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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verifizieren
von Dokumenten, bei denen bzw. mit denen mindestens eine Abbildung des
Dokuments erfasst wird, aus der Abbildung Merkmale abgeleitet werden,
die Merkmale mit Expertenwissen verglichen werden und ein Verifizieren, beispielsweise
Authentifizieren, eines Dokuments anhand eines Ergebnisses des Vergleichs
vorgenommen wird. Ein Aspekt des Verfahrens betrifft die Ableitung
der Merkmale.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, Dokumente, welche beispielsweise
Sicherheitsdokumente, wie insbesondere Reisepässe, Personalausweise,
Identifikationskarten, Visa, Führerscheine, usw., oder
Wertdokumente, wie insbesondere Banknoten, Schecks, Kreditkarten,
Postwertzeichen usw., umfassen können, hinsichtlich ihrer
Echtheit und Unverfälschtheit zu überprüfen.
Eine solche Überprüfung wird als Verifikation
oder Verifizierung bezeichnet. Als Verifikation wird hier auch das
Identifizieren eines Dokuments als ein Dokumenttyp verstanden. Dies
bedeutet, dass eine Erkennung einer Banknote als ein Dokument eines
bestimmten Werts einer Ausstellungsbehörde auch als Verifikation
verstanden wird.
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Allgemein
werden zur Verifizierung Merkmale des Dokuments analysiert und mit
einem Expertenwissen verglichen, welches Angaben über die
einzelnen Merkmale und deren Ausgestaltung und/oder über
Merkmalskombinationen eines Dokuments umfasst, um hierüber
eine Verifikation anhand beispielsweise einer Merkmalskombination
vorzunehmen.
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Aus
der
WO 2004/038553
A2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einlesen
und Authentifizieren von Dokumenten bekannt. Diese Dokumente umfassen
beispielsweise Reisepässe, Führerscheine, Identitätsdokumente
und Wertdokumente. Sie werden eingelesen, um darauf gespeicherte
Informationen zu erhalten und zu verifizieren und um sie auf Sicherheitsmerkmale
zu untersuchen und diese zu erfassen. Anhand der Sicherheitsmerkmale wird überprüft,
ob das Dokument echt, gefälscht oder verfälscht
ist. Zum Einlesen wird eine erste Abbildung des Dokuments aufgenommen.
Aus der Abbildung wird die Größe des Dokuments
bestimmt. Anhand der Größe wird das Dokument einer
Klasse von Dokumenten zugeordnet, die dieselbe Größe
aufweisen. Referenzdokumente für alle Dokumenttypen sind
segmentiert und für jedes Segment ist eine Korrelationsnummer
bestimmt. Eine Korrelationsnummer wird für jedes Segment
des ersten Dokuments bestimmt, welches vorfestgelegte statische,
für einen Dokumenttyp unveränderliche Informationen
umfasst. Diese Korrelationsnummern werden mit den Korrelationsnummern
der entsprechenden Segmente der Referenzdokumente verglichen, die
dieselbe Größe wie das untersuchte Dokument aufweisen. Die
Identität des Dokuments wird anhand des Vergleichs der
Korrelationsnummern ausgeführt. Unter Ausnutzung der Kenntnis
der Identität des Dokuments wird ein Satz von Sicherheitsmerkmalen
erfasst und das identifizierte Dokument unter Verwendung der Sicherheitsmerkmale
untersucht, um festzustellen, ob das Dokument echt ist, eine Fälschung oder
ein verfälschtes Dokument ist.
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Aus
der
WO 03/046815
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Validierung
und Verifikation bekannt. Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren
beschrieben, die automatisch ein Dokument identifizieren und validieren,
um die Identität eines Nutzers des Dokuments zu validieren
und um zu verifizieren, dass der Nutzer autorisiert ist, an einer Aktivität
teilzunehmen, die durch das Dokument repräsentiert ist,
und zum Vergleichen der Informationen auf dem Dokument mit Informationen
aus Datenbanken, um zu bestimmen, ob es bekannte Bedenken hinsichtlich
einer Echtheit des Dokuments oder einer Identität und/oder
Vertrauenswürdigkeit des Nutzers gibt. Ursprünglich
wird eine Dokumentenklasse eingegrenzt, indem zunächst
die Größe des Dokuments bestimmt wird. Anschließend
wird versucht, das Dokument als eines einer Gruppe, d. h. dessen
Zugehörigkeit zu einem Dokumenttyp, zu identifizieren,
indem Farben oder andere Charakteristika an bestimmten Orten auf
dem Dokument geprüft werden, bis das Dokument als zugehörig
zu einem Dokumenttyp identifiziert ist. Die Reihenfolge, in der
die Orte des Dokuments abgesucht werden, ist von einer Historie
der Dokumenttypen abhängig, die identifiziert worden sind.
Ein identifiziertes Dokument wird verifiziert, indem Referenzinformationen über den
Dokumenttyp nachgesehen werden. Unter Verwendung dieser Informationen
werden bestimmte Inhalte eingelesen und nur besondere Sicherheits-
und andere Merkmale zum Überprüfen des Dokuments verwendet.
Die Inhalte des Dokuments werden gegen eine Datenbank abgeglichen,
um dessen Inhalte zu verifizieren. Andere Datenbanken werden hinsichtlich
gestohlener Dokumente, bekannter gültiger Dokumente und
Reise- oder Zugangsbeschränkungen überprüft.
Biometrische Daten auf dem Dokument und direkt von dem Nutzer des
Dokuments gewonnene biometrische Daten werden miteinander verglichen,
um den Nutzer zu verifizieren.
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Die
bekannten Verfahren basieren im Wesentlichen auf einem direkten
Mustervergleich einer erfassten Abbildung des Dokuments. Hierbei
werden jeweils vorzugsweise nur begrenzte Abbildungsbereiche miteinander
verglichen, um nur statische Bereiche, d. h. solche Bereiche, die
für alle Dokumente eines Typs, beispielsweise für
alle Reisepässe einer Ausstellungsnation, identisch sind,
miteinander verglichen werden. Da unterschiedliche Dokumenttypen solche
statischen Informationen an unterschiedlichen Stellen aufweisen,
müssen jeweils unterschiedliche Segmente oder Bereiche
für einen Vergleich ausgewertet werden. Erst wenn das Dokument
identifiziert ist, beispielsweise als Reisepass einer bestimmten Nation,
findet eine nachgelagerte Überprüfung von Sicherheitsmerkmalen
statt, anhand derer eine Echtheit und Unverfälschtheit
der Dokumente überprüft wird.
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Die
bekannten Verfahren beruhen somit auf einer mehrstufigen Prüfungsprozedur,
bei der es erforderlich ist, zunächst das Dokument zu identifizieren
und anschließend für das identifizierte Dokument bekannte
Sicherheitsmerkmale zu vergleichen. Verfälschungen, beispielsweise
eine Änderung von aufgedruckten Personaldaten, auf einem
Originalsicherheitsdokument können mit den bekannten Verfahren nur
schwer oder gar nicht aufgespürt werden.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Verifikation von Dokumenten, insbesondere Sicherheits-
und/oder Wertdokumenten, zu schaffen, mit denen eine schnelle, einfache
und zuverlässige Verifikation von Dokumenten durchgeführt
werden kann.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine oder mehrere Abbildungen
des Dokuments jeweils zunächst einer Wavelet-Transformation
zu unterziehen und Merkmale aus einzelnen Wavelet-Pixeln oder Wavelet-Pixelbereichen
abzuleiten. Durch die Verwendung einer Wavelet-Transformation werden
Ortsfrequenzinformationen der Abbildung gewonnen, die immer noch
einem Ort auf dem Dokument zugeordnet werden können. Hierdurch
ist es möglich, sowohl für einen menschlichen
Betrachter optisch wahrnehmbare Informationen als auch komplexere
Merkmale, die sich durch einen reinen Mustervergleich der optischen
Rohdaten nicht ableiten lassen, auf einfache Weise auszuwerten.
