DE102004022995A1

DE102004022995A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten

Info

Publication number: DE102004022995A1
Application number: DE102004022995A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. Paeschke; Oliver Dr. Muth
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2005-12-08
Also published as: EP1747539A1; EP1747539B1; WO2005114595A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten, wobei mindestens ein Sicherheitselement in oder auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht ist und das Sicherheitselement in ein geometrisches Muster eingebunden ist. Das Wert- und/oder Sicherheitsdokument wird optisch abgetastet, wobei das Sicherheitsmerkmal mit periodisch gepulster elektromagnetischer Strahlung zur Emission von Strahlung angeregt wird, aus der Luminizenz-Rohsignale gewonnen werden. Aus den Lumineszenz-Rohsignalen wird das abgetastete geometrische Muster extrahiert. Die darin codierte Information wird ausgegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslesen von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11.

In zunehmendem Maße werden Sicherheitssysteme benötigt, die in der Lage sind, Sicherheitsmerkmale enthaltende Wert- oder Sicherheitsdokumente zu erkennen, die auf einem Träger angebracht sind, oder ein Produkt verifizieren können, das mit einem Sicherheitsmerkmal versehen ist. Der Träger kann bspw. ein Brief, Groß- oder Maxibrief sein, auf dem ungeordnet das Wertdokument in Form einer oder mehrerer Briefmarken angeordnet ist. Als Wert- oder Sicherheitsdokument im Sinne vorliegender Erfindung gelten aber auch Banknoten, Ausweise, Verpackungen, Label, Aufkleber und Tickets, insbesondere bedruckbare oder auf andere Weise mit Sicherheitsmerkmalen versehbare Erzeugnisse.

Die auf bzw. im Wert- oder Sicherheitsdokument untergebrachten Sicherheitsmerkmale bergen Informationen, die in der Regel nicht ohne weiteres sichtbar sind. Beispiele sind magnetische oder elektromagnetische Besonderheiten, bestimmte Materialeigenschaften sowie Charakteristika, die im UV, IR und NIR nachweisbar sind. Typischerweise werden hierfür spezielle, auf den jeweiligen Fall zugeschnittene Sensoren eingesetzt, die ein oder mehrere solcher Eigenschaften detektieren.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 101 13 267 A1 Antistokes-Leuchtstoffe, die bei Anregung mit bestimmter elektromagnetischer Strahlung charakteristische Lumineszenzeigenschaften aufweisen, wobei die emittierte Strahlung kurzwelliger als die Anregungsstrahlung ist. Weitere Lumineszenzstoffe, die sich als Sicherheitsmerkmal für Wertdokumente eignen, sind in der DE 198 03 997 A1 , der WO 98/39392 A1, der DE 199 17 887 A1 beschrieben.

Bekannt ist ( DE 196 49 874 A1 ), den Lumineszenzfarbstoff großflächig auf einem Wertdokument, bspw. einer Ausweiskarte aufzubringen und anschließend partiell so abzudecken, dass ein Code gebildet wird, in dem benutzerrelevante Daten abgelegt sind, die zur Echtheitsüberprüfung des Dokuments herangezogen werden.

In herkömmlichen Systemen wird die prinzipielle Anwesenheit des Leuchtstoffes auf dem Wertdokument festgestellt. Dabei kann bspw. der zeitliche Emissionsverlauf der Lumineszenz ermittelt werden ( EP 1 158 459 A1 ).

Die DE 101 13 268 A1 beschreibt ein System zur Überprüfung der Anwesenheit eines Sicherheitsmerkmals auf einem Wertdokument. Mit einem Laser und geeigneter Optik wird dabei eine strichförmige Abtastlinie erzeugt, deren Länge so bemessen ist, dass sie das Sicherheitsmerkmal eines an der Abtastlinie vorbeigeführten Wertdokuments erfasst, auch wenn letzteres ungeordnet auf einem Träger angebracht ist. Das Sicherheitsmerkmal emittiert nach Anregung durch das Laserlicht nach dem zuvor beschriebenen Effekt kurzwelligeres Lumineszenzlicht, das von einem Photodetektor aufgenommen und als Lumineszenz-Rohsignal der weiteren Auswertung zugeführt wird. In dieser wird das Intensitätsprofil der emittierten Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich über einen vorgegebenen Messzeitraum nach der Anregung analysiert und eine Echt-/Unecht-Aussage erstellt.

