DE2855863A1 - Verfahren und einrichtung zur echtheitspruefung einer unterschrift - Google Patents

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

nei-jo/ib

Verfahren und Einrichtung zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit zunehmendem Einsatz von Computernetzwerken mit Datenfernver arbeitung, die einer großen Zahl von Teilnehmern Zugang zu Datenbanken für Empfang, Speicherung, Verarbeitung oder sonstige Behandlung von Information vertraulichen, finanziellen oder sonstigen EigentumsCharakters bieten, wird die Sicherheitsfrage immer wichtiger. Im allgemeinen haben oder brauchen heutige Rechen- und/oder Bankzentren ausgeklügelte Verfahren, um die äußere Sicherheit an den Stellen aufrechtzuerhalten, an denen der Zentralprozessor und der Datenspeicher untergebracht sind oder sich die Kassenräume befinden. Als Beispiele hierfür seien Sicherheitstore mit Spezialschlüsseln, Codewörtern und dgl. genannt, die in eine Datenstation an der Tür des Rechenzentrums oder des Bankszentrums eingegeben werden müssen. Während solche Sicherheitsmaßnahmen eine gewisse Sicherheit bieten und unberechtigte Personen aus dem äußeren Bereich der Anlage heraushalten, sind sie bei Stationen für die Datenfernverarbeitung, wo sich unbefugte z.B. das Codewort oder die Codezahl einer anderen Person verschaffen und so unberechtigt Zugriff zu Aufzeichnungen des Zentralsystems erhalten, die ihnen weiter unberechtigten Zugang zu Daten und die unberechtigte Ausgabe von Geld an einer Kassenstation usw. ermöglichen, nicht eigentlich wirksam.

In jüngster Zeit wurden zwar einige ausgeklügelte Sicherheitssysteme entwickelt und in Banksysteme oder andere hochgradig zi sichernde Syteme eingebaut, zu denen ein unberechtigter Zugrifi

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unerwünscht ist. Aber auch mit -diesen ausgeklügelten Systemen ist es möglich, sich als ein berechtigter Benutzer auszugeben, wenn es gelungen ist, irgendwie in das Hauptsystem einzudringen und einen "Geheimschlüssel¹¹ zu bekommen.

Lange wurde die Entwicklung einer Einrichtung für möglich gehalten, mit der ein entfernter Teilnehmer oder Benutzer seine eigene Unterschrift als Schlüssel für den Zugang zu einem System benutzen kann, ähnlich wie z.B. durch einen Pingerabdruck. Es wurde jedoch noch kein System entwickelt, das den erforderlichen Sicherheitsgrad bei diesen Handschriften - oder Unterschriftenerkennungssystemen - ohne eine nicht aktzeptable Rückweisung berechtigter oder gültiger Unterschriften liefert. Bisherige Techniken verlassen sich im wesentlichen auf die Zeichenerkennung und die Musterüberlagerung bei den Analyse verfahren, basierend auf den x-Y-Positionsdaten. Durch die inherente Veränderung solcher Positionsinformation arbeiten derartige Systeme jedoch unbefriedigend. Gebraucht wird ein System, das erfolgreich gefälschte Unterschriften zurückweist und durch einen sehr hohen Prozentsatz gültiger Unterschriften ohne falsche Zurückweisung durch das System passieren läßt. Dieser letzte Faktor ist ein Problem, weil viele Unterschriften von Zeit zu Zeit abhängig von Faktoren wie Ermüdung, allgemeiner körperlicher und geistiger Zustand, Schreibposition usw. beträchtlichen Schwankungen unterworfen sind. Für den erfolgreichen Einsatz eines solchen Systems in komerzieller Umgebung besteht daher eine Hauptforderung in der Fähigkeit, vertretbare Variationen in der Unterschrift einer einzelnen Person zuzulassen und sie doch von Fälschungen unterscheiden zu können.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der in der US-Patentschrift 3 9 83 535 beschriebenen Erfindung dar. Diese zeigt ein Verfahren zur Prüfung von Unterschriften mit x- oder y-Beschleunigungswerten als dynamischer Charakteristik einer Unterschrift, die im Echtheitsprüfprozeß zu verwenden

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ist. Die Patentschrift zeigt weiter, sehr detailiert, eine Ein· richtung zur Segmentierung der Probeunterschrift und der Referenzunterschrift und eine Einrichtung für den Vergleich oder die Korrelation auf der Basis der einzelnen Segmente. Weiterhin werden Einrichtungen zur Erreichung einer maximalen Korrelation zwischen einzelnen Segmentteilen auf einer Zeitbasis oder einer Phasenschiebeoperation beschrieben, um so Bereiche hoher wahrscheinlicher Korrelation zu erkennen. Die einzelnen Ergenisse werden schließlich zu einem Gesamtkorrelationsergebnis kombiniert, das mit einem vorgegebenen "Korrelations-Abschneidepunkt" verglichen wird. Liegt das Vergleichsergebnis unter diesem Punkt, wird eine Fälschung angezeigt. Vermeintlich echte Unterschriften, deren Korrelationsergebnisse über dem Abschneidepunkt liegen, werden als richtig angenommen

In der US-Patentschrift 3 133 266 wird die Erkennung von Kursivhandschrift beschrieben. Das angewendete Verfahren stellt eine geordnete Liste der Extremwerte eines jeden Buchstabens in einem Wort auf. Die Extremwerte werden normiert, um mit Handschriften verschiedener Größe arbeiten zu können. Positionsinformation als eine Funktion der Zeit wird in der beschriebenen Maschine zur Bestimmung solcher Extremwerte verwendet. Der Vergleich erfolgt über eine Suchtabelle der geordneten Extremwertliste in binärer Form. Extremwerte werden durch die Suche nach Nullwerten der ersten Ableitungen von χ und y bestimmt.

In der US-Patentschrift 3 480 911 wird die Verwendung einer Unterschriftenidentifizierungsmaschine beschrieben, die auf den Schreibdruck anspricht. Die Unterschriften werden aufgrund von Signalen verglichen, die den Druck auf den Schreibstift als eine Funktion der Zeit angeben. Dieser Mechanismus fühlt also Sprünge des Stiftes ab. Versuche haben gezeigt, daß der Druck allein als eine Funktion der Zeit von einer Unterschrift zur anderen nicht konsistent ist und

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eine grobe Charakteristik aufweist, die relativ leicht zu imitieren ist. Der Druck wird bewußt davon abhängig bestimmt, welche Art von Strich das jeweilige Schreibgerät hinterläßt.

In der US-Patentschrift 3 127 588 wird eine Vorrichtung zum automatischen Lesen von Kursivschrift beschrieben. Diese Vorrichtung erkennt keine bestimmte Handschrift anhand einer Referenzprobe, sondern bildet nur eine Einrichtung zur Zeichenerkennung. Diese Patentschrift ist somit charakteristisch für den ganzen Bereich der Zeichenerkennung.

In der US-Patentschrift 3 621 720 wird ein Identifizierungssystem zur Erkennung von Einzelpersonen beschrieben, in dem die während der Unterschrift als Funktion der Zeit ausgeübte Kraft mit einem gespeicherten Muster ähnlicher Information verglichen wird. In den US-Patentschriften Nr. 3 113 461 und Nr. 3 618 019 werden ähnliche Identifizierungssysteme beschrieben.

Trotz der bekannten relativ ausgeklügelten Methoden und Einrichtungen gelingt es erfahrenen Fälschern immer wieder, Unterschriften nachzuahmen, die von diesen Verfahren und Einrichtungen nicht erkannt werden können.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine zur Realisierung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben, die hinsichtlich der Erkennung falscher Unterschriften wesentlich zuverlässiger arbeiten, als die bekanntgewordenen Methoden und Einrichtungen. Es soll also die Rückweisungsrate für gefälschte Unterschriften extrem hoch sein.

Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung für ein Verfahren durch die im Hauptanspruch und für die zugehörige Einrichtung im Anspruch 10 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

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Durch die vorliegende Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß auf Grund der hohen Rückweisungsrate, die erzielbar ist, eine hohe Sicherheit bei der Echtheitsprüfung von Unterschriften und somit deren Sicherung gegen Nachahmungen möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieber

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Untersehriftenprüfsystems,

Fig. 2 ein Funktionsblockdiagramm einer Unterschriftenvergleichseinheit (SCU), wie sie ferner in den Fign. 1, 3 und 4 dargestellt ist.

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 einen Lageplan für die Fign. 5a und 5b,

Fign. 5a und ein Funktionsblockschema und ein logisches 5b Schemadiagramm für die im Komplex SCU in den

Fign. 3 und 4 verwendete komplexe Summierungsund Korrelationseinheit und

Fign. 6a bis Diagramm des im Unterschriftenprüfsystem ver-6d wendeten Eingabedatentabellen.

Es wird ein verbessertes Verfahren zur Prüfung von Unterschriften beschrieben, das eine schrittweise Analyse sowohl der Beschleunigungskomponenten der Schreibstiftbewegung als auch der daraus entwickelten Druckmuster (Aufpressdruck) während der Ausführung der Unterschrift vornimmt, um eindeutige, für die Unterschrift einer bestimmten Person charakteris-

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tische Signale abzuleiten. Bei der Analyse und Prüfung werden Referenzsätze von Signalwerten, die man beim Schreiben einer be kannten Unterschrift erhalten hat, in Korrelation gesetzt zu Sätzen von Probesignalwerten, die man beim Schreiben einer möglicherweise echten Unterschrift erhalten hat und die als Prüfargument dienen. Nach der Korrelation der Signalsätze, die Druck- bzw. Beschleunigungssignale darstellen, werden die Korrelationsergebnisse kombiniert und mit einem vorgegebenen Korrelationsmindestwert verglichen.

