DE10005835A1 - Authenticating of documents containing security features having different spectral responses - Google Patents

Authenticating of documents containing security features having different spectral responses

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DE10005835A1
DE10005835A1 DE10005835A DE10005835A DE10005835A1 DE 10005835 A1 DE10005835 A1 DE 10005835A1 DE 10005835 A DE10005835 A DE 10005835A DE 10005835 A DE10005835 A DE 10005835A DE 10005835 A1 DE10005835 A1 DE 10005835A1
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Abstract

Entire document is scanned with multi-spectral beam so that security features (2-6) on the document react with different spectral responses which are detected by sensors. Complete document is scanned with multi-spectral light to detect position of security features relative to coordinate system of the document. Position of markings is detected due to brightness, contrast, color and pattern differences relative to the rest of the document background. Then the security feature is checked only in the image areas corresponding to the position detected. Security features are machine readable text (2) with a line which does not reflect in selected scan of near infrared light, a two-dimensional bar code (3), diffractive element (4) which reflects diffraction pattern in coherent light of specific wavelength and picture (5) containing steganographically hidden information.

Description

Zahlreiche nicht-elektronische Personaldokumente wie Personalausweis, Pass, Visadokumente o. ä. Wertdokumente wie Aktien, Banknoten, Wechsel u. ä. werden zur Absicherung gegen Fälschungen bei der Herstellung mit Sicherheitsmerkmalen versehen. Diese Merkmale können in vier große Kategorien eingeteilt werden:Numerous non-electronic personal documents such as identity card, passport, Visa documents or similar value documents such as shares, banknotes, bills of exchange, etc. Ä. are used to protect against counterfeiting during manufacture Provide security features. These characteristics can be divided into four major ones Categories are divided into:

Kategorie A: für das menschliche Auge unter normaler Beobachtung unsichtbare optische Merkmale, welche unter bestimmten nicht- kohärenten Beleuchtungs- und Aufnahmebedingungen visuell oder maschinell erkennbar sind.Category A: for the human eye under normal observation invisible optical features, which under certain non- coherent lighting and shooting conditions visually or are recognizable by machine.

Hierzu zählen aufgedruckte Strukturen, eingebrachte Fäden usw. welche unter ultraviolettem Licht im Sichtbaren durch Fluoreszenz erkennbar werden. Personaldokumente und Banknoten werden häufig mit solchen Merkmalen versehen. Die Kontrolle erfolgt manuell durch visuelle Beobachtung unter einer Schwarzlichtlampe, d. h. einer Beleuchtungsquelle, welche lediglich im unsichtbaren Ultraviolett abstrahlt.This includes printed structures, inserted threads etc. which under ultraviolet light can be seen in the visible by fluorescence. Personal documents and banknotes often come with such characteristics Mistake. The control is carried out manually by visual observation under a  Black light lamp, d. H. a lighting source, which is only in the emits invisible ultraviolet.

Zu dieser Kategorie zählen auch eingebrachte oder aufgedruckte Farbstoffe mit einem speziellen Reflexionsverhalten, oft im Wellenlängenbereich des Nahen Infrarots (abgek. NIR). Die spektrale Verteilung des remittierten Infrarotlichtes enthält eine typische Signatur, welche durch spektrometrische Verfahren überprüft werden kann. Dies bezeichnet man als eine maschinelle Erkennung.This category also includes introduced or printed dyes a special reflection behavior, often in the wavelength range of the near Infrared (abbreviated NIR). The spectral distribution of the remitted infrared light contains a typical signature, which is obtained by spectrometric methods can be checked. This is known as machine recognition.

Ebenfalls zu dieser Kategorie gehören die in Bildern versteckten Informationen, die sog. Steganographie, welche durch bestimmte Modulationsverfahrendes Rasters beim gerasterten Bilddruck eingebracht werden und mit Hilfe von Bildverarbeitungsverfahren maschinell extrahiert werden können.The information hidden in pictures also belongs to this category, the so-called steganography, which uses certain modulation processes Grid can be introduced during rasterized image printing and with the help of Image processing methods can be extracted by machine.

Kategorie B: für das menschliche Auge unter normaler Beobachtung sichtbare optische Merkmale, welche sich unter einer bestimmten, nicht- kohärenten Beleuchtung verändern.Category B: visible to the human eye under normal observation optical characteristics, which can be found under a certain, non- change coherent lighting.

Hierzu zählen z. B. auf vielen Personaldokumenten aufgebrachte Striche, welche im Sichtbaren erkennbar sind, aber bei Beleuchtung mit einer bestimmten Wellenlänge, meistens im NIR gelegen, verschwinden.These include e.g. B. lines applied to many personal documents, which are visible in the visible, but when illuminated with a certain wavelength, mostly located in the NIR, disappear.

Kategorie C: für das menschliche Auge unter normaler Beobachtung sichtbare optische Merkmale, welche unter bestimmten, kohärenten Beleuchtungsanordnungen aufgrund von Lichtbeugung bestimmte Beugungsmuster erzeugen.Category C: visible to the human eye under normal observation optical characteristics, which under certain, coherent Lighting arrangements determined due to light diffraction Generate diffraction patterns.

Hierzu zählen auf klaren oder metallisierten Folien aufgebrachte Beugungsgitter, welche bei einer bestimmten Laserbeleuchtung spezielle Beugungsmuster erzeugen, welche mit Hilfe von Photodetektoren oder Kameras überprüft werden können. These include clear or metallized foils Diffraction gratings, which are special for a certain laser lighting Generate diffraction patterns, which with the help of photodetectors or Cameras can be checked.  

Kategorie D: für das menschliche Auge unter normaler Beobachtung sichtbare optische Merkmale, welche einen informationstragenden, maschinell lesbaren Code darstellen.Category D: visible to the human eye under normal observation optical features that indicate an information-carrying represent machine readable code.

Hierzu zählen die maschinenlesbaren Aufdrucke, 1-dimensionale und 2- dimensionale Strichcodes, 2-dimensionale Matrixcodes u. ä. welche mit Hilfe von Scannern oder Kamerasystemen decodiert werden.These include machine-readable imprints, 1-dimensional and 2-dimensional dimensional barcodes, 2-dimensional matrix codes u. Ä. which with the help be decoded by scanners or camera systems.

Nach dem Stand der Technik werden derzeit lediglich die Merkmale der Kategorie D automatisch mit Hilfe von Lesegeräten ausgewertet. Diese Geräte enthalten eine oder mehrere Kameras sowie eine oder mehrere spektral unterschiedliche Beleuchtungen und sind in der Lage, maschinenlesbare Audrucke wie der sog. ICAO Zeile bei Personaldokumenten, aufgebrachte 1D- oder 2D Barcodes automatisch zu dekodieren. Die Positionen dieser Codes relativ zu einem auf dem Dokument orientierten Koordinatensystem sind in der Regel durch internationale Normen festgelegt. Die Dokumente müssen in einer bestimmten Lage auf das Sichtfenster dieser Geräte aufgelegt werden, um korrekt zu arbeiten.According to the prior art, only the features of the Category D is automatically evaluated using readers. These devices contain one or more cameras and one or more spectral different lights and are able to be machine readable Printouts such as the so-called ICAO line for personal documents, applied 1D or decode 2D barcodes automatically. The positions of these codes relative to a coordinate system based on the document are in the Rule set by international standards. The documents must be in one certain position to be placed on the viewing window of these devices to work correctly.

Diese automatischen Geräte führen daher lediglich die Funktione "Decodieren" durch; sie sind nicht einsetzbar bei Dokumenten, bei welchen die Position der Codes nicht definiert ist bzw. die Lage des Dokumentes frei ist. Um dennoch korrekt arbeiten zu können, wird eine automatische Funktion "Positionierung" benötigt, d. h. automatisches Auffinden des oder der Codes auf dem Dokument und automatische Positionierung eines Auswertefensters an diese Stellen.These automatic devices therefore only perform the "decode" functions by; they cannot be used for documents in which the position of the Code is not defined or the position of the document is free. To still to be able to work correctly, an automatic function "positioning" needed, d. H. automatic detection of the code or codes on the document and automatic positioning of an evaluation window at these points.

Die nach den Kategorien A (außer UV-Merkmale), B und C gesicherten Dokumente können nur maschinell, d. h. mit Hilfe technischer, in der Regel optischer Verfahren geprüft werden. Es existieren einzelne Lösungsvorschläge wie z. B. der Einsatz von Mikrospektrometer zur spektralen Analyse, Bildverarbeitungsverfahren zur Erkennung der in den aufgedruckten Bildern enthaltene Information, welche jede für sich eine bestimmte Aufgabe erfüllen. Those secured according to categories A (except UV characteristics), B and C. Documents can only be processed automatically. H. with the help of technical, usually optical procedures are checked. There are individual proposed solutions such as B. the use of microspectrometers for spectral analysis, Image processing method for recognizing those in the printed images contained information, which each fulfill a specific task.  

