EP0381550A1 - Dispositif et procédé rapides de reconnaissance de filigranes par rayonnements électromagnétiques - Google Patents

Dispositif et procédé rapides de reconnaissance de filigranes par rayonnements électromagnétiques Download PDF

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EP0381550A1
EP0381550A1 EP90400166A EP90400166A EP0381550A1 EP 0381550 A1 EP0381550 A1 EP 0381550A1 EP 90400166 A EP90400166 A EP 90400166A EP 90400166 A EP90400166 A EP 90400166A EP 0381550 A1 EP0381550 A1 EP 0381550A1
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EP
European Patent Office
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coupon
watermark
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point
transmitted
Prior art date
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Application number
EP90400166A
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German (de)
English (en)
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EP0381550B1 (fr
Inventor
Michel Camus
Pierre Marcel Gabriel Frixon
Michel Pesquier
Jean-Paul Menez
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ArjoWiggins SAS
Original Assignee
Arjomari Prioux SA
ArjoWiggins SAS
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/04—Testing magnetic properties of the materials thereof, e.g. by detection of magnetic imprint
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
    • G07D7/2008—Testing patterns thereon using pre-processing, e.g. de-blurring, averaging, normalisation or rotation

Definitions

  • the invention relates to a method for automatic recognition of watermarks by electromagnetic radiation and more particularly to a method for the recognition of watermarks by ultra-violet rays or X-rays.
  • the invention further relates to a device for implementing such a method.
  • fiduciary and security papers include watermarks which are obtained, during the manufacture of the sheet of paper, by round shapes comprising intaglio and / or relief imprints or by means of watermark rollers comprising drawings. recessed and / or raised associated with a flat table (Fourdrinier machine).
  • the light areas are due to the fact that the sheet thickness and the fiber density are lower than the sheet thickness and the fiber density in the areas where the watermark has not been imprinted .
  • the dark areas are due to the fact that the thickness of the sheet and the density of the fibers are greater.
  • Watermarks are an excellent means of recognizing authentic papers. Indeed, the watermark does not reproduce by printing or photocopying, however, the counterfeiters reproduce the prints carried on fiduciary papers, using white inks or opacifying or transparentizing materials.
  • An object of the invention is to provide an automatic method for recognizing watermarks.
  • Another object of the invention is therefore to provide a method of recognizing watermarks which is reliable and rapid.
  • An object of the invention is therefore to provide a rapid automatic process which makes it possible, when a sorting of used coupons is carried out on a machine, to simultaneously detect counterfeits by recognizing the watermark for banknote conveyor speeds included , for example between 10 and 60 tickets per second.
  • Another object of the invention is to recognize a watermark despite the aging due to soiling, creasing, stains, holes in the coupon due to its use.
  • an object of the invention is to provide a device for recognizing watermarks, having a sufficiently small size to be able to be adapted to a device for sorting new or used coupons.
  • Another object of the invention is to recognize counterfeiting.
  • Document FR-A-2 218 599 describes a device making it possible to recognize a graphic characteristic of the document to be checked by comparison with a reference standard.
  • the graphics consist for example of a series of printed lines.
  • the device comprises a read head constituted by a fiber optic reflection sensor and an electronic circuit which comprises a source of reference signals constituted by a read only memory.
  • Document EP-A-56116 describes a device comprising a probe which detects a property over the entire surface of a coupon, the resulting signal being subjected to integration over successive intervals, then transformed into digital form and then compared with different models saved.
  • Document EP-A-72237 describes an optical device for examining a sheet, more particularly a ticket.
  • This device comprises means for defining a path of movement of the sheet, means for moving the sheet along the path of movement, a photodetector which receives light from an illuminated strip of the sheet and analysis means for comparing the signal which leaves the photodetector with a recorded signal.
  • the illuminated strip is located in a direction substantially perpendicular to the direction of movement of the sheet and extends, in said perpendicular direction, beyond the side edges of the surface of the sheet as it moves along the path of movement.
  • the means for illuminating the strip consist of a light source and an arrangement of optical fibers in a fishtail.
  • the photodetector receives all the light coming from the illuminated strip and generates, at all times, a single intensity signal representing the total intensity of all the light coming from the strip.
  • the analysis means compare a wave representing the variation of the intensity for the sheet strip with a wave representing the intensity for a strip which is stored in a memory.
  • the device does not use a high resolution detector, because with such a detector which includes pixels having a small size, it is necessary to process a large amount of information.
  • the running speed of tickets is 20 to 40 tickets per second, and sometimes up to 60 tickets per second.
  • US Pat. No. 4,296,326 describes a method and a device for detecting the absence or presence of a watermark.
  • a first step we measure the absorption of ultraviolet radiation by the paper. The leaves which are fluorescent to ultraviolet radiation are eliminated.
  • a second step we measure the transmission of visible light and we eliminates sheets with constant transmittance.
  • Document A-FR-2 363 100 describes a process for checking strips of paper provided with watermarks which reproduce periodically. However, this method does not make it possible to recognize a watermark produced in a unitary coupon, such as a banknote.
  • Document EP-A-101115 describes a ticket recognition device which detects printed designs, as well as dimensions, color and fluorescence with ultraviolet rays.
  • This device comprises a series of photo-diodes which receive the light emitted by a lamp 6. This light is visible and its part of ultraviolet radiation is deflected to test the fluorescence of the paper. We therefore do not use UV rays to recognize the watermark.