Wie bereits in der erwähnten US-Patentschrift 3 983 535 gezeigt ist, gestattet die Segmentierung sowohl der Listen mit den Beschleunigungswerten als auch der Liste mit den Druckwerten die einmalige Anwendung einer Kreuzkorrelation auf extrem wirksame Weise zur Lokalisierung von Bereichen hoher wahrscheinlicher Korrelation, um festzustellen, ob die Argumentenprobe tatsächlich von derselben Person geliefert wurde, wie die Referenzprobe. Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der Kreuzkorrelation werden durch die Technik der Verschiebung der Zeitbasis von zwei Segmenten der Referenzwerte und der Probewerte zur Erzielung einer optimalen Übereinstimmung stark verbessert und tatsächlich erst praktisch ermöglicht. Wie in der oben erwähnten Patentschrift beschrieben ist, ist der Korrelationswert für besagte optimale überstimmung jedoch vom Grad der zu ihrer Erzielung notwendigen Verschiebung abhängig.

Das Konzept der Korrelation und Segmentierung mit besagter Schiebetechnik wird hier sowohl für die Beschleunigungssignale als auch für die Druckmustersignale angewandt.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erhält man ein optimiertes Erkennungsergebnis durch zwei orthogonal zueinander liegende Beschleunigungssignale, die zusätzlich zu Druckmustersignalen verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel für ein orientiertes Eingabegerät werden die Beschleunigungsignale in x-Richtung und y-Richtung sepa-

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rat behandelt und in zwei anderen beschriebenen Ausführungsbeispielen, wo die Signale nicht die orientierten orthogonalen Beschleunigungssignale zu sein brauchen, werden sie zur Bildung eines komplexen Beschleunigungswertes mit jedem Probewert kombiniert und in der Korrelationswertbestimmung gemäß späterer Erklärung verwendet.

Die eigentliche Arbeitsweise der normalen Unterschriftenvergleichseinheit (SCU), wie sie hier beschrieben wird, ist mit derjenigen identisch, die im einzelnen in der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben ist.

Das Endergebnis des Systems ist ein zussmmengesetzter Kreuzreferenzwert oder Vektor für die Argumentenprobe gegenüber der Referenzprobe. Dieser zusammengesetzte Wert kann direkt benutzt oder für die endgültige Prüfungsentscheidung gewichtet werden. Dieses zusammengesetzte Signal ist eine Funktion der Eingabedaten, entweder der Drucksignalkorrelation oder der Beschleunigungssignalkorrelation(en).

Vor der weiteren Beschreibung der eigentlichen Maschine werden zunächst die theoretische Grundlagen und die anatomischen Bewegungen beschrieben, die das System abfühlt und analysiert. Es wurde schon führer festgestellt, daß die Beschleunigungen des Schreibstiftes, die proportional der vom Schreiber ausgeübten Muskelkräfte sind, von einer vorgegebenen konsistenten Dauer sind, wenn bestimmte Striche in der persönlichen Unterschrift gemacht werden. Die Art dieses Prozesses läßt verschiede Verzerrungen in der Zeitachse entstehen, z.B. Pausen zwischen Teilen des Namens, übersprungene Striche, dekorative Schnörkel usw. Ein solches Signal ist typischerweise gekennzeichnet durch Bereiche mit hoher Korrelation von unbekannter Dauer, die getrennt sind von variablen Bereichen niedriger Korrelation.

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In der oben erwähnten US-Patentschrift 3 9 83 535 wird ein Verfahren zur regionalen Korrelation von Beschleunigungssignalen gezeigt, die während einer Unterschrift aufgenommen wurden. In diesem Verfahren wird versucht, diese Bereiche zuerst basierend auf dem Stiftkontakt zu registieren und sie hinterher indiviuell zu verschieben, um einen maximalen Korrelationswert zu finden, der gerichtet ist, um die Verschiebung zu benachteiligen. Die Ergebnisse werden schließlich kombiniert zu einem Gesamtprüfwert, der hinterher in der Prüfungsentscheidung benutzt wird.

Die überwachung von Einzelheiten der Drucksignale, gleichzeitig mit Beschleunigungssignalen, ihre Segmentierung und eine im wesentlichen identische Kreuzkorrelation der Drucksignale mit denBeschleunigungssignalen ergab eine noch genauere Echtheitsprüfung, als sie mit den Beschleunigungssignalen alleine möglich war. Durch weitere Verwendung der Beschleuigungssignale in x-Richtung und y-Richtung, entweder in Ordinaten- oder komplexer Form könnte die Genauigkeit noch verbessert werden.

Die Dynamik, mit der eine Person ihren Namen schreibt, bietet eine wichtige Gelegenheit zur automatischen Identitätsprüfung. Die Vorteile eines solchen Systems sind klar. Die größten liegen, in der Annehmbarkeit einer Unterschrift zur Identifizierung, aus menschlicher Sicht in den hohen Anforderungen, die an' einen Fälscher gestellt werden, der die Fälschung dynamisch ausführen muß und in der Wahrscheinlichkeit, ■eine wirtschaftlich vertretbare Maschine zu haben, mit der sich dynamische Eigenschaften leicht messen lassen.

Die bisherige Arbeit in dieser Richtung war nicht sehr fruchtbar. Man versuchte mit verschiedenen Kombinationen von Zeitwerten, Stiftdruckwerten, räumlichen Positionen und Geschwindigkeiten und auch mit Beschleunigungen zu einem Ergebnis zu kommen; kein Verfahren ließ sich jedoch prak-

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tisch ausführen, weil sich nirgendwo zuverlässig unveränderliche Eigenschaften in der Unterschrift einer Person finden ließen. Dieser Satz von unveränderlichen Größen, basiert auf einem physiologischen Modell unserer Art zu schreiben und bietet scheinbar die besten Aussichten zur Lösung der Probleme der Unterschriftenprüfung auf Echtheit.

Physiologische Untersuchungen zeigten, daß bei starken zusammengesetzten Bewegungen oder bei Golfschlägen eine sensorische Rückkopplung nicht verwendet wird. (Genauer gesagt gilt das nur über eine relative Langzeitskala). Die Weiterleitungszeit zwischen Hand-Gehirn-Hand beschränkt Ruckkopplungseffekte auf maximal 100 ms die tatsächlich gemessenen Muskelkontraktionen sind jedoch wesenlich kürzer und werden offensichtlich mit einer Genauigkeit von etwa 5 ms gesteuert.

Um eine mechanische Analogie anzuwenden, könnte man sagen, daß durch den Unterzeichner ein Programm in sein Gehirn geladen wird, das seine Unterschrift aufruft. Es nimmt die gewünschte Höhe als Eingabeparameter Wenn das Programm ausgeführt wird, wird eine Folge von Impulsen an die einzelnen Muskeln gesendet. Die Dauer und relative Zeiteinteilung dieser Impulse und somit die Kontraktionen sind vollständig vorgegeben. Die Größe der Kräfte ist eine Variable, die von der gewünschten Höhe abgeleitet wird.

Für dieses Modell gibt des genug Versuchsdaten und andere Beweise. Experimente haben gezeigt, daß die Zeit zum Schreiben einer Unterschrift in starkem Maße wiederholbar und innerhalb von ms festgelegt ist. (Die Versuchspersonen wurden angewiesen normal zu schreiben). Innerhalb breiter Grenzen ist die Zeit mit der Höhe unveränderlich (solange die mechanischen Bewegungen des Armes nicht geändert werden müssen). Versucht man langsamer und sorgfältiger zu schreiben, wird dadurch allgemein die Genauigkeit schlechter,

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hingegen nimmt in bestimmten Grenzen, die Genauigkeit mit der Geschwindigkeit zu.

Das gegenwärtig beschriebene System extrahiert Impulse aus der Stiftdynamik; die den tatsächlichen Muskelkräften entspricht, die die Beschleunigungskomponenten der Stiftverschiebung sind. Das System zieht außerdem Drucksignale aus der Stiftdruckdarstellung auf der Schreibfläche.

Die grobe Charakteristik des Verlaufs der Druckkurve wird starl· beeinflußt durch die Rückkopplung und ist relativ leicht zu imitieren. Es gibt jedoch kleine Druckabweichungen, die direkt auf die ballistischen Bewegungen des Stiftes bezogen sind. Diese treten mit wesentlich höherer Frequenz auf und können zusätzliche Unterscheidungsmerkmale bei der Verbindung mit den grundlegenden Beschleunigungsvergleichen liefern. Diese zusätzliche Messung steht wirtschaftlich zur Verfügung, da die Grundkontaktmessung zwischen Stift und Papier, die die Zeitregistrierung liefert, leicht auch für die Anzeige des Dauerdrucks ausgenutzt werden kann.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des Systems ist in Blockform in Fig. 1 gezeigt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Energiewandler gebraucht, der Beschleunigungswerte in x- und y-Richtung (in der Papierebene) sowie Werte für den Aufpressdruck der Schreibstiftspitze entwickeln kann. Wenn das Eingabegerät die Position abfühlt, ist für die Beschleunigung eine einfache und direkte Verarbeitung erforderlich. Ein solches System ist im einzelnen in der US-Patentschrift 3 983 535 dargestellt und beschrieben.

Die gemessenen Beschleunigungs- und Druckwerte werden durch Störsignale und Quantifizierungseffekte.verfälscht. Diese können durch geeignete Filterung entfernt werden. Wichtig ist,

ι daß die zeitliche zur Auflösung der Vorgänge wenigstens auf YO 976 073

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10 ms angepaßt ist, da das Zeitverhalten der Muskeln dieser Auflösung entspricht. Die Zeiteinteilungen der Informationssignale werden dann relativ zum Bewegungsanfangspunkt notiert. (Der Anfang der Bewegung kann beispielsweise durch die erste Abwärtsbewegung nach Schließen eines Stiftschalters bestimmt sein, der bestätigt, daß der Stift mit dem Papier in Berührung gelangt ist).

