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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Erfassung, Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit mindestens einem Erkennungsmerkmal über hyperspektrale Bildgebung mit mindestens einer Hyperspektralkamera, die nach Anregung des zu untersuchenden Gegenstandes in senkrecht zu einander stehenden Bildebenen, simultan zumindest ein ortsaufgelöstes optisches Analysebild und zumindest ein ortsaufgelöstes hyperspektrales Analysebild des Gegenstandes oder eines Ausschnittes davon, entlang zwei winklig zu einander stehenden Richtungsachsen, aufnimmt, wobei jeder erhaltene Bildpunkt des hyperspektralen Analysebildes spektrale Informationen über Absorptions- und/oder Fluoreszenzeigenschaften der zu dem erhaltenen Bildpunkt korrespondierenden Ortspunkte enthält, und einer Datenverarbeitungseinrichtung, mit welcher die aufgenommenen Analysebilder in kodierte Analysebilder transformiert werden und die kodierten Analysebilder hinsichtlich des Erkennungsmerkmals untersucht werden.
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Identifizierungs- und Authentifizierungsverfahren von Gegenständen zum Schutz vor Fälschungen, zur Sortierung, zum Recyling und für Qualitätsprüfungen sind aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Dazu werden Informationsträger, Wertdokumente, oder andere Güter die einen derartigen Schutz oder eine derartige Identifizierung/Authentifizierung bedürfen, mit Erkennungsmerkmalen bzw. Sicherheitselementen versehen. Solche Merkmale erschweren die Kopie bzw. Reproduktion der genannten Gegenstände und erlauben die Identifizierung und/oder Authentifizierung.
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Einfache optische oder haptische Sicherheitselemente sind beispielsweise Wasserzeichen oder Prägestrukturen, die auf geeignete Trägermaterialien aufgebracht werden. Solche können jedoch mit vergleichsweise einfachen Mitteln nachgeahmt werden. Ein tiefergehender Schutz kann über die Fertigung von optischen Sicherheitselementen aus photonischen oder lumineszierenden Materialien erreicht werden, dessen Lumineszenzeigenschaften vom Blickwinkel oder der Bestrahlungssituation abhängen. So ist aus der WO 2009/ 071 167 A2 ein optisches Sicherheitselement mit anisotropen Pigmenten bekannt. Dieses absorbiert, reflektiert und/oder emittiert bei Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen sichtbares Licht.
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Auch in der
DE 198 04 032 A1 ist ein Sicherheitsmerkmal in Form einer lumineszierenden Verbindung bekannt. Dieses basiert auf einem mit einem Seltenerdmetall dotierten Wirtsgitter. Die Pigmente können mit VIS Lichteinstrahlung zur Lumineszenz angeregt werden.
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Ein Verfahren zur Identifizierung eines mit Sicherheitselementen versehenen Gegenstandes ist aus der
WO 2011/098083 A1 bekannt. Die dort verwendeten Sicherheitselemente enthalten mindestens ein anorganisches Lumineszenzpigment, deren Emissionsspektren sich als Funktion der Intensität der die Pigmente anregenden Strahlung, als Funktion der Temperatur, als Funktion der Zeit oder des Umgebungsdrucks ändern. Die dort genannten Sicherheitspigmente können über eine Vorrichtung identifiziert werden, die die Pigmente zur Strahlungsemission anregt, deren Emissionsspektren aufnimmt und mit vorgegebenen Emissionsspektren vergleicht. Nachteilig ist jedoch, dass die eindeutige Detektion der dort offenbarten Sicherheitselemente zur Ermittlung der Unterschiede im optischen Fingerabdruck durch Bestimmung der Emissionsspektren in Abhängigkeit von der Anregungswellenlänge, dem Vergleich des Abklingverhaltens und der Überprüfung der Emissionsspektren in Abhängigkeit der Temperatur und des Drucks sehr zeit- und kostenintensiv sind.
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Die
US 2014/0267754 A1 zeigt ein Verfahren zum Auslesen, Identifizieren und Authentifizieren von Sicherheitsmerkmalen mittels hyperspektraler Bildgebung. Die verwendeten Sicherheitsmerkmale umfassen einen oder mehrere pixelartig auf einen Träger aufgedruckte Tinten aus Nanopartikeln einer Harz-Matrix. Die Sicherheitsmerkmale werden mit Licht bestrahlt und in die Emissionsspektren der photoaktiven Tinte mit der Hyperspektralkamera aufgenommen und nach vorgegebenen spektralen Peaks untersucht. Durch die räumliche Anordnung von einem oder mehreren photoaktiven Materialien wird ein Code erzeugt, der mit der Hyperspektralkamera ausgelesen wird. Nachteilig ist hierbei, dass die Code-Information unmittelbar in der räumlichen Anordnung der Pigmente besteht. Dies kann unter gewissen Umständen eine Sicherheitslücke darstellen.
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Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erfassung, Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit mindestens einem Erkennungsmerkmal zu Grunde liegende Hyperspektralkamera ist aus der
EP 2 851 662 A2 bekannt. Die dort beschriebene Hyperspektralkamera wird für medizinische Zwecke, beispielsweise zur Verfolgung von Wundheilungsprozessen verwendet. Sie besteht aus einer Lichtquelle zur Bestrahlung des Untersuchungsgebietes mit Licht, einem Eingangsobjektiv zur Erzeugung eines Bildes des Untersuchungsgebietes in einer Bildebene, einem Spektrometer, das eine in der Bildebene angeordnete schlitzförmige Blende zur Ausblendung eines schlitzförmigen Bereichs des Bildes des Untersuchungsgebietes, ein dispersive Element, das so aufgebaut und angeordnet ist, dass die dispersive Auffächerung des durch die Blende hindurch tretenden Lichts in einer von der Längsrichtung der Blende verschiedenen Richtung erfolgt, und einen Kamerasensor aufweist, der so aufgebaut und angeordnet ist, dass er ein Beugungsbild des dispersive Elements mit der Längsrichtung der Blende in einer ersten Richtung und der dispersiven spektralen Auffächerung des Lichtes in der von der ersten verschiedenen Richtung auf seiner Kamerasensorfläche aufnimmt, und einer mit dem Kamerasensor verbundenen Datenverarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die von dem Kamerasensor empfangenen Signale als eine Vielzahl von Spektren zugeordneter Ortskoordinate entlang der Längsrichtung der Blende zu speichern, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, in einer von der Längsrichtung der Blende verschiedenen zweiten Richtung in der Bildebene aufeinanderfolgende schlitzförmige Bereiche des Bildes des Untersuchungsgebietes mit zugeordneter Ortskoordinate in der zweiten Richtung aufzunehmen, und die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Spektren jeweils zu speichern und die aufgezeichneten Spektren mit den zugeordneten Ortskoordinaten zu einem Hyperspektralbild des Untersuchungsgebietes zusammenzufassen.