Insbesondere wird ein Verfahren zum Verifizieren von Dokumenten
vorgeschlagen, umfassend die Schritte: Erfassen mindestens einer
Abbildung des Dokuments; Ableiten von Merkmalen aus der Abbildung;
Vergleichen der Merkmale mit Expertenwissen; Verifizieren des Dokuments
anhand eines Ergebnisses des Vergleichs, wobei vorgesehen ist, dass
die Abbildung einer Wavelet-Transformation unterzogen wird und die Merkmale
aus einzelnen Wavelet-Pixeln oder Wavelet-Pixelbereichen abgeleitet
werden. Eine entsprechende Vorrichtung umfasst eine Erfassungseinheit zum
Erfassen einer Abbildung des Dokuments sowie eine Auswerteeinheit,
die anhand der erfassten Abbildung Merkmale ableitet. Ferner ist
die Vorrichtung ausgestaltet, die abgeleiteten Merkmale mit Expertenwissen
zu vergleichen und anhand des Ergebnisses des Vergleichs eine Verifizierung,
beispielsweise Authentifizierung, des Dokuments vorzunehmen. Hierbei
kann es zum Beispiel zur Prüfung einzelner Merkmale auf
einem Dokument (Verifizierung, 1:1) oder aber zur Suche dieser Merkmale
in mehreren Dokumenten kommen (Authentifizierung, 1:n, wobei n die
Anzahl der Dokumente ist). Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass die Auswerteeinheit eine Transformationseinheit
umfasst, die die Abbildung einer Wavelet-Transformation unterzieht
und dass die Merkmale aus einzelnen Wavelet-Pixeln oder Wavelet-Pixelbereichen
abgeleitet sind. Insgesamt wird hierdurch ein Rechenaufwand deutlich
reduziert, insbesondere wenn komplexere Merkmale hinsichtlich ihrer
Existenz überprüft werden sollen.
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Definitionen
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Als
ein Wavelet-Pixel wird ein Tupel angesehen, welches einen Koeffizientenwert
der Wavelet-Transformation sowie die notwendigen Angaben umfasst,
um den Koeffizientenwert zuzuordnen. Die notwendigen Angaben umfassen
beispielsweise eine Position sowie eine Angabe einer Raumrichtung,
bezüglich derer die Wavelet-Transformation eine spektrale
Zerlegung vorgenommen hat, einen Frequenzbereich und gegebenenfalls
eine Angabe, welche von möglicherweise mehreren aufgenommenen
Abbildungen desselben Dokuments der Koeffizientenwert zuzuordnen
ist. Mit anderen Worten: Aus einem Wavlet-Pixel können
Waveletkoeffizientenwert, Ortsinformation und Zugehörigkeit
zu einem Frequenzbereich entnommen werden.
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Unter
einer räumlichen Frequenz wird im Zusammenhang dieser Anmeldung,
sofern sich nichts anderes aus dem unmittelbaren Zusammenhang der Verwendung
des Begriffes ergibt, jeweils ein Maß für eine
Wiederkehr eines Merkmals, bezogen auf einen räumlichen
Abstand, verstanden. Treten beispielsweise entlang einer Raumrichtung
in zum Beispiel äquidistanten Abständen dunkle
Pixel auf einem ansonsten weißen oder hellen Hintergrund
auf, so ist über den Abstand eine Frequenz festgelegt.
Ein Frequenzbereich ist ein Bereich, der ein Frequenzintervall umfasst.
Bei dem genannten Beispiel treten in dem Frequenzbereich, der die
Frequenz umfasst, mit der die dunklen Punkte auftreten, von Null
verschiedene Koeffizienten bei einer Wavelet-Transformation auf.
Während im allgemeinen Sprachgebrauch die Frequenz eine
Wiederkehr bezogen auf die Zeit angibt, wird hier die Frequenz jeweils
auf die Wiederkehr in einem räumlichen Abstand, bezogen
auf eine Raumrichtung, verstanden. Daher ist es notwendig, jeweils
auch die entsprechende Raumrichtung anzugeben.
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Unter
einem Spektralbereich wird eine Zusammenfassung (Menge) der Wavelet-Pixel
einer Wavelet-Transformation verstanden, die zu einer Raumrichtung,
einem Ortsbereich und einem Frequenzbereich gehören. Mit
einer Wavelet-Transformation ist es möglich, mehrere Spektralbereiche
für unterschiedliche Frequenzbereiche zu erzeugen. Spektralbereiche
können sich somit hinsichtlich ihrer Raumrichtung und/oder
ihres Frequenzbereichs unterscheiden.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass
die Wavelet-Transformation die mindestens eine Abbildung in mehrere
Spektralbereiche zerlegt, wobei jeder Spektralbereich Wavelet-Pixel
für einen mit dem Ortsbereich der Abbildung korrespondierenden
Ortsbereich bezüglich einer Raumrichtung des Ortsbereichs
der mindestens einen Abbildung und bezüglich eines Frequenzbereichs
umfasst. Dies bedeutet, dass jeder Spektralbereich Wavelet-Pixel
umfasst, die einem Ort der Abbildung zugeordnet werden können.
Der Ortsbereich des Spektralbereichs korrespondiert hierbei mit
dem Ortsbereich der Abbildung. Somit gibt es in jedem Spektralbereich
Wavelet-Pixel, die einem korrespondierenden Ortsbereich der Abbildung
zugeordnet sind. Dies bedeutet auch, dass mit jedem Ortsbereich (nicht
notwendigerweise mit jedem einzelnen Pixel) ein Ortsbereich des
entsprechenden Spektralbereichs korrespondiert, der durch die Wavelet-Transformation
gewonnene Koeffizientenwerte umfasst.
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Eine
Wavelet-Transformation kann in einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung beispielsweise mittels einer programmgesteuerten Recheneinheit
ausgeführt werden.
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Andere
Ausführungsformen sehen vor, dass eine Schaltungsanordnung
vorgesehen ist, die eine Wavelet-Transformation anhand der Abbildungsrohdaten
ausführt.