  • Document EP-A-078708 describes a device which is used to recognize the designs printed on the surface of banknotes. Such a device uses means for illuminating the design on the surface. These can be filtered light so that only UV rays pass through. A linear photodetector assembly collects the light. A digital analog converter transforms the signals emitted by these photodetectors and a correlator compares pixel by pixel the signals emitted with reference signals. Such a device has many drawbacks. Indeed, the light source does not work at an adequate wavelength to get rid of dirt. Indeed, above about 400 nanometers, dirt diffracts light and therefore disturbs the recognition of the watermark.
  • the light that is captured in such a device can be the light transmitted after passing through the watermark, or through the ink prints or through the tears. Consequently, this device will not be able to recognize as authentic a ticket that has been stained or torn.
  • the applicant has found that it is possible to recognize a watermark, carried by a coupon, by using a device comprising a high resolution detector, and by processing the data obtained at a speed compatible with the speed of movement of the coupons in conveyors placed in sorting machines usually used. You can also recognize the image regardless of the direction of travel of the ticket.
  • the method according to the invention is remarkable in that the energy transmitted It is captured, which is a function of the density of the coupon. We do not capture the energy transmitted through impressions, stains, holes. We therefore only capture the characteristics of the watermark and we completely ignore parasitic noise.
  • Another advantage of the invention is that the transmitted intensities are transferred in series. Such a transfer is much easier to carry out than a transfer as practiced in the prior art.
  • the detection resolution is greater than 100 points per line or pixels, preferably 128 pixels, more preferably each point having a size of 500 micrometers by 500 micrometers.
  • the method according to the invention is such that the electromagnetic wave is preferably ultraviolet radiation.
  • the electromagnetic wave is preferably ultraviolet radiation.
  • radiation of shorter wavelength for example X.
  • the method of the invention is such that the comparison of the digital reference values is carried out with the digital values to be compared for a period of time between approximately 5 and 30 milliseconds.
  • the method according to the invention is such that a subset of the recorded values is transferred and copied, these values corresponding to a preselected area, which is the area in which the watermark to be authenticated is found.
  • the invention further relates to a rapid and automatic device for recognizing the watermark of a unitary coupon, said watermark being formed by variations in density of the coupon in its thickness, comprising: means for illuminating at least one watermark by an electromagnetic wave, having a wavelength less than approximately 400 nanometers, means of point-by-point capture and detection of the intensities of energy transmitted I n t through the coupon according to analog values, each intensity I n t corresponding to a point n being transferred in series at the intensity I n + 1 t corresponding to point n + 1, - means for entering and transforming analog values into digital values, - means for recording digital values, - means for comparing numerical values.
  • the device according to the invention comprises means 1 for conveying the coupons 2.
  • An example of coupon 2 is shown in FIG. 4.
  • This coupon 2 is preferably made up of a sheet 3, for example of paper, provided with a zone 4 comprising a watermark 5.
  • FIG. 2a shows such a watermark in section (along the line AA in FIG. 4).
  • the conveying means 1 are more preferably a conveyor 2a provided with a drive roller 2b.
  • Watermark 5 is an authentic watermark, obtained during the manufacture of sheet 3.
  • the authentic watermark 5 is such that the density of the fibers constituting the paper varies. This variation in density is almost impossible to imitate by counterfeiters. It generates a differential transmission of the energy emitted by means of illumination of the image 5 by electromagnetic waves.
  • a source of rays at 13 which emits at a wavelength of less than about 400 nanometers and can for example be a source of X-rays, of ultra-violet rays.
  • a source of radiation is preferred, the transmission of which is insensitive to parasitic absorption due to dirt, to folds.
  • a source of ultraviolet rays is preferred.
  • the illumination of coupon 2 is made in a strip perpendicular to the longitudinal axis YY of coupon 2.
  • the device according to an embodiment of the invention can therefore comprise a source 13 of ultraviolet rays, for example a source emitting rays of wavelength, preferably between approximately 100 nanometers and approximately 400 nanometers. Zone 4 is illuminated using these UV rays, of energy intensity I e .
  • the intensity of the energy transmitted I1 t through the hollow 9, of fiber density lower than the fiber density of the sheet 3, is then greater than the intensity I t 2 transmitted through the sheet 3.
  • the intensity I t 3 transmitted through the bump 11 is on the other hand lower than the intensity I t 2.
  • the authentic watermark 5 can be characterized by the differences in intensities transmitted.
  • the illumination means according to the invention are such that the beam 14 of emitted rays reaches a separator 15, for example a dichroic mirror, making it possible to eliminate the radiations not included in the desired wavelength range, by example not between 100 and 400 nanometers.
  • a separator 15 for example a dichroic mirror
  • visible and infrared radiation can be eliminated by heat dissipation by means of a radiator 16 placed behind the mirror 15.
  • a set of lenses 17, 18 makes it possible to adjust the zone 4 of illumination of the coupon 2
  • the intensity I t transmitted can converge at the point of convergence 19 on a so-called "DTC" ramp (charge transfer device). It is preferably a high definition silicon ramp capturing the intensity I t transmitted after passing through the defined zone 4.
  • the ramp comprises 128 pixels of 500 micrometers x 500 micrometers.
  • This high definition ramp is one of the essential means of the invention. Indeed, it makes it possible to transfer each signal S t corresponding to each intensity transmitted I t , this transfer taking place in series, that is to say that each signal S t is transmitted before the signal corresponding to the next point (or next pixel ) S t + 1 . This transfer by offset is much easier to implement than a transfer carried out by a photodetector coupled with a multiplexer which performs sequential scanning.
