智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊震倫　石坤泉　鄧單

摘 要：針對(duì)收藏品市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的錢幣評(píng)級(jí)需求，提出了一種智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)。該智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、大批量及標(biāo)準(zhǔn)化的錢幣評(píng)級(jí)，并且具有性價(jià)比高，易于部署運(yùn)營(yíng)等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 錢幣；評(píng)級(jí)；自動(dòng)化；iMX6；Linux

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）24-0095-02

Abstract：To meet the requirement of coin grading in collectibles market， an intelligent coin grading system is proposed in this paper. The system structure and the key points of hardware and software are given. The coin grading system has the capability to grade numerous coins in a short time automatically and with standard criterion. Moreover， the coin grading system is characterized by high performance-price ratio and easy operation.

Key words：coin； grading； automation； iMX6； Linux

1 概述

隨著人們生活水平的不斷提高，中國(guó)的收藏品市場(chǎng)進(jìn)入了快速發(fā)展期，其中金屬材質(zhì)的錢幣（包括古幣、近代機(jī)制幣和現(xiàn)代幣等）由于門檻低，種類多而受到了較多的關(guān)注。錢幣收藏的一大問(wèn)題是對(duì)偽品和劣品的辨別[1]，而能較好地解決這個(gè)問(wèn)題的評(píng)級(jí)幣因此受到了很多的關(guān)注。評(píng)級(jí)幣就是由國(guó)內(nèi)外的專業(yè)鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行真?zhèn)舞b定，并依據(jù)一套固定的，客觀的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)品相等級(jí)進(jìn)行打分?jǐn)?shù)，再使用防偽硬盒密閉封裝的幣。通常專業(yè)鑒定機(jī)構(gòu)主要為業(yè)界有口碑的評(píng)級(jí)公司，基本每一件評(píng)級(jí)幣都有其獨(dú)特的序列號(hào)，并且盒身有完善的防偽技術(shù)保證幣身不被替換，同時(shí)網(wǎng)上還有相應(yīng)的照片供收藏者核對(duì)，能最大程度保證幣的真?zhèn)魏推废?。由于這些突出的優(yōu)點(diǎn)，評(píng)級(jí)幣在近年逐漸進(jìn)入收藏界的主流，大量的錢幣被送往評(píng)級(jí)公司，如中國(guó)人民銀行發(fā)行的2016年賀歲普通紀(jì)念幣在其中一家評(píng)級(jí)公司NGC的評(píng)級(jí)枚數(shù)就突破了10萬(wàn)枚，這也說(shuō)明了評(píng)級(jí)幣具有廣闊的市場(chǎng)。然而目前評(píng)級(jí)公司的評(píng)級(jí)費(fèi)用較高，而且評(píng)級(jí)周期較長(zhǎng)，其評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)出現(xiàn)一定的浮動(dòng)，這在一定程度上限制了評(píng)級(jí)幣在收藏界的進(jìn)一步發(fā)展。出現(xiàn)這些問(wèn)題的根源主要包括三點(diǎn)：1）一個(gè)具有嚴(yán)格而標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)級(jí)水平的評(píng)級(jí)師是使評(píng)級(jí)幣具有良好聲譽(yù)的基礎(chǔ)和保證，但是頂級(jí)評(píng)級(jí)師屬于稀缺資源；2） 目前評(píng)級(jí)公司基本采用人力為主，儀器為輔的評(píng)級(jí)方式，評(píng)級(jí)的成本較高；3） 大部分評(píng)級(jí)都安排在評(píng)級(jí)公司總部進(jìn)行，在郵寄保險(xiǎn)等方面也存在著資金成本和時(shí)間成本較高等問(wèn)題。

為了解決上述的問(wèn)題，本文提出了一種智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化的評(píng)級(jí)，并且具有嚴(yán)格統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這能在保證質(zhì)量的前提下大大降低評(píng)級(jí)成本，對(duì)評(píng)級(jí)幣能被更多收藏者接受，推動(dòng)民間錢幣收藏活動(dòng)的進(jìn)一步健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)實(shí)施方法

