CN101496034B - 用于保护文件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种文件识别方法，其包括：生成影像的步骤；标记多个文件以通过在每一文件上的特征变化而在每一所述文件上形成所述影像的步骤，形成在所述文件上的影像的大部分呈现出满足预定准则的物理防拷贝特性，使得基于这些影像生产的拷贝的大部分的所述特性不满足所述预定准则；使所述变化特征化以使每一所述文件的形成的标记形成特征识别标志的步骤；和存储所述特征识别标志的步骤。在实施例中，所述影像仅包括两种颜色。在实施例中，在使所述变化特征化的步骤中，采用频率分析。在实施例中，在存储步骤中，所述识别标志被存储在数据库中和/或所述文件用表示单独附于所述文件上的所述特征识别标志的标记来标记。

Description

用于保护文件的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于保护文件的过程和设备。具体而言，本发明预计以独特方式识别文件，验证文件，即，能够检测此文件的拷贝和/或在文件上含有的关于此文件的信息，此信息例如为识别与文件相关的知识产权拥有者的信息和/或文件制造地的信息。术语“文件”包括所有数据载体，例如硬拷贝文件、设计图、包装、制造品、模制品和诸如识别卡或银行卡之类的卡。

背景技术

不同类型的文件印刷被分为两类：一种已知为其中每一文件接收相同印刷标记的“固定”印刷，例如“平版”模拟印刷方法；而第二种已知为其中每一文件接收独立信息项的“序列”数字印刷，例如，由独立化程序控制的喷墨印刷过程，和用于印刷序列号的过程。

平版印刷是用于装盒和包装的最常用印刷方法之一，其中，对于印刷在文件中的每种颜色产生一板，此板的内容被印刷几十万甚至几百万次。在这种情况下，插入在印刷板上的相同内容在每次印刷时被印刷在每一文件上。苯胺印刷、凸板印刷和凹版印刷是被称为固定印刷方法的其他示例。在固定印刷中，在理论上，文件不能被独立识别，这是因为每次均印刷相同的标记。此外，当印刷为固定的并使用模拟过程时，更难以控制所印刷文件的准确数量。因此，通过印刷比知识产权拥有者已授权数量更多的文件而进行伪造的风险是相当大的。如何能够确保由制造订单指定的印刷品的数量(这一数量常常小于所述板的使用极限)已经被遵守？如何能够确保所有未使用的印刷品(系列的始末、故障、被取消的订单等)以及允许重构所述文件的所有板、膜和其他物品永远不落在伪造者手中？

序列印刷通过允许每一文件被精确和明确地识别而在总体上优于固定印刷。实际上，在序列印刷中每一识别符仅被印刷一次，读取两次意味着可触发警报：第二次读取的识别符与之前已经读取的识别符相同。

在通常的方式中，存在多个要进行保护的方面以保护识别符和/或防拷贝标记：源文档，可能包含源文档的CAP文档，以及在平版印刷情况下的板和任何膜。

可以在已经固定印刷后的物品上通过第二步骤执行防拷贝标记的序列印刷的等同方案，其中在第二步骤中，印刷未编码的或优选地被加密的特征代码或序列号。这种序列印刷可例如采用二维条形码的形式。对外而言，这一进程可单独跟踪每一文件并同时保持检测拷贝的可靠方式。尚未接受序列印刷的盗版文件将不具备有效识别符。

不过，这种方法不能解决所有问题。实际上，虽然违法者不能如印刷机那样识别假冒文件，但通过序列印刷机印刷的特征代码通常提供有限的印刷质量，因而不能防止拷贝。

因此，要使其文件被识别为合法文件的伪造者可以拷贝一个或多个有效特征代码并将其再拷贝到将被识别为合法的文件上。

本领域现有技术包含采用可测量的物理特性而以独特方式特征化和识别每一文件的许多方法。通常，所选择的可测量的物理特性具有无规则的性质，并且由于工艺技术的实际状况而不能拷贝，至少不能以经济有效的方式拷贝。这些方法使所有被认为“有效”的文件能够受到控制：仅有已经存储了物理特性(包括特征设定)的文件被认为是有效的。

例如，美国文件4,423,415描述了一种方法，其能够使纸片根据其本身的透明特性而被识别。许多其他方法是基于输入材料的独特且不可复制的物理属性以生成所述文件的独特且不可传输的识别标志。例如，文献WO 2006016114和US 2006/104103基于测量通过施加于物品精确区域的激光束所致的衍射图样。

虽然这些方法针对如上提及的问题提供了令人关注的解决方案，但基于提取来自材料的识别标志的这些方法优于多种原因而难以使用。首先，当文件被形成时记录识别标志需要昂贵的光学读取器，并且难以结合到生产线中。而且，这些生产线可具有极高的工作速度。在通常的方式中，看来这些技术仅可用于小规模生产。此外，在现场用于检查的读取器对于多种应用而言也过于昂贵。虽然现场检查常常必须快速且不明显地进行，但这些读取器笨重且不易使用。最后，不可能对于所有材料提取独特识别标志：玻璃和反射性过高的物品被排除在外，特别地，至少对于测量激光的衍射时是这样。

本发明的目的在于，对于这些不便之处进行补救，且具体而言，对基于文件材料的特征物理属性而实施识别方法的困难和限制进行补救。

数字验证码，在下文中也称为“DAC”，是数字影像，其当标记在介质上时，例如通过印刷或介质的局部修改而标记在介质上时，被设计而使其一些特性，通常为可从被捕获影像自动测得的特性，当标记影像被拷贝时被修改。数字验证码通常基于在拷贝步骤中对拷贝敏感的一个或多个信号的退化，所述信号通过具有对拷贝敏感的可测量特性的影像要素承载。特定类型的数字验证码也可包含信息项以允许包含信息项的文件被识别或跟踪。

存在多种类型的数字验证码。拷贝检测图样，在下文中也称为“CDP”，是密排影像，通常具有伪随机性质。其读取原理基于影像对比，以在原拷贝检测图样与被捕获的拷贝检测图样之间测量相似指数(或不相似度)，例如通过影像传感器测量：被捕获影像如果是拷贝，则与其为原件的情况相比，将具有较低的相似指数。

类似于二维条形码，被保护信息矩阵，在下文中也称为“SIM”，是被设计而以加固方式携带大量信息的影像。不过，不同于二维条形码的是，被保护信息矩阵对拷贝敏感。在读取时，对于从矩阵中提取的编码消息测量误差率，拷贝比原件的误差率高，这使得这些拷贝区别于原印刷品。

除非以专门方式标记，例如通过不可见的墨水标记，否则，拷贝检测图样和被保护信息矩阵是可见的。此外，由于成本或制造的局限，以不可见方式标记拷贝检测图样和被保护信息矩阵也不总是可行的。防拷贝标记的可见性基于美学考虑是一个缺点，并在特定情况下基于安全考虑也是一个缺点，这是因为仿造者获悉防拷贝标记的存在。

也存在天然不可见或至少难以看见的数字验证码。

例如，集成于印刷影像中的一些数字标记(已知被称为“水印”)被设计为当印刷影像被复制(例如通过影印复制)时被损坏。数字水印损化程度的测量值，在原印刷品中比在其拷贝中低，这使其可检测到这些拷贝。

具有对拷贝的不同程度敏感性的多种水印的组合，通过比较相应的能量水平，可检测到拷贝。不过，将数字水印集成于文件的生产进程中更复杂，这限制了其使用：实际上，不同于拷贝检测图样和被保护信息矩阵，数字水印不能绝对的“添加”到影像中；数字水印事实上是被添加消息和原影像的复杂函数，数字水印的能量根据原影像的遮盖性能而被局部调节。将数字水印集成于文件或产品中需要将源影像发送到集成此数字水印的标记/印刷中央处理器并发回标记后的影像。由于通常较大的文件尺寸以及相关的影像安全物品，此进程并不实用。与此不同的是，对于采用拷贝检测图样或被保护信息矩阵的标记/印刷，源影像不必发送到标记/印刷中央处理器：相反地，通常是小尺寸例如为几千字节的拷贝检测图样或被保护信息矩阵的影像被发送给影像文档的持有者，并将附到文件或产品上。此外，很难稳定读取数字水印，这使得确定拷贝与文件原件更加随机。实际上，采用数字水印与采用拷贝检测图样和被保护信息矩阵相比，错误风险通常显著地更高。

也存在非对称调制空间标记方法，在下文中也称为“AMSM”，例如，在文献WO 2006087351和CH 694233中描述的方法。很类似于数字水印的是，AMSM允许文件以不可见方式或至少不明显方式被标记。AMSM通常为点图样，其被添加而作为将被标记文件的额外层。例如，在平版印刷过程的情况下，仅承载AMSM的额外板在文件上叠印。以这种方式，AMSM比数字水印更易于集成于文件生产过程中，其中标记/印刷中央处理器不需要源影像。不过，不同于拷贝检测图样和被保护信息矩阵的是，AMSM通常需要额外的板和墨水，这使其使用更复杂而且更昂贵。此外，很类似于数字水印的是，AMSM检测方法可能是不精确的。事实上，已知的是，标记/印刷需要设计被标记影像精确定位的模拟不确定性。这种不确定性，在印刷基本点的尺度水平下，甚至低于此水平时，在被标记表面具有较大的尺寸时对拷贝的检测具有不可忽略的影响。不过，AMSM检测方法基于自动关联和交叉关联，无法考虑这种位置的不确定性。这增大了在读取标记时的不精确度，并因而降低了在原件与拷贝之间进行区别的能力。

当通过夹板式扫描仪进行捕获时，允许大的捕获表面和足够的捕获分辨率，AMSM能够检测到简单的拷贝，例如影印品，甚至通过以高精度或高分辨率扫描仪捕获并之后重新印刷而得的高质量影印品。然而，面对已经确定的伪造品，AMSM提供较少的防拷贝保护。实际上，在高分辨率的捕获之后，伪造者可使用手动影像处理工具，例如“Photoshop”(注册商标)，并可结合自动影像处理工具(例如“Matlab”，注册商标)，以将所有检测到的点重建为其初始形式。在高质量拷贝的情况下，所述点在拷贝标记中将不再弱于在原标记中，此拷贝具有很可能不被检测为拷贝。这样，被确定的伪造者通常可对于包含在AMSM中的信息制成相同的拷贝，这意味着这种方法从长期来看不能被认为是安全的。

不同类型的文件印刷被分为两组：一种已知为其中每一文件接收相同印刷标记的“固定”印刷，例如“平版”模拟印刷过程；而第二种已知为其中每一文件接收独立信息项的“序列”数字印刷，例如，由独立化程序控制的喷墨印刷过程，和用于印刷序列号的过程。对于最常用的印刷方法(特别是平版印刷)，AMSM(以及其他数字验证码)被固定印刷。由于对于AMSM和数字验证码的最常用印刷类型是固定印刷，因而不可能改变在每一印刷品上的标记和所包含的消息。

然而，可以希望的是，能够独特地特征化并因而识别来自单一源影像的每一印刷品。

发明内容

为此，根据第一方案，本发明设想一种文件识别过程，所述过程包括：

生成影像的步骤；

标记多个文件以通过在每一文件上的特征变化而在每一所述文件上形成所述影像的步骤，形成在所述文件上的影像的大部分呈现出满足预定准则的物理防拷贝特性，使得基于这些影像生产的拷贝的大部分的所述特性不满足所述预定准则；

