CN102047296B - 用于确定真实性的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于确定设有水印图案的有价票证的真实性的方法，该方法包括确定该水印图案是否呈现不连续性。

Description

用于确定真实性的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于确定有价票证(documentofvalue)——例如钞票(banknote)、财政支票(fiscalcheque)、旅行支票(travellerscheque)、印花税票(fiscalstamp)、邮票(postalstamp)、真品凭证(certificateofauthenticity)、品牌保护物(brandprotectionarticle)、债券(bond)、凭证(certificate)或代金券(voucher)——的真实性的方法和设备。

背景技术

近来，伪造者已经开始制造所谓的变造钞票(compositebanknote)。在这种变造钞票中，真钞的一部分被切下并被纸条或类似物所替代，使得被切下的部分能够被用来制造又一个伪钞或伪票。因此需要检验这种变造钞票，而这对传统的光学检测技术而言一直很难。困难源于真基底(substrate)和用于制造替代条(substitutestrip)的基底之间的相似性。虽然这种伪造品通常是用胶带粘在一起的，而这可以被检测出来，但是难以区分用于伪造的胶带和用于修补破损钞票的胶带。

发明内容

依照本发明的第一方面，确定设有水印图案的有价票证的真实性的方法包括：确定该水印图案是否呈现不连续性。

依照本发明的第二方面，确定设有水印图案的有价票证的真实性的设备包括：用于检测在该票证的基底上形成的水印图案的装置；以及用于确定该水印图案是否呈现不连续性的处理器。

我们已经了解到，有可能利用真钞和其他有价票证中已有的水印图案来检测变造钞票。其显著优势在于，不需要在钞票中纳入附加信息。

如果原则上在构造变造钞票的过程中伪造者不得不移去基底中的水印图案的一部分，则这将因不连续性而成为可检测的。

为了本发明的目的，水印被定义为，用以在成品纸中形成预定图案的纸纤维质量——以每平方米的克数(gsm)计——变化。用于检测变造伪造品的水印可以通过任何已知的水印方法来制作。其中一种被称为阴影水印(shadowwatermark)的方法，是通过在浮雕可渗透表面(embossedpermeablesurface)上形成制纸纤维垫(matofpapermakingfibres)来制作的。另一种已知的方法是，使用电版水印(electrotypewatermark)。这是通过将不可渗透形状附着在可渗透表面——其上形成有纤维——上来制作的。这些水印制作方法通常被用来制作公众能看得见的水印，并且可以被用于鉴定安全票证。

为了本发明的目的，有可能制作在小到公众不用放大镜就看不见的尺度上表现出质量变化的水印。这种水印可以使用上述浮雕或电版方法来制作。也有可能这样制作这种水印：使用其上形成有纤维垫的可渗透表面，该纤维垫的形貌(topography)具有导致纸gsm小尺度变化的变化。这种变化可以覆盖整个票证，或者被局限在特定区域例如票证边缘。为了本发明的目的，这种水印提供了这样的优势：对公众大体不可见，但是机器可检测到，从而可以被追加到安全票证的设计中而不需要传授给公众。

该水印图案可以按照任何传统方式——包括纸张厚度检测——来检测，但是更通常地是这样检测的：将该水印图案的至少一部分暴露于辐射——例如X射线或红外辐射，并基于被该有价票证透射或反射的辐射来获得相应的图像。

所使用的辐射优选地是X射线或红外辐射，尽管其他波长段，只要不被该票证上的印刷物(print)过度影响，也可以是合适的。

在上述方法中，该水印图案的不连续性是通过将受测水印图案与真水印图案相比较来确定的。

在另一种方法中，确定步骤包括：将该有价票证上不同位置的印刷物与水印图案之间的配准(registration)程度相比较。

在这种方法中，受测有价票证可以自我评价而不需要与真票证相比较。这是因为，票证上的印刷物与因票证而异的水印图案之间的配准存在自然差异。然而，在单个真票证中，印刷物与水印图案之间的配准在该票证上所有位置应基本相同。