圖1是本文提出的智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)的實(shí)施圖，系統(tǒng)包括了四種組件，云服務(wù)器、評(píng)級(jí)機(jī)、配置客戶端及瀏覽客戶端。為了更好地對(duì)智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)中兩個(gè)組件的功能進(jìn)行說(shuō)明，下面將對(duì)評(píng)級(jí)系統(tǒng)的評(píng)級(jí)流程進(jìn)行闡述。某評(píng)級(jí)公司預(yù)計(jì)某款錢幣在其公司的評(píng)級(jí)數(shù)量為5000枚，首先安排評(píng)級(jí)師按照傳統(tǒng)方式隨機(jī)對(duì)送評(píng)的錢幣進(jìn)行評(píng)級(jí)，并且在封裝前將評(píng)好級(jí)的錢幣放入設(shè)置為訓(xùn)練模式的評(píng)級(jí)機(jī)。訓(xùn)練模式的評(píng)級(jí)機(jī)并不會(huì)對(duì)錢幣啟動(dòng)自動(dòng)評(píng)級(jí)，而只是采集錢幣的圖像并做常規(guī)的處理，處理后的圖像整合了工作人員手動(dòng)輸入的評(píng)級(jí)分?jǐn)?shù)之后會(huì)自動(dòng)上傳到云服務(wù)器。當(dāng)評(píng)級(jí)數(shù)量達(dá)到100枚之后，啟動(dòng)云服務(wù)器的錢幣特征提取、分類器訓(xùn)練等，而分類器訓(xùn)練完成后，其數(shù)據(jù)會(huì)下載到相連的多臺(tái)評(píng)級(jí)機(jī)中，后續(xù)的其他錢幣可直接通過(guò)評(píng)級(jí)機(jī)來(lái)完成評(píng)級(jí)。由于古錢幣、機(jī)制幣、現(xiàn)代金銀幣及流通紀(jì)念幣等不同種類錢幣的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有所區(qū)別，所以需要在某些參數(shù)上進(jìn)行手動(dòng)的配置，配置客戶端就是為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)而設(shè)置的，配置客戶端實(shí)際也是云服務(wù)器的管理端。評(píng)級(jí)機(jī)每次評(píng)級(jí)所采集的圖像都會(huì)上傳到云服務(wù)器以便于收藏者查詢?yōu)g覽，即圖中的瀏覽客戶端的作用。收藏者不但可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢到相應(yīng)錢幣的分?jǐn)?shù)、真?zhèn)吻闆r，還能直接瀏覽評(píng)級(jí)過(guò)程中產(chǎn)生的圖片，如銳化后的包含劃痕和高點(diǎn)磨損的分布的錢幣圖片。從評(píng)級(jí)流程可以看出，云服務(wù)器主要的功能是實(shí)現(xiàn)分類器的訓(xùn)練和作為存儲(chǔ)評(píng)級(jí)幣所有資料的數(shù)據(jù)庫(kù)，而評(píng)級(jí)機(jī)主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)錢幣的批量自動(dòng)化圖像采集及預(yù)處理，再結(jié)合云服務(wù)器提供的分類信息對(duì)錢幣進(jìn)行評(píng)級(jí)操作，以及錢幣數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳。配置客戶端及瀏覽客戶端的實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，在此不再贅述，而云服務(wù)器的具體實(shí)現(xiàn)方法設(shè)計(jì)到特征提取、分類器訓(xùn)練等較多內(nèi)容，將在另文說(shuō)明，評(píng)級(jí)機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)則是本文的重點(diǎn)內(nèi)容。

3 評(píng)級(jí)機(jī)硬件和軟件設(shè)計(jì)