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In einer Präsentation vom 3. Februar 2016 geben D. Yanson, V. Rinksy, A. Yoffe und D. Viazovsky eine Übersicht über „Disruptive optical technology for asset management & tracking“ http://www.innovex.co.il/Uploads/dbsAttachedFiles/Disruptivetechnologyforassetmanageme nttrackingiNNOVEX2016.pdf. Es werden die Möglichkeiten dargestellt, Gegenstände mittels hyperspektralen Bildgebungsverfahren zu untersuchen. So werden die spektralen Informationen in jedem Bildpunkt des hyperspektralen Bildes über Absorptionseigenschaften des zu dem Ortspunkt korrespondierenden Bildpunkt gesammelt und anschließend werden die Analysebilder in kodierter Analysebilder mithilfe einer Datenverarbeitungseinrichtung transformiert und die kodierten Analysebilder hinsichtlich eines Erkennungsmerkmals untersucht. Untersucht werden können auch Druckstrukturen, wie übliche Barcodes.
Der Erfindung liegt die A u fga b e zu Grunde, ein Verfahren zur Erfassung, Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit mindestens einem Erkennungsmerkmal zu schaffen, welches eine sichere und schnelle Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit Erkennungsmerkmalen erlaubt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Erfassung, Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit mindestens einem Erkennungsmerkmal über hyperspektrale Bildgebung angegeben, bei dem der Gegenstand, oder ein Ausschnitt davon, primäre, sekundäre und/oder tertiäre Erkennungsmerkmale aufweist, wobei die primären Erkennungsmerkmale in Form von auf den Gegenstand oder eines Ausschnittes davon aufgedruckten Druckstrukturen vorliegen, wobei die Druckstrukturen mindestens ein Lumineszenzmittel enthalten, und der Gegenstand über einen Ist-Soll Abgleich mindestens eines Erkennungsmerkmals identifiziert und/oder authentifiziert wird.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Verfahren zur Erfassung, Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit mindestens einem Erkennungsmerkmal um ein Verfahren der hyperspektralen Bildgebung. Gegenstände, die untersucht werden, können beispielsweise Wertdokumente, Ausweisdokumente oder Rechtsdokumente sein, wobei die Dokumente von fester oder flüssiger Natur sein können. Als Beispiele für relevante Gegenstände oder Dokumente flüssiger Form seien Öle, Schmierstoffe, Treibstoffe, Tinten, Lacke, Chemikalien, Klebstoffe und Flüssigkeiten aller Art genannt. Dabei kann das genannte Verfahren auch zur Materialerkennung verwendet werden. Diese Auflistung ist nicht abschließend und die Erfindung ist nicht auf die genannten Beispiele für flüssige Gegenstände beschränkt. Relevante Dokumente wie Wertdokumente, Ausweisdokumente oder Rechtsdokumente in festem Aggregatszustand sind insbesondere Banknoten, Steuermarken, Steuerbanderolen, Wertdokumente, Ausweise, Pässe, Identifikationskarten, Geld- und Kreditkarten, Transporttickets, Lotterietickets, Eventtickets, Zugangskarten, Sicherheitsabzeichen, oder die in und auf diesen Gegenständen verwendeten Sicherheitselemente wie Sicherheitsfäden, -etiketten, -folien, -streifen. Ferner sind relevante Gegenstände primäre und sekundäre Produktverpackungen: beispielsweise Faltschachteln, Papier, Metall- und Kunststoffetiketten, Schrumpffolien, Verschlüsse, Textiletiketten, Anhängeetiketten, Glasbehälter, Ampullen, Kunststoffbehälter, Blisterfolien, Durchdrückverpackungen, Kaschierfolien und weitere Verpackungsmittel welche eine Produktsicherheitsapplikation erfordern. Zudem können relevante Gegenstände Originalteile (OEM) mit benötigter Produktsicherheitsapplikation sein: beispielsweise Spritzgussteile, Gehäuse, Platinen, Schaltfolien, Bauteile, Ersatzteile, Zubehörteile, Casinochips. Weiterhin können als relevante Gegenstände Lebensmitteleinfärbungen, Arzneimittelüberzüge oder kosmetische Formulierungen betrachtet werden. Auch Naturprodukte, Saatgut, Früchte, Lebensmittel, Fleisch, Leder und Kunstgegenstände sowie lebende Organismen wie Bakterien kommen als relevante Gegenstände in Betracht.