使所述变化特征化以形成每一所述文件的形成的标记的特征识别标志的步骤；和

存储所述特征识别标志的步骤。

由于这些措施，表示预先生成影像的相同的标记，使其可检测到原文件的拷贝并在所有原件中独立化每一文件。这种益处特别有利，这是因为不必麻烦地将识别符添加到每一文件以在所有原件中对其进行识别。这样，本发明可生成和使用影像，例如通过印刷进行，所述影像被设计成通过每一标记的独特特征而识别每一文件。

根据特定特征，所述影像仅包括两种颜色。

由于这些措施，在表示影像的各点之间的对比导致其表面可减小，且使其处理更简单，并因而更快速。而且，影像更易于集成于大部分印刷过程中。

根据特定特征，在使变化特征化的步骤中采用频率分析。由于这些措施，特征化对于启动频率分析的影像传感器的细微的(例如小于像素级别的)位置变化敏感性降低。

根据特定特征，在使变化特征化的步骤中采用密钥。由于这些措施，特征化自身以其实现原理被保护。

根据特定特征，在存储步骤中，识别标志存储在数据库中。由于这些措施，在文件的使用和移动过程中，标志识别设备可利用数据库，或者，可替代地，文件或识别标志的影像可发送到与存储在此数据库中的识别标志进行比较的装置以获得文件的识别符。

根据特定特征，在存储步骤中，文件被标记以表示独立附到文件上的识别标志的标记。由于这些措施，识别设备不需要数据库来识别文件。值得注意的是，表示识别标志的标记可为条形码，例如，二维条形码或数据矩阵(注册商标)。

根据特定特征，表示识别标志的所述标记被加密。根据特定特征，用于加密识别标志的加密使用公共钥匙。由于这些措施中的每一项，识别标志的内容通过加密被保护，当采用公共钥匙时，这是特别加固的。

根据特定特征，所述影像被设计为在拷贝通过标记步骤所获得的文件时退化。

以这种方式，相同的目的使离线跟踪和数字验证码的验证性能与特征的识别符图样特征性能相结合。

本发明的另一目的包括：在“识别”模式中使用识别符图样识别标志，其中，通过捕获识别符图样影像而生成的识别标志与一组预先计算出的识别标志比较，以确定其是否与所述预先计算出的识别标志之一匹配。

本发明的另一目的包括：使用在用作识别符图样的数字验证码中所包含的数据以利于在数据库中搜索相关识别标志，所述数据可确定将在其中执行搜索的子集。

本发明的另一目的包括：在“检查”模式中使用识别符图样识别标志，其中，所生成的识别标志仅与所述文件的预先计算出的识别标志比较，预先计算出的识别标志例如附到文件上或能够从文件的数据(例如，序列号，并连接到数据库)中得出。

根据第二方案，本发明设想一种文件处理方法，所述方法包括：

捕获印刷在所述文件上的标记的影像的步骤；

提取所述影像的物理防拷贝特性的步骤；

确定所述特性是否满足预定准则的步骤；

通过处理所述影像而提取所述印刷标记的特征变化的步骤；

确定所述变化的识别标志的步骤；和

确定所述识别标志是否与所存储的识别标志一致的步骤。

根据第三方案，本发明设想一种物品验证方法，其特征在于，该方法包括：

将标记附到所述物品上的步骤，其方式使得所附的标记由于在标记步骤中采用的装置的物理特性而呈现出不可预料的误差；

捕获所述标记的影像的步骤；和

通过处理所述影像而确定所述不可预料的误差的物理特性的步骤。

由于这些措施，即使在多种物品上采用相同的标记过程而不进行修改，例如通过蚀刻或印刷进行，标记误差的物理特性也可为每一标记以及每一相关物品提供特征识别符。在某种程度上，标记包括特征指纹。因此，采用根据本发明的方法是不昂贵的和独立化的。

根据特定特征，如前简要描述的方法还包括：对于表示不可预料的误差的物理特性的信息项进行存储的步骤。由于这些措施，当通过被标记物品执行新影像捕获且进行新影像处理时，此影像处理的结果可与所存储的信息进行比较以重新得到物品的识别。

根据特定特征，在标记步骤中，附上标记，标记由点矩阵形成，点矩阵具有分辨率使得标记点与原点矩阵相比具有至少2％的误差。由于这些措施，误差量相当大，从而使标记和物品被特征识别。

根据特定特征，在标记步骤中，附上标记以表示与承载标记的物品相关的数据。

由于这些措施，读取与承载标记的物品相关的数据提供进入误差物理特性数据库的起点和/或手段。

根据特定特征，在标记步骤中，附上由于不可预料的误差所影响的具有分辨率的标记，使得与在原标记相比，在拷贝标记中的误差水平增加至少50％。

根据特定特征，在影像处理步骤中，确定所述误差在所述标记中的分布特性，作为不可预料的误差的物理特性。由于这些措施，无论捕获的所述标记的新影像的状况如何，也可重新得到误差分布特性。

根据特定特征，如前简要描述的验证方法还包括：加固标记步骤，其中，加固标记附到承载与不可预料误差的物理特性相关的信息的所述物品上。由于这种第二标记是加固的，因而其可防止暴力拷贝并使物品能够被识别。

根据特定特征，在加固标记步骤中，密码钥匙用于不可预料误差的物理特性。

根据特定特征，所述密码钥匙是公共钥匙。

由于这些措施中的每一项，标记及其附上的物品的特征识别符可通过采用加固标记而被确定。

根据第四方案，本发明设想一种物品验证设备，其特征在于，该设备包括：

将标记附到所述物品的装置，其方式使得所附标记由于附上标记的所述装置的物理特性而呈现出不可预料的误差；

捕获所述标记的影像的装置；和

通过处理所述影像而确定所述不可预料的误差的物理特性的装置。

本发明的目的还在于，通过其方案中的一些方面，同时补救使用数字水印、AMSM、被保护信息矩阵和拷贝检测图样时的弱点和局限。

对此，根据第五方案，本发明设想一种保护文件的方法，其特征在于，该过程包括：

在所述文件上印刷点分布的步骤，所述印刷由于在印刷中的不可预料的未知因素而导致印刷点的至少一种几何特性的不可预料的变化(点对点)；和

在所述印刷步骤之前的生成所述点分布的步骤，使得：

所述点分布的至少一半不与所述点分布的四个其他点侧向并置，和

所述点分布的点的至少一部分的至少一种尺度与所述不可预料的

变化的绝对值的平均值具有相同的量级。

利用至少这一方案，本发明因而可使用标记点的独立的几何特性，并可测量这些点的特性中的变化，从而将这些变化集成于使原件区别于拷贝或非法印刷品的度量中(即，确定这些变化是否满足应用于测量的至少一个准则)。

根据特定特征，在生成点分布的步骤中，多于一半的所述点不接触所述点分布的任何其他点。

这样，不同于被保护信息矩阵和拷贝检测图样而类似于AMSM和数字水印的是，本发明可插入不可见的或不明显的标记。此外，这些标记比数字水印和AMSM更易于集成。这些标记能够比数字水印更可靠地用于检测拷贝，而且可在固定印刷过程中被独立特征化，这允许对每一文件的特征识别。

根据特定特征，在生成点分布的步骤中，所产生的点的至少一种几何特性可变，所生成变化的几何幅度具有所述点的至少一部分的平均尺度的量级。

本发明因而可通过最优方式生成和使用可变特性点图样的影像，在下文中也称为“VCDP”，其被设计成通过相同重构进行拷贝更困难，甚至不可能。

根据特定特征，所述生成的变化对应于点位置沿至少一个方向上相对于使所述点的中心在垂直于所述方向的平行线上对准的位置的变化，并沿所述方向与所述点的至少一种尺度分开。

本发明因而可使用所述点的精确位置特性并且测量所述点的精确位置的非常微细的变化，以将这些变化集成于使原件区别于拷贝的度量中。

根据特定特征，所述生成的变化对应于所述点的至少一种尺度的沿至少一个方向上相对于所述点沿所述方向的平均尺度的变化。

根据特定特征，所述生成的变化对应于所述点的形状相对于所述点的平均形状沿所述方向的变化。

根据特定特性，在生成步骤中，所述点分布表示编码信息项。

本发明因而允许信息被存储或携带于具有可变特性的点分布中。对于等量的信息内容，点分布可以比AMSM覆盖显著较小的表面区域，例如几平方毫米，这允许通过可移动捕获工具对其进行高分辨率捕获并因而允许高精度读取。

根据特定特征，如前简要描述的方法包括：捕获印刷点分布影像的步骤，和根据所述不可预料的印刷变化而确定所述印刷分布的特征识别标志的步骤。

本发明因而可使用属于每一印刷品的变化，从而特征地使单一源可变特性点图样的每一印刷品特征化。

根据特定特征，如前简要描述的方法包括：确定表示不可预料的印刷变化的量的步骤，生成作为所述量的函数的点分布的步骤。

根据特定特征，如前简要描述的方法包括：根据表示不可预料的印刷变化的量而检测拷贝的步骤，所述拷贝检测步骤包括：将所述表示的量与预定值比较的步骤，和根据比较结果判断文件真实性的步骤。

根据第六方案，本发明设想一种针对防拷贝而保护文件的方法，其中，由于在拷贝中不可预料的未知因素而导致印刷点的至少一种几何特性所称不可预料的“拷贝”变化(点对点)，其特征在于，该方法包括：

将点分布印刷在所述文件上的步骤，所述印刷由于在印刷中不可预料的未知因素而导致印刷点的所述几何特性的所称不可预料的“印刷”变化(点对点)，不可预料的印刷变化的平均量与所述拷贝的不可预料的变化的平均最小量为相同的量级；和

确定表示不可预料的印刷变化的物理量的步骤。

值得注意的是，确定物理量的步骤可在印刷步骤之前，如在根据本发明第五方案的过程中，或者考虑到印刷步骤的特征化而可在印刷样品的步骤之后。

根据第七方案，本发明设想一种保护文件的设备，其特征在于，该设备包括：

将点分布印刷在所述文件上的装置，所述印刷由于在印刷中不可预料的未知因素而导致印刷点的至少一种几何特性的不可预料的变化(点对点)；和

生成所述点分布的装置，所述点分布在印刷之前被设计成生成所述点分布，使得：

所述点分布的至少一半不与所述点分布的所述点分布的四个其他点侧向并置，和

所述点分布的点的至少一部分的至少一种尺度与所述不可预料的变化的绝对值的平均值具有相同的量级。

根据第八方案，本发明设想一种针对防拷贝而保护文件的设备，其中，由于在拷贝中不可预料的未知因素而导致印刷点的至少一种几何特性点对点的所称不可预料的“拷贝”变化，其特征在于，该设备包括：

将点分布印刷在所述文件上的装置，所述印刷由于在印刷中不可预料的未知因素而导致印刷点的所述几何特性的点对点的所称不可预料的“印刷”变化，不可预料的印刷变化的平均量与所述拷贝的不可预料的变化的平均最小量为相同的量级；和

确定表示不可预料的印刷变化的物理量的装置。

根据第九方案，本发明设想一种读取在文件上点分布的方法，其特征在于，该过程包括：

捕获所述点分布的影像的步骤，

确定表示所述分布的点的几何变化的物理量的步骤，

根据所述物理量而确定所述点分布的真实性的步骤。

根据第十方案，本发明设想一种读取在文件上点分布的设备，其特征在于，该设备包括：

捕获所述点分布的影像的装置，

确定表示所述分布的点的几何变化的物理量的装置，

根据所述物理量而确定所述点分布的真实性的装置。

根据第十一方案，本发明设想一种可加载到电脑系统中的程序，所述程序包含指令，所述指令允许应用如前简要描述的根据本发明的方法。

根据第十二方案，本发明设想一种数据载体，其可通过电脑或微处理器读取、可移除或不可移除、并保存有电脑程序指令，其特征在于，该数据载体允许应用如前简要描述的根据本发明的方法。