評(píng)級(jí)機(jī)的主控芯片為（Freescale）的ARM Cortex A9 CPU iMX6單核版本。飛思卡爾半導(dǎo)體在工業(yè)控制和汽車電子等應(yīng)用中具有較為成熟的系列產(chǎn)品，iMX6是飛思卡爾較新的系列產(chǎn)品，具有單核、雙核和四核等多個(gè)版本。評(píng)級(jí)機(jī)所基于的iMX6單核CPU主頻為1GHz，支持DDR3內(nèi)存、USB、SATA、LCD、SD/MMC、UART等接口，具有以太網(wǎng)控制器，目前被各廠商廣泛地應(yīng)用于設(shè)計(jì)各類軍用和民用產(chǎn)品[2-4]?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

限于篇幅，電源管理芯片MMPF0100FOEP沒(méi)有在框圖中體現(xiàn)，而Flash接口實(shí)際上包括了Nand Flash和Nor Flash接口，外接的分別是Nand Flash和Nor Flash，其中Nand Flash主要實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)，所存儲(chǔ)的是操作系統(tǒng)內(nèi)核和根文件系統(tǒng)，而Nor Flash主要是存儲(chǔ)系統(tǒng)引導(dǎo)程序。系統(tǒng)中的DRAM選用Micron公司的16位DDR3芯片MT41K128M16，總?cè)萘繛?GB。實(shí)現(xiàn)錢幣圖像采集的是USB接口的高清攝像頭，三路攝像頭分別部署在錢幣上方、下方和側(cè)面，而液晶屏和鍵盤是用戶接口。物理層芯片采用LAN8720A，而本地存儲(chǔ)采用MMC卡，主要是存儲(chǔ)操作員的操作設(shè)定和對(duì)錢幣所采集的圖像。機(jī)械部分主要包括一個(gè)金屬框架、一個(gè)滑動(dòng)托架和一個(gè)在評(píng)級(jí)時(shí)拍攝側(cè)面圖像時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的托盤，錢幣可批量間隔放在托架上，系統(tǒng)將逐個(gè)對(duì)托架上的錢幣進(jìn)行移入并評(píng)級(jí)。

評(píng)級(jí)機(jī)的由Bootloader，Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)及用戶程序組成，Bootloader是系統(tǒng)上電執(zhí)行的引導(dǎo)代碼，負(fù)責(zé)初始化處理器和外設(shè)，引導(dǎo)操作系統(tǒng)運(yùn)行。評(píng)級(jí)機(jī)的Bootloader采用Uboot。Linux采用3.10版本，而文件系統(tǒng)采用YAFFS2。而用戶程序即應(yīng)用程序，是實(shí)現(xiàn)評(píng)級(jí)機(jī)主要功能的部分，其流程如圖3所示。評(píng)級(jí)機(jī)軟件有兩種模式，一種是自動(dòng)評(píng)級(jí)模式，另一種是訓(xùn)練模式，操作員可手動(dòng)設(shè)置評(píng)級(jí)機(jī)的工作模式。

4 結(jié)論

隨著國(guó)家對(duì)文化產(chǎn)業(yè)的日益重視，收藏品市場(chǎng)也得到了蓬勃發(fā)展，錢幣在收藏品中屬于數(shù)一數(shù)二的大類，而評(píng)級(jí)幣的存在極大降低了錢幣的收藏門檻，解決了其他收藏品所難以解決的偽劣品泛濫的問(wèn)題。基于當(dāng)前評(píng)級(jí)公司采用手工為主的評(píng)級(jí)方式，效率低下且成本高昂的問(wèn)題，本文提出了一種智能化的錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)批量錢幣快速而標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)級(jí)，這大大降低了錢幣評(píng)級(jí)的成本，提高了錢幣評(píng)級(jí)的效率，對(duì)于推動(dòng)評(píng)級(jí)幣的發(fā)展具有重要的意義。同時(shí)智能錢幣評(píng)級(jí)系統(tǒng)是嵌入式技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)典型應(yīng)用，是利用嵌入式技術(shù)和智能算法來(lái)解決人們?cè)谏鐣?huì)活動(dòng)中的問(wèn)題的一個(gè)有益嘗試。

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