DE112019007066T5

DE112019007066T5 - Fälschungssicheres Papierprodukt basierend auf Mikrostrukturerkennung, Herstellungsverfahren sowie Authentifizierungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE112019007066T5
Application number: DE112019007066.5T
Authority: DE
Inventors: Hui Xie; Yu Gao; Yulong Yan
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2021-12-23
Also published as: CN113518997A; WO2020191520A1

Abstract

Ein fälschungssicheres Papierprodukt, ein Herstellungsverfahren und ein Authentifizierungsverfahren dafür sind offenbart. Auf mindestens einem Bereich einer Oberfläche des Papierprodukts ist eine Deckschicht vorgesehen. Die Deckschicht verstärkt beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich. Das fälschungssichere Papierprodukt weist nicht nur eine hohe fälschungssichere Leistung auf, sondern bietet auch die Vorteile einer einfachen Herstellung und geringer Kosten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fälschungssicherungstechnologie, insbesondere ein fälschungssicheres Papierprodukt, das auf Mikrostrukturerkennung basiert, ein Herstellungsverfahren sowie ein Authentifizierungsverfahren dafür.
Stand der Technik
Die herkömmlichen Fälschungssicherungstechnologien für Produkte umfassen die folgenden Typen:

digitale Fälschungsschutztechnologien, bei den Barcodes oder zweidimensionale Codes verwendet werden, um einem Produkt eine eindeutige Identifikation (ID) für die fälschungssichere Verifizierung und die Rückverfolgbarkeit zu verleihen, wobei jedoch diese digitale Fälschungsschutztechnologie leicht zu kopieren ist und eine schlechte Sicherheit aufweist;
Fälschungssicherungstechnologie mittels elektronischen Überwachungscodes, die einen zusätzlichen Telefonanruf zur Überprüfung erfordert, was nicht bequem und wirtschaftlich ist;
spezielle Fälschungssicherungstechnologien, die eine holographische Fälschungssicherungstechnologie, eine Fälschungssicherungstechnologie mittels spezieller Tinte und eine Fälschungssicherungstechnologie mittels nuklearer Verfolgung usw. umfassen und hauptsächlich fortschrittliche Technologien und Geräte zum Herstellen von fälschungssicheren Marken verwenden, die für gewöhnliche Fälschungen schwer zu kopieren sind, wobei die Verwendung von zusätzlichen Geräten den Produktionsprozess jedoch komplizierter und kostspieliger macht;
Fälschungssicherungstechnologie mittels Texturen, bei denen zufällig erzeugte natürliche Texturen als fälschungssichere Merkmale verwendet werden, wobei zwar diese Texturen physikalisch nicht reproduzierbar sind, aber die vorhandenen Fälschungssicherungstechnologien nicht über automatische Identifizierungsfunktionen verfügen und eine Erkennung mit menschlichen Augen erfordert oder sich auf zusätzliche Fasermaterialien im Produktionsprozess stützen, was zu erhöhten Kosten und Unannehmlichkeiten bei der Produktion führt.

Zusammenfassend weisen im Stand der Technik einige Fälschungssicherungstechnologien gute fälschungssichere Eigenschaften auf, aber ihre Herstellungsprozesse sind kompliziert und kostspielig, während einige andere Fälschungssicherungstechnologien einfach zu verwenden und kostengünstig sind, aber unzufriedene fälschungssichere Eigenschaften aufweisen und leicht zu kopieren sind.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegende Erfindung besteht darin, ein fälschungssicheres Papierprodukt, das eine hohe fälschungssichere Leistung aufweist, leicht herzustellen ist und kostengünstig ist, und ein Herstellungsverfahren sowie ein Authentifizierungsverfahren dafür bereitzustellen, um die bestehenden Probleme im Stand der Technik zu überwinden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein fälschungssicheres Papierprodukt bereit, wobei eine Deckschicht auf mindestens einem Bereich einer Oberfläche des Papierprodukts vorgesehen ist und die Deckschicht beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Deckschicht mindestens eine von Druckfarbe und reflektierender Beschichtung ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Mikrostrukturmerkmale Papiertexturmerkmale auf der Oberfläche des Papierprodukts sind.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Herstellungsverfahren für ein fälschungssicheres Papierprodukt bereit, das umfasst: Vorsehen einer Deckschicht auf mindestens einem Bereich einer Oberfläche des Papierprodukts; und Verstärken der Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich, wenn die Deckschicht mit Licht bestrahlt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Herstellungsverfahren für ein fälschungssicheres Papierprodukt ferner umfasst: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als erstes registriertes Bild, wenn der Bereich mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des ersten registrierten Bildes.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Herstellungsverfahren für ein fälschungssicheres Papierprodukt ferner umfasst: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als zweites registriertes Bild, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des zweiten registrierten Bildes.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Registrieren eines fälschungssicheren Papierprodukts bereit, wobei eine Deckschicht auf mindestens einem Bereich einer Oberfläche des Papierprodukts vorgesehen ist und die Deckschicht beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als erstes registriertes Bild, wenn der Bereich mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des ersten registrierten Bildes.