Michael Hoßfeld (Autor) Klassifikationssystem für Prägebildaufnahmen von Münzen

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1 Michael Hoßfeld (Autor) Klassifikationssystem für Prägebildaufnahmen von Münzen Copyright: Cuvillier Verlag, Inhaberin Annette Jentzsch-Cuvillier, Nonnenstieg 8, Göttingen, Germany Telefon: +49 (0) , Website:

2 Inhaltsverzeichnis 1 Motivation Zielsetzung und Projekthistorie Aufbau der vorliegenden Arbeit Thematische Einleitung Der Weg zur Europäischen Währungsunion Die Europäische Integration Die Entstehung des Euro Münzprüfer Stand der Technik bei Standardmünzprüfern Stand der Technik für optische Münzprüfer Die Prägebilderkennungsmethode dieser Arbeit Bildverarbeitungsgrundlagen Überblick und Begriffsdefinitionen Komponenten einer Bildverarbeitungsanwendung Statistische Mustererkennung Merkmale: Auswahl und Generierung Erforderliche Anzahl an Merkmalen Invariante Merkmale Segmentierung Schwellwertoperationen Kantenbasierte Verfahren Ellipsenfit Regionenbasierte Verfahren Image-Matching Template-Matching v

3 vi INHALTSVERZEICHNIS Template-Matching mit rotierten Bildern Phasenkorrelation Morphologische Operatoren Erosion und Dilatation Morphologische Öffnung und Schließung (Opening und Closing) Zusammenfassung Theoretische Grundlagen der SSGM Radiometrische Grundgrößen Raumwinkel Radiometrische Grundgrößen Zusammenhänge zwischen einigen radiometrischen Grundgrößen Lambert-Strahler Oberflächenreflexion von Strahlung Photometrisches Stereo Beleuchtungsmodelle Gradientenselektion und Herleitung der SSGM Hardware-Realisierungen der SSGM Sequentielle SSGM Synchrone 3-Farb-SSGM Die Verwendung einer Dreifarbbeleuchtung Homogenisierung der Beleuchtung im Aufnahmebereich Automatische Steuerung der Bildaufnahme Der Ablauf der Bildaufnahme mit der 3-Farb-SSGM Belichtungszeit Kritische Anmerkungen Bildverarbeitung der SSGM und 3-Farb-SSGM Bilddatenverarbeitung der SSGM Berechnung des Maximum- und Differenzenbildes Segmentierung der Münze und Generierung eines normierten Bildes Segmentierung des Prägebildes vom Bildhintergrund

4 INHALTSVERZEICHNIS vii Verifikation der 3D-Prägung Berechnung des Unwarp-Bildes Template-Matching Klassifikation Bilddatenverarbeitung der 3-Farb-SSGM Gewinnung der Sektorbilder in der 3-Farb-SSGM Maximum- und Scaled-Bild Unwarp-Bild Verwendete Merkmale Template-Matching Verifikation des 3D-Prägebildes im 3-Farb-SSGM Klassifikation Erweiterung der 3-Farb-SSGM Grenzen der Durchmesserbestimmung Optimierung der Hardware Verbesserung der Bildschärfe in den drei Sektorbildern Realisierung gleicher Grauwerte in Sektorbildern Optimierung einzelner Softwaremodule Modifikation der Entscheidungsfindung Verbesserung der Präprozessierung für optimale Segmentierung der Münzen Implementierung eines Ellipsenfits für Münzen Unterdrückung von Welligkeit in Unwarp-Bildern Klassifikationsvariationen zur Reduzierung der FRR Optimierung des Template-Matching-Moduls Neue Methode zur Verifikation des 3D-Prägebildes Gesamtklassifikation der 3-Farb-SSGM Ergebnisse Kritische Bewertung Zusammenfassung und Ausblick 183

5 viii INHALTSVERZEICHNIS A Ergänzungen 187 A.1 Technische Merkmale der Euro-Münzen A.2 Datenflußschema der CoinRec -Software A.3 2-Euro-Münzen im LED-Dreifarbring A.4 Übersicht: Grauwertmerkmale für 2-Euro-Münzen A.5 Akzeptanzintervalle im 3-Farb-SSGM A.5.1 Akzeptanzintervalle für 2-Euro-Münzen A.5.2 Akzeptanzintervalle für 1-Euro-Münzen A.5.3 Akzeptanzintervalle für 50-Cent-Münzen A.5.4 Mindestmatchwerte für alle Euro-Münzen A.6 Alle im 3-Farb-SSGM verwendeten Templates A.7 In den SSGM-Aufbauten verwendete Bauteile A.8 Abkürzungen A.9 Eigene Publikationen und vom Autor betreute Arbeiten Literaturverzeichnis 207 Abbildungsverzeichnis 217 Tabellenverzeichnis 221 Index 223

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