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Bei
einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jede Wavelet-Transformation
für jeden Frequenzbereich mehrere Spektralbereiche, vorzugsweise
drei Spektralbereiche, erzeugt, die entsprechend einer Raumrichtung
eines Basisvektors eines Koordinatensystems und einer Diagonalen
des Koordinatensystems des Ortsbereichs der Abbildung zugeordnet
sind. In der Regel bietet sich die Verwendung eines kartesischen
Koordinatensystems an, welches bei einem rechteckigen Dokument so
ausgerichtet ist, dass die Koordinatenachsen parallel zu den Längsseiten
des rechteckigen Dokuments bzw. der Abbildung des Dokuments ausgerichtet
sind. Da die Informationen in der Regel oder häufig parallel oder
entlang einer Diagonalen, bezogen auf die Kanten des rechteckigen
Dokuments, aufgedruckt sind, eignet sich eine solche Wavelet-Transformation
besonders für eine Auswertung. Merkmale wie beispielsweise
ein verwendeter Zeichenabstand lassen sich beispielsweise besonders
einfach und genau bestimmen. Grundsätzlich kann jedes andere
Koordinatensystem gewählt werden. Es kann auch eine abweichende
Anzahl von Raumrichtungen genutzt werden, die auch nicht mit Basisvektoren
oder einer Diagonalen assoziierbar sein müssen.
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Vorzugsweise
ist das Verfahren so ausgebildet, dass ein Wavelet-Pixel als ein
Tupel darstellbar ist, welches einen Koeffizientenwert sowie eine
Angabe umfasst, die eine Zuordnung zu der Abbildung zu einem Spektralbereich
der entsprechenden Abbildung und zu einer Position in dem Ortsbereich
des Spektralbereichs ermöglichen. In einer Vorrichtung zur
Umsetzung des Verfahrens werden die Wavelet-Pixel vorzugsweise als
Tupel oder Vektoren in einem Speicher abgelegt. Hierzu werden Speicherkonstrukte
verwendet, die so ausgebildet sind, dass sie die genannten Angaben
optimal, d. h. möglichst platzsparend, speichern können.
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Bei
einer Ausführungsform werden bei einer Auswertung ein oder
mehrere Wavelet-Pixelbereiche verwendet, der oder die Wavelet-Pixel
umfassen, die nicht einem zusammenhängenden Ortsbereich
eines Spektralbereichs zugeordnet sind. Dies bedeutet, dass beim
Auswerten der Wavelet-Pixel Wavelet-Pixel gemeinsam ausgewertet
werden können, die nicht in einem zusammenhängenden
Ortsbereich eines Spektralbereichs angeordnet sind. Ebenso ist es möglich,
dass mehrere Wavelet-Pixel unterschiedlicher Spektralbereiche zu
einem Wavelet-Pixelbereich zusammengefasst werden. Diese Wavelet-Pixelbereiche
müssen nicht notwendigerweise mit derselben Abbildung des
zu verifizierenden Dokuments korrespondieren.
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Bei
einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, mehrere
Abbildungen desselben Dokuments unter verschiedenen Aufnahmebedingungen zu
erfassen, die jeweils einer Wavelet-Transformation unterzogen werden.
Eine Vorrichtung sieht daher zweckmäßigerweise
vor, dass die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, das Dokument
unter verschiedenen Aufnahmebedingungen zu erfassen.
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Beispielsweise
ist es bei einer Ausführungsform möglich, die
mehreren Abbildungen so zu erfassen, dass unterschiedliche Wellenlängenbereiche des
an dem Dokument gestreuten/reflektierten und/oder emittierten Lichts
erfasst werden. Licht kann beispielsweise aufgrund einer angeregten
Lumineszenz von dem Dokument emittiert werden. So können
beispielsweise unterschiedliche Farbauszüge des Dokuments
als Abbildungen erfasst werden. Um dies zu erreichen, ist bei einer
Ausführungsform vorgesehen, dass das Dokument mit monochromatischer
und/oder polychromatischer elektromagnetischer Strahlung bestrahlt
wird. Um unterschiedliche Farbauszüge als Abbildungen desselben
Dokuments zu erhalten, kann das Dokument beispielsweise zeitlich
nacheinander mit monochromatischem Licht unterschiedlicher Wellenlänge
belichtet werden und jeweils eine Abbildung erfasst werden. Bei
einer Ausführungsform umfasst die Erfassungsvorrichtung
somit eine oder mehrere monochromatische Lichtquellen und gegebenenfalls
zusätzlich eine polychromatische Lichtquelle. Alternativ
kann die Erfassungsvorrichtung eine oder mehrere wellenlängenselektive Erfassungseinheit
umfassen, die ein polychromatisch beleuchtetes Dokument erfassen.
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Da
es üblich ist, in Sicherheitsdokumente auch Farbmittel
zu integrieren, welche bei geeigneter Anregung selbständig
Licht emittieren, ist bei einigen Ausführungsformen vorgesehen,
dass beispielsweise eine Anregung mit UV-Strahlung vor- oder während
eines Erfassens einer Abbildung erfolgt. Ebenso können
andere Ausführungsformen eine Anregung im IR-Wellenlängenbereich
vorsehen. Eine Ausführungsform sieht somit vor, dass die
mehreren Abbildungen so erfasst werden, dass das Dokument unterschiedlich
beleuchtet und/oder angeregt wird. Insbesondere ist es vorgesehen,
dass das Dokument mit IR-Strahlung, sichtbarer Strahlung und/oder UV-Strahlung
angeregt/beleuchtet wird. Ebenso sind jedoch Ausführungsformen
möglich, bei denen andere Anregungsmechanismen, beispielsweise
in Form eines elektrischen Felds usw., verwendet werden, um beispielsweise
eine Elektrolumineszenz anzuregen.
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Da
die unterschiedlichen Abbildungen möglicherweise mit unterschiedlicher
Qualität und/oder Auflösung aufgenommen werden
und unterschiedliche Informationsgehalte des Dokuments repräsentieren,
ist es bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Wavelet-Transformationen
für unterschiedliche Abbildungen desselben Dokuments mit
unterschiedlichen Wavelet-Basisfunktionen und/oder Skalierungen
ausgeführt werden. Es versteht sich, dass auch Abbildungen
gleicher Qualität und Auflösung mit unterschiedlichen
Wavelet-Basisfunktionen und/oder Skalierungen transformiert werden
können.
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Um
komplexe Merkmale zum Verifizieren von Sicherheitsdokumenten zu
erhalten, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass
zum Ableiten von Merkmalen mehrere Wavelet-Pixel in Kombination
ausgewertet werden, die unterschiedlichen Abbildungen desselben
Sicherheitsdokuments und/oder unterschiedlichen Ortsbereichen und/oder
unterschiedlichen Spektralbereichen jeweils desselben Sicherheitsdokuments
zugeordnet sind.
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Die
Merkmale lassen sich anhand der Wavelet-Pixel oder einer Gruppe
von Wavelet-Pixeln, die in einem Wavelet-Pixelbereich zusammengefasst
sind bzw. werden, einfach ableiten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird mindestens eines der Merkmale durch eine statistische Auswertung
abgeleitet. Unter einer statistischen Auswertung wird hier ein Ermitteln
einer Häufigkeit einzelner Koeffizientenwerte, das Vorliegen
von Koeffizientenwerten in einem bestimmten Koeffizientenbereich,
aber auch das Ermitteln komplexerer statistischer Größen,
wie beispielsweise eines Mittelwerts von Koeffizientenwerten, einer
Standardabweichung und/oder einer Varianz oder anderer Größen,
verstanden.
