CN112016659A - 用于认证的动态掩模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检验经印刷的承印材料(1，5)的真实性的方法，在第一步骤中在第一印刷过程期间将随机图案施加到承印材料(1，5)上，在版次印刷中利用第一电子读取装置检测经印刷的承印材料，并且将检测到的数据发送给计算机，在该计算机中由所施加的随机图案的检测到的数据产生加密数据，在第二步骤中，借助于第二电子读取装置至少部分地扫描经印刷的承印材料(1，5)，并且由扫描的图像数据通过与该随机图案的加密数据相比较来测定经印刷的承印材料(1，5)的真实性。本发明的特征在于，在所述计算机中当产生经印刷的承印材料(1，5)上的随机图案的加密数据时使用动态产生的掩模(6)来选出该随机图案。

Description

用于认证的动态掩模

技术领域

本发明涉及一种对经印刷的承印材料进行真实性检验的方法，其中，在第一步骤中在印刷过程期间将随机图案施加到承印材料上，在版本印刷中利用第一电子读取装置检测经印刷的承印材料并且将检测到的数据发送给计算机，在该计算机中由施加的随机图案的检测到的数据产生加密数据，其中，在第二步骤中设置了，借助于第二电子读取器至少部分地扫描经印刷的承印材料并且由扫描到的图像数据通过与所述随机图案的加密数据相比较来测定经印刷的承印材料的真实性。

利用此种类型的方法可以根据经印刷的承印材料的表面结构的光学检测来认证其真实性，也就是确定经印刷的承印材料是否来自于未经授权的来源或者至少部分地被改变了。在本申请中，承印材料原则上应理解为具有表面结构的任何材质，该表面结构能够被以印刷方法加工。在此，可以涉及传统的承印材料如纸、卡纸、薄膜和平面工件，但也可以涉及例如由塑料或金属制成的三维物体的拱曲表面。

背景技术

由专利EP 2 820 592 B1公开了一种此类方法，其中，将物品表面上的特定区域中天然出现的改变用来产生相应的匹配于该物品的数据，以便从而产生签名，该签名验证了该物品为原件。该信息独立于该物品被保存，其中，当应在物品的原件性方面核验物品的真实性时，可以调用该信息。在此，将天然出现的变化分为不同的类，这些类被以不同方式加权，确切地说根据产生真实印刷的标记的印刷类型来加权。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于对经印刷的承印材料进行真实性检验的方法，其提高了防伪可靠性。

根据本发明，该任务通过本发明的优选实施方式解决，从说明书和附图可以得出本发明的其他有利的实施方案。

在本发明的方法中，在所述计算机中当产生经印刷的承印材料上的随机图案的加密数据时使用动态产生的掩模来选出该随机图案。对于在检验真实性时的可靠性重要的是，随机图案达到特别高的随机度。随机度越高，该加密方法就越可靠并且将变造的经印刷的承印材料识别为真品的可能性就越低。为了达到该高随机度，目前部分地采用技术费用非常高的做法，其方式是例如利用摄像机观察多个光源根据这些光源的状态生成随机值。在本发明中应将该费用最小化，但同时实现了高的可靠性。出于该原因设置了，聚焦于经印刷的承印材料的表面上的达到特别高的随机度的区域。然后，利用动态产生的掩模来标记这些区域，从而从这些区域可以选出相应的随机特征以产生经印刷的承印材料上的随机图案的加密数据。为了实现这些在计算机中通过动态产生的掩模选出的区域，存在如下所述的多个可能性。

在本发明的一个优选的方案中设置了，通过所述计算机在印前阶段在随机性方面分析那里存在的电子印刷图像并且选出一个或多个具有高随机度的区域作为掩模，所述随机性是在印刷时特别是在考虑基底、所使用的印刷油墨和印刷图像内容的情况下得出的。通过考虑印刷图像内容、在印刷过程中使用的基底和在此使用的印刷油墨，计算机可以利用相应的软件基于已知的行为方式验证在实际的印刷过程即续刷中具有特别高的随机度的区域，因为该印刷过程在那里特别不稳定。然后，基于该计算机的预测，可以针对相应的区域选择掩模，从而在那里产生随机图案的相应加密的数据。因此，在每个印刷任务中并且在每个版次印刷之前可以重新建立掩模，因此该掩模被称为动态掩模。这是非常重要的，因为即使在重复任务中，印刷时的情况也会改变，油墨和基底绝不会在其性质方面100％相同和恒定，温度和空气湿度也会对于该印刷并且从而对于该随机性具有影响，因此即使在重复任务中，动态地调整掩模也是富有意义的。

