DE10211981B4

DE10211981B4 - Verfahren zur Erhöhung der Informationsdichte eines Barcodes, sowie Barcode

Info

Publication number: DE10211981B4
Application number: DE2002111981
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dr. Koch
Original assignee: Mediasec Technologies GmbH
Current assignee: Mediasec Technologies GmbH
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: DE10211981A1

Abstract

Verfahren zur Erhöhung der Informationsdichte eines ein- oder mehrdimensionalen Barcodes (1), wobei mittels wenigstens eines digitalen Wasserzeichens zumindest eine zusätzliche Information in den Barcode (1) eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Information ausschließlich im Bereich der Balkenfläche wenigstens eines Balkens des Barcodes eingebettet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Informationsdichte eines ein- oder mehrdimensionalen Barcodes, wobei mittels wenigstens eines digitalen Wasserzeichens zumindest eine zusätzliche Information in den Barcode eingebettet wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Barcode mit einem eingebetteten Wasserzeichen.

Aus der US 2001/0037455 A1 ist ein Verfahren zur Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in einen ein- oder mehrdimensionalen Barcode bekannt. Bei dem bekannten Verfahren dient als Ausgangspunkt für die Einbettung des Wasserzeichens eine Pixelmatrix einer digitalen Abbildung des Barcodes. In der Pixelmatrix werden einzelne Bildpunkte (Pixel) in Bezug auf Farbe und/oder Helligkeit modifiziert, um eine zusätzliche digitale Information in die digitale Bilddarstellung des Barcodes einzubetten. Wesentlich dabei ist, daß die Modifikation einzelner Bildpunkte über den gesamten Barcode verteilt vorgenommen wird. Sowohl Bereiche mit stark reflektierenden, hellen Bildpunkten als auch Bereiche mit schwach reflektierenden, dunklen Bildpunkten werden modifiziert. Das Ergebnis ist eine Abbildung eines Barcodes, der über den gesamten Bildbereich verteilt modifizierte Bildpunkte unterschiedlicher Farbe und/oder Helligkeit aufweist. Von Nachteil bei dem bekannten Verfahren ist, daß das Auslesen der in der Balkenabfolge aus schwarzen Balken und weißen Leerräumen gespeicherten Information des Barcodes durch optische Lesegeräte durch die Einbettung des digitalen Wasserzeichens erheblich gestört wird und zum Teil sogar unmöglich ist. Darüber hinaus ist ein nach dem bekannten Verfahren in einen Barcode eingebettetes Wasserzeichen von nicht-autorisierten Betrachtern leicht erkennbar.

Der Balkenstrichcode (Barcode) stellt eine der verbreitesten Formen eines maschinell lesbaren Codes dar. Die meisten Barcodes bestehen aus einer Anzahl aus dunklen Streifen und hellen Lücken, die nach einem definierten Bildungsschema numerische oder alphanumerische Informationen verschlüsseln. Barcodes werden in der Regel optisch gelesen. Durch die unterschiedliche Reflektion der dunklen Striche und der hellen Lücken entsteht im optischen Empfänger eine Impulsfolge, die dieser Sequenz an Strichen und Lücken entspricht. Eine elektronische Auswertung interpretiert dann diesen Impulszug als Daten. Im Laufe der Zeit sind viele Barcode-Standards entstanden, um den unterschiedlichsten Anforderungen in der Anwendung gerecht zu werden. Zu berücksichtigen sind unterschiedliche Parameter, wie zum Beispiel die Art der darzustellenden Zeichen, die Anzahl der Zeichen, der vorhandene Platz, die Möglichkeiten des Drucks. Bisher übliche Barcodes codieren die Informationen nur in einer Richtung. Dadurch ist die Informationsdichte eines Barcodes nur sehr gering.

