CN104412178A - 用于鉴定计时器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于鉴定计时器的方法，包括：测量由所述计时器发出的声振动以获得电信号，所述电信号指示所述测量的声振动的幅度的根据时间的变化，其中所述电信号包括与在所述计时器中发生的机械震动相关联的多个声事件，在时间、频率或时间-频率域中在所述电信号或所述电信号的表示中，提取有关所述多个声事件中的一个声事件的幅度的幅度信息、有关所述多个声事件中的所述一个声事件的时间信息和有关所述多个声事件中的所述一个声事件的频率的频率信息中的至少一个，比较所述提取的幅度信息、时间信息和频率信息中的至少一个与参考幅度信息、参考时间信息和参考频率信息中的至少一个，以及基于比较结果得出有关所述计时器的真实性的信息。

Description

用于鉴定计时器的方法

技术领域

本发明涉及用于鉴定计时器，特别是手表的方法。

背景技术

伪造消费者商品，通常称为假冒品，是提供出售的伪造或仿造产品。伪造商品的传播在最近几年中已变成全球性的，并且受到侵权的商品的范围已显著增大。

昂贵手表(以及用于手表的备件)易于受到伪造伤害并且已经被伪造数十年。伪造手表是真手表中的一部分或全部的非法仿制品。根据瑞士海关总署(Swiss Customs Service)估计，每年有约3千万到4千万伪造手表进入流通。通常的老生常谈的是，任何到纽约市的参观者都会在街道角落处遇到在其外套中有以廉价提供的十多个这类伪造手表的小贩。外表极其逼真但质量非常低劣的具有自动上发条机构和完全工作的机件的手表假货可以仅仅以二十美元卖出。随着伪造品的质量不断提高，该问题变得越来越严重。例如，一些假货的机件和材料具有非常说得过去的质量并且可能对于未经训练的眼睛看起来很好而且有效工作数年，这可能是在伪造社群内增加的竞争的结果。伪造手表每年给手表行业造成估计10亿美元的损失。

已经用于保护消费者商品免遭伪造的鉴定解决方案经常基于用特定材料、代码或标记、雕刻等来标记物品。然而，这些方法修改了物品的性质和外观，并且在手表(以及其它奢侈品)行业中这经常是不可接受的，在该行业中物品的设计及其视觉外观是至关重要的。而且，这些方法需要在制造的时候主动介入，并且相应地需要对生产工艺的重要改变。

伪造者经常专注在手表的外观上，并且在里面安装便宜的机件，因为潜在买者将更多专注在物件的外观上，并且因为好的机件是昂贵的。即使当使用较好质量的机件时，制造精确的仿制品是非常困难且昂贵的，并且伪造品将宁愿使用更容易得到或制造的机件。因此，为评估计时器的真实性，希望不仅在其外观上而且在其内部成分上拥有尽可能多的信息。还希望不必打开物件，因为该操作需要专门的装备和规程，这会对物件的性能(例如水密性)有影响，并会使制造商的保修无效。

因此希望以不必打开计时器而尽可能非入侵性并且尽可能可靠的方式鉴定计时器。

发明内容

本发明的目的是提供非入侵性并且可靠的用于鉴定计时器的方法。

该目的通过独立权利要求的主题来解决。优选实施例是从属权利要求的主题。

本发明的实施例提供一种用于鉴定计时器的方法，包括：测量由所述计时器发出的声振动以获得电信号，所述电信号指示所述测量的声振动的幅度的根据时间的变化，其中所述电信号包括与在所述计时器中发生的机械震动相关联的多个声事件，在时间、频率或时间-频率域中在所述电信号或所述电信号的表示中，提取有关所述多个声事件中的一个声事件的幅度的幅度信息、有关所述多个声事件中的所述一个声事件的时间信息和有关所述多个声事件中的所述一个声事件的频率的频率信息中的至少一个，比较所述提取的幅度信息、时间信息和频率信息中的至少一个与参考幅度信息、参考时间信息和参考频率信息中的至少一个，以及基于比较结果得出有关所述计时器的真实性的信息。