通常，在有价票证的至少三个位置执行确定步骤。这确保了在可行的时间内有合理的机会检测出变造票证。

可以按照多种方法来确定印刷物与水印图案之间的相对配准。例如，可以检测特定印刷特征，并将其与该水印图案的特定部分相比较。然而，一种尤其便利的方法是，确定印刷物基准(datum)和水印图案基准，该方法还包括确定这二者之间的距离。

通常通过获得光学图像来检测有价票证上的印刷物，所述光学图像一般是载有印刷物的票证表面的反射图像，尽管也可以使用透射图像。在一些情况中，有可能获得水印图案和印刷物二者的单个图像，例如使用红外辐射。

水印图案在票证上的延伸越广，找出变造有价票证的机会就越大。因此，优选地，水印图案以一个或两个维度在票证的主要部分上延伸。通常，在二维水印的情况中，其优选地延伸达票证面积的至少50％，更优选地至少75％，最优选地至少90％。

该水印图案可以采取多种形式，一维和二维均可。它通常包括至少一条邻着票证边缘延伸的直线或波浪线(undulatingline)，并且这些线优选地沿着票证的所有边缘延伸。

该水印图案也可以包括规则的二维栅格(grid)，例如，由相对于票证的边平行地或对角地延伸的直线或波浪线形成的。然而，也可以使用不规则的图案，甚至可以使用遍及整个票证的水印图画。

我们已经认识到，一些近来开发的用于加强票证的水印图案也可以用在本伪造检测方法中。例如，WO-A-03/046282描述了在有价票证的角落纳入水印以加强这些角落。在其他应用中，例如在2008年3月19日提交的英国专利申请No.0805123.7中描述的应用中，沿着票证的一个或多个边缘设有线性或波浪水印。

一个特别优选的票证具有沿着该票证的所有边缘延伸的线性或波浪水印。这意味着，无论怎样从该票证中切下整条，都将不可避免地切过一个或多个水印。

在又一个优选实施方案中，该水印图案以二维方式——例如作为线或规则的二维栅格——延伸过票证。

附图说明

现在将参考附图来描述根据本发明的方法和设备的一些实施例，在附图中：

图1示意性地示出了设有水印图案的真钞基体；

图2示出了变造钞票基体；

图3以图表示出了对图1所示水印图案的一部分进行检查的结果；

图4以图表示出了对图2所示水印图案的一部分进行检查的结果；

图5-8示出了适合用在本方法中的水印图案的又一些实施例；

图9示意性地示出了真钞和与其共同使用的坐标系；

图10是与图9相似的视图，但却是假钞的；

图11是用于执行该方法的设备的第一实施例的示意性方块图；且

图12是与图11相似的视图，但却是第二实施例的。

具体实施方式

图1示出了真钞的基体(已经略去所有印花)，尤其示出了与该特定基体关联的水印图案。因此，该水印图案包括传统水印1，例如肖像，其与该钞票的短边缘2相邻，且浮雕纹(thread)3延伸于该钞票的一短段。除此之外，该钞票的角落4设有水印区，并且形成两条与该钞票的长边缘相邻的线5、6。

水印部分4、5和6的作用是加强该基体，如在WO-A-03/046282中更详细地描述的。

在本文中，术语“水印”指的是通过已知技术产生的水印：改变纸纤维的克重(grammage)，使得在一些区域，纤维具有高于基底纸层(basepaperlayer)的克重，而在其他区域具有较低的克重。当在透射光下观察时，具有较低克重的区域较亮，具有较高克重的区域比基底纸暗，并且亮暗区域之间的对比清晰可见。

图2示出了图1的钞票基体在纳入假材料条10之后的样子，该假材料条10大致平行于短边缘，并覆盖该基体的整个宽度。

应注意，在图2中，条10切穿了水印线5、6，这可以通过合适地检测这些水印线而检测出来。

图3示出了当对图1所示真基底的线5进行检查时，水印检测器的响应。可以看到，这导致了基本恒定的输出信号，除了在对应于编织纹(woventhread)3的例外区(exclusionregion)12。然而，在图2所示变造钞票的情况中，如图4中14处示出的，输出信号在假材料条10插入的位置显著下降。

