DE102018108741A1 - Verfahren für optische Produktauthentifizierung - Google Patents

Abstract

In einem Verfahren für optische Produktauthentifizierung wird ein Produkt mit optisch aktiven Partikeln gekennzeichnet, in einem Registrierungsschritt ein Referenzbild und in einem Erkennungsschritt ein Erkennungsbild der optisch aktiven Partikel aufgezeichnet und das Produkt durch Vergleich von Bilddaten oder einer aus Bilddaten abgeleiteten Kodierung authentifiziert.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für optische Produktauthentifizierung mit
1. a) Schritten zur Kennzeichnung eines Produktes durch
   • - Verpacken des Produktes in einer Folie; oder
   • - Ausrüsten des Produktes oder einer Verpackung des Produktes mit einem Etikett; oder
   • - Ausrüsten des Produktes, einer Verpackung des Produktes oder eines auf dem Produkt oder der Verpackung angeordneten Etiketts mit einer Lackbeschichtung; wobei
   • - die Folie, das Etikett oder die Lackbeschichtung zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
2. b) Schritten zur Registrierung eines gemäß a) gekennzeichneten Produktes durch
   • - Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
   • - Aufzeichnen eines oder mehrerer digitaler Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera;
   und
3. c) Schritten zur Authentifizierung eines gemäß b) registrierten Produktes durch
   • - Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
   • - Aufzeichnen eines oder mehrerer Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera;
   • - digitaler Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes mit dem mindestens einen Referenzbild;
   • - Anzeigen einer positiven Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend übereinstimmen; oder
   • - Anzeigen einer negativen Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend voneinander abweichen.
• Verfahren zur Authentifizierung von Objekten, wie z.B. Dokumenten oder Geldscheinen sind im Stand der Technik bekannt.
• US 4,218,674 offenbart ein System und eine Methode zur Prüfung der Authentizität eines Dokuments, wobei anhand des Dokuments generierte, binäre Ausgangssignale mit zuvor abgespeicherten binären Signalen verglichen werden. Das Dokument enthält ein Sicherheitskennzeichen in Form von zufällig verteilten Fasern aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material. Zum Auslesen des Sicherheitskennzeichens wird das Dokument entlang einer vorbestimmten Spur abgetastet mit einem Detektor, der magnetische Felder registriert und bei Überquerung der magnetischen oder magnetisierten Fasern einen elektrischen Puls ausgibt.
• DE 103 04 805 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitskennzeichen, bei dem ein auf einem zu kennzeichnenden Objekt vorhandenes oder darauf aufgebrachtes Zufallsmuster genutzt wird. Hierzu wird das Zufallsmuster mit einem Lesegerät in einen Computer eingelesen und ein Fingerabdruck extrahiert, der individuelle Merkmale des Musters beinhaltet. Optional wir auf dem Objekt eine Identifikationsnummer aufgebracht. Der extrahierte Fingerabdruck wird in einem maschinellen Datenspeicher abgelegt. Zur Identifikation der gekennzeichneten Objekte wird das Zufallsmuster vom Objekt eingelesen, der Fingerabdruck extrahiert und mit dem im Datenspeicher abgelegten Fingerabdruck verglichen.
• DE 60 2004 007 850 T2 offenbart ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine elektronische Vorrichtung zur Bestimmung der Echtheit eines Objekts, wobei das Objekt ein dreidimensionales Muster von zufällig verteilten Partikeln aufweist. Das Verfahren arbeitet mit einem ersten und zweiten Code. Der zweite Code wird durch zweidimensionale Datenerfassung an dem Muster zufällig verteilter Partikel ermittelt. Hierzu wird das Objekt mit weißem Streulicht beleuchtet und das vom Objekt reflektierte und transmittierte Licht detektiert. Bei dem Objekt, das ein Muster zufällig verteilter Partikel umfasst, handelt es sich vorzugsweise um ein Etikett.
• Die im Stand der Technik bekannten Sicherheitskennzeichen können zwei Gruppen A) und B) zugeordnet werden:
1. A) Das Sicherheitskennzeichen ist ein inhärenter Bestandteil des Produkts, der während der Herstellung zufällig entsteht oder durch gezielte Maßnahmen erzeugt wird. Hierbei sind aufgrund der stofflichen Zusammensetzung, Oberflächenstruktur und Form des Produkts der Art und Beschaffenheit des Sicherheitskennzeichen enge Grenzen gesetzt. Als produkt-inhärente Sicherheitskennzeichen sind u.a. optisch detektierbare, aus Kratzern oder Fasern gebildete zufällige Oberflächenmuster oder genau definierte Isotopenbeimengungen in polymeren Werkstoffen bekannt. Produkt-inhärente Sicherheitskennzeichen haben einen eng beschränkten Einsatzbereich und sind für Lebensmittel, Medikamente, Kosmetika und Bekleidungstextilien ungeeignet.
2. B) Das Sicherheitskennzeichen ist als Etikett ausgestaltet und wird auf dem Produkt angebracht. Etiketten haben den Nachteil, dass sie eine beschränkte Fläche aufweisen und die Lokalisierung und Identifizierung des Sicherheitskennzeichens erleichtern. Mittels moderner, kommerziell verfügbarer Instrumente der Messtechnik und Analytik kann die physikalisch-chemische Beschaffenheit und das Funktionsprinzip des Sicherheitskennzeichens in der Regel schnell ermittelt werden. Ist die Beschaffenheit und das Funktionsprinzip bekannt, steht einer Nachbildung allenfalls ein Kopierschutz entgegen. Im Stand der Technik werden zwei Methoden für die Ausbildung eines Kopierschutzes beschrieben, wobei die beiden Methoden auch kombiniert werden. Zum Einen wird ein „unsichtbares“ und zum Anderen ein nichtreproduzierbares bzw. nur unter unverhältnismäßig großem Aufwand reproduzierbares Sicherheitskennzeichen vorgeschlagen.
• Hinsichtlich des Kopierschutzes von Sicherheitskennzeichen spielen folgende Aspekte eine wichtige Rolle:
• Reproduzierbarkeit
• Ein Sicherheitskennzeichen sollte möglichst nicht reproduzierbar sein. Hierbei ist der Begriff „reproduzierbar“ nicht im Sinne einer exakten physischen Nachbildung zu verstehen sondern auf auf die messtechnische Erfassung bestimmter in dem Sicherheitskennzeichen vorhandener Muster bezogen. In bekannten Sicherheitskennzeichen werden zumeist räumliche - in der Regel zweidimensionale Muster wie z. B. Smartcodes verwendet, die mittels optischer oder magnetischer Detektoren erfasst werden. Als Beispiel für dreidimensionale Muster sind vor allem Hologramme zu nennen. Weniger gebräuchliche Sicherheitskennzeichen beinhalten chemische Marker wie beispielsweise Isotope, die mittels spektroskopischer Messmethoden detektiert werden.
• Um ein Sicherheitskennzeichen zu reproduzieren, muss das Muster zunächst identifiziert werden. Die Identifikation eines Musters kann auf verschiedene Weise erschwert werden, u. a. indem ein Muster verwendet wird, das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. So werden im Stand der Technik verborgene (sogenannte covert) Muster vorgeschlagen. Die meisten der bekannten unsichtbaren Muster sind jedoch mit heute verfügbaren Messmethoden mit geringem Aufwand zu identifizieren.
• Nach Identifikation gilt es, das Muster derart nachzustellen bzw. zu reproduzieren, dass die Reproduktion bei der messtechnischen Erfassung vom Original nicht unterscheidbar ist. Prinzipiell kann jedes identifizierte Muster reproduziert werden, wobei jedoch dem hierfür erforderlichen Aufwand entscheidende Bedeutung zukommt. Übersteigt der Aufwand der Reproduktion den hieraus resultierenden wirtschaftlichen Vorteil, so ist die Reproduktion nicht lohnend und unterbleibt. Der Aufwand der Reproduktion steht in enger Beziehung zu der messtechnischen Erfassung des Musters. Je einfacher die messtechnische Erfassung gestaltet ist, desto weniger Aufwand erfordert im Allgemeinen die Reproduktion.