Folgen der aufgezeichneten Signale werden durch kurzzeitige Signalzusammenbrüche verzerrt, die den Prozeß momentan unterbrechen können, oder auch durch zusätzliche Striche, die die Folge verlängern. Deswegen muß die Anpassung in Segmenten erfolgen, wobei ein Teil des Eingabedatenstromes bei Bedarf vernachlässigt oder verschoben wird. Das soll heißen, daß das Entscheidungsschema einen bestimmten Betrag der zeitlichen Fehlausrichtung tolerieren muß, auch wenn Anfang und Ende eine^ jeden Teiles der Abwärtsbewegung des Stiftes wohl definiert sind.

Das charakteristische Merkmal des vorliegenden Verfahrens lieg darin, daß potentielle Fälscher keine Information darüber haben, wie eine Person ihren Namen schreibt, ausgedrückt in Beschleunigungs- oder Druckkomponenten der Handbewegung. So haben Versuche tatsächlich erwiesen, daß ein potentieller Fälscher trotz sorgfältiger Kenntnis des Arbeitsprinzips des vorliegenden Systems keinen Vorteil davon hat, wenn er in der gefälschten Unterschrift die Beschleunigungs- und Druckmuster bildet. Eine erfolgreiche Fälschung ist eine Sache der unkontrollierten Ähnlichkeiten der Bewegungen und hat eine sehr geringe Erfolgswahrscheinlichkeit.

Wie oben schon gesagt wurde, muß ein Unterschriftenprüfsystem darüber entscheiden, ob eine Person ein Fälscher ist oder nicht, d.h. seine Unterschrift die Unterschrift der Person ist, die unter dieser Bezeichnung in der Liste eingetragen

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ist. Bei einer Bargeldausgabestation, einem Datenfernbedienungsanschluß oder einem anderen ähnlichen System zur Prüfung der Identität einer Person müssen natürlich Fälscher und/oder unberechtigte Personen zuverlässig ausgeschlossen werden. Es ist jedoch genauso wichtig, daß berechtigte Personen richtig durch das Prüfungssystem ohne falsche Zurückweisungen identifiziert werden. Der zuletzt genannte Faktor bereitet beträchtliche Schwierigkeiten, wenn die Unterschrift einer Person zur Identitätsprüfung verwendet wird, weil die Unterschriften vieler Personen von einer Probe zu anderen beträchtlich voneinander abweichen. Das wurde auch festgestellt, wenn aufeinanderfolgende Proben genommen wurden, sogar nacheinander, aber speziell in Situationen, in denen ein beträchtlicher Zeitraum zwischen den einzelnen Proben lag und die Umgebungsfaktoren erwartungsgemäß Unterschiede in den Unterschriften hervorriefen.

Die einmaligen Merkmale der in oben erwähnter Patentschrift beschriebenen Erfindung ermöglichen nicht nur eine wirklich funktionierende und hochgradig genaue Prüfung, sonderen war auch von zweilerlei Art. Das erste war die Entdeckung der extrem eindeutigen Muster, die in der Handschrift einer Person liegen, relativ zur Zeitdauer zwischen den NuIlübergangen des Beschleunigungsmusters oder der Kurve, wie sie durch eine auf geeignete Weise mit dem Schreibgerät verbundene Instrumentierung abgeführt wird. Das System nutzt auch die Tatsache, daß trotz zahlreicher unkontrollierter Störungen und anderer niedriger Korrelationfaktoren, die die charakteristischen Beschleunigungswellen seiner Formänderung veranlassen, immer noch extrem hohe Korrelationskomponenten innerhalb bestimmter Bereiche des besagten Musters existieren.

Wendet man dieses Prinzip auf das bekannte Gerät und Verfahren an, so muß man die ganze Kurve der Hanschriftenprobe segmentieren, und zwar in diesem Fall mit Schreibstift-Abhebe-

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anzeigern, und jedes Segment der Referenzunterschrift und der Probeunterschrift w;Lrd paarig geordnet und in einer Reihe von Schritten oder Verschiebungen korreliert. Die Beschleunigung und der Schreibdruck werden durch dieses Verfahren einzeln korreliert. Die nächstliegende Art einer solchen Kreuzkorrelation bestünde darin, die Segmente so aufzureihen, daß sie an demselben Punkt beginnen und einfach die Kreuzkorrelationen zu berechnen. Das erwies sich jedoch wegen der oben erwähnten variablen Faktoren als unzuverlässig. Durch Verschiebung des Startpunktes eines Segmentes relativ zu den anderen Segmenten und tatsächliche Korrelation in überlappten Teilen der Segmente und mehrmalig wiederholte Verschiebung und Korrelation in beiden Richtungen gegenüber der Ausrichtsituation der Startpunkte kann man die Bereiche mit hoher Korrelation herausfinden.

Die Korrelationszahl für jede Schiebungsposition wird errechnet und festgehalten, bis der ganze Korrelationsprozeß an allen Verschiebunspositionen durchlaufen ist, und das System wählt dann höchsten Korrelationswert und wählt diesen als optimal mögliche Korrelation für dieses Segmet der möglicherweise echten Unterschrift.

Aus der nachfolgenden detailierten Beschreibung der verschiedenen Untersysteme geht hervor, daß die vorliegende Erfindung eine größte Versetzung von einem Viertel oder 25 % der Länge des längsten von zwei Segmenten benutzt, und zwar in der Referenzunterschrift oder in der Probeunterschrift. Dann wird das kürzere der beiden Segmente relativ zu dem größeren Segment verschoben. Bei jeder nachfolgenden Verschiebung wird der Inhalt der Schieberegister, der aus dem Wert der zweiten Ableitung der tatsächlichen Werte bestehet, um einen Wert von acht verschoben, bis man die größte negative Verschiebung ^erreicht.

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Jede Speicherpostition der Schieberegister speichert einen Adressindex oder -Zeiger zu einem Wert des jeweiligen Punktes auf der Kurve der zweiten Ableitung für dieses Segment. Für die maximale Verschiebung kann eine andere größere oder kleinere Zahl ebenso gewählt werden wie die Größe der Verschiebung zwischen aufeinanderfolgenden Korrelationsschritten. Die Zahlen ein Viertel und acht wurden als sehr bequem für die Implementierung in einem Digitalrechner des im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung benutzten Typs gewählt.

Die Werte der Referenzunterschrift und der Probeunterschrift werden auf dieselbe Anzahl von Segmenten einer annähernd gleichen Länge gezwungen, obwohl die tatsächliche Länge im allgemeinen etwas unterschiedlich ist. Das System analysiert automatisch jedes Segmentpaar (Referenzsegment und Probesegment) und nimmt die oben beschriebene Schiebeoperation automatisch vor, um den längsten Korrelationwert für jeden Segmentvergleich zu bekommen, bis alle Segmente entsprechend verglichen und schließlich die Höchstwerte zu einem Endkorrelationswert für die Referenzunterschrift und die Probeunterschrift addiert sind. Das gilt für jedes Signalsatzpaar (d.h. Drucksignal und ein oder zwei Beschleunigungsätze), und für die gesamte Unterschrift wird ein Endkorrelationswert oder zusammengesetzter Korrelationswert erstellt.

Das vorliegende Verfahren stellt eine Verbesserung der Erfindung dar, die in der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben ist. Daher werden nur diejenigen Einrichtungen der vorliegenden Erfindung besonders beschrieben, die sich von der Maschinenausrüstung oder Systemkonfiguration der genannten Patentschrift unterscheiden. So ist z.B. die Unterschriftenvergleichseinheit (SCU) der vorliegenden Erfindung mit der der oben genannten Patentschrift identisch. Ebenso ist die komplexe SCU der eindimensionalen SCU der obengenannten Patent-

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schrift sehr ähnlich. Sie unterscheidet sich nur durch eine zusätzliche Recheneinheit im Summierungs- und Korrelationsblock, wie er in den Fign. 5a und 5b gezeigt ist. Der Speicher ist direkt zum Empfang geordneter Paare von Beschleungigungswerten gemäß Darstellung in Fig. 6a modifiziert. Diese zusätzliche Maschinenausrüstung dient der Größenberechnung der komplexen Korrelation und liegt zwischen dem Tor 22 und dem Register A der einfachen SCU. Zweck und Funktion werden anschließend beschrieben. Die komplexe SCU übernimmt auch durchweg die komplexe Arithmetik.

Die vorliegende Erfindung enthält die gesamte maschinelle Ausrüstung des in der US-Patentschrift 3 983 535 beschriebenen Unterschriftenprüfsystems und nutzt auch das Grundkonzept der Segmentierung, der Verschiebung und der Kreuzkorrelation, jedoch ausgedehnt von einer auf drei Dimensionen, um verbesserte Kriterien für die letzten Prüfungsentscheidungen zu erhalten.

In dem ersten in Fig. 1 dargestellten Auführungsbeispiel gibt es drei große SCU-Blöcke, die effektiv nichts anderes sind als Duplikate der in der erwähnten US-Patentschrift gezeigten Signalverarbeitungsschaltung. Diese drei Signalverarbeitungseinheiten verarbeiten separat und parellel die drei Unterschriftenparameter, nämlich die Beschleunigung in x-Richtung, in y-Richtung und die Druckmuster des Stiftes auf die Schreibfläche. Die Ergebnisse eines jeden dieser drei Vergleiche werden in der entsprechenden SCU gesammelt und in einem Endkorrelationswert zusammengefaßt, mit dessen Hilfe schließlich ein erfolgreicher oder erfolgloser Vergleich bestimmt wird. Wie schon gesagt wurde, erwies sich die Benutzung zweier orthogonaler Beschleunigungssignale sowie der Drucksignale als eine wesentlich bessere Grundlage für Rückweisung/Annahme durch das System. D.h. mit anderen Worten, die Rückweisungsrate für Fälscher beträgt fast 100 %, während

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gleichzeitig die Rückweisungsrate für echte Unterschriften minimal ist.

