CN1295931A - 印刷具有蕴藏信息的邮票 - Google Patents

Abstract

公开了一种数字式印刷设备,所说的数字式印刷设备响应于具有多个像素的数字图像在一个受印体上印刷具有不可见的蕴藏信息的邮票图像,所说的每个像素都具有至少一个像素值和蕴藏的输入信息。数字式印刷设备接收数字图像和输入信息。受印体包括多个有孔的可剥离部分或一个邮政信封。该设备响应于输入信息和数字图像,用于利用输入信息修改数字图像中预定数目的像素的像素值使输入信息蕴藏在数字图像中,并且按照具有蕴藏信息的经过修改的数字图像在受印体上印刷邮票图像,其中,随后可能提取的蕴藏信息对于无仪器帮助的人的眼睛是不可见的。

Description

印刷具有蕴藏信息的邮票

本发明涉及印刷具有蕴藏信息的邮票。

可以通过照相凹版、凹版印刷、胶版印刷、和橡胶版印刷来印刷邮票。官方邮票一般是使用照相凹版方法印刷的。因为照相凹版方法产生的图像具有极高的分辨率，超过大部分普通的印刷机。照相凹版方法是一种凹版印刷方法。它利用蚀刻进入铜柱内的用于产生图像的下凹或表面和代表非印刷区的铜柱的非蚀刻表面。铜柱在一个油墨池中旋转，铜柱的蚀刻区拾取油墨并将油墨转印到产生图像的介质上。照相凹版印刷被认为是印刷高质量的细密印迹或图像的优秀方法。

照相凹版印刷方法的高额装置费用(包括制造铜柱等)使其对于印刷少量邮票(例如约为10到1000的批量)很不经济。这将阻碍消费者选择一幅图像并使用这幅图像产生一张邮票。这还将阻碍消费者从以前批准的一批图像中选择一幅图像并使用这个以前批准的图像产生一张邮票。

几家公司(包括Pitney Bowes Corportion，Stamps.com,Neopost,和E-stamp Corporation)已经开始提供办公室或家用印刷机的邮政印刷技术。这以前是利用机械式邮政仪器进行的。1999年，美国邮政服务中心(USPS)已经强制性地用更加可靠的数字式电子仪器替换了这些机械式邮政仪器，通过国际互联网能够更好地监督其中的信贷和支付。

邮票的一个问题是邮票的鉴别问题。安全邮递或邮资信息可以印刷成条形码的形式。条形码可以是一维的或两维的形式。美国专利4835713公开的安全信息扰频成在印记内的二进制码。这个安全信息印刷成由圆点构成的一个阵列并可利用专用读出器验证。美国专利5413037公开的设备和方法通过使用封装的荧光猝灭物质加强了机械式邮政仪器的安全性。一种封装的荧光物质与用来印刷邮票的红色荧光油墨混合。

本发明的一个目的是提供一种邮票，在邮票图像中蕴藏信息。

本发明的另一个目的是提供一种不可见的蕴藏信息，可以利用这种蕴藏信息在邮票的图像中携带安全性、支付或信贷和地址信息。

这些目的是通过一种数字式印刷设备实现的，所说的数字式印刷设备响应于具有多个像素的数字图像在一个受印体(receiver)上印刷具有不可见的蕴藏信息的邮票图像，所说的每个像素都具有至少一个像素值和蕴藏的输入信息，所说的数字式印刷设备包括：

a)用于接收数字图像和输入信息的装置；

b)包括多个有孔的可剥离部分的受印体，或者是一个邮政信封；

c)响应于输入信息和数字图像用于利用输入信息修改数字图像中预定数目像素的像素值从而使输入信息蕴藏在数字图像中的装置；

d)用于按照具有蕴藏信息的经过修改的数字图像在受印体上印刷邮票图像的装置，其中，随后可能提取的蕴藏信息对于无仪器帮助的人的眼睛是不可见的。

本发明的优点是，诸如安全信息之类的信息可以蕴藏在邮票的图像中。蕴藏的信息不会改变邮票的图像内容，并且对于眼睛又是不可见的。因此提高了安全性。蕴藏的信息可以利用扫描器或软件提取。

本发明的其它优点是，可以将诸如安全性、邮费或邮递信息之类的邮政信息作为蕴藏信息印刷在邮票图像区域内，不再需要像现有技术那样的邮票上的附加区域，或者不再需要用于印刷条形码的邮件或任何其它专用的邮政安全标记的邮政用部分。