Neuere Entwicklungen nutzen zur Steigerung der Informationsdichte zwei Dimensionen zur Codierung. Dadurch können mehr Informationen auf der gleichen Fläche untergebracht werden. Die Auswertung wird dagegen entsprechend aufwendiger. Darüber hinaus sind diese mehrdimensionalen Barcodes unter Umständen nicht kompatibel zu den für eindimensionale Barcodes eingesetzten Peripheriegeräten. Zur Nutzung mehrdimensionaler Barcodes ist es daher in der Regel notwendig, spezielle Drucker und Einlesegeräte vorzusehen, die in der Lage sind, mehrdimensionale Barcodes zu verarbeiten. Dies führt zu zusätzlichen Investitionskosten. Darüber hinaus sind mehrdimensionale Barcodes ästhetisch nicht ansprechend.

Bei einem digitalen Wasserzeichen handelt es sich um eine Markierung des originalen Datensatzes, wobei der Datensatz so modifiziert wird, daß die Qualität und das Erscheinungsbild der Daten im wesentlichen nicht oder nur gering beeinflußt wird. Die Einbettung einer zusätzlichen Information erfolgt durch ein steganographisches Verfahren, wobei die eingebetteten Daten so in dem Datensatz versteckt eingebettet werden, daß ein nicht-autorisierter Beobachter die zusätzliche Information in der Regel gar nicht erkennt. Digitale Wasserzeichen werden daher üblicherweise zum Nachweis von Urheberrechten bei multimedialen Dokumenten wie beispielsweise Bildern, Textdateien, Audio- oder Videodaten vorgesehen. In derartigen Anwendungsfällen dienen digitale Wasserzeichen als zusätzliche Information über Eigentümer, Empfänger oder auch Nutzungsrechte und können als digitale Wasserzeichen in Dokumente eingebracht zum späteren Nachweis herangezogen werden. Das digitale Wasserzeichen übernimmt in diesen Fällen die Funktion eines amtlichen Siegels oder eines Stempels und ermöglicht somit eine Echtheitsprüfung des Dokumentes. Wesentlich bei den bisher bekannten Anwendungsgebieten digitaler Wasserzeichen ist, daß die Informationen "geheim" und "unauffällig" in die Dokumente eingebettet werden müssen, um ihren "Zweck" zu erfüllen. Dies ermöglicht einen Datenaustausch, wobei die Tatsache, daß eine Kommunikation stattfindet, selbst verborgen wird.

Die Einbettung einer zusätzlichen Information in einen Barcode in der Art eines digitalen Wasserzeichens stellt ein völlig neuartiges Anwendungsgebiet für digitale Wasserzeichen dar. Bei einem Barcode geht es nicht in erster Linie darum, die zusätzliche Information "versteckt" oder "geheim" in den Barcode einzubetten. Es geht lediglich darum, die Informationsdichte als solche zu erhöhen. Urheberrechtsschutz, Dokumentenidentifikation und Dokumentenechtheit sind nur am Rande von Bedeutung, da der nicht-autorisierte Beobachter ohnehin weiß, daß ein Barcode verschlüsselte Informationen enthält.

Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die Barcode-Information auch nach Einbettung des Wasserzeichens störfrei ausgelesen werden kann und wobei die Gefahr des Erkennens eines in den Barcode eingebetteten digitalen Wasserzeichens durch nicht-autorisierte Betrachter des Barcodes sehr gering ist.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Information ausschließlich im Bereich der Balkenfläche wenigstens eines Balkens des Barcodes eingebettet wird. Überraschenderweise ist erfindungsgemäß festgestellt worden, daß eine Modifikation von hellen bzw. stark reflektierenden Bildpunkten mit hohen Farbwerten, beispielsweise von weißen Bildpunkten des Hintergrundes eines Balkens bzw. der Leerräume zwischen zwei Balken, für das menschliche Auge und für optische Lesegeräte leicht erkennbar ist und daher unter Umständen zu einer Beeinträchtigung der optischen Gestalt des Barcodes (ihren kann. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, daß helle und/oder stark reflektierende Bildpunkte nicht modifiziert werden. Übliche Barcodes weisen lediglich Bildpunkte (= Pixel) zweier unterscheidbarer Farbwerte auf, vorzugsweise sind schwarze Balken von weißen Leerräumen unterbrochen. Bei mehrdimensionalen Barcodes kann es sich bei einem "Balken" auch um eine Sequenz aus Bereichen unterschiedlicher Helligkeit handeln. Um das Auslesen der durch das digitale Wasserzeichen in den Barcode eingebrachten Informationen zu erleichtern und die optische Gestalt des Barcodes nur unwesentlich zu verändern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zur Einbettung einer Information vorgesehene Block aus der Balkenfläche wenigstens eines Balkens des Barcodes ausgewählt wird, während die Bereiche der Leerräume zwischen den Balken nicht zur Einbettung eines Wasserzeichens vorgesehen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Reihe von entscheidenden Vorteilen. Zum einen kann die Informationsdichte des Barcodes flexibel angepaßt werden, wobei beispielsweise eine Information mit einem Informationsgehalt von bis zu 2000 Bits oder auch mehr zusätzlich in den Barcode eingebettet werden kann. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Erhöhung der Informationsdichte des Barcodes, ohne dabei die Decodierung bzw. das Auslesen der bereits in der Balkenstrichfolge des Barcodes verschlüsselt vorliegenden Barcodeinformation zu beeinträchtigen. Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß die zusätzlich in den Barcode eingebetteten Informationen eine hohe Robustheit gegenüber Veränderungen am Datensatz aufweisen, die beispielsweise durch Rotation, Änderung der Größenskalierung, Biegung oder niedrigauflösende Druck- und Einlesegeräte verursacht werden. Schließlich können der Barcode bzw. die einzelnen Balken eines Barcodes mit großer Präzision automatisch lokalisiert werden. Dies erleichtert das Auffinden des digitalen Wasserzeichens. Gleiches gilt im übrigen auch dann, wenn autorisierte Personen das digitale Wasserzeichen auslesen wollen und dazu beispielsweise mit einem Handscanner lediglich die Fläche des Barcodes abtasten müssen. Die Wahl eines geeigneten Verfahrens zur Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in einen Barcode kann dabei von den jeweiligen Eigenschaften bzw. Ausprägungsformen des betreffenden Barcodes erfolgen.

Um die Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in den Barcode bzw. das Auffinden des digitalen Wasserzeichens in einem Barcode zu erleichtern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß aus dem Barcode wenigstens ein Block mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise einer Mehrzahl von Bildpunkten ausgewählt wird und dem ausgewählten Block zur Einbettung einer zusätzlichen Information wenigstens zwei unterschiedliche 1-Bit-Schaltzustände zugewiesen werden. Ein Block kann somit Träger wenigstens einer 1-Bit- Information sein. Ein Block kann sowohl aus einer Mehrzahl von Bildpunkten bestehen, kann aber auch bis auf einen Bildpunkt pro Block reduziert werden. Die verschiedenen Blöcke innerhalb eines Barcodes können auch von unterschiedlicher Größe sein. Die Kapazität eines Barcodes zur Einbettung zusätzlicher Informationen nimmt mit der Anzahl unterscheidbarer Farbwerte, der Komplexität der Bildstruktur, der Bildgröße und sinkenden Anforderungen an das optische Erscheinungsbild des Barcodes zu.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nun vorgesehen, daß einem Block, der lediglich Bildpunkte eines ersten Farbwertes aufweist, ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß einem Block, der lediglich Bildpunkte eines anderen Farbwertes aufweist, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird. Zur Veränderung eines 1-Bit-Schaltzustandes ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß alle Bildpunkte eines Blocks modifiziert (= umgefärbt) werden. Die Zuordnung eines 1-Bit-Schaltzustandes zu einem Block erfolgt folglich nur dann, wenn dieser Block lediglich Bildpunkte desselben Farbwertes aufweist, also einfarbig ist. Ein erster 1-Bit-Schaltzustand wird beispielsweise einem schwarzen Block zugewiesen, während ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand einem Block mit beispielsweise grauen Bildpunkten zugewiesen werden kann. Da die Einbettung eines "1"- oder "0"-Bits in einen Block in Abhängigkeit von dem Farbwert des Blockes als solchem erfolgt, steigt die Robustheit des digitalen Wasserzeichens gegenüber Veränderungen am Datensatz an. Unter dem Begriff "Farbwert" ist dabei ein Wert bzw. ein Wertebereich zu verstehen, der die betreffende Farbe bzw. einen unmittelbar zusammenliegenden Farbbereich in Bezug auf die Helligkeit und/oder das Reflektionsvermögen für Licht kennzeichnet.