Nach dem System der vorliegenden Erfindung wird in den SCU-Einheiten die X-Beschleunigungskomponente, die Y-Beschleunigungskomponente und die das kontinuierliche Druckmuster darstellende Information benutzt. Die Benutzung kann auf verschiedene Art erfolgen. In den Fign. 1/3 und 4 sind drei wünschenswerte Systemkonfigurationen gezeigt, die sich alle geringfügig aber trotzdem in der Art unterscheiden, in der die drei Informationsträgersignale genutzt werden. Alle drei sammeln grundsätzlich die Signale, segmentieren sie, verschieben sie und führen die Korrelation genauso aus, wie es in der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben ist. Unterschiedlich ist jedoch die Art, in der die Signale der Summierungs- und Korrelationseinheit zugeführt werden. In der in Fig. 1 gezeigten Systemkonfiguration braucht man z.B. drei separate SCU-Einheiten, während in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eine SCU-Einheit der beschriebenen Art und eine komplexe SCU-Einheit benutzt wird, die nach der Darstellung in Fig. 5 eine etwas modifizierte SCU ist.

In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird nur eine komplexe SCU-Einheit gebraucht, da die Drucksignale zur Modulation der zwei orthogonal angeordneten Beschleunigungssignale benutzt werden, bevor diese in die komplexe SCU eingegeben werden.

Nach der allgemeinen Beschreibung des Hintergrundes sowie des zugrundeliegenden Gesamtprinzips des vorliegenden verbesserten Unterschriftenprüfsystemes folgt eine genaue Beschreibung der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele.

In allen drei gezeigten Aufsführungsbeispielen übernimmt jede Unterschriftenvergleichseinheit (SCU) die Summierung und Korrelation, die in der erwähnten US-Patentschrift 3 983 535

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:beschrieben ist. In jedem Falle ist die Eingabe in die SCU ein Satz sequentieller Werte, die die digitalisierten Signale ¹ darstellen, die kontinuierlich vom Stift abgenommen und als j Probe- oder Referenzsignalsatz gespeichert werden. In dem ι in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß i die Signalwerte alle entsprechend der Unterroutinek "Clipped | I list" quantisiert sind, die in oben erwähnter Patentschrift ; beschrieben ist. Weil sie begrenzte Werte von +1, 0 oder ;-1 sind, können relativ kleine Felder von zwei Bits jeden ! in die Korrelationsregister a-Ref und b-Ref in Fig. 5A einge- : speisten Wert darstellen. Das Format dieser Listen ist identisch, wobei es keine Rolle spielt, ob Beschleunigungs-. komonenten (x oder y) oder eine Druckkomponente korreliert wird. Mit dem in der US-Patentschrift 3 983 535 beschriebenen ' Quantisierungsschritt kann Speicherplatz und Rechenschaltung gespart werden. Es wird jedoch angenommen, daß so ein Quantisierungsschritt ausgeführt wird. Es wurde jedoch auch fest- ; gestellt, daß durch Verwendung von vollen acht Informations-' bits für jede Beschleungigungs- oder Druckomponente Fälschun-■ gen noch besser festgestellt werden können. In dem in den jFign. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist daher eine ι komplexe Unterschriftenvergleichseinheit (SCU) gezeigt, bei der angenommen wird, daß ein volles acht Bit breites Signal für jeden x- und y-Beschleunigungswert sowie für jeden Drucksignalwert verwendet wird. In der Summierungs- und Korrela- ! tionseinheit der komplexen SCU ist die ganze Arithmetik komplex und benutzt volle acht Bits zur Darstellung der realen und imaginären Werte. Eine detailierte Beschreibung erfolgt später.

j Wenn der Quantisierungsschritt weggelassen werden soll, entfallen auch die in der oben erwähnten Patentschrift aufgeführten Unterroutinen "determine maximum acceleration value" (Bestimmung des größten Beschleungigungswertes) und "clipped list" (Begrenzungsliste). Jetzt braucht man nicht

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mehr den höchsten Wert der zweiten Ableitung für jede Werteliste zu finden, da diese als Basis für den Quanitsierungsschritt benutzt wird.

Nach der allgemeinen Beschreibung des Hintergrundes der Erfindung sowie des zugrundeliegenden Arbeitsprinzips des vorliegenden verbesserten Unterschriftenprüfsystems werden anschließend die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 enthält ein Funktionsblockdiagramm eines ersten Aus-■führungsbeispieles der Erfindung mit der Gesamtkonfiguration ¹ des für die erforderliche Unterschriftenprüfung benötigten Systems. Das Eingabegerät kann eine Spezialtafel und einen Spezialstift mit einem Mechanismus umfassen, der ein Start- ^: signal liefert, wenn der Stift die Tafel berührt, und das .auch eine entsprechende Schaltung zur Anzeige der Schreib-• Stiftabhebungen enthält. Für das vorliegende Ausführungsbei- !spiel wird angenommen, daß das gezeigte und beschriebene Eingabegerät grundsätzlich ein Verschiebungsanzeiger ist, worin ! die Beschleunigungskomponenten oder die Komponenten der zwei- j ten Ableitung errechnet werden müssen. Die Berechung der Be- j schleunigung aus der zeitlichen Verschiebung ist in Fach- j kreisen allgemein bekannt, und ein Spezialverfahren dafür ist i in der oben mehrfach erwähnten US-Patentschrift beschrieben. Einen Strom von Drucksignalen kann man z.B. von einem Stift erhalten, wie er in der US-Patentschrift 3 528 295 bei schrieben ist. In dem in Fig. 1 gezeigten spezifischen ¹ Ausführungsbeispiel ist tatsächlich eine vereinfachte Version dieses Stiftes gezeigt, wobei angenommen wird, daß die j Beschleunigungssignale χ (t) und y (t) direkt von einem ! Stift zur Verfügung stehen, der mit geeigneten Beschleuni-ΐ gungsmessern ausgestattet ist. In ähnlicher Weise ist ge-. zeigt, daß das Drucksignal ρ (t) zur Verfügung steht, wobei angenommen wird, daß in dem Stift axial ein druckempfind-

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licher Geber montiert ist. Diese Signale werden dann durch die gezeigten Verstärker und Analog/Digitalwandler 100 geleitet, deren Ausgang eine kontinuierliche Reihe digitalter Signale ist, die die monmentanen Eingabewerte für die Wandler darstellen. Wenn angenommen wird, daß das Eingabegerät grundsätzlich ein Verschiebungsanzeiger ist, werden die Beschleunigungskomponenten genauso berechnet, wie es in der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben ist. Wenn andererseits angenommen wird, das direkte Beschleunigungssignale zur Verfügung stehen, entfällt dieser Rechenschritt und der Probetakt dient nur dazu die Proben der x- und y-Beschleunigungswerte sowie der Druckwerte zeitlich einzuteilen.

Im Falle der SCU 106 würden die kontinuierlichen digitalen Eingangssignale, die den Druck darstellen, in die SCU eingeleitet und periodisch unter Steuerung des Abfragetaktes abgefragt. Der Bezugswertspeicher enthält die gespeicherten Signalsätze oder Aufzeichnungen für den Vergleich der möglicherweise echten Unterschrift mit den Bezugsdatensätzen. Diese Datensätze werden genauso zusammengestellt und gespeichert unter Verwendung des identischen Gerätes wie die vermeintlich echten oder Argumentunterschriften. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 würde für jede SCU ein separater Satz von Bezugswerten geführt, wie es in den Fign. 1OA bis 1OF der US-Patentschrift 3 983 535 gzeigt ist. Für die SCU 102 beziehen sich die Bezugswerttabellen auf die x-Beschleunigungswerte, für die CSU 104 beziehen sie sich auf die y-Beschleunigungswerte und für die SCU 106 auf die Druckwerte.

Die Schreibstift-Abhebeerkennung 110 kann durch Signale von einem einfachen Schreibstift-Abhebeschalter erfolgen wie in j der oben erwähnten US-Patentschrift oder sie kann auch von j dem Durckgeber abgeleitet werden, wie es in der Figur dargestellt ist. In jedem Fall wird am Ausgang der Schreibstift- ', Abhebeerkennung 110 jedesmal ein Ausgangsimpulus erzeugt, j

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wenn sich der Stiftkontakt ändert. Dieser gemeinsame Eingang geht in jede SCU für die Segmentierung gemäß der Beschreibung in der oben erwähnten Patentschrift. Die Ausgabe einer jeden SCU mit den Bezeichnungen C , C und C sind die resultierenden Korrelationszahlen für jede der drei von den Vergleichern der vorliegenden Erfindung ausgeführten Funktion. Der Abschluß basiert auf den Korrelationswerten C. nach verschiedenen empierischen statistischen Gewichtungs- und Probetechniken zusätzlich zu den in jeder Unterschriftenvergleichseinheit (SCU) ausgeführten eigentlichen physikalischen Operationen.

Mit dem Steuergerät sind verschiedene Register, Zähler und Recheneinheiten verbunden, und es enthält die verschiedenen Taktgeber für die Untersysteme, die primär für den Betrieb der Unterschriftenvergleichseinheit gemäß der Beschreibung in der US-Patentschrift 3 983 535 erforderlich sind. Das Steuergerät übernimmt grundsätzlich die Aufstellung der verschiedenen Datenlisten gemäß der Darstellung in den Fign. 1OA bis 1OF der erwähnten Patentschrift und steuert auch die Endkorrelation zwischen den Bezugswerten und den Probewerten. Die Arbeitsweise der einzelnen Unterschriftenvergleichseinheiten ist im einzelnen in schon mehrfach erwähnten US-Patentschrift beschrieben.

Die in Fig. 2 dargestellte Unterschriftenvergleichseinheit (SCU) wird auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und als untere SCU im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 verwendet. Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß ein orientierter Schreibstift oder eine Tafel verwendet weren. Das bedeutet im wesentlichen, daß ein geformter Schreibstift verwendet wird, so daß die die Unterschrift vollziehende Person den Stift im wesentlichen beim Schreiben der Unterschrift in derselben Stellung hält. Zu diesem Zweck kann man dem Stift einen asymmetrischen Querschnitt geben, so daß jeder Schreiber eine möglichst bequeme

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Haltung einnimmt. Dadurch ist eine ähnliche Orientierung der Beschleunigungswerte gegeben, wenn mit den Beschleunigungswerten direkt die Beschleunigungssignale erzeugt werden. Das Drucksignal wird durch die Stiftorientierung, insbesondere bei Verwendung eines Axialdruckgebers, nicht sonderlich beeinflußt.