本发明的另一个优点是，印刷蕴藏信息使用和印刷邮票相同的印刷机，因此减少了在现有技术中需要使用的荧光剂或IR染料。

本发明还有一个优点是，它与不同类型的数字式印刷机都是兼容的，如热阻式印刷机、喷墨印刷机、或激光印刷机。

本发明的再一个优点是，蕴藏信息容易被一个系统提取，这个系统应该能够有选择地显示蕴藏信息或邮票图像或它们二者的组合。

图1是一个部分示意图，表示按照本发明的一个热阻式印刷机；

图2表示图1的供墨输送带(donor web)设计，其中包括不同颜色的染料和叠层补片(lamination patch)；

图3表示一个受印体纸(receiver sheet)，携带由图1的热阻式印刷机印刷的可以剥离的邮票图像，这样的邮票图像具有蕴藏信息；

图4表示邮政信封的设计，包括邮递地址和从图3的受印体纸上剥下的邮票，这个邮票具有蕴藏信息；

图5是一个系统方块图，表示本发明的具有按照蕴藏信息的邮票的信息蕴藏和印刷；

图6表示从具有蕴藏信息的一个受印体上印刷的一个图像上提取蕴藏信息的一个提取系统。

针对用于印刷携带邮票图像的邮票的一个数字式印刷设备描述本发明，其中印有具有蕴藏信息的图像。在本发明中，术语“邮票”指的是要附着到邮政信封上的受印体纸，或印在邮政信封上的邮政标记。邮票携带鉴定过的邮票图像，其中包括图像和邮资数额。术语邮政信封将被理解为包括可通过邮局传递的任何物品，它还包括其它的物品，如信件或礼物。

参照附图1，举例说明一个数字式印刷机10，它是按照本发明的一个热阻式印刷机，包括：一个印刷头组件12、用于供应和输送供墨输送带17的一个供盘14和一个收盘16。印刷头组件12包括多个电阻加热元件，每个电阻加热元件都可在受印体纸28上印刷图案元素。供墨输送带17涂有彩色材料，这些彩色材料通过印刷头组件12可以转印到受印体纸28上。为了得到最佳的图像质量并且引起用户的最大注意力，彩色材料在本发明中最好是染料微小颗粒。可以理解，许多其它形式的数字式印刷机也可与本发明兼容使用，代替数字式印刷机10。例如，数字式印刷机10可以是喷墨印刷机、电子照相印刷机(或激光印刷机)、激光热敏印刷机或卤化银数字式印刷机。

数字式印刷机10还包括一个压带辊(roller platen)18，用于在印刷期间提供压力并且理顺受印体纸28和供墨输送带17；一对压紧辊20和22，用于驱动受印体纸28；一个受印体盘24，用于存放和提供受印体纸28；一个受印体盘30，用于在输送期间引导受印体纸28。受印体纸28包括一个彩色(染料)接收层，这个接收层在热和压力的作用下能够从供墨输送带17接收彩色。受印体纸28最好还包括一个基片和多个可剥离的受印体部分300(其中包括彩色接收层)(图3)。可剥离的受印体部分300可以在其上形成邮票图像后从基片上剥离下来。优选地，数字式印刷机10是一种染料扩散式(也称之为染料升华式)印刷机，它能够连续按色调印刷光学质量的图像。在本领域中众所周知的是，热阻染料扩散式印刷机能够提供光学质量的图像，这种图像是其它普通热转印式印刷机不可能提供的。

在印刷过程中，受印体纸28从受印体盘24装入。受印体纸28由压紧辊20和22输送经过受印体导向件30，同时印刷头组件12在一个“向上位置”，留下一个间隙，供受印体纸28在其下边通过。在受印体纸28输送到正确位置后，印刷头组件12下降到一个“向下位置”，从而在印刷头组件12、供墨输送带17、受印体纸28、和压带辊18之间形成一个压迫界面(辊隙)。随后，通过热激励染料微小颗粒从供墨输送带17扩散到受印体纸28，印刷头组件12在受印体纸28上印刷一个染料邮票图像。染料邮票图像320(图3)是从与特定颜色平面内的图案内容对应的图像状图案中每种颜色的补片(见图2)转印过来的。然后，均匀地将叠层材料从叠层补片210(图2)转印到印刷在受印体纸28上的染料图像320上(图3)。在受印体纸28上的叠层可以保护印刷的染料图像不致形体磨损、形成手印和先褪色。携带染料邮票图像320的受印体纸28最终由印刷头组件12中排出。

在共同转让的美国专利5176458和5841459中还公开了热阻式印刷的细节，这里参照引用了这两个专刊的公开内容。

在受印体纸28内的可剥离的受印体部分300上印刷的图像(图3)可以包括可见信息，例如发行的国家、面额(邮资)、其它的邮政标记，如存储在邮政当局的数据库中的图像。印在可剥离的受印体部分300上的图像还可以包括经邮政当局批准的用户选择的或用户产生的图像和注解。个人选择或个人产生的图像对于许多用户都是有吸引力的。