Neuere Dokumente sind oft gleichzeitig mit zahlreichen der unter die Kategorien A, B, C und D fallenden Merkmale gesichert. Hierbei ist sehr oft die geometrische Position dieser Merkmale auf dem Dokument nicht genau definiert:
Newer documents are often secured at the same time with numerous of the features falling under categories A, B, C and D. The geometric position of these features on the document is very often not precisely defined:

  • a) aufgrund von Produktionstoleranzen kann z. B. die Position eines aufgeprägten Beugungsgmerkmals schwankena) due to production tolerances z. B. the position of a imprinted diffraction feature fluctuate
  • b) aufgrund von fehlenden Normen gibt es keine einheitliche Vereinbarungenb) due to the lack of standards, there is no uniform one agreement
  • c) aufgrund von unsicherer Position des Dokumentes im Bildfeld des automatischen Prüfgerätes sind die Positionen relativ zum Koordinatensystem des Abtasters nicht bekanntc) due to the insecure position of the document in the image field of the positions are relative to the automatic tester Coordinate system of the scanner not known

Diese Dokumente können heute entweder gar nicht automatisch oder höchsten semi-manuell geprüft werden. Der Benutzer muß das Dokument in einer bestimmten Ausrichtung auflegen und positionieren. Dieser Vorgang ist unsicher und benötigt Zeit.These documents can either not be automatic at all or highest be checked semi-manually. The user must have the document in a hang up and position certain orientation. This process is uncertain and takes time.

Da die Vielfalt der gleichzeitig aufgebrachten Merkmale stark zunimmt, besteht außerdem ein großer Bedarf nach Systemen, welche automatisch erkennen, welche Merkmale in dem Dokument vorhanden sind, diese automatisch auffinden und überprüfen. Solche Systeme sind heute noch nicht verfügbar.As the variety of features applied at the same time increases significantly, there is also a great need for systems that automatically recognize which features are present in the document, these automatically find and check. Such systems are not yet available today.

Die Überprüfung des Dokumentes selbst nennt man "Authentifikation". Die Frage, ob das vorgezeigte Dokument, z. B. ein Personalausweis auch zu dem Träger gehört nennt man "Verifikation".The verification of the document itself is called "authentication". The Question whether the document shown, e.g. B. an identity card also to the Bearers are called "verification".

Durch den Wegfall der innereuropäischen Zollkontrollen, durch die Zunahme des Flugpassagieraufkommens wächst die Anzahl der in den Flughäfen in kürzester Zeit zu authentifizierbare und zu verifizierende hochgesicherten Personaldokumente stark an. Die heute übliche visuelle Kontrolle, evtl. unter Zuhilfenahme einfacher UV-Beleuchtungssysteme oder ICAO Schriftlesegeräte können diese Forderung nicht erfüllen. Ähnliche Verhältnisse gelten auch für die Prüfung von Wertdokumenten wie Banknoten, von gesicherten Versandpapieren u. ä. Dokumenten. Es besteht daher ein hohes Bedürfnis an sicheren, schnell und robust automatisch prüfbaren und lesbaren Dokumenten.By the loss of intra-European customs controls, by the increase The number of passengers in the airports in  in the shortest possible time to authenticated and verified highly secure Personal documents strongly. Today's visual control, possibly under Using simple UV lighting systems or ICAO font readers cannot meet this requirement. Similar relationships also apply to the verification of documents of value such as banknotes, of secured Shipping documents u. documents. There is therefore a great need secure, fast and robust automatically testable and readable documents.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Anordnung für die schnelle und automatische Authentifikation von mit zahlreichen optischen Merkmalen gesicherten Dokumenten, bei denen die Position der Merkmale relativ zum Koordinatensystem des Dokumentes nicht oder nur ungefähr bekannt ist.The object of the invention is a method and an arrangement for fast and automatic authentication with numerous optical features secured documents, where the position of the features relative to the Coordinate system of the document is not known or is known only approximately.

Diese Aufgabe wird durch die technische Lehre des Anspruches 1 gelöst. Das Dokument wird in seiner Gesamtheit oder in Teilbereichen in einem ersten Arbeitsschritt mit Beleuchtungsmitteln ausgeleuchtet, deren spektrale und geometrische Verteilung, Polarisierung, Kohärenz und zeitlicher Verlauf der optischen Eigenschaften der Beleuchtungsmittel so gewählt sind, daß ein durch bildgebende Sensoren erfaßbares Bild entsteht, in welchem die Positionen der Sicherheitsmerkmale aufgrund von Helligkeits-, Kontrast-, Farb-, Musterunterschiede relativ zum übrigen Dokumentenhintergrund automatisch mit Verfahren der Bildverarbeitung erkennbar sind, daß in einem zweiten Arbeitsschritt die Prüfung der entsprechenden Merkmale nur in den Bildbereichen vorgenommen wird, welche den im ersten Arbeitsschritt gefundenen Positionen entsprechen und hierzu die entsprechenden Bildbereiche derart beleuchtet werden, daß die entsprechenden Merkmale Bilder und/oder spektrale Signaturen erzeugen, aus welchen mit Verfahren der Bildverarbeitung und/oder der Spektrometrie die für die Prüfung der Merkmale benötigten Informationen abgeleitet werden können. This object is achieved by the technical teaching of claim 1. The document is in its entirety or in parts in a first Work step illuminated with illuminants, their spectral and geometric distribution, polarization, coherence and temporal course of the optical properties of the lighting means are selected so that a through imaging sensors detectable image, in which the positions of the Security features due to brightness, contrast, color, Pattern differences relative to the rest of the document background automatically with methods of image processing can be seen that in a second Work step checking the corresponding characteristics only in the Image areas is made that the in the first step correspond to the positions found and the corresponding ones Image areas are illuminated in such a way that the corresponding features Generate images and / or spectral signatures, from which the Image processing and / or spectrometry for testing the features required information can be derived.  

Hierbei ist es gleichgültig, ob ein Singlepath- oder ein Multipath-Scan-Vorgang stattfindet; in beiden Verfahrensbetriebsweisen kann nach der Erfindung gearbeitet werden.It does not matter whether it is a single-path or a multipath scan takes place; in both process modes can according to the invention be worked.

Die Einteilung der Sicherheitsmerkmale in die beschriebenen Kategorien A bis D stellt hierbei lediglich eine zur einfacheren Beschreibung des Erfindungsgedanken nützliche Einteilung dar. Andere Merkmale, welche nicht in eine diese expliziten Kategorien passen, sind ebenfalls Bestandteil des Erfindungsgedanken.The division of the security features into the described categories A to D is only one for a simpler description of the Invention ideas are useful classification. Other features that are not fit into one of these explicit categories are also part of the Invention ideas.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Bestimmung der Position der Sicherheitsmerkmale, sowohl relativ zum Koordinatensystem des abgescannten Dokuments, als auch natürlich zum Koordinatensystem des Scanners selbst. Durch die Erkennung des Blattrandes gegen den dunklen Hintergrund der Abdeckklappe "weiß" der Scanner, wie das Dokument zu seinem eigenen Koordinatensystem ausgerichtet ist.The inventive method allows the position of the Security features, both relative to the coordinate system of the scanned document, and of course to the coordinate system of the Scanners themselves. By recognizing the sheet margin against the dark Background of the cover flap the scanner "knows" how to document is aligned with its own coordinate system.

Damit kann man die Position der Merkmale relativ zum Dokumenten- Koordinatensystem finden, was wichtig ist, wenn es hierfür auch keine standardisierten Vorschriften gibt oder aber auch, wenn infolge von Produktionstoleranzen die genaue Position nicht bekannt ist.This allows the position of the features to be relative to the document Find coordinate system, which is important, if there is none standardized regulations or if, as a result of Production tolerances the exact position is unknown.

Diese Positionsinformationen werden beim ersten Abtasten ohnedies zuerst relativ zum Koordinatensystem des Scanners gefunden, unabhängig von der genauen Ausrichtung des Dokuments auf dem Abtastfenster des Scanners. Mit diesen Informationen können die entsprechenden Beleuchtungen und/oder Zeilensensoren des Scanners an diese Stellen des Dokuments hochgenau verfahren und die eigentliche Untersuchung der Echtheitsmerkmale hochgenau durchgeführt werden.This position information is anyway the first time you scan found relative to the coordinate system of the scanner, regardless of the exact alignment of the document on the scanning window of the scanner. With This information can be used for the corresponding lighting and / or Line sensors of the scanner at these points in the document with high precision procedure and the actual examination of the authenticity features with high precision be performed.

