DE3520288C2 - Schaltungsanordnung zur Handschriftenverifikation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Handschriftenverifikation von auf einer Schreibplatte mittels eines Schreibstiftes aufgezeichneten Schriftproben durch Ver­ gleich mit vorher in gleicher Weise aufgezeichneten und ge­ speicherten Originalschriftzügen unter Ausnutzung der beim Schreiben erzeugten Beanspruchungswellencharakteristik.

Derartige Anordnungen, wie sie beispielsweise in der DE 28 07 378 A1 beschrieben sind, haben gegenüber den auf Koordinatenvergleich beruhenden Prüfvorrichtungen den Vorteil, daß eine Fälschung selbst bei optisch weitgehender Überein­ stimmung festgestellt werden kann. Bei der in der DE 28 07 378 A1 beschriebenen Vorrichtung zur Unterschriftenverifikation werden die Ausschläge einer Kugelschreibernachfüllmine durch piezoelektrische Kristalle beim Schreiben aufgezeichnet. Die durch die piezoelektrischen Kristalle erzeugten Signale werden zusammen mit jenen Signalen, die den Kristallen der Schreib­ oberfläche zugeordnet sind, verarbeitet, um ein eindeutiges Signal zu erzeugen. Dieses eindeutige Signal wird dann mit einem gespeicherten Signal verglichen, um festzustellen, ob die beiden Schriftproben auf einen gemeinsamen Urheber zurück­ gehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung weiter derart zu verbessern, daß bei kostengünstigem Aufbau eine optimale Fälschungssicherheit gewährleistet ist, wobei das Ergebnis der Überprüfung zuverlässig sofort nach Vor­ nahme der Schriftprobe zur Verfügung steht.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungs­ teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Demgemäß beruht die vorliegende Erfindung auf der Festellung und Verarbeitung einer Beanspruchungswellenaktivität, die durch das Zusammenwirken eines Schreibstiftes mit der Oberfläche er­ zeugt wird, auf der der Schreibstift abläuft. Diese Beanspru­ chungswellen beruhen auf einer akustischen Emission, d. h., die Erfindung beruht darauf, daß Geräusche durch das Zusammen­ wirken zwischen Schreibstift und Schreiboberfläche erzeugt werden. Im bekannten Falle wird demgegenüber nicht das Zusam­ menwirken zwischen Schreibstift und Schreiboberfläche über­ wacht, sondern es werden die Ausschläge des Schreibstiftes und der Schreiboberfläche zum Vergleich herangezogen.

Es hat sich gezeigt, daß durch Überwachung der akustischen Emissionen, die bei der Erzeugung von Handschriftproben auftre­ ten, eine äußerst zuverlässige Verifikation erfolgen kann. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist störsicher gegenüber Störungen, die von äußeren Quellen herrühren, und sie liefert daher eindeutige Resultate. Außerdem ist die Vorrichtung sehr einfach, und sie besteht aus einem herkömmlichen Schreibstift, mit dem eine sichtbare Aufzeichnung erzeugt werden kann, aber nicht erzeugt werden muß, weil auf einen optischen Vergleich verzichtet werden kann.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anordnung.

