CN116601685A - 用于制造一系列防伪包装的方法、一系列防伪包装、认证方法以及认证系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于制造一系列防伪包装(7)的方法,其方式为将所述一系列防伪包装(7)分为各批次,且给每个包装(7)配置批次特定的批次号(6),且给每个包装(7)配置个别于包装的序列号(9),将批次特定的批次号(6)编码为机器可读的批次特定的第一图形码(3),将批次特定的第一图形码(3)傅立叶变换为批次特定的二维傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’),将批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)在第一印刷工艺步骤中分别印刷到配置给批次号(6)的包装(7)上,将个别于包装的序列号(9)编码为机器可读的个别于包装的第二图形码(4),将所述第二图形码在第二印刷工艺步骤中印刷到所配置的包装(7)上,批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)和第二图形码(4)共同地构成用于每个包装的防伪的二维的安全标志(1、1’)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造一系列防伪包装的方法。本发明还涉及一系列防伪包装,所述防伪包装根据制造方法来制造。本发明还涉及用于认证包装、分为批次的一系列包装的方法以及认证系统。
背景技术
在文献DE 10 2017 206 467 A1中描述了一种用于制造安全标志的方法,在所述安全标志中提供第一图形码且提供以傅立叶图案形式的第二图形码,并且将第一图形码与第二图形码相互结合,其方式为将傅立叶图案插入到第一图形码的外边缘中。
在文献DE 10 2017 206 466 A1中同样描述一种用于制造安全标志的方法,在所述安全标志中提供机器可读的图形码,将所述图形码嵌入到二维离散的复值函数中,对所述二维离散的复值函数进行傅立叶变换且将其二值化为二维图像。二值化的傅立叶图像以如下像素分辨率被印刷,所述像素分辨率足够大,从而充分地印刷各结构,以便能实现傅立叶逆变换,所述傅立叶逆变换能实现机器可读的图形码的重建。
上述两种安全标志的缺点在于,仅能以巨大的耗费来制造大量个别于包装地标记的包装。
发明内容
因此,本发明的任务在于,提供一种用于制造一系列防伪包装的方法,所述方法避免上述缺点。
本发明的任务还在于,提供一系列防伪包装,所述防伪包装避免上述缺点。
此外,本发明的任务还在于,提供一种用于认证分为批次的一系列包装中的一个包装的方法。
最后,本发明的任务在于,提供一种认证系统,利用该认证系统能实施所述认证方法。
所述任务在其第一方面中通过具有权利要求1的特征的方法来解决。
所述制造方法涉及一系列防伪包装。
包装在此理解为通用术语,该术语不仅涉及产品的销售包装(例如牙膏管)而且涉及产品的外包装(例如折叠盒)。包装也可以是包装的一部分(例如标签,所述标签被粘贴到外包装上)。
首先,将该系列包装分为优选地不相交的各批次。一个批次的每个包装获得批次特定的批次号。所述批次特定的批次号被配置给每个包装。此外,给每个包装配置个别于包装的序列号。一个批次完全可能包括数百、数千、数万或数十万个包装,而个别于包装的序列号精确个别地配置给每个包装。每个包装的个别于包装的序列号是唯一的且在所述系列中不重复。
批次号以及序列号可以是数字序列、字母序列、符号序列或上述字符的组合。批次号和序列号涉及如下信息,通过所述信息可以识别批次或个别于包装的包装。也可以是二维符号布置或图像布置。
将批次特定的批次号编码为机器可读的批次特定的第一图形码。将个别于包装的序列号编码为个别于包装的机器可读的第二图形码。第一图形码和/或第二图形码优选地是传统的机器可读的码、如2D条形码、特别是数据矩阵码或QR码。也可以是一维条形码,但是也可以是Trillcode、快速标记码(Quickmarkcode)、Shotcode等。一般地,机器可读的图形码包括光电可读的标记,所述标记由不同宽度的条或点以及在其间的具有尽可能高的对比度的空隙组成。
在按照本发明的制造方法中,将批次特定的第一图形码傅立叶变换为批次特定的二维傅立叶图案。将相同的批次特定的第一图形码傅立叶变换为相同的批次特定的二维傅立叶图案,而将不同的批次特定的第一图形码傅立叶变换为不同的批次特定的二维傅立叶图案。傅立叶图案是二维图像,例如在图4a中示出那样。因为傅立叶图案表示为一种类型的有光泽的灰色背景,因此傅立叶图案对于观察者来说几乎不能感知。对于人类观察者来说,傅立叶图案的相同性或不同性仅仅在同时相互并排放置(亦即直接比较)的情况下才能确定。
按照本发明,将批次特定的傅立叶图案在第一印刷工艺步骤中分别印刷到配置给批次号的包装上,且将个别于包装的机器可读的第二图形码在第二印刷工艺步骤中印刷到为所述第二图形码配置的包装上。
批次特定的二维傅立叶图案和个别于包装的第二图形码可以彼此重叠地、并排地、部分重叠地印刷到包装上。
在下文中首先公开傅立叶图案的产生。
机器可读的第一图形码被嵌入到二维离散的复值函数G(fx,fy)的实幅度函数中,所述复值函数具有fx频率坐标和fy频率坐标。对此,所述码定位到二维的、优选为方形的图像映射图中,其中,所述图像映射图的x和y值被解释为fx频率和fy频率。
原则上,复数或复值函数可以表示为实部和虚部的和或者实函数和虚函数的和,或者在极坐标表示法中表示为幅度函数与相位函数的乘积。
按照本发明的方法以如下为出发点,将机器可读的第一图形码提供为二维离散的复值函数G(fx,fy)的幅度函数。幅度函数优选地在两个频率坐标fx和fy上具有函数值0或者函数值1。定位到图像映射图中的码的黑色坐标点获得值1,而白色坐标点获得值0。
优选地,给实幅度函数通过乘法添加适合的相位函数
相位函数具有的任务在于,对幅度函数的频谱进行平滑。