现在参照附图2，供墨输送带17包括一系列彩色染料补片200，其中有黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)、和黑色(K)。通常包括一个叠层补片210(L)，用于在受印体纸28上的已经印刷上的染料邮政图像310(见图3)的上方提供一个保护片。使用每一组Y、M、C、K、L补片(200，210)(图3)在受印体纸28上产生一组彩色染料邮票图像320。

在图3中更加详细地表示出图1和2的受印体纸28。受印体纸28包括一个或多个有孔的可剥离的受印体部分300。按如以上所述的方法，在每个可剥离的受印体部分300上都印有一个染料邮票图像，从而通过数字式印刷机10形成可剥离的邮票320。

按照本发明，邮票图像310还包括不可见的蕴藏信息，例如安全性信息、邮资信息、用户的信贷信息、可以存储在计算机存储器或印刷机存储器内的印刷机序列号、邮递日期、和邮递地址信息。本发明的一个优点是，这些信息可以利用相同的印刷机印在和邮票图像相同的位置。印刷这种蕴藏信息不需要任何附加的途径或材料，例如红外染料、紫外染料、磁性染料、或额外的着色剂(油墨或染料供体)。蕴藏信息还不需占据邮票图像以外的附加空间，这和现有技术中的邮政条形码不同。

在形成染料邮票图像310以后，从受印体纸28上剥下一张可剥离的邮票320，并将其粘贴到一个邮政信封400上，如图4所示。邮政信封400包括一个邮递地址410和粘贴的可剥离的邮票320。优选地，可剥离的邮票320在背面包含自粘胶，因此不需要粘合剂就可以将其粘贴到邮政信封400上。

按照本发明，可以将具有蕴藏信息的邮票图像直接印在一个邮件上，邮件可以是一个信封，或者是包含邮递物品的容器。

现在描述印刷具有蕴藏信息的邮票图像310的方法。在图5中，计算机500被认为是包括一个中央处理单元(CPU)和存储设备。计算机500至少要完成两个操作：图像处理510和蕴藏信息520。至少一个CPU和至少一个存储器是提供方块510中的图像处理和方块520中的蕴藏信息必不可少的，但CPU和存储器的数目可以不止一个。在方块510图像处理后，将处理的图像存储在存储器中。数字图像包括要印刷在邮票图像310中的基本图象内容。输入信息可以包括下述信息中的一个或多个：安全性信息、用户的信贷信息、可以存储在计算机存储器或印刷机存储器中的印刷机序列号、邮递日期、和邮递地址信息。

在方块510中对于图像进行处理，以提供处理过的数字图像I(x,y)。图像处理方块510包括：调节用于形成邮票图像310的数字图像与正确的图象尺寸之比例，并且还包括色调比例的校准、彩色映射、中间色调处理、和在印刷领域中众所周知的印刷数字图像的其他图像处理。

在方块520，通过修改处理过的数字图像I(x,y)中预定数目的像素值，将输入信息蕴藏在处理过的数字图像I(x,y)中，从而产生一个经过修改的数字图像I’(x,y)。

首先，使用输入信息产生一个消息图象M(x,y)。消息图象M(x,y)例如可以包括与数字图像有关的字母数字信息或图形信息。还要利用一个随机数发生器为每个相位分量产生的一个均匀的或平直的傅里叶幅度谱和一个相位谱，产生一个载波(carrier)图像C(x,y)。要求用这个随机相去分配消息图象，以产生对于人眼是不可见的和不可读出的消息。

然后，对于消息图象M(x,y)和载波图像C(x,y)进行卷积，以形成一个扰频(scrambled)信号S(x,y)。

          S(x,y)=M(x,y)*C(x,y)    (1)

在方程(1)中，符号“*“表示卷积的数学运算。具体来说，对于本发明，或者按空间域(图像域)表示，或者按傅里叶频率域表示，都能有效地完成圆周卷积(见“数字信号处理“，作者是AlanV.Oppenheim和Ronald W.Schafer,Prentice-Hall,Inc.,1975,101-115页)。然后，将这个扰频信号S(x,y)加到数字图像I(x,y)上，从而产生一个携带蕴藏信息的经过修改的数字图像I’(x,y)：

        I’(x,y)=I(x,y)+αS(x,y)    (2)