Möchte man ebenfalls kontrollieren, ob die Position der Sicherheitsmerkmale mit der durch einen Standard- oder durch in anderen Merkmalen versteckten Soll-Positionen relativ zum Dokumenten-Koordinatensystem übereinstimmt, wird eine Transformation zwischen dem Scanner-Koordinatensystem und dem Koordinatensystem des Dokuments selbst hergestellt, indem man z. B. die linke obere Ecke des Blattes als X0, Y0-Koordinatenursprung des Dokumentes definiert. Durch Erkennung von mindestens zwei Ecken im Abtastfenster wird die Translation-Rotationsmatrix zwischen Scanner-Koordinatensystem und Dokumenten-Koordinatensystem hergestellt.Would you also like to check whether the position of the security features with that hidden by a standard or by other features  Target positions relative to the document coordinate system match, is a transformation between the scanner coordinate system and the Coordinate system of the document itself prepared by e.g. B. the left one upper corner of the sheet as the X0, Y0 coordinate origin of the document Are defined. By detecting at least two corners in the scan window the translation rotation matrix between the scanner coordinate system and Document coordinate system made.

Dieser doppelte Effekt wird im speziellen Beschreibungsteil und in den Patentansprüchen noch näher gekennzeichnet.This double effect is described in the special description section and in the Claims further characterized.

Die Erfindung besteht unter anderem darin, mit geeigneten Beleuchtungsverfahren die Position der Echtheitsmerkmale relativ zum Dokument und/oder relativ zum Scanner zu finden, wobei diese Beleuchtungsarten andere sein können, als die, welche bei der Prüfung der Echtheitsmerkmale eingesetzt werden.The invention consists, among other things, of using suitable ones Illumination process the position of the authenticity features relative to the Find document and / or relative to the scanner, this one Types of lighting may be different from those used when testing the Authenticity features are used.

Bestandteil des Erfindungsgedanken ist ebenfalls die Abspeicherung und Archivierung aller erfaßten, bildhaften Informationen des gesicherten Dokumentes in einer Datenbank gleichzeitig mit der Überprüfung des Dokumentes.Part of the inventive concept is also the storage and Archiving of all captured, pictorial information of the secured Document in a database simultaneously with the review of the Document.

Zur Verdeutlichung wird der Erfindungsgedanke anhand eines typischen Dokumentes, nämlich eines durch eine Kombination zahlreicher Merkmale gesicherten Personaldokumentes, erklärt.For clarification, the inventive idea is based on a typical Document, namely one through a combination of numerous features secured personal document, explained.

Hierzu werden folgende Abbildungen verwendet:The following illustrations are used for this:

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines Personaldokumentes mit den Sicherheits-Merkmalen ICAO Zeile mit NIR-Unterstrich, Barcode, Portraitdruck mit im Bild versteckten Informationen und ein auf einer metallisierten Folie aufgebrachtes Beugungsmerkmal Fig. 2 zeigt beispielhaft die einzelnen Positionen der zu prüfenden Merkmale, welche unabhängig von der Lage des Dokumentes auf dem Gerät und von der genauen Position bezüglich des Dokuments selbst bestimmt werden Fig. 1 shows the schematic structure of a personal document with the security features ICAO line with NIR underscore, barcode, portrait printing with hidden in the image information and an applied on a metallized film diffractive feature FIG. 2 shows an example of the individual positions of the features to be tested, which are determined regardless of the position of the document on the device and the exact position with respect to the document itself

Fig. 3 zeigt schematisch einen typischen Lösungsvorschlag, bei welchem das gesamte Dokument mit einem hochauflösenden Zeilenkamerascanner unter verschiedenen spektral, geometrisch und zeitlich unterschiedliche Beleuchtungen abgetastet wird Fig. 3 shows schematically a typical proposed solution, in which the entire document is scanned with a high resolution line camera scanner at different spectral, geometrically and temporally different illuminations

Der Erfindungsgedanke sei beispielhaft, aber nicht einschränkend anhand eines durch mehrere Merkmale gleichzeitig gesicherten Personaldokumentes erklärt.The idea of the invention is exemplary, but not restrictive based on a personal document secured by several features at the same time explained.

Gemäß Fig. 1 soll dieses Dokument 1 durch die folgenden maschinell zu positionierenden und zu prüfenden Merkmale Merkmale gesichert sein:
According to FIG. 1, this document 1 is to be secured by the following features to be mechanically positioned and checked:

  • a) durch einen maschinell lesbaren Text 2 mit einer Linie, welche bei einer spektral selektierten Beleuchtung im Nahen Infrarot nicht mehr reflektierta) by means of a machine-readable text 2 with a line which no longer reflects in the near infrared when spectrally selected lighting is used
  • b) durch einen 2-dimensionalen Barcode 3, welcher kryptographisch gesicherte Informationen enthältb) by a 2-dimensional barcode 3 , which contains cryptographically secured information
  • c) durch ein diffraktives Element 4, welches im Zentrum einer sternförmigen metallisierten Folie aufgebracht ist und welches bei kohärenter Beleuchtung bei einer spezifischen Wellenlänge bestimmte Beugungsmuster zurückstrahltc) by a diffractive element 4 , which is applied in the center of a star-shaped metallized film and which, under coherent illumination, reflects certain diffraction patterns at a specific wavelength
  • d) durch steganographisch im Portraitbild 5 versteckte Informationen.d) by steganographically hidden information in portrait image 5 .

Das Textfeld 6 enthält keine Sicherheitsmerkmale und keine maschinenlesbaren Informationen. Es muß aber trotzdem maschinell als ein nicht auszuwertendes Feld erkannt werden.The text field 6 contains no security features and no machine-readable information. Nevertheless, it must be recognized mechanically as a field that is not to be evaluated.

Das Layout des Dokumentes kann durch die Position dieser einzelnen Merkmale bezüglich eines am Rand des Dokumentes ausgerichteten x, y- Koordinatensystems beschrieben werden. Diese Positionen sollen beim Abtasten durch die erfindungsgemäße Anordnung nicht oder nur unsicher bekannt sein, sodaß erfindungsgemäß in einem ersten Arbeitsschritt dies Positionen dieser Merkmale bezüglich des Koordinatensystems bestimmt werden müssen.The layout of the document can be determined by the position of this individual Features relating to an x, y- aligned at the edge of the document Coordinate system are described. These positions should be at Sampling through the arrangement according to the invention is not possible or only uncertainly be known, so that according to the invention in a first step Positions of these features with respect to the coordinate system are determined Need to become.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrensschrittes "Positionierung". Fig. 2 shows an example of an arrangement for performing the step "positioning".

Das Dokument 1 wird mit der auszuwertenden Seite auf das Gerät 12 aufgelegt. Durch das Sichtfenster 13 wird die Seite optisch mit dem motorisch bewegten Sensorkopf 15, welcher entlang der Lagerung 14 - linear bewegt wird, zeilenweise abgetastet.Document 1 is placed on device 12 with the side to be evaluated. The side is scanned line by line through the viewing window 13 with the motor-driven sensor head 15 , which is moved linearly along the bearing 14 .

Beispielhaft werden einige Verfahren zur Auffinden der einzelnen Merkmalspositionen und ihrer Identifikation durch eine spezifische Beleuchtung gemäß dem Erfindungsgedanken für den ersten Verfahrensschritt beschrieben.Some methods for finding the individual are exemplary Characteristic positions and their identification through specific lighting described according to the inventive concept for the first method step.

Zum Auffinden der Positionen des Textfeldes 2, des 2-dimensionalen Barcodes 3 und des Portaits 5 wird das Dokument 1 während des Abtastens durch die diffuse Beleuchtung 16 abwechselnd mit einer Wellenlänge im nahen Infrarot und mit einer Wellenlänge im sichtbaren Licht beleuchtet. Dies kann durch zeitliches Umschalten von entsprechend spektral gewählten Licht emittierenden Dioden (LED's) geschehen. Wenn die Umschaltung synchron zur Zeilenfrequenz erfolgt, entstehen im Bildspeicher der Recheneinheit 21 zwei ineinander verschachtelte Bilder A und B, wobei A das im NIR-Bereich beleuchtete und B das im sichtbaren beleuchtete Bild darstellen soll.To find the positions of the text field 2 , the 2-dimensional barcode 3 and the portrait 5 , the document 1 is alternately illuminated with a wavelength in the near infrared and with a wavelength in the visible light during the scanning by the diffuse illumination 16 . This can be done by switching over time of correspondingly spectrally selected light-emitting diodes (LEDs). If the switchover takes place synchronously with the line frequency, two images A and B are interleaved in the image memory of the computing unit 21 , A being intended to represent the one illuminated in the NIR range and B the one shown in the visible illuminated image.