• Im Weiteren ist der Informationsgehalt von Sicherheitskennzeichen wichtig. Der Begriff Informationsgehalt ist hierbei als Synonym für die Anzahl von Strukturdetails, wie etwa Punkte oder Linien zu verstehen. Je höher der Informationsgehalt, desto mehr Aufwand erfordert die Nachbildung. Der Informationsgehalt ist nach oben begrenzt durch das Flächenverhältnis des Sicherheitskennzeichens zu der Größe der Detailstrukturen. Je größer die Fläche des Sicherheitskennzeichens und je kleiner die Detailstrukturen sind, desto grösser ist der maximal mögliche Informationsgehalt.
• Messtechnische Erfassung
• Die messtechnische Erfassung von Sicherheitskennzeichen erfolgt in der Regel an zwei oder mehreren Orten und/oder Zeitpunkten, z.B. bei dem Erzeuger eines Produktes, ggf. in einem Frachtlager oder während des Transportes sowie bei einem Händler oder einem Konsumenten. Hierbei wird ein Produkt zunächst in einem Kennzeichnungsschritt mit einem Sicherheitskennzeichen ausgestattet. Das Sicherheitskennzeichen bzw. das darin enthaltene Muster ist in der Regel nicht a-priori bekannt, sondern wird messtechnisch erfasst und das Messsignal in verschlüsselter oder unverschlüsselter Form als Identcode aufgezeichnet. In einem späteren Identifikationsschritt wird ein auf einem Produkt befindliches Sicherheitskennzeichen in ähnlicher Weise wie im Kennzeichnungsschritt messtechnisch erfasst und das Messignal in verschlüsselter oder unverschlüsselter Form mit vorhandenen Identcodes verglichen.
• Bei der messtechnischen Erfassung wird das mit einem Sicherheitskennzeichen versehene Produkt unter einem Detektor positioniert oder an einem Detektor vorbeigeführt. Letzteres ist z.B. der Fall bei Laserscannern, magnetischen Leseköpfen oder Kameras mit Zeilensensor, wie sie in der industriellen Bildverarbeitung gebräuchlich sind. Die Positionierung bzw. die Bewegung des Produkts relativ zum Detektor erfolgt manuell oder mittels einer mechanischen Vorrichtung wie z.B. eines Förderbandes. Hierbei sind aufgrund produkttechnischer oder logistischer Gegebenheiten bestimmte Vorgaben einzuhalten. Häufig ist es erforderlich oder erwünscht, dass die messtechnische Erfassung berührungslos erfolgt, wobei der Arbeitsabstand zwischen dem Produkt und einem Detektor einen Mindestabstand von einigen cm bis zu wenigen Metern nicht unterschreiten darf. Wenn der Arbeitsabstand mehr als einige cm betragen soll, werden für die messtechnische Erfassung bevorzugt optische, insbesondere bildgebende Verfahren eingesetzt. Hierbei sind wichtige Messparameter, wie Auflösung, Bildfeld und Arbeitsabstand nicht beliebig einstellbar, sondern beeinflussen sich gemäß den Gesetzen der Optik gegenseitig. Zusätzlich, wenn auch in geringerem Umfang, ist die Wahl der Messparameter durch das verwendete Kameraobjektiv eingeschränkt. Mit den für den industriellen Bedarf konzipierten Kameraobjektiven können, im Gegensatz zu Hochleistungsobjektiven für astronomische oder satellitentechnische Anwendungen, die Möglichkeiten der optischen Messtechnik nicht voll ausgeschöpft werden.
• Die messtechnische Erfassung von Sicherheitskennzeichen muss verschiedenen, zum Teil gegenläufigen Anforderungen genügen; hierzu zählen:
• - hohe Sensitivität, so dass geringfügige Abweichungen eines kopierten Sicherheitskennzeichens vom Original erkannt werden. Im Fall der optischen Erfassung von zweidimensionalen Mustern bedeutet Sensitivität vor allem hohe laterale Auflösung und Kontrast, d.h. das verwendete optische Messsystem muss eine optimierte Modulationsübertragungsfunktion aufweisen.
• - Immunität gegenüber messtechnischen Abweichungen, damit die falsch-negative Fehlerrate, d.h. die Zahl von irrtümlich als Fälschung bewerteten originären Sicherheitskennzeichen gering ist. Eine häufige messtechnische Abweichungen bei der optischen Erfassung ist Fehlpositionierung des Sicherheitskennzeichens relativ zum Detektor, Vibrationen oder unterschiedliche Beleuchtungsverhältnisse.
• - geringe Kosten für Anschaffung und Betrieb des Messsystems.
• - hohe Geschwindigkeit bzw. hoher Durchsatz.
• - Automatisierung.
• Kodierung
• Unter dem Begriff Kodierung sind alle bekannten elektronischen und mathematischen Verfahren subsummiert, die bei der messtechnischen Erfassung, Umwandlung, Verschlüsselung, Speicherung und Wiedergabe von Sicherheitskennzeichen eingesetzt werden. Diese Verfahren können in Form von elektronischer Hard- oder Software implementiert sein. Das bei der Kodierung eingesetzte Datenvolumen wird im Wesentlichen durch den Informationsgehalt des Sicherheitskennzeichens in Verbindung mit dem Auflösungsvermögen der messtechnischen Erfassung bestimmt. Bei der optischen Erfassung von zweidimensionalen Mustern ist das Datenvolumen nach oben begrenzt durch das Produkt aus der Anzahl der messtechnisch aufgelösten Bildelemente (Auflösungspixel) und der Anzahl der Farb- oder Kontraststufen je Auflösungspixel. Detailstrukturen des Sicherheitskennzeichens, die kleiner sind als das Auflösungspixel können nicht detektiert und somit nicht kodiert werden.
• Entsprechend den vorstehenden Randbedingungen weisen die im Stand der Technik bekannten Verfahren einige Nachteile auf, wie
• - hohe Fehlerrate oder reduzierte Sicherheit;
• - Verwendung von speziellen Kameras oder Messeinrichtungen bei der Authentifizierung;
• - Einhaltung eng tolerierter Messbedingungen, wie beispielsweise einer vorgegebenen Kameraperspektive bei der Authentifizierung;
• - umständliche Handhabung; und
• - Notwendigkeit für eine Modifikation oder Anpassung des Produktes oder einer Produktverpackung, insbesondere des visuellen Erscheinungsbildes.
• Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die vorstehenden Nachteile zu überwinden und ein einfaches und robustes Verfahren für optische Produktauthentifizierung bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, umfassend
1. a) Schritte zur Kennzeichnung eines Produktes durch
   • - Verpacken des Produktes in einer Folie; oder
   • - Ausrüsten des Produktes oder einer Verpackung des Produktes mit einem Etikett; oder
   • - Ausrüsten des Produktes, einer Verpackung des Produktes oder eines auf dem Produkt oder der Verpackung angeordneten Etikett mit einer Lackbeschichtung; wobei
   • - die Folie, das Etikett oder die Lackbeschichtung zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
2. b) Schritte zur Registrierung eines gemäß a) gekennzeichneten Produktes durch
   • - Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
   • - Aufzeichnen eines oder mehrerer digitaler Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera; und
3. c) Schritte zur Authentifizierung eines gemäß b) registrierten Produktes durch
   • - Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
   • - Aufzeichnen eines oder mehrerer Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera;
   • - digitaler Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes mit dem mindestens einen Referenzbild;
   • - Anzeigen einer positiven Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend übereinstimmen; oder
   • - Anzeigen einer negativen Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend voneinander abweichen; wobei abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem mindestens einen Referenzbild digital kompensiert werden.
• Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass
• - die Dichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 30 bis 20000 Partikel/cm³ beträgt;
• - die Dichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 30 bis 10000 Partikel/cm³ oder 30 bis 5000 Partikel/cm³ beträgt;
• - die Flächendichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 1 bis 100 Partikel/cm² beträgt;
• - die Flächendichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 1 bis 20 Partikel/cm², 10 bis 30 Partikel/cm², 20 bis 40 Partikel/cm², 30 bis 50 Partikel/cm², 40 bis 60 Partikel/cm², 50 bis 70 Partikel/cm², 60 bis 80 Partikel/cm², 70 bis 90 Partikel/cm² oder 80 bis 100 Partikel/cm³ beträgt;
• - das Produkt oder das Etikett mit einer transparenten Deckfolie, die reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält, ausgerüstet ist;
• - das Produkt oder das Etikett mehrlagig aufgebaut ist und eine Lage aus einer Folie besteht, die reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
• - die Partikel aus Titandioxid bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 µm haben;
• - die Partikel aus Titandioxid bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 40 µm, 20 bis 50 µm, 30 bis 60 µm, 40 bis 70 µm, 50 bis 80 µm, 60 bis 90 µm, 70 bis 100 µm, 80 bis 110 µm, 90 bis 120 µm, 100 bis 130 µm, 110 bis 140 µm, 120 bis 150 µm, 130 bis 160 µm, 140 bis 170 µm, 150 bis 180 µm, 160 bis 190 µm oder 170 bis 200 µm haben;
• - die Partikel aus Glas bestehen;
• - die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,5 bis 2,0 bestehen;
• - die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,5 bis 1,7 , 1,6 bis 1,8 , 1,7 bis 1,9 oder 1,8 bis 2,0 bestehen;
• - die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,85 bis 1,95 bestehen;
• - die Partikel aus Glas bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 µm haben;
• - die Partikel aus Glas bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 40 µm, 20 bis 50 µm, 30 bis 60 µm, 40 bis 70 µm, 50 bis 80 µm , 60 bis 90 µm , 70 bis 100 µm , 80 bis 110 µm , 90 bis 120 µm, 100 bis 130 µm, 110 bis 140 µm, 120 bis 150 µm, 130 bis 160 µm, 140 bis 170 µm, 150 bis 180 µm, 160 bis 190 µm oder 170 bis 200 µm haben;
• - jedes Partikel aus einem kugelförmigen Träger aus Glas mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 20 bis 200 µm und auf dem Träger angeordneten kugelförmigen Beschichtungspartikeln aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, mit einem äquivalenten Durchmesser von 0,5 bis 10 µm bestehen;
• - die Beschichtungspartikel aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, mit der Oberfläche des kugelförmigen Trägers aus Glas kraftschlüssig verbunden sind;
• - die Beschichtungspartikel aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, einen optischen Brechungsindex von 2,2 bis 2,7 haben;
• - die Partikel aus einem Interferenzpigment bestehen;
• - die Partikel aus einem Interferenzpigment bestehen, das ein Trägermaterial, wie beispielsweise Glimmer, Silikat, Aluminiumoxid, Calcium-Aluminium-Borosilikat oder Aluminium umfasst, wobei das Trägermaterial mit einer Interferenzbeschichtung aus einem Material, wie beispielsweise Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Zirkonoxid oder Siliziumdioxid ausgerüstet ist;
• - die Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das bei Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm fluoresziert, wobei 30 bis 100 % der Intensität des Fluoreszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 650 bis 800 nm hat;
• - die Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das bei Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm fluoresziert, wobei 40 bis 100% , 50 bis 100 % , 60 bis 100% , 70 bis 100 % oder 80 bis 100 % der Intensität des Fluoreszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 650 bis 800 nm hat;
• - die Partikel aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das Europium dotiertes Calcium-Aluminum-Siliziumnitrid (CaAlSiN₃:Eu²⁺) umfasst;
• - die Partikel aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das Europium dotiertes Calcium-Aluminum-Siliziumnitrid (CaAlSiN₃:Eu²⁺) und ein Glas, wie beispielsweise ZnO-B₂O₃-BaO-Al₂O₃-Glas umfasst;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert, wobei 60 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 1000 nm;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und 60 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 650 nm hat;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und 80 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 650 nm hat;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und nach 1 min eine gemäß DIN 67510-1:2009 gemessene Leuchtdichte von ≥ 400 mcd/m² haben;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und nach 1 min eine gemäß DIN 67510-1:2009 gemessene Leuchtdichte von ≥ 600 mcd/m², ≥ 800 mcd/m², ≥ 1000 mcd/m², ≥ 1500 mcd/m², ≥ 2000 mcd/m², ≥ 4000 mcd/m², ≥ 6000 mcd/m², ≥ 8000 mcd/m², ≥ 10000 mcd/m², ≥ 20000 mcd/m², ≥ 30000 mcd/m² oder ≥ 40000 mcd/m² haben;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material besteht, das eine Lumineszenz-Lebensdauer τ mit 1 ms ≤ τ ≤ 10 h aufweisen;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material besteht, das eine Lumineszenz-Lebensdauer τ mit 10 ms ≤ τ ≤ 10 h, 100 ms ≤ τ ≤ 10 h, 1 s ≤ τ ≤ 10 h, 10 s ≤ τ ≤ 10 h oder 60 s ≤ τ ≤ 10 h aufweisen;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material auf Basis von Yttrium-Aluminium-Granat (Y₃AI₅O₁₂; YAG), Yttrium-Aluminium-Gallium-Granat (Y₃Al_5-xGa_xO₁₂ mit 2,5 ≤ x ≤ 3,5; YAGG), Strontium-Aluminat (SrAl₂O₄, Sr₄Al₁₄O₂₅), Calcium-Aluminat (CaAl₂O₄), Strontium-Thiogallat (SrGa₂S₄) oder Kalium-Titanfluorid (K₂TiF₆) bestehen;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Ce und/oder Cr dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (Y₃Al₅O₁₂; YAG) oder Yttrium-Aluminium-Gallium-Granat (Y₃Al_5-xGa_xO₁₂ mit 2,5 ≤ x ≤ 3,5; YAGG) bestehen;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu und Dy dotiertem Strontium-Aluminat (SrAl₂O₄, Sr₄Al₁₄O₂₅) bestehen;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu, Nd und /oder Sr dotiertem Calcium-Aluminat (CaAl₂O₄) bestehen;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu dotiertem Strontium-Thiogallat (SrGa₂S₄) bestehen;
• - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Mn dotiertem Kalium-Titanfluorid (K₂TiF₆) bestehen;
• - die reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel zwei, drei, vier, fünf oder mehr voneinander verschiedene Typen umfassen, wobei jedes Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem der vorstehend beschriebenen Materialien besteht;
• - die reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel zwei, drei, vier, fünf oder mehr voneinander verschiedene Typen umfassen, wobei jedes Partikel eine der vorstehend beschriebenen Strukturen aufweist;
• - die Partikel eine mittlere Größe d₅₀ mit 5 µm ≤ d₅₀ ≤ 200 µm haben;
• - die Partikel eine mittlere Größe d₅₀ mit 10 µm ≤ d₅₀ ≤ 150 µm, 20 µm ≤ d₅₀ ≤ 150 µm, 30 µm ≤ d₅₀ ≤ 150 µm, 40 µm ≤ d₅₀ ≤ 150 µm, 50 µm ≤ d₅₀ ≤ 150 µm oder 30 µm ≤ d₅₀ ≤ 100 µm haben;
• - das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einer Seriennummer oder einem Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code ausgerüstet ist;
• - das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einem Etikett mit einer Seriennummer oder einem Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code ausgerüstet ist;
• - das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einer oder mehreren Orientierungsmarken ausgerüstet ist;
• - das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einem Etikett, das eine oder mehrere Orientierungsmarken umfasst, ausgerüstet ist;

bei der Registrierung b)
• - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
• - 11 bis 30, 20 bis 40, 30 bis 50, 40 bis 60, 50 bis 70, 60 bis 80 oder 70 bis 100 Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
• - 101 bis 300, 204 bis 400, 300 bis 500, 400 bis 600, 500 bis 700, 600 bis 800 oder 700 bis 1000 Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
• - mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden, wobei das Produkt auf einem Drehteller angeordnet ist und zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildern der Drehteller mit dem Produkt jeweils um einen vorgegebenen azimutalen Differenzwinkel gedreht wird;
• - mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden, wobei zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildern die Kamera jeweils um einen vorgegebenen polaren Differenzwinkel geneigt wird;
• - mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden, wobei zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildern die Kamera jeweils um einen vorgegebenen polaren Differenzwinkel derart geneigt wird, dass ein polarer Neigungswinkel zwischen einer optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse einen vorgegebenen Wert annimmt;
• - die Gestalt des Produktes mittels eines 3d-Scanners erfasst und die ermittelten dreidimensionalen Gestaltkoordinaten für eine digitale Kalibrierung des einen oder der mehreren Referenzbilder verwendet werden;
• - ein oder mehrere visuelle Merkmale des Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder in dem mindestens einen Referenzbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet werden;
• - eine oder mehrere Orientierungsmarken in dem mindestens einen Referenzbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet werden;
• - das eine oder die mehreren Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in einer Datenbank gespeichert werden;
• - anhand des einen oder der mehreren Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel jeweils ein Referenzschlüssel berechnet wird;
• - in dem einen oder den mehreren Referenzbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden;
• - in dem einen oder den mehreren Referenzbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Schwellentrennung bestimmt werden;
• - in dem einen oder den mehreren Referenzbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Grauwert-Schwellentrennung bestimmt werden;
• - das eine oder die mehreren Referenzbilder jeweils in eine Grauwert-Bilddatei konvertiert und mittels Grauwert-Schwellentrennung binarisiert werden;
• - in dem einen oder den mehreren Referenzbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines rekursiven Grass-Fire-Algorithmus bestimmt werden;
• - in dem einen oder den mehreren Referenzbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines sequentiellen Grass-Fire-Algorithmus bestimmt werden;
• - der Referenzschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild umfasst;
• - der Referenzschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild zusammengesetzt ist;
• - der Referenzschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild gebildeten Polygonen umfasst;
• - der Referenzschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild gebildeten Dreiecken umfasst;
• - der eine oder die mehreren Referenzschlüssel in einer Datenbank gespeichert werden;
• - die Seriennummer oder der Digitalcode in einer Datenbank gespeichert wird;
• - der eine oder die mehreren Referenzschlüssel und die Seriennummer oder der Digitalcode in der Datenbank verknüpft sind;
• - der eine oder die mehreren Referenzschlüssel und die Seriennummer oder der Digitalcode in der Datenbank mittels einer datenbanktechnischen Relation verknüpft sind;
• - das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder durch eine horizontalen Fläche abgestützt ist;
• - das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder auf einer horizontalen Fläche angeordnet ist;
• - das eine oder die mehreren Referenzbilder mit einer mit einem CCD-Bildsensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Referenzbilder mit einer mit einem CMOS-Bildsensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Referenzbilder mit einer mit einem BSI-Bildsensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse ≤ 5 Grad ist;
• - die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse ≤ 2 Grad ist;
• - die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse ≤ 1 Grad ist;

bei der Authentifizierung c)
• - das Produkt mit Licht, dessen Intensität zu 10 bis 100 % eine Wellenlänge im Bereich von 430 bis 490 nm aufweist, bestrahlt wird;
• - das Produkt mit Licht, dessen Intensität zu 10 bis 90 %, 20 bis 80 %, 30 bis 70 % oder 40 bis 60 % eine Wellenlänge im Bereich von 430 bis 490 nm aufweist, bestrahlt wird;
• - das Produkt mit dem Licht einer GaN-LED oder einer InGaN-LED bestrahlt wird;
• - das Produkt mit dem Licht einer Weißlicht-GaN-LED oder einer Weißlicht-InGaN-LED bestrahlt wird;
• - bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht abgeschirmt wird;
• - bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht mithilfe einer Blende abgeschirmt wird;
• - bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht mithilfe einer rohrförmigen Blende abgeschirmt wird;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem CCD-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem CMOS-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem BSI-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem Farb-CCD-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem Farb-CMOS-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem Farb-BSI-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem, mit einer digitalen Kamera ausgerüsteten Mobiltelefon aufgezeichnet wird;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einer digitalen Kamera und einer GaN-LED oder InGaN-LED ausgerüstet ist;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einer digitalen Kamera und einer Weißlicht-GaN-LED oder Weißlicht-InGaN-LED ausgerüstet ist;
• - das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder durch eine horizontale Fläche abgestützt ist;
• - das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder auf einer horizontalen Fläche angeordnet ist;
• - die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse ≤ 5 Grad ist;
• - die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse ≤ 2 Grad ist;
• - die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse ≤ 1 Grad ist;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einem Neigungssensor ausgerüstet ist;
• - simultan zur Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder ein Winkel θ zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse mithilfe des Neigungssensor gemessen wird;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einem 3-Achsen-Beschleunigungssensor ausgerüstet ist;
• - simultan zur Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder ein Winkel θ zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse mithilfe des 3-Achsen-Beschleunigungssensor gemessen wird;
• - ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufgezeichnet werden;
• - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter der gleichen Kameraperspektive aufgezeichnet werden;
• - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
• - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufgezeichnet werden, wobei das Produkt in dem Zeitraum zwischen der Aufzeichnung von zwei Erkennungsbildern mit Licht bestrahlt wird;
• - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufgezeichnet werden, wobei das Produkt in dem Zeitraum zwischen der Aufzeichnung von zwei Erkennungsbildern mit Licht einer GaN-LED, InGaN-LED, Weißlicht-GaN-LED oder Weißlicht-InGaN-LED bestrahlt wird;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder digital verstärkt werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mithilfe digitaler Bildverarbeitung verstärkt werden, um das Signal-Rauschverhältnis zu erhöhen;
• - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder digital überlagert bzw. addiert werden;
• - anhand von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbildern digital ein Kombinationsbild berechnet wird;
• - eine auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordnete Seriennummer simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet wird;
• - das Bild der Seriennummer mittels Zeichenerkennung digitalisiert wird;
• - die Seriennummer mit in einer Datenbank hinterlegten Seriennummern verglichen wird;
• - ein auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordneter Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet wird;
• - der Digitalcode dekodiert wird;
• - der Digitalcode mit in einer Datenbank hinterlegten Digitalcodes verglichen wird;
• - ein oder mehrere visuelle Merkmale des Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder in dem mindestens einen Erkennungsbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet werden;
• - anhand des einen oder mehreren visuellen Merkmale des Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern durchgeführt wird;
• - eine oder mehrere Orientierungsmarken in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildern simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet werden;
• - anhand der einen oder mehreren Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern durchgeführt wird;
• - das mindestens eine Erkennungsbild und das eine oder die mehreren Referenzbilder digital verglichen werden;
• - anhand der einen oder mehreren Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern durchgeführt wird;
• - das Kombinationsbild und das eine oder die mehreren Referenzbilder digital verglichen werden;
• - bei dem digitalen Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes oder des Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildern ein mittels des Neigungssensor gemessener Winkel θ zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse verwendet wird;
• - bei dem digitalen Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes oder des Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildern ein mittels des 3-Achsen-Beschleunigungssensor gemessener Winkel θ zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse verwendet wird;
• - in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden;
• - in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Schwellentrennung bestimmt werden;
• - in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Grauwert-Schwellentrennung bestimmt werden;
• - das eine oder die mehreren Erkennungsbilder jeweils in eine Grauwert-Bilddatei konvertiert und mittels Grauwert-Schwellentrennung binarisiert werden;
• - in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines rekursiven Grass-Fire-Algorithmus bestimmt werden;
• - in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines sequentiellen Grass-Fire-Algorithmus bestimmt werden;
• - anhand des mindestens einen Erkennungsbildes ein Erkennungsschlüssel berechnet wird;
• - anhand des Kombinationsbildes ein Erkennungsschlüssel berechnet wird;
• - bei der Berechnung des Erkennungsschlüssels ein mittels des Neigungssensor gemessener Winkel θ zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse verwendet wird;
• - bei der Berechnung des Erkennungsschlüssel ein mittels des 3-Achsen-Beschleunigungssensor gemessener Winkel θ zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse verwendet wird;
• - der Erkennungsschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild umfasst;
• - der Erkennungsschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild zusammengesetzt ist;
• - der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild gebildeten Polygonen umfasst;
• - der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild gebildeten Dreiecken umfasst;
• - der Erkennungsschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild umfasst;
• - der Erkennungsschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild zusammengesetzt ist;
• - der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild gebildeten Polygonen umfasst;
• - der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild gebildeten Dreiecken umfasst;
• - der Erkennungsschlüssel mit einem, in einer Datenbank hinterlegten Referenzschlüssel verglichen wird;
• - der Erkennungsschlüssel mit mehreren, in einer Datenbank hinterlegten Referenzschlüsseln verglichen wird;
• - eine positive Authentifizierung angezeigt wird, wenn der Erkennungsschlüssel und ein, in einer Datenbank hinterlegter Referenzschlüssel hinreichend übereinstimmen; und/oder
• - eine negative Authentifizierung angezeigt wird, wenn der Erkennungsschlüssel und ein, in einer Datenbank hinterlegter Referenzschlüssel hinreichend voneinander abweichen.
• Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst digitale Methoden zur Verstärkung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel. Die digitale Verstärkung erfolgt gemäß einer der nachfolgend beschriebenen Methoden oder gemäß einer Kombination von zwei oder mehreren dieser Methoden:
• - Addition bzw. Überlagerung von zwei oder mehreren unter der gleichen Kameraperspektive aufgezeichneten Erkennungsbildern;
• - Zusammenfassung von 4 (2×2) oder 16 (4×4) benachbarten Bildpixeln zu einem Pixel, ggf. mittels numerischer Interpolation;
• - differentielle Analyse von zwei oder mehreren sequentiell aufgezeichneten Erkennungsbildern, um zeitliche Änderungen der Pixelintensitäten zu detektieren;
• - Farbfilterung, insbesondere Beschränkung auf den Grünanteil und/oder den Rotanteil des einen oder der mehreren Erkennungsbilder;
• - Subtraktion von Farbkomponenten bzw. Farbkanälen, insbesondere gewichtete Subtraktion des Blauanteils bzw. des blauen Farbkanals von dem grünen und/oder roten Farbanteil bzw. Farbkanal.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe „Lumineszenz“ und „lumineszierend“ Stoffe sowie Partikel, die aufgrund von Anregung mit elektromagnetischer Strahlung fluoreszieren oder phosphoreszieren (https://de.wikipedia.org/wiki/Lumineszenz). Dementsprechend werden erfindungsgemäß Fluoreszenz und Phosphoreszenz (https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphoreszenz) unter dem Begriff Lumineszenz subsumiert.
• Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezeichnet der Begriff „reflektierend“ einfach reflektierende, retroreflektierende (https://de.wikipedia.org/wiki/Retroreflektor) und irisierende (https://de.wikipedia.org/wiki/Irisieren) Partikel oder Pigmente, die aufgrund von Beugung oder Interferenz elektromagnetische Strahlung und insbesondere Licht mit Wellenlängen im Bereich von 380 bis 780 nm reflektieren. Hierbei bezieht sich der Begriff „retroreflektierend“ auf Partikel oder Pigmente, die einen erheblichen Teil der eingestrahlten Intensität im Wesentlichen entgegengesetzt zur Einfallsrichtung reflektieren. Als retroreflektierende Partikel werden insbesondere kugelförmige Partikel aus Glas oder Titandioxid mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 µm eingesetzt. Die kugelförmigen Partikel bestehen vorzugsweise aus einem Glas mit einem optischen Brechungsindex im Bereich von 1,5 bis 2,0. Der optische Brechungsindex von Titandioxid liegt etwa bei 2,6. Übliche Polymere haben einen optischen Brechungsindex um 1,4. Je größer die Differenz zwischen den optischen Brechungsindices der retroreflektierenden Partikel und einer umgebenden Polymermatrix ist, desto höher ist die von den Partikeln reflektierte Lichtintensität.
• Unter dem Begriff „irisierend“ (https://de.wikipedia.org/wiki/Irisieren) werden erfindungsgemäß Partikel oder Pigmente subsumiert, die farbiges Licht mit Wellenlängen aus einem engen Bereich des sichtbaren Spektrums von 380 bis 780 nm einfach reflektieren oder retroreflektieren. Irisierende Partikel oder Pigmente bestehen üblicherweise aus einem Trägermaterial, wie beispielsweise Glimmer, Silikat, Aluminiumoxid, Calcium-Aluminium-Borosilikat oder Aluminium, das mit einer Interferenzbeschichtung aus einem Material, wie beispielsweise Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Zirkonoxid oder Siliziumdioxid ausgerüstet ist. Die Interferenzbeschichtung hat eine genau definierte Dicke d , derart dass für eine vorgegebene Wellenlänge λ der optische Gangunterschied bzw. die optische Weglänge, d. h. das Produkt aus der Dicke d und dem optischen Brechungsindex n(λ) einem ungeradzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge entspricht gemäß der Beziehung $\text{d}\cdot \text{n}\left(\mathrm{\lambda }\right)=\frac{2\text{k}+1}{2}\cdot \mathrm{\lambda }$

  

  mit k ∈ ℤ, insbesondere k = 0 (https://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Weglänge; https://de.wikipedia.org/ wiki/Gangunterschied) .
• Um eine sichere und robuste Authentifizierung mit geringer Fehlerrate zu gewährleisten, werden abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern kompensiert. Dies gilt für erfindungsgemäße Ausführungsformen, bei denen
• - das mindestens eine Erkennungs- oder Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildern verglichen wird; oder
• - anhand des einen oder der mehreren Referenzbilder jeweils ein Referenzschlüssel und anhand des mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbildes ein Erkennungsschlüssel berechnet und der Erkennungsschlüssel mit dem einen oder den mehreren Referenzschlüsseln verglichen wird.
• Eine abbildungsbedingte Abweichung zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern kann dazu führen, dass ein authentisches Produkt nicht als solches erkannt wird. In der Fachliteratur wird ein derartiges Prüfergebnis mitunter als „falsch negativ“ bezeichnet. Abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern sind beispielsweise durch voneinander verschiedene Kameraperspektiven bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder und des mindestens einen Erkennungsbildes verursacht.
• Um abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern zu beheben bzw. zu kompensieren werden in der vorliegenden Erfindungen zwei Verfahren vorgeschlagen:
1. (i) Aufzeichnen einer Vielzahl von Referenzbildern der reflektierenden oder luminszierenden Partikel unter voneinander verschiedenen Kameraperspektiven und Speichern dieser Referenzbilder und/oder Speichern von aus dem jeweiligen Referenzbild berechneten Referenzschlüsseln in einer Datenbank; und
2. (ii) auf Orientierungsmarken gestützte oder direkte „Registrierung“ des mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildern.
• Das Verfahren (i) wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als „perspektivisches Bibliothekverfahren“ bezeichnet. Dem perspektivischen Bibliothekverfahren liegt die Idee zugrunde, die bei der Aufzeichnung des mindestens einen Erkennungsbildes wahrscheinlichen Kameraperspektiven zu antipizieren und eine Referenzbibliothek für den direkten und schnellen Vergleich ohne rechenintensive Bildregistrierung zu erstellen.
• In der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe „registrieren“, „Bildregistrierung“ und „Registrierung“ digitale Verfahren, bei denen anhand eines Referenzbildes und eines Erkennungs- oder Kombinationsbildes eine Bildtransformation derart ermittelt wird, dass bei Anwendung der Bildtransformation auf das Erkennungs- oder Kombinationsbild ein zu dem Referenzbild möglichst ähnliches Bild erhalten wird. Die Bildregistrierung ist erforderlich für die Berechnung eines Abweichungsmaßes zwischen einem Erkennungs- oder Kombinationsbild und einem oder mehreren Referenzbildern. Ohne Bildregistrierung ist ein Vergleich zwischen einem Erkennungs- oder Kombinationsbild und einem oder mehreren Referenzbildern fehlerbehaftet und ermöglicht keine zuverlässige Zuordnung und Authentifizierung.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Authentifizierung eine Seriennummer oder ein Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code, welche auf dem Produkt, auf einer Verpackungsfolie oder auf einem Etikett abgebildet sind, verwendet, um dem Erkennungs- oder Kombinationsbild ein oder mehrere Referenzbilder zuzuordnen und eine rechenintensive Suche bzw. einen rechenintensiven Vergleich mit Referenzbildern von a priori nicht identischen Produkten zu vermeiden. Hierbei fungiert die Seriennummer oder der Digitalcode als schneller Sortier- bzw. Suchindex.
• Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen Methoden zur Korrektur abbildungsbedingter Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel. In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindungen werden abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem Erkennungs- und Referenzbild mittels digitaler Bildregistrierung kompensiert. Hierbei wird für die Bildregistrierung ein auf Orientierungsmarken gestütztes Verfahren oder ein direktes Verfahren angewendet.
• Ein auf Orientierungsmarken gestütztes Verfahren umfasst die Schritte:
• - Aufzeichnen eines digitalen Referenzbildes mit einer oder mehreren Orientierungsmarken;
• - Aufzeichnen eines digitalen Erkennungsbildes mit der einen oder den mehreren Orientierungsmarken;
• - Berechnung einer digitalen Bild- bzw. Korrekturtransformation, welche die in dem Erkennungsbild abgebildete Orientierungsmarke mit der in dem Referenzbild abgebildeten Orientierungsmarke zur Deckung bringt bzw. registriert;
• - Anwenden der Korrekturtransformation auf das Erkennungsbild, um dieses mit dem Referenzbild zu registrieren.
• Die eine oder mehreren Orientierungsmarken können als geometrische Muster, wie beispielsweise Buchstaben, Zahlen, Linien, Fadenkreuze oder Streifenmuster gestaltet sein. Vorzugsweise sind die eine oder mehreren Orientierungsmarken als Bedruckung oder Laserbeschriftung auf einem Etikett oder einer Verpackungsfolie ausgebildet.
• Im Gegensatz zu zufällig verteilten Partikeln haben Orientierungsmarken eine bekannte Form, was die Identifizierung und Zuordnung zwischen einem ersten und zweiten, unter verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichneten Bild einer Orientierungsmarke in einem Referenz- und Erkennungsbild erheblich vereinfacht. In der Fachliteratur werden Orientierungsmarken mitunter auch als „Landmarks“ bezeichnet.
• Bei der direkten Bildregistrierung wird mittels iterativer Optimierungsverfahren eine Bild- bzw. Korrekturtransformation derart bestimmt, dass bei Anwendung der Korrekturtransformation auf das Erkennungsbild ein korrigiertes Erkennungsbild erhalten wird, dessen Abweichung von dem Referenzbild minimal ist.
• Im Stand der Technik sind diverse Methoden bzw. Algorithmen für die digitale Registrierung von Orientierungsmarken und/oder vollständigen Bildern bekannt (https://de.wikipedia.org/wiki/ Bildregistrierung; http://elastix.isi.uu.nl/).
• Die Grundzüge der bekannten Methoden bzw. Algorithmen für digitale Bildregistrierung sind nachfolgend kurz erläutert, wobei folgende Symbole verwendet werden:

I_R(i, j)

Referenzbild mit Pixeln (i, j)

I_E(i, j)

Erkennungsbild mit Pixeln (i, j)

T

Bildtransformation

M(T; I_R; I_E)

Metrik (Abstandsfunktion)

• Die Bildtransformation T bildet jedes Pixel (i, j) des Erkennungsbildes I_E auf ein Pixel (i_T, j_T) ab. Für die Bildtransformation T kommen diverse Abbildungen in Betracht, wie beispielsweise:
1. (i) Translation $\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)=\left(\text{i}\text{, j}\right)+\left({\text{t}}_{\mathrm{1,}}{\text{ t}}_2\right)$
   
2. (ii) Eulertransformation $\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)=\text{R}\left[\left(\text{i}\text{, j}\right)-\left({\text{c}}_{\mathrm{1,}}{\text{ c}}_2\right)\right]+\left({\text{t}}_{\mathrm{1,}}{\text{ t}}_2\right)+\left({\text{c}}_{\mathrm{1,}}{\text{ c}}_2\right)$
   
3. (iii) Ähnlichkeitsabbildung $\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)=\text{s}\cdot \text{R}\left[\left(\text{i}\text{, j}\right)-\left({\text{c}}_{\mathrm{1,}}{\text{ c}}_2\right)\right]+\left({\text{t}}_{\mathrm{1,}}{\text{ t}}_2\right)+\left({\text{c}}_{\mathrm{1,}}{\text{ c}}_2\right)$
   
4. (iv) Affine Abbildung $\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)=\text{A}\left[\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)-\left({\text{c}}_{\mathrm{1,}}{\text{ c}}_2\right)\right]+\left({\text{t}}_{\mathrm{1,}}{\text{ t}}_2\right)+\left({\text{c}}_{\mathrm{1,}}{\text{ c}}_2\right)$
   
5. (v) B-Spline Abbildung $\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)=\left(\text{i}\text{, j}\right)+{\displaystyle {\sum }_{\left({\text{i}}_{\text{S}\text{,}}{\text{j}}_{\text{S}}\right)}{\displaystyle {\sum }_{\text{m=0}}^3{\text{a}}_{\text{m}}{\left(\text{i}-{\text{i}}_{\text{S}},\text{ j}-{\text{j}}_{\text{S}}\right)}^{\text{m}}}}$
   
6. (vi) Spline-Integralkern-Transformation $\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)=\left(\text{i}\text{, j}\right)+\text{A}\left(\text{i}\text{, j}\right)+\left({\text{t}}_{\mathrm{1,}}{\text{ t}}_2\right)+{\displaystyle {\sum }_{\left({\text{i}}_{\text{F}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{F}}\right)}{\text{c}}_{\text{F}}\text{G}\left(\text{i}-{\text{i}}_{\text{F}},\text{ j}-{\text{j}}_{\text{F}}\right)}$
   
wobei (t₁, t₂) und (c₁, c₂) zweidimensionale Verschiebungsvektoren, R eine zweidimensionale Rotationsmatrix, s einen skalaren Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsfaktor, A eine beliebige zweidimensionale Matrix, ${{\displaystyle {\sum }_{{}_{\left({\text{i}}_{\text{S}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{S}}\right)}}{\displaystyle {\sum }_{\text{m=0}}^3{\text{a}}_{\text{m}}\left(\text{i}-{\text{i}}_{\text{S}},{\text{ j-j}}_{\text{S}}\right)}}}^{\text{m}}$

kubische Spline-Polynome mit Stützstellen (i_s, j_s) und Koeffizienten am und Σ_{(i F,j F} )c_FG(i-i_F, j-j_F) eine Summe einer mit Koeffizienten c_F gewichteten Basisfunktion G an ausgewählten, sogenannten „Landmark“-Positionen (i_F, j_F) bezeichnet.
• Eine konkrete Bildtransformation T umfasst beispielsweise eine Rotation R um einen Winkel φ um eine vertikale Achse bzw. um die Schwerkraftachse, einen Skalierungsfaktor s und einen Verschiebungs- bzw. Translationsvektor (t₁, t₂), d.h. insgesamt vier Parameter. Eine derartige Bildtransformation T entspricht einer Abbildung der Form: $${\text{i}}_{\text{T}}=\text{T}\left(\text{i}\text{, j}\right)=\text{s}\cdot \left(\text{cos }\mathrm{\phi }\cdot \text{i}-\text{sin }\mathrm{\phi }\cdot \text{j}\right)+{\text{t}}_1$$

  

  $${\text{j}}_{\text{T}}=\text{T}\left(\text{i}\text{, j}\right)=\text{s}\cdot \left(\text{sin }\mathrm{\phi }\cdot \text{i}+\text{cos }\mathrm{\phi }\cdot \text{j}\right)+{\text{t}}_2$$

  
• Die vorstehende einfache Bildtransformation T repräsentiert bereits eine gute Näherung für Abweichungen zwischen der Kameraperspektive bei der Aufzeichnung von Erkennungsbildern von der Kameraperspektive bei der Aufzeichnung eines Referenzbildes, wenn die jeweiligen Winkel θ_E und respektive θ_R zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse kleiner als 10 Grad sind (θ_E ≤ 10 Grad, θ_R ≤ 10 Grad).
• Die Metrik M liefert ein Maß für die Abweichung des transformierten Erkennungsbildes T(I_E) von dem Referenzbild I_R. Für die Metrik M kommen verschiedene Maße, wie Mean Squared Difference (MSD), Normalised Correlation Coefficient (NCC), Mutual Information (MI), Normalised Mutual Information (NMI) und Kappa-Statistik (KS) in Betracht. Nachfolgend sind beispielhaft die Formeln für die Berechnung von MSD und NCC wiedergegeben: $$\text{MSD}\left({\text{T;I}}_{\text{R}}{\text{;I}}_{\text{E}}\right)=\frac{1}{\text{M}\cdot \text{N}}{{\displaystyle {\sum }_{\text{i=1}}^{\text{N}}{\displaystyle {\sum }_{\text{j=1}}^{\text{M}}\left[{\text{I}}_{\text{R}}\left(\text{i}\text{, j}\right)-{\text{I}}_{\text{E}}\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)\right]}}}^2$$

  

  $$\text{NCC}\left({\text{T;I}}_{\text{R}}{\text{;I}}_{\text{A}}\right)=\frac{{\displaystyle {\sum }_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\displaystyle {\sum }_{\text{j}=\text{1}}^{\text{M}}\left[{\text{I}}_{\text{R}}\left(\text{i}\text{, j}\right)-{\overline{\text{I}}}_{\text{ R}}\right]\left[{\text{I}}_{\text{E}}\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)-{\overline{\text{I}}}_{\text{ E}}\right]}}}{\sqrt{{{\displaystyle {\sum }_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\displaystyle {\sum }_{\text{j}=\text{1}}^{\text{M}}{\left[{\text{I}}_{\text{R}}\left(\text{i}\text{, j}\right)-{\overline{\text{I}}}_{\text{ R}}\right]}^2{\displaystyle {\sum }_{\text{i}=\text{1}}^{\text{N}}{\displaystyle {\sum }_{\text{j}=1}^{\text{M}}\left[{\text{I}}_{\text{E}}\left({\text{i}}_{\text{T}\text{,}}{\text{ j}}_{\text{T}}\right)-{\overline{\text{I}}}_{\text{ E}}\right]}}}}}^2}}$$

  

  $${\text{mit }\overline{\text{I}}}_{\text{ R}}=\frac{1}{\text{N}\cdot \text{M}}{\displaystyle {\sum }_{\text{i}=1}^{\text{N}}{\displaystyle {\sum }_{\text{j}=1}^{\text{M}}{\text{I}}_{\text{R}}\left(\text{i}\text{, j}\right){\text{ und }\overline{\text{I}}}_{\text{ E}}}}=\frac{1}{\text{N}\cdot \text{M}}{\displaystyle {\sum }_{\text{i}=1}^{\text{N}}{\displaystyle {\sum }_{\text{j}=1}^{\text{M}}{\text{I}}_{\text{E}}\left(\text{i}\text{, j}\right)}}$$

  
• Um den Rechenaufwand zu verringern, kann bei der Berechnung der Metrik M anstelle der vollen zweidimensionalen Summation ${\displaystyle {\sum }_{\text{i}=1}^{\text{N}}{\displaystyle {\sum }_{\text{j}=1}^{\text{M}}}}$

  

  über alle Bildkoordinaten eine zweidimensionale Summation über ausgewählte Bildkoordinaten verwendet werden, beispielsweise über gitterförmig äquidistant verteilte oder zufällig gewählte Bildkoordinaten verwendet werden.
• Die zunächst unbekannten Parameter der Bildtransformation T werden mittels iterativer nichtlinearer Optimierung derart bestimmt, dass die metrische Funktion M einen Wert annimmt, der kleiner als eine vorgegebene Schranke ist. Die iterative nichtlineare Optimierung basiert auf quasi-Newton (QN), nichtlinear konjugierten Gradienten (NCG), Gradientenabstiegs (GD) oder Robbins-Monro (RM) Verfahren bzw. Algorithmen.
• Vorzugsweise werden bei der Berechnung der Bildtransformation T Strategien mit stufenweise zunehmender Komplexität der Bilddaten (multiresolution) und/oder der Bildtransformation T angewendet. So wird in einer ersten Stufe die Auflösung des Referenz- und Abweichungsbildes durch Faltung mit einer Gaußfunktion verringert (down-sampling) und in nachfolgenden Stufen mit einer zunehmend verfeinerten (schmaleren) Gaußfunktion bis zur ursprünglichen Auflösung erhöht. In ähnlicher Weise wird die Komplexität bzw. die Zahl der anzupassenden Parameter der Bildtransformation stufenweise erhöht. Die vorstehenden Strategien beschleunigen die Berechnung und verbessern die numerische Zuverlässigkeit bzw. die Wahrscheinlichkeit dafür, dass bei der nichtlinearen Optimierung das globale Minimum der metrischen Funktion M aufgefunden wird.
• Ein bekanntes Problem der Bildregistrierung, insbesondere der direkten Bildregistrierung besteht darin, dass die aufgefundene Korrekturtransformation nicht optimal ist, d. h. hinsichtlich der Abweichung zwischen dem korrigierten Erkennungsbild und dem Referenzbild lediglich ein lokales anstelle eines globalen Minimums ergibt. Um das Problem nicht optimaler Bildregistrierung zu vermeiden, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine optionale, dem iterativen Optimierungsverfahren vorgeschaltete Gittersuche nach einer Näherung für das globale Minimum vorgeschlagen.
• Bei der Gittersuche wird der mehrdimensionale Parameterraum der Korrekturtransformation in äquidistante Stützstellen unterteilt, die zu jeder Stützstelle gehörige Korrekturtransformation berechnet und das damit korrigierte Erkennungsbild mit dem Referenzbild verglichen. Die Stützstelle im Parameterraum, für welche die Abweichung zwischen dem korrigierten Erkennungsbild und dem Referenzbild minimal ist, wird als Näherung für das globale Minimum verwendet. Alternativ zu einer Gittersuche wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine statistische Suche mit zufällig im Parameterraum verteilten Stützstellen in Betracht gezogen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
• 1 zeigt eine schematische Ansicht reflektierender oder lumineszierender Partikel 1, die mittels einer Kamera (2, 2') unter einer ersten und zweiten Kameraperspektive aufgezeichnet werden. Die optische Achse der Kamera (2, 2') unter der ersten und zweiten Kameraperspektive ist mit den Bezugszeichen 3 , respektive 3' bezeichnet. 1 veranschaulicht den Sachverhalt, dass bei der Aufzeichnung eines Erkennungs- oder Referenzbildes das digitale Bild bzw. die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel 1 in Abhängigkeit von der jeweiligen Kameraperspektive variieren. Die Unterschiede zwischen verschiedenen Kameraperspektiven bzw. Kameras (2, 2') sind mathematisch durch rigide Koordinatentransformationen, d. h. Kombinationen einer Rotation und Translation mit 6 Parametern (3 Drehwinkel und 3 Verschiebungen) beschreibbar. Um die Darstellung übersichtlich zu halten, werden in 1 und der hierauf bezogenen Beschreibung lediglich Rotationen erörtert. Zudem ist die mathematische Beschreibung von Translationen sehr einfach.
• Ohne Beschränkung der Allgemeinheit haben ein Bezugs- bzw. Weltkoordinatensystem und ein Kamerakoordinatensystem der ersten Kameraperspektive übereinstimmende Achsen x, y, z bzw. (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1) . Ein Ursprung des Kamerakoordinatensystems der ersten Kameraperspektive ist gegenüber einem Ursprung des Weltkoordinatensystems entlang der z-Achse um eine, in 1 nicht bezeichnete Strecke verschoben. Ein Kamerakoordinatensystem der zweiten Kameraperspektive hat die Achsen x', y', z', die aus den Achsen x, y, z durch Drehung um einen azimutalen Drehwinkel φ, einen polaren Drehwinkel θ und einen axialen Drehwinkel ω hervorgehen, die mathematisch als nicht-kommutatives Produkt von drei Drehmatrizen $$\text{R}\left(\text{z'}|\mathrm{\omega }-\mathrm{\phi }\right)\cdot \text{R}\left(\text{z}|\mathrm{\phi }\right)\cdot \text{R}\left(\text{x}|\mathrm{\theta }\right)$$

  

  darstellbar sind mit $$\text{R}\left(\text{x}|\mathrm{\theta }\right)=\left(\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \text{cos}\mathrm{\theta }& -\text{sin}\mathrm{\theta }\\ 0& \text{sin}\mathrm{\theta }& \text{cos}\mathrm{\theta }\end{array}\right)$$

  

  $$\text{R}\left(\text{z}|\mathrm{\phi }\right)=\left(\begin{array}{ccc}\text{cos}\mathrm{\phi }& -\text{sin}\mathrm{\phi }& 0\\ \text{sin}\mathrm{\phi }& \text{cos}\mathrm{\phi }& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)$$

  

  $$\text{z'}\Vert \widehat{\text{z}}\text{'}=\left(\begin{array}{c}\text{sin}\mathrm{\phi }\cdot \text{sin}\mathrm{\theta }\\ -\text{cos}\mathrm{\phi }\cdot \text{sin}\mathrm{\theta }\\ \text{cos}\mathrm{\theta }\end{array}\right)$$

  

  $${\left[\text{R}\left(\text{z'}|\mathrm{\omega }-\mathrm{\phi }\right)\right]}_{\text{ij}}=\left[1-\text{cos }\left(\mathrm{\omega }-\mathrm{\phi }\right)\right]\cdot {\widehat{\text{z}}\text{'}}_{\text{i}}\cdot {\widehat{\text{z}}\text{'}}_{\text{j}}+\text{cos}\left(\mathrm{\omega }-\mathrm{\phi }\right)\cdot {\mathrm{\delta }}_{\text{ij}}+\text{sin }\left(\mathrm{\omega }-\mathrm{\phi }\right)\cdot {\mathrm{\epsilon }}_{\text{ikj}}\cdot {\widehat{\text{z}}\text{'}}_{\text{k}}$$

  

  worin δ_ij das Kronecker-Delta und ε_ikj das Levi-Civita-Symbol ist (https://de.wikipedia.org/ wiki/Drehmatrix; https://de.wikipedia.org/wiki/Kronecker-Delta; https://de.wikipedia.org/wiki/ Levi-Civita-Symbol).
• Im Weiteren zeigt 1 ein Koordinatennetz 4 mit Knoten bzw. Stützstellen, die azimutal und polar jeweils äquidistanten Winkelkoordinaten entsprechen. Das in 1 beispielhaft gezeigte Koordinatennetz 4 hat 120 = 5×24 Knoten mit 24 voneinander verschiedenen azimutalen und 5 voneinander verschiedenen polaren Winkelwerten.
• Zusätzlich zu dem in 1 gezeigten Koordinatennetz 4 wird erfindungsgemäß ein erweitertes Koordinatennetz mit Knoten bzw. Stützstellen, die zu äquidistanten Werten des axialen Drehwinkels φ korrespondieren, verwendet.
• In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Registrierung eines mit reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln gekennzeichneten Produktes mehrere Referenzbilder unter verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet, wobei die verschiedenen Kameraperspektiven zu einem in 1 gezeigten Koordinatennetz 4 mit äquidistanten Knoten bzw. Stützstellen bzw. jeweils äquidistanten Werten des azimutalen, polaren und axialen Drehwinkels φ, θ, ω korrespondieren.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• US 4218674 [0003]
• DE 10304805 A1 [0004]
• DE 602004007850 T2 [0005]

Claims (11)

1. Verfahren für optische Produktauthentifizierung, umfassend a) Schritte zur Kennzeichnung eines Produktes durch - Verpacken des Produktes in einer Folie; oder - Ausrüsten des Produktes oder einer Verpackung des Produktes mit einem Etikett; oder - Ausrüsten des Produktes, einer Verpackung des Produktes oder eines auf dem Produkt oder der Verpackung angeordneten Etikett mit einer Lackbeschichtung; wobei - die Folie, das Etikett oder die Lackbeschichtung zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält; b) Schritte zur Registrierung eines gemäß a) gekennzeichneten Produktes durch - Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren; - Aufzeichnen eines oder mehrerer digitaler Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera; und c) Schritte zur Authentifizierung eines gemäß b) registrierten Produktes durch - Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren; - Aufzeichnen eines oder mehrerer Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera; - digitaler Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes mit dem mindestens einen Referenzbild; - Anzeigen einer positiven Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend übereinstimmen; oder - Anzeigen einer negativen Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend voneinander abweichen; dadurch gekennzeichnet, dass abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem mindestens einen Referenzbild digital kompensiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 30 bis 20000 Partikel/cm³ beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Registrierung b) zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter der gleichen Kameraperspektive aufgezeichnet werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) das eine oder die mehreren Erkennungsbilder digital verstärkt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) anhand eines oder mehrerer visueller Merkmale des Produktes oder anhand einer oder mehrerer Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildern durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung eine auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordnete Seriennummer oder ein auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordneter Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet, digitalisiert oder dekodiert und mit einer in einer Datenbank hinterlegten Seriennummer oder mit einem in einer Datenbank hinterlegten Digitalcode verglichen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kennzeichnung b) in dem einen oder den mehreren Referenzbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildern jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) ein Neigungswinkel zwischen einer optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse gemessen wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kennzeichnung b) zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder und/oder zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr, anhand jeweils eines Referenzbildes berechneter Referenzschlüssel in einer Datenbank gespeichert werden.

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