由于这种保护过程、这些保护设备、用于读取的这种过程和这些设备、这种电脑程序和这种数据载体的特定特征、优点和目的均类似于如前简要描述的保护过程的特定特征、优点和目的，因而这些描述在此不再重述。

本发明及其相应的基本的、优选的和/或特定的特性的不同方面，目的在于组合为用于保护文件的单一过程或设备。以这种方式，本发明每一方案的具体特征构成本发明其他方案的具体特征。

附图说明

通过以下参见包括在附录中的附图而进行的描述，本发明的其他优点、目的和特性将变得明显，这些描述绝不是用于限制本发明，其中：

图1表示放大了约20倍的数字标记，

图2表示图1中所示标记在印刷后的放大图，

图3表示图2中所示印刷后的标记的影印放大图，

图4显示出图2中所示印刷后的标记的高质量拷贝的放大图，

图5表示在VCDP的放大图，在这种情况下的可变特性为点高度，

图6表示图5所示VCDP的一部分在印刷后的约200倍的放大图，

图7显示出在印刷后具有不变点尺寸的单一VCDP的两个放大的印刷品，

图8表示在其中心包括VCDP的被保护信息矩阵的放大图，

图9表示被VCDP包围的被保护信息矩阵的放大图，

图10表示VCDP的放大图，其四个角通过被四个接近点包围的点构成，

图11表示VCDP的放大图，在其四侧上具有成行的点，

图12表示采用格阵形式的VCDP的一部分的放大图，

图13表示图12中所示VCDP的二维傅里叶变换的绝对值，

图14表示VCDP的细节的放大图，其表示编码信息项，

图15示意性表示根据本发明的设备的特定实施例，

图16A至20以逻辑示意图的形式表示用于根据本发明的方法的各方案的特定实施例中的步骤，

图21表示高密度VCDP的放大部分，

图22表示点尺度梯度VCDP的放大部分，

图23以逻辑示意图的形式表示用于根据本发明的方法的特定实施例中的步骤，

图24以放大图方式表示用于根据本发明的方法的特定实施例中的数字识别符图样，

图25表示图24所示数字识别符图样在第一系列印刷中被印刷在物品上之后的放大图，

图26表示图24所示数字识别符图样在第二系列印刷中被印刷在物品上之后的放大图，

图27表示从图25和26中所示印刷后的识别符图样中的一种捕获的图像的离散余弦变换，

图28A至28C以逻辑示意图的形式表示用于根据本发明的方法的特定实施例中的步骤，和

图29用于根据本发明的方法的特定实施例中的两组识别符图样的得分的分布。

具体实施方式

在给出本发明各具体实施例的细节之前，以下给出将在描述中所使用的限定。

“信息矩阵”：这是一种消息的机器可读的物理表示法，通常附在固体表面上(不同于修正被印刷的图案的像素值的水印或数字水印)。信息矩阵定义例如包括2D条形码，一维条形码和其他介入较少的表示信息的方式，例如“数据纹路”(数据标记)；

“文件”：这是承载信息矩阵的任意(物理)物品。

“标记”或“印刷”：通过从数字影像(包括信息矩阵、文件等)至其在实体世界中的表示物的任何方法，这种表示物通常形成在一表面上：这包括但不仅限于：喷墨、激光、平版和热印刷，以及压纹、激光雕刻和全息图像形成。也可包括更复杂的过程，例如模制，其中，数字影像首先被雕刻在模具中，然后模制在每一物品中。注意到的是，“模制”影像可被认为具有在实体世界中的三维，即使其数字表示物包括二维也是如此。还值得注意的是，所提及的许多方法包括许多变化，例如，标准平版印刷(不同于“电脑至板”平版印刷)包括膜的形成，所述膜用于形成板，所述板用于印刷。其他的过程还允许通过使用可见光频谱之外的频率或通过记下表面内的信息等而在不可见范围中印刷信息项。

“识别符图样”或“IP”：由(数字)源影像印刷的影像，其被设计和印刷而使得所述源影像的每一印刷品能够被高几率地识别。

“特征特性”：识别符图样的特征物理属性，允许其区别于来自相同的源影像的任何其他印刷品。

“识别特征”：测得的所有特性值，以允许识别符图样被表示和与其他识别符图样表示物比较。

“捕获”：获得实体世界的数字表示物的任何方法，包括：包含信息矩阵的物理文件的数字表示物。

“单元”：这是VCDP的规则区域，通常为方形或甚至正方形，其中存在至多为预定数量的点，该预定数量通常等于1，但在所指的变例中有所不同。

“生成像素”：被认为用于生成VCDP的最小区域。

“点”：极小尺寸的印刷基本区域，其可变，并与背景形成对照，所述点通常为一个或多个生成像素的表示物。

“捕获像素”或“影像像素”：其影像对应于影像传感器的感光基本点或像素的区域。

“量级”：如果A的值在B的值的十分之一至十倍之间，则物理量A与物理量B具有相同的量级。

在以下参照图24至29描述的本发明的实施例中，采用以下步骤：

步骤701至703，数字化设计识别符图样；

步骤711至715，计算识别符图样的识别标志(根据另外描述的方法之一)；

步骤720至726，优化识别符图样的印刷；

步骤731至734，存储和表示文件的识别标志或特征特性；

步骤741至749，通过使用数据库而确定识别标志；

步骤751至756，在不使用数据库的情况下检查识别标志；

步骤761至763，识别符图样和数字验证码的组合使用；和

步骤771至780，保护文件。

对于数字化设计识别符图样和确定识别符图样的印刷参数而言，在本发明的特定具体特性的原值下，已发现，如果将被保护信息矩阵的单一源影像印刷多次，则这将受到影响，即，在每次印刷是出现不同误差。对于拷贝检测图样而言，也已经注意到相同的影响。更常见地，已经注意到的是，对于具有足够密度的任何影像而言，1)印刷影像将导致其退化，和2)这将由于在每次印刷时的不同退化而受到影响。

为了更精确，这种现象不仅限于数字验证码。实际上，无论数字影像的密度如何，如果在印刷中采用随机处理，则每一印刷品将不同于所有其他印刷品。只是对于低密度影像而言，这种差异的数量和重要性显著减少。因此，需要高得多的捕获分辨率以捕获差异，这种差异有时是细微的。与此不同的是，对于通过适合分辨率而印刷的数字验证码而言，不需要使用特别高的捕获分辨率(每英寸1200点的扫描仪显示是足够的)。此外，由于这种差异非常显著，因而特征特性的提取不必利用极高精度进行，这对于读取算法的成本和稳定性而言是有利的。

识别符图样是被设计和印刷以使单一源识别符图样的各印刷品之间的差异最大化的影像。优选地，这些影像以伪随机方式设计(例如通过一个或多个密码钥匙)，不过其也可为完全随机的(其不同在于，在第二种情况下，不存在密码钥匙或者未保留密码钥匙)。不过，应注意的是，在理论上在不损害安全性的情况下可获悉原数字识别符图样：实际上，仅有记录在数据库中的识别符图样(具有其印记)是合法的，而且在理论上，不可能控制印刷中的预料之外的未知物。因此，原影像的拥有不会为伪造者提供任何实际利益，这是识别符图样的基于安全性的另一个优点。

由于退化在本质上是随机的并且对于单一源影像的每一印刷品产生不同的结果，因而识别符图样的每一印刷品具有不能复制或传输的特征特性。因此，单一识别符图样的每一印刷品不同于所有其他印刷品，并因而本身具有明确识别方式。因此，识别符图样的识别标志可被计算出并以不同方式使用以提高包含识别符图样的文件的安全性，特别是在识别和检查模式中。

识别符图样可为简单的方形，并可由边框包围而使对其的检测更容易，不过也可具有特定形状，例如标识等。不过，方形形状对于以下方面显示出具有优点：读取(其可被容易地识别)和其与一维或二维条形码之类的数字验证码或其他码的常用形状的兼容性。

以下描述用于设计识别符图样的算法：

在步骤701中，接收密码钥匙，例如32字节(256比特)序列；

在步骤702中，通过使用递归密码钥匙或哈希函数，算法通过密码钥匙被初始化，并产生所需的随机比特数。例如，对于10000像素黑白识别符图样(每像素1比特)而言，需要10000比特；对于灰度识别符图样需要8倍多(各灰度是等概率的)。假定使用SHA-1哈希函数(256比特的输入和输出)，则必须调用40次(每一像素1比特)或略少于320次(每一像素8比特)，以获得必需的比特(由于40×256≥10,000或320×256≥80,000)。读取器可以利用FIPS(“联邦信息处理标准”的缩写)和AES(“高级加密标准”的缩写)标准；和

在步骤703中，比特被组成影像，例如具有100×100点，其可以通过边框完成。

图24显示出在印刷前这样的识别符图样。图25和26显示出图24中所示识别符图样的两种不同识别标志。

数字验证码的功能可与识别符图样的功能进行组合，这是因为，数字验证码的设计和印刷特性接近于识别符图样所需要的设计和印刷特性。例如，需要密码钥匙的拷贝检测图样的设计算法类似于前述的算法，不过所寻求的结果截然不同。对于被保护信息矩阵的设计算法而言，其需要一个或多个密码钥匙并需要一个或多个消息。不过，其结果是类似的，即，具有伪随机值的影像。

如将在下文中所示，最终，对于识别符图样的理想印刷条件接近于对于数字验证码的理想印刷条件。因此，对于设计和印刷结果而言，可以将数字验证码的功能与识别符图样的功能进行组合。

对于提取方法和当检查文件时对识别符图样的识别标志的比较方法，首先，在下文中描述普通的提取和比较方法，其包括提取所捕获识别符图样的成组的点的值：

在步骤711中，确定识别符图样在被印刷文件的影像中的位置。例如，对于方形性状的识别符图样而言，可提取识别符图样的四边的位置(高度，宽度)。

在步骤712中，对于将被提取的给定数量的点而言，确定其在影像中的位置，并提取这些点的每个点的值。例如，水平256点和竖直256点，总数为256²，如果例如此后使用FFT(快速傅里叶变换)或DCT(离散余弦变换)，则对应于自乘2次幂的点数量是有利的。点的位置可通过使用在现有技术中已知的标准几何技术确定：例如，确定基准点位置(例如，如果识别符图样为方形，则基准点位置为其四边)，然后通过假定被捕获影像已经经历了仿射变换或透视变换而确定点的位置。所述值通常例如在0至255的范围，且被捕获影像也是如此。由于位置可为小数，因而所述点采用的值可为“最近邻点”的值，这种方法不很昂贵但不是很准确。也可使用插值算法：双三次插值、双线性插值，等等，其中成本随所需精度提高而增加。其结果为整数(最近邻点)或浮点(插值)值的256×256矩阵。