Eine Schreibplatte in Gestalt einer Stahlplatte 10 ist auf Gummiblöcken 11 gelagert, um diese akustisch von der die Platte tragenden Oberfläche zu isolieren. Ein herkömmlicher akustischer Resonanzemissionswandler 12 ist an der Platte 10 festgelegt, um die Beanspruchungswellen­ aktivität festzustellen, die der Platte 10 zugeordnet ist. Diese Beanspruchungswellenaktivität wird durch Auf­ zeichnung einer Handschrift auf einer Oberfläche der Platte 10 erzeugt, wobei ein Schreibstift 13 benutzt wird. Ein Stück Papier oder ein Material mit einer ähnlichen Oberfläche kann auf der Stahlplatte befindlich sein, um die Handschrift aufzunehmen, oder stattdessen kann die Handschrift unmittelbar auf die Stahlplatte 10 aufge­ zeichnet werden. Außerdem kann die Handschrift auch durch ein anderes Schreibinstrument erzeugt werden. Wenn es beispielsweise nicht er­ wünscht ist, eine sichtbare Aufzeichnung der Handschrift zu erzeugen, kann der Schreibstift die Form eines Stichels haben. Das einzige wesentliche Erfordernis für das Schreibinstrument und die Schreiboberfläche besteht darin, daß bei Erzeugung der Handschrift die Reibung da­ zwischen so hoch ist, daß feststellbare Beanspru­ chungswellen innerhalb der Stahlplatte 10 erzeugt werden.

Wenn die Handschrift auf der Stahlplatte 10 durch Be­ nutzung des Schreibstifts 13 aufgezeichnet ist, dann wird die sich hieraus ergebende Beanspruchungswellenaktivität vom Wandler 12 festgestellt. Der Wandler 12 stellt jedoch nicht die gesamte Beanspruchungswellenaktivität innerhalb der Platte 10 fest. Stattdessen wird nur die Spannungs­ wellenaktivität über ein schmales Frequenzband festge­ stellt. Das hierfür gewählte Band ist eines, das sich wirksam innerhalb der Stahlplatte 10 fortpflanzt, das je­ doch schneller durch Luft und das Gummimaterial, auf dem die Platte 10 ruht, gedämpft wird. Das Ziel besteht dar­ in zu gewährleisten, daß im wesentlichen nur die Bean­ spruchungswellenaktivität festgestellt wird, die durch das Zusammenwirken von Schreibstift 13 und Stahlplatte 10 erzeugt wird und durch den Wandler 12 festgestellt wird. Es hat sich gezeigt, daß ein Frequenzband um 100 kHz für diesen Zweck ausreichend ist.

Der Wandler 12 erzeugt eine amplitudenmodulierte Einzel­ frequenzausgangsspannung gemäß der festgestellten Bean­ spruchungswellenaktivität. Dieses Signal wird einem Wand­ ler 14 zur Herstellung des quadratischen Mittelwerts zu­ geführt, der das Signal vereinfacht und es als Umhüllungs­ kurve einer akustischen Aktivität demoduliert, die der Erzeugung der Handschrift zugeordnet ist. Die Bandbreite, der dynamische Bereich und die Dauer dieser Umhüllungs­ kurve werden in geeigneter Weise auf jene Werte begrenzt, die relevant im Hinblick auf die Charakteristik der be­ treffenden zu überprüfenden Handschrift sind.

Der Ausgang des Wandlers 14 für den quadratischen Mittel­ wert wird einem Digitalrecorder 15 zugeführt, der dazu dient, jenen Ausgang als einen solchen zu speichern, der charakteristisch für die Beanspruchungswellenaktivität ist, welche durch die Erzeugung der Handschrift herge­ stellt wurde.

Es wird angenommen, daß der Ausgang des quadratischen Mittelwertbildners 14, der im Digitalrecorder 15 gespei­ chert wird, repräsentativ ist für die Echtheit einer Handschrift, und die erfindungsgemäße Anordnung kann demgemäß benutzt werden, um zu bestimmen, ob eine später hergestellte Handschrift, die ähnlich aussieht, ebenfalls authentisch ist oder eine Fälschung darstellt, d. h. ob die Handschriften einen gemeinsamen Autor haben. Demgemäß wird die spätere Handschrift auf der gleichen Oberfläche der Stahlplatte 10 erzeugt, wobei der gleiche Schreibstift 13 benutzt wird. Die durch die folgende Handschrift er­ zeugte Beanspruchungswellenaktivität wird durch den qua­ dratischen Mittelwertsbildner 14 in der gleichen Weise verarbeitet wie die ursprüngliche Handschrift, bevor eine Aufzeichnung durch den Digitalrecorder 15 erfolgt. Die Ausgangssignale des Digitalrecorders 15, die der ur­ sprünglichen und nachfolgenden Handschrift entsprechen, werden einer Kreuzkorrelationsstufe 16 zugeführt, die die Signale vergleicht und eine Anzeige des Ausmaßes der Übereinstimmung dazwischen liefert.