根据本发明的实施例，所述提取步骤包括在对应于所述多个声事件中的一个声事件的所述电信号的时间序列中，提取有关所述多个声事件中的所述一个声事件的第一声子事件的幅度的幅度信息。

根据实施例，提取步骤包括将一系列连续事件E_i(其中i＝1…n)分成不同的类别并且单独地分析每个类别。作为示例，一个类别可对应于奇数事件(i＝1,3,5,…)而另一个对应于偶数事件(i＝2,4,6,…)，这相当于分离出滴和答。更一般地，类别可包含具有相同的(i modulo p)的值的事件，其中(i modulo p)是i被p整除的余数，并且p是整数。例如，当p等于擒纵轮的齿数的二倍时，每个类别包含与擒纵轮的一个特定齿相关联的事件(滴或答)。

根据本发明的实施例，所述提取步骤包括在对应于所述多个声事件中的一个声事件的所述电信号的时间序列中，提取有关在所述多个声事件中的所述一个声事件的第一声子事件与所述多个声事件中的所述一个声事件的第二声子事件之间的时间延迟的时间延迟信息。

根据本发明的实施例，所述方法还包括执行将所述电信号变换到频域中的变换以获得指示所述电信号的功率的根据频率的变化的频域功率谱，其中所述提取步骤包括提取有关与所述频域功率谱中的峰相关联的频率的至少一个频率信息。

根据本发明的实施例，将所述电信号变换到频域中的所述变换是傅里叶变换，优选快速傅里叶变换。

根据本发明的实施例，所述方法还包括执行将所述电信号变换到指示所述电信号的根据时间的频率信息的时间-频率表示中的变换，其中所述提取步骤包括在所述电信号的所述时间-频率表示中提取频率信息和时间信息中的至少一个。

根据本发明的实施例，将所述电信号变换到时间-频率表示中的所述变换是短时傅里叶变换、加伯变换、维格纳变换和小波变换中的一个。

根据本发明的实施例，所述方法还包括分离出在所述电信号中的每隔一个的声事件，并且在仅包括每隔一个的声事件的电信号上执行所述方法步骤。

根据本发明的实施例，所述方法还包括对所述提取的幅度信息、时间信息和频率信息中的至少一个编码以便为所述计时器创建唯一的标识，用于所述计时器的所述唯一的标识被用作所述参考幅度信息、参考时间信息和参考频率信息中的至少一个。

本发明的另一个实施例提供一种用于存储指令的计算机可读介质，其中该指令在由计算机装置的处理器执行时，导致所述处理器执行如下步骤：测量由计时器发出的声振动以获得电信号，所述电信号指示所述测量的声振动的幅度的根据时间的变化，其中所述电信号包括与在所述计时器中发生的机械震动相关联的多个声事件，在时间、频率或时间-频率域中在所述电信号或所述电信号的表示中，提取有关所述多个声事件中的一个声事件的幅度的幅度信息、有关所述多个声事件中的所述一个声事件的时间信息和有关所述多个声事件中的所述一个声事件的频率的频率信息中的至少一个信息，比较所述提取的幅度信息、时间信息和频率信息中的至少一个与参考幅度信息、参考时间信息和参考频率信息中的至少一个，以及基于比较结果得出有关所述计时器的真实性的信息。

本发明未必限制于可使用只有滴或只有答的分析，也可以是其中的滴和答的组合的分析。

附图说明

图1是计时器中的擒纵机构的图解表示。

图2是计时器中的声振动的根据时间的表示。

图3是有关在图2中表示的时间序列中的两个事件的近视图。

图4是有关在图3中表示的第一事件的近视图。

图5图示出根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第一实施例。

图6图示出根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第二实施例。

图7图示出根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第三实施例。

图8是根据第一模型的计时器的声振动的时间-频率表示。

图9是根据第二模型的计时器的声振动的时间-频率表示。

图10是根据第三模型的计时器的声振动的时间-频率表示。

具体实施方式

在如下描述中，将参照附图描述本发明的各种实施例。

诸如手表的计时器包括产生特征噪声的机械机件，该特征噪声通常称为滴答(tick-tock)。该滴答声(其是计时器的特征)是由于在计时器擒纵机构的各种机械物件之间发生的碰撞，该擒纵机构是将能量传送到时间保持元件(所谓的冲击动作)并且允许对其振荡的数量计数(锁定动作)的装置。滴声是齿轮系在擒纵机构锁定处停止的声音。

