CN103119613B - 二维识别图案、包括此类图案的物品以及用于标记和识别此类图案的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使用识别图案对物品进行标记的方法，该识别图案可以包括与该物品和/或其使用相关的信息，该方法包括以下步骤：定义由若干个符号组成的一个字母表（AT1、AT2）；为每个符号定义至少两个有效状态及至少一个无效状态；开发（S1）一个参考图案（P1、P2），该参考图案包括来自上述字母表的一套符号；通过向所述参考图案的每个符号分配一个特定的有效状态，开发（S2）所述参考图案的至少一个表示（P1’、P2’）；并且应用（S3）一个标记，在该物品上重现该参考图案的所述表示。

Description

二维识别图案、包括此类图案的物品以及用于标记和识别此 类图案的方法

技术领域

本发明涉及二维识别图案，特别是用于识别物品的图案。

本发明还涉及包括此类图案的物品以及在此类物品上标记和识别这些图案的方法。

背景技术

目前，人们通过刻在物品包装或该物品本身上的标记或商标来识别该物品。这些镌刻的内容是可见的，并且允许所有使用者识别该物品。

另外，也可以使用其他包含加密信息的可见标识符，使得该标识符的内容不被所有使用者辨认。

例如，可能提及条形码类型的一维标识符或数据矩阵类型的二维标识符这些最广泛使用的标识符。

条形码使用由不同厚度及空间的条组成的图案来表示信息。然而，这些图案都能轻易解密。

此外，数据矩阵标识符使用形成一个符号的黑色和白色像素，它们以一个矩形或四边形的形状布置在图案中。此类数据矩阵的图案由两个L形的相邻固体边框(其组合被称为“定位图案”)以及通过黑色和白色像素交替形成的两个边框(称为“参考边框”)构成。该定位图案用于对该符号进行定位和定向，而这些参考边框使得能够对该符号中的行和列的数目进行计数。此外，该数据矩阵还使用一个检测区(有时称为“安静区”)来检测该定位图案。此检测区用于清楚地将该定位图案从物品的任何可能会与之混淆的其他元素中隔离。

然而，这些(尤其是通过它们的定位图案及它们的检测区)使用者可见的标识符必须在该物品上的一个选定的点做出标记，以便不改变其大致外观的性质。此外，该定位图案为已知图案，无论待识别的物品是什么，该定位图案都相同。此定位图案不包含任何信息—它仅用于检测该符号。

此外，这些数据矩阵虽然设置了错误更正机制，但是由于依赖于其放置在其上的基板它们仍不够鲁棒。这是因为，依据该基板的粗糙度，后者可在该图案被用于标记该物品时而劣化它。此类图案的鲁棒性还依赖于印刷质量，因为印刷缺陷(例如晕染的油墨或符号的一个像素印刷缺失)可能会严重损坏该图案。因此在某些情况下，一个以量定为16像素×16像素的数据矩阵形式的图案可能会因为毁掉的超过六个像素而导致无法辨认。

发明内容

本发明提供了一种改善常规物品识别的鲁棒性的二维识别图案。

它还提供了一种对使用者不可见但仍可被合适的检测系统识别的识别图案。

它还提供了一种包括此类识别图案的物品以及用于标记和识别该识别图案的方法。

根据本发明的一个方面，提供的是一种二维识别图案，该图案包括对属于一个字母表的符号的表示的布置，该字母表包括多个符号，该字母表的每个符号包括至少三个状态，包括至少两个有效状态及至少一个无效状态，所述布置中的符号的每个表示与所述符号的一个有效状态相对应。

因此提供了一个非常鲁棒的识别图案，因为它包括若干个符号并且提供了大量用于组织所定义的参考图案的可能方法。参考图案被认为意指符号的布置，而识别图案被认为意指来自该参考图案的符号的所有表示中的一个可能表示。

此外，该参考图案的每个符号可能具有若干个可能表示，从而增加一个给定参考图案的表示的组合数。具体地，具有定义的符号布置的一个参考图案可能具有与每个符号的可能有效状态相对应的若干个可能表示。

因此，对于事先不知道该字母表用于生成该参考图案的使用者，也就是说此人不知道这些符号的有效和无效状态，则该参考图案无法辨认。即使使用者能够检测刻在物品上的状态，但由于他不知道该字母表，为了恢复该符号字母表而从有效和无效状态的所有组合的重建中确定这些符号，对于他而言将是非常困难的，或者甚至是几乎不可能的。无法确定刻在该物品上的符号的事实使得恢复该参考图案变得不可能。特别是，这些符号的这个或这些无效状态使得在不知道该字母表的情况下读取该图案变得几乎不可能。

特别是，如果该参考图案包括不同的符号，组合的数量增加并且使得其辨认更加困难。

此外，该识别图案在随后识别它时不要求使用一个特别的定位器。与一个数据矩阵形式的图案相比，根据本发明的识别图案不需要用于定位该参考图案的特定检测区。

根据一个实施例，每个有效状态包括至少两个元素，这些元素具有一个第一可能表示以及不同于该第一表示的一个第二可能表示。

根据一个有利的实施例，这些字母表符号的每个状态包括一组元素，所述元素组的每一组包括至少两个元素。每个元素包括来自一套表示中的一个可能表示，该一套表示包括一个第一表示以及不同于该第一表示的一个第二表示。

此外，每个符号包括一个第一有效状态以及一个第二有效状态，该第一有效状态包括由根据该第一表示被表示的至少一个元素以及根据该第二表示被表示的至少一个元素组成的一个第一组，该第二有效状态包括由根据该第二表示被表示的至少一个元素以及根据该第一表示被表示的至少一个元素组成的一个第二组。