通过将变造钞票的响应(图4)与真钞的响应(图3)相比较，有可能鉴于14处的响应差异而检测出变造本质。

通常，对于每种面额的钞票，将识别该水印最有可能指认变造钞票的一方面。一个典型的例子是，基本完全沿着票证的长度延伸的线。该线连同其紧邻区(每侧的一些像素)被存储为模板(template)或原版(master)。然后它被与从受测钞票获得的等价图像数据相比较，如果在毗邻位置的显著范围上匹配强度落到某一阈值之下，则该系统可以得出水印线已经被破坏的结论。

还可以通过附加基体特征来加强基体的完整性检查。潜在的基体特征的一些实施例在图5-8中示出。

在图5中示出了规则的栅格结构20。该栅格结构20覆盖尽可能多的基体表面，而不妨碍基体结构中其他元素——例如水印——的美感。栅格间隔会限制在变造中可以被替代而不被检测到的区域的尺寸。

图5也示出了又一些线性水印部分22、24，它们沿着钞票基体的短边缘延伸。

在图6中示出了一组平行的倾斜结构(slantedstructures)28。这种倾斜结构可以比图5中的栅格结构稀疏，而仍可以更有效地提供相同的安全程度。同样地，该结构不进入水印区1。

图7示出了虚拟栅格(virtualgrid)30，其形为在两个维度上都以规则间隔放置的十字。该图案的优势是，覆盖区域比栅格图案更大，同时表现出较不杂乱的外观。使用模板匹配方法可以容易且稳健地检测出这些十字。这种图案的完整性不仅可以沿着平行于钞票轴线的方向来验证，而且可以沿着对角线方向来验证。

图8示出了图7所示图案的变体，带有环形结构(ring-structure)32，该环形结构也可以被合适的滤光器(filter)稳健地检测出来。

在上述方法中，该水印图案单独被用来检测变造钞票或基体。

在另一种方法中，该方法考察该票证上的水印图案和印刷物的相对位置。如图9中示出的，可以对钞票限定各种坐标系。这些坐标系包括：由钞票的外边缘限定的第一坐标系40；由钞票上的印刷物——通常为凹雕(intaglio)印刷物——限定的第二坐标系42；以及由水印图案限定的第三坐标系44。在图9中示出的真钞中，每个坐标系之间的相对位移或配准在整个钞票中是相同的。

在图10中示出的伪造钞票中，特别是在印刷物坐标系和基体坐标系之间，存在差别。

在一种用于检测该差别的方法中，钞票在分别由分析窗口50、52限定的两个位置被检查。在每一个窗口中，坐标系42、44的位置被确定。在窗口50中，这些分别在54和56处被示出。一旦确定了它们，就计算出了这两个坐标系的原点之间的垂直距离或Y方向距离(在图10中被示为D1)。

这个过程在窗口52中被重复，以确定印刷物和基体坐标系58、60，并确定二者之间的垂直距离或Y距离D2。

如在图10中可以看到的，这些距离D1和D2是不同的，这指示了伪造的存在。造成这种差别的原因可以在图10中看到：其中，虽然当用眼观察时，由于印刷物看上去是连续的，该钞票看上去是真的，但是下层(underlying)栅格水印图案中存在不连续性。应理解，本发明利用了以下事实：在传统印刷中，印刷图像与下层水印图案之间的配准因票证而异。这通常是不期望的效果，但是在本发明中利用了这一点。

使用分析窗口的优势在于，这提供了基体坐标系和印刷物坐标系在整个钞票上的一致定位(consistentlocation)。此外，优选的是，使用子像素分辨技术(sub-pixelresolutiontechniques)用现有成像传感器提供精确的估计。

用于执行所述方法的设备的一个实施例在图11中被示出。在100处指示了钞票的馈送路径(feedpath)，钞票将沿着该路径以传统方式被馈送。在该路径上方设有X射线源102，其与该路径下方的X射线探测器104对准。X射线穿过钞票的通路将被水印影响，所得到的接收信号变化被馈送到处理器106，该处理器106可以在一个或两个维度上建立与图3和图4中所示的图类似的图。其他辐射——例如红外线——也可以用于源102和探测器104，产生类似的结果。

