CN106575368B - 安全标签中光学随机性的自动验证 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种在安全标签上的每张独特的光学随机性，能够实现独特的颜色分析。颜色分析的验证完全自动化。在光均化器下捕获颜色分析。颜色分析从连接参考圆到安全标签中心的线的某个交叉点(在安全标签内)开始。为了检测重复，在扫描仪闪光灯开启和关闭的情况下获取多个颜色轮廓。即使在篡改物品之后重新应用相同的标签，颜色分析也会自动更改，并且可以自动验证。基于安全性的颜色分析在空间取向的底层上分层。此外，光学可变区域可以用于在注册扫描期间，快速验证标签是否是原始的，而不与云中存储的颜色轮廓匹配。
Description
技术领域
本公开涉及安全标签中光学随机性的自动验证的一种新颖形式。尽管光学可变性(optical variableness)和颜色偏移(color shift)是用于全息安全标签的原始性验证的现有和已知的做法。但是在这种方法中存在明显的安全漏洞：第一，这些方法不是机器验证的和自动化的，第二，不存在每张独特可验证的光学随机性，第三，在重新使用相同或另一真的贴纸的情况下，就不存在区别。
背景技术
在印度申请4781/CHENP/2012和美国专利US 8,740,076 B2中所公开的安全标签基于相对于外部参考具有自动获取凭证的标签的空间取向，来提供篡改的证据。然而，如果标签和外部参考可以通过复印/扫描复制，那么将导致空间取向的重复，从而无法达到目的。这种重复可以通过数据库中的多个认证来跟踪相同的相关联的跟踪代码(BAR码/QR码)。此外，虽然在这些现有技术中也提到了光学可变性和颜色偏移，但是公开的内容没有教导如何使光学可变性自动化，以实现可靠的机器验证以及光学可变性的自动化与空间取向的底层联系。
发明内容
本发明将在具有光学随机区域(ORR)的安全标签上实施，当从不同的角度和不同的照明观察时，光学随机区域是视觉上可变的。本发明提出了自动化方法，其包括颜色轮廓(color-profile)的捕获，以及随后对比在注册扫描和验证扫描之间的颜色轮廓。在注册期间，扫描装置(不限于智能手机或工业PDA)捕获光学可变的智能DNA安全标签的图片以及外部参考(外部参考也用于确定安全标签的空间取向)，并且该图片被与在验证期间所捕获的图片进行比较。尽管本发明是根据前面提及的现有技术中公开的安全标签来描述的，但是也可以用其他类型的标签实施，而无需任何过多的实验。
附图说明
图1示出了从相对于外部参考的交叉点处开始提取的颜色变化标签和颜色分析器(color-profiler)的扫描，并且沿着ORR区域中的虚拟环/路径/轮廓(朝向标签外围的圆环)进行扫描，颜色轮廓具有相对于外部参考的空间取向，因此即使重复应用相同的标签，颜色轮廓的空间取向也会相对于外部参考而改变。
图2示出了除在全标签面积中的ORR区域之外的，如图1所描述的颜色分析器提取，沿着虚假的路径进行颜色分析，所述虚拟的路径如与标签共轴的并且具有特定半径的环所示，示出了以顺时针方向开始颜色分析的在环上的交叉点。
图3示出了与如图2所示的相同的标签的颜色分析完全匹配，在注册(左)和验证(右)期间相同标签的颜色分析匹配。
图4示出了作为可选配件的光均化器，即光均化器外壳，其中移动扫描仪通过均化器的孔获得颜色可变标签的图像。
图5示出了原始标签的颜色轮廓随着闪光灯开启(扫描装置的照明)和闪光灯关闭(扫描装置的照明)而变化。
图6示出了在取证验证期间，在光开启和光关闭的情况下，对于重复标签(复印或扫描)颜色分析的标签成像保持相同，而没有任何改变，副本标签颜色分析不随着光关闭(扫描装置的照明)和光开启(扫描装置的照明)而改变。
图7示出了原始标签的成像，其中在光开启的情况下，ORR区域的一部分(在标签外围的环形)变暗，在光开启(扫描装置的照明)的情况下，当扫描装置保持倾斜(相对于标签表面非平行)时，原始标签变亮或变暗。
具体实施方式