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren zum Registrieren eines fälschungssicheren Papierprodukts ferner umfasst: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als zweites registriertes Bild, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des zweiten registrierten Bildes.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Authentifizierungsverfahren für ein fälschungssicheres Papierprodukt bereit, das umfasst: Erfassen eines ersten Bildes mindestens eines Bereichs einer Oberfläche des Papierprodukts, wenn der Bereich auf dem Papierprodukt mit Licht bestrahlt wird, wobei eine Deckschicht auf dem Bereich vorgesehen ist und die Deckschicht beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt; Vergleichen des ersten Bildes mit einem ersten registrierten Bild des Bereichs, wobei das erste registrierte Bild beim Bestrahlen des Bereiches mit Licht erfasst und vorgespeichert wurde; und Bestimmen des Papierproduktes als authentisch, wenn entschieden ist, dass Mikrostrukturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild identisch sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Authentifizierungsverfahren ferner umfasst: Erfassen eines zweiten Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt wird; Vergleichen des zweiten Bildes mit einem zweiten registrierten Bild des Bereichs, wobei das zweite registrierte Bild erfasst und vorgespeichert wurde, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt ist; und Bestimmen des Papierproduktes als authentisch, wenn entschieden ist, dass Bildmerkmale im zweiten Bild und im zweiten registrierten Bild identisch sind und dass die Mikrostrukturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild identisch sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Licht von einer Blitzlampe emittiert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Bild und/oder das zweite Bild von einem tragbaren elektronischen Gerät oder einem Internet-of-Things-Gerät, das eine Kamera umfasst, aufgenommen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Authentifizierungsverfahren ferner umfasst: Verarbeiten des erfassten ersten Bildes mittels eines photometrischen Stereo-Verfahrens oder eines Autoencoder-Verfahrens, um die Mikrostrukturmerkmale auf dem Papierprodukt zur Verwendung im Vergleichsschritt zu extrahieren, wobei das erste registrierte Bild die Mikrostrukturmerkmale umfasst, die nach der Verarbeitung mittels des photometrischen Stereo-Verfahrens oder des Autoencoder-Verfahrens extrahiert werden. Im Vergleichsschritt wird die Authentizität des Papierprodukts überprüft, in dem die aus dem ersten Bild extrahierten Mikrostrukturmerkmale mit den im ersten registrierten Bild umfassenden Mikrostrukturmerkmalen verglichen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein fälschungssicheres Etikett aus Papier bereitgestellt, wobei mindestens ein Bereich einer Oberfläche des fälschungssicheren Etikettes aus Papier mit einer Druckfarbe bedeckt ist, wobei die Druckfarbe beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt, wobei die Druckfarbe als mindestens eines von einem Barcode und einem zweidimensionalen Code gedruckt ist.
Das erfindungsgemäße fälschungssichere Papierprodukt kann eine hohe Fälschungssicherheit erzielen, weil die einzigartigen Mikrostrukturmerkmale (wie z. B. Papiertexturmerkmale), die auf der Oberfläche von Papierprodukten vorhanden sind, schwer zu replizieren sind. Gleichzeitig hat dieses fälschungssichere Papierprodukt die Vorteile einer einfachen Herstellung und geringer Kosten, da die Mikrostrukturmerkmale der Papierprodukte während des Produktionsprozesses auf natürliche Weise gebildet werden und nicht mit bestimmten Mitteln realisiert werden müssen.
Figurenliste

1 zeigt eine beispielhafte Ansicht eines fälschungssicheren Papierprodukts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt;
3 zeigt ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt;
4 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Authentifizierungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt;
5 zeigt ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Authentifizierungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt;
6 zeigt eine schematische Ansicht von Bildern, die durch das Authentifizierungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfasst sind;
7a bis 7d zeigen mikrostrukturierte Papiertexturmerkmale auf dem Papierprodukt, eine bei der Bildverarbeitung berechnete Normalrichtung der Papieroberfläche und rekonstruierte Papiertexturmerkmale;
8 zeigt eine schematische Ansicht von Lichtstrahlen auf der Papieroberfläche in der photometrischen Stereo-Technologie.

Konkrete Ausführungsformen
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die dreidimensionale Mikrostruktur (d.h., das Papiertexturmerkmal) auf der Oberfläche des Papierprodukts als Sicherheitsmerkmal verwendet, um die Kosten für die Erzeugung und Erfassung von Merkmalen zu reduzieren und die Nichtreproduzierbarkeit zu verbessern. Mikrostrukturmerkmale befinden sich auf der Oberfläche jedes Papierprodukts, einschließlich Etiketten, Dokumenten, Verpackungen usw. Auf einem bestimmten Bereich der Oberfläche des Papierprodukts kann eine Deckschicht vorgesehen sein. Beispielsweise ist die Deckschicht eine Druckfarbe oder eine reflektierende Beschichtung. Sowohl die Druckfarbe als auch die reflektierende Beschichtung weisen eine bestimmte Reflexionsfähigkeit auf. Die Deckschicht kann beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit der Mikrostrukturmerkmale auf der Oberfläche verbessern und identifizierbar werden, um zur Registrierung und Überprüfung von fälschungssicheren Merkmalen verwendet zu werden, was wirtschaftlich und bequem ist.