图1示出擒纵机构的主要部分的表示。擒纵机构包括摆轮11、棘爪叉12和擒纵轮13。摆轮11包括冲击销14，该冲击销撞击棘爪叉12。另外，擒纵轮13包括撞击棘爪叉12的进入棘爪宝石15与退出棘爪宝石16的齿。

根据根据本发明的用于鉴定计时器的方法的实施例，比如使用麦克风，优选接触压电式麦克风，测量待鉴定计时器的声振动。测量由计时器发出的声振动并获得电信号，该电信号指示测量的声振动幅度的根据时间的变化。这种电信号在图2到图4中表示。

图2表示根据时间的由计时器发出的声振动。表示的信号具有3Hz的频率，即每一秒发生6次击打。信号在滴(tick)事件和答(tock)事件之间交替。

图3表示有关在图2中示出的滴事件和答事件序列的开始处的更近视图。图3示出图2的滴与答序列的第一事件1和第二事件2。第一事件1分布在包括大约0与15ms之间的时间范围中，而第二事件2分布在包括大约165ms与185ms之间的时间范围中。如从图3所看出的，第一事件1和第二事件2中的每一个本身是若干子事件的序列，该序列在图4中更详细地图示。

图4示出有关在图3的表示中的第一事件1的近视图。第一事件1包括第一子事件11、第二子事件12和第三子事件13。第一子事件11在包括大约0与3ms之间的时间范围中发生，第二子事件12在包括大约3.5ms与大约10.5ms之间的时间范围中发生。第三子事件13在包括大约10.5ms与大约18ms之间的时间范围中发生。第一子事件11、第二子事件12和第三子事件13因此组成在图3中示出的第一事件1，该第一事件1对应计时器的一个声事件。

图5图示根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第一实施例。图5是由待鉴定计时器发出的测量的声振动的瞬时功率的根据时间的表示。根据根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第一实施例，测量由计时器发出的声振动并获得电信号。该电信号指示测量的声振动的幅度的根据时间的变化。在关于图5所图示的第一实施例中，该电信号是声振动的瞬时功率的根据时间的表示。

根据本发明的第一实施例，从测量的声振动的瞬时功率表示中提取一系列事件中的一个或更多个事件的幅度信息。特别是，提取在一个事件内的子事件的幅度。提取的幅度信息可以是峰值幅度或平均幅度。提取的幅度优选相对的幅度，因为相对的幅度取决于信号已经如何被归一化。

图5示出第一子事件101和第二子事件102。第一子事件101在包括大约3.5ms与4.5ms之间的时间范围中发生，而第二子事件102在包括大约11ms与大约13ms之间的时间范围中发生。提取的幅度是子事件(例如子事件101)的击打到击打的变化。而且，可提取第二子事件102的幅度。

提取的幅度信息然后与参考幅度信息比较。该参考幅度信息在先前已经对于待鉴定的计时器模型被测量并存储。通过将提取的对于待鉴定计时器获得的幅度信息与参考幅度信息比较，可得出有关待鉴定计时器的真实性的信息。

特别是，从一系列的事件1到事件n的平均幅度A₁…A_n中，可获得有关擒纵轮的齿数以及擒纵轮小齿轮的齿数的信息，以及有关沿着齿轮系的另外的齿轮的信息。该信息可用于鉴定目的。

根据本发明第一实施例的第二个可能性，可从测量的计时器声振动的时间序列中提取时间延迟信息，而不是幅度信息。比如，可提取在第一子事件101的最高峰与第二子事件102的最高峰之间的一个或更多个时间延迟Δ。对于待鉴定计时器获得的该时间延迟Δ然后可与在先前已经对于待鉴定计时器模型被存储的参考时间延迟比较。该时间延迟可以是绝对时间延迟或相对时间延迟。例如，参考图4，(t2-t1)/(t1-t0)是相对时间延迟。在事件i中的(t1-t0)与在事件j中的(t1-t0)的比率也是相对时间延迟。该信息还可用于鉴定目的。