相位函数可以是随机相位。优选地,第一图形码首先构成为随机的灰度值图以用于产生相位函数。灰度值图的轮廓对应于第一图形码,只是各值不是如在幅度函数的构造中那样为0(白色)和1(黑色),而是在白色与黑色之间的随机的灰度值。在此发生灰度值配置给在0与2π之间的数字。如果灰度值是黑色,那么相位为2π;且如果灰度值是白色,那么相位为0。其他灰度值根据灰度级被配置给在0与2π(弧度)之间的角度。颜色越黑、亦即越暗,那么角度越大。通过这种方式可以将随机的灰度值图明确地转换为相位函数且通过幅度函数与相位函数的相乘来形成复值的函数G(fx,fy)。
但也可以给实幅度函数添加其他相位函数。
二维离散的复值函数G(fx,fy)随后被傅立叶变换,且由此得到的傅立叶变换结果g(x,y)被二值化为一个二维图像。为了二值化,可以确定傅立叶变换结果g(x,y)的实部且借助于阈值将其二值化。傅立叶变换结果的实部又包含灰度级。图像的二值化在此意味着:给图像的其灰度级高于阈值的每个像素配置值1,且给图像的其灰度级低于阈值的每个像素配置值0。10%二值化那么意味着:10%的像素是黑色,而90%的像素是白色。50%二值化那么意味着:50%的像素是黑色,而50%的像素是白色,等等。备选地,也可以确定傅立叶变换结果g(x,y)的实部或相位,且对所述实部或相位借助于阈值进行二值化。进一步的二值化可能性由现有技术已知(Goodman,J.W.的“Introduction to Fourier Optics,McGraw-Hill”(纽约)(1996))。
优选地,对傅立叶变换结果的实部进行二值化,且通过该实部构成批次特定的傅立叶图案。
优选地,印刷具有小于50百分比、优选地小于20百分比、特别优选地小于10百分比的二值化的傅立叶图案。
在第一印刷工艺步骤中印刷到包装上的批次特定的傅立叶图案在此理解为函数G(fx,fy)的傅立叶变换的经二值化的实部。
在按照本发明的制造方法的一个特别优选的实施方式中,第一印刷工艺步骤具有比第二印刷工艺步骤更高的印刷分辨率,且批次特定的傅立叶图案以比个别于包装的第二图形码而更高的印刷分辨率被印刷。
第一印刷工艺步骤可以选自如下组合:凹版印刷工艺、胶板印刷工艺、丝网印刷工艺或柔性版印刷工艺;而第二印刷工艺步骤优选地借助于数字印刷工艺来实现,所述数字印刷工艺选自如下组:喷墨打印、热转印打印、激光打印、激光刻印。
第一印刷工艺步骤利用经典的印刷工艺实施,且傅立叶图案以高的有效分辨率印刷到包装上。傅立叶图案包含隐藏的机器可读的第一图形码,该第一图形码至少包含批次号作为信息。在经典的印刷工艺中,首先制造印版或印刷滚筒,所述印版或印刷滚筒随后用于印刷一系列同类的包装。最初,在所述系列的所有包装上的印刷都是相同的。
与所述已知的做法不同地,本发明在一个方面中提出:已经使第一印刷工艺步骤多样化并从而使傅立叶图案多样化。对此,所述系列分为各批次。在此是不相交的多个系列。例如,如果设有多个印刷机以用于制造所述系列,那么将可以给每个印刷机配置本身个别的印版,该印版具有批次特定的二维傅立叶图案,所述傅立叶图案获得作为信息的批次号。也将可以考虑的是,在印刷机内定期更换包含批次特定的傅立叶图案的印版,且所述印版在此分别获得作为信息的另一批次号。如果利用一个印版同时印刷多个包装,那么将可以在一个印版上布置多个批次特定的傅立叶图案。如果例如在生产十万个包装时使用两个印刷机,且在每个印刷机中在生产期间更换印版一次,且在一个印版上存在用于二十个包装的印刷模版,那么可以在所述系列中产生2×2×20=80个不同的批次号。典型地,在经典的印刷工艺中提供高印刷分辨率,例如2000dpi或甚至4000dpi。
在第二印刷工艺步骤中,利用数字印刷工艺将开放式机器可读的第二图形码以低分辨率印刷到包装上。所述机器可读的图形码至少获得个别于包装的序列号作为信息。个别于包装的意思在于,号码在一系列包装中仅被使用一次且因此是唯一的。序列号优选地选自大的数字范围或者加密地产生,从而潜在的伪造者不能够猜中有效的序列号。
优选地,第二图形码除了序列号之外还包含URL(统一资源定位符),利用所述URL用户可以与认证服务器连接。这样的URL可以是例如https://www.authserver.com/,优选地,序列号是URL的一部分,例如https://www.authserver.com/serialnumber/12345,其中,12345是序列号。这样,消费者可以通过利用智能电话来扫描机器可读的第二图形码,通过因特网浏览器与认证服务器连接。
有利地,第二印刷工艺步骤发生在第一印刷工艺步骤之后。相反的顺序也是可以考虑的。如果印刷机提供具有经典的印刷工艺的印刷机构和具有数字印刷工艺的印刷机构,那么第二印刷工艺步骤可以在与第一印刷工艺步骤相同的印刷机中实施。但第二印刷工艺步骤也可以发生在与第一印刷工艺步骤不同的印刷机中。因此,也可以在不同的空间或者完全不同的城市中提供印刷机。也可以考虑的是,第一印刷工艺步骤发生在包装材料的生产商处,且第二印刷工艺步骤在随后的时刻实施在产品的制作商处、例如在包装线上。
优选地,分别以至少600dpi的有效分辨率来印刷批次特定的傅立叶图案。为此,必须使用如下印刷机,其具有更高的印刷分辨率、优选为1000dpi、2000dpi或甚至4000dpi的显著更高的印刷分辨率。在此也一起公开了所有中间值。已经表明:商业上通用的印刷机具有小于600dpi的印刷分辨率,从而在拍摄批次特定的傅立叶图案并对所拍摄的傅立叶图案进行重新印刷时丢失如此多的信息,使得不再可能重建批次特定的第一图形码。如果应复制傅立叶图案且在所述傅立叶图案中的信息应保留,那么在复制过程中至少必须保留傅立叶图案的有效分辨率。如果例如在复制过程中所使用的扫描仪或者所使用的印刷机具有比傅立叶图案的有效分辨率更低的分辨率,那么仅仅不完整地传输傅立叶图案,且在所述傅立叶图案中包含的批次特定的图形码被损坏且由此不再可读。已经表明,在至少600dpi的有效分辨率的情况下,保证对商业上通用的办公复印机的防拷贝。