Die Druckfarbe kann gängig Bürotinte, fälschungssichere Spezialtinte (fluoreszierende Tinte, feuchtigkeitsempfindliche Tinte usw.) sein. Reflektierende Beschichtung ist eine Beschichtung, die einen bestimmten Bereich auf dem Papier nach einem Verfahren analog zum beschichteten Papier oder Wachspapier bedeckt. Die Druckfarbe deckt in der Regel eine bestimmte Fläche auf der Oberfläche von Papierprodukten ab, so dass der bedeckte Bereich genügend Mikrotexturen enthält, um die Erkennung zu erleichtern. Die reflektierende Beschichtung ist vorzugsweise ein regelmäßiger rechteckiger Block, der der Bilderfassung förderlich ist. Das Muster der Druckfarbe kann ein zweidimensionaler Code, ein Barcode, eine Unternehmensmarke, ein offizielles Siegelmuster oder ein einfarbiger rechteckiger Block usw. sein; alternativ kann es eine fette Schrift mit einer größeren Schrift sein.
Das Licht, das die Deckschicht bestrahlt, stammt normalerweise aus einer starken Lichtquelle, wie beispielsweise einer Blitzlampe in gewöhnlichen fotografischen Geräten, bei der es sich um eine Blitzlampe handeln kann, die im Einklang mit dem internationalen Standard IS010157-1991 steht.
1 zeigt ein fälschungssicheres Papierprodukt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Text 1, ein zweidimensionaler Code 2 und ein durch die reflektierende Beschichtung bedeckter Bereich 3 aufgezeichnet sind, wie im linken Teil der Figur gezeigt. Der rechte Teil von 1 zeigt einen vergrößerten Buchstaben „D“ 11, einen Teilbereich 21 im zweidimensionalen Codebereich und einen Teilbereich 31 des durch die reflektierende Beschichtung bedeckten Bereichs 3, die unter der Beleuchtung der Blitzlampe erfasst sind. Es ist ersichtlich, dass der Buchstabe „D“ 11 und die Teilbereiche 21, 31 im rechten Teil der Figur unter der Beleuchtung der Blitzlampe Papiertexturmerkmale darstellen, die zur Fälschungssicherung verwendet werden können. Ohne Licht können diese Papiertexturmerkmale nicht aufgedeckt werden oder erscheinen unklar, wie im linken Teil der Figur gezeigt.
Die mikrostrukturierten Papiertexturmerkmale auf der Oberfläche von Papierprodukten werden durch die zufällige Verteilung von Papierfasern erzeugt. Diese Papiertexturmerkmale können während des Produktionsprozesses nicht gesteuert werden, sodass sie überhaupt nicht nachgeahmt werden können. Während des Papierherstellungsprozesses ist die Anordnung der Fasern zufällig und ungesteuert, und auf der Papieroberfläche wird eine ungleichmäßige dreidimensionale mikrostrukturierte Papiertextur gebildet. Die Dimension der Papierstruktur reicht nicht aus, um im täglichen Leben direkt beobachtet zu werden. Aber die mikrostrukturierten Texturmerkmale, die von der Druckfarbe oder der reflektierenden Beschichtung bedeckt sind, werden unter dem Bestrahlen mit Licht (wie z. B. durch eine Blitzlampe) verstärkt und sind leichter zu erfassen. Daher ist trotz der geringen Dimension der Mikrostruktur kein zusätzliches Gerät (wie ein Mikroskop) erforderlich, um ihre Bilder zu erfassen. Zum Beispiel ist es ausreichend, das Smartphone des Benutzers zu verwenden, um die Überprüfung der Fälschungssicherheit durch Bilderfassung der Mikrostruktur durchzuführen, was die vorliegende Erfindung praktischer macht.
Die Druckfarbe kann sich in vielen Formen einstellen, weswegen ihre Anwendung auf Fälschungssicherung von Papieren eine Vielzahl von Anwendungsszenarien bietet. Sie kann zum Kopierschutz von Dokumenten verwendet werden. Wenn ein Dokument in Textform angezeigt wird, kann die Druckfarbe verwendet werden, um Manipulationen zu verhindern. Wenn beispielsweise der Text manipuliert wird, wird das Papierprodukt ersetzt und die Position der Druckfarbe möglicherweise geändert, wobei sich die Mikrostruktureigenschaften des entsprechenden Bereichs unter Lichtbestrahlung ebenfalls ändern, sodass der manipulierte Inhalt erkannt werden kann. Die Anwendung von Druckfarbe kann auch mit der digitalen Fälschungssicherungstechnologie kombiniert werden, um eine sicherere Überprüfung und Rückverfolgbarkeit von Fälschungssicherung zu erreichen. Wenn beispielsweise die Druckfarbe zum Bedrucken von Barcodes und zweidimensionalen Codes verwendet werden, können die durch die Druckfarbe bedeckten Mikrostrukturmerkmale zwischen den Bereichen der Barcodes und zweidimensionalen Codes als Sicherheitsmerkmale für Fälschungssicherung verwendet werden. Die Papiertexturmerkmale in dem Teilbereich 21 in dem im rechten Teil der 1 gezeigten Bereich des zweidimensionalen Codes (d.h. des Schnellantwortcodes) können verwendet