Der allgemeinste Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt und zeigt drei parallele Signalbahnen zur Erzeugung eines Korrelationswertes für jede der drei abgefragten und überwachten Charakteristika der Unterschrift, nämlich der Beschleunigung in den Richtungen χ und y und dem Druck der Schreibstiftspitze. Jeder dieser drei Werte geht in eine separate Unterschriftenvergleichseinheit SCU oder einen Kanal und erzeugt jeweils einen separaten Korrelationswert zum Vergleich mit einem Satz von Bezugswerten. Der daraus resultierende Korrelationswert wird dann einer Entscheidungseinheit zugeführt, wo nach Bedarf eine weitere statistische und arithmetische Gewichtung erfolgen kann.

Das in Fig. 1 gezeigt System kommt somit durch x- und y-Beschleunigungskomponenten sowie durch das Drucksignal zu einem endgültigen Echtheitsergebnis.

In den in den Fign. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen sind Beschleunigungssignale χ (t) und y (t) vorgeschrieben, die vom Stift kommen. In diesen Ausführungsbeispielen wird jedoch ein nichtorientierter Stift verwendet, und somit sind die Beschleunigungssignale zwei orthogonal zueinander angeordnete Signale.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel benutzt dieselben drei Komponenten in etwas anderem maschinellem Zusammenhang, nämlich die zwei orthogonal angeordneten Beschleunigungswerte und die Druckkomponente. Das gezeigte Schreibgerät braucht

^{Y0 976} °⁷³ 90982 8/0 74 0

nicht orientiert zu sein. Es kann z.B. rund sein, und die Beschleunigungswerte für χ und y brauchen keine bestimmte Orientierung zur Papierebene zu haben, und es ist auch keine primäre Bewegung des Schreibstiftes während des Unterschriften+ Vollzuges erforderlich, weil die gezeigte komplexe Unterschrift tenvergleichseinheit (SCU) dazu dient, einen komplexen Korrela-tionswert aus den momentanen Werten der Beschleunigung in x-Richtung und y-Richtung zu den verschiedenen Abfragezeiten abzuleiten. Es wurde festgestellt, daß dieser Vektor und die Benutzung der Korrelationsgröße sich einfach nach dem Satz des Pythagoras errechnen lassen, worin die Hypotenuse gleich ■ der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate über den beiden Korrelationskomponenten ist. Da die Phaseninformation ignoriert wird, kann gezeigt werden, daß die resultierende Korrelation in der Drehung invariant ist.

Die komplexe SCU wird im Zusammenhang mit den Fign. 5A und 5B noch genauer beschrieben. Im wesentlichen benutzt sie eine Liste komplexer Werte der zweiten Ableitung (x + yi), von denen jeder eine Breite von acht Bits hat. Diese komplexe Liste wird in der komplexen SCU genauso benutzt wie die Liste der x- und y-Beschleungiungswerte, die im Zusammenhang mit der regulären Unterschriftenvergleichseinheit gezeigt und beschrieben wurde. Die komplexe Liste ersetzt also nur die nicht komplexe Liste der Ordinatenbeschleunigungswerte.

Mit den eine komplexe SCU enthaltenden, in den Fign. 3 und gezeigten Ausführungsbeispielen läßt sich ein wesentlich verbesserter Systembetrieb erreichen, d.h. eine bessere Unterscheidung zwischen gefälschten und nicht gefälschten Unterschriften, teils weil für die Bezugswert- und Probelisten Beschleungiungswerte von acht Bit Breite zur nachträglichen Verwendung in der Summierungs- und Korrelationseinheit verwendet werden. Dazu braucht man, wie schon gesagt, anstelle

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der zwei Bit breiten Register breitere Register mit acht Bit Breite für die Beschleunigungswerte. Alle anderen Operationen laufen genauso, wie sie in der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben sind. Wie schon gesagt, braucht man jedoch den Höchstwert der zweiten Ableitung nicht zu bestimmen oder eine Begrenzungslistenoperation durchzuführen, die die eingegebenen Beschleunigungswerte effektiv quantisiert. Die Operation dieser modifizierten Systemversion wird vollständiger im Zusammenhang mit den Fign. 5A und 5B sowie 6A, 6B, 6C und 6D beschrieben, wo die verschiedenen für die Operation dieses Systems erforderlichen Datentabellen aufgeführt sind.

Während natürlich für die in den Fign. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiele mit der komplexen SCU Beschleunigungs- und Druckwerte von acht Bit Breite benötigt werden, läßt sich die SCU der Fig. 1 und die in der US-Patentschrift 3 983 535 beschriebene SCU leicht dahingehend modifizieren, daß sie in der Korrelationsoperation auch Beschleunigungswerte von vollen acht Bits verwendet, anstelle der Werte der quantisierten oder begrenzten Liste.

Im Zusammenhand mit Fig. 3 wird noch einmal darauf hingewiesen, daß die Liste der zusammengesetzten Beschleungigungswerte, die in den Korrelationsoperationen der komplexen SCU verwendet wird, Werte enthält, die aus den x- und y-Beschleunigungswerten zu einem Zeitpunkt der Schreibstiftbewegung zusammengesetzt sind. Der aus der komplexen SCU in Fig. 3 ausgegebene Korrelationswert mit der Bezeichnung C enthält also sowohl die x-Komponente als auch die y-Komponente Der aus der gewöhnlichen Unterschriftenvergleichseinheit ausgebene Wert C ist das Ergebnis der Korrelation derselben Drucksignale, die in Fig. 1 verwendet wurden. Die beiden Korrelationswerte C und C bilden somit die beiden Ein-

xy P
gänge zur Entscheidungseinheit 112.

^ΪΟ976073 90982Β/0740

2855869

Der Bezugswertspeicher 108 funktioniert in den in den Fign. 3 und 4 dargestellten Äusführungsbeispielen genauso wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Ähnlich wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das eigentliche Schreibgerät ein Positionsstift und eine Tafel sein, wie sie im einzelnen in der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben sind oder es kann auch aus einem Stift bestehen, der direkt Analogsignale zur Darstellung der Beschleunigung in x- und y-Richtung sowie der Druckwerte erzeugen kann. Die direkte Umwandlung dieser Signale im Analog/ Digitalwandler 100 erzeugt den gewünschten Strom digitaler Signale, die entsprechend durch die Taktierungsschaltung innerhalb jeder SCU geliefert werden können. Obwohl in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Signale in der Rechenschaltung etwas anders kombiniert werden, werden die beiden Beschleunigungswerte für die x-Richtung und die y-Richtung sowie die Druckwerte alle in die letzte Korrelationsausgabe des Systems als Faktoren gegeben und können entsprechend in der Entscheidungseinheit 112 kombiniert werden, um jede gewünschte statistische oder sonstige arithmetische Wichtungsoperation mit den Korrelationswerten auszuführen für die resultierende Ja- oder Nein-Entscheidung der Unterschriftenprüfung. In Fig. 4 ist eine etwas vereinfachte Version des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 gezeigt, worin nur eine Unterschriftenvergleichseinheit benutzt wird, dieses Mal eine komplexe SCU. Wie in den Ausführungsbeispielen der Fign. 1 und 3 wird angenommen, daß zwei orthogonal angeordnete Beschleunigungssignale und Drucksignale für das System zur Verfügung stehen, die durch die betreffenden Verstärker und Analogdigitalwandler 100 laufen und drei digitale Ausgangssignalströme erzeugen. Die zwei orthogonal angeordneten Beschleunigungssignalströme verlaufen durch die beiden Digitalmodulatoren 120, die einen Steuereingang vom Ausgang des Analogdigitalwandlers auf der Leitung 122 empfangen und die beiden der

^{Y0 976 O73} 909828/0740

komplexen SCU zugeführten Beschleunigungssignalströme steuern.

Die digitale Modulation besteht bekanntlich aus der einfachen algebraischen Multiplikation von zwei.Datenströmen, Diese Funktion kann durch bekannte Digitalmultiplikatoren übernommen werden. Die beiden Ausgänge .der pigitalmodulatoren 1.20 bestehen aus den x- und y-Beschleunigungswerten, die jetzt durch den Drucksignalstrom auf der Leitung 122 moduliert sind. Die komplexe SCU arbeitet arithimetisch genauso wie die.in den Fign. 3 und 4 gezeigte Einheit. Hier werden lediglich die beiden Beschleunigungssignalsätze.moduliert oder sie sind dem augenblicklichen Wert der Drucksignale proportional. Die Ausgabe der komplexen SCU der,Fig. 4 ist somit bezeichnet als zusammengesetzter Korrelationswert C „, worin der Index ρ angibt, daß das Drucksignal die Korrelationsausgabe beeinflußt

Im Bezugswertspeicher 108 müssen die Bezugswertsignale natürlich in genau denselben Maschinenteilen berechnet werden, wie das Argumentensignal oder das vermeintlich echte Signal. Die Bezugswertspeichersignale müssen also durch genau dasselbe Sys tem laufen, das in Fig. 4 gezeigt ist, so daß die beiden ortho gonal angeordneten Beschleunigungswerte im Bezugswertspeicher ähnlich durch das jeweilige Drucksignal moduliert werden können, das während der Zusammenstellung des Signalsatzes der Beschleunigungsbezugswerte auftrat. Die Entscheidungseinheit des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispieles ist ebenfalls, in der Lage, die gewünschte statistische und arithmetische Modifikation des Vektors des einzigen zusammengesetzten Korrelationswertes C für die verschiedenen Unterschriftensegmente auszuführen und so zu einer entgültigen Entscheidung zu kommen.