  • the conveying means 1 make it possible to scroll the coupons 2 at a speed of several tens of coupons per second, preferably between 10 and 60 coupons per second, more preferably 40 coupons per second.
  • the coupons 2 having paraded and having been illuminated can be recovered in a tank 21 when the device according to the invention has detected that the coupons were authentic and can be eliminated when the device has detected that the coupons are counterfeits.
  • the displacement D of the coupons 2 is preferably done along the axes YY, but can also be done along the transverse axis ZZ of the coupon, while the illumination is done perpendicular to the plane of the coupon 2, in direction X (figure 1).
  • the invention is remarkable in that the illuminated area is linear, but corresponds to the entire plane P of coupon 2, in that the coupon 2 moves.
  • the device according to the invention comprises means for inputting (in the form of signals) the analog values of the intensities I T 1, I T 2, I T 3, ... I T N transmitted and means for transforming these analog values in numerical values.
  • these means of inputting and transforming values are constituted by an acquisition and digitization module 22, preferably a module called "MAXSCAN” and sold by the American company DATACUBE Incorporated Inc . Then the digital values are transferred into a memory 23.
  • the memory 23 is a memory sold under the name "ROI-STORE” by the company DATACUBE.
  • the values thus obtained can be transferred to a display screen which makes it possible to view the image of the coupon 2 in its entirety.
  • a display screen is preferably used for purposes of experimentation or demonstration.
  • the memory 23 can record the digital values of the intensities transmitted by the coupon 2 as a whole.
  • the invention is remarkable in that, thanks to a characteristic of the memory 23 (Region of Interest Store), a subset of these values is transferred and copied into a working memory 24 constituted by a vector processor sold under the designation "EUCLID" by the company DATACUBE. This processor is used to process the correlation algorithms.
  • the values which are copied are, according to a characteristic of the invention, the values which correspond to the watermark 5 to be authenticated.
  • a useful area 25 is therefore defined. This useful area 25 is therefore for example, if one refers to FIG. 2A, that which is along the longitudinal YY axis or the transverse ZZ axis of the coupon 2, lying between the point 26 and the opposite point 27, from which there is a difference in thickness and density of the fibers in the sheet 3 of paper.
  • the useful area 25 treated is therefore the area illuminated according to the diameter D. The same is true for all the diameters located in the plane P of the coupon 2. Also, with reference to FIG.
  • the useful area 25 is an ellipse , of diameter D along the longitudinal axis YY but, has a diameter D ′ between the points 28, 29 located on the transverse axis ZZ, of the coupon 2 passing through the center 0 of the watermark.
  • a new recording of a coupon 7 is carried out which can, for example, be non authentic.
  • the digital values of the energy intensities transferred by a useful area are recorded, as above, and they are compared in the working memory 24 with the reference values.
  • the result is transmitted to a processing card 30.
  • This card is a central processing unit CPU (or Central Processing Unit) which comprises a microprocessor.
  • CPU Central Processing Unit
  • the comparison is carried out by successive shifts of the image to be compared in order to reveal a maximum of correlation.
  • the tolerances may for example be plus or minus 4 mm relative to the edges of the coupon 2.
  • the general structure of the authentication algorithm can for example be as follows: - we wait for the signal of the presence of a watermark at the output of the MA module (MAXCAN), - some values stored in 23 are transferred to the EUCLID 24 memory.
  • the transmitted values correspond to a useful area which can be adjusted.
  • this useful area can be a square of 64 x 64 pixels, and therefore correspond to a part of the image. This area can also be oval and encompass the entire image, - the average value of the current image is measured (mean courtyard) (FIG. 5), - a likelihood test is performed on the value "average cour", - a deworming step is carried out around "mean courtyard".
  • the invention makes it possible to recognize watermarks on coupons of: - paper with authentic watermark - aged paper with authentic watermark - paper without watermark - aged paper without watermark - paper with different watermark - aged paper with different watermark - paper with adhesive tape on watermark.

Abstract

L'invention concerne un dispositif rapide de reconnaissance authentique d'images portées sur un coupon. Ce disposif comprend : - des moyens de convoyage (1) du coupon, - des moyens d'illumination (13, 15, 16, 17, 18), d'au moins une image authentique (5) et d'au moins une autre image (6) par une onde électromagnétique, ayant une intensité d'énergie donnée Ie, - des moyens de captation et détection (20) point par point des intensités d'énergie transmise I<T>1, I<T>2, I<T>3, I<T>N, selon des valeurs analogiques, - des moyens de saisie et de transformation des valeurs analogiques en valeurs numériques, - des moyens d'enregistrement des valeurs numériques, - des moyens de comparaison des valeurs numériques Application à la détection de filigranes authentiques pour les billets de banque.

Description

  • L'invention concerne un procédé de reconnaissance automatique de filigranes par rayonnements électromagnétiques et plus particulièrement un procédé pour la reconnaissance de filigranes par rayons ultra-violets ou rayons X.
  • L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.