印刷的批次特定的傅立叶图案的有效分辨率一方面通过印刷机的分辨率且另一方面通过批次特定的第一图形码在图像映射图内的定位来确定。图像映射图具有半宽度fx_limit或半高度fy_limit。两个数值说明图像映射图的半宽度和半高度的像素数量。批次特定的第一图形码在图像映射图内沿fx方向和fy方向的特殊定位确定了批次特定的第一图形码与图像中心的最大水平间隔fx_max以及批次特定的第一图形码与图像中心的最大竖直间隔fy_max。
在此,形成商fx_max/fx_limit以及fy_max/fy_limit。沿x方向的有效分辨率是商fx_max/fx_limit乘以印刷机的分辨率的乘积(如公式:fx_max/fx_limit*分辨率);而沿y方向的有效分辨率是商fy_max/fy_limit乘以印刷机的分辨率的乘积(如公式:fy_max/fy_limit*分辨率)。有效分辨率是沿x方向的有效分辨率与沿y方向的有效分辨率中的更大的值。批次特定的第一图形码优选地如此程度地处于外部地定位在图像映射图上,使得值fx_max和fy_max如此大,使得有效的印刷分辨率高于600dpi。
所述任务在其第二方面中通过具有权利要求15的特征的一系列防伪包装来解决,所述包装根据上述制造方法中之一制造。对于该方法所述的内容按意义地也适用于一系列防伪包装并且也应所述结合所述系列进行公开。
按照本发明,将一系列包装分为各批次,且给每个包装配置批次特定的批次号,且此外给每个包装配置个别于包装的序列号。将批次特定的批次号编码为机器可读的批次特定的第一图形码,且将批次特定的第一图形码傅立叶变换为批次特定的二维傅立叶图案。将批次特定的傅立叶图案在第一印刷工艺步骤中分别印刷到配置给批次号的包装上,其中,优选地以至少600dpi的有效分辨率来印刷批次特定的傅立叶图案。
将个别于包装的序列号编码为个别于包装的机器可读的第二图形码,将个别于包装的机器可读的第二图形码在第二印刷工艺步骤中印刷到所配置的包装上。用于实施第二印刷工艺步骤的第二印刷机的分辨率可以低于、可能显著低于用于实施第一印刷工艺步骤的第一印刷机的分辨率。
个别于包装的机器可读的第二图形码优选地是开放可读的。开放可读在本申请中应理解为,所述第二图形码如此印刷到包装上,使得所述第二图形码利用传统的读取算法(所述读取算法下载到商业上通用的具有相机的智能电话上)被采集,且可以读取包含在所述第二图形码中的信息(例如序列号)。读取算法可以是商业上通用的QR码扫描仪、数据矩阵码扫描仪或相应的其他扫描仪。
批次特定的傅立叶图案和第二图形码共同地构成用于每个包装的按照本发明的防伪的二维的安全标志。批次特定的傅立叶图案和第二图形码可以彼此重叠地、并排地、部分重叠地布置在包装上。
有利地,傅立叶图案被二值化。二值化的傅立叶图案具有的优点在于,所述二值化的傅立叶图案仅有白色和黑色的值且于是可以容易地利用印刷机印刷。已经表明20%的二值化是有利的。20%的二值化仍包含足够多的信息且可以用少量印刷油墨来印刷。
所述任务在其第三方面中通过一种具有权利要求20的特征的用于认证分为批次的一系列包装中的一个包装的方法来解决。
所述认证方法有利地利用进一步在下文中描述的认证系统来实施。所述认证方法适合于利用根据上述制造方法中之一制造的上述一系列防伪包装之一来实施。
按照本发明,认证方法利用具有相机的移动终端设备来实施。移动终端设备可以是商业上通用的智能电话,且相机可以是商业上通用的集成到智能电话中的相机。
包装的二维的安全标志的图像利用移动终端设备的相机来采集。于是对图像进行分析处理。
采集到的图像被馈送给用于第二图形码的第二读取算法,且第二读取算法从第二图形码读取个别于包装的序列号。
采集到的图像在之后、同时或之前进行傅立叶逆变换,且经傅立叶逆变换的图像被馈送给用于批次特定的第一图形码的第一读取算法。所述读取算法从批次特定的第一图形码读取批次号。
所读取的批次号和所读取的序列号被认证。确定批次号和序列号及其相互间的配置是否有效。
首先,将批次特定的批次号与个别于包装的序列号成对地相互间配置且优选地存储在数据库中。有利地,不连续形成序列号,而是加密编译地形成序列号,从而伪造者不能简单地想出或猜中有效的序列号。
将个别于包装的序列号与在数据库中存储的序列号进行比较,且将批次特定的批次号同样与在数据库中存储的批次特定的批次号比较。如果两个号码本身单独一致且作为一对一致,那么认证安全标志。于是设有安全标志的包装是原包装。
如果不能读取批次号,例如因为是安全标志的傅立叶图案的不清晰的复印件,那么不认证安全标志。如果已经一次或多次询问该序列号,那么优选地在下次询问时不再认证该序列号。序列号允许优选地被询问仅一次或特定次数,且然后被阻止或无效。
对于认证方法所需的傅立叶逆变换程序、第一读取算法和第二读取算法可以其中全部地或部分地设置在移动终端设备上。然而也可以考虑的是,将这些程序中的一个或多个存储在认证服务器上。在认证服务器上优选地也存储数据库,所述数据库已经保存有效的批次号和序列号对。
有利地,将所读取的个别于包装的序列号馈送给认证服务器,且将所读取的序列号与存储在认证服务器上的数据库中的有效的序列号进行比较,并且在所读取的序列号与所存储的有效的序列号中的一个序列号一致的情况下认证所述所读取的序列号。优选地,将所读取的批次号同样馈送给认证服务器并与存储在认证服务器上的有效的批次号进行比较。
还检查所存储的序列号和所存储的批次号的配置是否与所读取的批次号和所读取的序列号的配置一致。如果各个号码以及配置一致,那么将认证信号输出给移动终端设备。在移动终端设备与数据库服务器之间的连接可以通过传统的、优选为无线的连接(如到因特网的WLAN(无线局域网)连接、到因特网的3G-/4G-/5G连接或者类似的连接)来实现。
在第四方面中,所述任务通过具有权利要求25的特征的一种认证系统来解决。
上述方法利用在此所述的认证系统中的一个认证系统来实施,优选地在下文中描述的认证系统也适用于实施上述认证方法中的一种认证方法。