因此，本发明提供了一种识别图案，其符号具有两个互补的有效状态，因为一个有效状态的一组的第一元素不同于与另一个有效状态相对应的那一组的第一元素。同样，一组的第二元素不同于另一组的第二元素，每个组与一个有效状态相对应。因此提供了具有不同布置的表示的有效状态。例如，当同一着墨区被用于在该物品上表示这些互补有效状态时，该识别图案在宏观尺度上变得均匀，使之更难以检测。这是因为，如果例如每个元素均由定义区域的一个墨点或墨渍产生，这些有效状态都具有相同数量的墨点或墨渍的事实使得获取该相同着墨区成为可能、因此以及所有有效状态的该相同表面油墨密度、因此还有在它们的有效状态中的一个或其他状态中由不同符号的布置形成的识别图案。

根据另一个实施例，每一个所述元素组包括超过两个元素。每个符号包括一个第一有效状态，该第一有效状态包括由根据一个第一表示被表示的若干个元素以及根据一个第二表示被表示的若干个元素组成的一个第一组。每个符号还包括一个第二有效状态，该第二有效状态包括由根据该第二表示被表示的若干个元素以及根据该第一表示被表示的若干个元素组成的一个第二组。例如，每个组中可能存在四个元素，此数目不受限制。

因此，本发明提供了一种包括复杂符号的识别图案。这增加了随后尝试未授权识别时辨认该参考图案的难度。

前面提到的元素组可以优选包括相同数目的元素，从而改善该识别图案的均匀性，以便使得当所述元素由定义区域的墨点或墨渍形成时更难检测。

根据一个优选实施例，所述识别图案的至少一个符号的至少一个有效状态代表一个数字信息项。因此，可以使用该识别图案的符号的有效状态对数字信息项进行加密。

因此，本发明提供了一种非常鲁棒的加密方式，因为首先辨认该识别图案并且其次在访问它包含的信息之前识别其内容是必需的。

该参考图案的每个符号的有效状态可以分别代表一个数字信息项的二进制值。因此，该参考图案特别适合对二进制信息进行加密。

根据本发明的另一个方面提供有一个物品，该物品包括至少一个以上定义的识别图案。

此物品可以是用于该识别图案的任何类型的介质，例如罐、箔(如铝箔)、可能包含例如可食用物质(如咖啡或输液)的胶囊或盒子、瓶塞、纸币、护照、安全文件、标签、卡、券、药丸、手表、或任何具有金属或陶瓷表面的介质、包裹、半导体、计算机外围设备(鼠标、键盘等)等。

根据一个实施例，至少一个识别图案出现在该物品上，例如在所述物品的一层上。

该物品可包括若干个识别图案，该若干个识别图案与该相同参考图案的一个或多个表示相对应。

通过重复该识别图案，它的后续识别变得更为鲁棒。此重复防止检测该参考图案时的任何劣化，因为识别图案的任何劣化不会阻止从该物品上标记出的那套识别图案中检测出的至少一个参考图案的出现。

这些识别图案的表示可以全部相同或是全部不同。

该物品可进一步包括在表示方式方面相同的识别图案以及不同的识别图案，也就是说用于表示这些不同符号的这些识别图案的有效状态对于所使用的该参考图案的所有符号都不相同。

根据另一个方面，本发明还提供了一种用于通过识别图案对物品进行标记的方法，该识别图案可包含与该物品和/或其使用相关的信息项。该方法包括以下步骤：

-定义一个由若干个符号组成的字母表；

-对于每个符号，定义至少两个有效状态及至少一个无效状态；

-生成一个参考图案，该参考图案包括上述字母表的一套符号；

-通过向该参考图案的每个符号分配一个特定有效状态，生成所述参考图案的至少一个表示；以及最后

-向该物品应用一个标记，该标记重现了该参考图案的所述表示。

由于所使用的识别图案的结构，该介质的粗糙度或印刷质量不能引起该图案的劣化，因为该识别图案的若干个符号可能被扭曲，却并没有以任何方式防止它被随后识别。

每个符号可由至少两个元素表示，该两个元素具有一个第一可能表示以及一个第二可能表示。

优选地，每个有效状态包括由根据该第一表示被表示的至少一个元素以及根据该第二表示被表示的至少一个元素组成的一个组，一个符号的每个有效状态不同于另一个的有效状态。

根据另一个实施例，一个符号的每个无效状态不同于该字母表的这些符号中任意一个的有效状态。

所有符号的有效状态可由包括相同数量元素的一组元素表示。

另一个方面，本发明还提供了一种用于对识别图案进行识别的方法，该识别图案应用于物品上并且可能包含与该物品和/或其使用相关的信息项。此方法包括以下步骤：

-捕获该物品的一个区域的一幅图像，其上出现了至少一个存储的参考图案的表示的至少一部分，所述图案包括属于一个存储的字母表的若干个符号的布置，每个符号包括至少两个有效状态及至少一个无效状态，并且所述布置中的符号的每个表示与所述符号的一个有效状态相对应，并且存储该捕获的图像；

-通过将该捕获的图像与该存储的参考图案的符号的表示的布置相比较，识别该存储的符号字母表的这些符号；

-对已识别的符号的数量进行计数，这些符号以有效状态表示并且根据所述存储的参考图案的布置方式布置；

-将该计算结果与一个概率阈值进行比较；以及

-如果该结果达到所述阈值，发送一个识别信号。

根据又一实施例，在该存储的参考图案的布置的一个第一位置定义一个第一符号；在该捕获的图像中寻找所述第一符号的至少一个有效状态的表示；如果找到此表示，就认为所选择的符号被识别；然后在该存储的参考图案的布置的另一个位置定义另一个符号；并且对于在此另一个位置的此另一个符号重复前一搜索步骤，直到该存储的参考图案的所有符号被识别或未被识别。