werden, um den zweidimensionalen Pseudocode zu erkennen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Fälschungssicherungsprozess vom Hersteller und vom Benutzer des Papierprodukts getrennt durchgeführt werden. Bei der Überprüfung der Fälschungssicherheit werden die Papiertexturmerkmale in demselben Bereich auf der Oberfläche des Papierprodukts extrahiert. Anschließend wird ein Algorithmus verwendet, um die extrahierten Papiertexturmerkmale mit den Papiertexturmerkmalen auf dem Bereich, der vom Hersteller während des Produktionsprozesses vorgespeichert wurde, zu vergleichen, um zu bestimmen, ob das Papierprodukt authentisch oder gefälscht ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein fälschungssicheres Etikett aus Papier bereitgestellt werden, das mit einem Barcode und/oder einem zweidimensionalen Code kombiniert ist, wobei bei dem fälschungssicheren Etikett die durch die Druckfarbe bedeckten Mikrostrukturmerkmale zwischen den Bereichen des Barcodes und/oder des zweidimensionalen Codes (z. B. der in 1 gezeigte zweidimensionale Code 2) als Sicherheitsmerkmale für Fälschungssicherung verwendet werden können. Der Barcode oder zweidimensionale Code stellt die ID des Produkts bereit, die als Identitätszertifikat bei der Rückverfolgung und Überprüfung verwendet wird, und wird standardmäßig als der Bereich zur Bekämpfung von Fälschungen verwendet. Wenn ein fälschungssicheres Etikett nachgeahmt oder ersetzt wird, obwohl der Fälscher den Barcode oder den zweidimensionalen Code auf dem fälschungssicheren Etikett nachahmen kann, kann das nachgeahmte Etikett als gefälscht erkannt werden, weil die Mikrostrukturmerkmale der Etikettenoberfläche aufgrund der Ersetzung des Papiers zur Herstellung von Etiketten geändert sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann das fälschungssichere Etikett aus Papier auch eine fälschungssichere Marke aus Papier sein, bei der die Druckfarbe als Markenmuster auf die Oberfläche des Papierprodukts gedruckt wird.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung befinden sich die Mikrostrukturmerkmale, die zur Überprüfung der Fälschungssicherheit auf der Oberfläche des Papierprodukts verwendet werden, üblicherweise in dem Bereich, der von der Druckfarbe (d.h. dem Muster der Druckfarbe) oder der reflektierenden Beschichtung bedeckt ist, während der nicht von der Druckfarbe oder der reflektierenden Beschichtung bedeckte Bereich im Allgemeinen nicht berücksichtigt wird. In einigen Fällen, beispielsweise wenn das Muster der Druckfarbe ein zweidimensionaler Code oder ein Barcode ist, wird die Überprüfung der Fälschungssicherheit nur an den Papiertexturmerkmalen in dem von der Druckfarbe bedeckten Teilbereich durchgeführt, z. B. dem Buchstaben „D“ 11 in dem Zeichenbereich 1, dem Teilbereich 21 in dem zweidimensionalen Codebereich 2 oder dem Teilbereich 31 in dem von der reflektierenden Beschichtung bedeckten Bereich 3, wie in 1 gezeigt. Das Papiertexturmerkmal, das bei der Überprüfung der Fälschungssicherheit verwendet wird, ist das Papiertexturmerkmal in dem von der Druckfarbe bedeckten Bereich (z. B., dem dunklen Bereich in 1) in den Bereichen 11 und 21.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt. Bei der Herstellung von Papierprodukten wird auf mindestens einem Bereich der Oberfläche des Papierprodukts eine Deckschicht bereitgestellt (Schritt 201). Wenn die Deckschicht mit Licht bestrahlt wird, wird die Sichtbarkeit der Mikrostruktur auf dem Bereich verstärkt, um die Extraktion von Mikrostrukturen zu fördern. Wenn der Bereich mit Licht bestrahlt wird, wird ein Bild des Bereichs auf dem Papierprodukt erfasst (Schritt 202) . Und das Bild wird als erstes registriertes Bild zur Überprüfung gespeichert (Schritt 203). Das Bild kann vor dem Speichern einer Bildverarbeitung unterzogen werden. Beispielsweise wird ein Bildverarbeitungsalgorithmus verwendet, um die Papiertexturmerkmale des Bereichs zu extrahieren, was für den Merkmalsvergleich im nachfolgenden Überprüfungsprozess gegen Fälschungen von Vorteil ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Erfassen und Speichern von Bildern auch als Registrierungsprozess bezeichnet. Während des Registrierungsprozesses können Internet-of-Thing-Geräte, die mit Kameras versehen sind, Industriekameras, Codescanner usw. verwendet werden. Alternativ können Smartphones verwendet werden, um die Bilderfassung durchzuführen. Das erste Bild mit Papiertexturmerkmalen kann zur zukünftigen Überprüfung der Fälschungssicherheit in einer Datenbank des Herstellers gespeichert werden.