Bei allen drei in den Fign. 1, 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen basiert die letzte Prüfungsentscheidung also auf den Korrelationswerten, die die drei Eingangssignalströme be-

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ORIGINAL INSPECTED

nutzen, die die x-Beschleunigung, die y-Beschleunigung und den Druck des Schreibstiftes darstellen. Während sich die drei Ausführungsbeispiele in der maschinellen Ausführung geringfügig unterscheiden, ist das zugrundeliegende Konzept dasselbe. Für alle drei Ausführungsbeispiele erhält man schließlich die Korrelationswerte C. aus der Segmentierung und schrittweisen Korrelation, die im einzelnen in der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben sind.

Durch Anwendung des in der US-Patentschrift 3 9 83 535 beschriebenen Maschinenkonzepts und der hier beschriebenen verbesserten Erkennungsalgorithmen und der zusätzlichen maschinellen Ausrüstung kann man ein stark verbessertes Unterschriftenprüfsystem aufbauen, in dem die letzten Korrelationszahlen und somit die Entscheidungen über Annahme bzw. Rückweisung einer Unterschrift eine Funktion der zweidimensionalen orientierten oder nicht orientierten Beschleunigungswerte zusammen mit den Druckmustern sind, die während des Vollzuges einer Unterschrift kontinuierlich entwickelt werden.

In den Fign. 6A bis 6D sind in Form eines Diamgrammes die verschiedenen abgefühlten und abgeleiteten Datenlisten gezeigt, die für den Betrieb des vorliegenden Systems gebraucht werden. Diese Figuren gleichen den Fign. 1OA bis 1OF der US-Patentschrift 3 983 535 und sollten damit verglichen werden, um die Unterschiede herauszuarbeiten.

In Fig. 6A ist die Tabelle mit den Grundeingabewerten gezeigt, die für die Ausführungsbeispiele in den Fign. 1, 3 und 4 benutzt werden sollten, die eine komplexe SCU verlangen. Nach Darstellung in der Figur gibt es im wesentlichen drei Werttabellen für Druck, y-Beschleunigung und x-Beschleunigung. Sie sind mit jeweils acht Bit Breite dargestellt. Außerdem gibt es eine Tabelle mit Stiftabhebezeigern, die für die Segmentierung gemäß der Beschreibung in der mehrfach erwähnten

^YO975073 . 909828/0740

- 34 US-Patentschrift gebraucht werden.

In dieser Tabelle ist kein Höchstwert für die zweite Ableitung angegeben, und auch eine Liste mit begrenzten Werten ist nicht vorhanden, weil man mit acht Bits besser unterscheiden kann als mit der quantifizierten Version der Probewerte und Bezugswerte.

In Fig. 6A sind außerdem dreiteilige Referenztabellen gezeigt, die "mit der verwendeten Probetabelle identisch sind. Das ist notwendig, weil jeder Abschnitt der Tabelle separat in den verschiedenen SCü-Blöcken aller drei Ausführungsbeispiele verwendet wird. Die Fign. 6B, 6C und 6D, die die Segmentliste, die verbesserte Segmentliste und die mittlere Segmentliste darstellen, sind im wesentlichen identisch mit der Darstellung in der US-Patentschrift 3 983 535. Diese Segmentlisten und ihre Benutzung sind für jede der drei SCU (oder zwei in den Fign. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen) identisch. Die Segmentierung und die Verschiebung der relativen Segmente während der Korrelationsroutinen erfolgen somit völlig identisch, wobei es keine Rolle spielt, ob die korrelierten Werte Drucksignale oder Signal für die Beschleunigung in x-Richtung oder y-Richtung sind.

Die gesamte Adressierung, Indexierung und die Datenbahnen bleiben dieselben. Lediglich die Breite der Datenelemente ändert sich, in den komplexen SCUs sind Datenelemente sechzehn Bit breit. In einer eindimensionalen SCU sind die Elemente acht Bit breit. Im ursprünglichen Ausführungsbeispiel waren die Elemente zwei Bit breit.

In den Fign. 5A und 5B ist der Summierungs- und Korrelationsblock einer komplexen SCU im einzelnen gezeigt.

^Y0 9⁷⁶ °73 909828/07

Wie schon gesagt wurde, müssen in diesem Teil der Maschinenausrüstung, der in der US-Patentschrift 3 983 535 beschriebenen Erfindung einige kleine Änderungen vorgenommen werden, damit das System den komplexen Pail des allgemeinen Formates a + bi behandeln kann. Der reale Teil dieses Formates wäre die Größe für die Beschleunigung in x-Richtung und der imaginäre Teil die Größe für die Beschleunigung iri y-Richtung. Bei der Beschreibung der komplexen SCU wird angenommen, daß Beschleunigungswerte mit einer volleil Breite von acht Bits (insgesamt sechzehn Bit für χ + yV herausgezogen und in der Liste der Werte für die zweite Ableitung im. Speichel gespeichert werden, wie es in Fig. 6A gezeigt ist. Das gilt natürlich für die Bezugsunterschrift und "die Probeünterschrift, So bald im Betrieb der komplexen SCU ein Probewert vom Speicher angesteuert-wird, d;h. die Mengen ä und b, Wie in den Registern a und b oben in Fig. 5A dargestellt, gespeichert sind, werden die Mengen in diese Register im komplexen Format a + bi übertragen.

Weiterhin müssen alle Register und arithmetischen Einheiten im Summierungs- und Korrelationsblock der Fign. 5A und 5B in der Lage sein, komplexe Berechnungen auszuführen, ausgenommen die Quadratwurzeleinheit 310. Diese enthält einen Subtrahierer 306, einen Multiplizierer 308 und einen Dividierer 309. Zusätzlich können natürlich alle Register und Tore automatisch komplexe Werte leiten und sie in einem mit a + bi konsistenten Format speichern.

Anschließend wird die Arbeitsweise der modifizierten Summierungs- und Korrelationseinheit, wie sie in der komplexen SCU der vorliegenden Erfindung gebraucht wird, im einzelnen beschrieben. Dabei wird auf verschiedene Untersysteme Bezug genommen, die insbesondere im einzelnen in der mehrfach erwähnten US-Patentschrift beschrieben sind. Aus den Fign. 9A und 9B, der genannten Patentschrift, geht hervor, daß zu-

^YO976073 909828/0740

ORIGINAL INSPECTED

sätzlich zu den komplexen Rechenmöglichkeiten der vorliegenden Summierungs- und Steuereinheit alle Taktfolgen genauso bleiben. Die Zusätze in der Maschinenausrüstung werden im Korrelationsimpulsgenerator (C) und in Fig. 5B und in der Schaltung vorgenommen, die zwischen dem Register A* und dem Register A liegt. Die Arbeitsweise dieser maschinellen Ausrüstung wird anschließend erklärt.

Beschreibung des Untersystems der Fign. 5A und 5B

Am Ende von durch andere üntersysteme ausgeführten Operationen sind die Überlappung OV sowie die Mengen M*, Mg, L_& und L^ berechnet und.die Mengen a und b von der begrenzten Liste im Speicher zur-Verfügung gestellt. Alle diese Mengen werden in Fig. 5A oben in den komplexen Summierer und Korrelator eingegeben. Die Mengen M*, M*, L , L, und OV werden während

a D a ο ',.'.-·

einer gegebenen Summierungs- und Korrelätionsoperätion mehrfach benutzt; für jede Berechung müssen jedoch neue Werte von a und b vom Speicher geholt werden. Ihre paarweise Ansteuerung beginnt an der. Zeigeradresse des überlappten Teiles des Segmentes und läuft weiter bis zur Endadresse des überlapp ten Teiles des korrelierten Segmentes, Besagte Endadresse wird entweder im Zähler F(LIM) oder im Zähler G(LIM) gespeichert, abhängig davon, welcher Zähler zur Steuerung einer gegebenen Verschiebeoperation benutzt wird.

Die eigentliche Mathematik der Korrelationsoperation ist allgemein bekannt; diese spezielle Form der Korrelation wird jedoch gemäß den nachfolgenden Formeln speziell gewichtet, um die Verschiebung auszugleichen.

^Cab^{(k) =} L ? (a_± - M*_a) (b_±__k - M*_b) (1)

? (a_± - M*_a) (b_±__k - M*_b)

^O73 909828/074

worin L = L + L, - OV (2)

a b

und

max c , (k)
C_ab = ^t, (3)

"^caa^{(0) c}bb⁽⁰⁾

worin c und c, , die betreffenden Autokorrelationen der Unterf aa J3JD

Schriften a und b und k die Verschiebungsvariable sind.

Im Falle der komplexen Korrelation haben ai und bi die Form χ + yi, wobei χ und y die zwei orthogonalen Beschleunigungen darstellen. Das Produkt in Gleichung 1 wird dann

(a_± - m|) (b_±__k - mg)', worin (b_±__k - mg)' die komplexe Konjugation von (b. , - m*) ist.

Wie üblich bezeichnet der Buchstabe c den Rohwert der Korrelationsfunktion, während C den Normalwert bezeichnet. Die Konventionsform der Korrelation würde L = OV benutzen. Die obige Funktion berücksichtigt die Verschiebung durch effektives Einschieben von Nullen hinter dem Signal und Korrelation über einem großen Bereich. Der Schritt ist sehr wichtig bei der Verbesserung der Unterscheidung von Fälschungen durch das System.

Aus den obigen Formeln ist zu ersehen, daß c , , c (0) und

ajj aa

C,, (0), zuerst wie angegeben unter Verwendung der gegenwärtig verfügbaren Daten berechnet werden müssen, bis man alle Korrelationspunkte für eine gegebene Verschiebungsbedingung erhalten hat. Daraufhin wird die entgültige Korrelation der betreffenden Verschiebungsbedingen wie in Formel 3 gezeigt errechnet.

