CN101778724B - 安全威慑标记及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种安全威慑标记(10)包括一个或多个受关注区(12)以及所述一个或多个受关注区(12)中的至少一个熵增强区域(14)。

Description

安全威慑标记及其形成方法
技术领域
本公开一般涉及安全威慑标记(security deterrent mark)及其形成方法。
背景技术
安全打印(印刷)和出版是产品区分、追踪和认证以及防伪措施的重要组成部分。安全打印包括给每个包装提供唯一ID，例如威慑物或标记形式的ID。这种唯一的标识符可以是公开的和/或隐蔽的，并且可包含可认证的数据。由于唯一标识符同商标、销售信息或其他产品信息一起争夺包装上的固定区域(real estate)，所以也可能希望该唯一标识符包括安全性和功能性的多个级别。
色块是已经在商标和安全性方面起到多种作用的威慑物的一个例子，其具有对其所威慑物的公开的、隐蔽的和/或适于法院的方面。在某些情况下，色块和缩微文本一起已经被用作信息载体(例如参见2005年3月8日申请的美国专利申请11/076,534(美国专利公开号2006/0202470，2006年9月14日公布)，在此以引用方式将其全文并入于此)，以及被用作设备可量测检查和认证的手段。
附图说明
本公开的实施例的特征和优点通过参见以下具体实施方式和附图将变得明显，附图中相同的附图标记对应相似的(尽管不必是相同的)组件。为了简洁起见，可不必联系后续附图来对其中出现的前面已描述过功能的附图标记进行描述。
图1是物体的实施例的示意图，该物体具有多个安全威慑标记，至少某些安全威慑标记包括受关注区和至少一个熵增强区域(entropy-enhancing region)；
图2A是方法的实施例的流程图，该方法用于产生安全威慑标记；
图2B是系统和方法的实施例的流程图，该系统和方法用于产生安全威慑标记；
图3A是在单个打印和扫描周期之后的色块实施例的示意图；
图3B是直方图，图解说明了单个打印和扫描周期对图3A色块中两个相继黄色块的熵的影响；
图4是曲线图，描述了具有4个柱的线性窗口的特意熵(intentional entropy)图案的实施例；
图5A和5B描述了包括熵增强区域的安全威慑标记的实施例；和
图6描述了具有至少两个不同受关注区的安全威慑标记的另一实施例。
具体实施方式
本文公开的威慑物实施例作为复制检测威慑物是方便有用的，复制检测威慑物对于复制一般是不耐用的。人们认为在威慑物一个或多个区域中的增强熵提供了这种复制检测。威慑物能够同时提供多个安全等级，安全等级包括但不限于唯一识别序列、复制威慑物、安全密钥和有效载荷(其有利地提供不同于唯一识别序列的信息集合)，和/或混合工具。威慑物的实施例还适合于以下中的一种或一种以上：追踪和跟踪、认证、设备确认、可量测检查/认证、和/或链接/混合到文档/包装上的其他特征。
现在参考图1，描述了其上安置有许多安全威慑标记10的物体1000的实施例。应该理解，本文使用的术语“物体”是应作广泛解释的，可包括但不限于任何类型的物体、产品或包装。同样，术语“包装”在本文应是广泛解释的，以包括容纳产品、陈列产品或者以其他方式识别带商标商品的任何单元。这种包装的非限制性示例包括盒子、袋子、容器、蛤壳式物品、带子、带状物、包装物、绳、瓶、小瓶、分配器、插入物、其他文档等或者其组合。
物体1000上的至少一个安全威慑标记10包括一个或多个受关注区12，以及一个或多个受关注区12内的至少一个熵增强区域(EER)14。应该理解，在某些实施例中，受关注区12是标记10的一部分(例如参见图8A和图8B)，而在另外的实施例中，受关注区12是整个标记10(例如参见图1)。
标记10可从能够支持熵有效载荷的任何形状或者形式中选择。通常，合适的标记10具有带专色(spot color)的区域，即单个RGB组合。这种标记10的非限制性示例包括色线、指纹图案、颜色文本、复制检测图案(CDP)、色块、字母序列、数字序列、图形序列、目标图案、条形码等及其组合。如前所述，受关注区12通常是标记10的全部或者一部分。如本公开的范围内所设想的，标记10和/或(一个或多个)受关注区12可以是可变的，即在一个物体1000上的(一个或多个)标记10和/或(一个或多个)受关注区12不同于任一其他物体1000上的一个或多个标记10和/或受关注区12。此外，要理解的是，标记10和/或受关注区12的任意类型的组合可包括在物体1000上。