根据以下描述的本发明的优选实施例，在获得的电信号中的每隔一个声事件上实施计时器声振动的测量，其中该优选实施例可应用到本发明的第一实施例，也可应用到将在如下描述中概述的另外的实施例。这意味着分离出电信号中的每隔一个声事件，即只有电信号中的“滴”或“答”被分离出，并且在仅包括每隔一个声事件(即只有“滴”或“答”)的电信号上执行根据本发明实施例的用于鉴定计时器的方法的步骤。更一般地，可根据任何子集来分离出声事件，不仅每隔一个声事件，还有每隔n个事件，其中n等于2、3、4、5等。分离出每隔一个声事件对应n等于2的情况，并且表示本发明的优选实施例。

图6图示根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第二实施例。图6是由待鉴定计时器发出的测量的声振动的根据频率的功率谱的表示。根据本发明的第二实施例，测量由待签定计时器发出的声振动并获得电信号，该电信号指示测量的声振动的幅度的根据时间的变化。将该电信号变换到频域中，以便于获得指示电信号功率的根据频率的变化的频域功率谱。根据该实施例将使用的频域变换可以是诸如傅里叶变换，特别是快速傅里叶变换之类的通常的频域变换中的一个。

待鉴定计时器的测量的声振动的频率-功率谱显示在功率谱表示中在几个频率处的几个峰。在图6中表示的特定示例中，在功率谱中可识别十一个峰，这十一个峰的功率谱值在图6的对数刻度上大于100。可在频率f₀到f₁₀处识别在功率谱中的这些峰，频率f₀到f₁₀被包括在0与40kHz之间的范围中。必须注意，给出这些值仅用于说明性的目的，并不是限制性的。特别是，即使已经给出用于识别功率谱中的峰的设定在600的阈值的特定示例，本领域技术人员将立即理解，取决于希望作为频率信息的频率峰的数量，可设定其它阈值。比如，可将阈值设定在1000，以致于只有少数峰被识别。

从频域功率谱中提取该频率信息，即对应于待鉴定计时器的测量的声振动的频域功率谱中的峰的在图6的示例中的相应频率f₀到f₁₀，并且将该频率信息与在先前已经对于计时器模型被存储的参考频率信息比较。通过简单地比较对于待鉴定计时器获得的频率信息与对于待鉴定计时器模型的参考频率信息，该比较使得能够得出有关待鉴定计时器的真实性的信息。

根据本发明的实施例，有关谱峰宽度的信息也可用于鉴定或识别目的。

根据本发明的另一个实施例，该谱优选若干谱的平均。该平均可以是若干个连续事件的平均或者来自相同类别的若干个事件的平均。

在由待鉴定计时器发出的测量的声振动的频域功率谱表示中，在功率谱内的主要贡献来自于由待鉴定计时器发出的测量的声振动内的最大声部分。声振动中的这些最大声部分对应于事件和子事件，如在图3和图4中表示的那些。

图7图示根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第三实施例。图7是由待鉴定计时器发出的声振动的时间-频率表示。图7既在时域又在频域中表征通过测量由待鉴定计时器发出的声振动而获得的电信号。有别于到频域的变换，其仅给出有关在变换的信号中呈现的频率的信息，时间-频率表示给出有关在哪些时间呈现哪些频率的信息。该时间-频率表示因此可用于将特定频率与在时域中发生的特定事件相关联。

根据本发明的用于鉴定计时器的方法的第三实施例，要使用的时间-频率变换可以是可用的并且本领域技术人员已知的若干时间-频率变换当中的一个。特别是，仅引用少数可能的变换，到时间-频率表示的变换可以是短时傅里叶变换、加伯变换(Gabor transform)、维格纳变换(Wignertransform)和小波变换中的一个。