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Für das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mindestens eine Hyperspektralkamera verwendet werden, die nach Anregung mit Strahlung von Wellenlängen eines Bereichs von 150 nm bis 2000 nm des zu untersuchenden Gegenstandes in senkrecht zu einander stehenden Bildebenen, simultan zumindest ein ortsaufgelöstes optisches Analysebild und zumindest ein ortsaufgelöstes hyperspektrales Analysebild des Gegenstandes oder eines Ausschnittes davon, entlang zwei winklig zu einander stehenden Richtungsachsen, aufnimmt. Jeder erhaltene Bildpunkt des hyperspektralen Analysebildes enthält spektrale Informationen über Absorptions- und/oder Fluoreszenzeigenschaften der zu dem erhaltenen Bildpunkt korrespondierenden Ortspunkte. Weiterhin ist eine Datenverarbeitungseinrichtung Bestandteil der Hyperspektralkamera. Mit dessen Hilfe werden die aufgenommenen Analysebilder in kodierte Analysebilder transformiert und die kodierten Analysebilder hinsichtlich der Erkennungsmerkmale untersucht.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Gegenstand, oder ein Ausschnitt davon, primäre, sekundäre und/oder tertiäre Erkennungsmerkmale aufweist. Der Gegenstand kann über einen Ist-Soll Abgleich mindestens eines Erkennungsmerkmals, vorzugsweise mehrerer Erkennungsmerkmale, identifiziert und/oder authentifiziert werden. Durch derlei Erkennungsmerkmale ergibt sich ein umfangreicher Schutz, da ein und derselbe Gegenstand gleichzeitig drei voneinander abweichende, teils unabhängige Erkennungsmerkmale aufweist. Auch können die primären, sekundären und/oder tertiären Erkennungsmerkmale gleichwohl weitere Untermerkmale aufweisen, die zu einer weiteren Unterscheidungskraft führen. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Identifizierung und/oder Authentifizierung der Gegenstände die Verwendung einer komplexen Hyperspektralkamera bedingen. Nur mit einer solchen Kamera, den mit dieser aufgenommenen ortsaufgelösten hyperspektralen Analysebildern und den dazu korrespondierenden kodierten Analysebildern, können die primären, sekundären und/oder tertiären Erkennungsmerkmale aufgelöst, erkannt und zugeordnet werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, repräsentiert jeder erhaltene Bildpunkt des kodierten Analysebildes ausgewählte, dem jeweiligen Ortspunkt zugrunde liegende spektrale Eigenschafen in Form von den spektralen Eigenschaften zugeordneten Farbkodierungen. Dadurch wird einerseits eine einfache, leicht verständliche Darstellung der spektralen Informationen in Abhängigkeit der Ortsposition in Form von ein-, zwei- oder mehrdimensionierten Grafiken ermöglicht, und andererseits wird durch die Einführung von zu den spektralen Eigenschaften korrespondierenden Farbkodierungen die Sicherheitsstufe der Erkennungsmerkmale weiter erhöht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die ausgewählten spektralen Eigenschaften ein oder mehrere Maxima, Minima, Wendepunkte, Banden, oder Ausschnitte von wellenlängenabhängigen Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren oder eine Kombination aus vorgenannten Merkmalen. Auch können die ausgewählten spektralen Eigenschaften sich über den gesamten spektralen Aufnahmebereich erstreckende Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren sein. Hierbei wird ein entscheidender Vorteil der Hyperspektralkamera ausgenutzt. Denn diese kann neben Absorptionsspektren auch Fluoreszenzspektren aufnehmen. Durch die vielfältigen charakteristischen Merkmale der Spektren wird eine eindeutige Zuordnung von spektralen Informationen zu den diese Informationen aufweisenden Ortspunkten ermöglicht. Aufgrund der großen Vielfältigkeit spektraler Informationen und den unterschiedlichen Aufnahmemodi (Absorptionsspektren und/oder Fluoreszenzspektren) wird die Sicherheitsstufe der Erkennungsmerkmale und somit die Identifizierungs- und/oder Authentifizierungssicherheit gesteigert.
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Erfindungsgemäß umfassen die primären Erkennungsmerkmale des Gegenstandes die spektralen Absorptions- und/oder Fluoreszenzeigenschaften von auf den Gegenstand oder eines Auschnittes davon aufgedruckten Druckstrukturen sein. Primäre Erkennungsmerkmale können also unmittelbar die spektralen Eigenschaften eines Ortes einer auf den Gegenstand aufgedruckten Druckstruktur bei einer spezifischen Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs, bezogen auf Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren, betreffen.
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Diese Druckstrukturen können über Beschichten, Lackieren, Streichen, Rakeln, Sprühen, Prägen, Lasern und insbesondere Drucken erzeugt werden. Zu den Druckverfahren zählen Tief-, Hoch-, Flach- und Durchdruck in den Ausprägungen Stichtiefdruck, Rastertiefdruck, Letterset, Tampondruck, Flexodruck, Buchdruck, Prägedruck, Offsetdruck, Toray-Druck (wasserloser Offsetdruck) und Siebdruck. Ferner sind alle einschlägigen Digitaldruckverfahren von Interesse. Dazu zählen Tintenstrahldruck, 3D Druck, Elektrophotographie, Lasersublimationsdruck, Thermosublimationsdruck, Laserablation und andere Verfahren, um hier nur die Wichtigsten beispielhaft zu nennen. Insbesondere ist dabei vorteilhaft, dass die primären Erkennungsmerkmale in einfacher Weise (auch in Massendruckverfahren) auf den Gegenstand platziert werden können. Selbstverständlich ist auch eine Kennzeichnung von Einzelgegenständen in Form einer Unikats-Kennzeichnung möglich.
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Weiterhin erlaubt ein solches Verfahren eine kostengünstige Markierung von Gegenständen mit Erkennungsmerkmalen. Die Druckstrukturen können flächig, geschichtet oder pixelartig auf den Gegenstand gedruckt sein. Dabei können die Druckstrukturen zusammenhängend sein oder sie können sich aus mehreren Einzeldruckstrukturen zusammensetzen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die sekundären Erkennungsmerkmale die geometrische Anordnung oder Abfolge, die Größenverhältnisse, die Außen- oder Innenkontur von mindestens einer auf dem Gegenstand oder einem Ausschnitt davon, aufgedruckten Druckstruktur mit einem oder mehreren primären Erkennungsmerkmalen sein. Die sekundären Erkennungsmerkmale verknüpfen die spektralen Charakteristika der primären Erkennungsmerkmale mit einer definierten räumlichen Anordnung der die primären Erkennungsmerkmale aufweisenden Druckstrukturen auf den Gegenständen. Dadurch wird die Sicherheitsstufe für die Identifizierung und/oder Authentifizierung zusätzlich erhöht.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Gegenstände auch tertiäre Erkennungsmerkmale aufweisen. Tertiäre Erkennungsmerkmale in diesem Sinne betreffen die spektralen Informationen der zu identifizierenden Gegenstände. Insbesondere kann es sich dabei um die spektralen Eigenschaften der die Druckstrukturen tragenden Trägersubstrate handeln. Insbesondere kommen hier die Basismaterialien von Banknoten, Steuermarken, Wertdokumenten, Ausweisen, Pässen, Identifikationskarten, Geld- und Kreditkarten, Zugangskarten, Verpackungen, Etiketten, Folien und anderen Produkten aus Papier, Pappe, Karton, oder Verbunde mit Papier, beispielsweise Verbunde mit Kunststoffen zur Anwendung. Ferner kommen Kunststoffe, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC oder Metall, beispielsweise AI-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe-, oder Edelstahlfolien in Betracht. Die Produkte können auch oberflächenbehandelt, beschichtet, kaschiert oder lackiert sein. Weiterhin können als Trägersubstrate Fäden, Garne, Gewebe oder Vliese, wie Endlosfaservliese, Stapelfaservliese und dergleichen, die gegebenenfalls vemadelt oder kalandriert sein können, verwendet werden. Vorzugsweise bestehen solche Gewebe oder Vliese aus Kunststoffen, wie PP, PET, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Gewebe oder Vliese aus natürlichen, gegebenenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefasern eingesetzt werden. Auch Kombinationsmaterialien aus synthetischen und natürlichen Fasern sind als Trägersubstrate denkbar. Dies ermöglicht, Materialeigenschaften der Gegenstände zu untersuchen. Beispiele hierfür sind der Alterungszustand, die Morphologie, die Farbe, Metamerie, die Materialzusammensetzung und Materialfestigkeit. Die tertiären Erkennungsmerkmale sind jedoch nicht auf mit Druckstrukturen versehene Materialien beschränkt. Auch können tertiäre Erkennungsmerkmale die spektralen Eigenschaften von festen oder flüssigen Reinsubstanzen bzw. Mischungen verschiedener Zusammensetzung betreffen. Die tertiären Erkennungsmerkmale können zur Materialerkennung der genannten Materialien verwendet werden. Tertiäre Erkennungsmerkmale können auch ohne primäre oder sekundäre Erkennungsmerkmale vorliegen.