认证系统包括:如上所述的一系列防伪包装;移动终端设备,所述移动终端设备具有相机以及发送接收单元,利用所述发送接收单元能将由相机采集到的包装的安全标志传送给认证服务器。
认证系统也包括:傅立叶逆变换程序,利用所述傅立叶逆变换程序能对批次特定的傅立叶图案进行傅立叶逆变换;用于批次特定的第一图形码的第一读取算法,所述第一读取算法可从经傅立叶逆变换的图像来读取批次号;用于个别于包装的第二图形码的第二读取算法,所述第二读取算法能读取个别的序列号。
认证系统还包括认证服务器,所述认证服务器与移动终端设备引导数据地连接,且在所述认证服务器上相互配置地存储有配置给每个包装的序列号和批次号;且在所述认证服务器上能认证由移动终端设备传送的批次号和序列号;且利用所述认证服务器能输出认证信号给移动终端设备。
而且,在此这适用于所述一系列防伪包装的所公开内容且按照意义同样适用于用于制造一系列防伪包装的方法的所公开内容。
特别是可以将傅立叶逆变换程序下载到移动终端设备上,但也可以的是,将由相机采集到的傅立叶图案借助于发送接收单元来传送给认证服务器。同样,第一读取算法以及第二读取算法可以存储在移动终端设备上或者数据库认证服务器上。然而,有利地,两个读取程序以及傅立叶逆变换程序存储在移动终端设备上,从而通过移动终端设备的发送接收单元仅需要将已经读取的批次特定的批次号和读取的个别于包装的序列号传送给认证服务器。这些号码可以利用比由相机扫描的傅立叶图案显著更低的数据量来传送。
附图说明
根据在18个附图中的多个实施例来描述本发明。图中:
图1示出在数据矩阵码中对批次号的编码;
图2示出数据矩阵码在图像映射图中的定位;
图3a示出在第一实施方式中具有低的有效分辨率的幅度函数;
图3b示出在第一实施方式中具有低的有效分辨率的相位;
图4a示出作为图3a、3b中数据矩阵码的傅立叶变换的实部的傅立叶图案;
图4b示出在50%二值化的情况下图4a的傅立叶图案;
图4c示出在20%二值化的情况下图4a的傅立叶图案;
图5a示出在图4a中傅立叶图案的傅立叶逆变换的实部;
图5b示出在图4b中二值化的傅立叶图案的傅立叶逆变换的实部;
图5c示出在图4c中二值化的傅立叶图案的傅立叶逆变换的实部;
图6示出按照本发明的安全标志的第一实施方式,所述安全标志具有20%二值化的傅立叶图案和个别于包装的QR码;
图7示出在图6中安全标志的傅立叶逆变换;
图8示出具有一半分辨率的在图6中的安全标志的复印件;
图9示出在图8中的所复印的安全标志的傅立叶逆变换;
图10a示出在第二实施方式中具有高的有效分辨率的幅度函数;
图10b示出在第二实施方式中具有高的有效分辨率的相位;
图11a示出作为图10a、10b中数据矩阵码的傅立叶变换的实部的傅立叶图案;
图11b示出在50%二值化的情况下图11a中的傅立叶图案;
图11c示出在20%二值化的情况下图11a的傅立叶图案;
图12a示出在图11a中傅立叶图案的傅立叶逆变换的实部;
图12b示出在图11b中傅立叶图案的傅立叶逆变换的实部;
图12c示出在图11c中傅立叶图案的傅立叶逆变换的实部;
图13示出按照本发明的安全标志的第二实施方式,所述安全标志具有20%二值化的傅立叶图案和个别于包装的QR码;
图14示出在图13中安全标志的傅立叶逆变换;
图15示出具有一半分辨率的在图13中的安全标志的复印件;
图16示出在图15中安全标志的傅立叶逆变换;
图17示出分为四个批次的包装系列;
图18示出在图18中的包装系列,所述包装系列具有批次特定的傅立叶图案和印刷到三个包装上的、个别于包装的QR码。
具体实施方式
图1和图2示出用于构造按照本发明的安全标志1的基本视图。
图3至图9示出具有低分辨率的安全标志1的第一实施方式的构造。图10至图16示出具有高的有效分辨率的安全标志1’的第二实施方式的构造。
按照本发明的安全标志1、1’的基本结构在图6、8、13、15中以及图18的右侧三个包装中示出。按照本发明的安全标志1、1’基本上具有两个组成部分:亦即二值化的批次特定的二维傅立叶图案22、22’,所述傅立叶图案在图6和图13中可视为一种类型的背景噪声,但实际上所述傅立叶图案是以数学形式提供的批次特定的第一图形码3的傅立叶变换结果的实部,所述第一图形码在此构成为数据矩阵码;以及印刷到批次特定的二维傅立叶图案22、22’上的个别于包装的机器可读的第二图形码4,所述第二图形码在此以QR码的形式构成。
原则上,不仅第一图形码3而且第二图形码4可以特别是构成为1D或2D条形码、特别是构成为数据矩阵码或QR码。所述码应是机器可读的,亦即能借助于商业上通用的读取算法来读取,所述读取算法例如以App的形式可以被下载到移动终端设备上。二值化的傅立叶图案22和QR码4按照图6优选地彼此重叠地印刷。然而,由于所述傅立叶图案和QR码的显著不同的图形设计方案,两者不相互“干扰”。
图1示出批次号6(在此为ABCDEF)到第一图形码3(在此为数据矩阵码)中的配置。批次号6可以具有尽可能任意的设计,所述设计可以是字母-、符号-、数字、位序列或者其组合。批次号6按照图1被编码在数字矩阵码3中。数字矩阵码3在该实施例中是机器可读的第一图形码3。因此,两者获得相同的附图标记。数字矩阵码3对于一批次的每个包装7都是相同的。
一系列的包装7分为一组的批次。在按照图17的示例中,将包装7分为4批次。对于每个批次在图17中示出包装7中之一。当然,也可以构成更多或更少的批次。
批次号6也可以编译为所有其他机器可读的码。例如图1中的批次号也能以QR码或条形码来编码。
按照本发明的构思的一部分在于,将批次特定的第一图形码3(在此为数字矩阵码3)转换为所属的傅立叶图案2。为此,将数字矩阵码3按照图2定位到空的图像映射图8中。平面理解为频率平面。函数在频率平面中定义,所述频率平面通过fx频率和fy频率延伸开。根据数字矩阵码被定位在fx-、fy-平面中的何处,所述数字矩阵码由更高或更低的频率形成。图像映射图8具有m×n个像素的大小。