Während des Registrierungsprozesses kann ein Bereich der Oberfläche des Papierprodukts, der mit einer ausreichenden Menge Druckfarbe oder Beschichtung bedeckt ist, ausgewählt werden, wobei dieser Bereich mit einer Blitzlampe oder einem Zusatzlicht beleuchtet wird, wobei beispielsweise ein Smartphone oder ein anderes Bilderfassungsgerät zum Aufnehmen eines einzelnen Bildes oder einer Reihe von Rahmenbildern verwendet ist, das oder die dann durch einen Bildverarbeitungsalgorithmus verarbeitet wird, um die Papiertexturmerkmale des Bereichs für die Aufzeichnung zu erhalten. Wenn der Benutzer die Authentisierung von Papierprodukten gegen Fälschungen durchführt, wird derselbe Bereich auf der Oberfläche des Papierprodukts wie beim Registrierungsprozess, beispielsweise abhängig von der Vereinbarung zwischen dem Hersteller und dem Benutzer, ausgewählt, oder wird der Benutzer durch Textansagen oder Softwareanweisungen über den Bereich informiert. Der Überprüfungsprozess verwendet dieselben Schritte, um auf die Papiertexturmerkmale des Bereichs zu schließen, und vergleicht diese Papiertexturmerkmale mit den Papiertexturmerkmalen, die während des Registrierungsprozesses aufgezeichnet werden, um zu erkennen, ob das Papierprodukt authentisch ist.
Das Verfahren zum Registrieren eines fälschungssicheren Papierprodukts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann vom Hersteller der Papierprodukte ausgeführt werden oder von einem Authentifizierungsdienstanbieter als Dritter ausgeführt werden, wobei registrierte Bilder vom Authentifizierungsdienstanbieter gespeichert werden.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Authentifizierungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt, wobei das fälschungssichere Papierprodukt gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 hergestellt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der 4 wird im Fall, dass der Benutzer des Papierprodukts eine Überprüfung der Fälschungssicherheit durchführen muss, beim Bestrahlen mindestens eines Bereichs der Oberfläche des Papierprodukts mit Licht ein erstes Bild dieses Bereichs auf dem Papierprodukt zunächst erfasst (Schritt 401). Dabei ist auf dem Bereich eine Deckschicht vorgesehen, um die Sichtbarkeit der Mikrostrukturmerkmale auf dem Bereich beim Bestrahlen mit Licht zu verbessern. Dann wird zum Beispiel ein erstes registriertes Bild des Bereichs (d.h., das während des Registrierungsprozesses erfasste Bild) aus der Datenbank eines Remote-Servers über das Netzwerk erhalten, wonach das erfasste erste Bild mit den Papiertexturmerkmalen im ersten registrierten Bild verglichen wird (Schritt 402). Es wird bestimmt, ob die Mikrostrukturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild identisch sind (Schritt 403). Wenn die Mikrostrukturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild identisch sind, wird bestimmt, dass das Papierprodukt authentisch ist (Schritt 404). Wenn die Mikrostrukturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild nicht identisch sind, wird bestimmt, dass das Papierprodukt gefälscht ist (Schritt 405). Eine Fehlertoleranz zur Entscheidung der Identität im Merkmalsvergleichsprozess kann eingestellt werden. D.h. wenn die Ähnlichkeit des Merkmalsvergleichs höher als ein voreingestellter Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass die Mikrostrukturmerkmale in den beiden Bildern identisch sind.
Beispielsweise können Porträtfotos verwendet werden, um ein einfaches Gesichtserkennungssystem zu täuschen. Der Fälscher kann auch ein einfaches System zur Überprüfung von Fälschungssicherung täuschen, indem er unter Lichtbedingungen ein Bild des Papiertexturmerkmals auf dem authentischen Produkt macht. Wenn gemäß dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel die Authentizität nur durch den Vergleich zwischen dem ersten Bild und dem ersten registrierten Bild bestimmt wird, kann eine Täuschung vom Fälscher gelingen, was zum Versagen der Funktion der Fälschungsbekämpfung führt. In Anbetracht dieser Situation stellt die vorliegende Erfindung ein Ausführungsbeispiel einer verbesserten Fälschungssicherungstechnologie bereit, die auch als „Erkennung ähnlich wie der Erkennung im lebenden Organismus“ bezeichnet wird. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf 3, 5 und 6.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Herstellungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt. Im Vergleich zu 2 sind die Schritte 301 bis 303 dieselben wie die Schritte 201 bis 203. Der Registrierungsprozess in 3 umfasst auch: wenn ein Bereich mit Papiertexturmerkmalen nicht mit Licht beleuchtet wird, wird ein Bild des Bereichs auf dem Papierprodukt erfasst (Schritt 304). Und das Bild wird zur Überprüfung als zweites registriertes Bild gespeichert (Schritt 305) . Das zweite registrierte Bild kann auch vor dem Speichern einer Bildverarbeitung unterzogen werden. Aber normalerweise enthält das zweite Bild keine Papiertexturmerkmale, sondern beispielsweise Muster- oder Bildmerkmale, wie in Bild 61 in 6 gezeigt. Das zweite registrierte Bild kann zusammen mit dem ersten registrierten Bild in der Datenbank des Herstellers gespeichert werden.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Authentifizierungsverfahrens für ein fälschungssicheres Papierprodukt, wobei das fälschungssichere Papierprodukt gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 hergestellt werden kann. Verglichen mit dem Flussdiagramm in 4 sind Schritte 501-503 und 505 die gleichen wie die Schritte 401-403 und 405. Das Ausführungsbeispiel der 5 umfasst ferner eine Überprüfung eines zweiten Bildes des Bereichs mit Papiertexturmerkmalen (d.h., des Bildes, das erfasst wird, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt ist). Das heißt, nachdem entschieden wurde, dass das erste Bild mit dem ersten registrierten Bild übereinstimmt, wird das zweite Bild des Bereichs im Fall, dass der Bereich nicht mit Licht bestrahlt ist, erfasst (Schritt 504). Die Bildmerkmale des zweiten Bildes werden mit den Bildmerkmalen des zweiten registrierten Bildes in dem Bereich verglichen (Schritt 506). Es wird entschieden, ob die Bildmerkmale in dem zweiten Bild und in dem zweiten registrierten Bild identisch sind (Schritt 507). Wenn entschieden ist, dass die Bildmerkmale in dem zweiten Bild und in dem zweiten registrierten Bild identisch sind, wird bestimmt, dass das Papierprodukt authentisch ist (Schritt 508) . Wenn andernfalls entschieden ist, dass die Bildmerkmale in dem zweiten Bild und in dem zweiten registrierten Bild nicht identisch sind, wird bestimmt, dass das Papierprodukt gefälscht ist (Schritt 509), selbst wenn die Papiertexturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild identisch sind.