在步骤713中，计算出矩阵的二维离散余弦变换。离散余弦变换是有利的，这是因为这样可在少量内容上显著地压缩信号能量。

在步骤714中，选择给定数量的系数，例如，10×10最低频率系数，并可估计常量系数，其已知被称为在位置(0，0)处的“DC”系数。

在步骤715中，各系数被重新排序成矢量，以构成被保护信息矩阵的识别标志。

值得注意的是，上述方法不采用任何密级，并因而为计算出识别标志的任何人提供许可。这在被认为不存在安全风险的某些情况下可能是所希望的。与此不同的是，在其他情况下所希望的是，仅有被授权人员能够计算出识别标志。为此，使用密码钥匙，密码钥匙被保密且可以确定构成识别标志的系数。这种密码钥匙仅透露给被授权重构印记的人员或组织。本领域技术人员可使用现有技术选择密码钥匙中的系数，通常采用哈希算法或加密算法。

然后，对应于分别捕获的两种识别标志可通过多种方式比较，以获得相似度的测量值或反之获得差别度的测量值。通过测量例如两种识别标志之间的相关系数，获得相似度的测量值，这将在下文中被称为“得分”。

为了使这种提取特征特性的方法生效，生成100×100像素的识别符图样，并且将其在每英寸600点的印刷机上印刷100次。每英寸1200点的“平板”扫描仪用于执行对于每一印刷识别符图样的三次捕获。然后，对于每完成300次捕获计算出识别标志。然后，对于每44850对识别标志测量得分(数量计算如下：300×(300-1)/2)。这些44850对识别标志被分为两组：

一组A，具有对应于相同印刷识别符图样的不同捕获的600对识别标志，和

一组B，具有对应于不同印刷识别符图样的捕获的44250对识别标志。

组A的得分在0.975至0.998之间，组B的得分在0.693至0.954之间。图29显示出组A和组B的得分的分布。基于这些得分，在两组所述对之间不可能混淆。因此，通过使用上述对识别标志计算方法，可以毫无疑问地确定所述100个印刷品是捕获影像的源。

测量“识别标志分离度”，其中包括计算组A和组B的得分的平均值(在此分别为0.992和0.863)之差，并通过组A的得分的标准差(在此为0.005)使其标准化。获得的值为25.8。如在下文中所见，这一指数用于确定可给出最佳结果的印刷和设计参数。

以下描述涉及被保护信息矩阵的提取识别标志的第二种方法。此方法特别应用于识别符图样也具有被保护信息矩阵功能的情况。其中说明了如何提取被捕获的被保护信息矩阵的杂混消息。这种杂混消息具有非零误差率，且误差的结构被用作识别标志。

这种方法的优点在于，其可使用被设计以读取被保护信息矩阵的软件。这使得所需的计算成本最小化。

不过，被保护信息矩阵的精确读取需要钥匙，用于在必要时生成用于校准的块。在所有情况下均不必透露此钥匙。此外，尽可能消除了针对每一印刷品的特定的内部校准变化。这不是必须实现的，这是因为这些变化在区分被保护信息矩阵的不同印刷品时具有作用。

关于用于生成和印刷识别符图样的最优参数的确定方法，存在着最优退化水平，其使得单一源识别符图样的不同印刷品能够被尽可能容易地分离。这样，如果在印刷上的退化水平很低，例如为1％或2％(1％或2％的识别符图样的单元或像素在完美捕获时被错误读取)，则单一识别符图样的不同印刷品相互极为接近且难以对其进行可靠地识别，除非具有非常精确的捕获和/或具有非常精确的分析算法。类似地，当退化水平很高时，例如为45％或50％(45％或50％的识别符图样的单元或像素在完美捕获时被错误读取，50％意味着在矩阵读取与源矩阵之间没有统计相关性)时，印刷的识别符图样相互之间几乎不易区别。事实上，最优退化水平接近于25％，且如果应用条件允许，则优选地接近于这一水平。实际上，对于25％的退化而言，假定印刷变化以及退化在自然概率下进行，则对于印刷识别符图样的每一点而言，该印刷识别符图样不同于其他印刷识别符图样的概率最大化。

用于优化印刷参数的可能方法描述如下：

在步骤720中，接收可用于识别符图样的表面积，例如测量为1/6英寸的正方形。

在步骤721中，多个识别符图样数字影像以不同数字尺寸生成，其对应于各种可能的印刷分辨率，例如，一个每英寸400点的66×66像素的识别符图样，一个每英寸600点的100×100像素的识别符图样，一个每英寸800点的133×133像素的识别符图样，一个每英寸1200点的200×200像素的识别符图样。

在步骤722中，具有不同数字尺寸的识别符图样的每一个被印刷多次，例如100次，其中采用适合的分辨率而使得印刷品的尺度对应于可用表面积。

在步骤723中，对于每一类型，印刷识别符图样的每一个被捕获多次，例如3次。

在步骤724中，计算每一识别符图样的识别标志。

在步骤725中，对于具有相同印刷分辨率的被捕获识别符图样的所有对计算相似度得分。

在步骤726中，延用上文中提及的在普通识别标志提取方法的检测中所述的方法，对于每一印刷分辨率测量“识别标志分离度”，并选择可给出此识别标志分离度的最大值的印刷分辨率。

在一变例中，多个被保护信息矩阵以不同印刷分辨率被印刷，并确定导致25％误差率的印刷分辨率，如通过另行描述的算法之一计算而得。

在一变例中，选择印刷分辨率，使得当比较对应于相同印刷品的识别标志时计算出的得分的最低值与当比较对应于不同印刷品的识别标志时计算出的得分最高值之差最大。

关于特性的表示和存储方法，有利的是，尽可能减少印记数据量。在识别的情况下，这包括将一识别标志与存储在数据库中的极大量识别标志进行比较，这是高代价的。通过减小将被比较的识别标志的尺寸、特别是通过避免使用浮点数，这种成本被减小。

考虑普通识别标志提取方法的情况。从被捕获识别符图样提取的初始数据矢量为被提取值的256×256矩阵，而且其通过离散余弦变换的表示物在选择系数之后具有10×10的值。有利的是，通过每一值1字节而表示值矩阵，即，100字节。

在步骤727中，至少一个物品通过识别符图样被印刷，以产生被保护文件。

另一方面，离散余弦变换的系数可为正或负，且在理论上并不是有限的。为了通过固定量的信息表示这样的值，所述值必须被量化，从而以二进制值被表示。可能的方式如下：

在步骤731中，对每一系数预先确定最小值和最大值。通常，最小值和最大值具有相同的绝对值。

在步骤732中，确定允许每一值被表示的比特或字节数。

在标准化步骤733中，对于离散余弦变换的每一系数，减去最小值，并然后将余数除以最大值。

在步骤734中，如果1字节可用于每一值，则将结果乘以被量化数据的可能值的数，即，256。结果的整数值与原来的被量化值进行比较。

在一变例中，量化步骤被优化，以使量化误差最小化。

关于通过数据库进行的识别方法，在识别的情况下，识别符图样必须与数据库的识别符图样中的每一个进行比较，以确定其是否对应于数据库识别符图样中的一个，在这种情况下，识别符图样被认为是有效的，而且可重新得到相关的跟踪性信息。否则，识别符图样被认定无效。

在实施例中，采用以下步骤：

在步骤741中，确定包含在被捕获影像中的识别符图样的识别标志。

在步骤742中，通过存储在数据库中的每一识别标志，计算出所获得识别标志的得分或相似度。

在步骤743中，确定获得的最大相似度。

在步骤744中，如果最大相似度大于阈值，则识别符图样被认定有效；并在步骤745中，重新得到相关的跟踪性信息。

否则，在步骤746中，识别符图样被认定无效。

在变例中：

在步骤747中，如果识别符图样也具有数字验证码的功能，则提取跟踪性信息。

在步骤748中，允许减小搜索范围跟踪性信息也可来自另一源，例如，相关条形码，来自控制器的信息，等等。

在步骤749中，此信息用于减小数据库中的搜索范围。例如，制造订单信息使其可从对应于此制造订单的识别标志子集中预先选择将被比较的识别标志。

关于不使用数据库的检查方法，这需要预先计算将被存储在文件上的识别符图样的识别标志。例如，在记算每一合法文件的识别标志的步骤中，这些均可被指定存储在数据库中和以被保护方式存储在文件上。

将识别标志存储在文件上优选地通过可变印刷实现，即，对于各文件截然不同。识别标志可存储在一维或二维条形码中，或存储在数字验证码中，这取决于可限制印刷质量的印刷方式。

通常优选的是，以被保护的方式存储识别标志，例如，通过使用装备有密码加密钥匙的密码算法存储识别标志。在这种方式中，避免了伪造者在不必连接到参考数据库的情况下使用非法文件的风险。对此可采用以下步骤：

在步骤751中，确定包含在被捕获影像中的识别符图样的识别标志。

在步骤752中，接收预先计算出的识别标志。

在步骤753中，通过将所获得识别标志与预先计算出的识别标志进行比较而计算出得分或相似度。

在步骤754中，如果最大相似度大于阈值，则识别符图样被认定有效。

否则，在步骤756中，识别符图样被认定无效。

关于识别符图样与数字验证码功能的组合使用，现有技术的方法是，利用在不使用数据库时无法说明的特性以独特方式使文件特征化。另一方面，虽然识别符图样可简单地为不具有意义的影像，不过如前所述，识别符图样也可为包含其他功能的影像。特别地，识别符图样可为数字验证码，在这种情况下，其可包括被保护信息(对其的读取需要一个或多个钥匙)，和/或，其可具有验证性能(以使原件区别于拷贝)。

识别符图样的识别标志可被设计为足够精确以识别文件，但又不足够精确，因而不能被复制。实际上，考虑确定识别标志的普通方法，其中，基于100低频DCT系数，可通过每一识别标志1字节表示。在理论上，只要能够，任何人均可提取这些系数，并通过倒转这些系数而形成相同尺度的影像作为识别符图样。应理解的是，这一影像显著不同于印刷的识别符图样。然而，通过将来自倒转影像捕获计算出的识别标志与原识别标志比较而获得的得分为0.952。此得分虽然低于通过将相同印刷识别符图样的识别标志进行比较而获得的所有得分，但其显著高于通过将不同印刷识别符图样的识别标志进行比较而获得的得分。因此，存在的风险是，伪造者试图复制合法识别符图样的识别标志。

更好的影像捕获和/或更精细的影像捕获将可降低甚至消除这种假冒行为的风险。不过，这种可能并非总是存在。在这种情况下，如果识别符图样也为数字验证码，则有利的是，通过采用以下步骤而同时使用其验证性能：

在步骤761中，识别或检查识别符图样。

在步骤762中，接收用于验证数字验证码的一个或多个钥匙。

在步骤763中，确定数字验证码对应于原件还是拷贝。

数字验证码通常基于对拷贝步骤中的拷贝敏感一个或多个物理防拷贝特性的退化。

这样，数字水印在拷贝中具有较低能量水平，或者甚至在对拷贝不很敏感的水印与对拷贝特别敏感的水印之间具有不同的能量水平比率。在空间标记技术的情况中，类似地，注意到了对于拷贝的较低能量水平。对于拷贝检测图样而言，基于影像比较，计算在原拷贝检测图样与被捕获的拷贝检测图样之间的相似度(或不相似度)指数；如果后者是拷贝，则其相似度指数将较低。最后，对于被保护信息矩阵，对于从矩阵提取的编码消息测量误差率进行测量；对于拷贝，此误差率将较高(注意到的是，由于编码消息的冗余性，被发送的消息通常被无误差地解码)。

值得注意的是，对于这些方法中的每一方法，测量的一个或多个值通常是连续的且不会明确指定文件(原件或拷贝)的性质。必须采用使原件区别于拷贝的预定准则，例如，通过将所获得的一个或多个值与一个或多个“阈值”比较以确定测得的一个或多个值是否对应于“拷贝”或“原件”。