图7示出已经通过使用连续小波变换获得的待鉴定计时器的测量的声振动的时间-频率表示。例如在C.Torrence和G.P.Compo,Bulletin of theAmerican Meteorological Society,79,1998中描述了小波变换。小波变换的使用代表本发明的优选实施例，因为小波变换是用于时间-频率分析的方便工具，其具有诸如将时间-频率解析度适应于调查中的问题的可能性、以及好的数学性质之类的数个令人关注的特征。连续小波变换获取时域信号s(t)，即由待鉴定计时器发出的测量的声振动的电信号，该电信号指示测量的声振动幅度的根据时间的变化，并且将该时域信号变换到时间-频率表示W(f,t)，其由如下公式定义：

$W(f,t)=\sqrt{\frac{2\mathrm{\πf}}{c}}{\∫}_{-\∞}^{\∞}s\left(t^{\′}\right){\mathrm{\ψ}}^{*}\left(\frac{2\mathrm{\πf}(t^{\′}-t)}{c}\right){\mathrm{dt}}^{\′}$

其中

-ψ被称为小波函数(有若干类型，可以从中选择)以及

-c是取决于所选小波函数的常量。

在图7中示出的示例性时间-频率表示，其还称为谱图m，表示|W(f,t)|²的值，该值已经通过使用如下Morlet小波获得：

ψ_ω(x)＝π^-1/4exp(iωx-x²/2)

其中：ω＝40以及

$c=\frac{\mathrm{\ω}+\sqrt{2+{\mathrm{\ω}}^2}}{2}\≈40.01$

如已在上文提及的，根据本发明的优选实施例，在获得的电信号中的每隔一个声事件上实施计时器的声振动的测量。这意味着分离出在电信号中的每隔一个声事件，即只有电信号中的“滴”或“答”被分离出，并且在仅包括每隔一个声事件(即只有“滴”或“答”)的电信号上执行根据本发明实施例的用于鉴定计时器的方法的步骤。在第三实施例的上下文中，将连续小波变换应用到被分离事件的该信号，并且然后在预定数量的声事件上执行平均。根据本发明的优选实施例，在至少10个声事件上执行平均，优选在至少20个声事件执行平均。

如已在上文提及的，图7是待鉴定计时器的测量的声振动的时间-频率表示，该时间-频率表示已经通过对时域信号执行连续小波变换获得，该频域信号通过测量由计时器发出的声振动而获得。在图7中，可以看出，谱图在包括大约0ms与大约2ms之间的时间跨度中显示第一子事件201。第二子事件在包括大约3ms与5ms之间的时间跨度中也可见。最后，在包括大约10ms与14ms之间的时间跨度中可识别第三子事件203。

除了可从在图7中表示的谱图中获得的时间信息，对于识别的每一个子事件还可获得频率信息。实际上，从具有直接可获得的附加时间信息的图7的时间-频率表示中可容易地获得在通过测量待鉴定计时器的声振动而获得的电信号频域表示中引起峰的谐波的频率值。比如，就第三子事件203而言，对于近似坐标(11ms,32kHz)、(11ms,16kHz)可识别点或区域。而且，比如在大约11ms与13ms之间，对于大约8kHz的频率，还可识别条带。就第二子事件202而言，对于近似坐标(3.5ms,32kHz)也可识别点。

通过使用该时间-频率信息，可得出有关计时器的真实性的信息，其中该时间-频率信息从通过测量由待鉴定计时器发出的声振动而获得的电信号的时间-频率表示中获得。为了做到这点，从时间-频率表示中提取时间-频率信息，并且将其与已经在先前对于计时器模型被存储的参考时间-频率信息比较。通过比较对于待鉴定计时器提取的时间-频率信息与对于计时器模型的参考时间信息，可得出计时器是否是真的。

本发明的发明人已经观察到，本发明的可靠性和精确度使得可以甚至识别在同一模型的计时器之间的差别。实际上，由于制造容差，甚至同一模型的两个计时器也彼此区别。当将在本发明中强调的原理应用到来自相同系列以及相同制造商的不同计时器时，可以看出，对应的声测量结果是不同的，并且提取的表征相应计时器的印记(fingerprint)的相关相应频率信息是不同的。因此，可为计时器定义标识而不必打开该计时器。