  • a) durch die Beleuchtung im Nahen Infrarot verschwindet die durchgehende Linie 11 im Textfeld 2 während die Linie 11 im sichtbaren Licht deutlich erkennbar bleibt. Die Texte, sowohl im Feld 2 als auch im Feld 6, sind sowohl im NIR-Bereich als auch im sichtbaren Licht deutlich erkennbar, da schwarzer Druck einen breiten Bereich der Beleuchtungs­ wellenlängen absorbiert. Durch Auswertung der bildhaften Informationen, welche sich in den beiden Bildern A und B deutlich unterscheiden, kann das Textfeld 2 von dem Textfeld 6 unterschieden werden.
    Fig. 3 zeigt die Bilder A und B mit den entsprechenden Bildinhalten. Durch die Position der zwischen A und B verschwindenen Linie 11 kann die Position des maschinell auszuwertenden Textfeldes bezüglich des xy-Koordinatensystem ermittelt werden. Gleichzeitig wird durch das Verschwinden der Linie 11 im Bild A bereits der zweite Verfahrensschritt, nämlich die Prüfung des Sicherheitsmerkmals mit abgearbeitet.
    a) due to the illumination in the near infrared, the continuous line 11 in the text field 2 disappears while the line 11 remains clearly visible in visible light. The texts, both in field 2 and in field 6 , are clearly recognizable both in the NIR range and in visible light, since black printing absorbs a wide range of lighting wavelengths. By evaluating the pictorial information, which clearly differ in the two images A and B, the text field 2 can be distinguished from the text field 6 .
    Fig. 3 A and B shows the images with the corresponding image content. The position of the line 11 that disappears between A and B enables the position of the text field to be evaluated mechanically with respect to the xy coordinate system to be determined. At the same time, the disappearance of line 11 in Figure A means that the second procedural step, namely the checking of the security feature, is also processed.
  • b) das Feld 3 mit dem 2-dimensionalen Barcode ist in beiden Bildern A und B sichtbar. Es kann mit dem Fachmann bekannten Methoden der Mustererkennung anhand der hochfrequenten Ortsfrequenzen, welche das Codemuster auszeichnen, vom übrigen Bildinhalt erkannt werden.b) Field 3 with the 2-dimensional barcode is visible in both images A and B. It can be recognized from the rest of the image content using methods of pattern recognition known to the person skilled in the art on the basis of the high-frequency spatial frequencies which characterize the code pattern.
  • c) die automatische Positionierung des farbigen Portraitbildes 5 kann z. B. dadurch erkannt werden, daß die Farbpigmente des Portraits 5 ihr Reflexionsverhalten zwischen NIR-Beleuchtung und Beleuchtung im sichtbaren Bereich stark ändern, während das Reflexionsverhalten des Hintergrundpapiers ähnlich bleibt.
    In Fig. 3 ist diese Eigenschaft durch einen schwächeren Kontrast zwischen Portait und Hintergrund im Bild A verglichen mit dem Kontrast in Bild B verdeutlicht. Dieser lokale Unterschied erlaubt es dem Fachmann der Bildverarbeitung, die Position des Portraits bezüglich des Dokumentenkoordinatensystems zu bestimmen.
    c) the automatic positioning of the colored portrait picture 5 can, for. B. can be recognized by the fact that the color pigments of the portrait 5 change their reflection behavior between NIR illumination and illumination in the visible range, while the reflection behavior of the background paper remains similar.
    This property is illustrated in FIG. 3 by a weaker contrast between portrait and background in image A compared to the contrast in image B. This local difference allows the person skilled in the art of image processing to determine the position of the portrait with respect to the document coordinate system.
  • d) durch die Beleuchtung des Dokumentes mit der gerichteten Beleuchtung 17 kann die Position der metallisierten Folie, welche im Zentrum das diffraktive Element trägt, erkannt werden. Während unter der diffusen Beleuchtung 16 der Kontrast zwischen metallisierter Folie und Hintergrundpapier relativ schwach erscheint und dies auch relativ unabhängig von der beleuchtenden Wellenlänge, wird durch die schräg gerichtete Beleuchtung der Kontrastunterschied zwischen der spiegelnd reflektierenden Metallfolie und dem Papier des Hintergrundes sehr groß. Die schräg einfallende gerichtete Beleuchtung reflektiert an der Eintrittpupille des abbildenden Objektivs 18 vorbei. Dadurch erscheint die Folie dunkler als der Hintergrund. Dies ist in Fig. 3 im Bild C dargestellt.
    Es ist dem Fachmann der Optik bekannt, daß dieser Kontrastunterschied auch durch eine sog. Hellfeldbeleuchtung erzielt werden kann, bei welcher die Beleuchtung so angeordnet wird, daß sie durch die spiegelnde Folie direkt in die Pupille des abbildenden Objektivs reflektiert und damit heller als der diffus reflektierende Hintergrund erscheint.
    Wird die schräg einfallende gerichtete Beleuchtung gleichzeitig zumindest teilweise kohärent gewählt so wird gleichzeitig erreicht, daß das eigentliche Sicherheitsmerkmal im Zentrum des metallisierten Sterns, nämlich das diffraktive Element mit einer der Beugungsordnungen in die Pupille der abbildenden Optik zurückstrahlt und damit hell erscheint.
    Es ist für den Fachmann der Bildverarbeitung ein leichtes, sowohl die Position des metallisierten Sterns als auch die des diffraktiven Elementes in seinem Zentrum aufgrund dieser hohen Kontrastunterschiede zu erkennen.
    d) by illuminating the document with the directed illumination 17 , the position of the metallized film which carries the diffractive element in the center can be recognized. While the contrast between the metallized film and the background paper appears relatively weak under the diffuse illumination 16 and this also relatively independently of the illuminating wavelength, the contrast difference between the specularly reflecting metal film and the paper of the background becomes very large due to the oblique illumination. The obliquely incident directional illumination reflects past the entrance pupil of the imaging lens 18 . This makes the slide appear darker than the background. This is shown in Fig. 3 in picture C.
    It is known to the person skilled in the art of optics that this contrast difference can also be achieved by a so-called bright field illumination, in which the illumination is arranged in such a way that it reflects directly into the pupil of the imaging lens through the reflecting film and thus brighter than the diffusely reflecting one Background appears.
    If the obliquely incident directional illumination is selected at least partially coherently at the same time, it is achieved at the same time that the actual security feature in the center of the metallized star, namely the diffractive element with one of the diffraction orders, reflects back into the pupil of the imaging optics and thus appears bright.
    It is easy for the person skilled in image processing to recognize both the position of the metallized star and that of the diffractive element in its center due to these high contrast differences.

Da der Arbeitsschritt der Positionierung nicht die hohe Bildauflösung erfordert, welche die eigentliche maschinelle Auswertung des Textfeldes, des 2D Codes, der im Portrait versteckten Informationen, sowie die Beugungsmuster erfordert, kann erfindungsgemäß die Aufnahme der einzelnen, den jeweiligen Beleuchtungsarten zugeordenten Bildern mit verringerter Auflösung aufgenommen werden. Dies kann technisch dadurch geschehen, daß der abbildenden Zeilensensor mit einer gröberen Schrittweite während dieses Verfahrensschrittes der Positionierung arbeitet.Since the positioning step does not require high image resolution, which is the actual machine evaluation of the text field, the 2D code, which requires information hidden in the portrait as well as the diffraction patterns, According to the invention, the inclusion of the individual, the respective Illumination-associated images with reduced resolution be included. Technically, this can be done in that the imaging line sensor with a coarser step size during this Positioning step works.

Ein weiterer Erfindungsgedanke ist es, die einzelnen Beleuchtungen synchron zum Zeilentakt des bildgebenden Zeilensensors zu schalten und damit eine Reihe verschachtelter Bilder niedrigerer Auflösung in einem Abtastvorgang zu erhalten, aus denen infolge der systematischen Kontrast- und Musterunterschiede die Positionen der einzelnen Merkmale mit Methoden der Mustererkennung und Bildverarbeitung ermittelt werden.Another idea of the invention is to synchronize the individual lights to switch to the line cycle of the imaging line sensor and thus a Series of interlaced lower resolution images in one scan obtained from which, as a result of the systematic contrast and Pattern differences the positions of each characteristic using methods of Pattern recognition and image processing can be determined.

Wichtig ist, daß sowohl in dem Singlepath- als auch in dem Multipath-Verfahren jeweils das gesamte Dokument mit einer multispektralen Strahlung beleuchtet wird, so daß die entsprechend auf dem Dokument verteilten Echtheitsmerkmale mit unterschiedlichen spektralen Antworten reagieren und mit spektral unterschiedlich aufnehmenden Sensoren auch erfasst werden.It is important that both in the single-path and in the multipath method the entire document is illuminated with multispectral radiation is so that the authenticity features distributed accordingly on the document react with different spectral responses and with spectral differently recording sensors can also be recorded.

Im einfachsten Fall werden als Strahlungsquellen getaktete Leuchtdioden verwendet, weil nur eine relativ geringe Auflösung erforderlich ist.In the simplest case, light emitting diodes are used as radiation sources used because only a relatively low resolution is required.