如果使用上文参照图1-4描述的方法，则处理器106执行如上所述的必要比较，并将在线108上产生适当的输出信号，该输出信号指示该钞票是否被判断为真的。这可以被显示在合适的监视器屏幕110上，或者被用来控制下游转向器(downstreamdiverter)以影响钞票的通过。

如果要确定印刷物与水印的配准，则如图11所示还提供了光辐射源112和光探测器114，以检测被该钞票反射的光。所接收的信号被馈送给处理器106，该处理器106存储该钞票的数字图像，并随后执行上文参照图9和图10描述的方法。

在另一个实施方式中，使用透射过钞票的光，通过如图12所示在传输装置中添加光辐射源122和光探测器124，来执行印刷物与水印的配准。此外，在使用红外线来实施源102和探测器104的情况中，源102和122以及探测器104和124可以分别被结合在使用交替(alternating)(多路复用)照射的单个单元中。

Claims (20)

1.用于确定设有水印图案的有价票证的真实性的方法，该方法包括确定所述水印图案是否呈现不连续性，

其中确定步骤包括：确定在所述票证上的不同位置印刷物限定的坐标系与水印图案限定的坐标系之间的相对位移是否存在差别，

其中这种差别指示所述水印图案的不连续性。

2.根据权利要求1的方法，其中确定步骤包括：

将所述水印图案的至少一部分暴露于辐射，并基于透射过所述有价票证的辐射来获得相应的图像。

3.根据权利要求1的方法，其中，在所述有价票证上至少三个位置执行确定步骤。

4.根据权利要求1或3的方法，其中，在每个位置确定印刷物配准和水印图案配准，所述方法还包括确定二者之间的距离。

5.根据权利要求1到3中任一项的方法，其中，通过用反射或透射测量获得载有印刷物的票证表面的光学图像来检测所述有价票证上的印刷物。

6.根据权利要求1到3中任一项的方法，其中，所述水印图案以一个或两个维度在所述票证的主要部分上延伸。

7.根据权利要求6的方法，其中所述水印图案延伸达所述票证面积的至少50％。

8.根据权利要求1到3中任一项的方法，其中，所述水印图案包括至少一条邻着所述票证的边缘延伸的直线或波浪线。

9.根据权利要求8的方法，其中，所述水印图案包括沿着所述票证的所有边缘延伸的直线和/或波浪线。

10.根据权利要求1到3中任一项的方法，其中，所述水印图案包括规则的二维栅格。

11.根据权利要求10的方法，其中，所述栅格是由相对于所述票证的边平行地或对角地延伸的直线或波浪线形成的。

12.根据权利要求10的方法，其中，所述水印图案包括规则的几何形状阵列。

13.根据权利要求1到3中任一项的方法，其中，所述有价票证包括钞票。

14.根据权利要求2的方法，其中将所述水印图案的至少一部分暴露于辐射包括将所述水印图案的至少一部分暴露于X射线或红外辐射。

15.根据权利要求7的方法，其中所述水印图案延伸达所述票证面积的至少75％。

16.根据权利要求7的方法，其中所述水印图案延伸达所述票证面积的至少90％。

17.用于确定设有水印图案的有价票证的真实性的设备，所述设备包括：

用于检测在所述票证的基体中形成的水印图案的装置；以及

用于确定所述水印图案是否呈现不连续性的处理器，

其中，所述设备还包括用于检测票证上的印刷物的装置，所述处理器适合于确定在所述票证上的不同位置印刷物限定的坐标系与水印图案限定的坐标系之间的相对位移是否存在差别，其中这种差别指示所述水印图案的不连续性。

18.根据权利要求17的设备，其中，检测水印图案的所述装置包括：用于将所述水印图案的至少一部分暴露于辐射以及用于基于透射过所述有价票证的辐射来获得相应图像的装置。

19.根据权利要求17的设备，其中，检测印刷物的所述装置适合于获得所述票证的光反射图像或光透射图像。

20.根据权利要求18的设备，其中，检测水印图案的所述装置包括：用于将所述水印图案的至少一部分暴露于X射线或红外辐射以及用于基于透射过所述有价票证的辐射来获得相应图像的装置。