光学可变标签的快照(snap)总是与外部参考(reference，也可以译为参考标识)一起被捕获。外部参考(001)用于确定安全标签的空间取向。扫描装置通过均化器的孔获取颜色可变标签的图像。也可以使用光均化器外壳来捕获快照，以保护光学可变性免受外部照明。在第一实施例中，比较在注册时和在验证时所捕获的快照的颜色分析(colorprofiling)。可以仅对具有指定厚度的和从标签中心具有指定距离的指定区域(例如，如002和004所示的在安全标签内的虚拟环/路径/轮廓)获取颜色分析。然而，重要的是，颜色分析始终从选定的点开始记录。例如，选定的点可以在环的周长上，以及将参考圆连接到标签中心的线的交叉点上。此外，一旦选定了交叉点(001和003)，颜色分析就在特定的方向(例如顺时针或逆时针)上进行。对于颜色分析(005和006)，选择在环的环周上的一定数量的点，并且在小面积(例如，圆形/方形)的每个点平均颜色轮廓上，将该点考虑作为面积的质心。在本发明中，以具有颜色条的矩形形式捕获颜色分析，并且每个条表示在穿过的虚拟环(002和004)上选定的点的颜色值。
在将外部参考连接到安全标签中心的线的交叉点(在环周上)上开始颜色分析是非常重要的。如果假设以特定的方式篡改外部参考，使得标签的空间取向的计算不受到影响，那么基于空间取向的篡改检测(tamper detection)可能会失败，但是同样，即使未受到物理篡改的相同真实标签的颜色分析也将改变，表示篡改。因为环周上的交叉点将随着外部参考的位置变化而不同，所以相同标签的颜色分析将会变化。
黑客可以实施的另一种可能的威胁是，将实际的光学可变区域替换为具有与原始标签相同的颜色随机性的标签的复印/扫描版本。然而，在副本中，由于照明角度的改变，颜色效果将不可改变。进行自动检测，并得出被扫描的标签是具有实际的光学可变装置的结论，这是具有挑战性的。在自动验证中的挑战是，颜色随机性将随着智能手机相对于被扫描的标签的取向和倾斜而变化。为了以用户友好的方式克服这些挑战，本发明提出了让标签的扫描在这种情况下完成，即保持手机大致平行于标签，并利用移动闪光灯开启和关闭，获取至少两个颜色轮廓。具有实际ORR(光学可变区域)的真实标签将根据闪光灯的开启或关闭，而自动改变其颜色轮廓。标签的副本将保持相同的颜色轮廓。保持手机平行的另一个优点是，闪光灯角度对于注册扫描和验证扫描保持相同，并且外部照明的效果最小化。值得提及的是，光学可变区域可以通过各种方法实现，各种方法包括简单的IR(iridescent：虹彩)膜，并且本发明不限于任何获得颜色/光学可变性的特定方法。图5示出了具有光学可变区域的原始标签，和在闪光灯开启和闪光灯关闭的时候，其颜色轮廓相对于任何外部参考(001)的空间分布。然而，在图5中所示的示例性标签仅仅在外围具有光学可变区域，这与在图2至图3中示出的标签相反，在图2至图3中示出的标签中光学可变区域在标签的整个区域上。
可以被实施以让光学随机区域具有或不具有颜色可变性的另一个实施例是，在具有不平坦或弯曲表面的包装上应用标签。标签几何(label geometry)(以及颜色轮廓，如果标签设置有ORR)取决于表面几何。标签的空间取向取决于相对于外部参照的几何关系，并且标签的空间取向的变化也将改变颜色轮廓(如果标签设置有ORR)。这是由于应用了在此物理地应用在相同包装上的重复标签(其从已应用于具有弯曲/不平坦表面的包装上的实际标签图像获取)，并且其可以额外地用于检测复印/扫描版本。
可以实施的第二简化实施例，其可以快速检测标签是原始的还是重复的，而无需利用在注册扫描期间获取的(存储在云中的)颜色轮廓，以在验证扫描期间匹配颜色轮廓。在该实施例中，智能手机(或扫描装置)相对于标签表面保持倾斜。在倾斜的方向，闪光灯将以一个角度入射到光学可变区(IR-虹彩)膜上。如图7所示，在闪光灯开启的情况下，ORR的图像部分最暗，在光关闭扫描的情况下，ORR的几乎相同的部分将变亮。闪光灯开启时标签ORR的最暗部分，与闪光灯关闭时ORR的相同部分的程序比较，确定了标签是原始的还是重复的。在图7中，第二实施例图示地被捕获。