Es liegt ein Zeilensensor vor, der eine Zeile von bildaufnehmenden Sensoren beinhaltet, welcher Zeilensensor nun entlang dem Dokument verfahren wird. Ein derartiger Siliziumsensor würde eine z. B. eine spektrale Empfindlichkeit vom sichtbaren Licht bis ins NIR-Spektrum besitzen. Beim Verfahren dieses Zeilensensors werden nun abwechselnd jeweils pro Zeile die Leuchtdioden angesteuert, welche sichtbares Licht aussenden und abwechselnd die Leuchtdioden, welche im NIR-Spektralbereich Licht aussenden. Damit entsteht im Bildspeicher, der das Signal aufnimmt, ein teilweise verzahntes Gesamtbild, welches z. B. aus 1000 Zeilen besteht. Davon sind 500 Zeilen mit Signalen beaufschlagt, die der Spektralantwort im sichtbaren Licht entsprechen, während 500 Zeilen mit Signalen beaufschlagt sind, welche der spektralen Antwort der Echtheitsmerkmale im NIR-Bereich entsprechend.There is a line sensor that contains a line of image-recording sensors includes which line sensor is now moved along the document. Such a silicon sensor would z. B. a spectral sensitivity from visible light to the NIR spectrum. When proceeding this  Line sensors are now alternately the LEDs per line controlled which emit visible light and alternately the LEDs that emit light in the NIR spectral range. This creates a partially interlocked overall image in the image memory that receives the signal, which z. B. consists of 1000 lines. 500 of these are lines with signals which correspond to the spectral response in visible light, while 500 lines are loaded with signals, which of the spectral Response of the authenticity features in the NIR area accordingly.

Mit üblichen Methoden der Software werden diese beiden Bildbereiche im Bild- Array getrennt und getrennt weiterverarbeitet.Using conventional software methods, these two image areas are Array processed separately and separately.

Dieser Vorgang wird vor allem im Singlepath-Verfahren durchgeführt, weil dies besonders schnell ist und aber eine relativ geringe Auflösung erbringt.This process is mainly carried out in the single-path process because of this is particularly fast and produces a relatively low resolution.

Im Bildspeicher wären jetzt z. B. die Orte und Arten der Echtheitsmerkmale nach den Fig. 3a bis 3c virtuell abgespeichert. Im Infrarotbereich ist z. B. dann in dem einen zu untersuchenden Bild das Portrait nach Ziffer 5 nicht mehr sichtbar, während die anderen Echtheitsmerkmale, z. B. das defraktive Element 4, im NIR-Bereich gut auslesbar ist.In the image memory would be z. B. the locations and types of authenticity features according to FIGS . 3a to 3c virtually stored. In the infrared range, for. B. then in the image to be examined, the portrait according to number 5 no longer visible, while the other authenticity features, for. B. the defractive element 4 , is well readable in the NIR range.

Im Sichtbaren (Weißlicht) ist aber beispielsweise das Portrait 5 sehr gut auslesbar.In the visible (white light), for example, portrait 5 is very easy to read.

Aus dieser Vorlage, z. B. einem 1000-zeiligen Bild-Array, welches 500 Zeilen des einen Bildes und 500 Zeilen des anderen Bildes enthält, wird nun durch Differenzbestimmung zwischen den beiden ausgelesenen Bildern bestimmt, wo sich die Echtheitsmerkmale befinden.From this template, e.g. B. a 1000-line image array, which 500 lines of one picture and 500 lines of the other picture is now through Difference determination between the two read out images determines where the authenticity features are.

Bezogen auf das Portraitbild 5 wäre also im sichtbaren Bereich das Portraitbild gut auslesbar, während im NIR-Bereich das Portrait nur schlecht auslesbar ist oder ganz verschwindet, so daß mit der Bestimmung dieses Differenzbildes eindeutig festgelegt ist, daß sich an diesem Ort ein im sichtbaren Licht auslesbares Portraitbild befindet.In relation to portrait image 5 , the portrait image would be easily readable in the visible area, while in the NIR area the portrait is difficult to read out or disappears completely, so that the determination of this difference image clearly states that there is a visible light at this location readable portrait picture is located.

Damit ist der Ort dieses Portraitbildes eindeutig auf dem Dokument bestimmt.The location of this portrait picture is clearly determined on the document.

Selbstverständlich lassen sich aus dem Weißlichtanteil nicht nur der Ort des Portraits entnehmen, sondern noch z. B. Farbinformationen oder andere Informationen, die aus dem Weißlichtspektrum abgeleitet werden können.Of course, not only the location of the Take portraits, but still z. B. color information or others Information that can be derived from the white light spectrum.

In analoger Weise gilt dies auch für die Ortsbestimmung der übrigen Elemente, bei denen z. B. in Bezug auf den maschinell lesbaren Text 2 die Linie 11 im NIR-Bereich verschwindet, während sie im sichtbaren Bereich vorhanden ist, so daß auch damit ohne weiteres der Ort dieses maschinell lesbaren Textes 2 bestimmt werden kann.In an analogous manner, this also applies to the location of the other elements, where z. B. with respect to the machine-readable text 2, the line 11 disappears in the NIR area while it is present in the visible area, so that the location of this machine-readable text 2 can also be determined without further ado.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur auf die Bestimmung eines Differenzbildes aus zwei verschiedenen Spektralwellenlängen beschränkt, sondern es ist - wie vorher in der Erfindung angegeben - auch noch die Richtung des eingestrahlten Lichtes und die daraus resultierende Spektralantwort ein Maß für den Ort und die Art der verwendeten Echtheitsmerkmale.The invention is of course not only for the determination of one Limited difference image from two different spectral wavelengths, but - as previously stated in the invention - it is also that Direction of the incident light and the resulting Spectral response is a measure of the location and type of used Authenticity features.

Im geltenden Anspruch 3 ist auch angegeben, daß die geometrische Verteilung der Beleuchtung verwendet wird, um die Echtheitsmerkmale zu finden. Unter dem Begriff "geometrische Verteilung" wird z. B. verstanden, die Richtung des eingestrahlten Lichtes, aber auch die geometrische Verteilung, z. B. in Form einer Gitterstruktur oder einer besonders verteilten, geometrischen Struktur, wie z. B. konzentrische Ringe oder andere geometrische Anordnungen der Beleuchtungsquellen.The current claim 3 also states that the geometric distribution the lighting is used to find the authenticity features. Under the term "geometric distribution" is used for. B. understood the direction of incident light, but also the geometric distribution, e.g. B. in the form a lattice structure or a particularly distributed, geometric structure, such as e.g. B. concentric rings or other geometric arrangements of the Lighting sources.

Alle im geltenden Anspruch 3 genannten Merkmale können einzeln oder auch in verschiedenen Kobinationen zur Lösung der Erfindungsaufgabe beitragen. All features mentioned in the current claim 3 can be individually or contribute to the solution of the invention task in different combinations.  

Ebenso kann der Polarisationsgrad der Beleuchtungsquelle verwendet werden, um eine bestimmte Auslesung von Echtheitsmerkmalen zu erhalten.The degree of polarization of the illumination source can also be used, in order to obtain a specific readout of authenticity features.

Die Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung von kohärentem Licht beschränkt, sondern es kann auch nicht-kohärentes oder mittel-kohärentes Licht verwendet werden.The invention is also not based on the use of coherent light limited, but it can also be non-coherent or medium-coherent Light can be used.

Unter dem Begriff "zeitliche Aktivität" wird verstanden, daß das Echtheitsmerkmal mit einem bestimmten Impuls angestrahlt wird und die Impulsantwort und deren Abklingen in einem bestimmten Zeitfenster untersucht wird, so daß also auch die zeitliche Aktivität der Impulsantwort zur Auslesung des Echtheitsmerkmals herangezogen werden kann.The term "temporal activity" means that the Authenticity feature is illuminated with a certain pulse and the Impulse response and its decay in a certain time window examined is, so that the temporal activity of the impulse response for reading of the authenticity feature can be used.

Alle vorher genannten Maßnahmen dienen also zunächst zur Ortsbestimmung der Echtheitsmerkmale, die auf dem Dokument verteilt sind.All of the measures mentioned above are therefore initially used to determine the location the authenticity features distributed on the document.

Es gibt nun mehrere Möglichkeiten für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:There are now several ways to do this Method according to the invention:

Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß man - entsprechend der vorstehenden Beschreibung - zunächst mit einer niedrigeren Auflösung das gesamte Dokument scannt und den Ort der Echtheitsmerkmale feststellt. Dies wurde obenstehend eingehend erläutert.According to a first embodiment, it is provided that - accordingly the above description - first with a lower resolution scans the entire document and determines the location of the authenticity features. This was explained in detail above.

Wenn nun der Ort der Echtheitsmerkmale durch entsprechende Signaluntersuchungen festgestellt wurde, wird in einem zweiten Scan-Durchlauf mit höherer Auflösung gescannt, und das erhaltene Signalbild wird aber nur an den Stellen genauer untersucht und speziellen Untersuchungsmethoden unterworfen, welche für die spezifisch an diesem Ort gefundenen Echtheitsmerkmale zutreffen (Multi-Path-Abtastung). If now the location of the authenticity features by appropriate Signal examinations were found to be run in a second scan scanned with higher resolution, and the signal image obtained is only on the positions examined more closely and special investigation methods subject to those specifically found at that location Authenticity features apply (multi-path scanning).  