  • On sait que les papiers fiduciaires et de sécurité comportent des filigranes qui sont obtenus, lors de la fabrication de la feuille de papier par des formes rondes comportant des empreintes en creux et/ou en relief ou à l'aide de rouleaux filigraneurs comportant des dessins en creux et/ou en relief associés à une table plate (machine Fourdrinier). On obtient alors une image qui, lorsqu'on regarde la feuille de papier en transmission, apparaît soit claire, si le rouleau filigraneur comporte un dessin en relief, soit ombrée, si le rouleau filigraneur comporte un dessin en creux. Les zones claires sont dues au fait que l'épaisseur de la feuille et la densité des fibres sont plus faibles que l'épaisseur de la feuille et la densité des fibres dans les zones où il n'y a pas eu empreinte par le rouleau filigraneur. Au contraire, les zones foncées sont dues au fait que l'épaisseur de la feuille et la densité des fibres sont plus importantes.
  • Les filigranes constituent un excellent moyen de reconnaissance des papiers authentiques. En effet, le filigrane ne se reproduit pas par impression ou photocopie, toutefois, les contrefacteurs reproduisent les impressions portées sur les papiers fiduciaires, au moyen d'encres blanches ou de matériaux opacifiants ou transparentisants.
  • Jusqu'à présent, pour vérifier un filigrane, on se contentait de regarder à l'oeil nu le papier par réflexion et par transparence et d'estimer si le filigrane était authentique. Or, si une telle méthode est fiable, elle ne permet cependant pas une reconnaissance automatique et rapide des filigranes portés sur de nombreux documents ou coupons.
  • Un but de l'invention est de fournir un procédé automatique de reconnaissance de filigranes.
  • Un autre but de l'invention est donc de fournir un procédé de reconnaissance de filigranes qui soit fiable et rapide.
  • Par ailleurs, on connait des dispositifs permettant de trier les vieux coupons parmi un ensemble de coupons. Des coupons trop sales, trop déchirés ou trop usagés sont séparés pour ensuite être détruits.
  • Un but de l'invention est donc de fournir un procédé automatique rapide qui permette, lorsque l'on effectue sur une machine le tri des coupons usagés, de détecter simultanément les faux-billets par reconnaissance du filigrane pour des vitesses de convoyeur de billets comprises, par exemple entre 10 et 60 billets par seconde.
  • Un autre but de l'invention est de reconnaître un filigrane malgré le vieillissement dû à la salissure, au froissement, aux taches, aux trous du coupon dus à son utilisation.
  • Enfin, un but de l'invention est de fournir un dispositif de reconnaissance de filigranes, ayant un encombrement suffisamment réduit pour pouvoir être adapté sur un dispositif de tri de coupons neufs ou usagés.
  • Un autre but de l'invention est de reconnaître la contrefaçon.
  • De nombreux documents ont décrit des procédés et dispositifs pour vérifier l'authenticité de coupons ou billets.
  • Le brevet américain US 4 041 456 décrit un dispositif dans lequel un billet passe à travers un poste de détection, et deux sources lumineuses haute et basse illuminent des bandes haute et basse du billet, chaque bande étant divisée, lors de la détection, en quatre portions successives. La lumière réfléchie par les bandes haute et basse frappe des photodétecteurs haut et bas. On compare les signaux correspondants aux portions successives avec des signaux de référence enregistrés.
  • Le document FR-A-2 218 599 décrit un dispositif permettant de reconnaître un graphisme caractéristique du document à vérifier par comparaison avec un étalon de référence. Le graphisme est constitué par exemple par une série de lignes imprimées. Le dispositif comporte une tête de lecture constituée par un capteur de réflexion à fibres optiques et un circuit électronique qui comprend une source de signaux de référence constituée par une mémoire morte.
  • Le document EP-A-56116 décrit un dispositif comportant un palpeur qui détecte une propriété sur toute la surface d'un coupon, le signal résultant étant soumis à une intégration sur des intervalles successifs, puis transformé sous forme numérique et comparé ensuite avec différents modèles enregistrés.
  • Le document EP-A-72237 décrit un dispositif optique pour examiner une feuille, plus particulièrement un billet. Ce dispositif comprend des moyens pour définir un chemin de déplacement de la feuille, des moyens pour déplacer la feuille le long du chemin de déplacement, un photodétecteur qui reçoit la lumière d'une bande illuminée de la feuille et des moyens d'analyse pour comparer le signal qui sort du photodétecteur avec un signal enregistré. La bande illuminée est située dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction du mouvement de la feuille et s'étend, dans ladite direction perpendiculaire, au-delà des bords latéraux de la surface de la feuille lorsqu'elle se déplace le long du chemin de déplacement. Les moyens pour illuminer la bande sont constitués par une source lumineuse et un arrangement de fibres optiques en queue de poisson. Le photodétecteur reçoit toute la lumière parvenant de la bande illuminée et génère, à tout instant, un signal d'intensité unique représentant l'intensité totale de l'ensemble de la lumière parvenant de la bande. Les moyens d'analyse comparent une onde représentant la variation de l'intensité pour la bande de feuille avec une onde représentant l'intensité pour une bande qui est stockée dans une mémoire.
  • Le dispositif n'utilise pas un détecteur à haute résolution, car avec un tel détecteur qui comprend des pixels ayant une faible taille, il est nécessaire de traiter un grand nombre d'informations. Or, dans les systèmes de transport de billets, qui sont couramment dans le commerce, la vitesse de défilement des billets est de 20 à 40 billets par seconde, et parfois jusqu'à 60 billets par seconde.
  • Jusqu'à présent, aucun dispositif ne permettait de traiter ces informations avec une vitesse compatible avec la vitesse des convoyeurs de billets.