现在由数字矩阵码在空的图像映射图8中的布置形成函数G(fx,fy)。m×n个像素的图像映射图形成函数G(fx,fy)的定义域。函数G(fx,fy)由幅度函数与相位函数的乘积组成。对于图1中的数字矩阵码3的幅度函数在图3a中图形示出。幅度函数在白点处为0,且在黑点处为1或另一常数值。亦即:幅度函数构成为具有函数值0和1的实值的函数。
幅度函数与适合的相位函数相乘。相位函数/>可以是随机相位,然而在现有技术中也已知其他相位分布(Akahori,H.的“Comparison ofdeterministic phase coding with random face coding in terms of dynamicAppl.Opt.12,S.2336-43(1973)”)。
在图3b中,在此选择的相位函数构成并示出为数字矩阵码3a的随机的灰度值。相位的轮廓对应于数字矩阵码3,只是各值不是位于0(白色)和1(黑色),而是在白色与黑色之间的随机的灰度值。在数字矩阵码3a内,给每个像素配置在白色与黑色之间的随机的灰度值。现在发生灰度值配置给在0与2π之间的数字。如果该灰度值是黑色,那么相位为2π;而如果该灰度值是白色,那么相位为0。其他灰度值根据灰度级被配置给在0与2π之间的角度。颜色越黑,那么角度越大。通过这种方式,可以将随机的灰度值图明确地转换为相位函数,且通过在图3a中图形示出的幅度函数与图3b中的相位函数/>的相乘来形成复值的函数G(fx,fy)。
复值函数G(fx,fy)构成在按照图2的m×n个像素的定义范围上,其中,m表示沿fx方向像素的数量,且n表示沿fy方向像素的数量。在该示例中m=n=512。复值函数G(fx,fy)通常被傅立叶变换,由此在m×n个像素上生成新的二维的复值函数,即二维傅立叶变换结果g(x,y)。备选于傅立叶变换,在所述方法中也可以使用逆傅立叶变换或傅立叶逆变换,因为由于在傅立叶变换与逆傅立叶变换之间的对称条件没有产生对于本发明重要的区别。
傅立叶变换结果g(x,y)的实部在此称为二维傅立叶图案2且在图4a中示出。二维傅立叶图案2同样是批次特定的且具有在白色与黑色之间的灰度值。
图4b和4c示出图4a的傅立叶图案2的所谓的二值化的傅立叶图案21、22。二值化意味着,给图4a中的傅立叶图案2的每个像素配置像素值1或者像素值0。黑色用作像素值1,且白色用作像素值0。然而,也可以考虑两个不同的灰度值或两个不同的颜色值。为了二值化,从用于计算机生成的全息图的文献中已知不同的方法,例如迂回相位方法(Goodman,J.W的“Introduction to Fourier Optics,McGraw-Hill(纽约)(1996)”)。
在此也使用的优选的方法是傅立叶变换结果g(x,y)的实部的离散二值化。在此,选择某一阈值,且傅立叶变换结果g(x,y)的实部的低于阈值的所有值被配置给像素值0且所有其他值配置给像素值1。阈值可如此选择,如在图4b中发生的那样,使得50%获得像素值1(亦即黑色),且50%获得像素值0(亦即白色)。图4b表示50%二值化的傅立叶图案21。阈值也可如此选择,使得任何其他期望的百分比获得像素值1,且剩余的像素获得像素值0。20%二值化的傅立叶图案22在图4c中示出。对于本发明,二值化的百分比优选地位于5%与25%之间。
在图5a、5b、5c中示出在图4a、4b、4c中傅立叶图案1、21、22的傅立叶逆变换3、31、32的实部。可以看出,通过使用实部作为傅立叶图案生成对称的所谓的负阶。此外可以看出,二值化提高噪声(背景中的灰色阴影),其中,小的二值化导致更大的噪声。即便如此,在图5a、5b、5c中逆变换的傅立叶图案3、31、32分别保持为机器可读的。
在图6中示出按照本发明的安全标志1的第一实施方式,在所述安全标志中将QR码4印刷到按照图4c的20%二值化的傅立叶图案22上。
QR码4是个别于包装的机器可读的第二图形码4的一个实施方式,其中,在QR码4中根据对图1的阐述对个别于包装的序列号9进行编码。代替QR码,也可以选择任何其他的机器可读的码、特别是2D条形码(例如按照图1的数字矩阵码或者任何其他码)作为个别于包装的机器可读的第二图形码4。QR码4和个别于包装的机器可读的第二图形码4同样获得相同的附图标记,因为所述QR码和第二图形码在本实施例中一致。
图7又示出图6中的安全标志1的傅立叶逆变换。通过傅立叶逆变换,在图7中在两个重建的数字矩阵码3之间产生带有阴影的黑十字,所述黑十字表示在图6中印刷的QR码4的傅立叶逆变换。在这一点上,本发明的优点变得明显:一方面QR码4仍然可利用标准读取设备读取,尽管QR码位于与二值化的傅立叶图案22相同的范围中。另一方面,虽然QR码4被印刷到二值化的傅立叶图案22上且因此部分地覆盖所述傅立叶图案,但是傅立叶逆变换结果中的图形码3同样仍然可利用标准读取设备读取。
安全标志1在两个相互独立的印刷工艺步骤中印刷到包装7上。
在第一印刷工艺步骤中将图6中的20%二值化的傅立叶图案22印刷到包装7上。所述印刷工艺步骤具有至少600dpi的印刷分辨率。
为了印刷20%二值化的傅立叶图案22,在第一印刷工艺步骤中选择凹版印刷工艺、胶板印刷工艺、丝网印刷工艺或柔性版印刷工艺。在此,那么涉及所谓的经典的印刷工艺,在所述印刷工艺中形成印刷模具,且各个包装滚动通过印刷模具。印刷模具的制造是耗费的,从而出于成本原因不能为每个包装7提供单独的印刷模具,而是为分别一个批次单独制造一个印刷模具,从而通常几百或数千个包装7利用按照图6的同一批次特定的二维傅立叶图案被印刷。
个别于包装的机器可读的第二图形码4(在此为QR码4)在第二印刷工艺步骤中印刷,所述第二印刷工艺步骤可以具有比第一印刷工艺步骤显著更低的印刷分辨率。
第二印刷工艺步骤优选地是数字印刷工艺,所述数字印刷工艺选自如下组:喷墨打印、热转印打印、激光打印、激光刻印。数字印刷工艺允许给每个包装配置个别于包装的序列号9之一,所述序列号被编码在个别于包装的第二码4之一中。由于数字印刷工艺的选择,个别于包装的第二码4在第二方法步骤中可成本有利且个别地印刷。