关于基于识别符图样而保护文件的过程的实施例，可以采用以下步骤：

在步骤771中，知识产权拥有者授权许可加工者生产特定数量的文件。

在步骤772中，知识产权拥有者向加工者发送一个或多个识别符图样，识别符图样可具有数字验证码功能，并采用数字影像形式以被印刷在文件上。识别符图样可为数字文件设计的一部分，或分别发送。在一变例中，加工者从由知识产权持有者授权的第三方接收识别符图样。

在步骤773中，加工者印刷指定数量的文件，其中每一文件上具有指定的识别符图样。

在步骤774中，指定数量的印刷文件被发送给知识产权持有者。在一变例中，指定数量的印刷文件在步骤774中由加工者直接加工，如在各变例中所述。

在步骤775中，知识产权拥有者/组装者组装加工完的产品(其可包含多个文件)。

在步骤776中，捕获一个或多个识别符图样的一个或多个影像。在理论上，这一过程自动执行，例如，在传送带上移动的产品在工业相机镜头下面。该工业相机被自动触发或通过来自传感器的外来致动被触发。

在步骤777中，每一被捕获的识别符图样的影像被存储在具有相关信息(制造订单，日期，等等)的数据库中。

在步骤778中，对每一被捕获的识别符图样影像，实时地或延迟地计算出一个或多个识别标志。

在步骤779中，其目的可为在检查模式下(没有数据库连接)使用识别符图样，识别标志中的一个，通常为占据最少数据量的一个，被量化和/或被压缩以获得其压密图像。生成信息矩阵(数据矩阵，条形码，被保护信息矩阵SIM，等等)，优选地为借助钥匙而实现保护的信息矩阵，其包含识别标志的图像。信息矩阵被印刷在包含识别符图样的文件上。

在步骤780中，如果必要，则该组计算出的识别标志通过安全链接被发送到中心服务器，在中心服务器上，监察员连线以检查识别标志的有效性。

在变例中：

识别符图样影像被捕获的地点可位于印刷机或处理机处，其优点在于，其可集成在生产中，而其缺点在于，其处于暴露区域中。用于计算和/或存储识别标志的机器可受到保护；和/或

所述地点可位于由知识产权拥有者授权的第三方处，通常与所用识别符图样的供应者之处相同。

图23显示出：

步骤605：确定表示与将被验证的物品相关的信息项的点矩阵。

步骤610：将标记附到所述物品上，其方式使得所附的标记由于在标记步骤中所采用方式的物理特性而呈现出不可预料的误差。

步骤615：捕获所述标记的影像。

步骤620：通过处理所述影像而确定所述不可预料的误差的物理特性。

步骤625：存储用于表示不可预料的误差的物理特性的信息项。

加固标记步骤630：其中，承载与不可预料的误差的物理特性相关信息的加固标记被附到所述物品。

在步骤605中，确定信息矩阵，例如，采用区域矩阵形式的信息矩阵，每一区域承载几百点而且每一区域表示二进制信息项。与产品相关的信息项例如为其制造商的名称、产品制造订单和/或制造日期。

在步骤610中，附上由点矩阵形成的标记，其分辨率使得标记点与原点矩阵相比至少存在2％的误差。例如，使用印刷机的最大分辨率。此分辨率的作用是，具体而言，使得拷贝物品，例如通过光学或照相过程拷贝物品，必需拷贝标记，因而与原标记相比，在所拷贝标记中的误差水平至少增加50％。

在步骤620中，确定所述标记中所述误差的分布，作为不可预料的误差的物理特性。例如，确定从标记中心到标记所承载误差的质心的矢量，然后根据其位置为误差分配加权，并确定从标记中心到误差质心的新的矢量，如此等等。

在步骤630中，加固标记例如是一维或二维条形码或数据矩阵，已知被称为数据矩阵(被注册商标)。由于此第二标记是加固标记，因而其可阻止暴力拷贝，并能够使物品被识别。优选地，在步骤630中，采用不可预料的误差的物理特性的密码钥匙，优选地为公共密码钥匙。

由于采用本发明，因此，即使在许多物品上采用无修改的相同的标记方法，例如通过蚀刻或印刷进行标记，不过标记误差的物理特性为每一标记以及每一相关物品提供特征识别。

当通过标记物品执行新的影像捕获且进行新的影像处理时，这种影像处理的结果可与所记忆的信息进行比较以重新得到物品的识别。

误差量很重要，其允许标记和物品被特征识别。

读取与承载有标记的物品相关的数据，提供了获得误差物理特性数据库的原件和/或手段。

无论所述标记的新影像被捕获的状况如何，能够重新得到误差分布特性。

对于应用本发明的特定实施例，发明人已经发现，特定印刷特性可以使原件非常有效地区别于拷贝。具体而言，标记点的精确位置或形状的尺度或“尺寸”变化可被测量并集成于使原件区别于拷贝的度量中。值得注意的是，将被印刷的影像中的颜色水平(或灰度)的变化由于筛分而相当于在形状或尺度上的变化。前述的数字验证码不是被设计用于精确测量这些特性。相反地，所有已知类型的数字验证码由于在印刷中不可预料的未知因素所致的位置变化而使性能破坏，这些变化对所采用的测量是破坏性。最好使用方法以尝试消除这种变化。而且，数字水印和AMSM被设计用于可测量信号(例如，能量)的总体特性，这些总体特性对于区分原件与拷贝而言不很精确。

图1显示出数字标记105，其包括被黑边框115包围的具有随机位置的一组点110。注意到的是，在此原标记中的点110均具有相同尺寸，即，在600像素/英寸下印刷的影像的1像素。图2显示出此数字标记的印刷品120。图3显示出此标记的影印125。值得注意的是，在影印125中，点110已经消失。通过简单的测量，例如测量仍然存在于标记中的点的数量、其通过电子影像传感器捕获到的影像、或与参考标记的关联度，易于使原件120区别于影印125，或称低质量拷贝。

图4显示出高质量拷贝130。此拷贝基于利用扫描仪对影像的高质量捕获(通常被称为“扫描”的捕获)而被制得，其中对自动检测的点110使其恢复到原状态(例如，通过使用注册商标为Matlab的软件系统)，假定后者(点100)为黑色且尺寸为1/600英寸。可见，存在于图2中的原件中的所有或大多数点110存在于图4中。不幸的是，任何伪造者的任务由于以下事实而变得更容易：所有点具有相同的原尺寸，不必知晓点的尺寸或灰度的测量值，所述点可简单地通过其原尺寸被重构(原尺寸是固定的，因而易于在大规模上确定)

优选地，通过采用本发明的特定方案，简单地计算所存在的点数不足以使原件区别于拷贝。基于关联度或能量水平的方法，例如通过AMSM使用的方法，对于检测高质量拷贝也是低效的。

为此目的，在优选实施例中，为了拓宽使用点图样的机会，确定文件确实性使得特别注意点的几何特性，这是在局部水平上考虑，而不同于现有技术的方法。具体而言，点的形状和/或尺寸的确切位置用于检测拷贝、存储信息和/或用于特征表征文件。VCDP，作为本发明特定实施例的主体，因而存在特别之处，即，点的确切位置、形状和/或尺寸是可变的。优选地，为了在此VCDP中生成点分布，在形成的点中，至少一种几何特性是可变的，所生成的几何变化幅度具有所述点的至少一部分的平均尺度的量级。

以下描述涉及：

VCDP数字设计方法，

测量VCDP几何特性的方法，

将测得的VCDP几何特性组合到使原VCDP区别于拷贝VCDP的度量中的方法，

优化VCDP印刷的方法，

基于VCDP几何特性识别VCDP的方法，

检查VCDP的方法，

将信息存储在VCDP中的方法，和

保护文件的过程。

首先，以下描述生成可变特性点图样的方法。为了生成VCDP，在步骤300中，预先确定用于将VCDP印刷在文件上的印刷系统的印刷质量。印刷质量表示印刷点的至少一种几何特性的逐点的不可预料的变化，此变化由于在印刷中不可预料的未知因素而由印刷所致。

然后在步骤302中，确定可用于印刷此VCDP的表面区域、印刷系统的分辨率和所需的最大点密度。例如，可用尺寸可为大约1/6×1/6英寸，密度为1/100(大约百分之一可被印刷)。最大密度取决于可接受的VCDP的能见度，VCDP的能见度基于应用条件(例如，墨水颜色、介质、印刷类型、文件外观)。密度可较大，例如可1/16或1/9，甚至1/4。优选地，VCDP被生成而使得印刷点不“接触”。

在特定情况下，可用尺寸可以大得多，例如几平方英寸。不过，大多数捕获方式，例如包括阵列影像传感器的相机，所提供的捕获表面区域不允许此区域被覆盖(当文件或产品必须“现场”读取时，平板扫描仪通常不可用)。在这种情况下，出于安全原因，可“铺装”VCDP，即，并置相同的VCDP或并置不同的VCDP。在此后的描述中，分别为相同的或不同的这两种类型的VCDP并置被称为“铺装”。

假定捕获工具可在印刷区域上任意使用，则确保至少一个VCDP将完全容纳在捕获表面区域中的VCDP最大尺寸等于捕获表面区域的最小侧的一半。对于前述的在1220点/英寸(表面区域为1.33cm×1cm)下操作点640×480CCD的示例，VCDP不应超过侧边的0.5cm。

VCDP随后以这样的方式生成：

所述分布的点的至少一半不与所述点分布的四个其他点侧向并置，和

所述点分布的点的至少一部分的至少一种尺度与所述不可预料的变化的绝对值的平均值具有相同的量级。

实际上，发明人已经发现，原件的印刷必须存在这样的量级比率以获得对文件的更有效的保护功能(验证和识别)。

此外，发明人已经发现，在特定实施例中，为了使文件针对拷贝(此拷贝由于在拷贝中不可预料的未知因素而导致印刷点的所述几何特性的逐点的所称的不可预料的“拷贝”变化)进行保护，优选的是，当将点分布印刷在文件上时，所述印刷由于在印刷中不可预料点未知因素而导致印刷点的所述几何特性的逐点的所称的不可预料的“印刷”变化，不可预料的印刷变化的平均量与所述拷贝的不可预料的变化的平均最小量具有相同的量级。优选地，然后执行确定用于表示不可预料的印刷变化的物理量的步骤，这将参照文件的验证和识别功能另行描述。

例如，可使用以每英寸1200点印刷的200×200像素的VCDP，对于1/6英寸的印刷表面区域，其“点”当不可预料的变化的绝对值的平均值在0.2像素至20像素之间时测得为2×2生成像素。注意到以每英寸600点印刷的100x100像素的VCDP具有1×1像素点，可给出与其相当的结果。不过，较高影像分辨率(对于相同的印刷区域尺寸)允许在改变点的尺寸和/或位置方面具有更多灵活性，如下所述。

优选地，避免重叠的、粘合在一起的或过近的点。为此目的，VCDP被分为相邻区域，例如，对于200×200像素的VCDP，其分为每区域20×20像素的10×10区域。通过在每一区域的每一边缘上留下1像素的边框，18×18像素的区域可用于所述点。因此，对于区域中的每一点，存在为其保留的17×17＝289个可能位置(所述点采用2×2像素，其最高和最左的点例如可仅采用17个侧位置和17和纵位置)。