  • On connaît aussi des dispositifs qui permettent de reconnaître l'absence ou la présence de filigrane, mais ne permettent pas de comparer deux filigranes, donc d'authentifier un filigrane.
  • On a décrit dans le brevet US 4 296 326 un procédé et un dispositif de détection d'absence ou de présence de filigrane. Dans une première étape, on mesure l'absorption d'une radiation ultra-violette par le papier. On élimine les feuilles qui sont fluorescentes aux radiations ultra-violettes. Dans une seconde étape, on mesure la transmission de la lumière visible et on élimine les feuilles dont la transmittance est constante.
  • Cependant, un tel procédé ne permet pas de reconnaître un filigrane donné d'un autre filigrane et en outre, il nécessite deux sources lumineuses.
  • On a décrit dans le document A-FR-2 363 100 un procédé de contrôle de bandes de papier munies de filigranes se reproduisant périodiquement. Cependant, ce procédé ne permet pas de reconnaître un filigrane réalisé dans un coupon unitaire, tel qu'un billet de banque.
  • On a décrit dans le document EP-A-101115 un dispositif de reconnaissance de billets qui détecte les dessins imprimés, ainsi que les dimensions, la couleur et la fluorescence aux rayons ultra-violets. Ce dispositif comporte une série de photo-diodes qui reçoivent la lumière émise par une lampe 6. Cette lumière est visible et sa partie de radiation ultraviolette est déviée pour tester la fluorescence du papier. On n'utilise donc pas de rayons UV pour reconnaître le filigrane.
  • On a décrit dans le document EP-A-078708 un dispositif qui est utilisé pour reconnaître les dessins imprimés à la surface des billets de banque. Un tel dispositif utilise des moyens d'éclairement du dessin sur la surface. Ceux-ci peuvent être une lumière filtrée pour ne laisser passer que les rayons UV. Un assemblage linéaire de photodétecteur recueille la lumière. Un convertisseur analogique digital transforme les signaux émis par ces photodétecteurs et un corrélateur compare pixel par pixel les signaux émis avec des signaux de référence. Un tel dispositif présente de nombreux inconvénients. En effet, la source lumineuse ne travaille pas à une longueur d'onde adéquate pour s'affranchir des salissures. En effet, au-dessus de 400 nanomètres environ, les salissures diffractent la lumière et donc perturbent la reconnaissance du filigrane.
  • De plus, la lumière qui est captée dans un tel dispositif peut être la lumière transmise après passage à travers le filigrane, ou à travers les impressions d'encre ou à travers les déchirures. Par conséquent, ce dispositif ne sera pas capable de reconnaître comme authentique un billet qui aura été taché ou déchiré.
  • En outre, un tel dispositif ne permet pas de reconnaître un filigrane à haute vitesse.
  • Or, de manière surprenante et contrairement à ce qui est suggéré par la technique antérieure, la demanderesse a trouvé qu'il est possible de reconnaître un filigrane, porté par un coupon, en utilisant un dispositif comprenant un détecteur à haute résolution, et en traitant les données obtenues à vitesse compatible avec la vitesse de déplacement des coupons dans des convoyeurs placés dans des machines de tri habituellement utilisées. On peut aussi reconnaître l'image quelle que soit la direction de déplacement du billet.
  • L'invention concerne donc un procédé rapide et automatique de reconnaissance de filigrane d'un coupon unitaire, ledit filigrane étant constitué par des variations de densité du coupon dans son épaisseur, comprenant les étapes suivantes :
    • a) on illumine au moins un coupon comportant un filigrane de référence par une onde électromagnétique de longueur d'onde inférieure à environ 400 nanomètres,
    • b) on capte l'onde électromagnétique transmise à travers l'épaisseur du coupon sous forme d'énergie transmise It qui est fonction de la densité de matière du coupon,
    • c) on détecte point par point les différentes énergies transmises I¹t ; I²t, ... In t,
    • d) on transfère en série chaque intensité In t correspondant à un point n en série à l'intensité In+1 t correspondant au point n+1,
    • e) on transforme les valeurs analogiques détectées des énergies transmises en valeurs numériques de référence,
    • f) on enregistre en mémoire les valeurs numériques de référence,
    • g) on illumine un filigrane à reconnaître et on le traite selon les étapes a, b, c, d, e précédentes, pour obtenir en mémoire les valeurs numériques à comparer,
    • h) on compare les valeurs numériques de référence avec les valeurs numériques à comparer.
  • Le procédé selon l'invention est remarquable du fait que l'on capte l'énergie transmise It qui est fonction de la densité du coupon. On ne capte pas l'énergie transmise à travers les impressions, les taches, les trous. On ne capte donc que les caractéristiques du filigrane et on ignore totalement les bruits parasites.
  • Un autre avantage de l'invention est que l'on effectue le transfert en série des intensités transmises. Un tel transfert est beaucoup plus facile à mettre en oeuvre qu'un transfert tel que pratiqué dans la technique antérieure.
  • En outre, la résolution de détection est supérieure à 100 points par ligne ou pixels, de préférence 128 pixels, plus préférentiellement chaque point ayant une taille de 500 micromètres par 500 micromètres.
  • Le procédé selon l'invention est tel que l'onde électromagnétique est de préférence un rayonnement ultra-violet. Mais on peut aussi envisager d'utiliser un rayonnement de longueur d'onde inférieure (par exemple X).
  • Le procédé de l'invention est tel que l'on effectue la comparaison des valeurs numériques de référence avec les valeurs numériques à comparer pendant une durée de temps comprise entre environ 5 et 30 millisecondes.
  • Le procédé selon l'invention est tel que l'on transfère et recopie un sous-ensemble des valeurs enregistrées, ces valeurs correspondant à une zone préselectionnée, qui est la zone dans laquelle se trouve le filigrane à authentifier.
  • L'invention concerne en outre un dispositif rapide et automatique de reconnaissance de filigrane d'un coupon unitaire, ledit filigrane étant constitué par des variations de densité du coupon dans son épaisseur, comprenant :
    - des moyens d'illumination d'au moins un filigrane par une onde électromagnétique, ayant une longueur d'onde inférieure à 400 nanomètres environ,
    - des moyens de captation et de détection point par point des intensités d'énergie transmise In t à travers le coupon selon des valeurs analogiques, chaque intensité In t correspondant à un point n étant transférée en série à l'intensité In+1 t correspondant au point n + 1,
    - des moyens de saisie et transformation des valeurs analogiques en valeurs numériques,
    - des moyens d'enregistrement des valeurs numériques,
    - des moyens de comparaison des valeurs numériques.
  • La description suivante, en regard des dessins annexés, permettra de comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
    • La figure 1 est une vue schématique de la partie optique du dispositif selon l'invention.
    • La figure 2a est une vue schématique d'un coupon comportant un filigrane et illuminé par un rayonnement électromagnétique.
    • La figure 2b, est une vue schématique d'un coupon comportant une image qui est un dessin imprimé en noir sur une feuille de papier ordinaire.
    • La figure 3 est une vue schématique de la partie permettant de traiter les filigranes à la sortie du dispositif de la figure 1.
    • La figure 4 est une vue d'un coupon comportant un champ défini qui est illuminé.
    • La figure 5 est une vue représentant la quantité d'énergie selon l'axe des données en fonction de la densité de la feuille, selon l'axe des abscisses, suivant la ligne d'illumination selon la coupe AA de la figure 4.
  • Le dispositif selon l'invention (figure 1) comporte des moyens de convoyage 1 des coupons 2. Un exemple de coupon 2 est représenté sur la figure 4. Ce coupon 2 est de préférence constitué d'une feuille 3, par exemple de papier, munie d'une zone 4 comportant un filigrane 5. On a représenté sur la figure 2a un tel filigrane en coupe (selon la ligne AA de la figure 4). Les moyens de convoyage 1 sont plus préférentiellement un convoyeur 2a muni d'un rouleau d'entraînement 2b.
  • Le filigrane 5 est un filigrane authentique, obtenu lors de la fabrication de la feuille 3.
  • Il est constitué de la surface supérieure 8 de la feuille 3, de creux 9 dont la face 10 est située à un niveau inférieur au niveau de la face supérieure 8 du papier, et de bosses 11, dont la face supérieure 12 est à un niveau plus élevé que le niveau de la face supérieure 8 de la feuille 3 de papier. Le filigrane authentique 5 est tel que la densité des fibres constituant le papier varie. Cette variation de densité est quasiment impossible à imiter par les contrefacteurs. Elle génère une transmission différentielle de l'énergie émise par des moyens d'illumination de l'image 5 par des ondes électromagnétiques.
  • Ces moyens d'illumination sont représentées par une source de rayons en 13, qui émet selon une longueur d'onde inférieure à 400 nanomètres environ et peut par exemple être une source de rayons X, de rayons ultra-violets. Selon l'invention, on préfère une source de rayonnements dont la transmission est insensible aux absorptions parasites dues aux salissures, aux plis. Ainsi, on préfère une source de rayons ultra-violets. L'illumination du coupon 2 est faite selon une bande perpendiculaire à l'axe longitudinal YY du coupon 2.
  • Le dispositif selon un mode de réalisation de l'invention peut donc comporter une source 13 de rayons ultra-violets, par exemple une source émettant des rayons de longueur d'onde, de préférence comprise entre environ 100 nanomètres et environ 400 nanomètres. On illumine la zone 4 à l'aide de ces rayons UV, d'intensité d'énergie Ie. L'intensité de l'énergie transmise I¹t à travers le creux 9, de densité de fibres inférieure à la densité de fibres de la feuille 3, est alors supérieure à l'intensité It² transmise à travers la feuille 3. L'intensité It³ transmise à travers la bosse 11 est par contre inférieure à l'intensité It².
  • On a donc It¹ > It² > It³.
  • Ainsi, on peut caractériser le filigrane authentique 5 par les différences d'intensités transmises. Au contraire, pour un dessin 6, qui n'est pas un filigrane authentique, l'épaisseur de l'impression ou du dessin 6, n'est pas suffisante pour que l'intensité transmise It¹ à travers le dessin 6 soit différente de l'intensité It² transmise à travers la feuille 7 de papier ordinaire. On a donc It¹ = It².
  • Les moyens d'illumination selon l'invention sont tels que le faisceau 14 de rayons émis parvient sur un séparateur 15, par exemple un miroir dichroïque, permettant d'éliminer les rayonnements non compris dans l'intervalle de longueurs d'ondes souhaité, par exemple non compris entre 100 et 400 nanomètres. Ainsi, les rayonnements en visible et en infra-rouge peuvent être éliminés par dissipation de chaleur au moyen d'un radiateur 16 placé derrière le miroir 15. Un jeu de lentilles 17, 18 permet de régler la zone 4 d'illumination du coupon 2. L'intensité It transmise peut converger au point de convergence 19 sur une rampe dite "D.T.C." (Dispositif à transfert de charges). Il s'agit de préférence d'une rampe haute définition au silicium captant l'intensité It transmise après passage à travers la zone 4 définie. Selon un mode de réalisation de l'invention, la rampe comprend 128 pixels de 500 micromètres x 500 micromètres. Cette rampe haute définition est un des moyens essentiels de l'invention. En effet, elle permet de transférer chaque signal St correspondant à chaque intensité transmise It, ce transfert ayant lieu en série c'est-à-dire que chaque signal St est transmis avant le signal correspondant au point suivant (ou pixel suivant) St+1. Ce transfert par décalage est beaucoup plus facile à mettre en oeuvre qu'un transfert effectué par un photodétecteur couplé avec un multiplexeur qui effectue une scrutation séquentielle.
  • Selon un mode préférentiel de l'invention, les moyens de convoyage 1 permettent de faire défiler les coupons 2 à une vitesse de plusieurs dizaines de coupons par seconde, de préférence entre 10 et 60 coupons par seconde, plus préférentiellement 40 coupons par seconde.
  • Les coupons 2 ayant défilé et ayant été illuminés peuvent être récupérés dans un réservoir 21 lorsque le dispositif selon l'invention a détecté que les coupons étaient authentiques et peuvent être éliminés lorsque le dispositif a détecté que les coupons sont des contrefaçons.
  • Comme on le voit, selon l'invention, le déplacement D des coupons 2 se fait de préférence selon les axes YY, mais peut aussi se faire selon l'axe transversal ZZ du coupon, tandis que l'illumination se fait perpendiculairement au plan du coupon 2, selon la direction X (figure 1).
  • L'invention est remarquable du fait que la zone illuminée est linéaire, mais correspond à tout le plan P du coupon 2, du fait que le coupon 2 se déplace. Le dispositif selon l'invention comporte des moyens de saisie (sous forme de signaux) des valeurs analogiques des intensités IT₁, IT₂, IT₃, ... IT N transmises et des moyens de transformation de ces valeurs analogiques en valeurs numériques.
  • Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ces moyens de saisie et de transformation de valeurs sont constitués par un module d'acquisition et de numérisation 22, de préférence un module appelé "MAXSCAN" et vendu par la société américaine DATACUBE Incorporated Inc.
    Puis on transfère les valeurs numériques dans une mémoire 23. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la mémoire 23 est une mémoire vendue sous l'appellation "ROI-STORE" par la société DATACUBE.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, on peut transférer les valeurs ainsi obtenues sur un écran de visualisation qui permet de visualiser l'image du coupon 2 dans son entier. Cependant un tel écran de visualisation est de préférence utilisé dans des buts d'expérimentation ou de démonstration.
  • Quoi qu'il en soit, la mémoire 23 peut enregistrer les valeurs numériques des intensités transmises par le coupon 2 dans son ensemble.
  • L'invention est remarquable du fait que, grâce à une caractéristique de la mémoire 23 (Region of Interest Store), on transfère et recopie un sous-ensemble de ces valeurs dans une mémoire de travail 24 constituée par un processeur vectoriel vendu sous l'appelation "EUCLID" par la société DATACUBE. Ce processeur permet de traiter les algorithmes de corrélation.
  • Les valeurs qui sont recopiées sont, selon une caractéristique de l'invention, les valeurs qui correspondent au filigrane 5 à authentifier. On définit donc une zone utile 25. Cette zone utile 25 est donc par exemple, si on se réfère à la figure 2A, celle qui se trouve selon l'axe YY longitudinal ou l'axe ZZ transversal du coupon 2, comprise entre le point 26 et le point 27 opposé, à partir desquels il existe une différence d'épaisseur et de densité des fibres dans la feuille 3 de papier. La zone utile 25 traitée est donc la zone illuminée selon le diamètre D. Il en est de même pour tous les diamètres situés dans le plan P du coupon 2. Aussi, en se référant à la figure 4, la zone utile 25 est une ellipse, de diamètre D selon l'axe YY longitudinal mais, a un diamètre D′ compris entre les points 28, 29 situés sur l'axe ZZ transversal, du coupon 2 passant par le centre 0 du filigrane.
  • Après traitement par la mémoire 24, on effectue un nouvel enregistrement d'un coupon 7 qui peut par exemple être non authentique. Aussi, on enregistre les valeurs numériques des intensités d'énergie transférées par une zone utile, comme ci-­dessus et on les compare dans la mémoire de travail 24 avec les valeurs de référence. On transmet le résultat vers une carte de traitement 30. Cette carte est une unité de traitement central C.P.U. (ou Central Processing Unit) qui comporte un microprocesseur. Pour tenir compte des tolérances de positionnement de l'image à comparer, on effectue la comparaison par décalages successifs de l'image à comparer pour faire apparaître un maximum de corrélation. Les tolérances peuvent par exemple être de plus ou moins 4 mm par rapport aux bords du coupon 2.
  • La structure générale de l'algorithme d'authentification peut par exemple être la suivante :
    - on attend le signal de la présence d'un filigrane à la sortie du module MA (MAXCAN),
    - on effectue le transfert de certaines valeurs enregistrées dans 23, vers la mémoire EUCLID 24. Les valeurs transmises correspondent à une zone utile qui peut être réglée. Par exemple, cette zone utile peut être un carré de 64 x 64 pixels, et donc correspondre à une partie de l'image. Cette zone peut aussi être ovale et englober toute l'image,
    - on mesure la valeur moyenne de l'image courante (cour moy) (figure 5),
    - on effectue un test de vraisemblance sur la valeur "cour moy",
    - on effectue une étape de déparasitage autour de "cour moy". De ce fait, lorsqu'il s'agit de reconnaître un filigrane, on élimine les valeurs qui peuvent intervenir du fait d'impressions sur le filigrane,
    - on mesure l'écart quadratique moyen de l'image courante,
    - on effectue un test de vraisemblance,
    - on fait un calcul d'intercorrélations et une recherche itérative du maximum,
    - on effectue un test d'acceptation sur le maximum,
    - on effectue le transfert vers l'unité C.P.U.
  • Bien entendu, l'invention permet de reconnaître des filigranes sur des coupons de :
    - papier avec filigrane authentique
    - papier vieilli avec filigrane authentique
    - papier sans filigrane
    - papier vieilli sans filigrane
    - papier avec filigrane différent
    - papier vieilli avec filigrane différent
    - papier avec ruban adhésif sur filigrane.

Claims (16)

1. Dispositif rapide et automatique de reconnaissance de filigrane d'un coupon unitaire, ledit filigrane étant constitué par des variations de densité de matière du coupon dans son épaisseur, comprenant :
- des moyens de convoyage (1) du coupon,
- des moyens d'illumination (13, 15, 16, 17, 18), d'au moins un filigrane authentique (5) par une onde électromagnétique ayant principalement une longueur d'onde inférieure à 400 nanomètre environ,
- des moyens de captation et détection (20) point par point des intensités d'énergie transmise IT₁, IT₂, IT₃, IT N, à travers le coupon selon des valeurs analogiques, chaque intensisté In t correspondant à un point n étant transférée en série à l'intensité In+t correspondant au point n+1,
- des moyens de saisie et de transformation (22) des valeurs analogiques en valeurs numériques,
- des moyens d'enregistrement (23) des valeurs numériques,
- des moyens de comparaison (24) des valeurs numériques.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de captation (20) sont constitués par un dispositif à transfert de charges.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif à transfert de charges est une rampe au silicium comprenant 128 pixels de 500 micromètres x 500 micromètres.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens de saisie et transformation (22) sont constitués par un module d'aquisition et de numérisation.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens d'enregistrement (23) sont constitués par une mémoire enregistrant les valeurs numériques des intensités transmises par le coupon (2) dans son ensemble.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'enregistrement d'un sous-ensemble des valeurs numériques des intensités transmises constitué par une mémoire de travail (24) d'un processeur vectoriel.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le sous ensemble correspond à une zone utile réglable correspondant à la partie du coupon dans laquelle se trouve le filigrane.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens d'illumination du coupon sont constitués par une source (13) de rayons électromagnétiques de longueur d'onde inférieure à 400 nanomètres environ, associée éventuellement à un séparateur (15), ainsi qu'à un radiateur (16) éliminant une partie des rayons électromagnétiques ; des lentilles (17, 18) règlant la zone d'illumination (4) du coupon (2).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les moyens d'illumination illuminent une partie du coupon (2) perpendiculaire à l'axe longitudinal YY du coupon (2).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'onde électromagnétique est située dans les ultra-violets et est comprise entre 100 et 400 nanomètres environ.
11. Procédé rapide et automatique de reconnaissance de filigrane d'un coupon unitaire, ledit filigrane étant constitué par des variations de densité du coupont dans son épaisseur, comprenant les étapes suivantes :
a) on illumine au moins un coupon comportant un filigrane de référence par une onde électromagnétique, de longueur d'onde inférieure à environ 400 nanomètres,
b) on capte l'onde électromagnétique transmise à travers l'épaisseur du coupon sous forme d'énergie transmise It, fonction de la densité du coupon,
c) on détecte point par point les différentes énergies transmises I¹t ; I²t, ... In t,
d) on transfère en série chaque intensité In t correspondant à un point n à l'intensité In+1 t correspondant du point n+1,
e) on transforme les valeurs analogiques détectées des énergies transmises en valeurs numériques de référence,
f) on enregistre en mémoire les valeurs numériques de référence,
g) on illumine un filigrane à reconnaître et on le traite selon les étapes a, b, c, d, e précédentes, pour obtenir en mémoire les valeurs numériques à comparer,
h) on compare les valeurs numériques de référence avec les valeurs numériques à comparer.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'on transfère et recopie un sous-ensemble des valeurs numériques dans une mémoire de travail permettant de traiter les algorithmes de corrélation, les valeurs recopiées correspondant au filigrane de référence ou à authentifier.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le sous-ensemble correspond à une zone dans laquelle se trouve le filigrane, cette zone étant règlable.
14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la résolution de détection est supérieure à 100 pixels.
15. Procédé selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé par le fait que l'on tient compte des tolérances de positionnement du filigrane à comparer par rapport aux bords du coupon, en effectuant la comparaison par décalages successifs de l'image à comparer pour faire apparaître un maximum de corrélation.
16. Procédé selon l'une des revendications 11 à 15, caractérisé par le fait que l'on effectue la comparaison des valeurs numériques de référence avec les valeurs numériques à comparer pendant une durée de temps comprise entre environ 5 et 30 millisecondes.
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