Der zweite Scan-Vorgang kann natürlich auf bestimmte Bereiche des Dokumentes beschränkt werden, um Zeit einzusparen. Hierbei ist aber wichtig, daß der zweite Scan-Vorgang mit relativ hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, weil ja nur an bestimmten Stellen, wo Echtheitsmerkmale erkannt wurden, mit hoher Auflösung gescannt werden müßte.The second scan can of course target specific areas of the Document to save time. Here it is important that the second scan is done at a relatively high speed can be, because yes only in certain places where authenticity features are recognized have to be scanned at high resolution.

D. h. also, man kann die Scan-Geschwindigkeit, über der Länge des Dokumentes hinweggesehen, verändern, so daß man nur an den Stellen, wo Echtheitsmerkmale vorliegen, mit höherer Auflösung scannt, während über die "leeren" Bereich des Dokumentes mit höherer Geschwindigkeit gefahren wird. Dies steigert wesentlich die Verarbeitungsgeschwindigkeit.That is, So, you can scan the speed, over the length of the Looking away from the document, change it so that you can only see where Authenticity features are present, with higher resolution scans while using the "empty" area of the document is driven at higher speed. This significantly increases the processing speed.

In einer anderen Ausführungsform (Nebenanspruch 2) wird das gesamte Dokument mit der höchsten, für die Erkennung der Echtheitsmerkmale erforderlichen Auflösung einmalig gescannt, um dann aus dem gescannten Bild und der daraus erhaltenen Signalantwort sofort den Ort der Echtheitsmerkmale zu bestimmen.In another embodiment (secondary claim 2) the whole Document with the highest, for the detection of the authenticity features required resolution scanned once, then from the scanned image and the signal response obtained from it immediately the location of the authenticity features to determine.

Liegt der Ort der Echtheitsmerkmale aus der Signalantwort fest, dann kann an diesem Ort das entsprechend erhaltene Signal per Software nun genauer auf Echtheitsmerkmale untersucht werden.If the location of the authenticity features from the signal response is fixed, then can the location of the signal received accordingly in software now Authenticity features are examined.

Es wird also ein digitales Bild in einem Mehrzeilen-Array von dem gesamten Dokument und dem darauf enthaltenen Echtheitsmerkmalen erzeugt. In dem weiteren Schritt erfolgt nun die Echtheitsprüfung jedes einzelnen Merkmales nur genau an dem Ort, wo vorher das Echtheitsmerkmal auch festgestellt wurde. Dies spart vor allem Rechenzeit und erbringt eine wesentlich höhere Produktionsleistung für das erfindungsgemäße Gerät. Im übrigen ist es jetzt in einem zweiten Scan-Durchgang möglich, bestimmte Beleuchtungsmittel lediglich nur für diesen erkannten Ort heranzufahren und diesen erkannten Ort anzustrahlen und die entsprechende Echtheitsprüfung durchzuführen. So it becomes a digital image in a multi-line array of the whole Document and the authenticity features contained thereon. By doing Another step is the authenticity check of each individual feature only exactly at the place where the authenticity feature was previously determined has been. Above all, this saves computing time and results in a much higher one Production output for the device according to the invention. The rest of it is now in a second scan possible, certain illuminants just drive up for this recognized location and this recognized location to beam and carry out the corresponding authenticity check.  

Damit können sämtliche Erkennungsmethoden und -merkmale für die Erkennung und Überprüfung dieses Echtheitsmerkmals einzeln oder in Kombination untereinander verwendet werden, wie sie im allgemeinen Teil (und insbesondere auch im Anspruch 3) beschrieben wurden. Dies gilt insbesondere für die Art und Form der Anstrahlung, für die spektrale Verteilung der Anstrahlungsquelle und dergleichen mehr. Und zwar immer fokussiert auf den erkannten Ort des Echtheitsmerkmales und nur auf diesen Ort. Damit besteht der wesentliche Vorteil, daß nun auf Grund des gefundenen Ortes des Echtheitsmerkmales der Laser, welcher z. B. für die Erkennung eines Echtheitsmerkmales erforderlich ist, nun hochgenau bezüglich dieses Echtheitsmerkmal positioniert werden kann, um dieses zu belichten und die Strahlungsantwort entsprechend zu messen. Damit besteht ein wesentlich besseres Signal-Rausch-Verhältnis, welches nicht mehr von Ungenauigkeiten der Positionierung des Dokumentes abhängig ist.This means that all detection methods and features for the Detection and verification of this authenticity feature individually or in Combination can be used as in the general part (and have also been described in particular in claim 3). This is especially true for the type and form of illumination, for the spectral distribution of the Illumination source and the like. And always focused on that recognized location of the authenticity feature and only to this location. So that exists the main advantage that now due to the location of the Authenticity feature of the laser, which z. B. for the detection of a Authenticity feature is required, now highly accurate regarding this Authenticity feature can be positioned to expose this and the Measure radiation response accordingly. So there is an essential better signal-to-noise ratio, which is no longer due to inaccuracies depends on the positioning of the document.

Eine große Bedeutung erlangt diese Art der Auswertung von Echtheitsmerkmalen bei Echtheitsmerkmalen, die auf Grund von Beugungsstrukturen aufgebaut sind. Hier kommt es auf eine sehr genaue Positionierung der Strahlungsquelle in bezug zum Echtheitsmerkmal an, und hier ergeben sich die Vorteile der Erfindung.This type of evaluation of Authenticity features for authenticity features that are based on Diffraction structures are built up. It comes down to a very precise one Positioning the radiation source in relation to the authenticity feature, and here are the advantages of the invention.

Es können auch andere Echtheitsmerkmale untersucht werden, z. B. die Tatsache, ob an einer bestimmten Stelle eines Dokumentes ein bestimmter fluoreszierender Faden vorhanden ist. Dieser Faden wird dann mit einer entsprechenden Strahlungsquelle angeleuchtet. Auch hier ist die Positionierung der Strahlungsquelle in bezug zum Faden außerordentlich wichtig, um ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis zu erhalten. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß auf Grund der festgestellten Lage und des Ortes von Echtheitsmerkmalen auch andere Bereiche im Dokument angefahren werden können, um dort evt. singulär versteckte (also auch willkürlich angebrachte) Echtheitsmerkmale zu finden. So kommt es beispielsweise bei Banküberfällen mit Erpressung von Bargeld vor, daß bestimmte Dokumente (Banknoten) speziell gekennzeichnet werden, und derartige Kennzeichnungen können sich durchaus an anderen Stellen befinden, als sie mustermäßig oder vorgabemäßig auf dem Dokument vorhanden sind. Auch derartige versteckte und singulär vorhandene Echtheitsmerkmale können mit der Lehre der technischen Erfindung schnell und einfach erkannt und ausgewertet werden.Other authenticity features can also be examined, e.g. B. the The fact whether there is a certain point in a document fluorescent thread is present. This thread is then with a corresponding radiation source illuminated. Here too is the positioning the radiation source with respect to the thread is extremely important to a to obtain a favorable signal-to-noise ratio. This results in the further advantage that due to the location and location of Authenticity features other areas in the document are approached in order to be able to hide there singularly (also arbitrarily attached) Find authenticity features. This is the case, for example, with bank robberies with extortion of cash that certain documents (banknotes)  be specifically marked, and such markings may differ are in other places than the pattern or are present on the document by default. Even hidden ones and singularly existing authenticity features can with the teaching of technical invention can be recognized and evaluated quickly and easily.

Ein weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es, daß alle spektral unterschiedlichen Beleuchtungen gleichzeitig eingeschaltet sind und im Strahlengang der abbildenden Optik durch einen oder mehrere wellenlängen­ abhängige Strahteiler die entsprechenden Bilder gleichzeitig auf verschiedene Bildsensoren abgebildet werden.Another embodiment of the invention is that all spectral different lights are switched on simultaneously and in Beam path of the imaging optics through one or more wavelengths dependent beam splitter the corresponding images simultaneously on different Image sensors are mapped.

Die beschriebene Anordnung stellt lediglich ein Beispiel für das Verfahren und die Gestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung dar. Die Verwendung von Matrixsensoren, punktweise abtastenden optischen Sensoren oder auf einem Chip integrierte, spektral-, kohärenz- und/oder richtungs-abhängige Sensorelemente sind Bestandteil der Erfindung und dem Fachmann der Optik bekannt, so daß sie hier nicht näher erläutert werden müssen.The arrangement described is only an example of the method and the design of the arrangement according to the invention. The use of Matrix sensors, point-by-point optical sensors or on one Chip integrated, spectral, coherence and / or direction dependent Sensor elements are part of the invention and the person skilled in the art of optics known, so that they need not be explained in more detail here.