为了安全原因，所希望的是，VCDP是具有伪随机性质，例如，通过密码算法生成，其中提供保密码钥匙。此钥匙用作生成伪随机数的初始值，此伪随机数可由知晓钥匙的任何人获得，但使不具有钥匙的人很难找到。

如图16A所示，为了生成VCDP，执行：

步骤302：接收或确定可用表面区域、以及印刷系统分辨率和印刷密度。

步骤304：接收密码钥匙，例如32字节(256比特)序列。

步骤306：生成二进制值，例如，通过使用递归加密或哈希函数生成，算法通过密码钥匙初始化。例如，对于前述的示例，对于所述点存在289个可能位置，因而需要9比特以确定在区域中为所述点保留的点位置。这样，需要900比特以确定100点在其相应区域中的位置。假定使用SHA-1哈希函数，则对于256比特输入和输出，函数必须被调用四次以获得必要的二进制数据。

步骤308：将点包含到每一单元中并将各单元组装为影像，在这种情况下，尺寸为200×200像素。例如，在此步骤308中，使用连续的9比特序列，以确定在每一单元中点的位置。当由此序列表示的值大于289，则采用下一序列。否则，所述点被定位在通过此序列识别的位置，例如通过对可能位置的每行中的连续位置计数而实现。然后，所述单元被并置，例如，在单元的每行中连续并置。

在步骤308之后，在步骤310中，VCDP被包含到印刷膜中，且印刷文件。

在变例中，每一点可具有可变尺寸。例如，所述点可具有大于或小于2×2像素的表面区域。这样，所述点可具有多种尺寸以提供对于伪造者而言难以复制的其他几何特征的测量可能性。例如，所述点可具有两种可能尺寸，或为如前给出的2×2像素，或为3×3像素，且不相等的竖直尺度和水平尺度也是可以的，例如2×3或3×2。注意到的是，在两个正方形点的情况下，需要另外的二进制数据项以识别所述点的尺寸，此数据项被添加到用于识别所述点在区域中被保留的位置的9个二进制数据项中。这样，每一区域需要10个二进制数据项，而对于100单元需要1000个二进制数据项。

图5显示出VCDP 135，其具有尺度以伪随机方式变化的点(2×2和3×3像素的点)，并显示出包围VCDP 135的边框140。图6显示出图5中的VCDP 135的印刷结果145的细节。

注意到的是，在变例中，可添加边框(在这种情况下为140)或者任意形状以使VCDP区域化。例如，同步块可加到边框上或加到VCDP中而处于包含点的区域的位置。

关于VCDP位置特性的测量，发明人已经发现，虽然包括VCDP的点可由伪造者通过准确定性确定和重构，但伪造者很难减小关于所述点的精确位置的不确定性。实际上，当印刷VCDP时，所述点不必印刷在其确切位置：这种不确定性是由于在印刷中的不可预料的未知因素所致，而且也是由于从数字转化为模拟方式所致。实际上，通过在印刷过程中从数字值转化为模拟值并且之后当捕获影像时再转化为数字值，所述点的位置存在大约半像素的平均不确定值(分别为印刷和影像捕获像素)，第二个不确定性由于在印刷中的不可预料的未知因素而独立于位置不确定性。注意到的是，根据印刷方式的稳定性，可添加另外的位置不确定性。当生产高质量拷贝时，另外的重新印刷位置不确定性被添加到已经存在的位置不确定性中。这样，如果被捕获影像是拷贝而不是原件，则在被捕获影像中的点位置与此点在原影像中的位置之间的变化的平均值相对较大。

以下描述用于测量VCDP几何位置特性的算法。在步骤320中从包含VCDP和密码钥匙的文件区域中捕获的影像用于输入。在通过实施此算法的步骤的输出处，获得VCDP点的位置特性的矢量：

在步骤322中，通过实施VCDP设计算法，确定每一点的原位置。

在步骤324中，确定在被捕获影像中一组位置基准形状的位置，应理解的是，VCDP自身或其一部分可被用作基准形状，因为这是已知的。例如，这些基准单元可为正方形的角、边的指示物。也可使用用于确定位置的其他已知技术，例如，自动关联铺装影像。

在步骤326中，根据基准形状，重构影像，其具有与原尺寸相同的尺寸或整体上为原尺寸的倍数。

在步骤328中，确定点影像必须位于其中的被捕获的影像中的搜索区域〔例如，如果VCDP以600ppi(“每英寸的像素”的缩写)印刷，并以1200dpi(“每英寸的点”的缩写，表示每英寸的捕获像素)被捕获，则+/-5像素的区域对应于原影像中+/-2.5像素的区域〕。相对较大的搜索区域是必要的，这是因为基准单元的初始位置可能不准确。

如果所述点在亮色背景上呈暗色，则在步骤330中，在限定区域中具有最小亮度值的像素在重构影像或在被捕获影像中的位置可被确定；如果所述点在暗色背景上呈亮色，则在步骤330中，在限定区域中具有最大亮度值的像素在重构影像或在被捕获影像中的位置可被确定。像素的这种位置被认为是所述点在被捕获影像中的中心位置。

在步骤332中，测量两个位置之间沿每一方向的距离。

在步骤334中，所有距离测量值被编入几何特性矢量中。

以这种方式，对于100单元的VCDP而言，获得尺寸100×2的矢量。由于基准单元的位置的不精确性，可存在对称偏差。优选地，在步骤332中，这种偏差通过以下方式补偿：计算水平距离和竖直距离的平均值，并将此平均值从对应的距离中减去(实际上，对于位置不精确性而言，预计为零平均值)

在变例中：

每一点的其他特性值用于确定其位置，例如，所述点的中心像素的亮度值，对应于像素的点的滤波器的响应值，等等；和/或

在确定每一点的精确位置的搜索区域时，考虑被捕获影像中的度量因数以及影像的旋转和平移，确定点的位置而不需重构影像。

关于采用位置特性矢量在原VCDP与拷贝VCDP之间进行区别或区分，可如下处理：

在步骤340中，对于每一点，计算在根据被捕获影像计算出的点位置与原位置之间的欧几里德距离。

在步骤342中，计算所述距离对于所有点的平均值或中值，以获得平均距离测量值。

在步骤344中，将此平均距离与预限定阈值比较。

在步骤346中，确定VCDP是原件还是拷贝，方式如下：

如果平均距离小于阈值，则VCDP被认为是原件；

否则，VCDP被认为是拷贝。

以下示例说明所提出的方法。相同的原VCDP已被印刷并之后被捕获三次。对于原件的位置特性矢量计算出的平均距离为0.454、0.514和0.503影像像素。已经制得三个高质量拷贝，每一拷贝来自三和印刷VCDP之一。对于这些拷贝的位置特性矢量计算出的平均距离为0.965、1.088和0.929影像像素。值得注意的是，基于平均距离，简单地通过阈值，原VCDP可容易地分离于拷贝VCDP。阈值可为多个，这取决于可能误差的相对成本(“假正”：将拷贝检测为原件；或“假负”：将原件检测为拷贝)。如果每种类型误差的相对成本均等，则0.75(影像)像素的阈值可以是可接受的折衷。

其他已知的算术技术，例如基于统计和/或形状识别方法的技术，可用于使原VCDP区别于拷贝VCDP。

关于使用所述点的几何特性值在原VCDP与拷贝VCDP之间进行区别或区分，如前所述，如果所述点具有不变尺寸，则伪造者易于通过相符点尺寸对其复制，甚至当所述点可在原标记中以可变尺寸显示时也是如此。在一实施例中，在生成VCDP的过程中，所述点的一个或多个尺度可制成为可改变。

在分析文件确实性的过程中，当已经在步骤350中捕获了VCDP影像之后，在步骤352中，根据所述点的中心影像像素的亮度、其针对对应于影像像素的至少一个矩阵滤波器的响应等确定所述点的一个或多个尺度。

然后，根据在原数字VCDP点的尺度与将被验证的VCDP被捕获影像中的对应点的尺度之间的相似度，使原VCDP区别于拷贝。例如，处理如下：

在步骤354中，通过应用VCDP设计算法，确定预计尺度特性的矢量。例如，预计特性的矢量可为所述点的表面区域值或其水平和竖直两个尺度值。

在步骤356中，计算在预计特性矢量与在处理VCDP被捕获影像之后所获得特性矢量之间的相似指数，例如关联系数。

在步骤358中，通过将相似指数与预定阈值相比，确定VCDP是否为真实的：

如果指数值大于阈值，则VCDP被认为是原件；

否则，VCDP被认为是拷贝。

以下示例说明所提出的方法。相同的原VCDP(如图5中所示，其中，所述点的尺度在2×2像素与3×3像素之间变化)已被印刷并之后被捕获三次。对于2×2和3×3像素的点尺寸而言，特性矢量包括4和9像素的表面区域值。特性矢量包含所述点周围区域的平均亮度值，其小于所述点的亮度值。因此，如果所述点被印刷得更重，通常为3×3像素的点的情况，则具有更高的值。

计算出的相似指数对于三个原印刷品而言为0.654、0.673和0.701。然后，制得三个高质量拷贝，每一拷贝来自三个印刷VCDP之一。为制成这些拷贝，确定所述点的位置，然后测量其亮度。计算VCDP点的中值亮度，亮度小于中值亮度的点已被认为对应原3×3像素尺寸，而2×2像素尺寸对应亮度大于中值亮度的点。拷贝已经被印刷和捕获。对于三个拷贝0.451、0.423和0.446，计算出相似指数。注意到的是，基于平均距离，简单地通过阈值，原VCDP可容易地分离于拷贝VCDP。阈值可为多个，这取决于可能误差的相对成本。如果每种类型误差的相对成本均等，则对相似指数的0.55的阈值可以是可接受的折衷。

其他已知的算术技术，例如基于统计和/或形状识别方法的技术，可用于使原VCDP区别于拷贝VCDP。

以上给出的描述基本上涉及针对拷贝进行文件保护。说明书其余部分涉及保护文件的两种其他形式，首先，特征识别尚未通过“可变”印刷过程被印刷的文件，其次，携带涉及文件的信息项，例如，参考号，其制造日期，其制造地点和其制造订单，与文件或其目的文件相关的知识产权拥有者的名称。

以下描述基于几何特性识别VCDP的方法。在这种情况下，需要使用测得的VCDP特性以特征识别来自单一源数字VCDP影像的每一印刷品。实际上，VCDP的每一印刷品在印刷中产生独特的不可预料的未知因素，这可在相同印刷品的不同捕获中发现。这样，通过在数据库中存储VCDP的连续印刷品的特性，或通过将其存储在包含VCDP(例如以二维条形码方式)的文件上(优选地以安全方式存储)，VCDP的印刷品以及承载VCDP的印刷文件，可随后通过在被捕获VCDP影像的几何特性与所存储的几何特性之间搜索对应性而被识别，即，特征识别。

优选地，识别和验证组合进行，用于捕获和处理影像的相同设备同时提供文件验证指令和文件识别指令。

可使用所述点的多种几何特性，例如，精确位置，或亮度测量值，所述点及其形状的一个或多个尺度。通过所述点的平均、中间或最小灰度而测得的亮度特别具有辨别性，这是因为其对于相同源影像的不同印刷品而言显著且不可预料地变化。注意到的是，不必使用用于所述点的特性而从一个印刷品到下一印刷品进行变化的在源VCDP中具有可变尺寸或形状的点。为例示这一点，图7显示出具有不变点尺寸的单一VCDP的两个印刷品：点151在下方影像中比在上方影像中印刷得更重，而点152在上方影像中比在下方影像中印刷得更重。