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Bei
einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ableiten
eines Merkmals durch einen Vergleich ermittelter statistischer Eigenschaften
oder Eigenschaftskombinationen mit für Merkmale typischen
statistischen Vorgabeeigenschaften oder Vorgabeeigenschaftskombinationen
erfolgt, wobei das Merkmal als abgeleitet gilt, wenn die ermittelte
statistische Eigenschaft oder Eigenschaftskombination eine vorgegebene Übereinstimmung
mit einer dem Merkmal zugeordneten typischen statistischen Vorgabeeigenschaft
bzw. Vorgabeeigenschaftskombination aufweist. Beispielsweise kann
für einen Wavelet-Pixelbereich ermittelt werden, wie viele
Wavelet-Pixel einen Koeffizientenwert innerhalb eines bestimmten
Wertebereichs aufweisen. Hierbei wird vorzugsweise eine Normierung
auf die Gesamtzahl der betrachteten Wavelet-Pixel vorgenommen. Einzelne Merkmale
von Sicherheitsdokumenten sind beispielsweise mit einem bestimmten
relativen Anteil von Wavelet-Koeffizientenwerten in diesem Wertebereich
korreliert. Dies bedeutet, dass das Merkmal eine Vorgabeeigenschaft
aufweist, nämlich eine relative Häufigkeit, mit
der in dem betrachteten Wavelet-Pixelbereich Koeffizientenwerte
in dem bestimmten Wertebereich auftreten.
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Da
bei einer Wavelet-Transformation die einzelnen Wavelet-Pixel immer
noch einem Ortsbereich der ursprünglichen Abbildung bzw.
des Dokuments zugeordnet werden können, können
die Merkmale lokal aufgelöst, d. h. zugeordnet zu Ortsbereichen
der Abbildung des Dokuments, ermittelt werden.
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Bei
den abgeleiteten Merkmalen kann es sich beispielsweise um verwendete
Druckverfahren handeln. Hierfür können einzelne
Ortsbereiche oder auch das gesamte Dokument hinsichtlich einer Verwendung
eines bestimmten Druckverfahrens untersucht werden. Es wurde herausgefunden,
dass einzelne Druckverfahren, die zur Herstellung eines Dokuments
verwendet sind, dazu führen, dass in bestimmten Spektralbereichen
statistische Eigenschaften der Wavelet-Koeffizienten auftreten,
die charakteristisch für das jeweilige Druckverfahren sind.
Da bestimmte Druckverfahren einen hohen technischen Aufwand erfordern,
liefert das Nachweisen eines bestimmten verwendeten Druckverfahrens
in einfach gelagerten Fällen bereits eine ausreichende
Sicherheit, um festzustellen, ob es sich um ein echtes oder gefälschtes
Dokument handelt. Kann hingegen ein Druckverfahren identifiziert
werden, welches für Sicherheitsdokumente in der Regel nicht
verwendet wird, so stellt ein solches Merkmal ein Indiz dafür
dar, dass dieses Dokument nicht echt oder zumindest verfälscht
ist. Bei einer Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass
zum Ermitteln der statistischen Eigenschaften zum Ableiten eines
Merkmals, welches ein Druckverfahren angibt, mit dem ein Ortsbereich des
Dokuments bedruckt ist, eine relative Anzahl der Wavelet-Pixel des
zugehörigen Ortsbereichs mindestens eines Spektralbereichs
ermittelt wird, deren Koeffizientenwert in einem vorgegebenen Werteintervall liegt.
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Auf
einfache Weise lassen sich auch Verfälschungen an Sicherheitsdokumenten
nachweisen, zu deren Ausführung eine Rasur ausgeführt
wurde. Hierzu ist es vorteilhaft, dass die Wavelet-Pixel oder Wavelet-Pixelgruppen
auf statistische Abweichungen gegenüber typischen statistischen
Voreingabeeigenschaften ausgewertet werden, um solche Verfälschungen
zu ermitteln.
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Weitere
einfach abzuleitende Merkmale umfassen: erkannte Kanten von gedruckten
Zeichen oder Symbolen oder eine Erkennung einer Oberflächenbeschaffenheit,
z. B. Relief, Struktur. Werden Wavelet-Pixelbereiche in Umgebungen
von erkannten Kanten von gedruckten Zeichen oder Symbolen statistisch
ausgewertet, um eine Oberflächenrauigkeit auf statische
Abweichungen hin zu untersuchen, können beispielsweise
wie oben erwähnt Rasuren erkannt werden, die eine Oberflächenbeschaffenheit des
Dokuments charakteristisch verändern.
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Anhand
der abgeleiteten Merkmale findet bei einigen Ausführungsformen
eine Klassifizierung und Identifizierung des Dokuments mittels eines
neuronalen Netzwerks oder einer sogenannten Support-Vektor-Maschine
oder eines anderen Klassifikationsverfahrens statt. Da ein Ableiten
der Merkmale aus den Wavelet-Pixeln bzw. Wavelet-Pixelbereichen
ein Ableiten allgemeiner Merkmale für Dokumente ermöglicht,
beispielsweise das Vorhandensein mittels bestimmter Druckverfahren
aufgedruckter Informationen, ein Vorhandensein eines Guillochendrucks,
eine Bestimmung einer bestimmten Oberflächenrauigkeit usw.,
ist es möglich, anhand der ermittelten Merkmale sukzessive
mögliche Dokumentidentifikationen auszuschließen.
Während im Stand der Technik meist eine Vielzahl von Pixelbereichen
zwischen dem zu verifizierenden Dokument und einem möglichen Referenzdokument
zu vergleichen ist, um eine zuverlässige Identifikation
zu ermöglichen, kann hier anhand eines Ableitens einer
geringen Anzahl von Merkmalen eine eindeutige Identifikation eines
Dokumenttyps herbeigeführt werden.
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Bei
einer Ausführungsform der Erfindung werden eine Vorrichtung
und ein Verfahren geschaffen, bei denen vorgesehen ist, dass nach
einem Ableiten einer statistischen Eigenschaft, welcher kein Merkmal
in dem Expertenwissen zugeordnet ist oder werden kann, eine Antwort
auf die Frage, ob (a) diese Eigenschaft ein neues authentisches
Merkmal eines Dokuments oder (b) ein neues verfälschtes
Merkmal eines Dokuments oder (c) ein neues eine Fälschung anzeigendes
Merkmal eines Dokuments oder (d) keine der vorgenannten Alternativen
darstellt, erfasst wird und abhängig von der erfassten
Antwort in den Fällen (a) bis (c) das Expertenwissen erweitert
wird. Hierdurch kann ein selbstlernendes Verifikationsverfahren
bzw. eine selbstlernende Verifikationsvorrichtung geschaffen werden.
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Neben
einem Abprüfen auf charakteristische Merkmale einzelner
authentischer Dokumente ist es ebenso möglich, charakteristische
Merkmale im Expertenwissen abzulegen, die eine Fälschung und/oder
Verfälschung anzeigen. Hierdurch ist eine Prüfung
von unbekannten Dokumenten im Hinblick darauf möglich,
ob typische Fälschungsmerkmale vorhanden sind.