^ΪΟ976073 ■ 309828/0740

— JO -

Bei dem in den Fign. 5A und 5B dargestellten Ausführungsbeispiel der Summierungs- und Korrelationseinheit übernehmen die im linken unteren Teil der Fig. 5A gezeigten Akkumulatoren 300, 302 und 304 die Summierungs- und Subtraktionsoperationen

für c ,, c und c,, , die in der Gleichung 1 angegeben sind, ab aa aa

indem sie die Mengen a, b, M* und M* durch den Subtrahierer

el SJ

306 und den Multipizierer 308 leiten, wo sie in den oben erwähnten drei Akkumulatorregistern 300, 302 und 304 gesammelt werden. Diese Operation wird während der Taktfolgen CC bis CH bei Abgabe eines Σ-Befehles ausgeführt, der die Taktimpulse 1 bis 10 aus dem unten in Fig. 5B gezeigten C-Impulsegenerator erzeugt.

Schließlich werden die in den Zählern angegebenen Mengen zusammen mit der Ausgabe der Akkumulatoren 300, 302 und 304 durcl den Dividierer 309 geleitet und in die drei Korrelationsregister (CORR c_ab, c_aa und c_bb) gesetzt, die links in der Mitte in Fig. 5B gezeigt sind. Mit dem Inhalt dieser Register gewinnt man durch die Formel 4 die endgütlige Kreuzkorrelationszahl für jede Verschiebungsbedingung. Die Mengen c_aa und c_bb laufen also zuerst durch den Multiplizierer 308 und schließlich in den Quadratwurzelblock 310 zurück, und danach wird das Ergebnis im Register A gespeichert.

Der letzte auszuführende Schritt oder die letzte auszuführende Operation, dargestellt durch die Gleichung 3, ist die kontinuierliche Überwachung bezüglich des höchsten Wertes für die berechnete Kreuzkorrelation. Das geschieht im System durch kontinuierlichen Vergleich des gerade errechneten Korrelationswertes mit dem letzten erhaltenen größten Wert. Für jeden neuen Vergleich wird also nur der größere dieser beiden Werte behalten, und er wird automatisch zum größten laufenden Wert. Im vorliegenden komplexen Ausführungsbeispiel ist jedoch jeder Korrelationswert eine komplexe Zahl, und daher kann der Höchstwert auf die verschiedenste Art bestimmt werden. Es

^{Y0 976 O73} 90 9828/07 4 0

wurde festgestellt, daß erfolgreiche Korrelationsergebnisse in der vorliegenden Erfindung dadurch zu erreichen sind, daß man die errechnete komplexe Korrelation in der Form a + bi in den Vektor c umrechnet nach der Formel c = J 2 ,2. Das

» a +JD

erfolgt in der gezeigten maschinellen Ausrüstung dadurch, daß man die komplexe Zahl in das Register A* einleitet und dann erst den realen und hinterher den imaginären Teil durch den selben Multiplizierer und dann in den Akkumulator A leitet

22

der jetzt die Menge a + b enthält. Das Ergebnis wird dann durch B* (Quadratwurzeleinheit) geleitet, wo die Menge c errechnet wird. Dieser Größenwert wird hinterher in das Register A geleitet. Die Taktimpulse 22a bis 22f steuern den Datenfluß zwischen dem Register A* und A sowie die mathematischen Folgen für die Operation c = "{^2 _{+ b} ²

Die gegenwärtig im Register A gespeicherte Menge wird mit einem vorher erzeugten und im Register B gespeicherten Wert verglichen und daraufhin der größere der beiden ermittelt und automatisch in das Register B gesetzt. Auf diese Weise steht der für jedes gegebene Segment erhaltene größte Korrelationswert am Ende der Korrelationsberechnungen für ein gegebenes Segment automatisch zur Verfügung.

Mit dieser Beschreibung der Fig. 5A und 5B und der drei Gleichungen 1 bis 3 ist das Arbeitsprinzip des vorliegenden Ausführungsbeispieles beschrieben. Die Datenflußbahnen im ganzen System sind im einzelnen im Zusammenhang mit den Fign. 2 bis 8 der US-Patentschrift 3 983 535 beschrieben.

ZUSAMMENFASSUNG

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zu einer sehr genauen Unterschriftenprüfung in der Lage und verlangen viel spezialisierte und komplexe Maschinenausrüstung für die genaue Durchführung der erforderlichen Operationen in

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Echtzeit. Es sind auch andere Gesamtsysteme denkbar, die die drei Grundmeßwerte der beiden Beschleunigungen und des Druckes als Basis für die Zusammengesetze Kreuzkorrelationsfunktion verwenden. In zwei gezeigten Ausführungsbeispielen wird der Druck des Schreibstiftes bei der Probe direkt mit dem Druckwert der Bezugsunterschrift korreliert, unter Anwendung derselben Korrelationstechnik wie bei den Beschleunigungen. Durch Verwendung digitaler Modulatoren in dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die eigentlichen Beschleunigungssignale selbst eine Funktion des Druckmusters. Bei jedem das hier gezeigte Konzept verwendenden Schema müssen jedoch die Druckmuster entweder direkt oder indirekt in einem Schema der GesamtSegmentierung und relaiven Verschiebung angewandt werden, das Ähnlichkeit hat mit dem in der US-Patentschrift 3 983 535 gezeigten Schema.

Während die dort veröffentlichte und auch hier benutzte Segmentierung von Schreibstiftabhebungen abhängig ist, weil diese die besten Übereinstimmungskriterien zu liefern scheinen (Bereiche höchster möglicher Korrelation) ist eine Segmentierung natürlich auch beispielsweise auf der geraden Zeitteilerbasis möglich.

Während in den laufenden Versuchen zur Unterschriftenprüfung nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung Schreibstifte mit Axialdruckgeber erfolgreich eingesetzt wurden, können natürlich auch andere im Schreibstift angebrachte Druckgeber, die beispielsweise verschiedene Druckkomponenten messen, ebenso verwendet werden. Der signifikante Beitrag der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Benutzung und Korrelation der Druckmuster zusätzlich zu den beiden orthogonalen Beschleunigungsmustern eine Verbesserung des Erkennungsprozeßes bewirkt. Die Form des Schreibstiftes kann auf vielerlei Art ohne weiteres variiert werden, wodurch sich auch die entsprechenden Druckmuster ändern. Die Stifte müssen jedoch sowohl

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für die Vorbereitung der Bezugssignale als auch für das nachträgliche Schreiben von Probeunterschriften eine konsisten te Charakteristik haben, wenn die Prüfungen erfolgreich sein sollen.

Es wird auf den Abschnitt "Zusammenfassung" der US-Patentschrift 3 983 535 verwiesen, wo einige Variationen der jeweiligen Kreuzkorrelationstechnik besprochen werden, wie sie in den einzelnen Unterschriftenvergleichseinheiten (SCU) angewandt wird. Die einzelnen Korrelationswerte können danach in sehr unterschiedlicher Menge von den einzelnen SCUs kommen, weil die in den Fign. 1 und 3 hier gezeigten Ausführungsbeispiele auch in der Endentscheidungseinheit verwendet werden können. In allen Fällen wird die Entscheidung über Annahme/Zurückweisung durch denjenigen Endkorrelationswert bestimmt, der eine bestimmte Norm überschreitet oder nicht, z.B. 0,8, wobei 1,0 eine perfekte Korrelation oder Übereinstimmung wäre. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel könnte beispielsweise die Korrelation 3 addiert und dann durch 3 für einen Endwert dividiert werden. Andererseits können bestimmte Korrelationswerte, z.B. die Beschleunigung in y-Richtung (C ) über der Beschleunigung in x-Richtung (C_x) oder dem Druckwert (C ) gewichtet werden. Umgekehrt kann der Korrelationswert für die Beschleunigung in x-Richtung oder der Druck über den beiden anderen Werten gewichtet werden. Die endgültigen Abschneidewerte und Gewichtungsverhältnisse würden originär bestimmt und möglicherweise geändert, basierend aus empierischen statistischen Ergebnissen auf sehr großer Prüfbasis. Eine einfache Druchschnittswertbildung von (C +C )/2 hat sich als wirksam erwiesen.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift durch Ableitung und Abspeicherung einer ersten Gruppe von elektrischen Signalen, die aus x- und y-Beschleunigungskomponenten eines Schreibgerätes beim Leisten einer Unterschrift eines bekannten Unterzeichners aus mindestens einer Unterschrift von mechanisch-elektrischen Wandlern erzeugt werden und durch Vergleich derselben mit einer zweiten Gruppe elektrischer Signale, die aus mindestens einer Unterschrift eines vermeintlich personenidentischen Unterzeichners abgeleitet sind, wobei bei Nichtübereinstimmung ein Alarmsignal erzeugt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

   - Ableitung und Abspeicherung zusätzlicher elektrischer Signale in beiden Gruppen, die aus den Aufpressdrücken des Schreibgeräts von einem mechanisch-elektrischen Wandler erzeugt werden,

   - Segmentierung der elektrischen Signale aus beiden Gruppen zur Erzeugung von Identifizierungsbereichen mit hoher Wahrscheinlichkeit der Korrelation,

   - individuelles Korrelieren ähnlicher Segmentpaare in den einander entsprechenden Signalen beider Gruppen,

   - Kombinieren der Korrelatxonsergebnxsse aus allen Identi fizierungsbereichen beider Signalgruppen und

   - Auswerten der kombinierten Korrelatxonsergebnxsse und Bilden eines resultierenden Korrelationsstufenwertes.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Segmentierung festgestellt wird, wann das Schreib· gerät keinen Kontakt mit der Schreibfläche während des Vollzugs der beiden Unterschriften, der bekannten und der vermeintlich bekannten, hat, wobei diese Information zur Trennung der Signale beider Gruppen in Segmente dient.