通过捕获三个印刷VCDP中的每一个三次，获得总共九个被捕获影像。对于九个影像捕获中的每一个计算出包含所述点的最小亮度值的特性矢量。然后，计算在被捕获影像的9×8/2＝36个可能的对之中的每一对的特性矢量之间的相似指数，即，关联系数。根据这36对，9对应于相同印刷品的不同捕获，25对应于不同印刷品的捕获。在第一组中，相似指数的平均值为0.9566，标准差为0.0073，最小值为0.9474；在第二组中，相似指数的平均值为0.6203，标准差为0.0272，最大值为0.6679。在两组之间相似指数的差异非常显著，并显示出印刷VCDP可基于点的特性矢量而被毫无疑问地识别。

图18显示对应于此方式的识别进程的详细步骤。在步骤402中，捕获印刷VCDP的影像。然后，在步骤404中，计算包含所述点的最小亮度的平均值的特性矢量。印刷VCDP的这种特性矢量或“识别标志”，对于每一点而言，包含平均亮度测量值，并可能包含亮度测量值之间的标准差。注意到的是，特定的亮度测量值基于其与其他测量值的平均值之差以及其他测量值之间的标准差而可被排除在外。然后，在步骤406中，通过涉及文件生产和/或流通的指令，特性矢量被存储在数据库中。

在识别尝试过程中，在步骤410中，捕获印刷VCDP影像。然后，在步骤412中，计算对应于所存储特性矢量的特性矢量。在步骤414中，确定与在步骤412中计算出的特性矢量最接近的所存储特性矢量，并获得相关信息。

在变例中，在步骤404中确定的特性矢量也被存储在文件自身上，所述存储采用加固方式，即，防止拷贝，例如，采用二维条形码或数据矩阵(注册商标)方式，并且出于安全原因而优选地被加密。在这种情况下，在步骤416中，文件可通过比较两个特性矢量与阈值之间的相似指数而验证，阈值预先限定或者自身存储在条形码中。

为了存储VCDP中的信息，可例如在分配给所述点的单元内对于每一点限定两个可能的形状、两个位置或两个尺度，从而在每一区域存储1比特。1比特值(“0”或“1”)被分配给每一位置、尺度或形状。

参见图5，其中例示出具有两种点尺寸的VCDP，小尺寸点(2×2像素)可例如表示比特值“0”，而大尺寸点(3×3像素)可例如表示比特值“1”。

这样，对于具有100单元点VCDP而言，100比特可无冗余地被存储。为了检测和/或校正误差，所希望的是，使用误差检测和/或误差校正码。

对于使用位置表示二进制值的情况，优选的是，对应于两个值中的每一个的位置相互分离。用于确保两个位置分离的可能方法包括：将单元分为对应于两个比特值的两个尺寸相等的部分，和在对应于将被编码的比特的区域中以伪随机方式分配位置。注意到的是，在单元中的点的位置可表示多于一个二进制值，这是由于可能位置的多样性所致。例如，如前所示，此位置可表示对于289个不同位置的8比特，或当沿每一方向的两个位置中的一个位置被排除在外时表示6比特，以在读取过程中当说明位置时限制误差风险。

在读取VCDP时，为每一子单元确定在点的两个可能位置周围的搜索区域。为了确定哪一子单元包含所述点，对于两个子单元中的每一个子单元确定最小亮度值：具有最低亮度值的区域被认为是所述点已被插入其中的区域。在变例中，根据在两个子单元之间的亮度的差别或比率，可为每一比特值分配加权。

在变例中，

所述点在单元中存在或不存在用于表示信息比特(以下用作“格阵”)；

多于一个二进制值通过每一单元的多于两个可能的点位置表示；

多于一个二进制值通过每一单元的多于两个可能的点尺度表示；

多于一个二进制值通过每一单元的多于两个可能的点形状表示；和/或

消息在编码之前被加密。

关于与其他数字验证码点集成，VCDP可与数字验证码集成，以提供另外的保护层和/或跟踪文件的不明显方式。图8显示出被保护信息矩阵155，其包括在其中心的使VCDP 156插入其中的区域。图9显示出被保护信息矩阵160，其被VCDP 161包围。注意到的是，在这后一种情况下，允许数字验证码160定位(例如定位在其角部)的要素可用于定位和确定VCDP 161的大致点位置。

在各实施例中，采用通过不明显标记识别VCDP的方式。实际上，在特定情况下，可希望的是，识别标记比识别边框更不明显，使得VCDP位置即使存在，也可能难以检测到：例如，可以插入微细的或虚线的边框标记或角标记，或者，数字验证码或其他相关符号可用于识别VCDP。

如果相同的点图样重复多次，例如通过铺装重复，则点可以通过自动关联或交叉关联技术被识别和定位，自动关联或交叉关联技术例如为在M.Kutter的文章“防止平移、旋转和缩放的水印(Watermarking resisting totranslation，rotation and scaling)”(Proc.of SPIE：Multimedia systems andapplications，Volume 3528，pp.423-431，Boston，USA，November，1998)中所述的技术。

将不明显参考标记引入VCDP中的另一方式包括：插入由具有易于识别的形状特性的一组点构成的单元。例如，如果需要一点用作基准，则在基准点周围插入显著量的点以获得易于识别的点簇。图10例示出VCDP 165，其四角166包括具有中心点和四个极邻近点的单元，从而形成以此中心点为中心的正方形的角。为了检测，首先检测在足够表面区域上的所有点，这些点用作“候选点”。然后，对于每一点，确定在小于或等于预限定距离的距离处的其相邻点的数量。如果候选点排布在格阵上而允许在窗口中的相邻点的数量被快速计算，则这种确定可快速进行。保留有限数量的候选点，例如，具有最大数量相邻点的六个候选点。然后，已知的几何技术可用于确定哪些是对应于基准点的候选点，基准点在这种情况下为VCDP的角。对于VCDP165，已知的是，例如，三个有效候选点必须形成直角等腰三角形。

引入不明显参考标记的另一方式包括：插入基于线的点。图11例示出VCDP 170，其在边缘上具有承载线171，线171承载的点的数量比位于VCDP170内部的平行点的数量更多。这些边缘线可通过不同的线检测算法被检测到，例如，通过采用Hough变换和/或通过采用允许过滤噪声的Sobel滤波器进行检测。

在一变例中，采用相同VCDP或不同VCDP的铺装，所述VCDP包括点线或可识别标记，例如，如图10中所示的点簇。

在优选实施例中，VCDP以规则格阵形式排布。实际上，在特定情况下，有利的是，可在较大表面区域上甚至在将被保护的整个文件上通过铺装而复制VCDP。以这种方式，难以甚至不可能破坏VCDP，而且增大了涉及影像捕获位置的灵活性。特别地，相同的VCDP可通过铺装而插入多次。同样地，可插入至少部分不同于其他所有VCDP的VCDP。前述的识别方式可用于正确定位以读取VCDP。不过，在实践中，基准、同步或识别要素可能难以正确检测到。

如将在下文中可见，可以通过以格阵形式排布所述点而使检测更容易。所述点以规则间隔插入，例如，沿每一方向的间距在4至12像素之间。基于这种原理，存在表示信息的多种方式：

点的存在或不存在允许表示信息比特，如图12中所示VCDP 175中所示，其中，点的存在对应于比特值“1”，而点的不存在对应于比特值“0”。

量级小于VCDP点的至少一种尺度的尺寸、形状或偏差能表示信息。例如，从四种形状或四种尺度选择中选择所述点可以在VCDP 180的每一点处表示两个信息比特，如图14中所示，其中表示VCDP 180的放大的细节。注意到的是，此VCDP点可采用像素形式的尺度(第一图指示高度，第二图指示宽度)，即，1×1、2×2、1×2和2×1像素分别对应于比特值“00”、“01”、“10”和“11”。当然，点的多种其他组合和形状也是可以的。

在一变例中，基于完美规则格阵的原理，点的微小移位允许表示信息。例如，使形成至少两个像素的表面区域的点移位、使像素水平地和/或竖直地移位，允许表示两个信息比特。当然，多种其他可能性也是可能的。注意到的是，这样的点移位不会显著改变几何特性以及使用格阵的优点，特别是对于识别而言。

格阵使其自身特别适于确定应用于被捕获影像的旋转角度和尺寸重建因子。实际上，特别地，可利用影像的Hough变换，或利用傅里叶空间中的能量峰确定。图13是图12所示格阵的二维傅里叶变换的绝对值表示图，其中，亮点值对应于能量峰。这些能量峰的检测能够使本领域技术人员计算出影像的尺寸重建因子和旋转角度，从而允许后者(影像的尺寸重建因子和旋转角度)为了进行处理而接收标准化尺度。

一旦影像的旋转和缩放已知并可能被校正，则确定平移值，即，将被施加于影像以正确对准格阵点的位移。对此存在各种可能的方法。这些方法的共同之处在于，固定一组格阵点的值，并随后找寻这些值以对准格阵。例如，可使根据钥匙以伪随机方式选择的一组点的值固定。在格阵的被捕获和被校正影像与从已知点的值中生成的影像之间的交叉关联，在对应于格阵位移的位置生成关联峰。

关于写入算法，可使用对本领域技术人员已知的大量方法。作为示例，采用存在基于以下假定的20×20单元的格阵(无论是否铺装)：印刷以每英寸600点进行，表面区域的1％可被标记(以使标记的视觉影响最小)，这样沿每一方向平均每10像素形成1点。因此，铺装片原为200×200像素；影像捕获装置以每英寸720像素的捕获分辨率产生640×480像素影像。注意到的是，确保至少一个铺装片将完全容纳在被捕获影像中。

在步骤502中，消息(例如8字节的消息)、密码钥匙和置乱钥匙(这两个钥匙可以相同)作为输入被接收。在步骤504中，所述消息被加密。可选地，在步骤506中，误差检测比特可被添加其中，例如两字节，从而可使所述消息被错误解码的风险降低到1/2¹⁶。在步骤508中，根据加密消息并结合误差检测码，在示例中为10字节，计算针对误差的加固消息，例如通过采用卷积码进行计算。对于码率为2且记忆数为7的卷积码而言，对于8字节输入，获得采用142比特的码。如果具有20×20点＝400位置，则在步骤510中，此消息可被复制两次，从而获得284比特的复制消息。这样，具有400-284＝116个未使用位置，其将用于存储用于检测铺装对准的同步比特，如下所述。在步骤512中，复制消息被置乱，即，以序列方式通过专用OR函数进行交换和变换。用于专用OR函数中的交换和比特值通过置乱钥匙被计算出。以这种方式，获得284个置乱比特。

在步骤514中，116个同步比特通过钥匙以伪随机方式生成，其位置也可通过伪随机方式确定，从而使其在铺装片中均匀分布。

通过在被限定位置添加对于比特“1”的点，VCDP影像被简单地调制(不存在对于比特“0”的修改)。显然，根据前述方法，所述点可构成为具有可变位置、形状和/或一个或两个尺度。

如果需要覆盖较大点表面区域，则在步骤516中，铺装片被依次加入。然后，根据变例，可以总是使用相同的铺装片或对于每一铺装片形成消息。在此第二种变例的示例中，消息的一部分可保持固定，而另一部分，例如一字节，对于每一铺装片随机确定。也可对于每一铺装片施加随机旋转，如90度的倍数，从而使伪造者对码的分析企图更加困难。此外，可随机插入同步比特或其倒置方式，即，对于同步比特，将点被插入的位置倒置。这后一种方式的优点在于，可能结构的数量增加，而读取不会变得更复杂，如下可见。考虑到取向的变化，因而对于同步比特而言可具有8种可能结构，这使得在伪造者对文本进行攻击时对其的分析更复杂。