图8示出对于根据第一模型的计时器而获得的示例性谱图。图9表示对于根据第二模型的计时器的谱图。图10表示对于根据第三模型的计时器的谱图。这些谱图示出每个计时器模型可与特征时间-频率表示相关联。因此，通过比较待鉴定计时器的时间-频率表示与预期对于该特定计时器模型的参考时间-频率表示，可得出有关待鉴定计时器的真实性信息。因此，可得出待鉴定计时器是真的产品还是伪造的产品。

虽然已经关于在计时器内的机械振动作为主要振动源的特定情况描述了本发明，本领域技术人员将立即意识到在本申请中概述的原理可应用到其它振动源。比如，可设想将根据本发明实施例的原理应用到外部振动源。

Claims (10)

1.一种用于鉴定计时器的方法，包括如下步骤：

测量由所述计时器发出的声振动以获得电信号，所述电信号指示所述测量的声振动的幅度的根据时间的变化，其中所述电信号包括与在所述计时器中发生的机械震动相关联的多个声事件，

在时间、频率或时间-频率域中在所述电信号或所述电信号的表示中，提取有关所述多个声事件中的一个声事件的幅度的幅度信息、有关所述多个声事件中的所述一个声事件的时间信息和有关所述多个声事件中的所述一个声事件的频率的频率信息中的至少一个，

比较所述提取的幅度信息、时间信息和频率信息中的至少一个与参考幅度信息、参考时间信息和参考频率信息中的至少一个，以及

基于比较结果得出有关所述计时器的真实性的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述提取步骤包括在对应于所述多个声事件中的一个声事件的所述电信号的时间序列中，提取有关所述多个声事件中的所述一个声事件的第一声子事件的幅度的幅度信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述提取步骤包括在对应于所述多个声事件中的一个声事件的所述电信号的时间序列中，提取有关在所述多个声事件中的所述一个声事件的第一声子事件与所述多个声事件中的所述一个声事件的第二声子事件之间的时间延迟的时间延迟信息。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括执行将所述电信号变换到频域中的变换以获得指示所述电信号的功率的根据频率的变化的频域功率谱，

其中所述提取步骤包括提取有关与所述频域功率谱中的峰相关联的频率的至少一个频率信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其中将所述电信号变换到频域中的所述变换是傅里叶变换，优选快速傅里叶变换。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括执行将所述电信号变换到指示所述电信号的根据时间的频率信息的时间-频率表示中的变换，

其中所述提取步骤包括在所述电信号的所述时间-频率表示中提取频率信息和时间信息中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的方法，其中将所述电信号变换到时间-频率表示中的所述变换是短时傅里叶变换、加伯变换、维格纳变换和小波变换中的一个。

8.根据权利要求1至7中的一个所述的方法，还包括分离出在所述电信号中的每隔一个的声事件，并且在仅包括每隔一个的声事件的电信号上执行所述方法步骤。

9.根据权利要求1至8中的一个所述的方法，还包括对所述提取的幅度信息、时间信息和频率信息中的至少一个编码以便为所述计时器创建唯一的标识，用于所述计时器的所述唯一的标识被用作所述参考幅度信息、参考时间信息和参考频率信息中的至少一个。

10.一种用于存储指令的计算机可读介质，其中该指令在由计算机装置的处理器执行时，导致所述处理器执行如下步骤：

测量由计时器发出的声振动以获得电信号，所述电信号指示所述测量的声振动的幅度的根据时间的变化，其中所述电信号包括与在所述计时器中发生的机械震动相关联的多个声事件，

在时间、频率或时间-频率域中在所述电信号或所述电信号的表示中，提取有关所述多个声事件中的一个声事件的幅度的幅度信息、有关所述多个声事件中的所述一个声事件的时间信息和有关所述多个声事件中的所述一个声事件的频率的频率信息中的至少一个，

比较所述提取的幅度信息、时间信息和频率信息中的至少一个与参考幅度信息、参考时间信息和参考频率信息中的至少一个，以及

基于比较结果得出有关所述计时器的真实性的信息。