Mit der Erfindung wird das Auslesen von Sicherheitsmerkmalen der vorgenannten Art weiter verbessert.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten ist mindestens ein Sicherheitselement in oder auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht, wobei es in ein geometrisches Muster eingebunden ist. Das Sicherheitsmerkmal kann dabei über die bekannten Druckverfahren wie Siebdruck, Stichtiefdruck, Rastertiefdruck Offset, Letterset, Ink-Jet u.s.w. aufgedruckt werden. Insbesondere kann es als transparenter Druck unterhalb des sichtbaren Motivs appliziert werden, wenn die stoffliche Zusammensetzung des Motivs so beschaffen ist, dass sie für die eigentliche Verifikation geeignet ist, also bspw. in einer Farbe ausgeführt ist, die für die Anregungs- und Lumineszenzwellenlängen ausreichend transparent ist.

Das Wert- und/oder Sicherheitsdokument wird optisch abgetastet, und dabei mit periodisch gepulster elektromagnetischer Strahlung angeregt. Es emittiert daraufhin Lumineszenz-Strahlung, aus der Rohsignale gewonnen werden. Sowohl die Abtastung/Anregung als auch die Lumineszenz können dabei im gesamten elektromagnetischen Wellenlängenbereich, insbesondere aber im nicht-sichtbaren Bereich und ganz besonders im NIR-Bereich stattfinden. Aus den Rohsignalen wird das abgetastete geometrische Muster extrahiert. Die darin codierte Information wird ausgegeben.

Das Sicherheitsmerkmal wird somit nicht mehr zufällig im Motiv versteckt oder flächig über dieses verteilt, sondern einem geometrischen Muster zugeordnet, in dem Information codiert ist. Aus der zeitaufgelösten Intensität des Lumineszenz-Rohsignals werden somit Strukturmerkmale und die mit ihnen verbundene Information extrahiert.

Mit der vorliegenden Erfindung ergibt sich eine vorteilhafte Erweiterung des herkömmlichen Verfahrens, weil mit dem Echtheitsmerkmal strukturelle Information hinterlegt wird und mit dieser Zusatzinformation beispielsweise eine Nominalwert- oder Ländercodierung ausgelesen werden kann.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten, wobei mindestens ein Sicherheitselement in oder auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht ist, und das Sicherheitselement in einem geometrischen Muster enthalten ist. Die Vorrichtung enthält ein Abtastsystem, mit dem das Wert- und/oder Sicherheitsdokument optisch abtastbar ist. Das Abtastsystem umfasst eine Einrichtung zur Anregung des Sicherheitsmerkmals des Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit periodisch gepulster Anregungsstrahlung, um Lumineszenz-Rohsignale vom Sicherheitsmerkmal zu erhalten, sowie eine Einrichtung zur Extraktion des abgetasteten geometrischen Musters und der damit verbundenen Information aus den Lumineszenz-Rohsignalen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das geometrische Muster. als Strichcode ausgebildet ist, der sich relativ einfach und sicher auslesen und decodieren läßt oder wenn ein Muster gewählt wird, das gegen Verdrehung um 90° und 180° invariant oder sternförmig oder vollständig rotationssymmetrisch ist, weil das Messsignal dann von der Orientierung der ungeordnet aufgebrachten Briefmarke unabhängig ist und die Auswertesicherheit damit erheblich gesteigert wird.

Die Abtastung erfolgt bevorzugt zeilenförmig mit einer sich über das Wert- und/oder Sicherheitsdokument erstreckenden Abtastlinie, an der der Träger des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments linear mit konstanter Geschwindigkeit vorbeibewegt wird.