示例中的200×200格阵可被复制，如前所述。

然后，在步骤518中，VCDP被插入到印刷膜中，文件被印刷。

关于读取算法，执行：

步骤548：捕获文件影像。

预处理步骤550：有利的是，可预处理所述影像，特别是对于之后确定候选点的步骤而言。通过预处理，希望去除伪噪声和照明偏差。应用全方向高通滤波器(其结果通过初始影像被加权)可以例如减少照明偏差，而应用中值滤波器可以减少隔离像素的噪声。

在步骤552中，确定候选点：候选点对应于亮度值低于阈值的影像像素。此阈值例如为直方图的百分数，例如1％，使得至多1％的像素称为候选点。排除过于接近的候选点(例如，距离小于5像素)，从而仅保留在区域中具有最低值的候选点。

在步骤554中，确定邻近候选点的矢量，并估计旋转角度和缩放因子：对于相邻点的间距给出限值，并列出距离小于此阈值的所有成对的点。如果此阈值足够小，则一点的仅四个最近邻点可关联到矢量中，否则，次近邻点(沿斜向方向)也可被关联。优选的是，避免非近邻点被关联。为此，避免阈值过大。然后，可通过将每一矢量的角度设置为在0与90度之间的值而估计旋转角度。

在步骤556中，如果包括次近邻点，则矢量根据其尺寸被分为两组(次近邻点尺寸较大，其因数为2的平方根)，并从对于次近邻点计算出的角度中减去45度。缩放因子也可通过以下方式估计，即，测量单一组的各点之间的平均距离，再除以原影像中的距离(如果此距离已知)。

在可选方式中，在步骤558中，影像被恢复以形成无旋转影像，该影像具有其原尺寸或其原尺寸的整数倍。

在步骤560中，提取矩阵，其表示由所述点表示的值：已知各点之间的平均距离(例如10像素)和重构影像的尺寸(例如500×500像素)。因此，生成具有50行×50列的表，如果在重构影像尺度与各点间估计距离之间的关系对应于影像中存在的点数量的最大阈值，则所述表将用于存储消息估计值。事实上，如果被捕获影像中的点格阵具有相当大的旋转角度，则在重构影像中的点的数量将可能显著较少。

在步骤562中，为了以消息估计值填写此表，搜索用于扫描影像的开始点。此点可例如为在影像左上方检测到的第一个候选点，或成为点(例如，具有最小灰度的点)的可能性最大的候选点。应注意，重要的是，在点选择时不发生错误；对于此后的计算而言，误差可能导致不幸的结果。如果以下的读取消息的步骤不成功，则可对于所选择的开始点进行迭代处理。在表中存储对于所选择点的值，例如，其灰度，或在中心位置周围的特定区域中其最小灰度值，从而避免当所述点的估计位置相对于实际位置略微偏移时发生错误测量，这种偏移是由于用于检测拷贝存在情况的伪随机偏移所致，或是由于在定位时的任何其他不精确性所致。所述值被存储在表中对应位置，其位置在示例中从(0，0)至(49，49)：例如，如果开始点是在左上方的第一点，则所述位置在开始点的位置(0，0)；或者，如果具有最大可能性的开始点在位置(322，204)，则所述位置在位置(32，20)。然后，扫描基于开始点的所有的影像位置，将对于在对应位置中每一点找到的值存储在表中。

在步骤564中，格阵被对准：通常，所述值表相对于铺装片开始而偏移。为了取消这种偏移，使用已知的比特值，即，同步比特，其使得偏移能够被确定。这样，对于每一可能的偏移并对于四种可能的常用取向(0、90、180或270度)，已知的同步比特可与值表相关联。最大的关联值确定偏移和常用取向。可替代地，如果铺装片相对于另一铺装片以负式印刷，则这可为最小的或绝对的关联值。在同步比特或其倒置方式已经显然被随机插入的情况下，最大绝对关联值用于确定偏移。所述关联可通过傅里叶域执行，以减少计算量。注意到的是，铺装片也可通过连续线或通过可用作对准引导的专用点集而被定界。

在步骤566中，重构置乱消息：置乱消息然后可被重构。例如，如果其包含在20×20格阵中，则生成20×20矩阵，而且找到的值被插入矩阵中。对消息的其余解码可使用现有技术中的标准方法进行。一旦置乱消息被计算出，则实施前述的在读取算法中所述操作的倒置操作。

在步骤568中，可选地，类似于其他测量，如果格阵具有允许检测拷贝的专用特性，例如所述点的精确位置或尺寸，则可对于确定的格阵测量这些特性以对文件的性质(原件或拷贝)或文件的特征特性/识别作出判断。

图21表示高密度VCDP的放大部分，构成此VCDP的点矩阵的每一线显然承载与白色背景一样多的黑色点，这些点表示或不表示编码信息。在上方线185中，每一点的侧向位置可变，而在下方线186中，点的尺度在这种情况下在对应于3×3生成像素和2×2生成像素的两个值之间可变。应理解的是，这样的VCDP存在的优点在于，在将给定数量的点插入文件中时具有紧凑性，而同时得益于尺度、位置和/或形状的变化的优点，这些变化值的平均量为所述点的一部分的至少一种尺度的量级，且优选地小于此尺度。易于理解的是，此VCDP的点的至少一半不与其他四个点并置。与此相反，所述点中少于一半不接触其他点。

图22表示点尺寸梯度VCDP 190的放大部分。此部分对应于VCDP的角，其中，通过连续环，在此通过一条线但实践中为多条线的厚度，所述点的尺度减小。例如，所述点的尺度对于在图22中所示部分的右下部的边框环为6×6像素，然后对于下一环为5×5像素，然后为4×4像素，如此等等。

由于这种特定的布置，对于至少一个所述环，所述点的至少一种几何特性的逐点的不可预料的变化的平均量与这个环的点的一个尺度的量级相同。

应理解的是，这样的VCDP存在的优点在于，在将给定数量的点插入文件中时具有紧凑性，而同时得益于尺度、位置和/或形状的变化的优点，这些变化值的平均量为所述点的一部分的至少一种尺度的量级，且优选地小于此尺度。

图15例示出根据本发明的设备的特定实施例。此设备201例如为微电脑及其各种外围设备，设备201包括通讯界面218，通讯界面218连接到能够收发数字数据的通讯网络202。设备201还包括存储装置214，例如为硬盘。设备201还包括软盘读取器215。软盘224可以包含将被处理或已被处理的数据以及实施本发明的程序码，所述码当被设备201读取之后被存储在硬盘214上。根据一变例，使所述设备能够实施本发明的程序存储在只读存储器210(被称为ROM，即“只读存储器”的缩写)中。在第二变例中，程序可被接收以通过与前述利用通讯网络202的相同方式进行存储。

设备201具有屏幕212，这使其可观看处理结果并与设备交互，例如通过图形界面观看。利用键盘213，用户可提供数据、表面区域、密度、分辨率、参数或钥匙的值，或者进行执行选择。中央处理器211(在图中被称为CPU，即“中央处理器”的缩写)执行与实施本发明相关的指令，指令被存储在只读存储器210中或其他存储元件中。在启动过程中，被存储在非易失性存储器(例如ROM 210)中的与应用根据本发明的设备相关的程序被传送到随机存取存储器RAM 217，RAM 217包含根据本发明的可执行程序码和用于记忆实施本发明所需变量的寄存器。显然，软盘224可被替换为任何数据载体，例如光盘或记忆卡。更常见地，存储信息、可被电脑或微处理器读取、集成或不集成于所述设备、且可能可移除的装置，记忆用于实施根据本发明的过程的程序。通讯总成221使包括在微电脑201中或连接到微电脑201的各元件之间的通讯能够进行。总成221的表现并不仅限于此，特别地，中央处理器211能够直接地或通过微电脑201另一元件将指令发送到微电脑201的任意元件。

Claims (19)

1.一种文件识别方法，其包括：

生成包括点矩阵的影像的步骤；

在多个文件上标记相同的所生成的影像从而在每一所述文件上形成所述影像时每一文件上有特征变化的步骤，所述特征变化是由于独立的不可预料的标记误差，形成在所述多个文件上的影像的大部分呈现出满足预定准则的物理防拷贝特性，使得基于这些影像生产的拷贝的大部分的所述特性不满足所述预定准则；

使所述变化特征化以形成每一所述文件所形成的标记的特征识别标志的步骤；和

存储所述特征识别标志的步骤；

其中，

在标记步骤中，所生成的影像以一分辨率被标记，该分辨率使得标记点与原点矩阵相比具有至少2％的误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

在使所述变化特征化的步骤中，采用频率分析。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，

在使所述变化特征化的步骤中，采用密码钥匙。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，

在存储所述特征识别标志的步骤中，所述识别标志被存储在数据库中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，

在存储所述特征识别标志的步骤中，所述文件用表示单独附于所述文件上的所述特征识别标志的标记来标记。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

在存储所述特征识别标志的步骤中，表示所述特征识别标志的所述标记被加密。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

用于加密所述识别标志的加密钥匙使用公共钥匙。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，

在标记多个文件以在每一文件上形成所述影像的步骤中，形成所述影像，以使所述影像由于拷贝而被损坏。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，

在标记多个文件的步骤中，所述标记仅包括两种颜色。

10.一种文件识别设备，其包括：

生成包括点矩阵的影像的装置；

在多个文件上标记相同的所生成的影像从而在每一所述文件上形成所述影像时每一文件上有特征变化的装置，所述特征变化是由于独立的不可预料的标记误差，形成在所述多个文件上的影像的大部分呈现出满足预定准则的物理防拷贝特性，使得基于这些影像生产的拷贝的大部分的所述特性不满足所述预定准则；

使所述变化特征化以形成每一所述文件所形成的标记的特征识别标志的装置；和

存储所述特征识别标志的装置；其中，

-该用于标记的装置以一分辨率标记所生成的影像，该分辨率使得标记点与原点矩阵相比具有至少2％的误差。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，

使所述变化特征化的所述装置使用频率分析。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，

使所述变化特征化的所述装置使用密码钥匙。

13.根据权利要求10所述的设备，其中，

存储所述特征识别标志的所述装置将所述特征识别标志存储在数据库中。

14.根据权利要求10所述的设备，其中，

存储所述特征识别标志的所述装置以表示单独附于所述文件上的所述特征识别标志的标记来标记所述文件。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，

存储所述特征识别标志的所述装置能对表示所述特征识别标志的所述标记加密。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，

要加密所述识别标志的存储所述特征识别标志的所述装置使用公共钥匙。

17.根据权利要求10所述的设备，其中，

标记多个文件以在每一文件上形成所述影像的所述装置能形成所述影像，以使所述影像由于拷贝而损坏。

18.根据权利要求10所述的设备，其中，

标记多个文件的所述装置使所述标记仅包括两种颜色。

19.一种文件处理方法，其特征在于，该方法包括：

捕获印刷在所述文件上的标记的影像的步骤；

提取所述影像的物理防拷贝特性的步骤；

确定所述特性是否满足预定准则的步骤；

通过处理所述影像，提取所述印刷的标记的特征变化的步骤；

确定所述变化的识别标志的步骤；和

确定所述识别标志是否与存储的识别标志一致的步骤。