图8表示在图6中的安全标志1的复印件11,其中,复印件11仅已利用如下印刷机印刷,所述印刷机具有图6中的印刷机的一半的分辨率。在此,尽管乍一看在复印件11与原件1之间几乎不能看到差别,但是图9示出:在图8中的复印件11的傅立叶逆变换比图6中的原始的安全标志1的傅立叶逆变换更弱。对此,可以看到重影,亦即更高阶的傅立叶逆变换。然而,数字矩阵码3的信息被保留,且数字矩阵码3仍然是机器可读的。
在图10至16中示出安全标志1’的第二实施方式,所述安全标志包括安全标志1’的所属的构造。第二实施方式的安全标志1’具有比第一实施方式的安全标志1更高的有效分辨率。
在图10至16中,对于相同的数字矩阵码3,示出了在图3至9中已实施的类似的构造。然而,在图10a中的数字矩阵码3’和在图10b中的随机相位定位在图平面8中与在图3a和图3b中不同的位置处。数字矩阵码3’定位得略微远离图平面8的中点。在图3a和图10a中数字矩阵码3’的fx值保持相同,而在图10a中fy值更大,因为数字矩阵码3’是沿fy方向移动的。这同样适用于在图3b和图10b中的随机相位。
复值函数G’(fx,fy)以与来自图3a、3b的幅度函数和相位函数的复值函数类似的方式构成。复值函数G’(fx,fy)和傅立叶变换结果g’(x,y)的实部以及其他附图标记用上引号标记。通过幅度函数G’(fx,fy)的傅立叶变换生成类似的傅立叶图案2’,其实部在图11a中示出。在图4a中傅立叶变换结果g(x,y)的实部与在图11a中傅立叶变换结果g’(x,y)的实部的比较,明显地示出:在图11a中的结构比在图4a中的结构更高频。这可归因于:数字矩阵码3’在图10a中相比于图3a在fx-、fy平面中更远离零点地定位且由更高的单个频率组成。
在图11b或图11c中示出的50%和20%二值化的傅立叶图案21’和22’在技术上与图4b、4c中的二值化完全相同地实施。然而,特别是在图11c中可以看出,20%二值化的傅立叶图案22’的结构明显比在图4c中的二值化的傅立叶图案22的结构更精细。
在图11a、11b、11c中示出的傅立叶图案2’、21’和22’的在图12a、12b、12c中示出的傅立叶逆变换中,数字矩阵码3’、31’、32’分别可良好地读取,从而数字矩阵码3的信息分别保留。
在图13中,如在图6中那样示出安全标志1’。所述安全标志由20%二值化的傅立叶图案22’形成,所述傅立叶图案在每个第一印刷工艺步骤中被印刷到包装7上。在第二印刷工艺步骤中,又将QR码4印刷到已经印刷的20%二值化的傅立叶图案22’上。在图13中原始的所印刷的安全标志1的傅立叶逆变换在图14中促成良好可读的数字矩阵码3’。
图15又示出在图13中的安全标志1’的复印件11’,其中,复印件11’利用具有图13中的印刷的一半分辨率的印刷机被印刷。
图16示出在图15中复印的安全标志11’的傅立叶逆变换。可以看出,重建的数字矩阵码3’不再可读。信息被破坏。亦即,图13中的安全标志1’的有效分辨率足以通过借助于传统印刷机的复印来破坏如下信息,所述信息隐藏在20%二值化的傅立叶图案22’中,而在图6中的安全标志的有效分辨率不足够大,从而同样的复印分辨率还不会导致信息的破坏。
批次特定的第一图形码3、3’在图像映射图8中的定位可以借助于傅立叶图案2、2’的有效分辨率确定。如果有效分辨率大于所使用的伪造印刷机的分辨率,那么在复印时信息丢失,且批次特定的第一图形码3、3’不可通过傅立叶逆变换来重建、亦即不可读取。
按照图2,对于批次特定的第一图形码3在图像映射图8内沿fx-和fy方向的特殊定位,确定图像映射图8的宽度fx_limit或高度fy_limit,以及确定批次特定的第一图形码3与图像中心的水平间隔fx_max以及批次特定的第一图形码3与图像中心的最大竖直间隔fy_max。相应的距离在图2中通过双箭头图示。在图2中,图像映射图的总宽度为512像素,且高度同样为512像素。在此,间隔fx_max为75像素,fy_max为168像素,fx_limit为256像素,且fy_limit同样为256像素。因此,比率fx_max/fx_limit为75/256=0.29;而fy_max/fy_limit为168/256=0.66。
利用值fx_max/fx_limit和fy_max/fy_limit以及印刷机的分辨率(在使用印版的情况下所述分辨率可以被选择为印版照排机的分辨率,所述分辨率通常位于1000dpi至4000dpi)可以确定傅立叶图案2的有效分辨率。在2000dpi印刷分辨率的情况下,沿水平方向的有效分辨率为2000*0.29=580dpi且沿竖直方向为2000*0.66=1320dpi。亦即,在利用通常具有600dpi的印刷分辨率的传统的印刷机来复印傅立叶图案的情况下结构被破坏到如下程度,使得在傅立叶图案中包含的信息在傅立叶逆变换之后变得不可读,如在图16中示出那样。
因此,在按照本发明的安全标志1、1’的构造中应注意两件事:一方面图形码3、3’必须如此远地远离fx-、fy平面的零点,亦即存在如此高的频率,使得图11a的傅立叶图案2、2’足够精细;且另一方面必须选择所述第一印刷工艺步骤,所述第一印刷工艺步骤能实现,将该足够精细的图案在没有更大的信息损耗的情况下的二值化之后也印刷到包装7上。如果第一图形码3如在图3a中那样太接近零点地定位,那么在图4a中的傅立叶图案相对粗糙,且在该粗糙的傅立叶图案中编码的信息即使借助于低分辨率的印刷机仍然可以完整地被印刷或复印。
图17示出一系列包装7中的四个包装7。该系列包装7分为四个批次。给每个批次配置批次特定的批次号6,在此为ABCDEF、JK7MQ8、90LTXS以及PK6HG4。批次号6以上述方式编码在20%二值化的傅立叶图案22’中,且将20%二值化的傅立叶图案22’在第一印刷工艺步骤中印刷到包装7上。