Erfindungsgemäß werden die diffraktiven Merkmale dadurch überprüft, daß eine kohärente Lichtquelle wie z. B. eine Laserdiode auf die Position gelenkt wird, welcher im ersten Arbeitsschritt ermittelt wurden. Dies kann beispielhaft dadurch geschehen, daß eine Laserdiode mechanisch so verfahren wird, daß ihr Lichtstrahl direkt oder über optische Zwischenelemente wie Spiegel, Prismen, Strahlteiler usw. auf das diffraktive Element gelenkt wird. Das entstehende Beugungsbild wird z. B. über eine Mattscheibe in ein reales Bild von punktförmigen Strukturen umgewandelt und von einem Bildsensor erfaßt. Die Prüfung des Merkmals kann durch Überprüfung der Position und Anordnung sowie der radiometrischen Eigenschaften wie Helligkeits­ verhältnisse dieser Strukturen in dem vom Bildsensor 20 erfaßten Bild mit Hilfe einer Recheneinheit 21 geschehen. According to the invention, the diffractive features are checked in that a coherent light source such. B. a laser diode is directed to the position, which were determined in the first step. This can be done, for example, by mechanically moving a laser diode in such a way that its light beam is directed onto the diffractive element directly or via optical intermediate elements such as mirrors, prisms, beam splitters, etc. The resulting diffraction pattern is z. B. converted into a real image of punctiform structures via a focusing screen and detected by an image sensor. The feature can be checked by checking the position and arrangement as well as the radiometric properties such as brightness conditions of these structures in the image captured by the image sensor 20 with the aid of a computing unit 21 .

Erfindungsgemäß kann die Position eines diffraktiven Merkmals auch dadurch bestimmt werden, in dem in einem Suchraster eine kohärente Beleuchtungsquelle in den vermuteten Positionen des Merkmals das Dokument lokal beleuchtet und mit Hilfe eines Bildsensors ein Abbild dieser lokalen Region gewonnen wird. Wird das diffraktive Element getroffen, so treten signifikante, a priori aus der Definition des diffraktiven Elementes in bekannte Strukturen auf so daß die Positionierung dann erfolgt ist, wenn diese erwarteten Strukturen auftreten.According to the invention, the position of a diffractive feature can also be changed can be determined in which a coherent search grid Illumination source in the presumed positions of the feature Document illuminated locally and an image of it using an image sensor local region is won. If the diffractive element is hit, kick significant, a priori from the definition of the diffractive element in known Structures so that the positioning is done when this expected structures occur.

Die Definitionen des diffraktiven Elementes in Bezug auf seine Position, die Art der erzeugten Beugungsstrukturen, die darin enthaltene Information oder Decodiervorschrift werden erfindungsgemäß in anderen maschinenlesbaren Merkmalen des gleichen Dokumentes hinterlegt, z. B. kryptografisch verschlüsselt im 2-dimensionalen Barcode oder in den steganographisch versteckten Information im Portraitbild. Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, daß für solche Normen keine feste Normen für das spezielle Dokument getroffen sein müssen. Es erlaubt es, für jedes Dokument individuelle diffraktive Elemente zu erzeugen und die zur Prüfung erforderlichen Informationen im gleichen Dokument, aber in einem oder mehreren anderen Sicherheitsmerkmalen zu verstecken.The definitions of the diffractive element in relation to its position, the art the diffraction structures generated, the information contained therein or Decoding instructions are according to the invention in other machine-readable Features of the same document deposited, e.g. B. cryptographically encoded in the 2-dimensional barcode or in the steganographic hidden information in the portrait image. This procedure has the big one Advantage that for such norms no fixed norms for the special document must have been hit. It allows individual for each document generate diffractive elements and the necessary for testing Information in the same document, but in one or more others Hide security features.

Dieses Verfahren des individuellen Sicherheitsmerkmals, dessen Prüfvorschrift in einem oder mehreren anderen Merkmalen des gleichen Dokumentes codiert ist, gilt erfindungsgemäß nicht nur für die diffraktiven Sicherheitsmerkmale, sondern grundlegend für alle anderen auch. So kann z. B. die Form oder die Art von UV-sichtbaren Merkmalen im Portraitbild versteckt werden. Mit der Decodierung dieser Informationen steht gleichzeitig die Prüfvorschrift für die maschinelle Überfprüfung des oder der UV-Merkmale bereit, ohne daß in einer Datenbank, einer Norm oder einer anderen, außerhalb des eigentlichen Dokumentes selbst abgelegten Informationsquelle nachgefragt werden muß. This procedure of the individual security feature, its test specification encoded in one or more other features of the same document not only applies to the diffractive security features, but fundamental to everyone else. So z. B. the shape or the type hidden by UV-visible features in the portrait image. With the Decoding this information also stands for the test specification for the machine review of the UV feature or features ready without any Database, a standard or another, outside of the actual one Document itself stored information source must be requested.  

ZeichnungslegendeDrawing legend

11

Dokument
document

22

maschinell lesbarer Text
machine readable text

33rd

Barcode
Barcode

44

diffraktives Element
diffractive element

55

Portraitbild
Portrait picture

66

Textfeld
Text field

77

88th

99

1010th

1111

Linie
line

1212th

Gerät
device

1313

Sichtfenster
Viewing window

1414

Lagerung
storage

1515

Sensorkopf
Sensor head

1616

diffuse Beleuchtung
diffuse lighting

1717th

gerichtete Beleuchtung
directional lighting

1818th

abbildendes Objektiv
imaging lens

1919th

2020th

Bildsensor
Image sensor

2121

Recheneinheit
Arithmetic unit

Claims (18)