在另一个实施例中，该方法包括对至少一个数字信息项进行解密的步骤，该数字信息项由该识别图案的至少一个符号的至少一个有效状态表示，该步骤包括识别来自至少一个已识别的符号的至少一个有效状态的所述数字信息项。

在所有情况下，该识别方法都特别鲁棒，因为它既需要辨认多个存储的符号的状态又需要辨认一定数量的这些符号在有效状态下的一个特定的布置，此布置构成了一个存储的参考图案。

附图说明

对一些完全无限制的实现性以及实施例示例以及附图的详细描述的检查，将使本发明的其他优点及特性变得更加明确，其中：

-图1示意性地示出了根据本发明的一个识别图案形成过程中一个步骤的实现方式；

-图2示意性地示出了另一个识别图案形成过程中一个步骤的实现方式；

-图3示意性地示出了用于在物品上标记图1的识别图案的方法的一个实现方式；以及

-图4示意性地示出了一种用于对识别图案进行识别的方法的一个实现方式，该识别图案应用于一个物品上。

具体实施方式

在图中，相同的参考号与相同的元素对应。图中这些元素不一定按照比例绘制。

图1示意性示出了在根据本发明的一个二维参考图案P1形成过程中步骤S1的一个实现方式。

此参考图案P1包括对来自字母表AT1的四个定义符号A、B、C和D的一种布置。

此处，二维参考图案本意在意指若干个二维符号的一种布置，每个符号都相对于另一个布置在一个定义的位置中。

符号的布置理解为意指这些二维符号在该参考图案中的一种特别布置。

识别图案应理解为意指在该参考图案的符号的所有表示中的一个可能表示。

此处，符号应理解为意指元素的一个二维组合。符号的元素可以是例如一个点或者点的组合，例如字母或凹凸(如压痕、孔或突起)。元素还可以是例如一个颜色或是电磁波的反射。

这套符号形成了此处称为字母表的东西。在此字母表中，这些符号彼此不同，即使这些符号可能如上所述包括同类型的元素。

根据本发明，该字母表的每个符号包括若干个状态，尤其多于两个状态，也就是说至少三个状态。

状态是一个符号的一个可能表示。例如，如果一个符号是一个字母，则状态的一个可能表示是一个小写的字母，另一个状态或其他可能表示是大写的同一字母，而另一个状态或不同的表示是红色的同一字母等。

如果该符号是一个单词，则状态的表示可以是一个从左至右或者相反方式书写的单词。如果该符号是多个点的组合，状态的一个可能表示可以是一个单个的点或一对点，另一个表示可以是一个非点(换言之不存在点)或者一对非点等。

符号的有效状态是从此符号所有可能状态中任意选择或允许的状态。换言之，有效状态是该符号的状态的所有可能表示中的一个唯一的表示。

更不用说，无效状态是一个未被允许的状态，也就是说另一个表示，不同于该相同符号的有效状态所使用的表示。应当指出的是，对于一个定义的字母表，符号的无效状态可以与该定义的字母表的另一个符号的有效状态相同。

图1示出了字母表AT1的示例，该字母表包括四个符号A、B、C及D。每个符号A、B、C及D包括两个有效状态Vi1和Vi2以及两个无效状态Ii1和Ii2。所有符号的每个状态包括两个元素组G1至G16。本实施例中，每个组G1至G16包括两个元素。每个元素包括与一个点(也就是说实心圆)相对应的一个第一表示E1，以及与一个非点(即空心圆或不存在的点)相对应的一个第二表示E2。

如图1所示，该字母表AT1的该符号A具有一个第一有效状态Vi1，为该第一有效状态，由在顶部的点E1及在底部的非点E2组成了垂直放置的该组G1。

该符号A具有一个第二有效状态Vi2，为该第二有效状态，由在顶部的非点E2及在底部的点E1形成了再次垂直放置的该组G2。这两个有效状态Vi1及Vi2可以例如表示相应值0和1，以便提供二进制信息编码。

该相同的符号A具有两个无效状态Ii1和Ii2，这两个无效状态包括由两个元素组成的两个组G3和G4，每个组垂直放置。在该第一无效状态Ii1中，该组G3由两个非点E2上下排列组成，而在该第二无效状态Ii2中，该组G4由两个点E1上下排列组成，但中间由缝隙隔开。

该符号B具有一个有效状态Vi1，为该有效状态，由图1中左侧的点E1及图1中右侧的非点E2组成了水平放置的该组G5。该符号B具有一个第二有效状态Vi2，为该第二有效状态，由图1中放在左侧的非点E2及图1中放在右侧的点E1组成了再次水平放置的该组G6。该相同的符号B具有两个无效状态Ii1和Ii2，这两个无效状态包括由两个元素组成的水平放置的两个组G7和G8。在该第一无效状态Ii1中，该组G7由并排水平放置的两个非点E2组成，而在该第二无效状态Ii2中，该组G8由并排放置的两个点E1组成，但中间由缝隙隔开。

该符号C具有一个有效状态Vi1，为该有效状态，由图1中放在左上方的点E1及放在右下方的非点E2组成了图1中以一个第一方向对角放置的一个组G9。该符号C的该第二有效状态Vi2具有与该组G9再次以相同方向对角放置的一个组G10，该组由图1中左上方的非点E2及图1中右下方的点E1组成。该相同的符号C具有两个无效状态Ii1和Ii2，这两个无效状态包括由两个元素组成的两个组G11和G12，这两个组以与该相同符号C的两个有效状态Vi1和Vi2的组G9和G10相同的方向对角放置。这些组G11和G12分别由两个非点E2和两个点E1形成，这些点放置在对角线的末端并且中间由一个缝隙隔开。