Falls ein Block lediglich Bildpunkte mit demselben Farbwert beinhaltet, ist eine Modifikation des Farbwertes des Blocks nicht notwendig, um dem Block einen 1-Bit-Schaltzustand zuzuweisen. Wenn gerade diesem Block mittels eines anderen Farbwertes ein bestimmter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen werden soll, wird der Block umgefärbt. Weist ein Block Bildpunkte mit unterschiedlichen Farbwerten auf, so können vor der Zuweisung eines 1-Bit-Schaltzustandes die Farbwerte der Bildpunkte so verändert bzw. beibehalten werden, daß der Block nach der Modifikation lediglich Bildpunkte mit demselben Farbwert aufweist. Dies ist jedoch in der Regel nur dann der Fall, wenn der Block zumindest teilweise aus der Balkenfläche eines Balkens des Barcodes in den zwischen den Balken befindlichen Leerraum überlappt. Vorzugsweise befinden sich die Blöcke jedoch innerhalb der Balkenfläche, so daß der Block ohnehin einen einheitlichen Farbwert aufweist.

Bei einem Barcode handelt es sich in der Regel um ein binäres Bild, nämlich eine Sequenz schwarzer Balken vor weißem Hintergrund. Erfindungsgemäß ist daher vorzugsweise vorgesehen, daß ein erster Farbwert n₁ eines modifizierten Blocks dem Farbwert n₁ wenigstens eines Bildpunktes eines Balkens des Barcodes entspricht und diesem ersten Farbwert n, ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird. Bei einem üblichen Barcode mit schwarzen Balken kann der Farbwert n₁ daher der die Farbe Schwarz kennzeichnende Farbwert sein. Weiter ist vorzugsweise vorgesehen, daß einem modifizierten Block ein zweiter Farbwert n₂ zugewiesen wird, wobei der zweite Farbwert n₂ keinem der Farbwerte der Bildpunkte des Barcodes entspricht und diesem zweiten Farbwert n₂ ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird. Bei dem zweiten Farbwert n₂ kann es sich in dem zuvor erläuterten Beispiel somit um einen Wert handeln, der weder die Farbe Schwarz noch Weiß kennzeichnet, sondern eine andere Farbe, beispielsweise die Farbe Grau.

Infolge der Verarbeitungs- und Vervielfältigungsprozesse kann es dazu kommen, daß ein an sich binärer Barcode nach dem Aufbringen auf eine Ware bzw. nach dem Vervielfältigen eine Mehrzahl unterschiedlicher Schattierungen einer Farbe, d. h. mehrere Farbwerte aus einem zusammenhängenden Farbbereich aufweist. Von besonderem Vorteil ist es dann, eine Mehrzahl unterschiedlicher Farbwerte, beispielsweise hellgraue, schwarze und dunkelgraue Bildpunkte, zu einer Gruppe zusammenzufassen und Blöcken, die lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aus der Gruppe aufweisen, einen 1-Bit-Schaltzustand zuzuweisen. Vorzugsweise wird einem Block, der lediglich Bildpunkte eines nicht in der Gruppe enthaltenen Farbwertes enthält, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen. Dadurch steigt die Robustheit der eingebetteten Information weiter an, da eine Mehrzahl von "Schattierungen" als Träger eines bestimmten 1-Bit-Schaltzustandes identifizierbar ist. Beispielweise kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen werden, hellgraue, schwarze und dunkelgraue Bildpunkte zu einer Gruppe zusammenzufassen und alle Bildpunkte mit einem Farbwert aus dieser Gruppe in einen anderen Farbwert oder einen Farbwert der Gruppe "umzufärben", um danach diesen umgefärbten Blöcken einen 1-Bit-Schaltzustand zuzuweisen. Nach dem zuvor beschriebenen Merkmal könnten beispielsweise allen hellgrauen, schwarzen und dunkelgrauen Bildpunkten eines Blocks der Farbwert der Farbe Schwarz zugewiesen werden.