1. Verfahren für die schnelle und automatische Authentifikation von mit optischen Merkmalen gesicherten Dokumenten, bei denen die Positionen der Merkmale relativ zum Koordinatensystem des Dokumentes und/oder des Prüfautomaten nicht oder nur ungefähr bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. im ersten Verfahrensschritt das Dokument auf das Vorhandensein von Sicherheitsmerkmalen mit niedriger Auflösung der Erkennungseinheit untersucht wird, daß
  • 2. im zweiten Verfahrensschritt der Ort der einzelnen Sicherheitsmerkmale auf dem Dokument mit ebenfalls niedriger Auflösung der Erkennungseinheit ermittelt wird und daß
  • 3. im dritten Verfahrensschritt am Ort des gefundenen Sicherheitsmerkmals dieses Merkmal auf Echtheit mit hoher Auflösung untersucht wird.
1. A method for the fast and automatic authentication of documents secured with optical features, in which the positions of the features relative to the coordinate system of the document and / or the automatic tester are not known or are known only approximately, characterized in that
  • 1. in the first step, the document is examined for the presence of security features with low resolution of the recognition unit that
  • 2. in the second step of the method, the location of the individual security features on the document is also determined with a low resolution of the recognition unit and that
  • 3. In the third method step, this feature is examined for authenticity with high resolution at the location of the security feature found.
2. Verfahren für die schnelle und automatische Authentifikation von mit optischen Merkmalen gesicherten Dokumenten, bei denen die Positionen der Merkmale relativ zum Koordinatensystem des Dokumentes und/oder des Prüfautomaten nicht oder nur ungefähr bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1. im ersten Verfahrensschritt das Dokument mit der höchsten, für die Erkennung der Echtheitsmerkmale erforderlichen Auflösung gescannt wird, und daß aus dem gescannten Bild und der daraus erhaltenen Signalantwort sofort der Ort der Echtheitsmerkmale bestimmt wird, daß
  • 2. im zweiten Verfahrensschritt am Ort der ermittelten Sicherheitsmerkmale die dort erhaltene Signalantwort durch Software-Analyse der Signalantwort nur an diesem Ort mit hoher Genauigkeit untersucht wird.
2. A method for the fast and automatic authentication of documents secured with optical features, in which the positions of the features relative to the coordinate system of the document and / or the automatic test machine are not known or are known only approximately, characterized in that
  • 1. In the first process step, the document is scanned with the highest resolution required for the detection of the authenticity features, and that the location of the authenticity features is determined immediately from the scanned image and the signal response obtained therefrom
  • 2. In the second method step at the location of the determined security features, the signal response obtained there is examined with high accuracy only at this location by software analysis of the signal response.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Arbeitsschritt das Dokument (1) in seiner Gesamtheit oder in Teilbereichen mit Beleuchtungsmittel (16, 17) ausgeleuchtet wird, deren spektrale und/oder geometrische Verteilung, und/oder Polarisierungsgrad und/oder -Ausrichtung, und/oder Kohärenz und/oder zeitliche Aktivität so gewählt sind, daß ein oder mehrere durch einen oder mehrere bildgebende Sensoren (20) erfaßbare Abbilder der beleuchteten Dokumentenflächen entstehen, in welchen die Position der Sicherheitsmerkmale (2-6) einen Unterschied relativ zum übrigen Dokumentenhintergrund bilden und daß diese Positionen automatisch mit Verfahren der Bilderkennung relativ zum Koordinatensystem des Dokumentes ermittelt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the first step, the document ( 1 ) is illuminated in its entirety or in part with lighting means ( 16 , 17 ), their spectral and / or geometric distribution, and / or degree of polarization and / or alignment, and / or coherence and / or temporal activity are selected in such a way that one or more images of the illuminated document areas, which contain the position of the security features ( 2-6 ), can be detected by one or more imaging sensors ( 20 ). form a difference relative to the rest of the document background and that these positions are automatically determined using image recognition methods relative to the coordinate system of the document. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß daß in dem zweiten Arbeitsschritt die Prüfung der entsprechenden Merkmale nur in den Bildbereichen vorgenommen wird, welche den im ersten Arbeitsschritt gefundenen Positionen entsprechen und hierzu die entsprechenden Bildbereiche derart beleuchtet werden, daß die entsprechenden Merkmale der Bilder spektrale Signaturen und/oder andere optische Muster erzeugen, aus welchen mit Verfahren der Bildverarbeitung und der Spektrometrie die für die Prüfung der Merkmale benötigten Informationen abgeleitet werden können.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the second step the testing of the corresponding Features are made only in the image areas that the in the first Correspond to the positions found and the corresponding image areas are illuminated such that the corresponding characteristics of the images spectral signatures and / or others Generate optical patterns, from which using image processing methods and the spectrometry the information needed to check the characteristics can be derived. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Beleuchtungsquellen (16, 17) synchron zum Zeilenwechsel des aufnehmenden Bildsensors (20) geschaltet werden und somit eine verschachtelte Anordnung von Bildern (A, B) niedrigerer Auflösung entstehen, welche zeilenweise jeweils einer der für die Erkennung der Position der Sicherheitsmerkmale erforderlichen Beleuchtungen entsprechen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the different illumination sources ( 16 , 17 ) are switched in synchronism with the line change of the receiving image sensor ( 20 ) and thus an interleaved arrangement of images (A, B) of lower resolution arise, which line by line each correspond to one of the illuminations required for the detection of the position of the security features. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder mehrere der erforderlichen Beleuchtungsquellen (16, 17) gleichzeitig aktiv sind und daß über Strahlteiler das jeder Beleuchtungsquelle entsprechende Bild der Dokumentenoberfläche auf einen eigenen Bildsensor abgebildet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that all or more of the required illumination sources ( 16 , 17 ) are active at the same time and that the image of the document surface corresponding to each illumination source is imaged on its own image sensor via beam splitters. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Typ des vorliegenden Sicherheitsmerkmals bestimmt wird aus den Eigenschaften der im ersten Verfahrensschritt ermittelten Position der Sicherheitsmerkmale.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the type of the present security feature is determined from the Properties of the position determined in the first method step Security features. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Position eines diffraktiven Merkmals (4) dadurch bestimmt wird, in dem in einem Suchraster eine kohärente Beleuchtungsquelle in den vermuteten Positionen des Merkmals das Dokument lokal beleuchtet und mit Hilfe eines Bildsensors ein Abbild dieser lokalen Region gewonnen wird und daß diese Positionen solange variiert werden bis die erwarteten, a priori aus der Definition des diffraktiven Elementes (4) bekannte Bildstrukturen auftreten.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the position of a diffractive feature ( 4 ) is determined in that in a search grid a coherent illumination source in the suspected positions of the feature illuminates the document locally and with the aid of an image sensor an image of this local region is obtained and that these positions are varied until the expected image structures known a priori from the definition of the diffractive element ( 4 ) occur. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Positionierung und Prüfung eines Sicherheitsmerkmals benötigten Informationen und Definitionen in einem oder mehreren anderen maschinenlesbaren Merkmalen des gleichen Dokumentes hinterlegt sind.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that are required for positioning and checking a security feature Information and definitions in one or more others machine-readable features of the same document are stored. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Definitionen eines bestimmten Sicherheitsmerkmals für jedes Dokument (1) individuell festgelegt sind und daß der Teil der Definitionen, welcher zur Positionierung und Prüfung erforderlich ist, in einem oder mehreren anderen maschinenlesbaren Merkmal des gleichen Dokumentes (1) codiert sind.10. The method according to claim 9, characterized in that the definitions of a certain security feature for each document ( 1 ) are defined individually and that the part of the definitions which is required for positioning and checking, in one or more other machine-readable features of the same document ( 1 ) are encoded. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beim automatischen Auswerten des Dokumentes anfallenden bildhaften und sonstigen Informationen in einer Dokumentendatenbank gespeichert werden, aus welcher weitere, über die Korrektheit der Sicherheitsmerkmale und der maschinenlesbaren Informationen hinausgehende Eigenschaften des Dokumentes zu beliebigen Zeitpunkten ermittelt werden können.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that that those arising from the automatic evaluation of the document pictorial and other information in a document database are saved, from which further, about the correctness of the Security features and machine readable information  additional properties of the document at any time can be determined. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische und radiometrische Auflösung zur Auffindung der Sicherheitsmerkmale geringer sein kann als die Auflösung für die eigentliche maschinelle Prüfung der Merkmale.12. The method according to any one of claims 1-11, characterized in that the geometric and radiometric resolution to find the Security features may be less than the resolution for the actual one mechanical inspection of the characteristics. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen den Sicherheitsmerkmalen (2-6) und dem Hintergrund des Dokuments durch optische und/oder radiometrische und/oder spektrale und/oder zeitlich sich ändernde und/oder bildgebende Mustereigenschaften gebildet ist.13. The method according to any one of claims 1-12, characterized in that the difference between the security features ( 2-6 ) and the background of the document by optical and / or radiometric and / or spectral and / or temporally changing and / or imaging Pattern properties is formed. 14. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zu prüfende Dokument mit einer optischen Anordnung verschiedener Beleuchtungsquellen und einem oder mehreren, das Dokument erfassenden Bildsensoren abgetastet wird, daß die den einzelnen Beleuchtungsquellen zugeordneten, von dem oder den Bildsensoren erzeugten Bildern in elektrische digitale Signale umgewandelt werden und in einer Recheneinheit gespeichert und ausgewertet werden.14. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the document to be checked with a optical arrangement of different lighting sources and one or several, the document sensing image sensors is scanned that the assigned to the individual lighting sources, by or Image sensors generated images converted into electrical digital signals and are stored and evaluated in a computing unit. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß daß alle spektral unterschiedlichen Beleuchtungen gleichzeitig eingeschaltet sind und im Strahlengang der abbildenden Optik durch einen oder mehrere wellenlängenabhängige Strahteiler die entsprechenden Bilder gleichzeitig auf verschiedene Bildsensoren abgebildet werden.15. Arrangement according to one of claims 1-14, characterized in that that all spectrally different illuminations at the same time are switched on and in the beam path of the imaging optics by a or several wavelength-dependent beam splitters the corresponding images can be imaged on different image sensors at the same time. 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die diffraktiven Elemente (4) dadurch überprüft werden, daß eine kohärente Lichtquelle wie z. B. eine Laserdiode auf die im ersten Arbeitsschritt ermittelte Position gelenkt wird, und daß eine Laserdiode mechanisch so verfahren wird, daß ihr Lichtstrahl direkt oder über optische Zwischenelemente wie Spiegel, Prismen, Strahlteiler usw. auf das diffraktive Element (4) gelenkt wird und das entstehende Beugungsbild über eine Mattscheibe in ein reales Bild von punktförmigen Strukturen umgewandelt und von einem Bildsensor erfaßt.16. Arrangement according to one of claims 1-15, characterized in that the diffractive elements ( 4 ) are checked in that a coherent light source such. B. a laser diode is directed to the position determined in the first step, and that a laser diode is mechanically moved so that its light beam is directed directly or via optical intermediate elements such as mirrors, prisms, beam splitters, etc. onto the diffractive element ( 4 ) and that The resulting diffraction image is converted into a real image of punctiform structures via a focusing screen and captured by an image sensor. 17. Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung des jeweiligen Echtheitsmerkmals (2-11) durch Überprüfung der Position und Anordnung erfolgt, sowie durch Prüfung der radiometrischen Eigenschaften, wie Helligkeitsverhältnisse dieser Strukturen in dem vom Bildsensor 20 erfaßten Bild mit Hilfe einer Recheneinheit 21.17. Arrangement according to one of claims 14 to 16, characterized in that the checking of the respective authenticity feature ( 2-11 ) is carried out by checking the position and arrangement, and by checking the radiometric properties, such as brightness ratios of these structures in that detected by the image sensor 20 Image using a computing unit 21 . 18. Anordnung nach einem der Ansprüche 14-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Position eines diffraktiven Elements (4) dadurch bestimmt wird, daß im ersten Verfahrensschritt in einem auf dem Dokument definierten Suchraster eine kohärente Beleuchtungsquelle in den vermuteten Positionen des Merkmals (4) das Dokument (1) lokal beleuchtet und mit Hilfe eines Bildsensors (20) ein Abbild dieser lokalen Region gewonnen wird.18. Arrangement according to one of claims 14-17, characterized in that the position of a diffractive element ( 4 ) is determined in that in the first method step in a search pattern defined on the document a coherent illumination source in the assumed positions of the feature ( 4 ) the document ( 1 ) is illuminated locally and an image of this local region is obtained with the aid of an image sensor ( 20 ).
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