在本发明的一个特别有利的方案中设置了，借助于印刷方法将来自印前阶段的印刷图像在印刷机中以预给定数量印刷在承印材料上，借助于所述第一电子读取器检测该预给定数量的印刷，所述计算机根据该预给定数量的经印刷的承印材料上的区域的随机度选出具有高随机度的一个或多个区域作为掩模。在该方法中，达到了特别高的随机度，因为在那里并非已经在印前阶段就插入特定的工艺知识。为此，基于来自印前阶段的该数字印刷图像首先事实上产生至少一个经印刷的承印材料，然后通过第一电子读取器例如印刷机中的图像检查器读出该承印材料。然后，将这样产生的经印刷的承印材料相互比较和/或与来自印前阶段的数字印刷图像相比较并且然后将在印刷过程中的稳定性方面具有最大偏差的区域与印刷原稿相比较。然后，相应地利用掩模标记这些不稳定区域并且将其用作用于加密随机图案的基础。通过这种方式，将印刷方法的随机性(由于印刷过程不稳定)用作具有高随机度的功能特别好的随机生成器。

在本发明的一个方案中设置了，在印前阶段的印刷图像中设置确定的区域，这些确定的区域由于其图像性质而预期具有特别高的随机性。确定的图像结构例如紧密布置的特别细的线在印刷过程中常常导致印前阶段的数字印刷原稿与经印刷的承印材料上事实上产生的印刷图像之间的特别高的、不能事先考虑到的偏差。因此，这些区域特别适合于用来产生特别高的随机度，从而有利的是，选出这些确定的区域并且用掩模来标记。为此特别是考虑印刷图像中的具有特别不稳定的续刷特性的区域。

在本发明的另一方案中设置了，在印样过程中检测的经印刷的承印材料的数量在1至30之间。如果在印样过程中首先产生多个经印刷的承印材料并且将它们与数字印刷原稿相比较，用于通过掩模来标记相应的不稳定的区域，则如果不仅将一个经印刷的承印材料与数字印刷原稿相比较，而是能够将多个经印刷的承印材料相互比较和/或与数字印刷原稿相比较，则这些区域的选出更精确。然而已经发现，从多于30个经印刷的承印材料的数量起，随机度方面的识别不再显著提高并且从而用于选出适当区域和用于建立掩模的更大批次意义不大。

在本发明的另一方案中设置了，计算机在确定掩模时使用分段矩阵，该分段矩阵将经印刷的承印材料的表面分为多个子区域。该分段矩阵包含很多小区域，它们分别被单独分析处理并且被检验其是否具有在特别高的随机性方面的适合度。由此，然后可以选出具有特别高随机性的区域。在此，可以设立在随机性方面和在最高随机度与较低随机度之间的偏差方面的确定的最低要求，从而然后可以对于掩模仅仅选出满足这些要求的区域。

在本发明的另一方案中设置了，在版次印刷中或在版次印刷之后制造经印刷的承印材料时附加地将加密编码个别地数字地印上。当在版次印刷中实际制造交付给客户的经印刷的承印材料时，在此不仅施加印刷图像，而且附加地例如以喷墨方法个别地数字地印上加密编码，其包含随机特征的加密数据，这些数据在印刷期间在建立随机特征时被适当选出并且相应地加密。通过这种方式和方法，可以在这之后利用第二电子读取器检验交付给客户的经印刷的承印材料的真实性，这些承印材料不具有与数据库的连接。在此，还可行的是，所述加密编码包含型号或序列码，所述型号或序列码与所述随机图案的加密数据一起存储在数据库中。还可行的是，在版次印刷之后在印后阶段施加所述编码，在该情况下，在印后处理中通过第一电子读取器扫描具有经印刷的承印材料的叠堆并且例如通过喷墨印刷装置分别施加编码。由此，编码的施加和印刷图像的施加在印刷机中在空间上解耦并且可以例如在后加工成包装时才进行，所述第一电子读取器则可以布置在印后处理装置处。

此外设置了，在借助于第二电子读取器检验经印刷的承印材料的真实性的第二步骤中经由无线或有线网络连接进行经印刷的承印材料的检测到的数据与数据库中的随机图案加密数据的比较。在该情况下，读取器例如经由因特网连接调用数据库中的加密数据，从而通过相应地处理该第二电子读取器的图像数据可以将检测到的随机特征与数据库中的随机特征加密数据相比较并且然后经由相应的预给定值在可信度例如汉明距离方面关于相似性核验刚刚检测的承印材料的真实性。