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Bei
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Merkmalskombination
eines Dokuments dem Expertenwissen zugeführt wird, wenn
diese Merkmalskombination unbekannt ist und eine Verifikationsinformation
erfasst wird, die das zugehörige Dokument als authentisches
und/oder nicht authentisches Dokument identifiziert. Bei einem gemäß dem Expertenwissen
nicht zu identifizierenden Dokumententyp wird bevorzugt eine Vielzahl
von Merkmalen abgeleitet. Bei einer Ausführungsform der
Erfindung ist es möglich, diese Merkmalskombinationen im
Expertenwissen nach Dokumenttypen zu klassifizieren. Dadurch wird
die Möglichkeit geschaffen, gemeinsame Merkmale zu extrahieren,
die einen jeweiligen Dokumenttyp eindeutig identifizieren. Ist eine
ausreichend große Anzahl von Dokumenten eines Dokumenttyps
gemäß dem Verfahren oder von der Vorrichtung bearbeitet
worden, so kann dieser Dokumenttyp einfacher und schneller zuverlässig
identifiziert werden. Die Anzahl der hierfür benötigten
Merkmale wird automatisch auf ein notwendiges und hinreichendes
Maß reduziert.
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Bei
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen,
dass das Expertenwissen Informationen über einzelne typische
Merkmale von authentifizierten Dokumenten und/oder über
typische gefälschte Merkmale umfasst. Diese sind nicht
unmittelbar einzelnen Dokumenttypen zugeordnet. Bei einer solchen
Ausführungsform erfolgt die Authentifizierung anhand des
Vorliegens einzelner und/oder einer Kombination von Merkmalen, die
identifiziert sind und die nicht explizit über das Expertenwissen einem
Dokumententyp zugeordnet sind. Dieses Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung können beispielsweise dort eingesetzt werden,
wo Expertenwissen über eine konkrete Ausgestaltung einzelner Dokumenttypen
nicht preisgegeben werden soll. Gegenüber einer gewöhnlichen
Sichtkontrolle wird das Auffinden nicht authentischer Dokumente
durch einen Einsatz einer solchen Vorrichtung bzw. die Anwendung
eines solchen Verfahrens bereits deutlich gesteigert.
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Bei
einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass Merkmalen und/oder
Kombinationen von Merkmalen Gewichtungen zugeordnet sind und anhand der
für ein Dokument abgeleiteten Merkmale und Merkmalskombinationen
aus den Gewichtungen eine Gesamtgewichtung ermittelt wird, die ein
Maß für ein Vorliegen eines authentischen Dokuments
angibt. Hierbei können Merkmale, die auf eine Fälschung hinweisen,
negativ berücksichtigt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 ein
schematisches Ablaufdiagramm für eine Ausführungsform
eines Verfahrens zur Verifikation von Dokumenten;
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2 eine
schematische Darstellung eines Dokuments;
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3 eine
schematische Darstellung der sich aus der Wavelet-Transformation
ergebenden Spektralbereiche zu dem Dokument nach 2;
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4, 5 grafische
Darstellungen statistischer Auswertungen für ein glattes
(4) und ein raues (5) Dokument;
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6 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Verifizieren eines
Dokuments;
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7 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung einer lokalisiert
durchgeführten Verifikationsprüfung; und
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8 eine
schematische Darstellung einer Verifikationsvorrichtung, die eine
externe Datenbank mit Expertenwissen nutzt.
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In 1 ist
schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Verifikation
von Dokumenten gezeigt. Zunächst werden eine oder mehrere Abbildungen
ein und desselben Dokuments erfasst 1. In einem weiteren Verfahrensschritt
werden die eine oder die mehreren Abbildungen jeweils einer Wavelet-Transformation
unterzogen 2. Hierbei werden unterschiedliche Spektralbereiche erzeugt.
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In 2 ist
exemplarisch eine Abbildung 3 eines Dokuments schematisch dargestellt.
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In 3 sind
die sich durch die Wavelet-Transformation ergebenden Spektralbereiche
der in 2 gezeigten 3 des Dokuments
schematisch dargestellt. (SazPrüfen??) Bei der gewählten Wavelet-Transformation
werden für unterschiedliche Frequenzbereiche 4-1, 4-2, 4-3,
... 4-n jeweils drei Spektralbereiche 4-1a, 4-1b, 4-1c, 4-2a, 4-2b, 4-2c, ...
erzeugt. Dies bedeutet, dass die Wavelet-Zerlegung bezüglich
dreier unterschiedlicher Raumrichtungen hier parallel zur Längskante 5 des
Dokuments (Spektralbereich mit a gekennzeichnet), parallel zur kurzen
Seitenkante 6 des Dokuments (Spektralbereich gekennzeichnet
durch b) und entlang einer Diagonalen 7 des Dokuments (Kennzeichnung
des Spektralbereichs mit c) vorgenommen wird. Bei der Wavelet-Transformation
werden Koeffizientenwerte ermittelt, die einem Ort auf der Abbildung
des Dokuments, einem Frequenzbereich und einer Raumrichtung, entlang
derer die spektrale Zerlegung vorgenommen wird, zugeordnet ist.
Bei der Darstellung in 3 sind die Koeffizientenwerte
als Graustufen an dem jeweiligen Ort dargestellt. Für jeden
Frequenzbereich 4-1, ..., 4-n und jede Raumrichtung,
entlang derer die Wavelet-Transformation die spektrale Zerlegung
vornimmt, ist ein eigener Ortsbereich dargestellt. Gut zu erkennen
ist, dass beispielsweise ein Sicherheitsmerkmal 8, welches
ein strahlenförmig ausgebildeter Stern ist, in unterschiedlichen
Ausprägungen in den einzelnen Spektralbereichen erkennbar ist,
wobei die Ausprägungen dieses Merkmals mit den Bezugszeichen 8' gekennzeichnet
sind. Während in den Spektralbereichen 4-1a, 4-2a hauptsächlich
die parallel zur kurzen Seitenkante ausgerichteten strahlenförmigen
Linien des Sicherheitsmerkmals 8 Koeffizientenwerte mit
hoher Intensität erzeugen, erzeugen die parallel zur Längsachse
ausgerichteten Strahlen des Sicherheitsmerkmals 8 hohe
Koeffizientenwerte in den Spektralbereichen 4-1b, 4-2b,
in denen die Wavelet-Zerlegung parallel zur kurzen Seitenkante vorgenommen
ist. Es ist für den Fachmann erkennbar, dass die Wavelet-Pixel
dem Ortsbereich der Abbildung nach wie vor lokal zugeordnet werden können.
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Gemäß dem
schematisch dargestellten Verfahrensablauf nach 1 wird
anschließend ein Ableiten 9 von Merkmalen anhand
der ermittelten Wavelet-Pixel vorgenommen.
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Hierzu
wird Expertenwissen verwendet, welches angibt, wie die Wavelet-Pixel
einzeln oder in bestimmten Wavelet-Pixelgruppen, welche auch als Wavelet-Pixelbereiche
bezeichnet werden, auszuwerten sind, um ein Merkmal abzuleiten.
Die einzelnen Wavelet-Pixel eines Wavelet-Pixelbereichs müssen
nicht räumlich benachbart oder aus demselben Spektralbereich
oder aus derselben Abbildung des Dokuments stammen. Vielmehr können
Wavelet-Pixel zu einem Wavelet-Pixelbereich beliebig kombiniert
werden, solange sie aus Abbildungen ein und desselben Dokuments
stammen.