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Sind mehrere Erkennungsmerkmale vorhanden, können diese im Rahmen der Erfindung einen Code in Form einer ein- oder mehrdimensionalen Datenmatrix ausbilden. Diese kann Daten und Informationen der primären Erkennungsmerkmale, der sekundären Erkennungsmerkmale und/oder der tertiären Erkennungsmerkmale enthalten. Dadurch kann einerseits eine möglicherweise große Datenmenge auf einen einfachen Code reduziert werden und andererseits die Sicherheitsstufe um ein weiteres Niveau angehoben werden. Dies vereinfacht zum einen das Identifizierungs- und/oder Authentifizierungsverfahren und erlaubt zum anderen ein schnelles Untersuchungsverfahren nach Art einer Hochgeschwindigkeitsanalyse beziehungsweise eines Hochgeschwindigkeitsscreenings. Dazu muss der Code mit einem Soll-Code verglichen werden. Bei Übereinstimmung des Codes mit dem Soll-Code können die Gegenstände identifiziert und/oder authentifiziert werden. Soll-Codes können beispielsweise individuell vom Nutzer vorgegeben werden oder automatisch von einer Datenverarbeitungseinrichtung erzeugt beziehungsweise abgespeichert werden. Auch dies dient einem schnellen, unkomplizierten Verfahren.
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Vorteilhafterweise wird das Untersuchungsgebiet bei der Aufnahme des optischen und des hyperspektralen Analysebildes mit Licht von Wellenlängen im Bereich von 150 bis 2000 nm bestrahlt. Insbesondere eignen sich Glüh-, Halogen- oder Gasentladungslampen, sowie, LEDs, LED-Arrays oder Laserquellen. Dies macht den Einsatz von Druckstrukturen mit stark unterschiedlichen spektralen Eigenschaften zugänglich.
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Zudem ist es vorteilhaft, dass die Hyperspektralkamera dazu eingerichtet ist, Absorptions- und Fluoreszenzspektren in einem Spektralbereich von 200 nm bis 2000 nm aufzunehmen. Dadurch sind Analysen über einen weiten Spektralbereich ermöglicht. Insbesondere eignen sich dazu Kamerasensoren wie CCD-Sensoren, CMOS-Sensoren, InGaAs-Detektoren Arrays aus Fotodioden oder spezielle andere Sensoren. CCD- und CMOS Sensoren eignen sich insbesondere für Wellenlängenbereiche von 350 nm bis 1100 nm.
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Weiterhin kann es im Kontext der Erfindung vorteilhaft sein, dass der zu untersuchende Gegenstand manuell oder automatisch relativ zu der positionsfesten Hyperspektralkamera verschiebbar ist. Dies kann beispielsweise in Form eines beweglichen, mit einer Verfahr-Einheit versehenen Probenhalter oder Probentisch, einer Transporteinrichtung, über Förderbänder oder Produktionsbänder gewährleistet sein. Auch ist es möglich den zu untersuchenden Gegenstand positionsfest anzuordnen, beispielsweise geklemmt, und die Hyperspektralkamera relativ zu dem Gegenstand bewegbar zu lagern, etwa mit einer Positionier-Einheit. Dies erhöht die Flexibilität und Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Solche Verfahr- oder Positioniereinheiten können mit Getrieben und Mikromotoren versehen sein, die eine nanometergenaue Positionierung ermöglichen. Es ist jedoch nicht zwingend den zu untersuchenden Gegenstand oder die Kamera zu bewegen.
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Die Hyperspektralkamera scannt den Gegenstand intern, zum Beispiel durch eine interne Einrichtung der Kamera, die eine Bewegung des Gegenstandes oder der Kamera erübrigt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die aufgenommenen optischen und hyperspektralen Analysebilder, sowie die kodierten Analysebilder mit optischen Mitteln dargestellt werden. Dies ermöglicht eine einfache, schnelle und optisch sichtbare Darstellung für den Nutzer. Eine optische Darstellung der Analyseergebnisse kann mit der Datenverarbeitungseinrichtung verknüpft sein und dem Nutzer die Auswertung und Überwachung der Verfahrensergebnisse erlauben. Folglich sind auch Änderungen in den Akquisitionsparametern über die optischen Mittel beziehungsweise die Datenverarbeitungseinrichtung möglich.
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Erfindungsgemäß enthalten die Druckstrukturen Lumineszenzmittel. Diese können alleiniger oder Teilbestandteil von Farbpigmenten, Markierungspigmenten oder Sicherheitspigmenten sein. Auch können metallorganische Pigmente sowie Lösungsmittel, Bindemittel und Weichmacher Bestandteil der Druckstrukturen sein.
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Diese Lumineszenzmittel können mindestens ein Lumineszenzpigment, einen lumineszierenden organischen Farbstoff, oder eine lumineszierende Komplexverbindung. Solche Lumineszenzmittel weisen vorteilhafterweise bei geeigneter Anregung mit Licht ein charakteristisches Emissionsspektrum auf. Das mindestens eine Lumineszenzmittel kann alleiniger Bestandteil der Druckstruktur sein, mit mehreren anderen Lumineszenzmitteln kombiniert oder gemeinsam mit anderen anorganischen oder organischen, nicht lumineszierenden Pigmenten oder Farbstoffen in der Druckstruktur enthalten sein.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und einer zugehörigen Zeichnung, In der Zeichnung zeigt:
- 1: Schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf mit Bezugszeichen;
- 1A: Schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf mit ausführlicher Beschriftung.
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Die Erfassung, Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit mindestens einem Erkennungsmerkmal erfolgt erfindungsgemäß nach dem Verfahren der hyperspektralen Bildgebung. Dazu wird mindestens eine Hyperspektralkamera beabstandet zu dem zu untersuchenden Gegenstand positioniert. Dies kann auch eine Mehrzahl von Gegenständen betreffen. Mehrere Hyperspektralkameras können in Reihe oder parallel zu einander angeordnet sein. Die erfindungsgemäß verwendete Hyperspektralkamera ist aus der
EP 2 851 662 A2 bekannt.
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Nach Positionierung der zu untersuchenden Gegenstände, werden diese mittels einer in der Hyperspektralkamera angeordneten Lichtquelle mit Licht oder Strahlung bestrahlt beziehungsweise angeregt. Die Lichtquelle bzw. Strahlenquelle kann in die Kamera integriert sein, etwa in das Kameragehäuse. Weiterhin kann sich die Lichtquelle außerhalb des Kameragehäuses befinden oder es kann eine externe, separate Lichtquelle verwendet werden.
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Die Kamera nimmt während der Beleuchtung in zwei senkrecht zueinander stehenden Bildebenen simultan zumindest ein ortsaufgelöstes optisches Analysebild und zumindest ein ortsaufgelöstes hyperspektrales Analysebild des Gegenstands oder eines Ausschnittes davon, entlang zwei winklig zueinander stehenden Richtungsachsen, auf. Die senkrecht zueinander stehenden Bildebenen werden durch einen hinter dem Eingangsobjektiv der Hyperspektralkamera angeordneten Strahlteiler bzw. durch auf den Strahlteiler einfallendes Licht und dessen Aufspaltung im auf den Strahlteiler folgenden Strahlengang in Richtung zweier senkrecht zueinander stehenden Bildebenen erzeugt. Die zwei winklig zueinander stehenden Richtungsachsen, entlang welcher das hyperspektrale Analysebild aufgenommen wird, werden durch eine schlitzförmige Blende und ein dispersives Element, z. B. ein Gitter, aufgespannt. Für weitergehende technische Informationen sei auf die
EP 2 851 662 A2 verwiesen.
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Das so erhaltene hyperspektrale Analysebild ist ein zweidimensionales Bild, bestehend aus zwei Achsen und Bildpunkten als Amplitude. Ein solches Bild kann auch als zweidimensionale Darstellung eines drei-dimensionalen Datengebildes verstanden werden, oder vereinfacht als zwei-dimensionales Konturdiagramm mit einer Ordinate, Abszisse und in Konturfarben dargestellten Daten. Die Achsen repräsentieren die Ortskoordinaten des Aufnahmegebietes.
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Des Weiteren enthält das hyperspektrale Analysebild Bildpunkte, die entsprechend der voreingestellten Ortsauflösung in ihrer Anzahl und Dichte variieren. Die Ortsauflösung kann manuell oder automatisch festgelegt werden und hängt vom verwendeten Kameraobjektiv und Kamerasensor ab. Jeder der Bildpunkte enthält spektrale Informationen über die Absorptions- und/oder Fluoreszenzeigenschaften der zu dem erhaltenen Bildpunkt korrespondierenden Ortspunkte.
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Die so erhaltenen Hyperspektralbilder bzw. hyperspektralen Analysebilder werden mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung digitalisiert und in kodierte Analysebilder transformiert. Die kodierten Analysebilder entsprechen einer Übersetzung der Hyperspektralbilder in beispielsweise Farbbilder. Einer bestimmten spektralen Eigenschaft ist ein beliebig definierbarer Farbwert zugeordnet. Vorteilhaft ist eine Transformation der hyperspektralen Analysebilder in RGB Bilder. Die Transformation des erhaltenen Analysebildes in ein kodiertes Analysebild muss nicht zwingend auf den aufgenommenen Bilddaten beruhen. So können die ursprünglichen Bilddaten zuvor mathematischen Operationen unterzogen werden. Diese können zur Glättung, Rauschminimierung oder zur Entfernung von Bildartefakten wie etwa Rückfaltungen verwendet werden. Erst danach findet die Transformation in kodierte Analysebilder statt.
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Die derart kodierten Analysebilder werden hinsichtlich der auf den Gegenständen befindlichen Erkennungsmerkmale untersucht. Insbesondere ist dabei entscheidend, dass der zu untersuchende Gegenstand, oder ein Ausschnitt davon, primäre, sekundäre und/oder tertiäre Erkennungsmerkmale aufweist. Mit diesen kann der Gegenstand über einen Ist-Soll-Abgleich der Erkennungsmerkmale identifiziert und/oder authentifiziert werden.
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Das aus dem Hyperspektralbild abgeleitete kodierte Analysebild enthält, wie bereits erwähnt, zu den jeweiligen Ortspunkten des Hyperspektralbildes bzw. des Gegenstandes oder eines Ausschnittes davon, zugrundeliegenden spektrale Informationen bzw. spektrale Eigenschaften, genauer Absorptions- und/oder Fluoreszenzeigenschaften. Diese spektralen Eigenschaften werden im kodierten Analysebild über die den spektralen Eigenschaften zugeordnete Farbkodierungen repräsentiert. Dies ermöglicht eine nutzerfreundliche und leicht verständliche Darstellung komplexer Spektraleigenschaften.
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Die ausgewählten spektralen Eigenschaften, die in den Bildpunkten des kodierten Analysebildes über beispielsweise RGB Farbcodes dargestellt sind, können ein oder mehrere Maxima, Minima, Wendepunkte, Banden oder Ausschnitte von wellenlängenabhängigen Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren bzw. eine Kombination aus den vorgenannten Merkmalen sein. Dies bedeutet, dass jeder Bildpunkt die spektrale Materialeigenschaft farblich an dem Bildpunkt zugeordneten Ort farblich wiedergibt. Die Hyperspektralkamera nimmt hierzu an jedem Ortspunkt des Gegenstandes, oder eines Ausschnittes davon, ein Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektrum auf. Auch kann die Aufnahme eines solchen Spektrums auf einen bestimmten Spektralbereich begrenzt sein. Die so erhaltenen Spektren können einer Datenbearbeitung z. B. zur Rauschminimierung unterzogen werden, bevor sie weiterverarbeitet und kodiert werden. Die genannten spektralen Eigenschaften bzw. die ausgewählten Merkmale der spektralen Eigenschaften sind charakteristische Elemente der zugehörigen Spektren. Über die Zuordnung dieser spektralen Eigenschaften zu Farbkodierungen werden hochkomplexe Spektralinformationen entscheidend vereinfacht.
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Die ausgewählten spektralen Eigenschaften können nebst den vorgenannten auch sich über den gesamten spektralen Aufnahmebereich erstreckende Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren sein. Dies erlaubt beispielsweise eine eindeutige qualitative Zuordnung eines Spektrums bzw. eines Ortspunktes des Gegenstandes hinsichtlich der Natur des Erkennungsmerkmals bzw. seiner spektralen Eigenschaften.
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Wie bereits erwähnt, kann der zu untersuchende Gegenstand für das Verfahren im Rahmen der Erfindung primäre, sekundäre und/oder tertiäre Erkennungsmerkmale aufweisen. Die primären Erkennungsmerkmale sind die spektralen Absorptions- und/oder Fluoreszenzeigenschaften von auf dem Gegenstand, oder eines Ausschnittes davon, aufgedruckten Druckstrukturen.
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Dies bedeutet, dass die primären Erkennungsmerkmale wie etwa Maxima, Minima, Wendepunkte, Banden, oder Ausschnitte von wellenlängenabhängigen Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren oder aber sich über den gesamten spektralen Aufnahmebereich erstreckenden Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren sind. Primäre Erkennungsmerkmale werden unmittelbar durch die Spektralinformation des Erkennungsmerkmals an einem jeweiligen Ortspunkt wiedergespiegelt. Primäre Erkennungsmerkmale betreffen folglich die Absorptionsamplitude bzw. Fluoreszenzamplitude oder eines damit verknüpften Wertes (beispielsweise eine integrale Amplitude, einen Mittelwert oder die Summe von Amplituden) einer bestimmten Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs. Selbstverständlich können die primären Erkennungsmerkmale aus einem oder mehreren bzw. einer Kombination der vorgenannten spektralen Eigenschaften gebildet werden.
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Zudem kann der zu untersuchende Gegenstand sekundäre Erkennungsmerkmale aufweisen. Diese betreffen die geometrische Anordnung oder Abfolge, die Größenverhältnisse, die Außen- oder Innenkontur von mindestens einer auf dem Gegenstand, oder einem Ausschnitt davon, aufgedruckten Druckstruktur. Entscheidend ist, dass die Druckstruktur auch ein oder mehrere primäre Erkennungsmerkmale beinhaltet. Die sekundären Erkennungsmerkmale betreffen insbesondere die räumliche Anordnung von Elementen Druckstrukturen mit primären Erkennungsmerkmalen. Eine solche räumliche Ausbildung der primären Erkennungsmerkmale in Form von sekundären Erkennungsmerkmalen ist nicht auf eine eindimensionale oder zwei-dimensionale Anordnung beschränkt. Auch eine dreidimensionale Anordnung ist möglich.
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Sekundäre Erkennungsmerkmale können verschiedenster Art sein. So können diese unter anderem Oberflächenkonturierungen, Prägungen oder Hologramme betreffen. Die einzelnen Druckstrukturen können flächig miteinander verbunden oder separiert sein. Zweidimensionale sekundäre Erkennungsmerkmale können frequenzmodulierte oder amplitudenmodulierte Raster sein. Dabei können die Raster verschiedene Rasterweiten, Punktgrößen oder Punktabstände aufweisen. Zudem können Rasterpunkte verschiedene Rasterpunktformen innehaben. So können Kornraster oder Punktraster verwendet werden, die runde, elliptische, rechteckige, oder polygonale Punkte in Form von Konturen, Mustern, Logos, Barcodes, Data-Matrix-Codes, QR-Coded, graphisches Codes, Text, Buchstaben, Zahlen verwirklichen. Auch können Linienraster mit variabler Liniendicke, mit Sinuslinien oder Guillochen sowie sämtliche Kombinationen der vorstehenden Formen verwendet werden.
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Dreidimensionale sekundäre Erkennungsmerkmale können frequenzmodulierte oder amplitudenmodulierte Gravuren sein, die beispielsweise durch Laser- oder Temperaturbehandlung in den Gegenständen Änderungen beziehungsweise Markierungen erzeugen. Dadurch kann es zu einer Materialaufschäumung, Karbonisierung oder Ablation kommen.
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Tertiäre Erkennungsmerkmale können die Spektralinformationen der zu identifizierenden Gegenstände betreffen. Die tertiären Erkennungsmerkmale werden also nicht durch auf den Gegenstand aufgedruckte Druckstrukturen definiert. Vielmehr betreffen die tertiären Erkennungsmerkmale die spektralen Informationen des Gegenstandes an sich. Dies können sowohl Absorptions- und/oder Fluoreszenzeigenschaften des Gegenstandes sein. Die spektralen Informationen bzw. Eigenschaften betreffen auch hier Maxima, Minima, Wendepunkte, Banden oder Ausschnitte von wellenlängenabhängigen Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren oder sich über den gesamten spektralen Aufnahmebereich erstreckende Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren. Tertiäre Erkennungsmerkmale erlauben eine Qualitätskontrolle der Druckträger oder aber die Untersuchung von Materialeigenschaften (wie z. B. Alterungskennzeichen). Tertiäre Erkennungsmerkmale können dazu verwendet werden die Natur des Trägermaterials zu untersuchen. Geeignete Trägermaterialien können beispielsweise natürliche oder synthetische Faserstoffe, Kunststoffe, Metalle, Halbmetalle oder jegliche anderen bedruckbaren Materialien sein. Auch Materialien wie Papier, Pappe, Karton, Keramik, Kunststoffe, Leder, Holz, Chemikalien, Folien oder Recyclingstoffe können geeignete Trägermaterialien sein. Folglich können sich die Druckstrukturen auf Banknoten, Steuermarken, Wertdokumenten, Ausweisen, Pässen, Identifikationskarten, Geld- und Kreditkarten, Zugangskarten und Verpackungen befinden.
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Insbesondere können verschiedenste Materialien und Substanzen von fester und flüssiger Natur tertiäre Erkennungsmerkmale aufweisen. Diese können ohne Weiteres auch zur Materialerkennung verwendet werden.
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Als Beispiele für feste Stoffe mit Erkennungsmerkmalen, insbesondere tertiären Erkennungsmerkmalen, seien Papier, Pappe, Karton, Keramik, Kleber, Kunststoffe, beispielsweise aus PI, PP, MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC, Verbunde mit Kunststoffen, Leder, Holz, Chemikalien, Folien oder Recyclingstoffe, oder Metall, beispielsweise AI-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe-, oder Edelstahl, genannt.
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Als Beispiele für flüssige Stoffe mit Erkennungsmerkmalen, insbesondere tertiären Erkennungsmerkmalen, seien Chemikalien, Arzneimittel, Farben, Lacke, Öle, Schmier- und Treibstoffe genannt.
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Als Beispiele für Naturprodukte mit Erkennungsmerkmalen, insbesondere tertiären Erkennungsmerkmalen, seien Saatgut, Früchte, Lebensmittel, Fleisch, Leder und Kunstgegenstände sowie lebende Organismen wie Bakterien genannt.
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Mit Hilfe der Hyperspektralkamera können auf dem Druckträger befindliche Farbmetamerien erkannt werden. Beispielsweise können Grünpigmente von Mischungen aus Gelbpigmenten mit Blaupigmenten unterschieden werden. Der optisch gleiche Farbeindruck kann mittels Hyperspektralkamera die unterschiedlichen Absorptionsspektren der Druckfarben auflösen. Gleiches kann für die Unterscheidung von organischen Buntpigmenten und Mischungen aus organischen Buntpigmenten und nahinfrarot Absorbern gelten. Diese erscheinen zwar optisch identisch, besitzen aber eine zusätzliche Signatur unter Infrarot Bestrahlung. Solche Farbmetamerien können ebenfalls Bestandteil primärer und sekundärer Erkennungsmerkmale sein.
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Die primären, sekundären und tertiären Erkennungsmerkmale des Gegenstandes können dazu verwendet werden, einen Code in Form einer ein- oder mehrdimensionalen Datenmatrix zu bilden. Die mehrdimensionale Datenmatrix ist dabei nicht zwingend auf eine Kombination aus primären, sekundären und tertiären Erkennungsmerkmalen angewiesen. So kann eine einen Code bildende Datenmatrix auch alleine aus primären, alleine aus sekundären oder alleine aus tertiären Erkennungsmerkmalen bestehen. Zudem kann die Datenmatrix aus einer Kombination von sekundären und tertiären, sowie aus einer Kombination aus primären und sekundären, sowie aus einer Kombination aus primären und tertiären Erkennungsmerkmalen gebildet werden. Die Datenmatrix kann aus beliebig vielen Datenspalten bestehen. Die Datenmatrix kann auch ein Datenvektor sein. Die Datenmatrix kann als hochkomplexer Volldatencode oder aber als reduzierter Datencode in Form einer einfachen Ziffer, einer Ziffernfolge, eines Buchstabens, einer Buchstabenfolge oder in Form eines Zeichens beziehungsweise einer Abfolge von Zeichen dargestellt werden. Die Datenmatrix repräsentiert den durch die spektralen Eigenschaften der Druckstrukturen, deren räumliche Anordnung und die spektralen Eigenschaften des Gegenstandes gebildeten Sicherheitscode.
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Ein solcher Code wird bzw. kann ausschließlich über das Verfahren der hyperspektralen Bildgebung erzeugt werden. Dadurch erlangen die mit Erkennungsmerkmalen versehenen Gegenstände ein hohes Maß von Identifizierungs- und/oder Authentifizierungssicherheit. Denn zum Auslesen des die Gegenstände identifizierenden und/oder authentifizierenden Codes ist eine Hyperspektralkamera zwingend. Zudem müssen sämtliche Erkennungsmerkmale zur Identifizierung und/oder Authentifizierung bekannt sein. In einem Folgeschritt wird der erhaltene Code mit einem Soll-Code verglichen. Bei Übereinstimmung des erhaltenen Codes mit dem Soll-Code können die Gegenstände identifiziert und/oder authentifiziert werden.
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Die Hyperspektralkamera bzw. die in oder außerhalb der Hyperspektralkamera vorhandene Lichtquelle beleuchtet bzw. bestrahlt das Untersuchungsgebiet des Gegenstandes, bzw. eines Ausschnittes davon, bei der Aufnahme des optischen und hyperspektralen Analysebildes mit Licht von Wellenlängen im Bereich von 150 bis 2000 nm. Hierdurch ist ermöglicht, sowohl Absorptions- als auch Fluoreszenzspektren der Untersuchungsgebiete aufzunehmen. Die Hyperspektralkamera ist derart ausgebildet bzw. kann derart ausgebildet werden, dass Absorptions- und/oder Fluoreszenzspektren in einem Spektralbereich von 200 bis 2000 nm aufgenommen werden. Hierzu kann die Kamera Kamerasensoren wie CCD-Sensoren, CMOS-Sensoren, InGaAs Detektoren, Arrays aus Fotodioden oder andere spezielle Sensoren enthalten. Dieser Spektralbereich betrifft die wellenlängenabhängigen Absorptions- und Fluoreszenzspektren, folglich die spektrale Aufnahmedomäne.
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Für das Verfahren im Rahmen der Erfindung kann entscheidend sein, dass der zu untersuchende Gegenstand manuell oder automatisch in Bezug auf bzw. relativ zu der positionsfesten Hyperspektralkamera verschiebbar ist. Dies ermöglicht eine genaue Ausrichtung der Probe zur Messeinrichtung. Auch kann die Hyperspektralkamera gegenüber der Probe verschiebbar angeordnet sein. In diesem Fall ist die Probe positionsfest. Auch dies ist manuell oder automatisch möglich. Auch kann die Hyperspektralkamera die Aufnahme durch eine integrierte Einrichtung vollziehen, so dass weder die Kamera noch der aufzunehmende Gegenstand bewegt werden muss.
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Die erhaltenen aufgenommenen optischen und hyperspektralen Bilder können mit optischen Mitteln dargestellt werden. Solche optische Mittel können Bestandteil einer Datenverarbeitungseinrichtung sein. Weiterhin können die optischen Mittel auch unabhängig von der Datenverarbeitungseinrichtung sein. So ist vorstellbar, externe Datenanzeigen bzw. Bildschirme, oder auch externe Datenverarbeitungseinrichtungen wie etwa Tablet-Computer, mobile Rechensysteme, Smartphones oder Touch-Screens zur Datenanzeige oder gar zur Steuerung der Hyperspektralkamera zu verwenden.