替换地，也可行的是，在检验真实性时进行经印刷的承印材料的检测到的数据与附加印上的加密码的比较。在该情况下，不必调用数据库，足够的是，第二电子读取器不仅检测被检测的经印刷的承印材料上的随机特征而且检测附加印上的加密码，该加密码又包含加密形式的随机特征，这又允许该加密数据与检测的经印刷的承印材料的数据之间的比较并且从而使得可以在无通往数据库的因特网连接的情况下进行真实性检验。

附图说明

下面借助于多个附图详细描述和解释本发明。附图中：

图1示出经印刷的承印材料，其具有两个随机性良好的区域和一个用于细节分析的区域；

图2示出选择出的具有良好随机性的区域，作为用于产生掩模的基础；

图3示出经印刷的承印材料，其具有多个有用部分和用于细节分析的区域以及可选的加密编码；

图4示出用于在经印刷的具有多个有用部分的承印材料上批量产生随机特征的印刷过程；

图5示出经印刷的圆柱形承印材料，其具有用于细节分析的区域以及可选的加密编码；

图6示出用于在具有高随机性的区域中产生加密数据的方法；

图7示出本发明的方法在印刷工艺中的应用以及在交付的印刷产品上进行真实性检验；

图8示出通过不同的印刷方法产生的随机特征。

具体实施方式

描述了一种方法，该方法允许制造用于验证或认证的防伪(物品等级)特征并且允许通过印刷技术来证实真实性。设置了，利用为此印刷的随机结构并且仅仅在有针对性选出的图像区域中分析这些随机结构，所述图像区域是通过分段方法找到的。这样找到的图像区域被称为掩模6，其在印刷图像中设置了空间上匹配的并且通常被划分的分析区域，用于例如通过使用汉明距离来“最佳地”验证。

为此，首先在印前阶段以电子方式产生印刷任务的印刷图像。如此产生的印刷图像在印样过程中以小数量批量L1、L2、L3、L4印刷到承印材料1上，以测定掩模6，该掩模必须随后在版次印刷中进一步使用并且用来进行分析。为此，该掩模6是用于验证或认证和真实性证明的重要元素，因为如果不知道该掩模的类型，则可能的伪造进一步变难。

可选地，印刷图像可以构建为使得已经设置区域2，该区域基于其在图像内容和/或印刷方法方面的特性而预期具有高的随机性，其方式是例如使用特定的、有利于随机性的图案。用于确定掩模6的选择方法典型地被限制到这些区域2。用于细节分析3的区域在计算机中经历选择和分段，该细节分析的区域是可从中导出掩模6的区域，参见图1和图2。但是，原则上，经印刷的承印材料1上的印刷图像的所有子区域都可以经历通过分段进行的分析，以找到合适的掩模6。也就是说，对于分别考察的子区域原则上可获得多个掩模6。尽管如此，下面仍仅仅讨论掩模6，即使该掩模6包括多个子区域。这是指，在此涉及的是印刷图像中尽可能最好的子区域，特别是涉及已被选中的区域2。