作为非限制性示例，标记10和(一个或多个)受关注区12可以由喷墨墨水、光谱不透明墨水、光谱透明墨水、紫外墨水、红外墨水、热色墨水、电色墨水、电致发光墨水、导电墨水、磁性墨水、变色墨水、量子点墨水、磷光墨水及其组合形成。
要理解的是，(一个或多个)受关注区12中的任一个可包含信息。在某些实施例中，(一个或多个)受关注区12内隐含的信息是认证信息、安全信息或者两者都是。受关注区12内隐含的信息可用于跟踪、标记商标等或者其各种组合。在其他实施例中，受关注区12内隐含的信息是诱骗信息，试图误导该信息非故意的接收者。在另外的其他实施例中，(一个或多个)受关注区12内不隐含信息。还要理解，单个受关注区12可如所期望的在其内隐含上述的任意组合，例如，受关注区12可在其内隐含认证、安全和跟踪信息，以及某些诱骗信息。
此外，要理解的是，信息可以是，例如代码，比特、字节、字符、颜色、图形、数字等等的序列，水印，符号，可解释的信息，(一个或多个)指纹，其他生物计量数据(例如，编码到、加密到、量化到、链接到其他信息)，可以和熵图案关联的“有效载荷”(下面进一步讨论)，调制传递函数(例如和目标图案结合使用)等或者其组合。有效载荷通常是存储在(一个或多个)受关注区12中的短(8-32位)消息。在以下专利申请中进一步描述了(一个或多个)受关注区12、这种(一个或多个)受关注区12中包含的信息或者其组合的示例：2006年8月18日提交的美国专利申请11/465,763，2006年4月28日提交的美国专利申请11/414,113，2005年3月8日提交的美国专利申请11/076,534(美国专利公开号2006/0202470，2006年9月14日公开)以及2005年7月29日提交的美国专利申请11/192,878(美国专利公开号2007/0024915，2007年2月1日公开)，这些专利申请中的每一个全部内容均通过引用的方式并入本文。
如上面简要提及的，某个或某些受关注区12可以是诱骗区，该诱骗区看起来包含信息(例如条形码)，而实际上不包含信息或者包含误导信息。诱骗区也能够为某些认证系统提供认证/安全能力，但不在所关注的特殊安全威慑标记10中使用。同样，在实施例中，诱骗区的主要(或唯一)目的是躲避潜在的伪造者、允许改变信息的本质内容而不改变原地标记10，或两者的组合。2005年11月1日提交的美国专利申请11/264,179(美国专利公开号2007/0096865，2007年5月3日公开)中进一步描述了故意非活动标记10，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。
如图1所示，熵增强区域14可位于一个受关注区12中或者可在两个或更多受关注区12上延伸。包括熵增强区域14的安全威慑标记10的某些实施例被配置为完全可读的威慑物。要理解的是，熵增强区域14及其形成方法将关于其他附图在下文进行进一步讨论。
图1所示的实施例也可在一个受关注区12中包括色度增强区域(CER)16。和熵增强区域14一样，要理解的是，色度增强区域16可包括在任意数量的受关注区12中，或者跨越一个以上受关注区12。色度增强区域的非限制性示例是色块阵列中的色度增强块。当标记10被配置为可量测地读取的威慑物时，可在安全威慑标记10中一起使用熵增强区域14和色度增强区域16的组合。在2007年2月21日提交的美国专利申请11/709,407中进一步描述了色度增强区域16，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。
现在一起参考图2A和图2B，用于形成安全威慑标记10的方法100的实施例包括识别标记10的一个或多个受关注区12，如在步骤110处描述的。该方法进一步包括在一个或多个受关注区12内形成至少一个熵增强区域14，如在步骤112处描述的。在一个实施例中，识别一个或多个受关注区12可包括为所述标记10产生有效载荷，并且在一个或多个受关注区域12中分配所述有效载荷，如在图2B的步骤114处描述的。