Zur Einbettung einer umfangreichen Information in den Datensatz bietet es sich an, ein Muster oder eine Sequenz aus mehreren Blöcken, die jeweils Träger eines 1-Bit-Schaltzustandes sind, zusammenzufassen. Die Informationsmenge eines 2 × 2-Musters aus vier Blöcken kann in Abhängigkeit von der Anordnung der Blöcke in dem Muster beispielsweise "1001" oder "0101" sein.

Alternativ zu den zuvor genannten Verfahrensmerkmalen kann es auch vorgesehen sein, daß die Einbettung einer zusätzlichen Information nach den Verfahren der frequenzbasierten Markierung des Blocks und/oder der verhältnisbasierten Markierung erfolgt. Einzelheiten zu den zuletzt genannten Verfahren können aus der EP 0 879 535 B1 in zusammenfassender Weise, jedoch nicht abschließend entnommen werden. Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch möglich, andere Verfahren zur Einbettung einer zusätzlichen Information in Form eines digitalen Wasserzeichens zur Anwendung zu bringen. Auch an dieser Stelle wird beispielhaft erneut auf die EP 0 879 535 B1 verwiesen.

Grundsätzlich ist es möglich, daß die Positionsbestimmung der zur Einbettung einer Information vorgesehenen Blöcke bzw. der das digitale Wasserzeichen bildenden Blöcke in einen Barcode auf der Grundlage der Form und/oder der Farbe und/oder der Helligkeit eines Balkens und/oder der Leerräume zwischen benachbarten Balken und/oder der Codenummer des Barcodes erfolgt. Dabei kommt es darauf an, geeignete Bereiche festzulegen, aus denen ein Block ausgewählt werden kann. Ferner kommt es auch darauf an, das digitale Wasserzeichen nach der Einbettung in den Barcode zu einem späteren Zeitpunkt wieder auffindbar zu machen und so einen Zugriff auf die eingebetteten Informationen zu ermöglichen. Darüber hinaus ist bei der Positionsbestimmung von Vorteil, die Blöcke so zu wählen, daß sowohl das optische Gesamtbild des Barcodes als auch die Decodierung der in der Balkenfolge codierten Informationen des Barcodes nicht beeinträchtigt wird.

Des weiteren ist es möglich, daß die Positionsbestimmung der zur Einbettung einer Information vorgesehenen Blöcke durch einen Schlüssel erfolgt, wobei als Schlüssel eine Zufallsfunktion ausgewählt wird und wobei, vorzugsweise, wenigstens ein zufallsbestimmender Parameter in Art eines Codeworts vorgegeben wird.

Um das Auslesen der mittels eines digitalen Wasserzeichens in den Barcode eingebetteten zusätzlichen Information zu erleichtern und die Decodierung des in der Balkenfolge des Barcodes gespeicherten Informationen nicht zu beeinträchtigen, kann die zusätzliche Information des digitalen Wasserzeichens und die in der Balkenfolge des Barcodes verschlüsselte Information, insbesondere die Codenummer des Barcodes, gleichzeitig ausgelesen werden. Dadurch kann der notwendige Zeitaufwand zur Decodierung bzw. zum Auslesen der gesamten in einen Barcode eingebetteten Informationen deutlich verringert werden. Zudem können zusammen mit der Codenummer des Barcodes die Informationen ausgelesen werden, die zur Identifikation und Decodierung des digitalen Wasserzeichens erforderlich sind.