在图18中示出按照本发明的第二印刷工艺步骤。在第二印刷工艺步骤中,将个别于包装的机器可读的第二图形码4印刷到批次特定的20%二值化的傅立叶图案22’上。因此,每个包装7获得个别于包装的图形码4——所述图形码编码个别于包装的序列号9(在此为GB4Q3、KLP789、14FVL)——以及批次特定的批次号6,所述批次号对于同一批次的所有包装7是相同的。然而,批次特定的二维傅立叶图案22’具有如此高的有效分辨率,使得如果利用传统复印方式来复印所述傅立叶图案,那么所述傅立叶图案不再可以被逆变换为第一图形码3’,而是按照在图16中的附图将破坏信息。
将印刷到包装7上的安全标志1’利用移动终端设备(特别是智能电话)的传统的相机进行扫描。借助于第二读取算法读取QR码4,且确定个别于包装的序列号9。将个别于包装的序列号9借助于移动终端设备的发送接收单元传送给认证服务器。在第二图形码中为此也编码有数据库服务器的URL,从而可将个别于包装的序列号9传送给数据服务器。此外,在移动终端设备上存储有傅立叶变换程序。所述傅立叶变换程序对安全标志1’进行傅立叶逆变换,且将所构成的批次特定的第一图形码3’利用第一读取算法读取,其中,在相同码类型的情况下第一和第二读取算法也可以是相同的,且所确定的批次号6同样传送给认证服务器。在认证服务器上存储有认证数据库,在所述认证数据库保存有批次号6和序列号9的所有有效的组合。如果找到所传送的序列号9和批次号6的组合,那么将肯定的认证信号发送回给移动终端设备。然后可以阻止个别于包装的序列号9。如果在扫描安全标志1’之后序列号9而没有批次号6被传送给数据库服务器,那么很可能是包装7上原始的安全标志1’的不良的复印件。于是可以给移动终端设备发送回否定的认证信号。如果已经一次或多次询问序列号9且所述序列号是阻止的,那么同样地由认证服务器给移动终端设备发送回否定的认证信号。如果个别于包装的序列号与批次号的配置不一致,那么同样地由认证服务器给移动终端设备发送回否定的认证信号。
附图标记列表
1安全标志
1’安全标志
2傅立叶图案
2’傅立叶图案
3批次特定的第一图形码、数字矩阵码
3a相位
3’批次特定的第一图形码、数字矩阵码
3a’相位
4第二图形码、QR码
6批次号
7包装
8图像映射图
9序列号
11安全标志的复印件
11’安全标志的复印件
21 50%二值化的傅立叶图案
21’50%二值化的傅立叶图案
22 20%二值化的傅立叶图案
22’20%二值化的傅立叶图案
31傅立叶逆变换的实部
31’傅立叶逆变换的实部
32傅立叶逆变换的实部
32’傅立叶逆变换的实部
Claims (25)
1.用于制造一系列防伪包装(7)的方法,其方式为
将所述一系列防伪包装(7)分为各批次,以及
给每个包装(7)配置批次特定的批次号(6),以及
给每个包装(7)配置个别于包装的序列号(9),
将批次特定的批次号(6)编码为机器可读的批次特定的第一图形码(3),
将批次特定的第一图形码(3)傅立叶变换为批次特定的二维傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’),
将批次特定的二维傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)在第一印刷工艺步骤中分别印刷到配置给批次号(6)的包装(7)上,
将个别于包装的序列号(9)编码为机器可读的个别于包装的第二图形码(4),将所述第二图形码在第二印刷工艺步骤中印刷到所配置的包装(7)上,
批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)和第二图形码(4)共同地构成用于每个包装的防伪的二维的安全标志(1、1’)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一印刷工艺步骤具有比所述第二印刷工艺步骤更高的印刷分辨率,且以比个别于包装的第二图形码(4)更高的印刷分辨率来印刷批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述第一印刷工艺步骤选自如下组合:凹版印刷工艺、胶板印刷工艺、丝网印刷工艺或柔性版印刷工艺。
4.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述第二印刷工艺步骤借助于数字印刷工艺来实现且选自如下组:喷墨打印、热转印打印、激光打印、激光刻印。
5.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,分别以至少600dpi的有效分辨率来印刷所述批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)。
6.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,对所述傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)进行二值化,且印刷二值化的傅立叶图案(21、21’、22、22’)。
7.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述傅立叶图案(21、21’、22、22’)被二值化至50%、优选地小于20%、优选地小于10%。
8.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在所述第二图形码(4)中也保存有认证服务器的统一资源定位符(URL)。
9.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述第一和/或第二图形码(3、4)是2D条形码、特别是QR码或数据矩阵码。
10.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)与第二图形码(4)相互重叠地设置。
11.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)与第二图形码(4)并排地布置。