Vorzugsweise ist die in dem Muster codierte Information der Nominalwert des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments und/oder dessen Ländercodierung, oder überhaupt diejenige Information, die zur Kennzeichnung des Wertdokuments am häufigsten herangezogen wird Das erfindungsgemäße System weist eine Prüfeinrichtung auf, mit der das Lumineszenz-Rohsignal nach Wellenlänge und Intensitätsprofil, insbesondere zur Verifizierung der Zeitkonstante überprüfbar ist. Ferner enthält es eine Decodiereinrichtung für das aus dem Lumineszenz-Rohsignal extrahierte geometrische Muster, insbesondere den Strichcode sowie eine Ausgabeeinrichtung, zur Ausgabe einer Echt-/Unecht-Aussage und zur Ausgabe der im geometrischen Muster codierten Information.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
Es zeigen:
1: Die Korrelation eines einfachen Lumineszenzmotivs und Lumineszenzsignals am Beispiel eines aufgedruckten Balkens
2: Ausführungsformen für gedruckte Motive und zu erwartende Signale 3: Weitere Ausführungsformen für gedruckte Motive
4: Spezielle Ausführungsform mit Hinterlegung redundanter Nichtinformation
5; Ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbeispiel zur Auswertung der Lumineszenz-Rohsignale nach der Erfindung
Die 1 erläutert das Grundprinzip. Die obere Reihe zeigt einen Balken, der horizontal, diagonal und vertikal verdruckt ist und den Leuchtstoff enthält. Wird der Prüfling mit konstanter Geschwindigkeit längs der Koordinate x mit einer Anregungsstrahlung der Pulsfrequenz ω = 2 KHz am Sensor vorbeigeführt und dabei streifenförmig abgetastet, gibt das zeitliche Intensitätsprofil die in Transportrichtung aufgedruckte Verifikationsstoff-Konzentration wieder. Auf diese Weise lassen sich örtlich (hier in x-Richtung) aufgelöste Intensitätsprofile erstellen.
Das Lumineszenz-Rohsignal spiegelt charakteristische geometrische Merkmale wieder. Insbesondere ist die x{t} Korrelation deutlich zu sehen, d.h. mit zunehmender x-Ausdehnung des balkenartigen Feldes wird das Signal entsprechend breiter. Umgekehrt steigt die Intensität entsprechend der y-Ausdehnung des markierten Feldes. Die jeweiligen Ausrichtungen unterscheiden sich also signifikant voneinander.
Die 2 zeigt Beispiele für geometrische Strukturen, in die das Sicherheitsmerkmal vorteilhafterweise eingebunden werden kann. Die obere Reihe enthält Druckmuster, welche das Sicherheitsmerkmal in Form eines Lumineszenzstoffs enthalten. Darunter ist das zugehörige Muster des Lumineszenz-Rohsignals abgebildet, in dem sich die aufgedruckte Geometrie wiederspiegelt. Die Abtastfrequenz ist dabei so gewählt, dass feine Pixel bis in den Bereich von wenigen μm aufgelöst werden. Sind nun den einzelnen Geometrien bestimmte Informationen zugeordnet, so lassen sich bspw. Nominalwerte, Ländercodierungen, Herkunftsbezeichnungen differenziert ableiten.
Im Hinblick auf automatische Sortierung von Produkten sind Muster, wie sie unter D und E dargestellt sind, besonders günstig, weil sie bei Verdrehung um 90° jeweils gleiche Signale liefern und die Auswertung entsprechend aufgeklebter Wertdokumente, Label oder Briefmarken erleichtern. Geeignet sind besonders sternförmig ausgebildete Muster, die gegenüber noch kleineren Winkelverdrehungen invariant sind.
Die 3 zeigt weitere Ausführungsformen für gedruckte Motive (obere Reihe) sowie die zugehörigen Lumineszenz-Rohsignale. Rotationssymmetrische Muster in Form von Kreisringen, die auch aus mehreren konzentrischen Ringen mit unterschiedlicher Breite und Abständen bestehen können, sind gegenüber beliebigen Drehungen des Wertdokuments invariant und erhöhen die Auswertesicherheit damit erheblich.
In der 4 ist eine spezielle Ausführungsform dargestellt. Das Merkmal (oberes Quadrat) ist in Form eines Strichcodes aufgebracht. Da gemäß vorliegender Erfindung die Ortsauflösung von der Frequenz der Anregungspulse bestimmt wird, kann die Strichbreite so ausgeführt sein, dass dünne Striche nicht mehr aufgelöst werden. Im unteren Bild ist zu sehen, dass das Lumineszenz-Rohsignal den dünnen Strich des Musters nicht mehr wiedergibt. Es kann somit auf diese Weise redundante Nicht-Information hinterlegt werden.
In 5 ist ein Blockschaltbild für eine möglich Auswertelogik dargestellt. Aus dem mit einer bestimmten Pulsfrequenz erzeugten Lumineszenz-Rohsignal werden nach entsprechender Filterung Wellenlänge und Intensitätsprofil, bspw. in Form einer Zeitkonstante überprüft. Je nach Übereinstimmung dieser Parameter mit vorgegebenen Werten wird eine Echt/Unecht-Aussage abgegeben. In Kombination mit dieser Auswertung wird zusätzlich das geometrische Muster, bspw. in Form eines aufgedruckten Strichcodes, extrahiert und die darin enthaltene Information decodiert. Auf diese Weise können bspw. der Nominalwert, eine Länderkennung, der Hersteller oder ein anderes Charakteristikum des Wertdokuments ausgelesen werden.