在一个实施例中，形成至少一个熵增强区域14可包括将所分配的有效载荷转换为特意熵图案，如在图2B的步骤218处描述的。该方法的实施例可进一步包括打印标记10，如在图2B的步骤220处描述的。
在另外一个实施例中，在识别一个或多个受关注区12之前，该方法可进一步包括产生标记10，如在图2B的步骤210处描述的，以及以下步骤中的一个或多个：i)给所述标记加密，ii)对所述标记进行误码校验，和iii)使所述标记的各独立组成部分交错，如在图2B的步骤212处描述的。
进一步参考图2B，用于生成安全威慑标记10的系统200的实施例包括标记产生系统210、标记操作系统212、有效载荷产生系统214、有效载荷分配系统216、转换系统218和打印系统220。应当理解，生成系统200内的系统210、212、214、216、218和220可配置为计算机程序、因特网使能程序等。通常，各种系统210、212、214、216、218和220被操作地连接或者配置从而起单个的安全威慑标记10生成系统200的作用。
标记产生系统210使得能够形成唯一的标记10(例如用于色块阵列的颜色序列)。要理解的是，可选择或者产生任意合适的标记10。作为非限制性示例，标记10是色块阵列。在这个示例实施例中，要理解的是，标记产生系统210允许选择用于该阵列的唯一颜色序列。
标记操作系统212使得能够对标记10的一个或多个区域进行加密、置乱、误码校验和/或交错。要理解的是，标记操作系统212不限于这些特定操作。在某些实施例中，标记操作系统212也能够使不同的形状和不同的位序列相关联，甚至作为霍夫曼码。作为非限制性示例，如果包括256个不同的图案/熵增强区域14的组合，那么每个形状可独立地编码8个位。熵增强区域14所添加的信息密度由待消除歧义的不同熵增强区域图案的能力来决定。
虽然特意熵图案内的不同熵级别或熵水平(entropy level)可以被区分，但是，人们观察到图案本身中的差异可比熵级别的差异提供更大的有效载荷密度。这可能至少部分是由于熵来自打印和扫描过程的事实。图案配置和熵图案的相对效用一般取决于打印和扫描技术和过程。
嵌入式熵图案的一个应用是在标记10的不同受关注区12中包括多个精确匹配的熵图案。人们认为这使得熵增强区域14和未增强区域之间的熵能够存在最大差异。在一个实施例中，该差异可以和阈值比较，以确定熵增强区域14是否充分匹配。
有效载荷产生系统214使得能够形成适合于标记10的有效载荷。如前所述，有效载荷通常是短(8-32位)消息。有效载荷分配系统216确定标记10的哪个(或哪些)受关注区12需要有效载荷，并且据此分配有效载荷。
转换系统218使得所分配的有效载荷能够转换为特意熵图案；打印系统220使得最终的标记10(包括熵增强区域14和非熵增强区域)能够被打印。
图像的熵(e)被定义为：e＝-∑pk＊ln(pk)              (1)对于1字节的强度光栅，k＝0...255，其中pk＝(第k个柱中的像素数量)/(整个直方图中的像素数量)。根据L′Hopital规则，当pk＝0时pk*ln(pk)＝0。一般地，pk＝x，并且x趋近0时x*ln(x)的极限就是x趋近0时ln(x)/x-1的极限，从而是x趋近0时[d(ln(x))/dx]/[d(x-1)/dx]的极限，因此是[x-1]/[-x-2]或者-x，因此为0。要理解的是，空的直方图柱对于熵没有贡献。
熵可以通过打印和扫描引入，并且可使用特意熵图案(IPE)来进行增强。作为非限制性示例，基本均匀的色块(即在整个块中具有单一色调的色块)具有的熵为0.0，而随机的强度集具有的熵为5.545(对于256个柱的直方图)。在实施例中，具有特意熵图案(IPE)的受关注区12将具有在这两个极值之间的某个熵。要理解的是，每个IPE的熵可以不同，并且熵的差异可以用于编码特定受关注区12中的信息。
在图3A和3B中示出了单次往返行程对均匀色块的熵的影响。描绘了示意性的色块安全威慑标记10(图3A)和两个相继黄色(Y)块(在图3A中突出显示)的直方图(图3B)。图3A所示的色块标记10包括8×8个子块，每个子块具有表示子块颜色的字母(例如，洋红＝M，红色＝R，青色＝C，淡青色＝IC，黄色＝Y，绿色＝G以及黑色＝K)。要理解的是，黑色子块和围绕标记10的白色轮廓可用于定向和背景。