Damit ein Vergleich der Beanspruchungswellenaktivitäten der beiden Handschriften durchgeführt werden kann, soll­ ten jene Handschriften durch die gleichen Schreibstifte auf gleichen oder gleichartigen Platten hergestellt werden.

So kann die zweite Handschrift auf der gleichen Oberfläche der gleichen Platte 10 unter Benutzung des gleichen Stifts 13 hergestellt werden, oder statt dessen kann eine hiermit identisch ausgebildete Oberfläche eines identi­ schen Körpers benutzt werden und ein völlig gleichartig ausgebildeter Stift.

Selbst wenn beide Handschriften einen gemeinsamen Autor haben, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß gewisse Abwei­ chungen dazwischen bestehen, und diese Abweichungen kön­ nen durch die Korrelationsstufe 16 zugestanden werden. Der Faktor, der jedoch mit der größten Wahrscheinlichkeit einen Unterschied liefert, ist die Zeit. Da dies so ist, wird vorzugsweise der quadratische Mittelwertbildner 14 mit geeigneten Mitteln vorgesehen, um eine begrenzte Ein­ stellung seines Ausgangs gegenüber der Dauer der späteren Handschrift zu ermöglichen, so daß gleiche Handschriften innerhalb einer gleichen Zeitperiode überprüft werden können. Eine solche Zeitveränderung könnte durch Digitali­ sierung des Signals erreicht werden, welches sich auf die folgende Handschrift bei einer hohen Abtastrate be­ zieht, so daß ein übermäßiger Anteil der Information auf­ gezeichnet wird, und dann kann die gewählte Zahl regulär angeordnet er Informationsextrakte zum Zweck des Ver­ gleichs herangezogen werden. Eine Digitalisierung kann erreicht werden unter Benutzung eines Aufzeichnungsgerä­ tes für ein Übergangsereignis, welches für eine "Vor- Triggerung" eingestellt ist, so daß der Vorgang des Auf­ legens des Bleistifts 13 auf die Stahlplatte 10 die ent­ sprechende Folge triggert.

Wenn demgemäß ein gewisses Ausmaß von Ungenauigkeiten zwischen den Signalen der beiden Handschriften zugelassen wird, dann kann dennoch die Erfindung zwischen einer authentischen und einer gefälschten Handschrift unter­ scheiden.

Bei den in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung vorgenommenen Versuchen, hat man versucht, unter Be­ nutzung des Schreibstifts 13 und der Stahlplatte 10 eine Un­ terschrift zu fälschen, die durch den Digitalrecorder 15 aufgezeichnet worden war. Diese Versuchsreihen erzeugten Unterschriften, die visuell außerordentlich ähnlich der authentischen Unterschrift waren, jedoch zeigte die Kreuzkorrelationsstufe 16 an, daß nur eine sehr kleine Übereinstimmung zwischen der authentischen und der ge­ fälschten Unterschrift bestand. Weitere Versuche haben gezeigt, daß die erfindungsgemäße Anordnung ein hohes Maß an Übereinstimmung der gelieferten Ergebnisse zeig­ te.

Durch die Erfindung wird demgemäß eine Anordnung geschaffen, durch die zwischen authenti­ schen und gefälschten Handschriften unterschieden werden kann. Die Erfindung basiert auf Charakteristiken in den Handschriften, die nicht direkt verknüpft sind mit der visuellen Erscheinung.

Da dies so ist, sieht sich der Fälscher bei der Erzeugung einer nachgemachten Handschrift sehr viel größeren Schwierigkeiten gegenübergestellt als dies der Fall ist, wenn nur eine visuelle Übereinstimmung erzeugt werden muß. Selbst wenn ein Fälscher in der Lage wäre, eine Kopie der Beanspruchungswellenaktivität zu erlangen, die einer gegebenen Handschrift zugeordnet ist, würde die Duplizierung jener Beanspruchungswellenaktivität sich als äußerst schwierig, wenn nicht als unmöglich erweisen.

Wie oben erwähnt, kann die erfindungsgemäße Anordnung benutzt werden, um eine visuelle Version einer gegebenen Handschrift zu erzeugen, nur wenn dies gewünscht wird. Es kann jedoch erforderlich sein, eine visuelle Version der Handschrift als zusätzliche Sicherungsmaßnahme vorzuse­ hen, so daß die Handschrift durch herkömmliche Koordina­ tenvergleichssysteme überprüft werden kann. Stattdessen kann es auch erwünscht sein, eine nicht sichtbare Version einer gegebenen Handschrift zu erzeugen, wenn die spezielle Handschrift in Form eines Geheimwortes oder von Geheimworten vorliegt. Auch dies wäre eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme, da jeder Fälscher das Geheimwort oder die Geheimworte und außerdem die Beanspruchungs­ wellenaktivität aufdecken müßte, die der Handschrift zu­ geordnet sind.

Der Anteil der Software, die für die Kreuzkorrelations­ stufe 16 erforderlich ist, um einen wirksamen Vergleich durchzuführen, ist klein im Vergleich mit jener Software, die bei den herkömmlichen Koordinatenhandschrifterken­ nungssystemen benötigt wird. Da dies so ist, kann eine Handschrifterkennungsanordnung gemäß der Erfindung ver­ gleichsweise billig und einfach hergestellt werden, so daß der Weg frei ist für eine weitgehende Anwendung. Tat­ sächlich kann die Kreuzkorrelationsstufe 16 auf einer vergleichsweise billigen elektronischen Hardware auf­ bauen, beispielsweise ladungsgekoppelten Vorrichtungen, die Korrelationsberechnungen sehr schnell anstelle einer Software durchführen können.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Handschriftenverifikation von auf einer Schreibplatte (10) mittels eines Schreibstiftes (13) aufgezeichneten Schriftproben durch Vergleich mit vorher in gleicher Weise aufgezeichneten und gespeicherten Original­ schriftzügen unter Ausnutzung der beim Schreiben erzeugten Bean­ spruchungswellencharakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß an der akustisch von einem Träger isolierten (11) Schreibplatte (10) ein akustischer Resonanzemis­ sionswandler (12) festgelegt ist, um die akustischen Emissionen beim Schreiben festzustellen und in einem Speicher (15) zu speichern, und daß die gespeicherten akustischen Emissionen der Originalschriftzüge mit den akustischen Emissionen der Schrift­ probe in einer Kreuzkorrelationseinheit (16) verglichen werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der akustische Resonanzemissions­ wandler (12) eine Beanspruchungswellenaktivität bei Frequenzen überwacht, die im Bereich von 100 kHz liegen.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (14) vorgesehen sind, um während eines begrenzten Bereichs die Dauer der Beanspruchungs­ wellenaktivität zu ändern, die durch die Erzeugung der aufein­ anderfolgenden handschriftlichen Niederschriften erzeugt werden, um eine Anpassung der Dauer hiervon an die Dauer der Beanspru­ chungswellenaktivität zu ermöglichen, die durch die Erzeugung der ersten Handschrift geliefert wurde.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzemissionswandler (12) eine amplitudenmodulierte Einzelfrequenzausgangsspannung er­ zeugt, die einem Wandler (14) zugeführt wird, um einen quadra­ tischen Mittelwert zu liefern, der als Umhüllungskurve einer akustischen Aktivität demoduliert wird.