Claims

Verfahren zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten, wobei a) mindestens ein Sicherheitselement in oder auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht ist, und das Sicherheitselement in ein geometrisches Muster eingebunden ist, b) das Wert- und/oder Sicherheitsdokument optisch abgetastet wird, c) das Sicherheitsmerkmal mit periodisch gepulster elektromagnetischer Strahlung zur Emission von Strahlung angeregt wird, aus der Lumineszenz-Rohsignale gewonnen werden, d) aus den Lumineszenz-Rohsignalen das abgetastete geometrische Muster extrahiert und die darin codierte Information ausgegeben wird
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sicherheitsmerkmal ein Leuchtstoff, insbesondere ein Antistokes-Leuchtstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Wert- und/oder Sicherheitsdokument eine Banknote, Ausweis, Label, Aufkleber oder Ticket, insbesondere ein bedrucktes Erzeugnis, insbesondere ein Postwertzeichen ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Wert- und/oder Sicherheitsdokument auf einem Träger, insbesondere auf einem Groß- oder Maxibrief angebracht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das geometrische Muster als Strichcode ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das geometrische Muster so ausgebildet ist, dass es gegen eine Verdrehung um 90° und 180° invariant ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das geometrische Muster sternförmig invariant gegen kleinwinklige Verdrehung oder rotationssymmetrisch ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abtastung zeilenförmig mit einer sich über das Wert- und/oder Sicherheitsdokument erstreckenden Abtastlinie erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die in dem Muster codierte Information den Nominalwert des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments wiedergibt und/oder dessen Ländercodierung beinhaltet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Lumineszenz-Rohsignal zum einen hinsichtlich Wellenlänge und Intensitätsprofil, insbesondere der Zeitkonstante überprüft wird, und danach eine Echt/Unecht-Aussage abgegeben wird, und zum andern aus dem Lumineszenz-Rohsignal das geometrische Muster extrahiert und die darin codierte Information, insbesondere der Nominalwert des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments ausgegeben werden.
Vorrichtung zur Echtheitserkennung von Sicherheitsmerkmalen auf Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten, wobei a) mindestens ein Sicherheitselement in oder auf das Wert- und/oder Sicherheitsdokument ein- oder aufgebracht ist, und das Sicherheitselement in ein geometrisches Muster eingebunden ist, b) mit einem Abtastsystem, mit dem das Wert- und/oder Sicherheitsdokument optisch abtastbar ist, c) mit einer Einrichtung zur Anregung des Sicherheitsmerkmals des Wert- und/oder Sicherheitsdokument mit periodisch gepulster elektromagnetischer Strahlung, um Lumineszenz-Rohsignale vom Sicherheitsmerkmal zu erhalten, d) mit einer Einrichtung zur Extraktion des abgetasteten geometrischen Musters aus den Lumineszenz-Rohsignalen und zur Ausgabe der im Muster codierten Information
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Einrichtung zur Detektion der von einem Leuchtstoff, insbesondere Antistokes-Leuchtstoff abgegebenen Emission vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Wert- und/oder Sicherheitsdokument eine Banknote, Ausweis, Label, Aufkleber oder Ticket, insbesondere ein bedrucktes Erzeugnis, insbesondere ein Postwertzeichen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Wert- und/oder Sicherheitsdokument auf einem Träger, insbesondere auf einem Groß- oder Maxibrief angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei eine Leseeinrichtung für einen das geometrische Muster bildenden Strichcode vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei eine eine Abtastlinie erzeugende zeilenförmige Abtasteinrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei eine Ausgabeeinrichtung für den Nominalwert und/oder der Ländercodierung des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17 mit einer Prüfeinrichtung, mit der das Lumineszenz-Rohsignal nach Wellenlänge und Intensitätsprofil, insbesondere Zeitkonstante überprüfbar ist einer Decodiereinrichtung für das aus dem Lumineszenz-Rohsignal extrahierte geometrische Muster, insbesondere den Strichcode einer Ausgabeeinrichtung, zur Ausgabe einer Echt-/Unecht-Aussage und zur Ausgabe der im geometrischen Muster codierten Information.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die im geometrischen Muster, insbesondere Strichcode, codierte Information den Nominalwert und/oder die Ländercodierung des Wert- und/oder Sicherheitsdokuments wiedergibt.