未增强的熵黄色块一般具有低熵值，理论上是0.0，但是至少部分由于半色调和其他打印准备效应而更可能是0.2-0.4。人们认为，这是由于黄色一般在红色和绿色通道中是高度饱和的。人们还认为，其他颜色经由打印过程添加的熵值量可更大。图3A所示的标记10是例如惠普DeskJet 130进行打印和惠普8200 ScanJet进行扫描(均为600像素/英寸)的单次往返行程使用的示意性表示。所得到的黄色片的熵值是大约2.876(使用图像的强度通道)，或者是峰值熵值(5.545)的大致50％。这个熵级别大致等于具有51个柱的线性窗口的特意熵。
图4表示具有4个柱的线性窗口的特意熵图案的实施例。图4中的中心峰值对应于均匀色块，而0.5、1.5、2.5和3.5乘以期望的系数k来提供期望的分布。如果均匀色块构成整个标记10的50％，那么k＝50％/[2*(0.5+1.5+2.5+3.5)]＝3.125％。这个直方图具有1.646的熵，并且曲线的熵方程为：熵＝0.5＊ln(0.5)+∑i＝1..4[((i-0.5)/32)＊ln((i-0.5)/32)]
色块的预期色度(颜色、色调)一般是中心处的峰值。强度/饱和度/色调向右增加，强度/饱和度/色调向左下降。特意熵图案一般围绕预期值(色调、饱和度或强度)是对称的。在一个实施例中，色调被选择为预期值，部分是因为标准的色块威慑物可包括6种颜色(红色、绿色、蓝色、青色、洋红、黄色，RGBCMY)的全饱和补色。
虽然图4表示了相对简单的线性窗口，但是要理解的是，可以为IPE选择广泛的各种各样的基础函数(basis function)。一般来说，基础函数应该随着至预期值的距离增加而减小，并且应该提供可预测的图像熵。
图5A和5B表示了安全威慑标记10的两个实施例，其包括其中具有熵增强区域14的多个受关注区12。图5A表示了色块安全威慑标记10的相对基本配置，色块安全威慑标记10具有位于两个受关注区12之中的熵增强区域14。未增强的色块(对于绿色标记为G)分配给2×2的标记10中4个子块中的两个。要理解的是，熵增强区域14的平均颜色可与未增强的色块G的颜色相同。
图5B表示了4×4子块的安全威慑标记10。在这个实施例中，存在4个未增强的色块(再次标为G)和其中具有熵增强区域14的12个受关注区12。图5B所示实施例的整体熵不同于图5A所示实施例的整体熵，部分地因为图5B的标记10中的熵增强区域14增多了。
要理解的是，图5A和图5B所示的色块方案(标记10)可用于线性窗口变化的宽度(参考图4描述)。表1示出了图5A所示实施例的8种不同窗口宽度的熵。该熵代表了特意熵配置，其中50％的像素处于(图5A的)纯的未增强色块的精确颜色，而剩余的(熵增强色块)用宽度为1、2、4、8、16、32、64或128的线性窗口分配。表1：图5A的窗口宽度和相应的熵
  窗口宽度   熵(e)
  1   1.040
  2   1.321
  4   1.646
  8   1.986
  16   2.330
  32   2.676
  64   3.023
  128   3.369
表2示出了图5B所示实施例的8种不同窗口宽度的熵。该熵代表了特意熵配置，其中25％的像素处于(图5B的)纯的未增强色块的精确颜色，而剩余的(熵增强色块)用宽度为1、2、4、8、16、32、64或128的线性窗口分配。表2：图5B的窗口宽度和相应的熵
  窗口宽度   熵(e)
  1   1.082
  2   1.504
  4   1.991
  8   2.501
  16   3.018
  32   3.537
  64   4.057
  128   4.576
图5B所示标记10实施例的熵(参见表2)和图5A中标记10的熵(参见表1)相比显著增加，即使用相同的变化水平(即改变窗口宽度)打印熵增强区域14时。这至少部分是由于图5B的实施例中存在熵增强区域14的较大的相对量。
不同的特意熵图案(IPE)可用作安全威慑标记10的密钥。可成功地区分N个不同的IPE(例如，如果在添加SRT熵之后的最终差异使得1、2、4、8、16、32、64和128个窗口不重叠，那么表1或表2中的8个不同IPE可被区分)。这些N个不同的IPE可通过N！(N的阶乘)种方式切换，这允许遍布色块威慑物的分布式误码校验。如果存在6种颜色(例如红色、绿色、蓝色、青色、洋红、黄色，RGBCMY)，那么存在(N！)6个不同的有效载荷。如果，例如N＝4，那么就是(4！)6＝(24)6，这对应于超过27个位或者近似3.5字节的信息。如果，例如N＝5，那么就是(120)6，或者刚好超过5个字节的信息。