Schließlich ist es auch möglich, daß eine Fehleridentifikation bzw. Fehlerkorrektur des Datensatzes bzw. des digitalen Wasserzeichens durchgeführt wird. Die Fehlerkonektur kann beispielsweise nach einem ECC-Verfahren (Error Correction Code) erfolgen oder durch Einbettung eines digitalen Verzeichnisses in den Barcode, das Aufschluß über die Menge und Art der mittels des digitalen Wasserzeichens eingebetteten Informationen liefert.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:
1 einen eindimensionalen Barcode vor der Einbettung eines digitalen Wasserzeichens,
2 einen eindimensionalen Barcode mit einer ersten Ausführungsform eines in den Barcode eingebetteten digitalen Wasserzeichens und
3 einen eindimensionalen Barcode mit einer weiteren Ausführungsform eines in den Barcode eingebetteten digitalen Wasserzeichens.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in einen Barcode 1 läßt sich in drei Prozeßschritte untergliedern. Den Ausgangspunkt bildet ein in der 1 dargestellter Barcode 1, der kein digitales Wasserzeichen beinhaltet. Der Barcode 1 weist eine Folge von Balken 2 auf, die von Leerräumen 5 unterbrochen sind. In der Balkenfolge des Barcodes 1, nämlich der Abfolge heller Leerräume 5 und dunkler Balken 2 unterschiedlicher Breite ist die Barcode-Information codiert.
In einem ersten Prozeßschritt wird der Barcode 1 und/oder das den Barcode 1 aufweisende Bild eingelesen, beispielsweise eingescannt. Anschließend erfolgt mittels üblicher Verarbeitungsgeräte die Lokalisierung und Separation des Barcodes 1, wobei Veränderungen des Barcodes 1, beispielsweise Verzerrungen, Größenabweichungen, Dehnungen oder Verdrehungen infolge eines Druck- bzw. Einlesevorgangs aufgefunden und behoben werden müssen. Dazu können beispielsweise Filter eingesetzt werden. Ziel des ersten Prozeßschritts ist, den Barcode 1 in der Art "aufzubereiten", daß die Decodierung des Barcodes möglich ist.
Im zweiten Prozeßschritt wird der Barcode 1 in üblicher Art und Weise decodiert, d. h. die in der Balkenfolge der Balken 2 des Barcodes 1 eingebettete Information wird ausgelesen. Darüber hinaus wird die zur Definition unterschiedlicher Barcodetypen verwendete Barcodenummer ermittelt.
Im dritten Prozeßschritt erfolgt die Einbettung einer zusätzlichen Information in den Barcode mittels eines digitalen Wasserzeichens bzw. dessen Extraktion. Durch die Einbettung des digitalen Wasserzeichens wird wenigstens eine zusätzliche Information in den Barcode eingebettet, während bei der Extraktion die zusätzliche Information wieder abgerufen wird. Zu Beginn der Einbettung erfolgt die Lokalisierung der Balken 2 des Barcodes 1 aufgrund deren Farbe und Form. Im Bereich der Balkenflächen des Balkens 2 werden Blöcke 3, 4 ausgewählt und festgelegt. Zur Einbettung einer zusätzlichen Information können Bildpunkte dieser Blöcke 3, 4 modifiziert oder unverändert beibehalten werden, wobei die Modifikation durch Veränderung der Farbe bzw. des Farbwertes der Bildpunkte durchgeführt wird. Zur Einbettung einer 1-Bit-Information in einen Block 3, 4 wird einem ersten Farbwert ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen. Gemäß der 2 wird beispielsweise dem Block 3, der lediglich schwarze Bildpunkte mit dem Farbwert n₁ aufweist, ein erster 1-Bit-Schaltzustand ("1" oder "0") zugewiesen. Einem anderen Block 4, der lediglich graue Bildpunkte mit dem Farbwert n₂ aufweist, wird dagegen ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand ("0" oder "1") zugewiesen. Die in 2 dargestellten Blöcke 3, 4 sind nur Vertreter einer Vielzahl von Blöcken, die in einem Barcode 1 zur Einbettung eines digitalen Wasserzeichens vorgesehen sein können.