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Ein
Ableiten von Merkmalen, welche beispielsweise ein Druckverfahren,
eine Oberflächenbeschaffenheit, eine Zeichengröße
usw. sein können, kann am einfachsten durch eine statistische
Auswertung einzelner Pixel oder von Pixelbereichen erfolgen. Beispielhaft
wird dies anhand der 4 und 5 erläutert. 4 und 5 zeigen
Grafen, in denen eine Häufigkeit von Koeffizientenwerten
in einer Wavelet-Pixelgruppe aufgetragen ist. Entlang der Abszisse 22 sind
die Koeffizientenwerte und entlang der Ordinate 23 deren
Häufigkeiten normiert auf eine maximale Häufigkeit
eines Koeffizientenwertes aufgetragen. Während in 4 eine
Abbildung eines glatten Dokuments ausgewertet ist, ist in 5 eine Abbildung
eines rauen oder aufgrund von Verfälschungen aufgerauten
Dokuments dargestellt. Gut zu erkennen ist, dass es charakteristische
statistische Eigenschaften gibt, die für beide Dokumente identisch
sind und genauso charakteristische Eigenschaften gibt, die für
die Dokumente unterschiedlich sind. In den dargestellten Spektren
sind drei Linien 25, 26, 27 zu erkennen,
die bei denselben Koeffizientenwerten ihren Schwerpunkt aufweisen.
Dieses statistische Merkmal bzw. diese statistischen Merkmale (Schwerpunktspositionen)
sind für beide Dokumente bzw. deren Abbildungen identisch.
Die aus den Abbildungen der beiden Dokumente abgeleiteten Wavelet-Pixel,
d. h. Koeffizientenwerte, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich
ihrer Verteilung dahingehend, dass die sich ergebenden Linien 25, 26, 27 unterschiedliche
Breiten 28, 29, 30 aufweisen. Bei den
Linien 25, 26, 27, die aus den Wavelet-Pixeln
abgeleitet sind, die aus der Abbildung des rauen Dokuments gewonnen
sind, ist insbesondere im Bereich eines Fußes der Linien
eine deutliche Verbreiterung zu erkennen. Hierdurch ist es auf einfache
Weise möglich, raue Dokumente oder durch Fälscheraktivitäten
aufgeraute Dokumente von glatten Dokumenten zu unterscheiden.
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Es
ergibt sich für den Fachmann, dass hier lediglich exemplarisch
eine Ableitung eines möglichen Merkmals beschrieben ist.
Eine Vielzahl weiterer Merkmale, welche beispielsweise eine Angabe umfassen,
mit welchem Druckverfahren ein Bereich und/oder das gesamte Dokument
bedruckt sind, eine Angabe über verwendete Farben und/oder
Farbzusammensetzungen usw., abgeleitet werden können. Die
benötigten Auswerteschritte, d. h. Rechenschritte, die
zum Ableiten einzelner Merkmale aus den Wavelet-Pixeln oder Wavelet-Pixelbereichen
notwendig sind, sind in der Regel nicht aufwendig. Um beispielsweise
festzustellen, ob ein Dokument rau oder glatt ist, wäre
es in dem oben gezeigten Beispiel vermutlich ebenfalls ausreichend,
Koeffizientenwertbereiche im Bereich der Linienfüße
auf ein Vorhandensein von Koeffizientenwerten zu untersuchen. Ein vollständiges
Histogramm müsste somit nicht erstellt werden.
-
Anhand
der abgeleiteten Merkmale ist es möglich, unter Rückgriff
auf Expertenwissen, welches eine Klassifizierung 10 zulässt,
eine Identifizierung und/oder Verifikation des Dokuments vorzunehmen.
Schließlich wird ein Ergebnis der Verifikation ausgegeben
11.
-
In 6 ist
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verifikation
von Dokumenten dargestellt. Die Vorrichtung 41 umfasst
eine Erfassungseinrichtung 42. Die Erfassungseinrichtung 42 umfasst
eine grafische Erfassungseinheit 43, welche beispielsweise
als Digitalkamera oder als Scanner ausgebildet sein kann. Zusätzlich
umfasst die Erfassungseinrichtung 42 vorzugsweise eine
oder mehrere Beleuchtungseinrichtungen 44, 45.
Hierdurch wird es möglich, ein Dokument 46 unterschiedlich
zu belichten und mittels der grafischen Erfassungseinheit 43 eine
oder mehrere Abbildungen zu erfassen. Ebenso kann die Erfassungseinrichtung 42 bei
anderen Ausführungsformen eine Einrichtung zum Anlegen
des elektrischen Felds an Kontakte des Dokuments aufweisen, um beispielsweise
eine Elektrolumineszenz auszulösen. Die grafische Erfassungseinheit 43 ist
vorzugsweise so ausgebildet, dass sie schwellenlängenselektiv
Abbildungen aufnehmen kann. So ist es möglich, eine Abbildung
des Dokuments 46 zu erfassen, die beispielsweise nur elektromagnetische
Strahlung erfasst, welche im infraroten Wellenlängenbereich
emittiert und/oder reflektiert und gestreut wird. Insgesamt ist
die Erfassungseinrichtung 42 so ausgebildet, dass sie in
der Lage ist, grafische Abbildungen des Dokuments 46 zu
erfassen. Um unterschiedliche Wellenlängen zu erfassen, können
auch mehrere grafische Erfassungseinheiten vorgesehen sein.
-
Die
Vorrichtung 41 umfasst ferner eine Transformationseinheit 47.
Die Transformationseinheit 47 ist ausgebildet, die die
Abbildungen repräsentierenden Daten einer Wavelet-Transformation
zu unterziehen. Hierdurch werden für jede Abbildung Spektralbereiche
erzeugt, die vorzugsweise in einem Speicher 48 für
eine weitere Bearbeitung abgelegt werden. Die Transformationseinheit 47 kann
bei einigen Ausführungsformen auch mittels einer programmgesteuerten
Recheneinheit 55 ausgebildet sein. Die Vorrichtung 41 umfasst
ferner eine Auswerteeinheit 49, die anhand der Wavelet-Pixel
oder Wavelet-Pixelbereiche, die in den erzeugten Spektralbereichen
enthalten sind, Merkmale des Dokuments ableitet. Die Auswerteeinheit 49 kann
mittels einer oder mehrerer elektronischen Schaltungen ausgebildet
sein. Alternativ kann die Auswerteeinheit 49 mittels der
programmgesteuerten Recheneinheit 55 oder einer anderen
Recheneinheit realisiert sein. Zur Ableitung der Merkmale können
in der Speichereinheit 48 abgelegte Informationen, beispielsweise Programmmodule 56,
abgerufen werden, die als eine Repräsentation von Expertenwissen
für ein Ableiten der Merkmale angesehen werden können.
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Die
Vorrichtung 42 umfasst ferner eine Verifikationseinheit 50,
die in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls mittels
der Recheneinheit 55 realisiert ist. Diese ist ausgebildet,
anhand von in der Speichereinrichtung 48 abgelegten Experteninformationen
eine Klassifikation des Dokuments 46 anhand der abgeleiteten
Merkmale vorzunehmen.
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Bei
einer sehr einfachen Ausführungsform reicht es aus, zur
Verifikation des Dokuments ein einziges typisches Merkmal abzuleiten.
in einem solchen Fall besteht die Verifikationseinheit aus einer Abfrageeinrichtung,
die prüft, ob das abgeleitete Merkmal mit dem erwarteten
Merkmal übereinstimmt, d. h., ob das Merkmal abgeleitet
werden konnte. Bei komplexeren Dokumenten werden jedoch mehrere
Merkmale in Kombination ausgewertet, um das Dokument zu klassifizieren
und einem Dokumenttyp zuzuordnen. Die Klassifizierung kann beispielsweise
mittels eines neuronalen Netzwerks oder einer Support-Vektor-Maschine
erfolgen. Das Expertenwissen über die Klassifikation ist
dann zumindest teilweise in dem neuronalen Netzwerk bzw. der Support-Vektor-Maschine
enthalten. Diese können programmgesteuert mittels eines
Rechners ausgestaltet sein.
-
Es
ergibt sich für den Fachmann, dass die Informationseinheit,
die Auswerteeinheit und/oder die Verifikationseinheit, sofern sie
ganz oder teilweise mittels eines programmgesteuerten Rechners realisiert
sind, mittels ein und desselben Rechners bzw. Mikroprozessors realisiert
werden können.
-
Die
dargestellte Ausführungsform umfasst ferner eine Ausgabeeinheit 51,
um ein Verifikationsergebnis auszugeben. Dieses kann beispielsweise eine
Angabe darüber sein, ob das Dokument echt ist, eine Fälschung
ist oder verfälscht ist. Bei anderen Ausführungsformen
kann zusätzlich oder alternativ der Dokumententyp ausgegeben
werden, als welches das Dokument identifiziert worden ist.
-
Bei
der Ausgabeeinheit kann es sich um eine beliebige Einheit handeln,
die in der Lage ist, Informationen auszugeben. Beispielsweise kann
es sich um eine Anzeigeeinrichtung handeln. Bei anderen Ausführungsformen
kann es sich jedoch um eine Schnittstelle handeln, die die Ausgabe
in Form von elektronischen Signalen vornimmt, die von anderen elektronischen
Einrichtungen ausgewertet und gegebenenfalls in eine für
einen Nutzer wahrnehmbare Form übersetzt werden können.
-
Die
Vorrichtung 42 umfasst ferner eine Eingabeeinheit 52, über
die Nutzereingaben erfasst werden können. Hierdurch ist
es möglich, beispielsweise das Expertenwissen zu erweitern.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Speichereinrichtung 48 Bestandteil
der Vorrichtung 42. Bei anderen Ausführungsformen
kann es vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil des Expertenwissens
in einer externen Datenbank abgelegt ist. Eine solche Ausführungsform
ist beispielsweise in 8 dargestellt. Die Verifikationsvorrichtung 42 ist
dort über ein Kommunikationsnetz 53 mit einer
externen Datenbank 54 verbunden. Diese enthält
notwendiges Expertenwissen, um ein Ableiten von Merkmalen zu ermöglichen und/oder
Informationen für eine Klassifizierung und/oder Verifizierung
des Dokuments, dessen Abbildung bzw. Abbildungen erfasst sind. Bei
anderen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zumindest
ein Teil der Klassifizierung in einer Zentraleinrichtung vorgenommen
wird. Bei einer solchen Ausführungsform wird in der lokalen
Verifikationsvorrichtung lediglich eine Erfassung der einen oder
der mehreren Abbildungen sowie in die Transformation der Abbildungsdaten
mittels einer Wavelet-Transformation durchgeführt. Ferner
werden die einzelnen Merkmale in dem Verifikationsgerät
abgeleitet. Die Merkmale bzw. ihre speziellen Ausprägungen
werden dann zu der Zentraleinheit übertragen. Anhand der übermittelten
Merkmalsinformationen wird dann eine Klassifizierung des Dokuments
bzw. eine Verifikation vorgenommen. Das Verifikationsergebnis wird dann
zu der Verifikationsvorrichtung zurückübertragen
und ausgegeben.
-
Bei
einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Verifizierung
anhand einzelner Merkmale oder Merkmalskombinationen vorgenommen wird,
die Dokumenttypen oder Klassen von Dokumenttypen zugeordnet sind.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass
ein oder mehrere Merkmale abgeleitet werden, die unterschiedliche Ausprägungen,
beispielsweise unterschiedliche Werte, annehmen können.
Anhand der unterschiedlichen ermittelten Ausprägungen der
einzelnen Merkmale für ein Dokument wird dann ein Konfidenzwert
gebildet, der ein Maß dafür ist, ob es sich bei
dem untersuchten Dokument um ein echtes oder ein gefälschtes
oder verfälschtes Dokument handelt. Die einzelnen abgeleiteten
Merkmale können mit einem Wichtungsfaktor versehen sein.
Eine Verifikation anhand dieses Verfahrens bietet sich insbesondere
dann an, wenn eine Klasse von Dokumenten hinsichtlich einzelner
Merkmale eine gewisse Variationsbreite aufweist. Schwankt beispielsweise
eine Rauigkeit eines verwendeten Dokumentmaterials bei den Reisepässen
eines Staates, so kann als ein Merkmal die Rauigkeit des Dokuments
ermittelt werden. Bestimmt man die Rauigkeitswerte für
eine große Anzahl von Dokumenten, so kann man ein Histogramm
erstellen, durch welches für jeden Rauigkeitswert eine
Häufigkeit angegeben werden kann, mit der dieser Rauigkeitswert
auftritt. Führt man eine solche Analyse für unterschiedliche
Merkmale aus und gewichtet die einzelnen Merkmale, so kann man hieraus
auf einfache Weise einen Konfidenzwert dafür ableiten,
dass es sich bei dem Dokument um ein echtes Dokument handelt. Weist
das Dokument in vielen Einzelmerkmalen eine hohe Abweichung von
dem statistischen Mittelwert für das jeweilige Merkmal
auf, so wird ein resultierender Konfidenzwert sich stark von dem Konfidenzwert
derjenigen Dokumente unterscheiden, deren Einzelmerkmale jeweils
nahe an den entsprechenden Mittelwerten liegen. Dieses Verfahren ermöglicht
es, anhand der Ermittlung einfach festzustellender Merkmale für
Dokumente eine zuverlässige Echtheitsprüfung und
gegebenenfalls auch eine Identifizierung vorzunehmen. Hierbei wird
angemerkt, dass eine Identifizierung nicht nur möglich
ist, indem Dokumente mit einer Variationsbreite in den einzelnen
Merkmalen untersucht werden. Vielmehr ist es ebenso möglich,
Merkmale, die unterschiedliche Ausprägungen haben, auf
diese Weise miteinander zu kombinieren, um jedem Dokument einen
charakteristischen Wert, welcher beispielsweise als Erkennungswert
bezeichnet wird, zuzuordnen. Die Erkennungswerte von echten Dokumenten
eines Dokumententyps, beispielsweise eines Reisepasses einer Nation,
werden alle einen ähnlichen Wert aufweisen. Anhand der
Erkennungswerte ist somit auch eine Klassifikation der Dokumente
möglich. Hierbei wird herausgestellt, dass keine genaue
Zuordnung einer Merkmalskombination mit bestimmten Ausprägungen
zu einem bestimmten Dokumenttyp in dem Expertenwissen gespeichert
ist.
-
Ein
solches Verfahren eignet sich ferner, um ein selbstlernendes Verifikationssystem
aufzubauen. Werden beispielsweise sämtliche Dokumente hinsichtlich
einer Vielzahl von Merkmalen untersucht, so können die
ermittelten Erkennungswerte in einem Speicher abgelegt werden. Zumindest
während einer Lernphase ist es notwendig, dass eine auf
andere Weise ausgeführte Überprüfung
des Dokuments, beispielsweise über eine Prüfperson
oder eine andere Verifikationsvorrichtung, vorgenommen wird, und
zu jedem Dokument eine Verifikationsentscheidung oder eine andere
Verifikationsinformation erfasst wird. Im einfachsten Fall wird
lediglich erfasst, ob es sich um ein echtes oder um ein gefälschtes
oder verfälschtes Dokument handelt. Somit ist es möglich, einzelnen
Erkennungswerten eine Verifikationsinformation zuzuordnen. Sobald
eine ausreichend große Anzahl von Dokumenten des gleichen
Typs erfasst ist, können Dokumente dieses Typs zuverlässig
als echt, gefälscht oder verfälscht erkannt werden.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform eines selbstlernenden Verifikationsverfahrens
bzw. einer entsprechenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass für die
einzelnen erfassten Dokumente in einer Lernphase die konkreten Merkmalsausprägungen
der abgeleiteten Merkmale abgespeichert werden. Hierdurch werden
differenzierte Verifikationsanalysen erleichtert. Soll nicht nur
eine Prüfung auf Echtheit, sondern zusätzlich
eine Klassifikation ausgeführt werden, so ist dieses bei
einer großen Anzahl von möglichen Dokumenten zuverlässiger
möglich, wenn für die einzelnen Dokumenttypen
charakteristische Merkmalskombinationen oder Merkmalsausprägungen
gespeichert werden.
-
Bei
einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Lernphase
zunächst für alle Dokumente dieselben Merkmale
abgeleitet und deren Ausprägungen gespeichert werden. Zusätzlich
wird eine Verifikationsinformation, die beispielsweise das Dokument
identifiziert, erfasst. Sind eine Vielzahl von Dokumenten desselben
Dokumenttyps erfasst worden, so lässt es sich ermitteln,
in welchen Merkmalen bzw. mit welchen Merkmalsausprägungen
die Dokumente eines Dokumententyps übereinstimmen bzw.
sich von anderen Dokumenttypen abgrenzen lassen. Auf diese Weise
kann es erreicht werden, dass nach der Lernphase nur noch eine begrenzte
Anzahl von Merkmalen abzuleiten ist, um eine Klassifizierung eines
Dokuments vorzunehmen. Ebenso ist es selbstverständlich
möglich, Merkmale zu erfassen, die eindeutig gefälschte
und/oder verfälschte Dokumente kennzeichnen. Häufig
ist es sinnvoll, die Dokumente ebenfalls auf ein Vorliegen solcher
Merkmale zu untersuchen, um eine Verifikationsentscheidung zu treffen.
Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Dokument anhand von Merkmalen
identifizierbar ist, die beim Verfälschen des Dokuments
nicht verändert werden.
-
Bei
einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Verifikation
einzelner Merkmale, insbesondere lokal aufgelöst, vorgenommen
wird, nachdem der Dokumenttyp identifiziert ist. Hierdurch ist es möglich,
insbesondere solche Merkmale auf Verfälschungen zu untersuchen,
die für eine Individualisierung und/oder Personalisierung
eines Dokuments verantwortlich sind. Dies sind beispielsweise biometrische
Daten in Form eines Passbilds oder alphanumerische Aufdrucke, die
einen Namen, eine Anschrift, ein Geburtsdatum, eine Seriennummer
usw. umfassen.
-
Anhand
von 7 soll erläutert werden, wie eine lokalisierte
Ableitung von Merkmalen und eine gezielte Verifikation vorgenommen
werden können. Ein Dokument 61 umfasst mehrere
lokale Bereiche 62-1 bis 62-10, an denen beispielsweise
jeweils ein alphanumerisches Zeichen einer maschinenlesbaren Zeile
aufgedruckt ist. Für die einzelnen lokalen Bereiche 62-1 bis 62-10 werden
aus entsprechenden örtlichen Bereichen der Spektralbereiche
Wavelet-Pixel statistisch ausgewertet, um unterschiedliche Merkmale,
hier beispielsweise drei Merkmale, abzuleiten. Für die
Merkmale a, b und c ist jeweils eine statistische Verteilung einer
Häufigkeit gegen die Merkmalsausprägung aufgetragen,
die sich bei einer Auswertung aller Bereiche 62-1 bis 62-10 ergibt.
Um Verfälschungen aufzufinden, wird nun untersucht, ob
die Merkmalsausprägungen aus einem Bereich in einem oder
mehreren der Merkmale a bis c signifikant von der statistischen
Gesamtheit abweichen. Die einzelnen Merkmalsausprägungen
für die Merkmale a bis c sind schematisch als Kästen
dargestellt, denen eine Ziffer zwischen 1 und 10 zugeordnet ist,
die die Merkmalsausprägung des entsprechenden Bereichs
des Dokuments angeben, welches im Bezugszeichen dieselbe Ziffer
als nachgestellte Zahl aufweist. Es wird deutlich, dass die Merkmalsausprägungen
der Bereiche 62-4, 62-5 und 62-7 jeweils
zumindest für zwei Merkmale eine deutliche Abweichung von
den Merkmalsausprägungen der übrigen Bereiche 61-1 bis 61-10 aufweisen.
Hieraus lässt sich ableiten, dass in diesen Bereichen Verfälschungen
vorgenommen sind.
-
Es
ergibt sich für den Fachmann, dass hier lediglich beispielhafte
Ausführungsformen beschrieben sind. Die einzelnen im Zusammenhang
mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale
können beliebig kombiniert werden, um ein Verifikationsverfahren
oder eine Verifikationsvorrichtung auszubilden.
-
- 1
- Erfassen
von Abbildungen
- 2
- Ausführen
einer Wavelet-Transformation
- 3
- Abbildung
- 4-n
- Frequenzbereich
- 4-n-a
- Spektralbereich
zur Richtung a
- 5
- Längskante
- 6
- kurze
Seitenkante
- 7
- Diagonale
- 8
- Sicherheitsmerkmal
- 9
- Ableiten
von Merkmalen
- 10
- Klassifikation/Verifizieren
- 11
- Ausgeben
eines Ergebnisses
- 22
- Abszisse
- 23
- Ordinate
- 25–27
- Linien
- 28–30
- Breite
der Linien
- 41
- Vorrichtung
zur Verifikation
- 42
- Erfassungseinrichtung
- 43
- grafische
Erfassungseinheit
- 44,
45
- Beleuchtungseinrichtungen
- 46
- Dokument
- 47
- Transformationseinheit
- 48
- Speichereinrichtung
- 49
- Auswerteeinheit
- 50
- Verifikationseinheit
- 51
- Ausgabeeinheit
- 52
- Eingabeeinheit
- 53
- Kommunikationsnetz
- 54
- Datenbank
- 55
- Recheneinheit
- 56
- Programmmodule
- 61
- Dokument
- 62-1
... 62-10
- lokale
Bereiche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2004/038553
A2 [0004]
- - WO 03/046815 A1 [0005]