第一和第二实施例还可以以多种可能的方式组合，以在两个步骤中执行取证分析(foresic analysis)。例如，第一步是根据前面段落中描述的第二实施例来识别标签是否是原始的。第二步是在注册扫描和验证扫描期间，利用闪光灯开启的条件，来匹配颜色轮廓。在闪光灯开启的情况下，外部照明的效果最小化。在具有闪光灯开启和倾斜扫描的第二实施例中，标签ORR的部分变得更暗，使得真彩色不能被提取。为了在颜色轮廓匹配期间减少这种情况，只匹配标签ORR的高于照明的阈值的那些部分。
在此描述的实施例仅仅是说明性的，本发明不受到该描述的限制。具有本领域常规技术的人员将能够在没有过多实验的情况下，实施其他显而易见的实施例。例如，颜色分析捕获和比较不限于具有或不具有外部参考的圆形标签。外部参考表示通过扫描的颜色分析的起始点。为了进一步说明，在一个显而易见的实施例中，如果标签是非圆形的，在包装上没有外部参考，则设备软件在屏幕上绘制轮廓，使得标签与屏幕上相同位置处的相机视图中的轮廓贴合，并且可选地可以设置在屏幕上的外部参考，或者可以设置表面中的穿孔，或者一个或多个标签，或者任何其他显而易见的衍生形式。此外，本发明不限于记录颜色轮廓的空间分布的特定方法。类似地，可以通过外部照明，而不必使用扫描装置的闪光灯来产生光开启和光关闭条件。还可以通过标签和/或照明的可变位置来引起颜色分析变化，而不必使光关闭和光开启。另外，颜色分析变化还可以通过特殊照明，例如UV和/或IR或这些与正常光的组合引起。类似地，本发明中没有详细描述软件、云和数据库，因为这些都是众所周知的，并且这不会使得本发明不清楚。另外，软件、云和数据库细节不与本发明的核心相关。所有的这些衍生形式都在本发明的范围内。
光学可变标签的快照总是与参考圆一起捕获。参考圆用于确定安全标签的空间取向。快照总是用光均化器外壳捕获，以防止光学可变性受到外部照明。如果光均化器完全不透明，则可能需要内部光源。比较在注册时和验证时所捕获的快照的颜色分析。沿着具有特定厚度和距离标签中心有特定距离的虚拟环/路径/轮廓(002和004)进行颜色分析。然而，重要的是，颜色分析始终从连接参考圆(001)到标签中心的线的交叉点开始记录。对于颜色分析，选定在环周上的一定数量的点，并且在小面积(例如圆形/方形)的每个点平均颜色分析上对称地包围该点。
在连接参考圆到标签中心的线的交叉点(在环周上)上开始颜色分析是非常重要的。如果假设篡改外部参考，使得标签的空间取向的计算不受到影响，基于空间取向的篡改检测可能会失败，但是同样，即使未受到物理篡改的相同的真实标签的颜色分析将改变，表示篡改。因为环周上的交叉点将随着参考圆的位置变化而不同，所以相同的标签的颜色分析将会变化。
创造性：
(a)即使应用和重新应用相同的标签，也实现相对于外部参考的光学可变性的空间分布的每张独特性。
(b)实现光学可变性的全自动机器验证。
(c)即使具有光学随机性的安全标签没有被篡改，也进行篡改检测，并且由于在连接参考圆到标签中心的线的交叉点(在环周上)上开始颜色分析，因此仅能够篡改参考圆。
(d)通过闪光灯开启和闪光灯关闭获取至少两个颜色轮廓。即使重新应用相同的标签，由于空间取向的改变，颜色分析也会改变。
(e)在具有弯曲/不平坦的表面的包装上应用原始标签的副本(复印/扫描版本)时，还检测颜色轮廓的改变，所述弯曲/不平坦的表面也应用在与标签几何相同的包装上，并且因此空间取向也改变。
(f)可以以特定方式改变外部参考，使得标签的空间取向计算不改变，但是由于颜色轮廓的空间分布改变，仍然能检测到篡改。
Claims (14)
1.一种确定安全标签的真实性或篡改的方法，所述方法包括：
在注册期间，在第一照明条件和第二照明条件下，相对于确定的参考从所述安全标签获得颜色的空间分布，其中所述第一照明条件不同于所述第二照明条件；
在验证期间，在所述第一照明条件和所述第二照明条件下，相对于所述确定的参考从所述安全标签获得颜色的空间分布；及
相对于所述确定的参考，比较在注册和验证期间从所述安全标签获得的颜色的空间分布，其中所述确定的参考从作为所述安全标签的一部分的至少一个第一参考以及在所述安全标签外部的至少一个第二参考中获得，其中在至少一个所述照明条件下，颜色的空间分布相对于所述确定的参考的改变指示了所述安全标签的篡改，或所述安全标签的真实性的破坏。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在注册期间，沿着相对于所述确定的参考的预定路径捕获所述颜色的空间分布；和