在此，可行的是，该特征已经存在，就像其在弯曲物体7的现存的例如弯曲的表面上天然的随机纹理那样，在图5中就是这种情况。然后，用于测定掩模6的步骤如下：

·应被辨识的对象以件数n存在；

·选出件数a的对象(a＜＜n)；

·选出用于细节分析3的区域并且借助于摄像机光学读入和数字化；

·在计算机中利用评估算法分析该图像；

·将该区域3分段和分析并且从中生成掩模6；

·确定优化的、与位置有关的掩模6。该掩模6代表存在高随机程度的区域。

用于以印刷技术制造的产品例如经印刷的页张5或经印刷的包装(其承载验证或认证特征并且因此应被验证或认证)的整个方法流程以下面三个子方法步骤进行：

1.用于确定经印刷的承印材料1上的印刷图像内部的掩模的子方法：

1)在数字印前阶段中建立印刷图像，其中，该印刷图像具有不同的区域；

2)产生具有稳定续刷特性的区域，图1中的区域2和3除外；

3)验证具有特别不稳定续刷特性的区域2、例如以随机形状收尾的特殊图案等。特别是当这些区域2在印前阶段相应地形成时，这些区域2通常在空间上隔开；

4)根据图4以批量L1、L2、L3、L4的喷墨印刷进行印刷，特别是利用在方法、颜色(或油墨)、基底、印刷原稿方面与之后的版次印刷相同的印刷工艺；

5)印刷1至30个具有相同数据组的图案；

6)通过摄像机以及图像处理软件数字化并且根据图6预处理这些图案；

7)选出区域3，该区域为了鲁棒的认证应被查验；特别是，该选出在具有根据图3的不稳定续刷特性的区域2的区域中进行；

8)将该区域3分段，例如以根据图2的矩阵的形式；

9)分别在区域3中在可能的最好的可辨性方面分析这1至30个图案，用于在考虑分段矩阵的情况下确定掩模6。所述区域3的作为验证或认证特征的基础的子区域被称为掩模6；

10)将所述掩模6在空间上与印刷图像相对应；

在此，该掩模可以在空间上分布或集中。概念“分布”或“集中”的区分是电子读取器例如平板扫描仪或显微镜摄像机的光学测量区的问题。

2.用于使用该掩模6以提取用于经印刷的承印材料1上的印刷产品的认证特征和特征管理的子方法：

1)在版次x中以来自子方法1的印刷图像并且以在方法、颜色(或油墨)、基底、印刷原稿、必要时印版方面与根据图3和图4的子方法1中相同的印刷工艺印刷例如产品包装5；

2)根据图6数字化并且预处理图案；

3)在使用掩模6的情况下进行特征提取以对于试样范围x、典型地100至10¹¹提取认证特征；

4)将x个试样的认证特征存储在数据库中以对该x个试样进行中心管理；

5)可选地，印上附加的序列号或序列码4，它们与所述x个试样的认证特征一起存储在数据库中。

对于在数据库中存储替换地，可以将所述x个试样的认证特征转换为单义的加密编码4，该加密编码对于所述x个试样中的每个试样被个别地数字地印上，从而这些特征数据可以被去中心地(或分散地)管理并且之后可以进行离线认证。

3.用于在以印刷技术制造之后利用认证特征的子方法：

1)将区域3光学读入、数字化并且预处理；

2)在使用掩模6的情况下分析该区域3中的印刷图像；

3)特征提取；

4)在通过电子读取器在线利用的情况下与相关数据库中的认证特征相比较；

5)可选地，将该认证特征与附加印刷的加密码4相比较，该加密码局部地提供信息用于离线利用；

6)通过均衡或关联进行认证证明。

补充地，在图7中描述了用于由随机印刷图案和文字数字编码4组成的组合印刷特征的制造和认证过程看起来是什么样子的。所示的过程被分为印刷生产、制造和利用阶段中的图像处理以及认证。经印刷的承印材料1上的印刷生产中的印刷图像可以被分为静态部分、随机部分和可辨识的可变部分。该静态部分包含版次印刷中的实际印刷图像。以包装5为例，其可以包括光学部分例如商标名称、内容说明和精制加工。

经印刷的承印材料1上的印刷图像的随机部分包含随机印刷图案。印刷图像的可辨识的可变部分包含文字数字编码4。在此，该编码4必须在数字印刷中进行，该随机印刷图案可以数字地例如借助于根据图8左边的线图案或格栅图案或者传统地例如通过根据图8右边的滴落(Dripp-off)上光或者以根据图8中间的具有粘性指进效应的柔性印刷来印刷。同样，该印刷图像的静态部分可以数字地并且传统地印刷。在印刷之后，将印张1供应给印后处理。安全特征的光学检测可以借助于联机测量技术在印刷机中或者在后处理期间进行。由此，在印刷生产之后存在物理的印张1以及安全特征的数字映像。在利用阶段中，通过电子读取器进行第二光学检测。

预处理具有的任务是，将印刷特性的各单个部分分离并且从而将随机印刷图案和可辨识码4提供给特征提取或借助于OCR技术的字符识别。附加地，根据本发明还实施用于确定掩模6的分段过程。然而，该分段过程在图7中没有示出。

图像处理的结果一方面是提取的序列号并且在密钥生成之后是所谓的鲁棒密钥。该密钥的特征是，该密钥在输入数据波动的情况下保持不变。为了生成密钥，在此使用所谓的错误更正码。不仅序列号而且鲁棒密钥都在制造阶段中(参见图7中的上部的图像处理)并且在利用阶段中(参见图7中下部的图像处理)测定。如果应在利用阶段中验证或认证安全特征，则将来自利用阶段的鲁棒密钥发送给数据库。该数据库包含来自制造阶段的序列号和密钥。将对于发送过来的密钥保存的序列号输出并且可以将其与来自利用阶段的序列号相比较。如果这两个序列号相符，则该安全特征被验证或认证。替换地，将来自利用阶段的序列号发送给数据库并且从数据库下载对于该序列号保存的鲁棒密钥。所保存的鲁棒密钥与来自利用阶段的鲁棒密钥的均衡同样允许该安全特征的验证或认证。附加地，例如可考虑，存储该均衡的元数据例如该均衡的日期和地点并且据此在追踪和跟踪的过程中推断产品循环。