这样，在标记10为色块的实施例中，有效载荷由色块中熵的变化来确定，而不是由颜色本身确定。这允许嵌入密钥，该密钥不同于块序列本身。嵌入密钥的其他手段被认为适合在此使用，包括简单的子威慑序列，其在威慑标记10周围成块复制(例如作为较大的整个威慑物例如16×16块中的4×4块组)。在这个非限制性示例中，存在可能的N16个不同的有效载荷(即对于N＝4的4字节信息和对于N＝5的4.5字节信息)。
图5A和5B都示出了交错的未增强块G。然而，要理解的是，标记10的未增强区域G也可以是线性的或者非毗邻的。此外，实施例被表示为正方形。这种色块标记10可以是矩形、菱形或者如所期望的任意其他合适几何形状。
图6描述安全威慑标记10的另一实施例。这个实施例包括至少两个潜在的受关注区12，作为整体的色块以及作为整体的黑白块。要理解的是，每个子块本身也可以是受关注区12。这样，图6所示标记10可能包含如所期望的更少或更多的受关注区12。
对于本文公开的任一实施例，受关注区12和/或其中包含的信息可链接在一起以产生混合或组合工具。这种混合或组合工具的非限制性示例包括链接到另一个受关注区12(其隐含的信息(例如弱水印、纽索饰等或者其组合)难以复制)的一个受关注区12(其公开的外表难以拷贝)。
虽然已经详细描述了若干实施例，但是对于本领域技术人员而言显然可以修改所公开的实施例。因此，前面的描述应被认为是示例性的而不是限制性的。

Claims (10)

1.一种安全威慑标记(10)，包括：
一个或多个受关注区(12)；和
所述一个或多个受关注区(12)内的至少一个熵增强区域(14)，所述熵增强区域的熵大于所述受关注区(12)的其他区域的熵，一个区域的熵被定义为e＝-∑pk*ln(pk)，其中e表示该区域的熵，k表示该区域的直方图中各个柱的序号，pk＝(第k个柱中的像素数量)/(整个直方图中的像素数量)。
2.根据权利要求1所述的安全威慑标记(10)，进一步包括所述受关注区(12)内的至少一个色度增强区域(16)。
3.根据权利要求2所述的安全威慑标记(10)，其中所述标记(10)是可量测地读取的。
4.根据权利要求1所述的安全威慑标记(10)，其中所述标记(10)是完全可读的。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的安全威慑标记(10)，其中密钥被用于访问所述标记(10)中的有效载荷以便认证。
6.根据权利要求1所述的安全威慑标记(10)，进一步包括处于至少一个熵增强区域(14)中的特意熵图案。
7.根据权利要求1所述的安全威慑标记(10)，其中所述一个或多个受关注区(12)中的至少一个是色块阵列，并且所述至少一个熵增强区域(14)是所述色块阵列中的至少一个熵增强块。
8.根据权利要求1所述的安全威慑标记(10)，其中所述一个或多个受关注区(12)具有带专色的区域，并且是色线、指纹图案、颜色文本、复制检测图案、色块、字母序列、数字序列、图形序列、目标图案、条形码或其组合中的至少一部分。
9.一种形成安全威慑标记(10)的方法，包括：
为所述标记(10)产生有效载荷；
在所述标记(10)的一个或多个受关注区(12)中分配所述有效载荷；
通过将所分配的有效载荷转换成特意熵图案，在所述一个或多个受关注区(12)中形成至少一个熵增强区域(14)，所述熵增强区域的熵大于所述受关注区(12)的其他区域的熵，一个区域的熵被定义为e＝-∑pk*ln(pk)，其中e表示该区域的熵，k表示该区域的直方图中各个柱的序号，pk＝(第k个柱中的像素数量)/(整个直方图中的像素数量)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在产生所述有效载荷之前，所述方法还包括：
产生所述标记(10)；和
以下步骤中的一个或多个：i)给所述标记(10)加密，ii)对所述标记(10)进行误码校验，和iii)使所述标记(10)的各独立组成部分交错。
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