров смонтирован перед блоком объективов.
Полезная модель иллюстрируется рисунком на фиг.1, где схематично представлены составляющие конструктивные элементы заявленного устройства компьютеризированного оптического считывания документов.
Заявленное устройство включает: 1- блок осветителей из ИК светодиодов; 2 - рабочая область для машиносчитываемого документа; 3 - блок светофильтров из четырех Ик пропускающих фильтров; 4 - блок объективов из четырех малогабаритных объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием; 5 - блок видеокамер из четырех аналоговых видеокамер высокого разрешения; 6 - устройство видеозахвата с интерфейсом USB 2,0; 7 - компьютер (ноутбук).
Заявленная полезная модель устройства позволяет получить следующие характеристики печати: контрастный сигнал печати (КСП) 80%; минимальный КСП; максимальный КСП; средний КСП; коэффициент вариации контраста (КВК); площадь дефектов - пустот внутри минимального предельного контура знака (ПКЗ); площадь дефектов - пятен вне максимального ПКЗ; КСП края черты; наклон знака машиносчитываемой зоны (МСЗ); расстояние между знаками МСЗ; вертикальное смещение знаков в строке; расстояние между строками МСЗ; шаг строк МСЗ; толщину штриха печати; наклон строк МСЗ.
Функционирование устройства компьютеризированного оптического считывания документов следующее.
Зона машиносчитывания документа 2 подсвечивается блоком 1 осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных ПК светодиодов с направлением к документу под углом 45 град. Блок светофильтров 3, состоящий из четырех Ик пропускающих фильтров, установлен перед блоком объективов 4. Блок объективов, состоящий из четырех объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, оптически связан с блоком видеокамер 5. Входное изображение с четырех аналоговых видеокамер 5 поступает в устройство 6 видеозахвата, которое имеет четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно. Выход каждой видеокамеры электрически соединен с входом устройства 6 видеозахвата с интерфейсом USB 2.0., а выход устройства видеозахвата 6 электрически соединен с входом порта USB 2.0 компьютера 7.
Устройство 6 видеозахвата не объединяет видеосигналы с разных видеокамер 5, а осуществляет преобразование видеосигнала из аналоговой в цифровую форму и его ввод (с каждой видеокамеры) в компьютер 7. Переключение между 4-мя видеовходами устройства видеозахвата 6 осуществляется программно, т.е. с помощью специальной программы заложенной в компьютер 7. Далее, полученные четыре изображения «сшиваются» и обрабатываются на компьютере 7, где вычисляются перечисленные выше характеристики печати, после чего дается заключение о соответствии исследованного документа требованиям международного стандарта ИСО 1831-1980 /E/.
Заявленное устройство работает следующим образом.
На предметное стекло рабочей области 2 (размеры: 135×27 мм), которое расположено на расстоянии 235 мм от фокальной плоскости видеокамер 5, помещают машиносчитываемый документ, например, паспорт или виза, со штриховой надписью вниз.
Рабочую область 2 подсвечивают блоком 1 осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных ИК светодиодов, причем блок осветителей установлен таким образом, что его поток направлен к машиносчитываемому документу под углом 45 град. Блок неподвижно закрепленных светофильтров 3, состоящих из четырех ИК пропускающих фильтров, «обрезают» видимую часть спектра, тем самым улучшая качество входного изображения. Блок светофильтров 3 установлен перед блоком 4 объективов, включающим четыре малогабаритных объектива высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием. Узел преобразования оптического излучения в видеоизображение представляет собой блок из четырех малогабаритных аналоговых видеокамер 5 (VBI-731). Входное изображение с четырех аналоговых видеокамер 5, поступает на устройство видеозахвата 6 с интерфейсом USB 2,0, имеющее четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно. Время переключения, с учетом стабилизации автоматической регулировки усиления (АРУ) не превышает 100 мс. Устройство видеозахвата 6 используют для ввода видеосигнала в компьютер 7 (ноутбук) с использованием скоростного интерфейса USB 2.0. Компьютер 7 осуществляет обработку изображений машиносчитываемой зоны документов с помощью разработанной программы. Габаритные размеры заявленного устройства составляют: 160×150×250 мм.
Хранение изображений с зоны машиносчитывания документов, а так же заключений о соответствии исследуемых документов требованиям международного стандарта осуществляют на жестком диске компьютера.
Заявленная полезная модель по сравнению с устройством по прототипу позволяет повысить точность опознавания документов (разрешающая способностью 500 dpi в спектральном диапазоне В 900). Устройство можно использовать в мобильном варианте, оно проще, а его изготовление не требует больших финансовых затрат.
Устройство компьютеризированного оптического считывания документов, содержащее зону машиносчитывания документов, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение, элемент ввода видеоизображения в персональную электронную вычислительную машину, зону обработки изображений машиносчитываемых документов с использованием компьютера и монитора, отличающееся тем, что зона машиносчитывания документа включает блок осветителей в виде линейки неподвижно закрепленных инфракрасных светодиодов и направленных на машиносчитываемый документ под углом 45°, блок неподвижно закрепленных светофильтров, состоящих из четырех ИК пропускающих фильтров и четырех малогабаритных объективов высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, узел преобразования оптического излучения в видеоизображение включает четыре малогабаритные аналоговые видеокамеры высокого разрешения, оптически связанные с четырьмя малогабаритными объективами высокого разрешения с постоянным фокусным расстоянием, а в качестве элемента ввода видеоизображения в персональную электронную вычислительную машину используют устройство видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, имеющее четыре аналоговых видеовхода, переключаемых программно, при этом блок светофильтров смонтирован перед блоком объективов, выход каждой видеокамеры электрически соединен с входом устройства видеозахвата с интерфейсом USB 2,0, а выход последнего электрически соединен с входом порта USB 2,0 компьютера.