Das heißt, selbst wenn der Fälscher ein Bild der Papiertexturmerkmale auf dem authentischen Produkt unter Lichtbeleuchtung aufnimmt und es auf einem gefälschten Produkt verwendet, so dass der Authentifizierungsprozess in 4 oder 5 möglicherweise die Vergleichsüberprüfung zwischen dem ersten Bild und dem ersten registrierten Bild besteht, wird das gefälschte Produkt beim nachfolgenden Vergleich und Überprüfen zwischen dem zweiten Bildes und dem zweiten registrierten Bild in 5 identifiziert. 6 zeigt beispielsweise eine schematische Ansicht von Bildern, die durch das Authentifizierungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfasst sind, wobei diese Bilder ähnlich den Bildern sind, die für den Teilbereich 21 des in 1 gezeigten zweidimensionalen Codes erfasst werden. 6 zeigt jeweils ein zweites Bild 61 bzw. ein erstes Bild 62 eines authentischen Produkts, das ohne Lichtbestrahlung bzw. unter Lichtbestrahlung erfasst wird, und ein zweites Bild 63 bzw. ein erstes Bild 64 eines gefälschten Produkts, das ohne Lichtbestrahlung bzw. unter Lichtbestrahlung erfasst wird. Das zweite Bild 61 enthält die Mustermerkmale eines Teilbereichs des zweidimensionalen Codes, während das erste Bild 62 die Mustermerkmale eines Teilbereichs eines Schnellantwortcodes und die von der Druckfarbe bedeckten Papiertexturmerkmale in dem Teilbereich enthält, wobei das Bild 61 bzw. 62 jeweils mit dem zweiten registrierten Bild bzw. dem ersten registrierten Bild übereinstimmt. Weil es sich im Ausführungsbeispiel der 5 um das zweite Bild und das zweite registrierte Bild, die ohne Lichtbestrahlung erfasst sind, handelt, stimmt das auf dem gefälschten Produkt erfasste zweite Bild (wie mit 63 in 6 gezeigt) immer noch im Wesentlichen mit dem unter Lichtbestrahlung auf dem gefälschten Produkt erfassten ersten Bild (wie mit 64 in 6 gezeigt) überein, d.h., dass immer noch Fingerabdruckeigenschaften dargestellt werden. Daher muss das zweite Bild 63, das auf dem gefälschten Produkt erfasst wird, nicht mit dem zweiten Bild 61 (entsprechend dem zweiten registrierten Bild) übereinstimmen, das auf dem authentischen Produkt ohne Lichtbestrahlung erfasst wird, damit das gefälschte Produkt identifiziert werden kann. Daher verbessern die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die in 3, 5 und 6 gezeigt sind, die fälschungssichere Leistung weiter.
Zwei Verfahren zur Erkennung von Mikrotexturmerkmalen von Bildern, die unter Lichtbestrahlung erfasst wurden, werden nachstehend beschrieben.
(1) Photometrische Stereo-Technologie
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Mikrotexturmerkmale der Papieroberfläche nicht sichtbar, wenn das Papier, dessen Oberfläche mit Tinte oder reflektierender Beschichtung bedeckt ist, nicht mit Licht bestrahlt wird, wie in 7a gezeigt. Unter einer starken Lichtquelle (wie einer Blitzlampe) tritt keine diffuse Reflexion mehr auf, wohingegen die Eigenschaften der Hochglanz-Spiegelreflexion dargestellt werden, wie in 7b gezeigt. 8 zeigt eine schematische Ansicht von Lichtstrahlen auf der Papieroberfläche in der photometrischen Stereo-Technologie, wobei L das einfallende Licht ist, das von einer Blitzlampe emittiert wird, N die normale Richtung des Reflexionspunkts auf der Papieroberfläche ist und S das reflektierte Licht ist. L, N und S sind koplanar, wobei der Winkel zwischen dem einfallenden Licht L und der Normale gleich wie der Winkel zwischen dem reflektierten Licht S und der Normale ist. Bei dieser Hochglanz-Spiegelreflexion kann das photometrische Stereo-Verfahren verwendet werden, um die Mikrostruktur der Form der Oberfläche abzuschätzen. Die Mikrotexturmerkmale sind sehr subtil und es ist normalerweise schwierig, sie mit bloßem Auge direkt und klar zu beobachten. Die Bedeckung mit Druckfarbe oder reflektierender Beschichtung verbessert die Reflexion der Intensität des Bestrahlungslichts auf der Papieroberfläche Punkt für Punkt in der normalen Richtung. Durch Rekonstruktion der Erfassung aller normalen Richtungen können Mikrotexturmerkmale erhalten werden, die als fälschungssichere Merkmale verwendet werden.