该符号D具有两个有效状态Vi1和Vi2，这两个有效状态由组G13和G14组成，以与组G9至G12的方向相反的方向对角放置。与该符号D的该第一有效状态Vi1相对应的该组G13由图1中放在右上方的点E1及放在左下方的非点E2组成。与该符号D的该第二有效状态Vi2相对应的组G14由图1中放在右上方的非点E2及放在左下方的点E1组成。

该符号D的这两个无效状态Ii1和Ii2与这两个组G15和G16相对应，每个组包括以与组G13和G14相同的方向对角放置的两个元素。该组G15由两个非点E2组成，而该组G16由两个点E1组成，这两个点放置在该对角线的末端并且中间由一个缝隙隔开。

在该形成步骤S1过程中，参考图案P1由属于该字母表AT1的这些符号A、B、C和D构造而成。在本实施例中，该图案P1包括明确确定的特别布置下的32个符号，例如依据该参考图案必须传达的信息而确定。图1示出了该参考图案P1由各种组G1至G16以垂直、水平及对角布置构造而成。这32个符号A、B、C及D组成一个如图1所示的相互叠置的布置。

尤其如图1所示，各种符号的叠置优选使得各种点及非点在本示例中垂直或水平对齐。举一个例子，应当指出的是，沿该参考图案P1的图1中所示的上部、第一水平线x-x，从左开始继续向右，连续有该符号A的一个元素，其元素组垂直放置，水平放置的该符号B的两个元素组，以该第二上述方向对角放置的该符号D的一个元素，水平放置的该符号B的两个元素，以及再次水平放置的该符号B的两个元素。该参考图案P1的该第二水平线(图1中由y-y表示)包括该符号A的该第二元素，其第一元素在该第一线x-x上，以及再次由左到右，以该上述第一方向对角放置的该符号C的一个元素，对角放置的该符号D的该第二元素，其第一元素组成了该第一线x-x的一部分，随后是两个符号C的元素，该符号B的两个元素以及该符号D的一个元素。

同样，图1中所示的该符号或参考图案P1的该第一垂直线(由z-z表示)从上到下由以下组成：垂直放置的该符号A的两个元素，水平放置的该符号B的一个元素，以该第一方向对角放置的该符号C的一个元素，垂直放置的该符号A的两个元素，以该第二方向对角放置的该符号D的一个元素以及水平放置的该符号B的一个元素。

当然，可以理解为可以采用一个不同的布置。然而，将各种符号进行适当叠置是有利的，以使不知道所使用的参考图案及字母表的结构的人更难检测。

还要指出的是，在所示的示例中，每个符号A、B、C和D有两种有效状态Vi1和Vi2，其中两个元素组成的各种组每次包括一个点和一个非点。与此相反，这四个符号A、B、C和D的无效状态Ii1和Ii2每次都由相同性质的一组两个元素(即两个点或两个非点)形成。此特别结构进一步增加了该参考图案的鲁棒性，此图案是可能通过该形成操作S1产生的。

那么，有多种可能方法来表示如此产生的参考图案P1，如P1’、P1”等。该参考图案P1的这些表示P1’、P1”此后也由识别图案表示。具体地，考虑到每个符号A、B、C和D可以由两个单独的有效状态Vi1、Vi2表示并且该图案P1包括32个符号，有232＝4 294 967 296个可能方法来表示该定义的参考图案P1。在另一个示例中，如果该图案包括64个符号，则有264＝18446744073709551616个表示该定义的参考图案P1的可能方法。因此，参考图案的每个表示如P1可以与一个信息项相对应，使得该参考图案的一个可能表示所附着到其上的物品能够被特征化。例如，将该物品的制造源、其分发站点等特征化是可能的。所有这些信息都用于以一个独特的方式识别物品，并且如果所述物品例如由未授权的人员分发，因此帮助打击任何侵权行为。作为一种变体，该信息项在该参考图案P1的特定布置中专门引用，各种表示P1’、P1”等的形成，这随机发生，从而使包含在该参考图案P1中的信息完全检测不到。

图1示出了由操作S2获得的该参考图案P1的两种可能表示P1’和P1”。对于每个可能表示P1’、P1”，示出了该参考图案P1的符号A、B、C和D的有效状态Vi1、Vi2的元素E1、E2。例如，在该表示P1’中，应当指出的是该符号A1由如图1所示的其有效状态Vi1表示，即点E1在顶部且非点E2在底部。还需要指出的是，该识别图案P1’的该第一水平线上该符号B1在其有效状态Vi1，即点E1在图1的左侧且非点E2在该图的右侧。还需要指出的是，又是在该识别图案P1’中，该符号C1在其第一有效状态Vi1，即点E1在左上方且非点E2在右下方，这两个元素沿着该上述第一方向对角放置。还需要指出的是在该表示P1’中，符号A2、B2及C2使用该第二有效状态Vi2，并且符号D1、D2分别使用有效状态Vi1和Vi2。

在该表示P1”中，可以指出的是该表示P1’前面所指示的该符号A1是相同的，而该符号B1被B2替换，以其第二有效状态Vi2表示，即左侧是非点E2右侧是点E1。换言之，此处使用了在该参考图案P1的此位置上的此符号B，不同于表示P1’其表示是与一个有效状态相对应的。同样，此前提到的该符号C并且在表示P1’的情况下图1中由C1指示，在表示P1”的情况下以其第二有效状态Vi2被使用(即左上方是非点E2右下方是点E1)并由C2指示。

检查图1所示的这两个表示P1’及P1”显示，很多符号A、B、C和D因此以一个第一有效状态Vi1或一个第二有效状态Vi2使用，以便这两个表示P1’和P1”完全不同，虽然已使用相同的参考图案P1。

图2示意性地示出在参考图案P2的形成过程中步骤S1的另一个实现方式。

图2示出一个字母表AT2，该字母表包括三个符号A’、B’和C’。每个符号A’、B’和C’有两个有效状态Vi1和Vi2以及14个无效状态I1至I14。如前面的示例所示，这两个有效状态Vi1和Vi2可以分别表示值0和1，用于包含在识别图案中的一个信息项的二进制编码。所有符号的每个状态包括两个有效状态Vi1和Vi2下的元素组(如G1和G2)，或是这些无效状态I1至I14下的元素组(GI1、GI2、GI3、...GI13、GI14)。每个元素组G1至GI14包括四个元素，每个元素具有与一个点(即实心圆)相对应的一个第一表示E1以及与一个非点(即空心圆或不存在的点)相对应的一个第二表示E2。在图2所示的示例中，与这两个有效状态Vi1和Vi2相对应的这两个组G1和G2每次具有两个表示E1(即两个实心点)以及两个表示E2(即两个非点)。此类选择的优点是识别图案P2’或P2”(其获取方式下面会详述)是均匀的，即与这两个有效状态相对应的每个组G1、G2具有相同的E1点密度。如果这些元素或点E1通过油墨印刷的方式产生，其结果是该图案上油墨的表面密度保持不变。

如图2中可以看到，各种符号A’、B’和C’的每个包含两个元素的组大约是正方形的形式，其四个角放置了点E1和非点E2。因此，在该符号A’的有效状态Vi1的情况下，两个点E1相对于图1在此正方形的左手部分垂直对齐，并且两个非点E2在该正方形的右手部分垂直对齐。对于该相同符号A’的该有效状态Vi2，两个点E1在该正方形的右手侧垂直对齐并且两个非点E2在该正方形的左手侧对齐。

关于该符号B’，两个点E1对于该有效状态Vi1在该正方形的顶部水平对齐，而对于该有效状态Vi2在该正方形的底部水平对齐。关于该符号C’，两个点E1以该有效状态Vi1沿着面向一个第一方向的一条对角线在该正方形的两个角对角相对，并且对于该第二有效状态Vi2沿着面向另一个方向的另一条对角线对角相对。非点E2每次都放置在点E1留下的空闲角里。

对于它们的每个组GI1至GI14，这些各种无效状态可包括：无点E1、一个单个的点E1、两个点E1、或三个点E1、或四个点E1如在组GI14的情况中。此处，这些非点E2再次放置在点E1留下的空闲位置中。

如此定义了此字母表AT2之后，可以通过在一个定义的布置下布置很多符号A’、B’和C’，在图2中S1所指示的形成步骤中创建一个参考图案P2。在图2所示的示例中，该参考图案P2采取正方形的形式，该参考图案包括以图2所示的特定布置的16个符号A’、B’和C’。

在S2所指示的步骤中，这两个有效状态之一Vi1或Vi2分配给了该参考图案P2的每个符号。此分配以随机方式或是以根据该参考图案必须表示的该信息项明确定义的方式实现。通过举例，图2示出了两个由P2’和P2”指示的可能表示。当然，将理解为大量的其他可能表示也可以设想为具有两个有效状态Vi1和Vi2。这两个表示P2’和P2”的区别在于对该参考图案P2的某些符号使用了不同的有效状态。因此，位于该表示P2的左上角的该符号A’以该有效状态Vi1的形式表示，该有效状态与该字母表AT2的组G1相对应。位于该表示P2”的左上角的该相同的符号A’以与该组G2相对应的有效状态Vi2的形式表示。

图3示意性地示出了用于标记物品SUP的方法的一种实现方式，该方法是通过图1中所描述和展示的一个参考图案P1的两个表示P1’和P1”标记物品SUP的方法。

此方法包括形成参考图案P1的步骤S1，该参考图案包括相对于图1中所描述的32个符号A、B、C和D的布置，向所产生的该参考图案P1分配有效状态的步骤S2，以及标记该物品SUP上这些符号A、B、C和D的有效状态的所获取的表示P1’和P1”的步骤S3。

术语“标记”应理解为意指印刷(例如用油墨)、雕刻(即在介质如金属介质上产生凹陷和凸起)、或是物品上图案的任何类型的已知表示。此标记可以是可见的，例如当它以可见比例产生时，或是不可见的，当它以符号(如磁性符号)的形式产生时，这些符号仅能通过适当的测量设备检测到。

可以使用若干种手段来使肉眼无法检测到该识别图案。例如，可以使用具有一种化学性质的油墨来使它对肉眼不可见，但通过一个特定的照明(例如使用紫外线或红外线辐射)便很容易地看到。

有利的是，要通过该参考图案的表示提高该标记的安全性，可以使用具有一种化学性质的油墨来使它对肉眼不可见。此油墨的成分可包括吸收电磁波谱的可见或不可见部分的一种或多种颜料和/或染料，和/或也可以包括一种或多种发光的颜料和/或染料。吸收该电磁波谱的可见或不可见部分的适当颜料和/或染料的非限制性示例包括酞菁衍生物。适当的发光颜料和/或染料的非限制性示例包括镧系元素衍生物。一种或多种颜料和/或染料的存在使得能够改善和增强该标记的安全性，以打击侵权行为。

例如，通过将该识别图案合并到该物品SUP的表面的环境中(例如预先存在的凹凸)，也可以使该识别图案混杂噪声。这些凹凸与该图案在尺寸上必须是可比的。

而且，可以使用一个非常小的印刷尺寸(即从150至500dpi(每英寸点数，即每英寸的像素数，一英寸相当于2.54厘米))来表示印刷的精度。在此印刷比例上，肉眼不能将该识别图案从该印刷介质的背景中区分开来。此外，则要重现该识别图案将需要使用更精细的比例，以避免任何重现错误，这在实践当中实际上是不可能的。如图3中所示，在形成该参考图案P1的步骤S1中，如上所述，从该字母表AT1的这些符号A、B、C和D中确定了一个特别的符号布置。然后，在分配步骤S2中，为该图案P1的每个符号分配了一个有效的状态Vi1或Vi2，以便从所有可能表示中获得各种可能表示P1’、P1”等。