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   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß eine sukzessive Korrelation mit jeder Gruppe von Segmentpaaren sowohl hinsichtlich der bekannten als auch der vermeintlich bekannten Unterschriften durchgeführt wird, wobei die elektrischen Signale eines Segments gegeneinander um einen vorgegebenen Betrag vor Durchführung der Korrelation verschoben werden, daß ferner die Korrelation nur in sich überlappenden Bereichen der Segmente durchgeführt wird und außerdem eine Mehrzahl von Korrelationen durchgeführt wird mit unterschiedlichen Verschiebewerten innerhalb eines vorgegebenen Bereichs und ein laufender Wert des maximalen Korrelationswertes bezüglich jedes Verschiebewertes gebildet wird und der maximal erreichte Korrelationswert als bestmögliche Korrelation für jede Gruppe ähnlicher Segmente ermittelt und diese Werte der besten Korrelation zu einem Endkorrelationswert für zwei Segmente aufgearbeitet wird,

   daß schließlich eine ähnliche Korrelationsoperation für jedes Segmentpaar in einem gegebenen Satz von Werten vorgenommen wird, welche die bekannte und vermeintlich.bekannte Unterschrift repräsentieren und daß letztendlich die Korrelationsoperation für jeden Satz von Signalpaaren, die Beschleunigungs- und Druckwerte repräsentieren, wiederholt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungskomponenten als zwei zueinander orthogonal angeordnete Komponenten abgeleitet werden, wobei ein entsprechendes Signalpaar in jedem der beiden Signalgruppen auftritt, welches orthogonal angeordnete Beschleunigungswerte repräsentiert, die zu identischen Abtastzeitpunkten während des Schreibens jeder Unterschrift abgegriffen werden.

   ^10976073 909829/0740

   Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die orthogonal angeordneten Beschleunigungswertepaare als komplexe Zahl behandelt und alle Korrelationen der bekannten mit der vermeintlich bekannten Unterschrift als komplexe Zahlen errechnet werden, wobei zur Bestimmung des maximalen Korrelationswertes, der während einer gegebenen Korrelationsoperation errechnet wird, die resultierenden komplexen Korrelationen in einen polaren Vektor umgesetzt und die Entscheidung bezüglich des maximalen Korrelationswertes nur von dem Betrag des Polarvektors abhängig gemacht wird.

   Verfahren zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

   - Ableitung und Abspeicherung einer ersten Anzahl von Signalgruppen, wobei jede Signalgruppe mehrere elektrische Signale umfaßt, die jeweils Beschleunigungsund Aufpressdruckdaten repräsentieren, die zu vorgegebenen Intervallen aus der Bewegung eines Schreibgerätes während des Leistens einer Unterschrift einer bekannten Person gewonnen werden,

   - Ableitung und Abspeicherung einer ähnlichen zweiten Signalgruppe, die aus den elektrischen Signalen besteht, die Beschleunigungs- und Aufpressdruckdaten entsprechen, die jeweils beim Leisten einer Unterschrift einer vermeintlich identischen Person gewonnen werden,

   - Vergleich der elektrischen Signale in den ersten und zweiten Signalsätzen mit Hilfe der Kreuzkorrelationstechnik, um den Umfang der Korrelation zwischen zwei Beschleunigungs- und Aufpressdrucksignalsatzen zu bestimmen, wobei die Korrelation den Verfahrensschritt umfaßt, die ersten und zweiten Signalsätez in Segmente zu unterteilen, jeweils paarweise die Segmente im erste und zweiten Signalsatz zu vergleichen, um Bereiche hohe Wahrscheinlichkeit der Korrelation festzustellen, wo-

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   909Ö2Ö/0740

   bei eine sukzessive Verschiebung zweier Segmente und deren Korrelation an mehreren verschiedenen Stellen vorgenommen wird und

   - Auswahl des maximalen Korrelationswertes und Bestimmung eines Endwertes der Korrelation für einen gegebenen Signalsatz durch Addition der maximalen Korrelationswerte für jedes Segmentpaar, wobei die Korrelationswert über alle Signalgruppen kombiniert werden und wobei auf der Grundlage des Betrags des Endwertes der Korrelation bestimmt wird, ob eine Unterschrift echt ist.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß zwei Gruppen elektrischer Signale abgeleitet und abgespeichert werden, die Beschleunigungsdaten entsprechen, die aus Bewegungen des Schreibgerätes in x- und y-Richtung sowohl für die Originalunterschrift als auch für die vermeintliche Originalunterschrift resultieren, wobei das Schreibgerät so orientiert ist, daß sichergestellt ist, daß Beschleunigungsdaten in der x- und y-Richtung abgreifbar sind und

   daß ferner die Korrelationsoperation getrennt bezüglich der Signalgruppen in x- und y-Richtung durchgeführt werden, um getrennte Korrelationsergebnisse für den Druck (C_n), die Beschleunigung in x-Richtung (C ) und die Be-

   Jr X

   schleunigung in y-Richtung (C ) zu erzeugen, wobei alle drei Komponenten zu einem Korrelationsresultat (C ) kombiniert werden.

   8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale, die Beschleunigungsdaten repräsentieren, aus zwei orthogonal zueinanderstehenden Bewegungsrichtungen des Schreibinstruments abgeleitet und in komplexer arithmetischer Form dargestellt werden.

   ^YO"⁶⁰⁷³ 809628/0740

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

   i daß die zwei Gruppen von Beschleunigungsdaten kontinuier- ί lieh digital moduliert werden, wobei die resultierende Korrelationsfunktion, die für die Beschleunigungsdaten erzeugt wird, eine Funktion der Aufpressdruckdaten ist, so daß es nicht notwendig ist, die Signalgruppen, die Muster des Aufpressdruckes für die Original- und vermeintliche Originalunterschrift repräsentieren, getrennt zu speichern und zu korrelieren.

   10. Einrichtung zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift nach dem in den Ansprüchen 1 bis 9 gekennzeichneten Verfahren/ gekennzeichnet durch:

   - eine Anordnung zum periodischen Abtasten und Speichern elektrischer Signale, welche die Beschleunigungskomponenten darstellen, die ein Schreibgerät beim Leisten einer Unterschrift auf eine Schreibfläche erfahren,

   - eine Anordnung zum periodischen Abtasten und Speichern der Aufpressdrücke auf die Spitze des Schreibgeräts,

   - eine Zugriffsanordnung zum Abruf der gespeicherten Beschleunigungskomponenten ,

   eine Einrichtung zur Durchführung einer Kreuzkorrelationsanalyse bezüglich der Beschleunigungskomponenten, die auch Bereiche hoher Wahrscheinlichkeit einer Korrelation lokalisiert,

   - eine Einrichtung zur Totalisierung der Korrelationsergebnisse aller Bereiche hoher Wahrscheinlichkeit einer Korrelation zu einem Gesamtkorrelationswert für die Beschleunigungskomponenten von zwei Unterschriften und

   - eine Modifizieranordnung zur Veränderung des Gesamtkorrelationswertes als Funktion der abgefühlten Aufpressdrücke zu seinem zusammengesetzten Gesamtkorrelationswert für zwei Unterschriften als Funktion der Beschleunigungs- und Aufpressdruckwerte.

   YO 976 073

   909828/0740

   11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Anordnung zum periodischen Abtasten und Speichern zwei getrennte Gruppen von Beschleunigungsdaten für jede Unterschrift bildet und jede Gruppe für Beschleunigungskomponenten in zwei orthogonal angeordneten Richtungen der Bewegung des Schreibgeräts repräsentativ ist und daß die Zugriffsanordnung des Speichers für den Abruf der beiden orthogonalen Beschleunigungsdaten ausgelegt ist.

   12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung für den Speicherzugriff und die Kreuzkorrelation eine Schaltungsanordnung enthält, welche die orthogonal angeordneten Beschleunigungsdaten der bekannten und vermeindlich bekannten Unterschrift als einzelne komplexe Datengruppe behandelt und die Kreuzkorrelationsoperationen bezüglich dieser Daten in komplexer Form durchführt, jedes komplexe Korrelationsresultat in einen Korrelationsvektor umwandelt, der nur aus einem Betrag besteht und den höchsten wahrscheinlichen Korrelationswert bestimmt und durch Totalisierung in einen Gesamtkorrelationswert umsetzt, wobei diese Operation auf dem Betrag der Korrelationsvektoren basiert.

   13. Einrichtung zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift mit einer Einrichtung zum periodischen Abtasten und Speichern elektrischer Signalgruppen, die sowohl den Beschleunigungskomponentenwerten in x- und y-Richtung entsprechen als auch den Aufpressdruckwerten, die beim Leisten einer Unterschrift von einem orientierten Schreibgerät auf eine Schreibfläche einer bekannten und vermeintlich bekannten Unterschrift gewonnen werden, wobei diese als Analogsignale anfallenden Signale in einem Analog-Digitalwandler in digitale Daten umgewandelt werden, die in einem bestimmten Datenformat gespeichert wird,

   ^10976073 909828/0740

   dadurch gekennzeichnet,

   daß separate Unterschriftenvergleichseinheiten (SCU) und Korrelationseinheiten vorgesehen sind, von denen die erste die Beschleunigungskomponenten in x-Richtung, die zweite Beschleunigungswerte in y-Richtung und die dritte Aufpressdruckwerte verarbeitet,

   daß ferner eine Anordnung vorgesehen ist, welche die digitalen Signalgruppen für beide Unterschriften, die bekannte und die vermeintlich bekannte abruft, daß ferner eine Anordnung vorgesehen ist, die eine schrittweise Kreuzkorrelationsanalyse bezüglich dieser Daten vornimmt und Bereiche hoher Wahrscheinlichkeit der Korrelation lokalisiert und die hier vorhandenen Korrelationswerte errechnet, ferner durch eine Einrichtung zur Totalisierung der Korrelationswerte mit hoher Korrelations Wahrscheinlichkeit zu einem Gesamtresultat und schließlich durch eine Anordnung, welche die aus der bekannten und der vermeintlich bekannten Unterschrift gewonnenen Korrelationswerte vergleicht und hieraus die Echtheit der Unterschrift feststellt.

   14. Einrichtung zur Echtheitsprüfung einer Unterschrift nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte Unterschriftenvergleichseinheiten (SCU) vorgesehen sind, von denen die erste die beiden Beschleunigungswerte aus x- und y-Richtung und die zweite die Anpressdruckwerte des Schreibgeräts verarbeitet.

   ^YO976073 909828/0740