Die Positionskoordinate eines Punktes auf der Papierebene wird durch x dargestellt, und der vom Bild erfasste Helligkeitswert B ist eine Funktion von x: $B (x) = ρ (x) N (x) \cdot S_{L}$
B(x) ist der Helligkeitswert im erfassten RGB-Bild, und kann vom RGB-Bild in einen V-Kanal im HSV-Farbraum oder einen L-Kanal im Lab-Farbraum konvertiert werden. N ist ein Oberflächennormalenvektor für eine Einheit. S_L ist der Lichtquellenvektor, der von der Blitzlampe emittiert wird und auch bekannt ist. p(x) ist das Reflexionsvermögen an jedem Punkt, das eine Konstante für gleichmäßige Farbe oder reflektierende Beschichtung ist. Daher sind alle Parameter mit Ausnahme von N(x) in der obigen Formel bekannt. Daher kann N(x) durch die obige Formel gelöst werden, um die normale Richtung jedes Punktes zu ermitteln, wie in 7c gezeigt. Nachdem die normale Richtung an jedem Punkt bekannt ist, kann die kontinuierliche Form der Oberfläche durch PDE (Partial Differential Equation) ermittelt werden, wobei es sich bei dieser Form um eine dreidimensionale Struktur handelt, die mittels der Mikrotexturmerkmale unter dem photometrischen Stereo-Verfahren rekonstruiert werden, wie in 7d gezeigt.
Beim Vergleichen von Papiertexturmerkmalen während des Prüfungsprozesses gegen Fälschungen kann die aus dem geprüften Papierproduktbild extrahierte dreidimensionale Mikrotexturstruktur mit dem registrierten Monge-Patch der dreidimensionalen Mikrotexturstruktur verglichen werden, wobei die Ähnlichkeit zwischen den beiden die Differenz zwischen den beiden Monge-Patches ist, die zur Entscheidung dient. Wenn beispielsweise die Ähnlichkeit höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wird bestimmt, dass das geprüfte Papierprodukt authentisch ist.
(2) Autoencoder-Technologie
Der Autoencoder ist ein unbeaufsichtigtes neuronales Netzwerkmodell beim Deep Learning. Er wird verwendet, um die verborgenen Merkmale der Eingabedaten zu lernen, was als Codierung bezeichnet wird, wobei die gelernten Merkmale verwendet werden können, um die Eingabedaten zu rekonstruieren, was als Decodierung bezeichnet wird.
Bei der Autoencoder-Technologie wird das unter der Beleuchtung der Blitzlampe erfasste Bild zuerst als Rohbilddaten eingegeben und dann vom ersten tiefen neuronalen Netzwerk verarbeitet, um eine Zwischenschicht mit weniger Daten zu erhalten, die das gelernte Bildmerkmal ist. Danach wird die Zwischenschicht von einem zweiten tiefen neuronalen Netzwerk verarbeitet, um ein wiederhergestelltes Bild zu erhalten, das ungefähr gleich wie das Eingabebild ist.
Das erste tiefe neuronale Netzwerk wird als Codierer bezeichnet, und das zweite tiefe neuronale Netzwerk wird als Decodierer bezeichnet. Die Zwischenschicht erhält einen hochdimensionalen Vektor, dessen Volumen viel kleiner als das Eingabebild ist, der jedoch den charakteristischen Ausdruck des Eingabebildes enthält.
Das Prinzip des Autoencoders besteht darin, zu versuchen, die Merkmale durch ein Netzwerk mit abnehmender Größe zu reduzieren und dann das Bild durch ein Netzwerk mit zunehmender Größe wiederherzustellen, wobei der Gewichtskoeffizient des Codec-Netzwerks durch den Deep-Learning-Prozess trainiert wird, wodurch ein Encoder- + Decoder-Netzwerk ausgebildet ist, das Bilder fast vollständig wiederherstellen kann. In den Codierungsabschnitt dieses Netzwerks kann ein Bild eingegeben werden, dessen hervorstechende Merkmale extrahiert werden, die in diesem Beispiel Mikrotexturmerkmale sind. In den Decodierungsabschnitt kann eine Gruppe von Merkmalen eingegeben werden, wonach das durch die Merkmale dargestellte Bild wiederhergestellt wird. Der Decodierungsabschnitt wird jedoch nach Abschluss des Trainings nicht verwendet.
Erkennungsprozess von Merkmalen: Eingeben eines Bildes in den Encoder, um eine Codierung des Mikrotexturmerkmals zu erhalten, die ein kleinerer Merkmalsausdruck ist und ein Vektor mit nur 100 bis 1000 Dimensionen sein kann, wonach dieser Merkmalsvektor gespeichert wird. Herausnehmen von zwei Merkmalsvektoren während des Vergleichs von Mikrotexturmerkmalen im Überprüfungsprozess gegen Fälschungen, wobei ihr euklidischer Abstand oder Mahalanobis-Abstand und ein anderer Vektorabstand berechnet wird. Nach der Normalisierung wird die Ähnlichkeit zwischen dem Mikrotexturmerkmal des geprüften Papierprodukts und dem registrierten Mikrotexturmerkmal erhalten, wonach die Authentizität des geprüften Papierprodukts gemäß der Ähnlichkeit bestimmt werden kann.
Der Fachmann sollte verstehen, dass die oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele nur veranschaulichend und nicht einschränkend sind. Der Fachmann kann verschiedene Verformungen und Modifikationen vornehmen, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wobei diese Verformungen und Modifikationen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

IS 0101571991 [0023]

Claims

Fälschungssicheres Papierprodukt, wobei eine Deckschicht auf mindestens einem Bereich einer Oberfläche des Papierprodukts vorgesehen ist und die Deckschicht beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt.
Papierprodukt nach Anspruch 1, wobei die Deckschicht mindestens eine von Druckfarbe und reflektierender Beschichtung ist.
Papierprodukt nach Anspruch 1, wobei die Mikrostrukturmerkmale Papiertexturmerkmale auf der Oberfläche des Papierprodukts sind.
Herstellungsverfahren für ein fälschungssicheres Papierprodukt, umfassend: Vorsehen einer Deckschicht auf mindestens einem Bereich einer Oberfläche des Papierprodukts; und Verstärken der Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich, wenn die Deckschicht mit Licht bestrahlt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als erstes registriertes Bild, wenn der Bereich mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des ersten registrierten Bildes.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die Deckschicht mindestens eine von Druckfarbe und reflektierender Beschichtung ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die Mikrostrukturmerkmale Papiertexturmerkmale auf der Oberfläche des Papierprodukts sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als zweites registriertes Bild, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des zweiten registrierten Bildes.
Verfahren zum Registrieren eines fälschungssicheren Papierprodukts, wobei eine Deckschicht auf mindestens einem Bereich einer Oberfläche des Papierprodukts vorgesehen ist und die Deckschicht beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als erstes registriertes Bild, wenn der Bereich mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des ersten registrierten Bildes.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Erfassen eines Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt als zweites registriertes Bild, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt wird; und Speichern des zweiten registrierten Bildes.
Authentifizierungsverfahren für ein fälschungssicheres Papierprodukt, umfassend: Erfassen eines ersten Bildes mindestens eines Bereichs einer Oberfläche des Papierprodukts, wenn der Bereich auf dem Papierprodukt mit Licht bestrahlt wird, wobei eine Deckschicht auf dem Bereich vorgesehen ist und die Deckschicht beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt; Vergleichen des ersten Bildes mit einem ersten registrierten Bild des Bereichs, wobei das erste registrierte Bild beim Bestrahlen des Bereiches mit Licht erfasst und vorgespeichert wurde; und Bestimmen des Papierproduktes als authentisch, wenn entschieden ist, dass die Mikrostrukturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild identisch sind.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Deckschicht mindestens eine von Druckfarbe und reflektierender Beschichtung ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Erfassen eines zweiten Bildes des Bereichs auf dem Papierprodukt, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt wird; Vergleichen des zweiten Bildes mit einem zweiten registrierten Bild des Bereichs, wobei das zweite registrierte Bild erfasst und vorgespeichert wurde, wenn der Bereich nicht mit Licht bestrahlt ist; und Bestimmen des Papierproduktes als authentisch, wenn entschieden ist, dass Bildmerkmale im zweiten Bild und im zweiten registrierten Bild identisch sind und dass die Mikrostrukturmerkmale im ersten Bild und im ersten registrierten Bild identisch sind.
Authentifizierungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das Licht von einer Blitzlampe emittiert ist.
Authentifizierungsverfahren nach Anspruch 11, wobei das erste Bild und/oder das zweite Bild von einem tragbaren elektronischen Gerät oder einem Internet-of-Things-Gerät, das eine Kamera umfasst, aufgenommen werden.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Verarbeiten des erfassten ersten Bildes mittels eines photometrischen Stereo-Verfahrens oder eines Autoencoder-Verfahrens, um die Mikrostrukturmerkmale auf dem Papierprodukt zur Verwendung im Vergleichsschritt zu extrahieren; wobei das erste registrierte Bild die Mikrostrukturmerkmale umfasst, die nach der Verarbeitung mittels des photometrischen Stereo-Verfahrens oder des Autoencoder-Verfahrens extrahiert sind, und wobei der Vergleichsschritt ein Vergleichen der aus dem ersten Bild extrahierten Mikrostrukturmerkmale mit den im ersten registrierten Bild umfassenden Mikrostrukturmerkmalen umfasst.
Fälschungssicheres Etikett aus Papier, wobei mindestens ein Bereich einer Oberfläche des fälschungssicheren Etikettes aus Papier mit einer Druckfarbe bedeckt ist, wobei die Druckfarbe beim Bestrahlen mit Licht die Sichtbarkeit von Mikrostrukturmerkmalen auf dem Bereich verstärkt, wobei die Druckfarbe als mindestens eines von einem Barcode und einem zweidimensionalen Code gedruckt ist.