DE102020004470A1

DE102020004470A1 - Sensor und Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, sowie Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020004470A1
Application number: DE102020004470.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rauscher; Wolfgang Deckenbach; Julia Danhof; Thomas Happ
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2020-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2022-01-27
Also published as: US20230274599A1; EP4186041A1; WO2022017641A1; EP4186041B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor und ein Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten (2), insbesondere Banknoten, welche jeweils ein lumineszentes blattförmiges Substrat und ein auf einer Teilfläche des Substrats aufgebrachtes lumineszentes Merkmal aufweisen, sowie eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung (1). Aus den für eine Vielzahl von Messpunkten erhaltenen Spektralvektoren, welche die Intensität der in mindestens zwei Spektralbereichen erfassten Lumineszenzstrahlung des Wertdokuments (2) charakterisieren, werden Substrat-Intensitätswerte und Merkmal-Intensitätswerte ermittelt, anhand welcher eine reine Substratmaske ermittelt wird, welche nur diejenigen Messpunkte enthält, die zuverlässig außerhalb des Merkmals liegen. Aus den Spektralvektoren der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte wird ein mittlerer Substratvektor ermittelt, anhand welchem aus den Spektralvektoren korrigierte Substrat-Intensitätswerte und korrigierte Merkmal-Intensitätswerte und/oder eine spektrale Signatur des Substrats und/oder des Merkmals ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich wird unter Verwendung von in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkten ein zeitliches Verhalten der vom Substrat und/ oder Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor und ein Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, sowie eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung.
Zur Sicherung von Wertdokumenten, wie z.B. Banknoten, vor Fälschung können diese unter anderem mit sog. Lumineszenzmerkmalen versehen werden, indem in oder auf ein Wertdokument lumineszente Stoffe ein- bzw. aufgebracht werden, die mit Sensoren maschinell detektiert und deren Anwesenheit und/oder Eigenschaften zur Echtheitsprüfung herangezogen werden können.
Beispielsweise kann im Substrat, welches meist durch Papier oder eine Folie gebildet wird, eines Wertdokuments ein Lumineszenzmerkmal vorgesehen sein, das in mindestens zwei spektralen Nachweiskanälen eines Sensors ein Signal liefert. Örtlich begrenzt kann, insbesondere durch Bedrucken des Substrats, ein weiteres Lumineszenzmerkmal vorgesehen sein, das in denselben spektralen Nachweiskanälen ein Signal liefert, in der Regel jedoch mit anderen spektralen Intensitätsverhältnissen. Durch Lösen eines linearen Gleichungssystems können für jeden Messpunkt aus den gemessenen Kanalintensitäten zwei Intensitäten berechnet werden, nämlich eine sogenannte Substrat- oder Papierintensität und eine sogenannte Druckintensität.
Allerdings kann es vorkommen, dass die spektralen Eigenschaften der verwendeten lumineszenten Stoffe, z.B. bei verschiedenen Produktionschargen, in nicht vernachlässigbarer Weise variieren. Ferner ist es möglich, dass die spektrale Empfindlichkeit von Sensor zu Sensor und/oder auch innerhalb eines Sensors, etwa von Messpunkt zu Messpunkt und/ oder Spur zu Spur, variiert. Eine zuverlässige Echtheitsprüfung kann daher nicht immer gewährleistet werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Sensor, ein Verfahren sowie eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung zur verbesserten Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Sensor und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen und eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung mit einem solchen Sensor gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, welche jeweils ein lumineszentes blattförmiges Substrat (z.B. ein vollflächig lumineszentes Substrat) und ein auf einer Teilfläche des Substrats aufgebrachtes (z.B. aufgedrucktes) lumineszentes Merkmal aufweisen, auf: eine Erfassungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, von einem zu prüfenden Wertdokument emittierte Lumineszenzstrahlung in mindestens zwei unterschiedlichen Spektralbereichen ortsaufgelöst zu erfassen, wobei eine Vielzahl von Messpunkten erhalten wird, welchen jeweils ein Spektralvektor zugeordnet ist, der mindestens zwei Intensitätswerte enthält, welche die Intensität der an dem jeweiligen Messpunkt in den mindestens zwei Spektralbereichen jeweils erfassten Lumineszenzstrahlung charakterisieren, und eine Auswertungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist,

a) aus den Spektralvektoren unter Verwendung eines vorgegebenen Substrat-Basisvektors und eines vorgegebenen Merkmal-Basisvektors für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils einen Substrat-Intensitätswert und einen Merkmal-Intensitätswert zu ermitteln, wobei der Substrat-Basisvektor und der Merkmal-Basisvektor jeweils mindestens zwei Intensitätswerte enthält, welche die zu erwartende Intensität der vom Substrat bzw. Merkmal in den mindestens zwei Spektralbereichen emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisieren, und
b) anhand der Substrat-Intensitätswerte und Merkmal-Intensitätswerte eine reine Substratmaske zu ermitteln, welche diejenigen, insbesondere nur solche, Messpunkte enthält, welche Orten auf dem Wertdokument entsprechen, die außerhalb des Merkmals liegen, und
c1) aus den Spektralvektoren der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte einen mittleren Substratvektor zu ermitteln, welcher mindestens zwei Intensitätswerte enthält, die jeweils durch Zusammenfassen, insbesondere durch (räumliche) Mittelung oder (räumliche) Quantile-Bildung, der in den Spektralvektoren enthaltenen Intensitätswerte für jeden der mindestens zwei Spektralbereiche erhalten werden, und i) für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils einen korrigierten Merkmal-Intensitätswert und/ oder einen korrigierten Substrat-Intensitätswert aus den Spektralvektoren unter Verwendung des mittleren Substratvektors zu ermitteln und/oder ii) eine spektrale Signatur des Substrats und/oder des Merkmals, durch welche eine spektrale Zusammensetzung der vom Substrat bzw. vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisiert wird, unter Verwendung des mittleren Substratvektors zu ermitteln und/oder
c2) unter Verwendung von in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkten ein zeitliches Verhalten der vom Substrat und/ oder vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung zu ermitteln und
d) das Wertdokument anhand der korrigierten Merkmal-Intensitätswerte und/oder anhand der korrigierten Substrat-Intensitätswerte und/oder anhand der spektralen Signatur des Substrats und/oder des Merkmals und/oder anhand des zeitlichen Verhaltens der vom Substrat und/oder vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung, insbesondere hinsichtlich Echtheit, zu prüfen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, welche jeweils ein lumineszentes blattförmiges Substrat und ein auf einer Teilfläche des Substrats aufgebrachtes (z.B. aufgedrucktes) lumineszentes Merkmal aufweisen, von einem zu prüfenden Wertdokument emittierte Lumineszenzstrahlung in mindestens zwei unterschiedlichen Spektralbereichen ortsaufgelöst erfasst, wobei eine Vielzahl von Messpunkten erhalten wird, welchen jeweils ein Spektralvektor zugeordnet ist, der mindestens zwei Intensitätswerte enthält, welche die Intensität der an dem jeweiligen Messpunkt in den mindestens zwei Spektralbereichen jeweils erfassten Lumineszenzstrahlung charakterisieren. Bei dem Verfahren werden außerdem folgende Schritte durchgeführt:

a) aus den Spektralvektoren werden unter Verwendung eines vorgegebenen Substrat-Basisvektors und eines vorgegebenen Merkmal-Basisvektors für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils ein Substrat-Intensitätswert und ein Merkmal-Intensitätswert ermittelt, wobei der Substrat-Basisvektor und der Merkmal-Basisvektor jeweils mindestens zwei Intensitätswerte enthält, welche die zu erwartende Intensität der vom Substrat bzw. vom Merkmal in den mindestens zwei Spektralbereichen emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisieren,
b) anhand der Substrat-Intensitätswerte und Merkmal-Intensitätswerte wird eine reine Substratmaske ermittelt, welche diejenigen, insbesondere nur solche, Messpunkte enthält, welche Orten auf dem Wertdokument entsprechen, die außerhalb des Merkmals liegen, und
c1) aus den Spektralvektoren der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte wird ein mittlerer Substratvektor ermittelt, welcher mindestens zwei Intensitätswerte enthält, die jeweils durch Zusammenfassen, insbesondere durch Mittelung oder Quantile-Bildung, der in den Spektralvektoren enthaltenen Intensitätswerte für jeden der mindestens zwei Spektralbereiche erhalten werden, und i) für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils ein korrigierter Merkmal-Intensitätswert und optional ein korrigierter Substrat-Intensitätswert aus den Spektralvektoren unter Verwendung des mittleren Substratvektors ermittelt und/ oder ii) eine spektrale Signatur des Substrats und/ oder des Merkmals, durch welche eine spektrale Zusammensetzung der vom Substrat bzw. vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisiert wird, unter Verwendung des mittleren Substratvektors ermittelt und/oder
c2) unter Verwendung von in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkten wird ein zeitliches Verhalten der vom Substrat und/ oder Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung ermittelt, und
d) das Wertdokument wird anhand der korrigierten Merkmal-Intensitätswerte und ggf. anhand der korrigierten Substrat-Intensitätswerte und/oder anhand der spektralen Signatur des Substrats und/oder des Merkmals und/oder anhand des zeitlichen Verhaltens der vom Substrat und/oder vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung, insbesondere hinsichtlich Echtheit, geprüft.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist eine Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Prüfen und/oder Zählen und/ oder Sortieren und/ oder Vernichten, von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, einen Sensor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und eine Transporteinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, ein Wertdokument zum Sensor hin und/ oder am Sensor vorbei und/ oder vom Sensor weg zu befördern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt auszuführen.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt auszuführen.
Aspekte der Erfindung basieren vorzugsweise auf dem Ansatz, aus den bei der Erfassung der Lumineszenzstrahlung erhaltenen Spektralvektoren unter Verwendung eines vorgegebenen Substrat-Basisvektors und eines vorgegebenen Merkmal-Basisvektors für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils einen Substrat-Intensitätswert und einen Merkmal-Intensitätswert zu ermitteln und anhand der ermittelten Substrat- und Merkmal-Intensitätswerte eine reine Substratmaske zu ermitteln, welche (nur) diejenigen Messpunkte enthält, die zuverlässig außerhalb des aufgebrachten Merkmals, und insbesondere nicht im Bereich des Wertdokumentrandes oder auf dem Rand des Merkmals, liegen. Die reine Substratmaske enthält z.B. nur solche Messpunkte des Wertdokuments, deren Substrat-Intensitätswert größer oder gleich einer ersten Schwelle ist. Unter Berücksichtigung der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte, bzw. anhand der Spektralvektoren bzw. Intensitätswerte der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte, lassen sich dann die Intensitäten, die spektralen Eigenschaften und/oder das Abklingverhalten der vom Substrat bzw. vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung genauer ermitteln, auch wenn die räumliche Verteilung des Merkmals nicht bekannt ist oder von einem Wertdokument zum nächsten variiert.
So wird bei einer ersten Variante aus den Spektralvektoren der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte ein mittlerer Substratvektor ermittelt, indem die Intensitätswerte dieser Spektralvektoren für jeden der mindestens zwei Spektralbereiche, insbesondere durch (räumliche) Mittelung oder (räumliche) Quantile-Bildung, zu jeweils einem Intensitätswert zusammengefasst werden. Der auf diese Weise erhaltene mittlere Substratvektor gibt die Lumineszenzeigenschaften des Substrates, insbesondere die Intensitätswerte in den mindestens zwei Spektralbereichen und/ oder die spektrale Zusammensetzung der Lumineszenzstrahlung, mit höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit wieder.
Dementsprechend kann unter Verwendung des mittleren Substratvektors - analog zur Ermittlung der ursprünglichen Substrat-Intensitätswerte und Merkmal-Intensitätswerte aus den Spektralvektoren - für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils ein korrigierter Merkmal-Intensitätswert und/ oder ein korrigierter Substrat-Intensitätswert mit höherer Genauigkeit bzw. Zuverlässigkeit aus den Spektralvektoren ermittelt werden. Der mittlere Substratvektor oder ein davon, z.B. durch Normierung, abgeleiteter Vektor wird dabei vorzugsweise anstelle des ursprünglich vorgegebenen Substrat-Basisvektors verwendet. Optional kann dabei zusätzlich ein mittlerer Merkmalvektor oder ein davon, z.B. durch Normierung, abgeleiteter Vektor anstelle des ursprünglich vorgegebenen Merkmal-Basisvektors verwendet werden. Die auf diese Weise erhaltenen korrigierten Merkmal-Intensitätswerte und/oder korrigierten Substrat-Intensitätswerte können dann bei der Prüfung, insbesondere Echtheitsprüfung, des Wertdokuments herangezogen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann unter Verwendung des mittleren Substratvektors eine spektrale Signatur des Substrats und/oder eine spektrale Signatur des Merkmals ermittelt werden, durch welche eine spektrale Zusammensetzung der vom Substrat bzw. vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisiert wird. Die spektrale Signatur des Substrats ist dabei vorzugsweise durch den mittleren Substratvektor selbst, einen davon, etwa durch Normierung, abgeleiteten Vektor oder einen daraus berechneten skalaren Signaturwert gegeben. Die spektrale Signatur des Merkmals ist vorzugsweise durch einen mittleren Merkmalvektor, einen davon, etwa durch Normierung, abgeleiteten Vektor oder einen daraus berechneten skalaren Wert gegeben. Die auf diese Weise erhaltene spektrale Signatur des Substrats bzw. des Merkmals kann dann zur Prüfung, insbesondere Echtheitsprüfung, des Wertdokuments herangezogen werden.
Alternativ oder zusätzlich wird bei einer zweiten Variante unter Verwendung von in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkten ein zeitliches Verhalten der vom Substrat und/oder Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung ermittelt. Zum Beispiel wird an jedem Messpunkt eine Anregung der Lumineszenz des Wertdokument mittels elektromagnetischer Strahlung durchgeführt, insbesondere durch einen elektromagnetischen Anregungspuls. Die Lumineszenzstrahlung wird für eine Vielzahl von Messpunkten zu zwei oder mehreren Zeitpunkten erfasst, wobei dem jeweiligen Messpunkt jeweils zwei oder mehrere Intensitätswerte zugeordnet werden, die die Intensität der zu den zwei oder mehreren Zeitpunkten an dem jeweiligen Messpunkt erfassten Lumineszenzstrahlung charakterisieren. Insbesondere wird die von dem zu prüfenden Wertdokument emittierte Lumineszenzstrahlung an den Messpunkten auf dem Wertdokument in einem oder mehreren der Spektralbereiche zeitaufgelöst erfasst. Die Intensitätswerte können die in einem bestimmten der Spektralbereiche erhaltenen Intensitätswerte sein oder aus zwei oder mehreren der Spektralbereiche zusammengefasste Intensitätswerte sein.
Insbesondere können für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen Substratwerte der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte - z.B. durch räumliche Mittelung - zu einem mittleren Substratwert zusammengefasst werden und das Wertdokument unter Verwendung der mittleren Substratwerte der verschiedenen Zeitpunkte, insbesondere hinsichtlich Echtheit, geprüft werden. Beispielsweise wird, anhand der mittleren Substratwerte der verschiedenen Zeitpunkte, das zeitliche Verhalten der vom Substrat emittierten Lumineszenzstrahlung ermittelt und das Wertdokument anhand einer charakteristischen Lumineszenz-Zeitkonstante des Substrats geprüft, die aus dem ermittelten zeitlichen Verhalten ermittelt wird.
Anhand der von einem zu prüfenden Wertdokument emittierten und an den Messpunkten zeitaufgelöst erfassten Lumineszenzstrahlung bzw. der entsprechenden erhaltenen Intensitätswerte der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte kann ein Untergrund ermittelt werden, welcher von der vom Merkmal ausgehenden und zeitaufgelöst erfassten Lumineszenzstrahlung bzw. von den Merkmalwerten abgezogen wird. Insbesondere können die für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen untergrund-korrigierten Merkmalwerte der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte - z.B. durch räumliche Mittelung - zu einem mittleren korrigierten Merkmalwert zusammengefasst werden und das Wertdokument unter Verwendung der mittleren korrigierten Merkmalwerte der verschiedenen Zeitpunkte, insbesondere hinsichtlich Echtheit, geprüft werden. Beispielsweise wird, anhand der untergrund-korrigierten Merkmalwerte der verschiedenen Zeitpunkte, das zeitliche Verhalten der vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung ermittelt und das Wertdokument anhand einer charakteristischen Lumineszenz-Zeitkonstante des Merkmals geprüft, die aus dem ermittelten zeitlichen Verhalten ermittelt wird.
Beim (räumlichen) Zusammenfassen der Intensitätswerte bzw. der Substratwerte bzw. der untergrund-korrigierten Merkmalwerte verschiedener Messpunkte für jeweils einen der Zeitpunkte werden diejenigen Intensitätswerte bzw. Substratwerte bzw. untergrund-korrigierten Merkmalwerte zusammengefasst, die zum selben Zeitpunkt relativ zu der jeweiligen Lumineszenzanregung an dem jeweiligen Messpunkt erfasst werden, z.B. jeweils zu einem bestimmte Zeitpunkt nach Ende des für den jeweiligen Messpunkt eingestrahlten elektromagnetischen Anregungspulses.
Auf diese Weise kann der zeitliche Verlauf, insbesondere in Form von Abklingkurven, der jeweils vom Substrat und Merkmal alleine emittierten Lumineszenzstrahlung ermittelt und bei der Prüfung, insbesondere Echtheitsprüfung, des Wertdokuments herangezogen werden. Insgesamt wird dadurch eine genauere Bestimmung der Lumineszenz-Intensitäten, der spektralen Signatur bzw. des Abklingverhaltens des Substrats bzw. Merkmals erreicht, so dass eine zuverlässigere Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere Banknoten, ermöglicht wird.
Bei einem blattförmigen Substrat im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann es sich z.B. um Papier, eine Folie oder ein aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetztes sog. Hybridpapier handeln. Das Substrat ist vorzugsweise mit einem Lumineszenzmerkmal versehen, das nachfolgend auch als „Substratmerkmal“ oder „Papiermerkmal“ bezeichnet wird und bei Anregung mittels elektromagnetischer Strahlung, wie z.B. ultravioletter (UV) Strahlung, infraroter (IR) Strahlung oder sichtbarem Licht, Lumineszenzstrahlung, wie z.B. ultraviolette (UV) Strahlung, infrarote (IR) Strahlung oder sichtbares Licht, emittiert. Bevorzugt findet dabei die Anregung mit sichtbarer oder IR Strahlung statt, und die Emission des Substratmerkmals liegt bevorzugt im IR Spektralbereich. Das Substratmerkmal kann im Volumen des Substrats vorliegen oder als großflächige Beschichtung aufgebracht sein. Das Substratmerkmal muss nicht zwingend in der gesamten Fläche des Substrats enthalten sein. Vielmehr ist es möglich, dass Teile des Substrats, wie z.B. Fenster oder Hologrammfolien (wie z.B. ein sog. LEAD-Streifen), ganz ohne messbares Lumineszenzmerkmal sind.
Bei dem auf das Substrat aufgebrachten Merkmal kann es sich um ein auf das Substrat des Wertdokuments aufgedrucktes Merkmal handeln, das eine oder mehrere mittels eines Druckverfahrens auf eine Teilfläche des Substrats aufgebrachte lumineszente Substanz bzw. Substanzen aufweist, die bei Anregung mittels elektromagnetischer Strahlung, wie z.B. ultravioletter (UV) Strahlung, infraroter (IR) Strahlung oder sichtbarem Licht, Lumineszenzstrahlung, wie z.B. ultraviolette (UV) Strahlung, infrarote (IR) Strahlung oder sichtbares Licht, emittiert. Das auf das Substrat aufgebrachte Merkmal ist auf eine Teilfläche des Substrats, d.h. nur in einem räumlich begrenzten Bereich des Substrats, aufgebracht, so dass in den übrigen Bereichen des Substrats nur die Lumineszenz des Substrats (des Substratmerkmals) zu der von der Erfassungseinrichtung erfassten Lumineszenzstrahlung beiträgt. Das auf das Substrat aufgebrachte Merkmal wird nachfolgend auch als „Druckmerkmal“ bezeichnet. Bevorzugt findet die Anregung mit sichtbarer oder IR Strahlung statt, und die Emission des Druckmerkmals liegt bevorzugt im IR Spektralbereich.
Bei der Erfassungseinrichtung kann es sich z.B. um einen ortsauflösenden Detektor, etwa eine Zeilenkamera oder eine Kamera mit einer zweidimensionalen Detektorfläche handeln. Der ortsauflösende Detektor kann aber auch als Einspursensor oder Mehrspursensor ausgebildet sein, welcher die vom Wertdokument emittierte Lumineszenzstrahlung entlang einer bzw. mehrerer Spuren ortsaufgelöst erfasst, die zusammengenommen einen ein- bzw. zweidimensionalen Messdatensatz ergeben. Die Erfindung kann aber auch auf nur eine oder einzelne Zeilen bzw. Spuren eines Messdatensatzes angewendet werden, indem ein n-Spur-Sensor als n 1-Spur-Sensoren mit unterschiedlichen Spurpositionen aufgefasst werden. Dies kann von Vorteil sein, wenn nicht nur unterschiedliche Merkmals-Chargen, sondern auch spurweise unterschiedliche Chargen in der Sensor-Hardware kompensiert werden müssen.
Die Erfassungseinrichtung weist vorzugsweise mindestens zwei der ortsauflösenden Detektoren auf, durch welche die Intensität der erfassten Lumineszenzstrahlung für jeden Messpunkt in mindestens zwei unterschiedlichen Spektralbereichen bzw. Spektralkanälen erfasst werden kann. Im Folgenden werden die Begriffe „Spektralbereich“ und „Spektralkanal“ auch synonym verwendet. Die Intensitäten bzw. Intensitätswerte der in den jeweiligen Spektralkanälen erfassten Lumineszenzstrahlung werden nachfolgend auch als „Kanalintensitäten“ bezeichnet. Die dabei für jeden Messpunkt erhaltenen Intensitätsspektren werden als Spektralvektoren aufgefasst, deren Komponenten durch die Kanalintensitäten gegeben sind.
Im Sinne der vorliegenden Offenbarung kann der Begriff „Vektor“ - je nach Zusammenhang - sowohl im engeren als auch im weiteren Sinne verstanden werden. So kann es sich bei einem Vektor im engeren Sinne um ein Element eines Vektorraums oder aber auch im weiteren Sinne um ein n-Tupel reeller Zahlen mit n ≥ 2 handeln, wobei n der Anzahl der Spektralkanäle entspricht.
Das erwartete Papiermerkmal und das erwartete Druckmerkmal weisen verschiedene, also linear unabhängige, Referenz-Intensitätsspektren auf. Diese Referenz-Intensitätsspektren lassen sich als Referenz-Basisvektoren des Vektorraums der Spektralvektoren auffassen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird der Referenz-Basisvektor des Papiermerkmals auch als „Substrat-Basisvektor“ und der Referenz-Basisvektor des Druckmerkmals auch als „Merkmal-Basisvektor“ bezeichnet. Die oben erwähnte Berechnung der Papier- und Druckintensitäten, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Substrat-Intensitätswerte“ bzw. „Merkmal-Intensitätswerte“ bezeichnet werden, aus den gemessenen Kanalintensitäten lässt sich also auffassen als Basistransformation des jeweils gemessenen Spektralvektors in die Basis der Referenz-Basisvektoren.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, den vorgegebenen Substrat-Basisvektor unter Verwendung des mittleren Substratvektors zu korrigieren, wobei ein korrigierter Substrat-Basisvektor erhalten wird, welcher nachfolgend auch als „nachadaptierter Basisvektor“ für das Substrat bzw. Papiermerkmal bezeichnet wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, den mittleren Substratvektor anhand eines vorgegebenen Vergleichskriteriums mit dem vorgegebenen Substrat-Basisvektor zu vergleichen und den vorgegebenen Substrat-Basisvektor, insbesondere nur dann, unter Verwendung des mittleren zu korrigieren oder durch den mittleren Substratvektor zu ersetzen, wenn das Vergleichskriterium erfüllt ist, und/oder das Wertdokument als zurückzuweisendes Wertdokument einzustufen, wenn das Vergleichskriterium nicht erfüllt ist. Der Vergleich des mittleren Substratvektors stellt eine Plausibilitätsprüfung dar, deren Bestehen die Voraussetzung für eine Nachadaption des Substrat-Basisvektors unter Verwendung des mittleren Substratvektors ist. Dadurch wird gewährleistet, dass der Substrat-Basisvektor durch eine Nachadaption verbessert bzw. nicht verschlechtert wird und damit bei einer erneuten Berechnung korrigierter Substrat- und/ oder Merkmal-Intensitätswerte unter Verwendung des nachadaptierten Substrat-Basisvektors genauere Ergebnisse liefert.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Merkmal-Intensitätswerte eine Merkmalmaske zu ermitteln, welche diejenigen, insbesondere nur solche, Messpunkte enthält, die auf dem Merkmal liegenden Orten entsprechen. Die Merkmalmaske enthält z.B. alle Messpunkte, deren Merkmal-Intensitätswert größer oder gleich einer zweiten Schwelle ist. Die Auswertungseinrichtung ist dazu eingerichtet, von den Spektralvektoren der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte jeweils den mittleren Substratvektor abzuziehen, wobei untergrundkorrigierte Spektralvektoren der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte erhalten werden, und aus den untergrundkorrigierten Spektralvektoren der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte einen mittleren Merkmalvektor zu ermitteln, welcher mindestens zwei Intensitätswerte enthält, die jeweils durch Zusammenfassen, insbesondere durch (räumliche) Mittelung, der in den untergrund-korrigierten Spektralvektoren enthaltenen Intensitätswerte für jeden der mindestens zwei Spektralbereiche erhalten werden. Aufgrund der Untergrundkorrektur anhand des mittleren Substratvektors gibt der auf diese Weise erhaltene mittlere Merkmalvektor die Lumineszenzeigenschaften des (auf das Substrat aufgebrachten) Merkmals, insbesondere die Intensitätswerte in den mindestens zwei Spektralbereichen und/oder die spektrale Zusammensetzung der von dem Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung, mit höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit wieder.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, den vorgegebenen Merkmal-Basisvektor unter Verwendung des mittleren Merkmalvektors zu korrigieren oder den vorgegebenen Merkmal-Basisvektor durch den mittleren Merkmalvektor zu ersetzen, wobei ein korrigierter Merkmal-Basisvektor erhalten wird, welcher nachfolgend auch als „nachadaptierter Basisvektor“ für das Merkmal bzw. Druckmerkmal bezeichnet wird. Durch die Nachadaption wird die Genauigkeit des Merkmal-Basisvektors verbessert, so dass bei einer erneuten Berechnung korrigierter Substrat- und/oder Merkmal-Intensitätswerte unter Verwendung des nachadaptierten Merkmal-Basisvektors noch zuverlässigere Ergebnisse erzielt werden können.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet zum Prüfen des Wertdokument, insbesondere hinsichtlich Echtheit, die Intensitätswerte des mittleren Substratvektors mit einem oder mehreren vorgegebenen Substrat-Intensitätswerten zu vergleichen und/oder die Intensitätswerte des mittleren Merkmalvektors mit einem oder mehreren vorgegebenen Merkmal-Intensitätswerten zu vergleichen.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, die korrigierten Substrat-Intensitätswerte und korrigierten Merkmal-Intensitätswerte unter Verwendung des korrigierten Substrat-Basisvektors und des, insbesondere korrigierten, Merkmal-Basisvektors aus den Spektralvektoren zu ermitteln. Die Ermittlung der korrigierten Substrat-Intensitätswerte und korrigierten Merkmal-Intensitätswerte für eine Vielzahl von Messpunkten erfolgt dabei vorzugsweise analog zur Berechnung der Substrat- und Merkmal-Intensitätswerte aus den bei der Erfassung der Lumineszenzstrahlung erhaltenen Spektralvektoren, wobei anstatt des vorgegebenen Substrat-Basisvektors der korrigierte Substrat-Basisvektor verwendet wird. Optional kann zusätzlich anstatt des vorgegebenen Merkmal-Basisvektors der korrigierte Merkmal-Basisvektor verwendet werden. In beiden Fällen werden Papier- bzw. Druckintensitäten mit signifikant höherer Zuverlässigkeit erhalten.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet, das Wertdokument unter Verwendung der korrigierten Substrat-Intensitätswerte und/oder korrigierten Merkmal-Intensitätswerte, insbesondere hinsichtlich Echtheit, zu prüfen, insbesondere indem die korrigierten Substrat-Intensitätswerte eines oder mehrerer Messpunkte bzw. korrigierten Merkmal-Intensitätswerte eines oder mehrerer Messpunkte mit einem oder mehreren vorgegebenen Substrat-Intensitätswerten bzw. einem oder mehreren vorgegebenen Merkmal-Intensitätswerten verglichen werden. Durch Verwendung der korrigierten Substrat- bzw. Merkmal-Intensitätswerte bei der Prüfung kann ein wesentlich zuverlässigeres Prüfergebnis, etwa hinsichtlich einer Unterscheidung zwischen einem echten oder gefälschten Wertdokument, erzielt werden.
Die Auswertungseinrichtung kann ferner vorzugsweise dazu eingerichtet sein, bei der Ermittlung der spektralen Signatur des Substrats einen, insbesondere skalaren, Signaturwert des Substrats aus den mindestens zwei Intensitätswerten des mittleren Substratvektors zu ermitteln und/oder bei der Ermittlung der spektralen Signatur des Merkmals einen, insbesondere skalaren, Signaturwert des Merkmals aus den mindestens zwei Intensitätswerten des mittleren Merkmalvektors zu ermitteln. Insbesondere charakterisiert der Signaturwert die spektrale Form der gemessenen Lumineszenzstrahlung unabhängig von deren absoluter Intensität. Vorzugsweise kann das Wertdokument dann unter Verwendung des Signaturwerts des Substrats und/oder des Signaturwerts des Merkmals, insbesondere hinsichtlich Echtheit, geprüft werden, insbesondere indem der Signaturwert des Substrats und/ oder der Signaturwert des Merkmals mit einem vorgegebenen Vergleichswert des Substrats bzw. vorgegebenen Vergleichswert des Merkmals verglichen wird. Durch Verwendung der spektralen Signatur und/ oder des auf diese Weise erhaltenen Signaturwerts des Substrats und/ oder Merkmals bei der Prüfung des Wertdokuments kann ein echtes Wertdokument von einem gefälschten Wertdokument wesentlich zuverlässiger unterschieden werden.
Vorzugsweise kann bei einer Prüfung des Wertdokuments geprüft werden, ob die mindestens zwei Intensitätswerte des mittleren Substratvektors, insb. alle, oberhalb eines Schwellenwerts liegen, und/oder ob die mindestens zwei Intensitätswerte des mittleren Merkmalsvektors, insbesondere. alle, oberhalb eines (desselben oder eines anderen) Schwellenwerts liegen. Des Weiteren kann zur Prüfung des Wertdokuments, insbesondere hinsichtlich Echtheit, geprüft werden, ob der Signaturwert des Substrat und/ oder der Signaturwert des Merkmals jeweils von einem bestimmten Substrat-Referenzsignaturwert bzw. Merkmals-Referenzsignaturwert abweicht oder nicht. Alternativ oder zusätzlich kann geprüft werden ob die spektrale Signatur, insb. der Signaturwert, des Merkmals und die spektrale Signatur, insbesondere der Signaturwert, des Substrats voneinander verschieden sind. Vorzugsweise kann dem Wertdokument nur dann das Prüfergebnis „echt“ zugeordnet werden, wenn alle Intensitätswerte des mittleren Substratvektors und alle Intensitätswerte des mittleren Merkmalsvektors oberhalb eines Schwellwerts liegen und der Signaturwert des Merkmals und der Signaturwert des Substrats voneinander verschieden sind. Vorteilhaft kann dann auf die Vorgabe der oben genannten Referenzsignaturwerte verzichtet werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung die von dem zu prüfenden Wertdokument emittierte Lumineszenzstrahlung zeitaufgelöst in zwei oder mehreren Spektralkanälen erfasst, wobei eine Vielzahl von Messpunkten erhalten wird, welchen für jeden Spektralkanal jeweils zwei oder mehrere Intensitätswerte zugeordnet sind, welche die Intensität der zu den zwei oder mehreren Zeitpunkten in diesem Spektralkanal erfassten Lumineszenzstrahlung charakterisieren. Die Auswertungseinrichtung ist dabei vorzugsweise dazu eingerichtet, die für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen Intensitätswerte der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte zu einem mittleren Substratwert, insbesondere durch (räumliche) Mittelung, zusammenzufassen, wobei für jeden der Zeitpunkte ein mittlerer Substratwert erhalten wird. Dabei kann für mehrere Spektralkanäle jeweils ein mittlerer Substratwert für diesen Spektralkanal ermittelt werden, oder mehrere Spektralkanäle können zusammengefasst werden, beispielsweise durch Mittelung. Auf diese Weise lässt sich das zeitliche Verhalten, insbesondere in Form einer (ggf. spektral aufgelösten) Abklingkurve, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Papier-Abklingkurve“ oder „mittlere Papier-Abklingkurve“ bezeichnet wird, des Substrats mit höherer Zuverlässigkeit ermitteln.
Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung zum Ermitteln des zeitlichen Verhaltens der vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung dazu eingerichtet, anhand der für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen Intensitätswerte der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte, insbesondere für mehrere Spektralkanäle jeweils, einen Untergrundwert zu ermitteln, insbesondere durch Quantile-Bildung, wobei für jeden der Zeitpunkte und ggf. mehrere Spektralkanäle jeweils ein Untergrundwert erhalten wird. Und die Auswertungseinrichtung ist auch dazu eingerichtet, von den für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen Intensitätswerten der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte den für diesen Zeitpunkt und ggf. Spektralkanal jeweils erhaltenen Untergrundwert abzuziehen, wobei für jeden der Zeitpunkte und Spektralkanäle ein korrigierter Merkmalwert der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte erhalten wird, und die für jeweils einen der Zeitpunkte und Spektralkanäle erhaltenen korrigierten Merkmalwerte der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte zu einem mittleren korrigierten Merkmalwert, insbesondere durch (räumliche) Mittelung, zusammenzufassen, wobei für jeden der Zeitpunkte und insbesondere für jeden der Spektralkanäle ein mittlerer korrigierter Merkmalwert erhalten wird. Die für die verschiedenen Zeitpunkte erhaltenen Untergrundwerte spiegeln den zeitlichen Verlauf eines Untergrunds der erfassten Lumineszenzstrahlung wider und werden daher im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als (ggf. spektral aufgelöste) „Untergrund-Abklingkurve“ bezeichnet. Die für die verschiedenen Zeitpunkte erhaltenen mittleren korrigierten Merkmalwerte der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte spiegeln dagegen das über die Messpunkte im Bereich des Merkmals (räumlich) gemittelte zeitliche Verhalten der bezüglich des Untergrunds korrigierten Lumineszenzstrahlung wider, welches im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als „Merkmal-Abklingkurve“ oder „Druck-Abklingkurve“ bezeichnet wird, die ggf. für verschiedene Spektralkanäle vorliegt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Auswertungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die für jeweils einen der Zeitpunkte und insbesondere für jeweils einen der Spektralkanäle erhaltenen Intensitätswerte der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte zu einem mittleren Substrat-Merkmalwert, insbesondere durch (räumliche) Mittelung, zusammenzufassen, wobei für jeden der Zeitpunkte und ggf. Spektralkanäle ein mittlerer Substrat-Merkmalwert erhalten wird. Die für die verschiedenen Zeitpunkte erhaltenen mittleren Substrat-Merkmalwerte spiegeln somit das zeitliche Verhalten der im Bereich des Merkmals erfassten, d.h. vom (Druck-)Merkmal und dem darunter liegenden Substrat insgesamt emittierten, Lumineszenzstrahlung wider und werden im Zusammenhang der vorliegenden Offenbarung daher auch als (ggf. spektral aufgelöste) „mittlere kombinierte Abklingkurve“ für das Papier und das darauf befindlichen (Druck-)Merkmal bezeichnet. Vorzugsweise werden die für die Zeitpunkte erhaltenen mittleren Substratwerte („mittlere Papier-Abklingkurve“) von den für die entsprechenden Zeitpunkte erhaltenen mittleren Substrat-Merkmalwerten („mittlere kombinierte Abklingkurve“) subtrahiert, wobei für jeden der Zeitpunkte und insb. für jeden der Spektralkanäle ein mittlerer Merkmalwert erhalten wird. Die auf diese Weise zu den verschiedenen Zeitpunkten erhaltenen mittleren Merkmalwerte stellen somit eine mittlere Abklingkurve für das reine (Druck-) Merkmal, d.h. ohne Einflüsse des darunter liegenden Substrats, dar, die ggf. für verschiedene Spektralkanäle vorliegt. Vorzugsweise werden die mittlere Papier-Abklingkurve und/ oder die mittlere Abklingkurve des reinen (Druck-)Merkmals zur Prüfung, insbesondere Echtheitsprüfung, des Wertdokuments herangezogen. Dazu können beispielsweise mehrere Spektralkanäle einzeln herangezogen oder auch zusammengefasst, insbesondere gemittelt, werden.
Im Folgenden werden weitere bevorzugte und/oder alternative Ausgestaltungen und/oder Aspekte der Erfindung erläutert. Auch wenn sich diese Erläuterungen auf Wertdokumente mit einem Papiersubstrat beziehen, gelten diese für Wertdokumente mit einem Substrat aus einem beliebigen Material, wie z.B. Kunststoff oder Hybridpapier, entsprechend.
Intensitäten
Vorzugsweise werden zur Berechnung der messpunktweisen Papier- und Druckintensitäten folgende Schritte durchgeführt:

- Berechnung der Papier- und Druckintensitäten mit Hilfe von abgespeicherten Referenz-Basisvektoren.
- Bestimmung der reinen Papiermaske, d.h. der Bereiche, die nicht überdruckt sind.
- Nachadaption des Basisvektors für das Papiermerkmal mit Hilfe der Messdaten aus dem reinen Papierbereich, falls die spektrale Signatur in diesem Bereich eine Plausibilitätsprüfung besteht.
- Optional Nachadaption des Basisvektors für das Druckmerkmal mit Hilfe der Messdaten aus dem Merkmals-Druckbereich.
- Berechnung der Papier- und Druckintensitäten mit Hilfe der nachadaptierten Basisvektoren.

Berechnung der Papier- und Druckintensitäten mit Hilfe von abgespeicherten Basisvektoren: Vorzugsweise sind im Sensor Referenz-Basisvektoren für das Papier- und Druckmerkmal abgespeichert. Mit Hilfe dieser Basisvektoren werden in einem ersten Schritt messpunktweise durch Lösen von linearen (z.B. 2x2)-Gleichungssystemen Papier- und Druckintensitäten aus den Kanalintensitäten ermittelt. Dies entspricht einer Basistransformation. Diese Berechnung ist aufgrund der chargenspezifischen Schwankungen der Lumineszenzspektren mit Ungenauigkeiten behaftet, reicht aber aus, um reine Papierbereiche zu finden, d.h. Bereiche, die nicht durch Druck gestört sind.
Dabei können die abgespeicherten Referenz-Basisvektoren z.B. gelernte Basisvektoren sein, das heißt auf einer Anzahl vorangegangener Berechnungen (an Adaptionsmustern oder echten Wertdokumenten, insbesondere Banknoten) beruhen. Vorzugsweise lernt der Sensor bei der Adaption spurweise bezüglich Chargenvariationen durchschnittliche Referenz-Basisvektoren für das Papier (Substrat) und das Druckmerkmal.
Bestimmung der reinen Papiermaske: Ein möglicher Ansatz wäre, als reine Papiermaske alle Messpunkte zu definieren, deren Papierintensität größer oder gleich einer Schwelle ist und deren Druckintensität unter einer zweiten Schwelle liegt. Hierbei würden jedoch Verfälschungen durch Messpunkte am Rand des Druckbereichs auftreten, die knapp unter der Schwelle für die Druckintensität liegen, aber dennoch nicht einem reinen Spektrum des Papiermerkmals entsprechen. Um dies zu vermeiden, wird der Rand des Druckbereichs in der reinen Papiermaske vorzugsweise wie folgt vermieden: Die reine Papiermaske wird definiert als alle Messpunkte, deren Papierintensität größer oder gleich einer Schwelle ist und für die die Druckintensität aller Messpunkte in einer Nachbarschaft, z.B. einer 3x3-Nachbarschaft, unter einer zweiten Schwelle liegt.
Vorzugsweise wird dies mit Hilfe von Masken wie folgt umgesetzt (siehe auch die anhand der 4 und 5 weiter unten beschriebenen Beispiele):

- Bestimmen einer Papiermaske als alle Messpunkte, deren Papierintensität größer oder gleich einer Schwelle ist.
- Bestimmen einer Druckmaske als alle Messpunkte, deren Druckintensität größer oder gleich einer zweiten Schwelle ist.
- Bestimmen einer erweiterten Druckmaske durch Anwendung eines Filters, z.B. eines Dilatationsfilters über 3x3 Messpunkte, d.h. in der erweiterten Druckmaske wird ein Messpunkt genau dann gesetzt, wenn es in der ursprünglichen Druckmaske in der zugehörigen 3x3- Nachbarschaft einen gesetzten Messpunkt gibt.
- Bestimmen einer reinen Papiermaske als Papiermaske abzüglich der erweiterten Druckmaske.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung wird die Menge der Messpunkte in der reinen Papiermaske auch als „reiner Papierbereich“ und die Menge der Messpunkte in der Druckmaske auch als Merkmals-Druckbereich bezeichnet.
Nachadaption der Basisvektoren: Für jeden Spektralkanal werden die Messwerte (Intensitätswerte) aus dem reinen Papierbereich zu jeweils einem zusammengefasst, z.B. durch Mittelwert-Bildung. Es ergibt sich ein mittlerer Spektralvektor für den reinen Papierbereich, der mittlere gemessene Papier-Vektor (mittlerer Substratvektor).
Plausibilitätsprüfung für die Signatur des Papiermerkmals: Vergleichen des mittleren gemessenen Papier-Vektors anhand eines vorgegebenen Kriteriums mit dem Referenz-Basisvektor für das Papiermerkmal. Wird das Kriterium nicht erfüllt, wird die Banknote zurückgewiesen. Wird beispielsweise für zwei Spektralkanäle ein mittlerer gemessener Papier-Vektor (x_o, x₁) erhalten, so kann z.B. überprüft werden, ob der Quotient x₁/x₀ oder eine davon abgeleitete Größe (z.B. x1/(x₀+x₁) = 1/(1+(x₁/x₀)^-1) oder arctan(x₁/x₀)) in einem vorgegebenen Intervall liegt. Andernfalls wird die Banknote zurückgewiesen.
Der Algorithmus lässt dadurch nicht beliebige Papiermerkmale durch. Er toleriert und korrigiert Chargenschwankungen des Papiermerkmals, aber nur, wenn das gemessene Papiermerkmal relativ gut mit der abgespeicherten Referenz übereinstimmt.
Nachadaption des Papier-Basisvektors: Erzeugen eines nachadaptierten Basisvektors für das Papiermerkmal (korrigierter Substrat-Basisvektor) unter Verwendung des mittleren gemessenen Papier-Vektors (mittlerer Substratvektor). Beispielsweise kann direkt der mittlere gemessene Papier-Vektor verwendet werden, oder ein Vektor anderen Betrags (z.B. normiert oder unter Erhaltung anderer Kenngrößen) in Richtung des mittleren gemessenen Papier-Vektors oder ein (gewichtetes) Mittel zwischen dem vorgegebenen bzw. gespeicherten Referenz-Basisvektor und dem mittleren gemessenen Papier-Vektor. Auch andere Verrechnungen und Randbedingungen sind möglich. Optional kann der vorab gespeicherte Referenz-Basisvektor für das Papiermerkmal durch den nachadaptierten Basisvektor oder eine Verrechnung der beiden Vektoren ersetzt werden. So ergibt sich ein Lerneffekt und eine immer bessere Anpassung des Referenz-Basisvektors an das real vorliegende Papiermerkmal.
Optional: Nachadaption des Merkmals-Basisvektors, z.B. des Druck-Basisvektors: Erzeugen eines nachadaptierten Basisvektors für das Druckmerkmal (korrigierter Merkmal-Basisvektor) aus den Messwerten aus dem Merkmals-Druckbereich. Dazu wird für jeden Messpunkt aus dem Merkmals-Druckbereich der mittlere gemessene Papier-Vektor (mittlerer Substratvektor) von den Messwerten abgezogen, um untergrundkorrigierte Messwerte (untergrundkorrigierte Spektralvektoren) zu erhalten. Die untergrundkorrigierten Messwerte aus dem Merkmals-Druckbereich werden für jeden Spektralkanal zu einem Wert zusammengefasst, z.B. durch Mittelwert-Bildung. Es ergibt sich ein mittlerer Spektralvektor für das reine Druckmerkmal (mittlerer Merkmalvektor), der - analog zur Nachadaption des Papier-Basisvektors - für die Berechnung eines nachadaptierten Basisvektors für das Druckmerkmal (korrigierter Merkmal-Basisvektor) verwendet werden kann. Auch hier kann ein Lernen des abgespeicherten Basisvektors implementiert werden.
Berechnung der Papier- und Druckintensitäten mit Hilfe der nachadaptierten Basisvektoren: messpunktweises Ermitteln (wie bei der ersten Berechnung) der Papier- und Druckintensitäten aus den Kanalintensitäten durch Lösen von linearen (2x2)-Gleichungssystemen, nur dass diesmal statt der vorgegebenen bzw. abgespeicherten Referenz-Basisvektoren des Substrats bzw. Merkmals die nachadaptierten Basisvektoren verwendet werden.
Spektrale Signatur
Vorzugsweise werden zur Berechnung der spektralen Papier- und Drucksignatur folgende Schritte durchgeführt:

- Bestimmung der spektralen Papiersignatur (spektrale Signatur des Substrats).
- Schätzung der Kanalintensitäten des Papieruntergrunds im Druckbereich anhand der Kanalintensitäten im reinen Papierbereich.
- Untergrundabzug: Subtrahieren der Kanalintensitäten des Papieruntergrunds von den Kanalintensitäten im Druckbereich und Bestimmen der spektralen Drucksignatur (spektrale Signatur des Merkmals) aus den dabei erhaltenen Kanalintensitäten.

Bestimmung der spektralen Papiersignatur und Schätzung der Kanalintensitäten des Papieruntergrunds im Druckbereich: Vorzugsweise entspricht die spektrale Papiersignatur dem mittleren gemessenen Papier-Vektor (mittlerer Substratvektor), der in der vorstehend bereits beschriebenen Weise ermittelt werden kann.
Vorzugsweise wird der mittlere gemessene Papier-Vektor je nach erwartetem Banknotendesign dabei auf verschiedene Art und Weise berechnet. Wenn man davon ausgeht, dass die Papierintensität im Merkmals-Druckbereich ähnlich zur Papierintensität im reinen Papierbereich ist, kann der mittlere gemessene Papier-Vektor vorzugsweise durch kanalweise arithmetische Mittelung der Einzelmessungen (Spektralvektoren) ermittelt werden. Falls jedoch die Papierintensität im reinen Papierbereich gegenüber dem Merkmals-Druckbereich lokal verändert ist (z.B. durch im relevanten Spektralbereich absorbierenden bzw. reflektierenden Druck oder durch Wasserzeichen o.ä.), liefert z.B. ein kanalweiser Quantil-Wert (z.B. 80%-Quantil) eine bessere Abschätzung als der kanalweise Mittelwert.
Ein Quantil oder Quantil-Wert ist eine zwischen 0 und 1 bzw. 0% und 100% liegende Kennzahl p einer Stichprobe, welche die Stichprobe so teilt, dass ein Anteil der Stichprobe von p kleiner als das empirische p-Quantil ist und ein Anteil von 1 - p bzw. 100 % - p der Stichprobe größer als das p-Quantil ist. Ist beispielsweise eine Stichprobe von kanalweisen Intensitätswerten gegeben, so entspricht das 80%-Quantil demjenigen Intensitätswert I₈₀, für den 80% der Intensitätswerte in der Stichprobe kleiner als der Intensitätswert I₈₀ und 20% größer als der Intensitätswert I₈₀ sind.
Bestimmung der spektralen Drucksignatur: Es wird von allen gemessenen Spektralvektoren im Merkmals-Druckbereich der, wie vorstehend beschrieben, berechnete mittlere gemessene Papier-Vektor abgezogen. Auf diese Weise werden untergrundkorrigierte Spektralvektoren für den Merkmals-Druckbereich erhalten. Die für jeden Spektralkanal erhaltenen untergrund-korrigierten Messwerte aus dem Merkmals-Druckbereich werden, z.B. durch Mittelwert-Bildung, zu jeweils einem Wert zusammengefasst, so dass sich ein mittlerer untergrundkorrigierter Spektralvektor für den Merkmals-Druckbereich ergibt, welcher im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als mittlerer gemessener Druck-Vektor oder mittlerer Merkmal-Vektor bezeichnet wird.
Aus dem mittleren gemessenen Druck-Vektor kann ein skalares Maß für die spektrale Signatur des Druckmerkmals berechnet werden, im Fall von zwei Spektralkanälen (z₀, z₁) beispielsweise als Quotient z_i/z_o oder eine davon abgeleitete Größe (z.B. z₁/(z₀+z₁) = 1/(1+( z₁/z_o)^-1) oder arctan(z₁/z₀)). Dieses Maß für die spektrale Signatur, der Signaturwert, kann anschließend für die Echtheitsprüfung mit einem Referenzwert oder mit entsprechenden Schwellen verglichen werden.
Zeitverhalten
Je nach Anwendung bzw. Betrieb des Sensors kann für jeden Messpunkt und jeden Spektralkanal nicht nur ein einziger Intensitätswert, sondern eine Serie von zwei oder mehreren Messwerten über die Zeit vorliegen (z.B. eine Abklingkurve, die an endlich vielen Zeitpunkten abgetastet wird). Das oben beschriebene Verfahren des Untergrundabzugs lässt sich vorzugsweise auch auf eine zeitliche Serie von Messwerten anwenden, indem es auf die einzelnen Elemente der Serie angewandt wird. Beispielsweise erhält man den Mittelwert (oder einen Quantil-Wert) von mehreren Serien, indem man für jedes Element jeweils den Mittelwert (oder den Quantil-Wert) über die mehreren Serien berechnet.
Wie bei der spektralen Signatur erhält man vorzugsweise auch bei den Abklingkurven

- Eine Papier-Abklingkurve (mittlere Substratwerte für die verschiedenen Zeitpunkte), insb. pro Spektralkanal, aus den Abklingkurven der Messpunkte des reinen Papierbereichs, z.B. durch Mittelwert-Bildung.
- eine Schätzung für die Untergrund-Abklingkurve (Untergrundwerte für die verschiedenen Zeitpunkte), insb. pro Spektralkanal, aus den Abklingkurven der Messpunkte des reinen Papierbereichs, z.B. durch Quantile-Bildung.
- eine Schätzung für die Druck-Abklingkurve (mittlere korrigierte Merkmalwerte für die verschiedenen Zeitpunkte), insb. pro Spektralkanal, z.B. als Mittelwert der bezüglich der Untergrund-Abklingkurve korrigierten Abklingkurven der Messpunkte im Merkmals-Druckbereich.

Vorzugsweise können aus der Papier-Abklingkurve und/oder der Druck-Abklingkurve Werte ermittelt werden, welche das Abklingverhalten des lumineszenten Papier- bzw. Druckmerkmals charakterisieren und zur Prüfung des Wertdokuments z.B. mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:

1 ein Beispiel einer Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung mit einem Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten;
2 ein Beispiel von Intensitätswerten einer in zwei Spektralkanälen K0 (oben) und K1 (unten) ortsaufgelöst erfassten Lumineszenzstrahlung;
3 ein Beispiel von aus den in 2 gezeigten Intensitätswerten ermittelten Papierintensitäten (unten) und Druckintensitäten (oben);
4 ein Beispiel einer Papiermaske (oben) und einer Druckmaske (unten);
5 ein Beispiel einer erweiterten Druckmaske (oben) und einer reinen Papiermaske (unten);
6 ein Beispiel von Papierintensitäten (unten) und Druckintensitäten (oben), die unter Verwendung nachadaptierter Basisvektoren aus den in 2 gezeigten Intensitätswerten ermittelt wurden;
7 ein erstes Beispiel eines Streudiagramms zur Veranschaulichung von Intensitätswerten der in zwei Spektralkanälen K0 und K1 erfassten Lumineszenzstrahlung;
8 ein zweites Beispiel eines Streudiagramms zur Veranschaulichung der Ermittlung der spektralen Signatur des Druckmerkmals; und
9 Beispiele für Abklingkurven.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 1 mit einer Eingabeeinrichtung 9, beispielsweise einem sog. Eingabefach, zur Aufnahme eines Stapels 10 von Wertdokumenten 2, insbesondere Banknoten, welche mittels einer nicht dargestellten Vereinzelungseinrichtung einzeln vom Stapel 10 abgezogen und mittels einer Transporteinrichtung 4 entlang eines Transportwegs 6 befördert werden. Die Transporteinrichtung 4 weist im vorliegenden Beispiel Transportriemen auf, die über mehrere nur schematisch dargestellten Transportrollen 4a-4c geführt sind, und Weichen 5a-c auf.
Ferner ist ein Sensor zur Prüfung der Wertdokumente 2 vorgesehen, welcher mindestens eine Erfassungseinrichtung 3 aufweist, die dazu eingerichtet ist, von einem jeweils zu prüfenden Wertdokument 2 ausgehende elektromagnetische Strahlung in mindestens zwei unterschiedlichen Spektralkanälen bzw. Spektralbereichen ortsaufgelöst zu erfassen.
Im dargestellten Beispiel weisen die Wertdokumente 2 jeweils ein blattförmiges Substrat auf, welches meist durch Papier, eine Folie oder ein sog. Hybridpapier gebildet wird und das z.B. vollflächig mit einem Lumineszenzmerkmal versehen ist, so dass es, beispielsweise durch Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Anregungsstrahlung, zur Emission von Lumineszenzstrahlung angeregt werden kann. Darüber hinaus ist auf eine Teilfläche des Substrats örtlich begrenzt ein weiteres Lumineszenzmerkmal aufgebracht, insbesondere aufgedruckt, welches auch als „Druckmerkmal“ oder „Merkmal“ bezeichnet wird und ebenfalls zur Emission vom Lumineszenzstrahlung angeregt werden kann.
Ferner ist eine Bestrahlungseinrichtung 8 vorgesehen, z.B. eine IR-Lichtquelle, welche dazu eingerichtet ist, das zu prüfende Wertdokument 2 mit elektromagnetischer Anregungsstrahlung zu bestrahlen, so dass das Substrat und das darauf aufgebrachte bzw. aufgedruckte Merkmal zur Emission von Lumineszenzstrahlung angeregt werden.
Die von der Erfassungseinrichtung 3 ortsaufgelöst erfasste Lumineszenzstrahlung liefert somit für jeden Messpunkt in den mindestens zwei unterschiedlichen Spektralkanälen Signale, die ein Maß für die spektralen Intensitäten der erfassten Lumineszenzstrahlung darstellen. Für den Bereich des Substrats ohne aufgebrachtes bzw. aufgedrucktes Merkmal werden in der Regel andere spektrale Intensitätsverhältnisse erhalten als für den Bereich des aufgebrachten bzw. aufgedruckten Merkmals.
Bei der Erfassungseinrichtung 3 kann es sich um jede Art von Sensorsystem zur ortsaufgelösten Erfassung der vom Wertdokument 2 ausgehenden Lumineszenzstrahlung im sichtbaren und/oder nicht sichtbaren (z.B. ultravioletten und/oder infraroten) Spektralbereich handeln, wie z.B. eine Kamera oder einen Einspur- oder Mehrspursensor. Optional können in der Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung 1 weitere Sensoren (nicht dargestellt), wie z.B. Ultraschall-, Magnet- und/oder kapazitive Sensoren, zur Erfassung weiterer Eigenschaften der Wertdokumente 2 vorgesehen sein.
Anhand der mittels der Erfassungseinrichtung 3 in mindestens zwei Spektralbereichen ortsaufgelöst erfassten Lumineszenzstrahlung und/oder mittels etwaiger weiterer Sensoren erfasster Eigenschaften wird das Wertdokument 2 in einer Auswertungseinrichtung 7 geprüft, beispielsweise hinsichtlich Echtheit, Verschmutzung und/ oder Zustand, und abhängig vom Ergebnis der Prüfung an eines von mehreren Ausgabefächern 11a-d ausgegeben. Dazu werden die Weichen 5a-c durch die Auswertungseinrichtung 7 und/ oder eine Steuerungseinrichtung entsprechend gesteuert bzw. betätigt. Vorzugsweise ist die Auswertungseinrichtung 7 als Computer ausgebildet und/oder weist die Auswertungseinrichtung 7 einen Prozessor zur Datenverarbeitung und einen Speicher zum Speichern von Daten auf.
Die Verarbeitung bzw. Auswertung der in den mindestens zwei Spektralbereichen ortsaufgelöst erfassten Lumineszenzstrahlung in der Auswertungseinrichtung 7 wird im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.
Intensitäten
2 zeigt ein Beispiel für Intensitätsverteilungen der von einer Banknote emittierten Lumineszenzstrahlung in zwei unterschiedlichen Spektralkanälen K0 (oben) und K1 (unten). Die Zahlen geben dabei die gemessenen Intensitäten I0, I1 oder zumindest ein Maß für die Intensitäten I0, I1 am jeweiligen Messpunkt im jeweiligen Spektralkanal an.
Im Beispiel sind am linken und rechten Rand jeweils Streifen von Null-Messungen erkennbar, welche Messungen außerhalb der Banknote entsprechen, wohingegen an allen Messpunkten innerhalb der Banknote Lumineszenzintensitäten in beiden Spektralkanälen gemessen wurden.
Im vorliegenden Beispiel ergeben sich die gemessenen Intensitäten I0 und I1 der für jeden der Messpunkte in den Spektralkanälen K0 und K1 erfassten Lumineszenzstrahlung aus den Intensitäten I_P und I_D der vom Papier (Substrat) bzw. Druckmerkmal emittierten Lumineszenzstrahlung wie folgt: $I0 = b_{0,P} I_{P} + b_{0,D} I_{D}$
und $I1 = b_{1,P} I_{P} + b_{1,D} I_{D},$
wobei die Koeffizienten b_0,P und b_1,P einen Referenz-Basisvektor (b_0,P, b_1,P) für das Papiermerkmal und die Koeffizienten b_0,D und b_1,D einen Referenz-Basisvektor (b_0,D, b_1,D) für das Druckmerkmal bilden. Entsprechend bilden die für jeden der Messpunkte erhaltenen Intensitäten I0 und I1 jeweils einen Vektor (10, I1), welcher im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung auch als Spektralvektor bezeichnet wird.
Die genannten Koeffizienten bzw. die entsprechenden Referenz-Basisvektoren können in der Auswertungseinrichtung 7 abgespeichert sein. Sie wurden beispielsweise bei vorausgegangenen Messungen ermittelt und können ggf. mittels maschinellen Lernens nachjustiert werden.
Mit den als bekannt vorausgesetzten bzw. vorgegebenen Referenz-Basisvektoren bzw. den entsprechenden Koeffizienten stellen die beiden vorstehend angegebenen Gleichungen für I0 und I1 ein 2x2-Gleichungssystem dar, das leicht nach den Intensitäten I_P und I_D für das Papier (Substrat) bzw. Druckmerkmal aufgelöst werden kann. Dies gilt entsprechend für mehr als zwei Spektralkanäle und/ oder mehr als zwei unterschiedliche Lumineszenzmerkmale, wobei vorzugsweise die Anzahl der Spektralkanäle mit der Anzahl der verschiedenen Lumineszenzmerkmale übereinstimmt. Dies ermöglicht eine eindeutige Lösung des Gleichungssystems. Im vorliegenden Beispiel werden, wie vorstehend beschrieben, aus den gemessenen Intensitäten I0 und I1 anhand abgespeicherter Referenz-Basisvektoren (0.9397, 0.3420) für das Papiermerkmal und (0.4848, 0.8746) für das Druckmerkmal die Papier- und Druckintensitäten für jeden Messpunkt berechnet.
3 illustriert die dabei erhaltenen Verteilungen der Papierintensität (unten) und der Druckintensität (oben) als 2D-Verteilungen. Insbesondere bei der Druckintensität treten verfälschte negative Werte auf, was darauf zurückgeführt wird, dass die spektralen Signaturen, d.h. die spektrale Zusammensetzung der jeweils emittierten Lumineszenzstrahlung, der tatsächlich vorliegenden Merkmalsstoffe von den verwendeten Referenz-Basisvektoren abweichen, so dass die Berechnung der Intensitäten mit Fehlern behaftet ist. Daher werden die Intensitätsverteilungen aus 3 lediglich dazu verwendet, eine Papiermaske und eine Druckmaske zu bestimmen.
Anhand der in 3 (unten) gezeigten Papierintensitäten wird nun die Papiermaske z.B. folgendermaßen berechnet: Alle Messpunkte mit einer Papierintensität ≥ 10 werden in der Papiermaske auf „1“ gesetzt, die restlichen Messpunkte auf „0“. Bei der dabei erhaltenen und in 4 (oben) gezeigten Papiermaske sind die Randbereiche außerhalb der Banknote deutlich zu erkennen.
Analog wird anhand der in 3 (oben) gezeigten Druckintensitäten die Druckmaske z.B. folgendermaßen berechnet: Alle Messpunkte mit einer Druckintensität ≥ 10 werden in der Druckmaske auf „1“ gesetzt, die restlichen Messpunkte auf „0“. Die dabei erhaltene Druckmaske ist in 4 (unten) gezeigt. In einer erweiterten Druckmaske erhalten diejenigen Messpunkte den Wert „1“, in deren 3x3-Umgebung mindestens ein Messpunkt in der Druckmaske den Wert „1“ hat. Dies schließt Löcher in der Druckmaske und vermeidet Randmesspunkte mit einem geringen aber messbaren Beitrag des Druckmerkmals. Die dabei erhaltene erweiterte Druckmaske ist in 5 (oben) gezeigt. Eine reine Papiermaske entspricht der Papiermaske minus der erweiterten Druckmaske und ist in 5 (unten) gezeigt.
Durch Mitteln der Spektralvektoren (10, 11) der im reinen Papierbereich enthaltenen Messpunkte wird ein mittlerer gemessener Papiervektor (65.44, 21.26) erhalten. Der normierte mittlere gemessene Papiervektor (0.9511, 0.3090) dient als nachadaptierter Basisvektor für das Papiermerkmal. Mithilfe des nachadaptierten Basisvektors für das Papiermerkmal können nun erneut für jeden Messpunkt die Papier- und die Druckintensität berechnet werden. 6 zeigt die dabei erhaltenen Papierintensitäten (unten) und Druckintensitäten (oben). Wie daraus ersichtlich ist, treten keine verfälschten, negativen Werte mehr auf - wie in 3. Dies zeigt, dass die (erneute) Berechnung der Papier- und Druckintensitäten mithilfe der nachadaptierten Basisvektoren eine höhere Genauigkeit der Intensitätsbestimmung ermöglicht.
Spektrale Signatur
7 zeigt ein Beispiel der erfassten Lumineszenzintensitäten einer Banknote in zwei Spektralkanälen K0 und K1 als Streudiagramm. Jeder Punkt und jeder Kreis entspricht dabei einem Messpunkt, die Ordinate zeigt die Intensität im Kanal K1 und die Abszisse die Intensität im Kanal K0. Die als Punkte dargestellten Spektralvektoren entsprechen dem reinen Papiermerkmal. Sie fallen alle auf eine Ursprungsgerade und unterscheiden sich nur in ihrem Betrag, zum Beispiel aufgrund von absorbierenden Überdruckungen.
Viele dieser Spektralvektoren sind auch betragsmäßig sehr ähnlich und fallen bei ca. (80,170) nahezu aufeinander. Diese Spektralvektoren entsprechen dem ungestörten Papiermerkmal. Daneben gibt es als Kreise dargestellte Spektralvektoren, die nicht auf der erwähnten Ursprungsgerade liegen. Sie entsprechen Messpunkten im Merkmals-Druckbereich, an denen also das Papier- und das Druckmerkmal zur erfassten Intensität der Lumineszenzstrahlung beitragen. Typischerweise liegen diese Messpunkte auf einer zweiten Gerade, welche die erste Gerade im Punkt des ungestörten Papiermerkmals schneidet. Dies veranschaulicht, dass sich die Lumineszenz im Merkmals-Druckbereich aus der (ungestörten) Lumineszenz des Papiermerkmals und der Lumineszenz des Druckmerkmals zusammensetzt. Die Intensität des Druckmerkmals kann dabei aufgrund des Druckdesigns (Farbverteilung und -Dicke) variieren.
Für den Untergrundabzug wird, wie vorstehend beschrieben, der mittlere gemessene Papier-Vektor berechnet, welcher dem Cluster von Messpunkten des ungestörten Papiermerkmals entspricht. Der mittlere gemessene Papiervektor wird dann von allen Spektralvektoren aus dem Merkmals-Druckbereich abgezogen, was in 7 durch die Pfeile verdeutlicht wird.
Die untergrundkorrigierten Messwerte liegen anschließend auf einer Ursprungsgerade, wie 8 zeigt. Diese Ursprungsgerade entspricht der spektralen Signatur des Druckmerkmals, in diesem Beispiel ca. (230, 50).
Zeitverhalten
Zur Auswertung des Zeitverhaltens des Druckmerkmals wird zunächst, wie vorstehend beschrieben, der reine Papierbereich und der Merkmals-Druckbereich bestimmt. Für jeden Messpunkt liegt mindestens eine Abklingkurve in Form von zwei oder mehreren zeitversetzten Intensitätsmessungen vor.
Optional kann auch für jeden Messpunkt mehr als eine Abklingkurve vorliegen, z.B. Abklingkurven für mehrere Spektralkanäle. Die Abklingkurven aller Messpunkte im reinen Papierbereich werden miteinander verrechnet (z.B. durch Mittelwertbildung), um eine mittlere Papier-Abklingkurve zu erhalten. Dabei wird beispielsweise jeder Spektralkanal getrennt behandelt. Ebenso werden die Abklingkurven aller Messpunkte im Merkmals-Druckbereich miteinander verrechnet (z.B. durch Mittelwertbildung), um pro Spektralkanal eine mittlere kombinierte Abklingkurve zu erhalten.
9 zeigt ein Intensitäts-Zeit-Diagramm (in beliebigen Einheiten) mit der mittleren Papier-Abklingkurve eines Spektralkanals („Papier“, Quadrate) und der mittleren kombinierten Abklingkurve („Papier + Druck“, Kreise) desselben Spektralkanals für eine beispielhafte Banknote. Durch Subtraktion der beiden Kurven erhält man die mittlere Abklingkurve des Spektralkanals für das reine Druckmerkmal („Druck“, Karos), die weiter ausgewertet und/oder bei der Prüfung der Banknote herangezogen werden kann.

Claims

Sensor zur Prüfung von Wertdokumenten (2), insbesondere Banknoten, welche jeweils ein lumineszentes blattförmiges Substrat und ein auf einer Teilfläche des Substrats aufgebrachtes lumineszentes Merkmal aufweisen, mit: einer Erfassungseinrichtung (3), welche dazu eingerichtet ist, von einem zu prüfenden Wertdokument (2) emittierte Lumineszenzstrahlung in mindestens zwei unterschiedlichen Spektralbereichen (K0, K1) ortsaufgelöst zu erfassen, wobei eine Vielzahl von Messpunkten erhalten wird, welchen jeweils ein Spektralvektor (I0, I1) zugeordnet ist, der mindestens zwei Intensitätswerte (10, II) enthält, welche die Intensität der an dem jeweiligen Messpunkt in den mindestens zwei Spektralbereichen (K0, K1) jeweils erfassten Lumineszenzstrahlung charakterisieren, und einer Auswertungseinrichtung (7), welche dazu eingerichtet ist, a) aus den Spektralvektoren (I0, I1) unter Verwendung eines vorgegebenen Substrat-Basisvektors (b_0,P, b_1,P) und eines vorgegebenen Merkmal-Basisvektors (b_0,D, b_1,D) für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils einen Substrat-Intensitätswert und einen Merkmal-Intensitätswert zu ermitteln, wobei der Substrat-Basisvektor (b_0,P, b_1,P) und der Merkmal-Basisvektor (b_0,D, b_1,D) jeweils mindestens zwei Intensitätswerte (b_0,P, b_1,P bzw. b_0,D, b_1,D) enthält, welche die zu erwartende Intensität der vom Substrat bzw. Merkmal in den mindestens zwei Spektralbereichen (K0, K1) emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisieren, b) anhand der Substrat-Intensitätswerte und Merkmal-Intensitätswerte eine reine Substratmaske zu ermitteln, welche diejenigen Messpunkte enthält, welche außerhalb des Merkmals liegenden Orten auf dem Wertdokument (2) entsprechen, und c1) aus den Spektralvektoren (10, 11) der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte einen mittleren Substratvektor zu ermitteln, welcher mindestens zwei Intensitätswerte enthält, die jeweils durch Zusammenfassen, insbesondere durch Mittelung oder Quantile-Bildung, der in den Spektralvektoren (10, II) enthaltenen Intensitätswerte (10, 11) für jeden der mindestens zwei Spektralbereiche (K0, K1) erhalten werden, und i) für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils einen korrigierten Merkmal-Intensitätswert und/oder einen korrigierten Substrat-Intensitätswert aus den Spektralvektoren (I0, I1) unter Verwendung des mittleren Substratvektors zu ermitteln und/ oder ii) eine spektrale Signatur des Substrats und/oder eine spektrale Signatur des Merkmals, durch welche eine spektrale Zusammensetzung der vom Substrat bzw. vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisiert wird, unter Verwendung des mittleren Substratvektors zu ermitteln, und/ oder c2) unter Verwendung von in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkten ein zeitliches Verhalten der vom Substrat und/oder vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung zu ermitteln, und d) das Wertdokument anhand der korrigierten Merkmal-Intensitätswerte und/oder anhand der korrigierten Substrat-Intensitätswerte und/ oder anhand der spektralen Signatur des Substrats und/oder des Merkmals und/oder anhand des zeitlichen Verhaltens der vom Substrat und/ oder vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung, insbesondere hinsichtlich Echtheit, zu prüfen.
Sensor nach Anspruch 1, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, den vorgegebenen Substrat-Basisvektor (b_0,P, b_1,P) unter Verwendung des mittleren Substratvektors zu korrigieren oder den vorgegebenen Substrat-Basisvektor durch den mittleren Substratvektor zu ersetzen, wobei ein korrigierter Substrat-Basisvektor erhalten wird.
Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, den mittleren Substratvektor anhand eines vorgegebenen Vergleichskriteriums mit dem vorgegebenen Substrat-Basisvektor (b_0,P, b_1,P) zu vergleichen und, - wenn das Vergleichskriterium erfüllt ist, den Substrat-Basisvektor (bo,p, b_1,P) unter Verwendung des mittleren Substratvektors zu korrigieren oder den Substrat-Basisvektor durch den mittleren Substratvektor zu ersetzen, und/oder - wenn das Vergleichskriterium nicht erfüllt ist, das Wertdokument als zu rückzuweisendes Wertdokument (2) einzustufen.
Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, - anhand der Merkmal-Intensitätswerte eine Merkmalmaske zu ermitteln, welche diejenigen Messpunkte enthält, die auf dem Merkmal liegenden Orten entsprechen, - von den Spektralvektoren (10, 11) der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte jeweils den mittleren Substratvektor abzuziehen, wobei untergrundkorrigierte Spektralvektoren der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte erhalten werden, und - aus den untergrundkorrigierten Spektralvektoren der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte einen mittleren Merkmalvektor zu ermitteln, welcher mindestens zwei Intensitätswerte enthält, die jeweils durch Zusammenfassen, insbesondere durch Mittelung, der in den untergrundkorrigierten Spektralvektoren enthaltenen Intensitätswerte für jeden der mindestens zwei Spektralbereiche erhalten werden.
Sensor nach Anspruch 4, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, den vorgegebenen Merkmal-Basisvektor (b_0,D, b_1,D) unter Verwendung des mittleren Merkmalvektors zu korrigieren oder den vorgegebenen Merkmal-Basisvektor durch den mittleren Merkmalvektor zu ersetzen, wobei ein korrigierter Merkmal-Basisvektor erhalten wird.
Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, die korrigierten Substrat-Intensitätswerte und korrigierten Merkmal-Intensitätswerte unter Verwendung des korrigierten Substrat-Basisvektors und des, insbesondere korrigierten, Merkmal-Basisvektors aus den Spektralvektoren (10, 11) zu ermitteln.
Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, zum Prüfen des Wertdokument (2), insbesondere hinsichtlich Echtheit, - die korrigierten Substrat-Intensitätswerte eines oder mehrerer Messpunkte oder die Intensitätswerte des mittleren Substratvektors mit einem oder mehreren vorgegebenen Substrat-Intensitätswerten zu vergleichen und/ oder - die korrigierten Merkmal-Intensitätswerte eines oder mehrerer Messpunkte oder die Intensitätswerte des mittleren Merkmalvektors mit einem oder mehreren vorgegebenen Merkmal-Intensitätswerten zu vergleichen.
Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, - bei der Ermittlung der spektralen Signatur des Substrats einen, insbesondere skalaren, Signaturwert des Substrats aus den mindestens zwei Intensitätswerten des mittleren Substratvektors zu ermitteln und/ oder - bei der Ermittlung der spektralen Signatur des Merkmals einen, insbesondere skalaren, Signaturwert des Merkmals aus den mindestens zwei Intensitätswerten des mittleren Merkmalvektors zu ermitteln, wobei die Auswertungseinrichtung (7) insbesondere dazu eingerichtet ist, zum Prüfen des Wertdokuments (7) anhand der spektralen Signatur des Substrats und/oder anhand der spektralen Signatur des Merkmals, insbesondere hinsichtlich Echtheit, den Signaturwert des Substrats und/oder den Signaturwert des Merkmals jeweils mit einem oder mehreren vorgegebenen Vergleichswert(-en) des Substrats bzw. mit einem oder mehreren vorgegebenen Vergleichswert(-en) des Merkmals zu vergleichen.
Sensor nach Anspruch 8, wobei beim Prüfen dem Wertdokument das Prüfergebnis „echt“ zugeordnet wird, wenn die mindestens zwei Intensitätswerte des mittleren Substratvektors oberhalb eines Schwellenwerts liegen und die mindestens zwei Intensitätswerte des mittleren Merkmalvektors oberhalb desselben oder oberhalb eines anderen Schwellenwerts liegen, und der Signaturwert des Merkmals und der Signaturwert des Substrats voneinander verschieden sind.
Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, die von dem zu prüfenden Wertdokument (2) emittierte Lumineszenzstrahlung für eine Vielzahl von Messpunkten zu zwei oder mehreren Zeitpunkten zu erfassen, wobei dem jeweiligen Messpunkt jeweils zwei oder mehrere Intensitätswerte zugeordnet werden, welche die Intensität der zu den zwei oder mehreren Zeitpunkten an dem jeweiligen Messpunkt erfassten Lumineszenzstrahlung charakterisieren.
Sensor nach Anspruch 10, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, - anhand der für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen Intensitätswerte der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte einen Untergrundwert zu ermitteln, insbesondere durch Quantile-Bildung, wobei für zwei oder mehrere Zeitpunkte jeweils ein Untergrundwert erhalten wird, und - anhand der Merkmal-Intensitätswerte eine Merkmalmaske zu ermitteln, welche diejenigen Messpunkte enthält, die auf dem Merkmal liegenden Orten entsprechen, und - von den für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen Intensitätswerten der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte den für diesen Zeitpunkt jeweils erhaltenen Untergrundwert abzuziehen, wobei für zwei oder mehrere Zeitpunkte jeweils ein korrigierter Merkmalwert der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte erhalten wird, und - die für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen korrigierten Merkmalwerte der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte zu einem mittleren korrigierten Merkmalwert, insbesondere durch Mittelung, zusammenzufassen, wobei für zwei oder mehrere Zeitpunkte jeweils ein mittlerer korrigierter Merkmalwert erhalten wird, und - das Wertdokument unter Verwendung der mittleren korrigierten Merkmalwerte zweier oder mehrerer der Zeitpunkte, insbesondere hinsichtlich Echtheit, zu prüfen.
Sensor nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, - zum Ermitteln des zeitlichen Verhaltens der vom Substrat emittierten Lumineszenzstrahlung für zwei oder mehrere oder jeden der Zeitpunkte jeweils einen mittleren Substratwert zu ermitteln, wobei der jeweilige mittlere Substratwert des jeweiligen Zeitpunkts durch Zusammenfassen, insbesondere durch Mittelung, der Intensitätswerte der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte erhalten wird, und - das Wertdokument unter Verwendung der mittleren Substratwerte zweier oder mehrerer der Zeitpunkte, insbesondere hinsichtlich Echtheit, zu prüfen.
Sensor nach Anspruch 12, wobei die Auswertungseinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, - anhand der Merkmal-Intensitätswerte eine Merkmalmaske zu ermitteln, welche diejenigen Messpunkte enthält, die auf dem Merkmal liegenden Orten entsprechen, und - die für jeweils einen der Zeitpunkte erhaltenen Intensitätswerte der in der Merkmalmaske enthaltenen Messpunkte zu einem mittleren Substrat-Merkmalwert, insbesondere durch Mittelung, zusammenzufassen, wobei für mehrere der Zeitpunkte jeweils ein mittlerer Substrat-Merkmalwert erhalten wird, und - die für die Zeitpunkte erhaltenen mittleren Substratwerte von den für die Zeitpunkte erhaltenen mittleren Substrat-Merkmalwerte abzuziehen, wobei für mehrere Zeitpunkte jeweils ein mittlerer Merkmalwert erhalten wird, und - das Wertdokument anhand der mittleren Merkmalwerten zweier oder mehrerer der Zeitpunkte, insbesondere hinsichtlich Echtheit, zu prüfen.
Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung (1) zum Bearbeiten, insbesondere Prüfen und/oder Zählen und/oder Sortieren und/ oder Vernichten, von Wertdokumenten (2), insbesondere Banknoten, mit einem Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer Transporteinrichtung (4), welche dazu eingerichtet ist, ein Wertdokument (2) zum Sensor hin und/oder am Sensor vorbei und/oder vom Sensor weg zu befördern.
Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten (2), insbesondere Banknoten, welche jeweils ein lumineszentes blattförmiges Substrat und ein auf einer Teilfläche des Substrats aufgebrachtes lumineszentes Merkmal aufweisen, wobei von einem zu prüfenden Wertdokument emittierte Lumineszenzstrahlung in mindestens zwei unterschiedlichen Spektralbereichen (K0, K1) ortsaufgelöst erfasst wird, wobei eine Vielzahl von Messpunkten erhalten wird, welchen jeweils ein Spektralvektor (10, 11) zugeordnet ist, der mindestens zwei Intensitätswerte (10, II) enthält, welche die Intensität der an dem jeweiligen Messpunkt in den mindestens zwei Spektralbereichen (K0, K1) jeweils erfassten Lumineszenzstrahlung charakterisieren, und wobei a) aus den Spektralvektoren (10, I1) unter Verwendung eines vorgegebenen Substrat-Basisvektors (b_0,P, b_1,P) und eines vorgegebenen Merkmal-Basisvektors (b_0,D, b_1,D) für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils ein Substrat-Intensitätswert und ein Merkmal-Intensitätswert ermittelt wird, wobei der Substrat-Basisvektor (b_0,P, b_1,P) und der Merkmal-Basisvektor (b_0,D, b_1,D) jeweils mindestens zwei Intensitätswerte (b_0,P, b_1,P bzw. b_0,D, b_1,D) enthält, welche die zu erwartende Intensität der vom Substrat bzw. Merkmal in den mindestens zwei Spektralbereichen (K0, K1) emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisieren, b) anhand der Substrat-Intensitätswerte und Merkmal-Intensitätswerte eine reine Substratmaske ermittelt wird, welche diejenigen Messpunkte enthält, welche außerhalb des Merkmals liegenden Orten auf dem Wertdokument (2) entsprechen, und c1) aus den Spektralvektoren (10, 11) der in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkte ein mittlerer Substratvektor ermittelt wird, welcher mindestens zwei Intensitätswerte enthält, die jeweils durch Zusammenfassen, insbesondere durch Mittelung oder Quantile-Bildung, der in den Spektralvektoren (10, I1) enthaltenen Intensitätswerte (10, 11) für jeden der mindestens zwei Spektralbereiche (K0, K1) erhalten werden, und i) für eine Vielzahl von Messpunkten jeweils ein korrigierter Merkmal-Intensitätswert und optional ein korrigierter Substrat-Intensitätswert aus den Spektralvektoren (10, I1) unter Verwendung des mittleren Substratvektors ermittelt wird und/oder ii) eine spektrale Signatur des Substrats und/oder des Merkmals, durch welche eine spektrale Zusammensetzung der vom Substrat bzw. vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung charakterisiert wird, unter Verwendung des mittleren Substratvektors ermittelt wird und/oder c2) unter Verwendung von in der reinen Substratmaske enthaltenen Messpunkten ein zeitliches Verhalten der vom Substrat und/oder vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung ermittelt wird, und d) das Wertdokument anhand der korrigierten Merkmal-Intensitätswerte und/ oder anhand der korrigierten Substrat-Intensitätswerte und/ oder anhand der spektralen Signatur des Substrats und/oder des Merkmals und/oder anhand des zeitlichen Verhaltens der vom Substrat und/ oder vom Merkmal emittierten Lumineszenzstrahlung, insbesondere hinsichtlich Echtheit, geprüft wird.