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Die auf den oder die Gegenstände aufgedruckten Druckstrukturen mit ihren Erkennungsmerkmalen, zumindest die primären und sekundären Erkennungsmerkmale, enthalten Lumineszenzmittel. Auch eine Kombination dieser synthetischen Pigmente mit anderen Pigmenten, beispielsweise natürlichen Pigmenten, ist vorstellbar. Weiterhin können Lösungsmittel, Binder und Weichmacher Bestandteil der Druckstrukturen sein. Die Pigmente können für das menschliche Auge sichtbar oder unsichtbar sein. Unsichtbare Pigmente können beispielsweise einzigartige Reflexions-, Absorptions- oder Transmissionseigenschaften im VIS, UV und IR Bereich besitzen.
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Solche Lumineszenzmittel können anorganische oder organische Lumineszenzpigmente, lumineszierende organische Farbstoffe oder lumineszierende Komplexverbindungen oder eine Mischung aus den zuvor genannten sein. Die Lumineszenzmittel weisen bei Bestrahlung mit Licht von ausgewählter Wellenlänge ein charakteristisches Emissionsspektrum auf. Dieses kann bei geeigneter Auswahl des aufgenommenen Spektralbereichs der Hyperspektralkamera im Fluoreszenzmodus detektiert werden. Durch die charakteristischen Spektren bzw. spektralen Eigenschaften der Lumineszenzmittel ist ein ausgesprochen einzigartiger und sicherer Identifizierungs- und/oder Authentifizierungsschutz von Gegenständen mit solchen Erkennungsmerkmalen gewährleistet. Als Lumineszenzmittel eignen sich im Wesentlichen alle möglichen Kombinationen von Substanzen mit aktiven Lumineszenzzentren und als Wirtsgitter fungierenden Stoffen.
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Im Folgenden wird ein beispielhafter Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung, Identifizierung und/oder Authentifizierung von Gegenständen mit mindestens einem Erkennungsmerkmal über hyperspektrale Bildgebung mittels mindestens einer Hyperspektralkamera beschrieben. Der Ablauf des Verfahrens ist dabei nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt.
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In der 1 ist ein Flussschema des Verfahrens dargestellt. Die mit durchgezogenen Linien umrandeten Bezugszeichen betreffen die Datenverarbeitungseinrichtung, die gestrichelt umrandeten Bezugszeichen betreffen die Hyperspektralkamera und die gepunktet umrandeten Bezugszeichen betreffen die Erkennungsmerkmale. Zunächst wird der Gegenstand relativ zur Hyperspektralkamera positioniert (1). Auch eine Positionierung der Kamera relativ zum Gegenstand ist möglich. Daraufhin wird parallel bzw. simultan ein Hyperspektralbild (2) und ein optisches Bild (3) mit der Hyperspektralkamera aufgenommen. Wie bereits zuvor erwähnt, muss während einer solchen Aufnahme eines Hyperspektralbildes bzw. optischen Bildes der Gegenstand mit Licht bestrahlt werden. Nach der Aufnahme der Bilder bzw. Analysebilder können diese untereinander abgeglichen werden (10). Durch einen solchen Bildabgleich können Akquisitionsparameter kontrolliert werden (11). Bei nicht ausreichender Übereinstimmung beider Bilder kann dies als Anlass zu einer Anpassung der Akquisitionsparameter und/oder Repositionierung des Gegenstandes relativ zur Hyperspektralkamera (4) oder umgekehrt verwendet werden. Auch kann nach einem Abgleich beider Bilder ohne Kontrolle der Akquisitionsparameter weiter verfahren werden. Zudem kann gänzlich auf einen Abgleich beider Bilder (10) verzichtet werden. Im Folgeschritt kommt es zu einer Kodierung des hyperspektralen Analysebildes in ein kodiertes Analysebild, in Form eines beispielsweise farbkodierten RGB Bildes (12). Zuvor können die Daten der Analysebilder mathematisch bearbeitet werden, etwa zur Rauschminimierung. Erst danach werden sie in kodierte Analysebilder transformiert.
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Ein solches farbkodiertes Analysebild kann primäre Erkennungsmerkmale (20), sekundäre Erkennungsmerkmale (21) und/oder tertiäre Erkennungsmerkmale (22) aufweisen. Die primären, sekundären und/oder tertiären Erkennungsmerkmale können einzeln oder in beliebigen Kombinationen dazu verwendet werden, einen Code in Form einer Datenmatrix (13) zu erstellen. Mithilfe eines solchen Codes (13) kann ein Ist-Soll-Abgleich (14) mit einem vom Nutzer vorgegebenen bzw. sich aus den Erkennungsmerkmalen ergebenden Soll-Code vorgenommen werden.
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Bei Übereinstimmung beider Codes kann der Gegenstand bzw. können die Gegenstände identifiziert (15) werden und/oder authentifiziert (16) werden. Parallel oder unabhängig zur Identifizierung und/oder Authentifizierung können die tertiären Erkennungsmerkmale auch dafür verwendet werden, die Qualität oder den Zustand der Gegenstände zu überprüfen bzw. zu untersuchen (23). Dies kann unter anderem für Untersuchungen im Rahmen von Qualitätskontrollen oder von materialwissenschaftlichen Studien (z. B. Alterungszustand) dienlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Positionierung des Gegenstandes relativ zur Hyperspektralkamera
- 2
- Aufnahme eines Hyperspektralbildes
- 3
- Aufnahme eines optischen Bildes
- 4
- Repositionierung und Anpassung der Akquisitionsparameter
- 10
- Abgleich beider Bilder
- 11
- Kontrolle der Akquisitionsparameter
- 12
- Kodierung des Hyperspektralbildes in farbkodiertes Bild
- 13
- Code (Datenmatrix)
- 14
- Ist-Soll-Abgleich
- 15
- Identifizierung
- 16
- Authentifizierung
- 20
- primäre Erkennungsmerkmale
- 21
- sekundäre Erkennungsmerkmale
- 22
- tertiäre Erkennungsmerkmale
- 23
- Materialprüfung des Gegenstandes (Alterung, Qualität)