通过比例因子α来标定扰频信号S(x,y)，从而可以使蕴藏信息的信号最大但同时又可以保证扰频消息在修改的数字图像I’(x,y)中的不可见性。这就是说，要对比例因子α的值进行选择，以使蕴藏信号的最大幅度不超过预先规定的可见性的阈值。具体来说，α的值是由印刷参数确定的，例如位深度和在没有蕴藏信息的条件下印刷的邮票图像310中的颗粒噪声。为了改进提取蕴藏信息的可靠性，在一个彩色平面内，对于每个经过处理的数字图像I(x,y)都可以叠加多个扰频信号S(x,y)块。

计算机500按照具有蕴藏信息的经过修改的数字图像I’(x,y)向数字式印刷机10送出电信号。随后在方块310印刷一个邮票图像310，其中的邮票图像310有了蕴藏信息。在邮票图像310上的蕴藏信息对于没有仪器帮助的人的眼睛是不可见的，随后可以提取这个蕴藏信息，如以下所述。

如图6所示，通过一个提取系统600可以从印在一个受印体上的邮票图像310上提取蕴藏邮票图像310中的信息。提取系统600包括一个扫描器610、一个处理器620、和一个显示设备630。扫描器610在分散的像素位置扫描印刷的邮票图像310，使印刷的邮票图像310的光学密度值数字化，从而产生一个经过扫描的邮票图像I″(x,y)。

在处理器620中，可以从I″(x,y)提取蕴藏信息。使经过扫描的图像I″(x,y)与载波图像C(x,y)交叉相关，以产生一个包括蕴藏信息在内的提取后的消息图象M’(x,y)，表述如下：

M’(x,y)=I″(x,y)C(x,y)≈M(x,y)    (3)

其中代表圆周交叉相关。

显示设备630可以选择性地显示对应于提取的蕴藏信息和经过扫描的邮票图像I″(x,y)的人可以读出的信息，从而用户可以确定与邮票图像310有关的可靠性和所有的安全性信息。可以显示或印刷上述的提取信息，以便核实和印刷的邮票图像310有关的可靠性、邮资、用户信贷、印刷机识别符、邮递日期、邮递地址。

Claims (10)

1. 一种数字式印刷设备，所说的数字式印刷设备响应于具有多个像素的数字图像在一个受印体上印刷具有不可见的蕴藏信息的邮票图像，所说的每个像素都具有至少一个像素值和蕴藏的输入信息，所说的数字式印刷设备包括：

a)用于接收数字图像和输入信息的装置；

b)包括多个有孔的可剥离部分的受印体；

c)响应于输入信息和数字图像用于利用输入信息修改预定数目的数字图像中像素的像素值使输入信息蕴藏在数字图像中的装置；

d)用于按照具有蕴藏信息的经过修改的数字图像在受印体上印刷邮票图像的装置，其中，随后可能提取的蕴藏信息对于无仪器帮助的人的眼睛是不可见的。

2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于：印刷装置是一个热阻式印刷机。

3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于：印刷装置是一个喷墨印刷机。

4. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括一个提取系统，用于将印刷在受印体上的邮票图像数字化，从数字化图像提取蕴藏信息，和用于显示对应于提取的蕴藏信息的人眼不可读出的信息。

5. 根据权利要求4所述的设备，其特征在于，提取系统包括用于将受印体上的邮票图像数字化的一个扫描器，用于从数字化图像提取蕴藏信息的一个处理器和一个显示设备，处理器有选择地向显示设备提供提取的图像，或数字化图像，或二者的组合，以便观察。

6. 一种数字式印刷设备，所说的数字式印刷设备响应于具有多个像素的数字图像在一个受印体上印刷具有不可见的蕴藏信息的邮票图像，所说的每个像素都具有至少一个像素值和蕴藏的输入信息，所说的数字式印刷设备包括：

a)用于接收数字图像和输入信息的装置；

b)作为一个邮政信封的受印体；

c)响应于输入信息和数字图像用于利用输入信息修改数字图像中预定数目的像素的像素值使输入信息蕴藏在数字图像中的装置；

d)用于按照具有蕴藏信息的经过修改的数字图像在受印体上印刷邮票图像的装置，其中，随后可能提取的蕴藏信息对于无仪器帮助的人的眼睛是不可见的。

7. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于：印刷装置是一个热阻式印刷机。

8. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于：印刷装置是一个喷墨印刷机。

9. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，进一步包括一个提取系统，用于将印刷在受印体上的邮票图像数字化，从数字化图像提取蕴藏信息，和显示对应于提取的蕴藏信息的人眼不可读出的信息。

10. 根据权利要求9所述的设备，其特征在于，提取系统包括用于将受印体上的邮票图像数字化的一个扫描器，用于从数字化图像提取蕴藏信息的一个处理器和一个显示设备，处理器有选择地向显示设备提供提取的图像，或数字化图像，或二者的组合，以便观察。

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