在验证期间，沿着相对于所述确定的参考的预定路径捕获所述颜色的空间分布。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在注册和验证期间，通过限定在所述第一参考和所述第二参考之间的虚拟路径以获取所述确定的参考。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一参考在所述安全标签的中心，所述第二参考在所述安全标签所应用到的物体上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在捕获所述颜色的空间分布的系统中设置所述第二参考。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述颜色的空间分布的捕获包括捕获在多个区域的颜色轮廓，每个所述区域包围沿着相对于所述确定的参考的预定路径的点。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述颜色的空间分布的捕获包括在距离交叉点的预定距离处开始捕获颜色轮廓，所述交叉点在所述第一参考和所述第二参考之间限定的虚拟路径之间，并且所述安全标签的区域内的区域包括多种颜色。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在光均化器下进行所述颜色的空间分布的捕获。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在弯曲或不平坦的表面上应用所述安全标签，从而确保在相同表面上应用所述安全标签的复印或扫描版本时，形成所述安全标签的复印或扫描版本与所述安全标签相比在几何学上的差异。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在验证期间，当用于扫描的装置相对于所述安全标签的表面倾斜时，扫描所述安全标签；和
在所述安全标签的区域的一部分被照亮时，验证在所捕获的图像中是否变暗，或者验证所述安全标签的区域的一部分在被照亮时，在所捕获的图像中与没有照明时所捕获的图像相比，是否变暗，所述安全标签包括多种被分布以限定颜色轮廓的颜色。
11.一种用于安全标签自动验证的系统，所述系统被配置为，
在注册期间，在第一照明条件和第二照明条件下，使用布置在注册位置的至少一个扫描装置，相对于确定的参考从所述安全标签捕获颜色的空间分布，其中所述第一照明条件与所述第二照明条件不同；
在验证期间，在所述第一照明条件和所述第二照明条件下，使用布置在注册位置的至少一个扫描装置，相对于所述确定的参考从所述安全标签捕获颜色的空间分布；以及
相对于所述确定的参考，使用至少一个处理器，比较在注册和验证期间从所述安全标签获得的颜色的空间分布，其中所述确定的参考从作为所述安全标签的一部分的至少一个第一参考以及在所述安全标签外部的至少一个第二参考中获得，其中在至少一个所述照明条件下，颜色的空间分布相对于所述确定的参考的改变指示了所述安全标签的篡改，或所述安全标签的真实性的破坏。
12.根据权利要求11所述的用于安全标签自动验证的系统，被配置为，将在第一实例所捕获的所述安全标签中的颜色的空间分布，与在第二实例所捕获的所述安全标签中的颜色的空间分布进行比较。
13.根据权利要求11所述的用于安全标签自动验证的系统，被配置为，通过限定在所述第一参考和所述第二参考之间的虚拟路径，以获得所述确定的参考，其中所述系统被配置为，
在注册期间，沿着相对于所述确定的参考的预定路径捕获所述颜色的空间分布；以及
在验证期间，沿着相对于所述确定的参考的预定路径捕获所述颜色的空间分布。
14.根据权利要求11所述的用于安全标签自动验证的系统，其中所述第二参考位于所述扫描装置的屏幕上。
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Granted publication date: 20190823 Termination date: 20210609 |