12.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,所述批次号(6)与所述序列号(9)成对地存储在认证服务器的认证数据库中。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,提供移动终端设备,利用所述移动终端设备来采集二维的批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)和个别于包装的第二码(4),且在移动终端设备与认证服务器之间提供引导数据的连接,且认证软件能实现由移动终端设备采集到的且传送给认证服务器的数据与存储在认证数据库中的批次号(6)和序列号(9)的比较。
14.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于,在包装材料制造商处实施第一印刷工艺步骤,且在包装生产线上实施第二印刷工艺步骤。
15.系列防伪包装(7),所述系列防伪包装根据上述制造方法之一制造,其中,将所述系列包装(7)分为各批次,
且给每个包装(7)配置批次特定的批次号(6),
且给每个包装(7)配置个别于包装的序列号(9),
将批次特定的批次号(6)编码为机器可读的批次特定的第一图形码(3、3’),
将批次特定的第一图形码(3、3’)傅立叶变换为批次特定的二维傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’),
将批次特定的二维傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)在第一印刷工艺步骤中分别印刷到配置给批次号(6)的包装(7)上,
将个别于包装的序列号(9)编码为个别于包装的机器可读的第二图形码(4),将所述第二图形码在第二印刷工艺步骤中印刷到所配置的包装(7)上,
批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)和第二图形码(4)表示用于每个包装(7)的防伪的二维的安全标志(1、1’)。
16.根据权利要求15所述的系列防伪包装,其特征在于,所印刷的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)的分辨率高于所印刷的第二图形码(4)的分辨率。
17.根据权利要求15或16所述的系列防伪包装,其特征在于,所述傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)被二值化。
18.根据权利要求15、16或17所述的系列防伪包装,其特征在于,以至少600dpi的有效分辨率来印刷所述傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)。
19.根据权利要求15至18之一所述的系列防伪包装,其特征在于,所述傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)与所述第二图形码(4)彼此重叠地印刷在每个包装(7)上。
20.用于利用认证系统来认证分为批次的一系列包装(7)中的一个包装(7)的方法,其方式为
利用移动终端设备的相机来采集包装(7)的二维的安全标志(1、1’)的图像,
将采集到的图像进行傅立叶逆变换;并且
将经傅立叶逆变换的图像馈送给用于批次特定的第一图形码(3、3’、31、31’、32、32’)的第一读取算法;并且
读取批次号(6);并且
将采集到的图像馈送给用于第二图形码(4)的第二读取算法;且读取个别于包装的序列号(9);且检查所述批次号(6)和所述序列号(9)。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,将所读取的序列号(9)馈送给认证服务器且与在认证服务器上所存储的有效的序列号(9)比较,且在与所存储的有效的序列号(9)一致的情况下认证所读取的序列号(9)。
22.根据权利要求20或21所述的方法,其特征在于,将所读取的批次号(6)馈送给认证服务器且与在认证服务器上所存储的有效的批次号(6)比较,且在与所存储的有效的批次号(6)一致的情况下认证所读取的批次号(6)。
23.根据权利要求20、21或22所述的方法,其特征在于,如果不仅序列号(9)还有批次号(6)都已被认证,那么认证安全标志(1、1’)。
24.根据权利要求20至23之一所述的方法,其特征在于,如果序列号(9)与批次号(6)的组合已被认证,那么认证安全标志(1、1’)。
25.认证系统,所述认证系统具有:
-根据权利要求15至19之一所述的一系列防伪包装(7),所述防伪包装具有防伪的安全标志(1、1’);
-移动终端设备,所述移动终端设备具有:相机,所述相机用于采集防伪的安全标志(1、1’)的图像;以及发送接收单元,利用所述发送接收单元能将由相机采集到的包装(7)的安全标志(1、1’)的数据传送给认证服务器;
-傅立叶逆变换程序,利用所述傅立叶逆变换程序能对批次特定的傅立叶图案(2、2’、21、21’、22、22’)进行傅立叶逆变换;
-用于批次特定的第一图形码(3、3’、31、31’、32、32’)的第一读取算法,所述第一读取算法能从经傅立叶逆变换的图像来确定批次号(6);
-用于个别于包装的第二图形码(4)的第二读取算法,所述第二读取算法能确定个别于包装的序列号(9);
-认证服务器,所述认证服务器与移动终端设备引导数据地连接,且在所述认证服务器上相互配置地存储有配置给每个包装(7)的序列号(9)和批次号(6);且在所述认证服务器上能认证由移动终端设备传送的批次号(6)和序列号(9);且利用所述认证服务器能输出认证信号给移动终端设备。
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