在子方法2和3中，根据图6和7以及预处理数字化的印刷图像被统一地预处理以进行特征提取并且从而将尽可能匀质的数字化印刷图像相互均衡或关联。该特征提取可以例如借助于加博滤波(gabor-Filterung)在使用特定的参数范围例如波长、角度、滤波器尺寸等的情况下实施。认证特征的均衡借助于汉明距离(Hamming-Distanzen)进行。可行的是，使用印刷图像中的标志，该标志允许验证属于印刷产品1的掩模6。这例如通过附加码4实现或者从已经存在的序列号或加密码4导出。一个用于产生随机结构的可能性是使用有利于随机性的印刷图像元素例如有利于单元格随机收尾的线结构和格栅结构等元素。另一可能性是使用多色印刷。采用那些除了随机结构的空间方面还考虑色度测量观点的掩模6，也就是说，在考虑特定的颜色通道部分的情况下进行分析处理，所述颜色通道部分利用光学系统例如印刷机中的联机颜色测量系统检测。除了喷墨印刷方法之外，该印刷还能够以柔性印刷、凹版印刷、组合印刷例如根据图8右边的滴落法进行，必要时对经印刷的承印材料1进行预处理。该方法还可以应用于以非印刷技术制造的表面以及三维物体7。

与印刷图像相关的掩模6的建立是关于印刷图像的敏感度优化并且从而允许将认证特征最佳的集成到给出的印刷图像中并且从而将该认证特征集成到已有的图形的图像内容中。由此，特别是可以甚至完全放弃光学上易受干扰的单独认证区。此外，通过掩模6(其对于印刷图像是特定的并且从而对于不同产品总是不同)使得该验证系统针对可能的黑客攻击更安全，因为不知晓掩模使得这种潜在的黑客攻击跨产品地附加地变难。由此，还可行的是，通过不变的印刷使产品成为孤本，而不将可变的数据印刷序列化、也就是产生验证特征。

附图标记列表

1 经印刷的承印材料

2 具有良好随机性的区域

3 用于细节分析的区域

4 可选的加密码

5 具有多个印刷有用部分的经印刷的承印材料

6 掩模

7 拱曲的表面

L1,L2,L3,L4 成批生产的批次

Claims (11)

1.一种用于检验经印刷的承印材料(1，5)的真实性的方法，其中，在第一步骤中在第一印刷过程期间将随机图案施加到承印材料(1，5)上，在版次印刷中利用第一电子读取装置检测经印刷的承印材料，并且将检测到的数据发送给计算机，在该计算机中由所施加的随机图案的检测到的数据产生加密数据，其中，在第二步骤中设置了，借助于第二电子读取装置至少部分地扫描经印刷的承印材料(1，5)，并且由扫描的图像数据通过与该随机图案的加密数据相比较来测定经印刷的承印材料(1，5)的真实性，

其特征在于，

在计算机中在产生经印刷的承印材料(1，5)上的随机图案的加密数据时使用动态产生的掩模(6)来选出该随机图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过计算机在印前阶段在随机性方面分析那里存在的电子印刷图像并且选出一个或多个具有高随机度的区域作为掩模(6)，所述随机性是在印刷时特别是在考虑基底、使用的印刷油墨和印刷图像内容的情况下得出的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

借助于印刷方法在印样过程中将来自印前阶段的印刷图像在印刷机中以预给定数量印刷在承印材料(1，5)上，借助于所述第一电子读取装置检测该预给定数量的印刷，所述计算机根据该预给定数量的经印刷的承印材料(1，5)上的区域的随机度选出具有高随机度的一个或多个区域作为掩模(6)。

4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在印前阶段的印刷图像中设置确定的区域，这些确定的区域由于其图像性质而预期具有特别高的随机性。

5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

对于掩模(6)选出印刷图像中具有不稳定续刷特性的区域。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

印样过程中的经印刷的承印材料(1，5)的数量在1至30之间。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

计算机在确定掩模(6)时使用分段矩阵，该分段矩阵将经印刷的承印材料(1，5)的表面分为多个子区域。

8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在版次印刷中或在版次印刷之后制造经印刷的承印材料(1，5)时附加地将加密码(4)个别地以数字方式印上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述加密码(4)包含序列号或序列码，所述序列号或序列码与所述随机图案的加密数据一起存储在数据库中。

10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在借助于第二电子读取装置检验经印刷的承印材料(1，5)的真实性的第二步骤中经由无线或有线网络连接进行被检测的经印刷的承印材料(1，5)的数据与数据库中的随机图案加密数据的比较。

11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，

在检验真实性时进行被检测的经印刷的承印材料(1，5)的数据与附加印上的加密码(4)的比较。

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