Der Leerraum 5 zwischen zwei Balken 2 weist lediglich weiße Bildpunkte mit einem Farbwert n₃ auf und wird nicht modifiziert, da daß menschliche Auge sensitiv gegenüber einer Modifikation stark reflektierender Bildpunkte ist.
Die Erkennbarkeit des digitalen Wasserzeichens bzw. der Grad der optischen Veränderung des Barcodes 1 nimmt mit der Intensität der Modifikation zu. Unter der "Intensität" ist zum einen die Veränderung der Farbe des Blocks 3, 4 zu verstehen. Darüber hinaus spielt jedoch auch eine Rolle, wie viele Blöcke 3, 4 in einem Balken 2 modifiziert werden bzw. an welchen Positionen eines Balkens 2 Modifikationen vorgenommen werden. Grundsätzlich gilt, daß die Erkennbarkeit des digitalen Wasserzeichens gering ist, wenn die Veränderung des Farbwertes eines Blockes 3, 4 ebenfalls gering ist. Auf der anderen Seite nimmt die Robustheit des digitalen Wasserzeichens und die Einfachheit des Auslesevorgangs mit wachsendem Unterschied zwischen zwei Farbwerten n₁ und n₂ zu. Offensichtlich wird die Gesamtkapazität eines Wasserzeichens durch den Barcodetyp, das Design des Barcodes 1, seine Größe und die Blockgröße bestimmt.
Selbstverständlich lassen sich mittels des erfindungemäßen Verfahrens zusätzliche Informationen auch in Barcodes 1 einbringen, die mehr als zwei unterscheidbare Farben aufweisen. Darüber hinaus können auch einer Mehrzahl von Farbwerten unterschiedliche 1-Bit-Schaltzustände zugewiesen werden, um die Informationsdichte weiter zu erhöhen.
Die Extraktion des digitalen Wasserzeichens ist die Umkehrung des Einbettungsvorgangs. Um die Robustheit der Einbettung bzw. Extraktion eines digitalen Wasserzeichens noch weiter zu erhöhen, kann neben der bereits beschriebenen, während des ersten Prozeßschritts stattfindenden Vorbehandlung des Barcodes 1 bzw. des den Barcode 1 zeigenden Bildes vorgesehen sein, vor der Extraktion des digitalen Wasserzeichens die Barcodenummer zu identifizieren. Anhand der Barcodenummer kann anschließend der Barcode 1 in seiner originären Form, d. h. ohne Verzerrungen o. dgl. wiederhergestellt werden. Das erleichtert und präzisiert das Auffinden der Blöcke 3, 4, die das digitale Wasserzeichen bilden. Diese Blöcke 3, 4 werden anschließend analysiert, um ihren jeweiligen Farbwert n₁, n₂ zu ermitteln. Dabei können Fehlerkorrekturverfahren, wie beispielsweise ECC-Verfahren (Error Correction Code) eingesetzt werden, um die während der Detektion des digitalen Wasserzeichens aufgetretenen Fehler zu beheben. Die Anwendung eines solchen Fehlerkorrekturverfahrens reduziert allerdings die Informationsdichte, die mittels eines digitalen Wasserzeichens in einen Barcode 1 eingebettet werden kann. Zusätzlich kann ein digitales Verzeichnis (CRC) des digitalen Wasserzeichens vorgesehen werden, um darüber entscheiden zu können, ob die extrahierten Informationen des digitalen Wasserzeichens fehlerbehaftet sind.
Bei dem in der 2 dargestellten Barcode 1 sind lediglich im oberen Bereich der Balken 2 zusätzliche Informationen in ausgewählte Blöcke 3, 4 des Barcodes 1 eingebettet worden, wobei die Blöcke 3, 4 lediglich in 2 exemplarisch hervorgehoben worden sind. Dementsprechend ist die Informationsdichte dieses Barcodes 1 nur geringfügig gegenüber der Informationsdichte eines nicht mit einem digitalen Wasserzeichen versehenen Barcodes 1, wie er in 1 dargestellt ist, erhöht. Durch Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in allen Bereichen des Barcodes 1, wie beispielsweise in 3 dargestellt, kann die Informationsdichte des Barcodes 1 jedoch wesentlich gesteigert werden. Die Anordnung bzw. Aufteilung der Blöcke 3, 4, die Träger eines 1-Bit-Schaltzustandes sind, auf die Bereiche des Barcodes 1 ist dabei grundsätzlich frei wählbar. So können beispielsweise nur bestimmte Bereiche des Barcodes 1 mit einem digitalen Wasserzeichen versehen werden, oder auch der gesamte Barcode 1.