接着，在标记步骤S3中，通过用已分配给该图案P1的每个符号的有效状态Vi1、Vi2的表示E1、E2，将该参考图案P1的该一个或多个表示如P1’、P1”等标记在该物品SUP上。

该识别图案P1’、P1”用于对该物品SUP和/或其使用方法的信息项进行编码。

如图3所示的示例中，该物品SUP上标记了该参考图案P1的两个表示P1’、P1”。换言之，该物品SUP为该参考图案P1的每个表示P1’、P1”标记了该参考图案P1的每个符号A、B、C和D的点/非点表示。当然，该物品可以只被一个单个的表示标记(如P1’)，要么就被该参考图案P1的大量表示标记。

而且，制造一个字母表，该字母表中符号的无效状态包括的表示与那些用于有效状态的相同但布置不同，使得该识别图案更加难以辨认。具体考虑该字母表AT2的示例，该符号B’的无效状态I10与A’的有效状态Vi1相对应。因此，一个不知道该参考图案P2的人不能正确读取它，相信该符号A’已被检测。然而，如果知道该参考图案P2，他将正确定位该符号A’并解决该歧义。

如果使用者预先不知道该参考图案，因此要他能够从该物品SUP上所表示的状态之间辨认它实际上是不可能的。特别是，当该参考图案如在图1和3中所示包括32个符号时，将有4 294 967 296分之一的机会确定该参考图案P1。如果该参考图案P1包括64个符号，则将有264分之一的机会确定该参考图案P1。

该参考图案P1或P2还可以用于加密一个数字信息项。然后，该参考图案的符号的有效状态Vi1、Vi2可以用于对此数字信息项编码，该数字信息项可能有一个二进制数值。

例如，该二进制值1100(或十进制值12)可以用该定义的参考图案P1在图3中所示的前四个符号SP1、SP2、SP3和SP4编码。要做到这一点，可为该定义的参考图案P1的每个符号A、B、C和D产生下面的代码：该第一有效状态Vi1与值1相对应并且该第二有效状态Vi2与值0相对应。在这种情况下，该定义的参考图案P1的第一个符号SP1与值1相对应，该定义的参考图案P1的第二个符号SP2与值1相对应，该定义的参考图案P1的第三个符号SP3与值0相对应，并且该定义的参考图案P1的第四个符号SP4与值0相对应。因此，前四个符号表示十进制值12。也可以选择其他代码，从而根据选择的代码，该参考图案P1的符号的每个第一有效状态与1或0相对应。此数字信息项可能是一个生产日期、产品参考(例如对其制造地点、其分发站点或其内容的参考)、表示该图案的物品的数据特征等。

以与该标记步骤S3中使用物品SUP上的该参考图案P2的一个或多个表示P2’、P2”等相同的方式实现使用图2中示出的参考图案P2的标记方法。

图4示出了一种用于识别附着在或标记于该物品SUP上的识别图案P1’、P1的方法的一个实现方式。

预先存储的是一个字母表和一个参考图案，即所存储的字母表的很多符号的特别布置。

在所示的示例中，该识别方法包括捕获该物品SUP的一个区域的图像的步骤D1、符号识别步骤D2以及用于对识别图案进行识别P1、P1”的步骤D3。此方法可进一步包括解密数字信息项的步骤D4。

在步骤D1中，使用例如解码照相机捕获该物品SUP的一个区域的图像ID1，该图像存储在存储器中。然后在步骤D2中，当标记该物品SUP上的表示P1’、P1”时，包含在此存储图像ID1中的符号从所使用的该存储字母表中识别出来。

该符号识别步骤D2应用于包括一个或多个识别图案的捕获图像。

该参考图案的符号的布置及因此参考图案中每个符号的位置是事先知道的。

因此，该存储的参考图案被叠加在所捕获图像的一个区域上。然后选择该参考图案的一个符号(例如位于该参考图案左上方的一个第一符号)，并且确定包含在所捕获图像的区域中、与所选符号位于相同位置的该字母表的一个符号的表示。如果所确定的表示与该参考图案的一个第一所选符号的有效状态的至少一个表示相对应，就认为该参考图案中的所选符号已在该捕获的图像的该区域中被识别。如果不是这种情况，就不认为所选符号已被识别。

然后选择该参考图案的另一个符号优选紧邻前一个的符号，并且重复位于第二所选符号的位置上的该图像区域中的符号表示与后者的有效状态的表示之间的比较。如果该图像的符号表示与该第二符号的有效状态的至少一个表示相对应，则认为该第二符号已被识别。然后，通过将与该参考图案的所选符号处于同一位置的该图像的表示与后者的有效状态的表示进行比较，对该参考图案的每个符号重复前一步骤，直到该参考图案的所有符号已被或未被识别。

如果识别了至少一个符号，实现以下用于对识别图案进行识别的步骤D3，否则可能会例如移动该照相机或该物品，并从一个新的捕获图像开始重复该方法，即通过在该捕获图像中移动与该存储字母表的符号的高度或宽度相等的量并在该捕获图像的另一区域中重复该方法。为了捕获新图像，该物理移动可以通过例如逐步移动该照相机(一步的宽度大致与一个符号的元素表示的宽度或高度相对应)或通过移动该物品的同时保持该照相机静止的方式实现。所捕获图像中的移动可以由在像素数量方面有定义区域的软件装置根据该图像的分辨率实现。

在一个实际的实施例中，可提供一个相当大数量的识别图案(例如20×20个识别图案)，这些图案并排堆叠放置在该物品上。然后该显示照相机可以固定并包含大量的识别图案，以实现上述识别。

实现步骤D3时，计算已识别符号的数量。如果识别了所有的符号，则认为该识别图案已被识别。此处，术语“已识别符号”应理解为意指该图像ID1中检测出的一个符号，该ID1与该存储参考图案的符号相对应并且在该参考图案的符号布置中也放置在该物品上。

如果与此相反，该图像ID1中检测出的符号不是与所存储的参考图案的那些完全相同，则计算出已识别的符号的数量，并且如果这个数量大于概率阈值，则认为该识别图案已被识别。

例如在一个优选的实施例中，该二维参考图案是一个16×16的图案，即包括256个状态也就是128对状态的图案。在这种情况下，对关于该参考图案正确放置的30对状态的辨认被认为足以确定该识别图案已被辨认。换言之，考虑到一个字母表，该字母表包括由一对状态表示其有效状态的符号，并且考虑到包括128个符号的一个16×16的参考图案，足以识别该识别图案128个符号中的30个符号，以确定该识别图案已被识别。在这种情况下，概率阈值是约24％。

根据另一个示例，考虑到一个包括多个符号的字母表，这些符号的有效状态由四个状态表示，并且考虑到包括64个符号的一个16×16的参考图案，足以识别该识别图案64个符号中的10个符号，以确定该识别图案已被识别。在这种情况下，概率阈值是约16％。

因此，可以容许对识别图案的很多符号的部分损坏，从而确认对该识别图案进行识别的该方法的鲁棒性。

如果已识别符号的百分比足够，则认为包含在该图像中的该识别图案与存储的参考图案的一个表示相对应。此概率阈值使得可以容许读取包含在该图像中的表示时的错误以及当用后者标记物品时该识别图案的表示中的错误。

要指出的是，当在该物品上标记该参考图案的有效状态时，无效状态似乎因为使用的字母表而出现，该字母表中的符号包括至少一个无效状态。这使得未经授权的使用者更加难以确定这些有效符号，这从而使得该识别图案几乎不可检测。

对每个符号的每个点在高度和宽度方向的移动容许一个差数。定义这些符号的表示的点或渍的轻微直径差异不会损害检测。轻微的位置差异也不会损害检测，因为该识别图案通过将一个符号的位置相对于另一个位置进行比较而被读取。

在该识别图案被认为未被辨认的情况下，也就是说，如果上面定义的识别条件是无效的，则表明该物品还未被识别(参见图4中的箭头“无”)。相反，如果该物品已被识别(参见图4中的箭头“是”)，则可能考虑该识别图案中包含的信息，例如以便追查该物品的制造商或以一定的方式(允许的洗涤温度、推荐的蒸汽压力等)使用该物品。

根据另一实施例，该识别图案可以表示一个数字信息项，并且该识别方法包括一个步骤D4，步骤D4中该数字信息的值是从已辨认的识别图案的符号的有效状态中以及当加密所述数字信息时从所使用的代码中识别的。

该识别方法还可以包括用于校正常规错误的步骤，以便确定在步骤D2中未能识别的符号的预期有效状态，步骤D2是用来确定已识别符号的状态的。

因此，使用错误更正可以认为已识别的符号与那些以更高可靠性确定的参考图案相对应。

本发明还提供了一种用于参考图案的二维表示的系统，该系统被配置来用于实现图3中描述的方法。

在一个实施例中，该表示系统包括：至少一个存储器，被配置来存储包括若干个符号的字母表(如AT1或AT2)；用于从此字母表产生参考图案P1或P2的装置；以及表示装置，被配置来表示产生的参考图案P1的至少一个可能表示。此外，这些表示装置被配置来用于向产生的所述参考图案的每个符号从所述符号的有效状态之间随机分配一个有效状态，并被配置来用于存储由存储器中的分配而造成的该参考图案P1的表示。

此外，该系统包括标记装置，用于在介质SUP上标记该参考图案P1的表示。这些标记装置是使用已知技术(如凹版照相、凹版印刷、激光雕刻、用铣刀雕刻或在金属上雕刻凹陷(例如，用切削工具或酸)，取决于所使用的表面)的例如喷墨或激光印刷装置、雕刻装置。此外，这些标记装置可以是柔版印刷装置、丝网印刷装置、移印装置(该标记方法则涉及使用柔性垫的油墨转移)、光刻装置或静电复印装置。举例来说，该标记装置能够使用肉眼可见或不可见的油墨来标记该参考图案的表示。

这些标记装置也可以是热敏印刷装置或印花装置，它们可以用在例如聚合物或金属表面上。

每个标记技术根据在其上标记了该识别图案或这些识别图案的物品的类型使用。

本发明还提供了一种用于识别根据图3中所描述的该二维表示方法所获得的识别图案的系统，该系统被配置来以便实现图4中所描述的该识别方法。

在一个实施例中，该识别系统包括一个检测器(例如数码照相机)，能够检测包括符号表示的该物品的一个区域。该识别系统还包括：至少一个存储器，被配置来以便存储基于所述字母表定义的一个字母表及一个参考图案；确定装置，用于确定具有来自该检测区的符号中的一个有效状态的符号；以及比较装置，用于将具有一个有效状态的所有符号及其在该检测区内的布置与存储在存储器中的该定义的参考图案相比较。

此外，用于对识别图案进行识别的方法的鲁棒性可以通过在该物品上具有该参考图案的若干个(相同或不同的)表示来提高。因此，没有必要在该检测器静止的时候将该物品放在精确位置。

上述装置可以作为软件在微处理器内和/或通过逻辑电路生成。

如此定义的识别图案允许物品鲁棒识别。此类识别图案对于未授权使用者也是不可辨认的，并且不改变它所刻在其上的物品的性质。为该物品更好的可追踪性，此识别图案还允许物品被可靠识别。在很多侵权行为存在的商业环境中，提供的识别图案允许携带信息以便与物品的任何欺诈使用行为作斗争。

Claims (17)

1.一种二维识别图案(P1’，P1”，P2’，P2”)，包括符号(A，B，C，D)的特定二维布置，

所述各符号属于符号的预定字母表(AT1，AT2)，

其特征在于该字母表的每个符号包括多个状态，其中至少两个状态为有效状态(Vi1，Vi2)，能够用于所述识别图案中的符号的表示，以及至少一个状态为无效状态(Ii1，Ii2)，不能够用于所述识别图案中的符号的表示，

在所述二维识别图案中每个符号根据所述两个有效状态中的一个出现，

符号的所述特定二维布置对应于所述符号的预定布置或参考图案。

2.根据权利要求1所述的图案，其中每个有效状态包括至少两个元素，这些元素具有一个第一表示(E1)以及不同于该第一表示的一个第二表示(E2)。

3.根据权利要求1所述的图案，其中这些字母表符号的每个状态包括一个元素组(G1，G2)，所述元素组的每一组包括至少两个元素，每个元素具有来自一套表示中的一个表示，该一套表示包括一个第一表示(E1)以及不同于该第一表示的一个第二表示(E2)，并且其中每个符号包括一个第一有效状态以及一个第二有效状态，该第一有效状态包括由根据该第一表示(E1)被表示的至少一个元素以及根据该第二表示(E2)被表示的至少一个元素组成的一个第一组(G1)，该第二有效状态包括由根据该第二表示(E2)被表示的至少一个元素以及根据该第一表示(E1)被表示的至少一个元素组成的一个第二组(G2)。

4.根据权利要求3所述的图案，其中每个所述元素组(G1，G2)包括超过两个元素并且其中每个符号包括一个第一有效状态以及一个第二有效状态，该第一有效状态包括由根据该第一表示(E1)被表示的若个元素以及根据该第二表示(E2)被表示的若干个元素组成的一个第一组(G1)，该第二有效状态包括由根据该第二表示(E2)被表示的若干个元素以及根据该第一表示(E1)被表示的若干个元素组成的一个第二组(G2)。

5.根据权利要求1所述的图案，其中所述识别图案的至少一个符号的至少一个有效状态表示一个数字信息项。

6.根据权利要求5所述的图案，其中每个符号的这些有效状态分别表示一个数字信息项的二进制值。

7.一种包括根据权利要求1至6所述的至少一个图案的物品。

8.根据权利要求7所述的物品，包括全部相同或全部不同的若干个图案。

9.根据权利要求7所述的物品，包括若干个相同的图案以及若干个不同的图案。

10.根据权利要求7至9之一所述的物品，该物品选自以下内容：罐、箔、盒、包含可食用物质的胶囊、瓶塞、纸币、护照、安全文件、标签、卡、券、药丸、手表、包裹、半导体或计算机外围设备。

11.一种用于通过识别图案对物品进行标记的方法，该识别图案包含与该物品和/或其使用相关的信息项，包括以下步骤：

-定义一个由若干个符号组成的字母表(AT1，AT2)；

其特征在于，该方法还包括以下步骤：

-对于每个符号，定义至少两个有效状态及至少一个无效状态；

-生成(S1)一个参考图案(P1，P2)，该参考图案包括上述字母表的一套符号；

-通过向该参考图案的每个符号分配一个特定有效状态，生成(S2)所述参考图案的至少一个表示(P1’，P2’)；以及

-向该物品应用(S3)一个标记，该标记重现了该参考图案的所述表示。

12.根据权利要求11所述的方法，其中每个符号由至少两个元素表示，这些元素具有一个第一表示(E1)以及一个第二表示(E2)。

13.根据权利要求11和12的任一项所述的方法，其中每个有效状态包括由根据该第一表示被表示的至少一个元素以及根据该第二表示被表示的至少一个元素组成的一个组，一个符号的每个有效状态不同于另一个符号的一个有效状态。

14.根据权利要求13所述的方法，其中一个符号的每个无效状态不同于这些符号中任意一个的这些有效状态。

15.一种用于对识别图案进行识别的方法，该识别图案被应用于一个物品上并且包含与该物品和/或其使用相关的信息项，其特征在于，它包括以下步骤：

-捕获(D1)该物品的一个区域的一幅图像，其上出现了至少一个存储的参考图案的表示的至少一部分，所述识别图案包括属于一个存储的字母表的若干个符号的一种布置，每个符号包括至少两个有效状态及至少一个无效状态，并且所述布置中的一个符号的每个表示与所述符号的一个有效状态相对应，并且存储该捕获的图像；

-通过将该捕获的图像与该存储的参考图案的符号的表示的布置相比较，识别(D2)该存储的符号字母表的这些符号；

-计算(D3)已识别的符号的数量，这些符号以一种有效状态表示并且根据所述存储的参考图案的布置方式布置；

-将该计算结果与一个概率阈值进行比较；以及

-如果该结果达到所述阈值，发送一个识别信号。

16.根据权利要求15所述的识别方法，其中在该存储的参考图案的布置的一个第一位置定义一个第一符号；在该捕获的图像中寻找所述第一符号的至少一个有效状态的表示；如果找到此表示，就认为所选择的符号被识别；然后在该存储的参考图案的布置的另一个位置定义另一个符号；并且对于在此另一个位置的此另一个符号重复前一搜索步骤，直到该存储的参考图案的所有符号被识别或未被识别。

17.根据权利要求16所述的识别方法，该方法包括对至少一个数字信息项进行解密的步骤，该数字信息项由该识别图案的至少一个符号的至少一个有效状态表示，该步骤包括识别来自至少一个已识别符号的至少一个有效状态的所述数字信息项。