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Informationsdichte eines ein- oder mehrdimensionalen Barcodes (1), wobei mittels wenigstens eines digitalen Wasserzeichens zumindest eine zusätzliche Information in den Barcode (1) eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Information ausschließlich im Bereich der Balkenfläche wenigstens eines Balkens des Barcodes eingebettet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Barcode (1) wenigstens ein Block (3, 4) mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise einer Mehrzahl von Bildpunkten ausgewählt wird und daß dem ausgewählten Block (3, 4) zur Einbettung einer zusätzlichen Information wenigstens zwei unterschiedliche 1-Bit-Schaltzustände zugewiesen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Einbettung einer Information vorgesehene Block (3, 4) aus dem Bereich der Balkenfläche wenigstens eines Balkens (2) des Barcodes (1) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem Block (3, 4), der lediglich Bildpunkte eines ersten Farbwertes aufweist, ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß einem Block (4, 3), der lediglich Bildpunkte eines anderen Farbwertes aufweist, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird, wobei zur Veränderung eines 1-Bit-Schaltzustandes allen Bildpunkten eines Blockes (3, 4) ein anderer Farbwert zugewiesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Einbettung vorgesehener Block (3, 4), der Bildpunkte mit wenigstens zwei unterschiedlichen Farbwerten aufweist, so modifiziert wird, daß der Block (3, 4) nach der Modifikation lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Farbwert n₁ eines zur Einbettung einer Information vorgesehenen Blockes (3) dem Farbwert n₁ wenigstens eines Bildpunktes eines Balkens (2) des Barcodes (1) entspricht und einem Block (3) mit dem Farbwert n₁ ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, vorzugsweise, ein zweiter Farbwert n₂ eines weiteren Blockes (4) keinem der Farbwerte n₁, n₃ der Bildpunkte des Barcodes (1) entspricht und einem Block (4) mit diesem Farbwert n₂ ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl unterschiedlicher Farbwerte zu einer Gruppe zusammengefaßt wird und daß Blöcken (3, 4), die lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aus der Gruppe aufweisen, ein 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, vorzugsweise, einem Block (3, 4), der lediglich Bildpunkte eines nicht in der Gruppe enthaltenen Farbwertes aufweist, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Sequenz oder einem Muster aus Blöcken (3, 4) eine Mehrzahl von 1-Bit-Informationen zugewiesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung einer zusätzlichen Information nach dem Verfahren der frequenzbasierten Markierung und/oder der verhältnisbasierten Markierung des Blocks (3, 4) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmung der Blöcke (3, 4) in einem Barcode (1) auf der Grundlage der Form und/oder der Farbe und/oder der Helligkeit der Balkenfläche eines Balkens (2) und/oder der Leerräume zwischen benachbarten Balken (2) und/oder der Codenummer des Barcodes (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmung der zur Einbettung einer Information vorgesehenen Blöcke (3, 4) durch einen Schlüssel erfolgt, wobei als Schlüssel eine Zufallsfunktion ausgewählt wird und wobei, vorzugsweise, wenigstens ein zufallsbestimmender Parameter in Art eines Codeworts vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Information des digitalen Wasserzeichens und die in der Balkenfolge des Barcodes (1) verschlüsselte Information, insbesondere die Codenummer des Barcodes (1), gleichzeitig ausgelesen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehleridentifikation bzw. -korrektur des Barcodes (1) bzw. des digitalen Wasserzeichens vorzugsweise nach einem ECC-Verfahren (Error Correction Code) durchgeführt wird oder durch einen Vergleich mit einem digitalen Verzeichnis der zusätzlich eingebetteten Informationen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen zur Einbettung der Information vorgesehenen Barcode (1) aufweisendes Bild oder der Barcode (1) vor und/oder nach der Einbettung zusätzlicher Informationen eingescannt wird, daß das Bild und/oder der Barcode (1) vorzugsweise automatisch erkannt und/oder separiert und/oder skaliert und/oder gedreht und/oder komprimiert und/oder dekomprimiert wird und daß, vorzugsweise, das Bild und/oder der Barcode (1) anschließend erneut eingescannt wird.
Barcode (1), wobei zur Erhöhung der Informationsdichte wenigstens ein digitales Wasserzeichen in den Barcode (1) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Wasserzeichen ausschließlich im Bereich der Balkenfläche wenigstens eines Balkens des Barcodes eingebettet ist, vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche.