EP2095341B1

EP2095341B1 - Verfahren zur erkennung von verschmutzungen und/oder farbabnutzungen im bereich von farbübergängen auf wertdokumenten und mittel zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: EP2095341B1
Application number: EP07846608.3A
Authority: EP
Inventors: Norbert Holl; Shanchuan Su
Original assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: US8588477B2; DE102006053788A1; WO2008058742A1; CN101583979A; US20090245590A1; EP2095341A1; RU2451340C2; CN101583979B; RU2009122506A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzung im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens sowie einen Datenträger mit dem Computerprogramm.
Unter Wertdokumenten werden im Rahmen der Erfindung karten- oder blattförmige Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks, Aktien und insbesondere Banknoten.
Wertdokumente werden typischerweise aus gestalterischen Gründen, zur Unterscheidbarkeit und zum Schutz gegen einfache Fälschungen mit einer Farbgestaltung, beispielsweise mehr oder weniger komplexen Farbmustern und/oder farbigen Abbildungen und/oder Zeichen und/oder Zeichenkombinationen, ausgestattet.
Bei Gebrauch der Wertdokumente können diese verschmutzt werden. Unter einer Verschmutzung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine durch Auf- oder Einbringen von Stoffen auf bzw. in Wertdokumente oder durch Bestrahlung der Wertdokumente mit elektromagnetischer Strahlung bewirkte Änderung der Farbgestaltung des Wertdokuments verstanden. Insbesondere können Wertdokumente als Verschmutzungen Flecken, beispielsweise entstanden durch das beabsichtigte oder unbeabsichtigte Aufbringen von farbigen oder farbverändernden Flüssigkeiten, oder farbige Markierungen aufweisen.
Darüber hinaus können auch Farbabnutzungen auftreten. Unter Farbabnutzungen werden im Folgenden insbesondere Farbänderungen durch Ausbleichen, Abtrag von Druckfarbe und/oder Auswaschen von Farbe mittels Wasser oder anderen Lösemitteln für Farben des Wertdokuments verstanden. Solche Farbabnutzungen können insbesondere bei Banknoten mit Polymersubstraten auftreten, wenn Druckfarben, mit denen die Banknoten bedruckt sind, nicht hinreichend stabil auf den Polymersubstraten haften.
Um die Unterscheidbarkeit von Wertdokumenten und/oder die Erkennbarkeit der Wertdokumente in Bezug auf Echtheit für Benutzer, insbesondere auch ohne Zuhilfenahme von technischen Einrichtungen zu gewährleisten, ist es notwendig, verschmutzte Wertdokumente erkennen zu können. Bedingt durch die beispielsweise im Fall von Banknoten sehr große Zahl von im Umlauf befindlichen Wertdokumenten ist eine maschinelle bzw. automatische Erkennung wünschenswert.
Die automatische Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen mit vorzugsweise großer Geschwindigkeit wird jedoch dadurch erschwert, daß auf den Wertdokumenten Farbübergänge auftreten, die entweder der normalen-Farbgestaltung des Wertdokuments entsprechen oder aber durch Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen verursacht sind, die nicht vollflächig über die gesamte Fläche des Wertdokuments verlaufen. Die Farbübergängen brauchen dabei nicht scharf, wie zum Beispiel im Bereich von Kanten eines Bildes auf einem Wertdokument, ausgebildet zu sein, sondern können auch über eine vorgegebene Strecke auf dem Wertdokument langsam erfolgen. Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen müssen daher erkannt werden.
In US 6,798,900 B1 sind ein Identifizierungsverfahren und eine Identifizierungsvorrichtung für Papierblätter beschreiben, die statistisch Informationen verarbeiten, die Charakteristika einer Banknote repräsentieren, diese zu einer geringeren Anzahl von Charakteristika verdichten, und die Echtheit der Banknote unter Verwendung dieser Charakteristika bestimmen. Das Verfahren zur Identifizierung eines Papierblatts umfaßt das getrennte Durchführen (a) eines Nachweisschritts und (b) eines Verarbeitungsschritts, die nachfolgend beschrieben werden, für eine echtes Papierblatt und ein zu prüfendes Papierblatt, die Ermittlung von Referenzdaten auf der Grundlage des Nachweisschritts und des Verarbeitungsschritts für das echte Papierblatt und die Ermittlung der Echtheit des Papierblatts durch den Vergleich der daraus ermittelten Daten mit den Referenzdaten. Die Identifizierungsvorrichtung für Papierblätter umfaßt signalerzeugende Einheiten, die eine Vielzahl von Muster-Signalen erzeugen, die auf eine Vielzahl von physikalischen Eigenschaften zu prüfen sind, die ein Muster repräsentieren, das in einem vorgegebenen Bereich auf das Papierblatt gedruckt ist. Sie umfaßt weiter eine Recheneinheit, eine Referenz-Daten-Speichereinheit eine Bestimmungseinheit.
In EP 0 947 964 A1 ist beschrieben, daß zur Erkennung von Wertpapieren und/oder der Echtheitsprüfung der Echtheit von Wertpapieren aus mindestens einem flächenhaften Ausschnitt ein Zeilenvektor erzeugt wird, dessen Komponenten jeweils einen alle Abtastwerte einer Spalte des Ausschnitts berücksichtigenden Gesamtwert darstellen. Damit die Erkennung weitgehend lagenunabhängig erfolgen kann, wird zuerst festgestellt, in welchem von mehreren vorgegebenen Winkelbereichen die Winkelstellung des Wertpapiers liegt. Für den Mustervergleich wird ein dem ausgewählten Winkelbereich zugeordnetes Referenzmuster verwendet.
In EP 0 718 808 A2 ist ein System zur Echtheitsprüfung von Dokumenten, wie Banknoten, Schecks oder dergleichen, beschrieben, bei dem ein zu prüfendes Dokument an einer Sensor-Station vorbeitransportiert wird, die ein digitales Farbbild des Dokuments bereitstellt, das in einem Speicher gespeichert wird und in Form von mehreren digitalen Bildern durch Beleuchtung des Dokuments mit Licht unterschiedlicher Farben gewonnen wurde. Das gespeicherte Farbbild wird unter Verwendung von beispielsweise "Template Matching" verarbeitet, um den Typ und die Ausrichtung des Dokuments zu bestimmen. Die Typ- und Ausrichtungsinformationen werden genutzt, um eine Vielzahl von Bereichen des digitalen Farbbildes für eine Farbintensitätsanalyse auszuwählen. Zum Beispiel kann ein statistisches Prüfverfahren verwendet werden, das gespeicherte Werte verwendet, die aus der Verarbeitung echter Dokumenten abgeleitet wurden. Dokumente unterschiedlicher Typen werden so in einheitlicher Art und Weise verarbeitet.
In EP 0 560 023 A1 ist eine Einrichtung zur Klassifizierung eines Musters, insbesondere von einer Banknote oder von einer Münze in Bezug auf den Wert und die Echtheit, beschrieben. Die Einrichtung weist ein Aufnahmesystem zur meßtechnischen Erfassung von Vektoren eines Prüflings, ein Vorverarbeitungssystem zur Transformation der gemessenen Vektoren in lokale Merkmalvektoren und ein lernendes Klassifizierungssystem zur Durchführung mehrerer Prüfungen auf. Eine erste Aktivität vergleicht in einer ersten Prüfung jeden der lokalen Merkmalvektoren mit einer vektoriellen Sollgröße. Nur wenn die erste Prüfung erfolgreich verläuft, verknüpft die erste Aktivität mit Hilfe von ersten Schätzungen, welche in einer Datenbasis abgespeichert sind, die lokalen Merkmalvektoren zu globalen Zeilen-Merkmalvektoren. In einer zweiten Prüfung vergleicht eine dritte Aktivität die globalen Zeilen-Merkmalvektoren mit entsprechenden Sollgrößen und berechnet, sofern die zweite Prüfung erfolgreich ist, einen einzigen globalen Flächen-Vektor, von dem eine vierte Aktivität in einer dritten Prüfung dessen Distanz nach Mahalanobis zu einem geschätzten Flächen-Vektor mit einem Sollwert vergleicht. Der Prüfling ist sicher klassifiziert, wenn alle drei Prüfungen erfolgreich verlaufen.
In EP 0 280 435 A2 ist ein Überwachungssystem, insbesondere für den Einsatz mit Dokumentsortiergeräten, beschrieben, das eine Sensorgruppe umfaßt mit einem Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Merkmals eines Artikels und zur Erzeugung eines entsprechenden ersten Ausgangssignals und mit einem Detektor-Controller für die Anwendung mindestens eines Algorithmus eines vorgegebenen Satzes von Algorithmen auf das erste Ausgangssignal des Sensors in Verbindung mit dem Detektor-Controller zugeführten Daten, um eine oder mehrere zweite Ausgabe zu erzeugen. Ein Detektor-Prozessor, der den Sensorgruppen gemeinsam ist, liefert die Daten und die Algorithmusauswahlinformationen zu den Detektor-Controllern, um zu steuern, welcher der Algorithmen des Satzes von Algorithmen von dem Detektor-Controller angewendet wird, und um in Antwort auf das oder jedes zweite Ausgangssignal und Referenzdaten ein drittes Ausgangssignal zu erzeugen, das für das Merkmal des zu überwachenden Artikels repräsentativ ist.
In US 4,587,343 ist ein von einem Mikroprozessor gesteuerter Banknotenprüfer beschrieben. Dieser enthält einen Transport zur Bewegung einer eingelegten Note longitudinal an einer optischen Scan-Station vorbei. Infrarot- und sichtbare Farbreflexionsmeßwerte und Opazitätsmeßwerte werden entlang mehrerer längs verlaufender Spuren auf der Note erfaßt. Der Mikroprozessor normalisiert die Reflexionsmeßwerte, um Variationen einer Verschmutzung Rechnung zu tragen, und vergleicht die normierten Reflexionsmeßwerte und die Opazitätsmeßwerte mit gespeicherten Akzeptanzbanddaten, wobei eine Korrektur für eine Musterverschiebung, wenn nötig, durchgeführt wird. Die Länge der Note wird ebenfalls geprüft und ein Echtheits- bzw. Validierungssignal wird abgegeben, wenn die Note die optischen Tests und die Längenprüfung besteht. Während der Zyklusdauer, in der kein Dokument geprüft wird, justiert der Mikroprozessor automatisch die optische Schaltungen, um Drift und Schmutzaufbau zu kompensieren. Der Mikroprozessor bietet auch eine visuelle Anzeige von festgestellten Fehlfunktionen.
In US 2004/211644 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtheitsprüfung eines Dokuments beschrieben. Die Vorrichtung enthält einen Profil-Prozessor, der dazu angepaßt ist, eine Vielzahl von Datenprofilen von verdächtigen Dokumenten zu sammeln, einen Komparator, der dazu angepaßt ist, die Vielzahl von Datenprofilen mit einer Menge von Einhüllenden eines Bibliotheksdokuments zu vergleichen und festzustellen, daß das Dokument echt ist, wenn die Mehrzahl der Profile mit Menge von Einhüllenden in Übereinstimmung ist, und einem Druckschloß, das eine Kassette, die auf Echtheit geprüfte bzw. authentifizierte Dokumente aufnimmt, an einen Körper der Vorrichtung zur Echtheitsprüfung des Dokuments zu sperren.
In US 5,615760 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Echtheitsprüfung von Geldobjekten beschrieben. Geldobjekte werden dadurch validiert. dass bestimmt wird, ob n gemessene Eigenschaften innerhalb einer n-dimensionalen Ellipse liegen, die einem bestimmten Geldobjekt zugeordnet ist. Der Mittelpunkt der Ellipse liegt bei dem statistischen Mittelwert der Eigenschaftsmessungen für das spezielle Objekt und jede der Achsen ist auf die Standardabweichung für die jeweilige Eigenschaftsmessung bezogen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von_Farbübergängen, in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments, das schnell durchführbar ist, zu schaffen und Mittel zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments eines vorgegebenen Wertdokumenttyps auf der Basis von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokument des Wertdokumenttyps wiedergeben, bei dem für jedes der Bildelemente ermittelt wird, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen. Dabei ist die Farbreferenzverteilung durch wenigstens eine vorgegebene, geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist. Bei dem Verfahren werden die Lagen der Bildelemente, deren Farbkoordinatenwerte als der Referenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument verglichen, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich eines Farbübergangs festgestellt.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von_Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments eines vorgegebenen Wertdokumenttyps mit wenigstens einer Schnittstelle zur Erfassung von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, und mit einer Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf der Basis von über die wenigstens eine Schnittstelle erfaßten Verarbeitungsdaten und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokument des Wertdokumenttyps wiedergeben, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, für jedes der Bildelemente zu prüfen, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen, wobei die Farbreferenzverteilung durch wenigstens eine vorgegebene geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben ist, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist. Weiter ist sie dann dazu ausgebildet, die Lagen der Bildelemente, deren Farbkoordinatenwerte als der Referenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument zu vergleichen, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich eines verschmutzungsverursachten Farbübergangs festzustellen.
Zur Erkennung von verschmutzungs- oder farbabnutzungsbedingten Farbübergängen werden also erfindungsgemäß Verarbeitungsdaten verwendet, die Eigenschaften von Bildelementen wiedergeben bzw. beschreiben, die entsprechend ihrer Lage zusammengesetzt ein Bild des Abschnitts ergeben. Die Verarbeitungsdaten geben insbesondere die Farbkoordinatenwerte in einem vorgegebenen Farbraum für Bildelemente in dem vorgegebenen Abschnitt des Wertdokuments in Abhängigkeit von der Lage der den Bildelementen entsprechenden Flächenabschnitte auf dem Wertdokument wieder.
Prinzipiell genügt es bei dem Verfahren, nur einen vorgegebenen Abschnitt eines Wertdokuments zu untersuchen, vorzugsweise werden jedoch mehrere Abschnitte oder das gesamte Wertdokument untersucht.
Der Abschnitt braucht prinzipiell nur eindimensional bzw. streifenförmig zu sein, so daß die Bildelemente nur eine Zeile bzw. Spalte bilden. Vorzugsweise wird jedoch ein zweidimensionales Bild eines flächigen Abschnitts erfaßt.
Die Farbkoordinatenwerte können in beliebiger Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise können Bilder in mehreren, vorzugsweise in Abhängigkeit von dem verwendeten Farbraum vorgegebenen Spektralbereichen simultan oder nacheinander erfaßt werden. Die Bilder können jeweils simultan für den gesamten Abschnitt erfaßt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Daten zu erfassen, indem eine Detektionselementzeile und das Wertdokument in einer Richtung quer zu der Detektionselementzeile mit einem vorgegebenen Zeitprogramm, beispielsweise einer vorgegebenen Geschwindigkeit, relativ zueinander bewegt werden, und die so zeilenweise erfaßten Daten für die Bildelemente zu einem Bild zusammenzusetzen bzw. zusammengesetzt zu denken. Die Farbkoordinatenwerte können dabei entweder durch Verwendung geeigneter Detektionseinrichtungen unmittelbar oder nach Transformation von anderen erfaßten Bilddaten erhalten werden.
Die Zuordnung von Farbkoordinatenwerten und Lage kann auf sehr unterschiedliche Art und Weise und insbesondere auch in Abhängigkeit von der Art der Erfassung der Farbkoordinatenwerte erfolgen. Beispielsweise können für jedes Bildelement als Verarbeitungsdaten die Farbkoordinatenwerte und die Lage des Bildelements auf dem Wertdokument wiedergebende Lagekoordinatenwerte in einem geeigneten Koordinatensystem verwendet werden. Es ist jedoch bei Verwendung von Bildern, deren Bildelemente beispielsweise matrixförmig in Zeilen und Spalten erfaßt und entsprechend ihrer Reihenfolge bei Durchlauf aufeinanderfolgender Zeilen oder Spalten linear abgespeichert sind, auch möglich nur die Position in der Reihenfolge der Daten für die Farbkoordinatenwerte zur Angabe der Lage auf dem Wertdokument zu verwenden. Weitere Möglichkeiten zur Zuordnung sind dem Fachmann bekannt.
Farbübergänge und insbesondere verschmutzungs- oder farbabnutzungsbedingte Farbübergänge werden bei dem Verfahren durch Vergleich der Farbkoordinatenwerte bzw. der entsprechenden Verarbeitungsdaten mit der Farbreferenzverteilung erkannt. Die Farbreferenzverteilung wie auch die entsprechenden Referenzlagen sind dabei für einen bestimmten Wertdokumenttyp vorgegeben. Bei Wertdokumenten in Form von Banknoten kann der Typ beispielsweise durch die Art der Währung und die Denomination der Banknote vorgegeben sein. Das zu untersuchende Wertdokument besitzt einen gegebenen Wertdokumenttyp, der jedoch nicht unbedingt vor der Untersuchung bekannt zu sein braucht. Die Untersuchung kann dann mit Farbreferenzverteilungen für verschiedene Wertdokumenttypen erfolgen. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren jedoch zuvor der Typ des zu untersuchenden Wertdokuments, beispielsweise mit dem Fachmann bekannten Verfahren ermittelt, so daß nur ein Vergleich mit der Farbreferenzverteilung des ermittelten Wertdokumenttyps zu erfolgen braucht.
Die Farbreferenzverteilung basiert auf Wertdokumenten des vorgegebenen Typs . Sie braucht jedoch nicht unbedingt den Zustand eines Wertdokuments des gegebenen Typs im Neuzustand, d.h. nach der Herstellung und vor der Benutzung genau wiederzugeben; vielmehr kann diese auch Toleranzen berücksichtigen, die durch üblicherweise auftretende Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen verursacht sind, die als nicht störend betrachtet werden. Es wird dann nur eine Farbreferenzverteilung verwendet, die gewisse Abweichungen von einem Idealzustand zuläßt. Es ist jedoch auch möglich, das Auftreten zulässiger Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen durch das Kriterium zu berücksichtigen, wann Farbkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen. Unter einer Verteilung von Farbkoordinatenwerten kann dabei insbesondere verstanden werden, daß die Farbkoordinatenwerte innerhalb eines vorgegebenen und so die Verteilung festlegenden Volumens des Farbraums liegen können.
Zur Erzielung einer hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit ist bei dem Verfahren die Farbreferenzverteilung durch wenigstens eine vorgegebene geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke in dem Farbraum und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist. Die Referenzfläche umschließt daher einen Bereich des Farbraums, in dem Farbkoordinatenwerte von Bildelementen liegen, die einem Farbübergang entsprechen, der auf einem als noch akzeptabel bzw. nicht verschmutzt anzusehenden Wertdokument in dem untersuchten Abschnitt auftritt. Die Referenzfläche kann durch nur eine lineare Strecke gegeben sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die Referenzfläche durch mehrere Strecken gegeben ist, deren Abstand voneinander größer oder vorzugsweise kleiner als der vorgegebene Abstand sein kann. Insbesondere kann die Referenzfläche durch einen Polygonzug in Verbindung mit dem vorgegebenen Abstand definiert sein, so daß auch komplizierte, für einen Wertdokumenttyp vorgegebene Farbübergänge, beispielsweise zwischen drei Farben, wiedergegeben und erkannt werden können.
Für jedes der Bildelemente wird daher ermittelt, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerte in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen. Hierzu kann ein geeignetes Kriterium verwendet werden, in das die Referenzdaten eingehen.
Der Vorteil dieser Art des Vergleichs und insbesondere der Darstellung der Referenzfläche hat den Vorteil, daß eine Prüfung, ob ein Farbwertkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, sehr schnell und einfach durchgeführt werden kann, da die geometrische Struktur im Farbraum sehr einfach ist.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß diese Art der Vorgabe der Farbreferenzverteilung in den wichtigsten Farbräumen insbesondere für Wertdokumente in Form von Banknoten sehr gut verwendbar ist. Dies ist wohl darauf zurückzuführen, daß auf bzw. in Banknoten keine sehr stark gesättigten Farben verwendet werden.
Das Verfahren kann insbesondere mittels einer entsprechenden Vorrichtung automatisch durchgeführt werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Auswerteeinrichtung prinzipiell als beliebige analoge, gemischt analog-digital oder rein digitale Schaltung ausgelegt sein. Es ist auch möglich, daß diese allein ein sog. "field programmable gate array" (FPGA) umfaßt, was den Vorteil hat, daß entsprechende Bausteine allein durch Vorprogrammierung für das durchzuführende Verfahren angepaßt werden können, bei der Durchführung jedoch wie eine digitale Schaltung arbeiten. Auf diese Weise können bei Kleinserien die Herstellungskosten gering gehalten werden. Vorzugsweise verfügt die Auswerteeinrichtung jedoch über wenigstens einen Prozessor und einen Speicher, in dem ein mit dem Prozessor ausführbares erfindungsgemäßes Computerprogramm, oder ein Programm bzw. Computerprogramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert ist.
Die Aufgabe wird daher weiter gelöst durch ein Computerprogramm zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments eines vorgegebenen Wertdokumenttyps, mit Instruktionen für wenigstens einen Prozessor, bei deren Ausführung der Prozessor das erfindungsgemäße Verfahren ausführt und insbesondere auf der Basis von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokuments des Wertdokumenttyps wiedergeben, für jedes der Bildelemente ermittelt, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen, wobei die Farbreferenzverteilung durch eine vorgegebene geschlossene Referenzfläche in dem Farbraum gegeben ist, die durch die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist, die Lagen der Bildelemente, deren Farbkoordinatenwerte als der Farbreferenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument vergleicht, und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/ oder Farbabnutzung im Bereich eines Farbübergangs feststellt. Eine Verschmutzung und/ oder Farbabnutzung im Bereich des Farbübergangs wird sich nämlich darin zeigen, daß die entsprechenden Farbkoordinatenwerte nicht der Farbreferenzverteilung entsprechen.
Ein solches Computerprogramm kann insbesondere in dem Speicher der Vorrichtung gespeichert sein.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Datenträger, auf dem ein erfindungsgemäßes Computerprogramm gespeichert ist. Als Datenträgerträger kommen insbesondere optische Datenträger wie beispielsweise CD oder DVD, magneto-optische Datenträger, magnetische Datenträger wie beispielsweise Festplatten und Halbleiterspeicher, beispielsweise EEPROMs oder Flashspeicher in Betracht, auf deren Inhalt durch eine entsprechende Einrichtung eines Computers zugegriffen werden kann.
Unter "Prozessor" wird im Rahmen der Erfindung jeglicher Prozessor, beispielsweise ein Mikrocontroller oder ein Mehrzweckprozessor oder ein digitaler Signalprozessor, oder einen Kombination mit einem Mehrzweckprozessor und/oder einem Signalprozessor und/oder einem Mikrocontroller und/oder einem FPGA verstanden. Das Computerprogramm ist dann entsprechend dem vorhandenen Prozessor ausgebildet. Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung wenigstens ein FPGA aufweisen, das so programmiert ist, daß wenigstens Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das FPGA durchführbar sind. Dadurch kann die Ausführungsgeschwindigkeit des Computerprogramms erhöht werden, da ein FPGA gegebenenfalls eine höhere Ausführungsgeschwindigkeit für bestimmte Operationen aufweisen kann, als ein Mehrzweck- oder Signalprozessor.
Die Verwendung einer programmierbaren Auswerteeinrichtung hat den Vorteil, daß die Vorrichtung einfach an neue Typen von Wertdokumenten angepaßt werden kann.
Die Prüfung, ob die Farbkoordinatenwerte für die Bildelemente der Farbreferenzverteilung entsprechen, kann prinzipiell in beliebiger Art und Weise erfolgen. Es bei dem Verfahren jedoch bevorzugt, daß zur Prüfung, ob Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement der Farbreferenzverteilung entsprechen, geprüft wird, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt in dem Farbraum innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt. Bei dem Computerprogramm sind dazu vorzugsweise die Instruktionen so gegeben, daß bei deren Ausführung der Prozessor zur Prüfung, ob Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement der Farbreferenzverteilung entsprechen, prüft, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt in dem Farbraum innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt. Dabei braucht nur eine der Alternativen überprüft zu werden, da sich daraus, daß der Punkt innerhalb der Referenzfläche liegt, worunter auch verstanden wird, daß er auf der Referenzfläche liegt, ergibt, daß er nicht außerhalb liegt und umgekehrt. Eine solche Prüfung kann sehr schnell durchgeführt werden.
Prinzipiell kann die Referenzfläche in beliebiger Art und Weise vorgegeben werden, beispielsweise durch Stützstellen oder eine Approximation durch ein- oder mehrdimensionale Splines oder eine Summe von orthogonalen Funktionen. Es ist jedoch bevorzugt, daß zur Prüfung, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt, bzw. ob die dem jeweiligen Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, ein Wert ermittelt wird, der den Abstand des den Farbkoordinatenwerten entsprechenden Punktes von der wenigstens einen Strecke wiedergibt. Bei dem Computerprogramm sind dann die Instruktionen vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung zur Prüfung, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche liegt, bzw. ob die dem jeweiligen Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, einen Wert ermittelt, der den Abstand des den Farbkoordinatenwerten entsprechenden Punktes von der wenigstens einen Strecke wiedergibt. Eine solche Ermittlung kann besonders schnell erfolgen. Darüber hinaus wird nur wenig Speicherplatz zur Darstellung der Farbreferenzverteilung bzw. der Referenzfläche benötigt. Als Abstand kann dabei insbesondere der Abstand in der Metrik des Farbraums verwendet werden, vorzugsweise der euklidische Abstand. Der ermittelte Wert braucht den Abstand aber nur wiederzugeben; die Ermittlung des Abstands erfordert nämlich in der Regel komplizierte bzw. langsame Operationen wie beispielsweise das Ziehen einer Wurzel, so daß bei Verwendung beispielsweise des Abstandsquadrats als Wert, der den Abstand wiedergibt, die Ausführung des Programms stark beschleunigt werden kann. Ist die Farbreferenzverteilung durch zwei oder mehr Strecken oder eine Polygonzug gegeben, so kann als Kriterium dafür, daß Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement der Farbreferenzverteilung von wenigstens einer der Strecken einen Abstand aufweisen, der kleiner als der vorgegebene Abstand ist. Mittels eines Kriteriums für den maximal zulässigen Abstand kann dann für den jeweiligen Farbraumpunkt entschieden werden, ob er der Referenzverteilung entspricht. Er kann dann entsprechend gekennzeichnet oder abgespeichert werden.
Prinzipiell können bei dem Verfahren beliebige Farbräume verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch Farbräume mit wenigstens drei Dimensionen verwendet, es ist aber auch die Verwendung noch höherdimensionaler Farbräume möglich. Weiter kann als Farbraum auch ein Farbraum verwendet werden, der spezifisch für die Sensoreinrichtung ist, die zur Erfassung der Verarbeitungsdaten verwendet wird. Als Farbraum kann auch jeder andere Raum verstanden werden, in dem Punkte durch eine bijektive Transformation jeweils entsprechenden Punkten in einem anderen Farbraum zugeordnet sind. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise der RGB- oder der HSI- Farbraum verwendet werden.
Um eine Übertragbarkeit der Farbreferenzverteilung zwischen verschiedenen Vorrichtungen zu erleichtern, wird bei dem Verfahren vorzugsweise als Farbraum ein geräteunabhängig definierter Farbraum verwendet wird. Bei dem Computerprogramm sind die Instruktionen dann vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung als Farbraum einen geräteunabhängig definierten Farbraum verwendet. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise ein normierter Farbraum wie der CIE XYZ-Farbraum verwendet werden.
Ob eine Verschmutzung oder Farbabnutzung für das visuelle Erscheinungsbild eines Wertdokuments störend ist oder nicht, hängt von der Fähigkeit eines Beobachters ab, Farben unterscheiden zu können. Bei dem Verfahren wird daher vorzugsweise als Farbraum ein Farbraum verwendet, der in Bezug auf die Wahrnehmung von Farbunterschieden durch den Menschen linearisiert ist. Bei dem Computerprogramm sind die Instruktionen dann vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung als Farbraum einen Farbraum verwendet, der in Bezug auf die Wahrnehmung von Farbunterschieden durch den Menschen linearisiert ist. Darunter wird insbesondere verstanden, daß die Koordinaten des Farbraums so gewählt sind, daß visuelle durch menschliche Beobachter wahrgenommene Abstände zwischen Farben näherungsweise proportional zu Abständen zwischen den Farben im Farbraum sind. Insbesondere kann als Farbraum beispielsweise ein Farbraum wie der CIE L*a*b-Farbraum in einer der bekannten Varianten, der Hunter Lab- Farbraum oder der CIE L*u*v-Farbraum verwendet werden. Die Verwendung solcher Farbräume hat den Vorteil, daß das Kriterium dafür, wann Farbwertkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, einfach, aber für die tatsächliche Handhabung der Wertdokumente durch den Menschen zutreffend, durch Abstände im Farbraum formuliert werden kann.
So ist es denn in dem Fall, daß einer der genannten speziellen Farbräume verwendet wird, bei dem Verfahren bevorzugt, daß der vorgegebene Abstand in Abhängigkeit von einem Mindestabstand von zwei Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum für Farben gegeben ist, die von einem vorgegebenen Betrachter unter vorgegebenen Betrachtungsbedingungen noch als verschieden erkannt werden können. Dazu sind bei dem Computerprogramm vorzugsweise die Instruktionen so gegeben, daß bei deren Ausführung durch den Prozessor der Abstand in Abhängigkeit von einem Mindestabstand von zwei Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum für Farben gegeben ist, die von einem vorgegebenen Betrachter unter vorgegebenen Betrachtungsbedingungen noch als verschieden erkannt werden können. Als vorgegebener Beobachter kann insbesondere auch ein fiktiver Beobachter in Betracht kommen, dessen Wahrnehmung durch einen Mittelwert über die Wahrnehmungseigenschaften einer Vielzahl von realen Menschen gegeben ist. Insbesondere kann beispielsweise bei Verwendung eines CIE L*a*b-Farbraums die Farbreferenzverteilung und das oben genannte Kriterium so gewählt werden, daß Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement als der Farbreferenzverteilung entsprechend angesehen werden, wenn der Abstand in dem Farbraum von der wenigstens einen Strecke oder von wenigstens einer von mehreren Strecken kleiner als ein Wert ist, der die Summe aus dem vorgegebenen Abstand und einem Wert ΔE ist, der je nach Schärfe der geforderten Unterscheidung zwischen 1 und 2 liegt. Sollen auch durch Produktionsschwankungen bedingte Farbabweichungen berücksichtigt werden, kann der Wert auch größer gewählt werden.
Prinzipiell kann für verschiedene Wertdokumenttypen derselbe vorgegebene Abstand verwendet werden. Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist es jedoch bevorzugt, daß der Abstand in Abhängigkeit von dem Wertdokumenttyp vorgegeben ist. Bei dem Computerprogramm sind dazu vorzugsweise die Instruktionen so gegeben, daß bei deren Ausführung durch den Prozessor der Abstand in Abhängigkeit von dem Wertdokumenttyp vorgegeben ist. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß für verschiedene Wertdokumenttypen jeweils unterschiedliche Kriterien für die zulässige Verschmutzung und/ oder Farbabnutzung definiert werden können, wodurch die Beurteilung des Zustands der Wertdokumente verbessert werden kann. Der Typ eines zu untersuchenden Wertdokuments kann dabei, je nach Anwendung, manuell in die Vorrichtung eingegeben oder automatisch durch eine Maschine, mit der die Vorrichtung gekoppelt ist, ermittelt werden.
Prinzipiell können bei dem Verfahren unmittelbar erfaßte, gegebenenfalls in den verwendeten Farbraum transformierte Bilddaten als Verarbeitungsdaten verwendet werden. Es ist bei dem Verfahren jedoch bevorzugt, daß zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet werden, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und daß die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung einer Tiefpaßfilterung der Bilddaten ermittelt werden. Bei dem Computerprogramm sind dann die Instruktionen vorzugsweise so gegeben, daß der Prozessor bei deren Ausführung zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung einer Tiefpaßfilterung der Bilddaten ermittelt. Diese Ausführungsform hat für viele Arten von Wertdokumenten mit sehr feinen Mustern, insbesondere Banknoten, den Vorteil, daß durch die feine Musterung bedingte Farbübergänge nicht bei der Untersuchung berücksichtigt zu werden brauchen, was die Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen, die in der Regel großflächig, insbesondere auf einer Fläche größer als 0,5 mm², auftreten, erleichtert. Im Rahmen der Tiefpaßfilterung wird dann vorzugsweise auch die räumliche Auflösung, d.h. die Anzahl der Bildelemente pro abgebildeter Fläche, reduziert.
Die Vorrichtung kann vorzugsweise mit einem Sensor zur Erfassung von Bilddaten von Pixeln kombiniert werden. Gegenstand der Erfindung ist daher auch eine Untersuchungsvorrichtung mit einem Sensor zur Erfassung von Bilddaten von Pixeln, die Bereichen in einem Abschnitt eines Wertdokuments entsprechen, und einem zur Übertragung der Bilddaten mit dem Sensor verbundenen erfindungsgemäßen Erkennungsvorrichtung.
Insbesondere können bei dem Verfahren zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet werden, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung der Bilddaten von wenigstens zwei Pixeln gebildet werden. Bei dem Computerprogramm können dazu die Instruktionen so gegeben sein, daß der Prozessor bei deren Ausführung zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts verwendet, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement unter Verwendung der Bilddaten von wenigstens zwei Pixeln bildet. Insbesondere können die Bilddaten der wenigstens zwei Pixel, die demselben Bereich des Wertdokuments entsprechen wie das Bildelement, für eine lokale Tiefpaßfilterung, beispielsweise zur Bildung eines, gegebenenfalls gewichteten Mittelwerts, verwendet werden. Eine solche lokale Tiefpaßfilterung kann häufig wesentlich schneller durchgeführt werden als eine nichtlokale Tiefpaßfilterung, wie sie beispielsweise auch im Ortsfrequenzraum durchgeführt werden kann. Vorzugsweise werden mehr als zwei Pixel verwendet, besonders bevorzugt wenigstens die nächstbenachbarten Pixel.
Sind die Farbkoordinatenwerte bzw. Bildelemente ermittelt, die der Farbreferenzverteilung entsprechen, wird deren Lage, unter der genauer die Lage der den Bildelementen entsprechenden Flächenabschnitt auf der Banknote verstanden werden kann, mit Referenzlagen für diese verglichen. Hierdurch kann festgestellt werden, ob der erkannte Farbübergang an einer vorgegebenen Stelle liegt.
Da die Lage eines untersuchten Wertdokuments relativ zu dem zur Erfassung der Bilddaten verwendeten Sensor im allgemeinen variieren kann, kann vor oder bei dem Vergleich der Lagen eine Transformation der Lagen der Bildelemente oder der Referenzlagen erfolgen, so daß ein bessere Übereinstimmung der Lagen mit den Referenzlagen erzielt wird.
Die Referenzlagen können beispielsweise durch entsprechende Lagekoordinatenwerte gegeben sein. In diesem Fall kann zum Vergleich geprüft werden, ob die ermittelten Lagen innerhalb eines vorgegebenen Abstands von diesen Referenzlagen liegen. Es ist jedoch auch möglich, daß die Referenzlagen durch ein, vorzugsweise zweidimensionales, Gebiet gegeben sind. Zum Vergleich braucht dann nur ermittelt zu werden, ob die Lagen der Bildelemente innerhalb des Gebiets liegen.
Das Ergebnis des Vergleichs kann darin bestehen, daß die Bildelemente, deren Farbkoordinaten der Referenzverteilung und deren Lagen der Referenzverteilung entsprechen, ermittelt sind. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird bei dem Verfahren festgestellt, ob eine Anwesenheit oder ein Abwesenheit der Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich des Farbübergangs festgestellt wird. Hierzu können prinzipiell beliebige Kriterien verwendet werden.
Vorzugsweise wird als Kriterium für einen zulässigen Zustand des Wertdokuments ein Kriterium geprüft, das von der Anzahl der Bildelemente, die als dem vorgegebenen Farbübergang entsprechend ermittelt wurden, und/oder der Anzahl der Bildelemente, die diesem Farbübergang nicht entsprechend ermittelt wurden, abhängt. Beispielsweise kann eine maximale Anzahl von Bildelementen angegeben werden, die nicht dem vorgegebenen Farbübergang entsprechen. Das Kriterium, insbesondere auch die Anzahl, kann in Abhängigkeit von dem Wertdokumenttyp vorgegeben sein.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten mit einer erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung.
Darüber hinaus ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer Referenzfläche für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen, bei dem für eine vorgegebenen Anzahl von Wertdokumenten eines vorgegebenen Wertdokumenttyps jeweils diesen zugeordnete Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt des Wertdokuments wiedergeben, ermittelt werden, bei dem Mittelwerte über die Farbkoordinaten wiedergebende erste Komponenten und Korrelationen zwischen den Farbkoordinaten wiedergebende Komponenten einer Matrix in dem Farbraum oder einem anderen Farbraum aus den Verarbeitungsdaten ermittelt werden, bei dem Richtungsdaten, die die den beiden größten Eigenwerten der Matrix zugehörige Eigenvektoren bestimmen, ermittelt werden, bei dem aus den Richtungsdaten die lineare Strecke definierende Daten so ermittelt werden, daß die Mitte der Strecke durch die Mittelwerte, die Richtung der Strecke durch die Richtung des ersten Eigenvektors bestimmt ist, und bei dem die Länge der Strecke und der vorgegebene Abstand von der Strecke in Abhängigkeit von dem größten Eigenwert bzw. dem zweitgrößten Eigenwert oder oder die Korrelation entlang der Strecke und der größten Korrelation in einem Unterraum orthogonal zu der Strecke wiedergebenden Größe ermittelt wird. Der Unterraum weist dabei eine Dimension weniger auf, als der ursprüngliche Farbraum, kann aber aus diesem durch bijektive Transformation hervorgegangen sein.
Dieses Verfahren erlaubt es, die Referenzfläche, bzw. die diese festlegenden Daten, auf einfache Weise zu ermitteln. Als Basis können dabei Wertdokumente eines vorgegebenen Typs vorgegeben werden. Weiter wird wenigstens der Abschnitt der Wertdokumente vorgegeben, der später bei der Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen ebenfalls verwendet wird.
Als Komponenten der Matrix können nach einer ersten Alternative die Komponenten der Korrelationsmatrix ermittelt und verwendet werden.
Es ist jedoch auch möglich, als Komponenten der Matrix werden die Komponenten der Kovarianzmatrix zu ermitteln und zu verwenden.
Für die Ermittlung der Eigenwerte können grundsätzlich die erfaßten Farbkoordinatenwerte als Verarbeitungsdaten bzw. Teil der Verarbeitungsdaten verwendet werden. Es kann jedoch von Vorteil sein, die Verarbeitungsdaten durch Transformation der Farbkoordinaten zunächst in einen anderen Farbraum zu transformieren, der beispielsweise geräteunabhängig ist. Insbesondere können zur Ermittlung der die Mittelwerte wiedergebenden Komponenten und Korrelationen zwischen Farbkoordinaten wiedergebenden Komponenten verwendeten Verarbeitungsdaten Farbkoordinaten in ein Lab-Farbraum sein.
Die die Referenzfläche festlegenden Daten können grundsätzlich für den zu deren Bestimmung verwendeten Farbraum gespeichert werden. Vorzugsweise werden die die Referenzfläche festlegenden Daten in für den Farbraum gültige Werte transformiert gespeichert, der später auch für die Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen verwendet wird.
Obwohl die oben beschriebenen Verfahren für Farben im engeren Sinne, d.h. im sichtbaren Bereich, beschrieben wurden, kann der Farbraum auch wenigstens eine Dimension für nichtsichtbare optische Strahlung, beispielsweise IR-Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, umfassen und dann beispielsweise vierdimensional sein.
Die Erfindung wird im Folgenden noch näher beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Banknotenbearbeitungsvorrichtung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines optischen Sensors und einer Farbwertauswerteeinrichtung in einer Steuer- und Auswerteeinrichtung der Banknotenbearbeitungsvorrichtung in Fig. 1,
Fig. 3: eine schematische teilweise Darstellung von drei Detektionselementzeilen der Banknotenverarbeitungsvorrichtung in Fig. 1 aus Richtung eines einfallenden Strahlenbündels,
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein zu untersuchendes Wertdokument in Form einer Banknote,
Fig. 5: eine schematische Darstellung eines Farbübergangs mit Hilfe einer Dichte von Punkten,
Fig. 6: eine schematische Darstellung von Farbkoordinatenwerten von Bildelementen des Farbübergangs in Fig. 5 in einem L*a*b-Farbraum,
Fig. 7: ein stark vereinfachtes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Erkennung von Farbübergängen, das in der Banknotenbearbeitungsvorrichtung in Fig. 1 durchgeführt werden kann,
Fig. 8: eine schematische Darstellung von Farbkoordinatenwerten von Bildelementen des Farbübergangs in Fig. 5 in einem RGB-Farbraum, und
Fig. 9: eine schematische Darstellung einer Referenzfläche in einem L*a*b-Farbraum für zwei Farbübergänge, denen eine Farbe gemeinsam ist.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Bestimmung eines Zustands von Wertdokumenten, im Beispiel eine Banknotenbearbeitungsvorrichtung, die unter anderem zur Ermittlung des Zustands von Wertdokumenten 12 in Form von Banknoten dient. Die Vorrichtung 10 verfügt über ein Eingabefach 14 für die Eingabe von zu bearbeitenden Wertdokumenten 12, einen Vereinzler 16, der auf Wertdokumente 12 in dem Eingabefach 14 zugreifen kann, eine Transporteinrichtung 18 mit einer Weiche 20, und nach der Weiche 20 ein Ausgabefach 26 sowie einen Schredder 28 zur Vernichtung von Banknoten. Entlang eines durch die Transporteinrichtung 18 gegebenen Transportpfades 22 ist vor der Weiche 20 und nach dem Vereinzler 16 eine Sensoranordnung 24 angeordnet, die zur Erfassung von Eigenschaften vereinzelt zugeführter Wertdokumente 12 und Bildung von die Eigenschaften wiedergebenden Sensorsignalen dient. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 ist wenigstens mit der Sensoranordnung 24 und der Weiche 20 über Signalverbindungen verbunden und dient zur Auswertung von Sensorsignalen der Sensoranordnung 24 und Ansteuerung wenigstens der Weiche 20 in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung der Sensorsignale.
Die Sensoranordnung 24 umfaßt dazu wenigstens einen Sensor; in diesem Ausführungsbeispiel sind drei Sensoren vorgesehen, nämlich ein erster Sensor 32, im Beispiel ein optischer Sensor zur Erfassung farblicher Eigenschaften, der von dem Wertdokument remittierte optische Strahlung erfaßt, ein zweiter Sensor 34, im Beispiel ebenfalls ein optischer Sensor zur Erfassung spezieller spektraler Sicherheitsmerkmale der Wertdokumente, der ebenfalls von dem Wertdokument remittierte optische Strahlung erfaßt, und ein dritter Sensor 36, im Beispiel ein akustischer Sensor, genauer ein Ultraschallsensor, der von dem Wertdokument stammende, insbesondere durch ein Wertdokument transmittierte, Ultraschallsignale erfaßt.
Während des Vorbeitransports eines Wertdokuments erfassen die Sensoren 32, 34 und 36 entsprechend ihrer Funktion Eigenschaften von durch die Relativlage der Sensoren zu dem Wertdokument bestimmten Abtastbereichen auf dem Wertdokument, wobei die entsprechenden Sensorsignale gebildet werden. Jeder der Sensoren kann dabei eine andere räumliche Auflösung aufweisen, d.h. die Größe und Verteilung der erfaßten Abtastbereiche auf dem Wertdokument können in Abhängigkeit von dem jeweiligen Sensor und der verwendeten Transportgeschwindigkeit variieren. Jedem der Abtastbereiche ist dabei ein Ort zugeordnet, der die Lage der Abtastbereiche für den jeweiligen Sensor zueinander und/oder relativ zu dem Wertdokument wiedergibt.
Aus den analogen oder digitalen Sensorsignalen der Sensoren 32, 34, 36 wird von der Steuer- Ausrichtung 30 bei einer Sensorsignalauswertung wenigstens eine Eigenschaft wenigstens eines Abtastbereichs und/oder wenigstens eine Wertdokumenteigenschaft ermittelt, die für die Überprüfung der Banknoten in Bezug auf deren Zustand relevant sind. Vorzugsweise werden mehrere dieser Eigenschaften ermittelt. Weiter wird mittels der Signale des Sensors 34 die Echtheit der Wertdokumente überprüft. Die Wertdokumenteigenschaften charakterisieren den Zustand der Wertdokumente, in diesem Beispiel den Zustand der Banknoten in Bezug auf die Verkehrsfähigkeit bzw. Umlauffähigkeit, d.h. die Eignung weiterhin als Zahlungsmittel verwendet werden zu können. Als entsprechende Wertdokumenteigenschaften werden in diesem Beispiel insbesondere das Vorhandensein von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen oder Flecken sowie das Vorhandensein von Rissen, Klebestreifen, Eselsohren und/oder Löchern, und/oder das Fehlen von Bestandteilen der Wertdokumente verwendet. Diese Wertdokumenteigenschaften können in Abhängigkeit von Sensorsignalen nur eines der Sensoren 32 oder 34 oder wenigstens zweier der Sensoren ermittelt werden.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 verfügt dazu insbesondere neben entsprechenden Schnittstellen für die Sensoren über einen Prozessor 38 und einen mit dem Prozessor 38 verbundenen Speicher 40, in dem wenigstens ein Computerprogramm mit Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung der Prozessor 38 die Vorrichtung steuert bzw. die Sensorsignale, insbesondere zur Ermittlung eines Gesamtzustands eines geprüften Wertdokuments, auswertet und entsprechende der Auswertung die Transporteinrichtung 18 ansteuert.
Insbesondere kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, genauer der Prozessor 38 darin, nach Ermittlung der Wertdokumenteigenschaften ein Kriterium für den Gesamtzustand des Wertdokuments prüfen, in das wenigstens eine der Wertdokumenteigenschaften eingeht bzw. das von wenigstens einer der Wertdokumenteigenschaften abhängt. In das Kriterium können insbesondere weiter Referenzdaten zur Festlegung eines noch zulässigen Zustands des Wertdokuments eingehen, die vorgegeben und in dem Speicher 40 gespeichert sind. Der Gesamtzustand kann beispielsweise durch zwei Kategorien "noch umlauffähig" bzw. "verkehrsfähig" oder "zu vernichten" gegeben sein. In Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand steuert die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30, insbesondere der Prozessor 38 darin die Transporteinrichtung 18, genauer die Weiche 20, so an, daß das geprüfte Wertdokument entsprechend seinem ermittelten Gesamtzustand zur Ablage in das Ausgabefach 26 oder zur Vernichtung zu dem Shredder 28 transportiert wird.
Zur Bearbeitung von Wertdokumenten 12 werden in das Eingabefach 14 als Stapel oder einzeln eingelegte Wertdokumente 12 von dem Vereinzler 16 vereinzelt und vereinzelt der Transporteinrichtung 18 zugeführt, die die vereinzelten Wertdokumente 12 der Sensoranordnung 24 zuführt. Diese erfaßt wenigstens eine Eigenschaft der Wertdokumente 12, wobei Sensorsignale gebildet werden, die die Eigenschaft des Wertdokuments wiedergeben. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 erfaßt die Sensorsignale, ermittelt in Abhängigkeit von diesen einen Zustand und die Echtheit des jeweiligen Wertdokuments und steuert in Abhängigkeit von dem Ergebnis die Weiche 20 so an, daß beispielsweise noch verwendbare Wertdokumente dem Ausgabefach 26 und zu vernichtende Wertdokumente dem Shredder 28 zur Vernichtung zugeführt werden.
Klebestreifen auf den Wertdokumenten 12 können beispielsweise mittels des Sensors 36, erkannt werden. Zur Charakterisierung des Zustands der Banknoten kann die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 hierzu beispielsweise die Anzahl der Klebestreifen oder die Gesamtlänge bzw. Gesamtfläche der Klebestreifen aus den Sensorsignalen des Sensors 36 ermitteln.
Zur Ermittlung des Gesamtzustands der Banknoten verwendet die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 das bereits erwähnte Kriterium, in das wenigstens eine der Eigenschaften eingehen kann. Die einzelnen Werte können beispielsweise in einem Kriterium verknüpft werden, beispielsweise mittels einer Linearkombination. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 vergleicht dann zur Ermittlung des Gesamtzustands der Banknoten die Linearkombination der den Zustand der Banknoten charakterisierenden Eigenschaften mit einem vorgegebenen Wert und entscheidet beispielsweise ob der Zustand der Banknoten gut oder schlecht ist, d. h. ob sie umlauffähig sind oder nicht. Dadurch wird erreicht, daß eine Banknote, die bereits eine erhebliche Verschmutzung und/oder Farbabnutzung aufweist, die aber für sich allein noch nicht dazu führen würde, daß der Zustand der Banknote als schlecht ermittelt werden würde, als schlecht ermittelt wird, wenn die Banknote zusätzlich z. B. auch nur wenige Flecken und/oder Risse usw. aufweist.
Der Sensor 32, der zur ortsaufgelösten Erfassung von Farben der Wertdokumente 12 dient, ist in den Figuren 2 und 3 genauer gezeigt. Er wird im folgenden nur kurz beschrieben, eine ausführliche Beschreibung findet sich in der von der Anmelderin eingereichten Patentanmeldung WO2006/018283 , deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird. Der Sensor 32 ist als Zeilensensor ausgelegt, an dem zur Erfassung eines Bildes ein Wertdokument mit konstanter Geschwindigkeit vorbeitransportiert wird. Während des Vorbeitransports erfaßt der Sensor 32 Zeilenbilder, die entsprechend der Erfassungsreihenfolge zusammengesetzt ein zweidimensionales Bild des Wertdokuments ergeben.
Der Sensor 32 besitzt eine Lichtquelle 42 zur Beleuchtung eines Wertdokuments 12 mit optischer Strahlung 44 im sichtbaren Wellenlängenbereich, vorzugsweise weißem Licht. In dem Strahlengang der Beleuchtungsstrahlung 44 ist noch eine in den Figuren nicht gezeigte optionale Kondensoroptik zur Bündelung der abgegebenen Beleuchtungsstrahlung 44 angeordnet. Zur Erfassung der von dem Wertdokument 12 remittierten optischen Strahlung, im folgenden auch als Detektionsstrahlung bezeichnet, ist eine Farberfassungseinrichtung 46 vorgesehen.
Die Farberfassungseinrichtung 46 besitzt entlang eines Detektionsstrahlengangs eine zur Begrenzung des Bildfelds vorgesehene, einen Eintrittsspalt bildende Blende 48 und ein Feld von selbstfokussierender Linsen 50, von dem in Fig. 2 beispielhaft nur eine Reihe abgebildet ist, von der wiederum nur die äußerste Linse zu sehen ist. Die selbstfokussierenden Linsen 50 lenken die Detektionsstrahlung auf eine räumlich spektral dispergierende Einrichtung 52, die die optische Strahlung in Spektralkomponenten zerlegt, die sich entsprechend ihrer spektralen Zusammensetzung entlang unterschiedlicher Raumrichtungen ausbreiten. Eine in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt Detektionsoptik fokussiert die Spektralkomponenten auf eine ortsauflösende Detektionseinrichtung 54 mit mehreren, der Anzahl der zu detektierenden Farben entsprechenden, im Beispiel drei, parallel zu Richtung des Eintrittsspalts ausgerichteten Zeilen 56, 58 und 60 von Detektionselementen, die auch als Detektorzeilen bezeichnet werden, die die Intensität der Spektralkomponenten entlang einer jeweiligen Zeile erfassen und entsprechende Detektionssignale bilden.
Die in der Nähe des zu prüfenden Wertdokuments 12 angeordnete Blende 48 bildet vorzugsweise einen Eintrittsspalt mit einer Spaltweite zwischen 0,1 und 0,2 mm und einer typischen Länge entsprechend einer zu erwartenden Breite der Wertdokumente, im Beispiel von Banknoten zwischen 10 und 200 mm, vorzugsweise bei etwa 100 mm.
Bei selbstfokussierenden Linsen 50 handelt es sich im Allgemeinen um zylinderförmige optische Elemente aus einem Material, welches einen von der optischen Achse des Zylinders zu dessen Mantel hin parabolisch abnehmenden Brechungsindex aufweist. Durch die Verwendung solcher Linsen 50 wird eine vom Abstand zwischen Wertdokument und Bild unabhängige und justierfreie 1:1-Abbildung des zu untersuchenden Teilbereichs des Wertdokuments 12 auf die dispergierende Einrichtung 52 erreicht.
Als dispergierende Einrichtung 52 kann beispielsweise ein diffraktives Element wie ein optisches Gitter verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Prisma aus Kronglas mit einem Prismenwinkel von etwa 60° verwendet. Die dispergierende Einrichtung 52 ist so angeordnet, daß die Spektralkomponenten parallel zu einer Ebene verlaufen, die in guter Näherung orthogonal zu der Richtung des Eintrittsspalts verläuft.
Zur entlang einer Zeile ortsaufgelösten Detektion der Spektralkomponenten dient die Detektionseinrichtung 54, die zur Erzeugung von Bilddaten, die Farben eines untersuchten Wertdokuments dienen, mit einer Farbauswerteeinrichtung 62, d.h. einer Vorrichtung zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von_Farbübergängen nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, verbunden, die in diesem Beispiel in die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 integriert ist, was aber nicht notwendig ist.
Die Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 sind auf einem gemeinsamen, der Übersichtlichkeit halber nur in Fig. 3 gezeigten Träger 63 angebracht.
In der Richtung der Zeilen sind die Ausdehnungen der Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 konstant. Die Breite der Detektionselemente einer Zeile, d.h. der Ausdehnung in Richtung der Zeile, und deren Abstand in Richtung der Zeile sind jeweils gleich und durch die erforderliche Auflösung vorgegeben, im Beispiel etwa 0,2 mm für eine Auflösung von 125 dpi.
Um möglichst unmittelbar Detektionssignale erhalten zu können, die dem Farbempfinden des Menschen möglichst gut entsprechen, unterscheiden sich die Detektorzeilen 56, 58 und 60 durch die Höhe h der Detektionselemente der jeweiligen Zeile, d.h. ihre Ausdehnung orthogonal zu der Richtung der Zeile (vgl. Fig. 3). Dadurch empfangen die Detektionselemente verschiedener Zeilen entsprechend ihrer Höhe unterschiedlich breite Spektralbereiche, so daß das Empfindlichkeitsspektrum der Detektionseinrichtung 54 entsprechend beeinflußt wird. Zur Auswahl der Lage der Spektralbänder können sich die Abstände d der Detektorzeilen 56, 58 und 60 voneinander unterscheiden. Die Höhen der Detektionselemente und die Abstände der Detektorzeilen in der Richtung der räumlichen Auffächerung der Spektralkomponenten, d.h. quer zur Richtung der Zeilen, sind so gewählt, daß eine Detektion möglich ist, die wenigstens näherungsweise dem des Farbempfindens des Menschen nahekommt bzw. daß das erfaßte Spektrum zumindest näherungsweise an das Farbempfinden des menschlichen Auges angepaßt ist.
Die einzelnen Detektorzeilen können beispielsweise auf Silizium basieren. Dabei müssen die Detektorzeilen 56, 58 und 60 für eine Annäherung des Farbempfindens des menschlichen Auges zur Erfassung von spektralen Anteilen aus dem "blauen" und dem "infraroten" Spektralbereich eine vergleichsweise große Höhe besitzen, da Silizium für diese Wellenlängenbereiche unempfindlicher als für andere Wellenlängenbereiche ist.
Eine weitere Angleichung an das Farbempfinden des Menschen kann erzielt werden, wenn die erfaßten spektralen Anteile abhängig oder unabhängig von der Geometrie der Detektorzeilen 56, 58 und 60 in der Farbauswerteeinrichtung 62 gewichtet werden. Die spektralen Anteile können insbesondere abhängig von ihren Intensitäten mittels multiplikativer Gewichtungsfaktoren individuell gewichtet werden, wobei die Gewichtungsfaktoren abhängig von dem Spektrum sind, welches angenähert werden soll. Dabei wird beispielsweise in einem Siliziumdetektor festgestellt, daß der spektrale Anteil im "roten" Spektralbereich insgesamt einen Intensitätswert list aufweist, der Wert jedoch I_soll betragen sollte. Dann wird zur Kalibrierung der Gewichtungsfaktor von vornherein so eingestellt, daß ein erfaßter Intensitätswert unter Verwendung des Gewichtsfaktors in einen kalibrierten Wert umgewandelt wird. Diese Anpassung erfolgt für alle zu erfassenden spektralen Anteile bei der Kalibrierung der Gesamtvorrichtung.
Hier wird davon ausgegangen, daß nach Kalibrierung die Farbauswerteeinrichtung 62 aus den Detektionssignalen der Detektorzeilen 56, 58 und 60, Bilddaten erzeugen kann, die in guter Näherung als Farbkoordinaten in dem genormten CIE XYZ-Farbraum verwendet werden können.
Zur Erfassung eines Farbbildes eines Wertdokuments 12 wird dieses an der Farberfassungseinrichtung 46 mit konstanter Geschwindigkeit vorbeitransportiert, wobei in konstanten Zeitabständen mit den Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 Intensitätsdaten orts- und farbaufgelöst erfaßt werden. Die Intensitätsdaten stellen Bilddaten dar, die die Eigenschaften von Pixeln eines Zeilenbildes beschreiben, das den von der Farberfassungseinrichtung 46 erfaßten zeilenförmigen Bereich des Wertdokuments 12 wiedergibt. Durch Aneinandersetzen der Zeilenbilder entsprechend der zeitlichen Reihenfolge der Erfassung, d.h. entsprechende Zuordnung der Bilddaten, wird dann ein Bild des Wertdokuments mit Pixeln erhalten.
Zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung von Farbübergängen auf untersuchten Wertdokumenten dient die Vorrichtung 62, die wie bereits ausgeführt, in die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 integriert ist. Zur Erkennung von Farbübergängen ist in dem Speicher 40 ein Computerprogramm gespeichert, bei dessen Ausführung durch den Prozessor 38 das im Folgenden geschilderte, in Fig. 7 veranschaulichte Verfahren durchgeführt wird. Der Prozessor 38 bildet dabei mit einem entsprechenden Softwaremodul des Computerprogramms eine Schnittstelle zur Erfassung von Verarbeitungsdaten, die in den Figuren nicht explizit gezeigt ist.
Das Verfahren beruht unter anderem auf folgenden Grundlagen, die exemplarisch an einer in Fig. 4 gezeigten Banknote 64 als Wertdokument 12 geschildert werden. Die Banknote 64 verfügt über einen Bildbereich 65, der Flächen verschiedener Farbe aufweist.
Auf der als druckfrisch angenommenen echten Banknote 64 eines vorgegebenen Banknotentyps befindet sich insbesondere ein Abschnitt 66, auf dem sich ein Farbübergang von einer ersten Farbe, einem tiefen Lila, zu einer zweiten Farbe, einem hellen Gelb, befindet. In Fig. 5 ist ein Teil des Farbübergangs nochmals in unter Verwendung von schwarzen Punkten gezeigt, die Anteile des tiefen Lila veranschaulichen sollen.
Zerlegt man diesen für den Banknotentyp vorgegebenen Abschnitt 66 in quadratische Bildelemente 68, die den Abschnitt 66 überschneidungsfrei vollständig überdecken, können jedem der Bildelemente Farbkoordinatenwerte bzw. ein durch diese dargestellter Farbpunkt in einem Farbraum, in diesem Beispiel dem CIE L*a*b-Farbraum als geräteunabhängig definiertem Farbraum, der in Bezug auf die Wahrnehmung von Farbunterschieden durch den Menschen linearisiert ist, und ein entsprechender Ort bzw. eine entsprechende Lage auf dem Wertdokument 12 zugeordnet werden.
In einer Darstellung der Farbpunkte des Abschnitts 66 in dem Koordinatensystem des Farbraums (vgl. Fig. 6) liegen die Farbpunkte in sehr guter Näherung auf einer Strecke 70, die zwei Endpunkte T₁ und T₂ verbindet, die den Farben, zwischen denen der Übergang auftritt, entsprechen.
Insbesondere kann ein Merkmalsabschnitt des Farbraums durch die 'Strecke 70, genauer deren Endpunkte, und einen kleinsten Abstand Δe angegeben werden, der so gewählt ist, daß der Abstand der vorgegebenen Punkte von der Strecke nicht größer ist als der kleinste Abstand. Die Strecke und der kleinste Abstand Δe definieren eine geschlossene Fläche im Farbraum.
Durch nur leichte und gleichmäßige Verschmutzung und/oder Farbabnutzung der Banknote, die einen weiteren Gebrauch der Banknote noch zulassen, werden die erfaßten Farbpunkte nicht innerhalb der Fläche und insbesondere genau auf der Strecke 70 liegen, sondern einen gewissen Abstand von derselben aufweisen. Ist der Abstand nur klein, wird ein Mensch bei einer Betrachtung der Banknote keine oder eine nur sehr geringe Abweichung von einer druckfrischen Banknote feststellen. Zur Quantifizierung kann beispielsweise das Kriterium verwendet werden, daß ein erfaßte Farbpunkt keine relevante Abweichung im Farbraum darstellt, wenn dessen Abstand von der Strecke 70 kleiner als ein vorgegebener Höchstabstand ΔE, im Beispiel ein Höchstabstand von 2, ist. Der Höchstabstand ist dabei kleiner als Δe, das in diesem Ausführungsbeispiel bei der Erkennung nicht berechnet zu werden braucht, sondern nur für die Wahl von ΔE eine Rolle spielt. Ist der Abstand größer, kann eine deutliche Farbabweichung erkannt werden, so daß die Banknote für einen Umlauf nicht mehr geeignet ist, da ein Mensch Farbabweichungen zu druckfrischen Banknoten feststellen würde. Der Höchstabstand ΔE kann in einem anderen Ausführungsbeispiel auch als Summe aus Δe und einem weiteren Wert ermittelt werden, der einen minimalen Abstand von zwei Farbpunkten im Farbraum beschreibt, die der Beobachter gerade noch als verschieden erkennt.
Um feststellen zu können, ob ein Farbpunkt innerhalb des Höchstabstands liegt, wird eine Farbreferenzverteilung für die Farbpunkte bzw. die entsprechenden Farbkoordinatenwerte des vorgegebenen Abschnitts einem druckfrischen Wertdokument bzw. einer druckfrischen Banknote eines vorgegebenen Typs definiert. Diese ist durch eine geschlossene Referenzfläche 72 gegeben, die durch den Höchstabstand und die Strecke, beispielsweise durch deren Endpunkte gegeben sein kann und deren Punkte insbesondere genau den Höchstabstand von der Strecke 70 aufweisen. Innerhalb oder auf der Referenzfläche 72 liegende Farbpunkte entsprechen der Farbreferenzverteilung, andere nicht.
Weiter muß noch festgestellt werden, daß die den Farbpunkten, die der Farbreferenzverteilung entsprechen, entsprechenden Bildelemente in dem Abschnitt der Banknote auch entsprechend für den vorgegebenen Banknotentyp vorgegebenen Referenzlagen verteilt sind.
Wird also eine Banknote des vorgegebenen Banknotentyps untersucht und finden sich Farbpunkte außerhalb der Referenzfläche, sind diese auf Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen zurückzuführen. Farbpunkte innerhalb oder auf der Referenzfläche dagegen gehören zu einem Farbübergang in dem Abschnitt einer Banknote des vorgegebenen Typs, wenn deren örtliche Verteilung der durch die Referenzlagen vorgegebenen örtlichen Referenzverteilung entspricht.
Um eine schnelle Durchführung des Verfahrens zu ermöglichen, erweist es sich als günstig, für einen Farbpunkt nur zu prüfen, ob dieser von der Strecke 70 einen Abstand aufweist, der kleiner ist als der Höchstabstand ΔE. Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden. Liegt ein Farbpunkt P₁ so, daß das durch den Farbpunkt gehende Lot auf eine koaxial zu der Strecke verlaufende Gerade die Strecke schneidet, so ist der Abstand zwischen der Farbpunkt P₁ und dem Fußpunkt des Lots der gesuchte Abstand (vgl. der Farbpunkt P₁ in Fig. 6).
Schneidet das Lot dagegen die Strecke nicht (vgl. Farbpunkt P₂ in Fig. 6), so ist als Abstand des Farbpunktes von der Strecke der kleinere der beiden Abstände des Farbpunkts von den Endpunkten T₁ und T₂ der Strecke zu verwenden.
Der Abstand eines Punktes P mit Farbraumvektor p vom Ursprung des Farbraums bzw. Farbraumkoordinatensystems zu dem Punkt P von einer Strecke mit den Endpunkten T₁ (mit Farbraumvektor ti) und T₂ (mit Farbraumvektor t₂) kann als Länge des folgenden Abstandsvektors D ermittelt werden: $D = p - t_{1} - e_{21} \min (|t_{2} - t_{1}|, \max [0, (p - t_{1}) e_{21}]),$
wobei $e_{21} = \frac{t_{2} - t_{1}}{|t_{2} - t_{1}|}$
der Einheitsvektor in Richtung von t₂-t₁ ist.
Bezeichnet ΔE den Höchstabstand, so entspricht ein Farbpunkt der Farbreferenzverteilung, wenn das Kriterium für den maximal zulässigen Abstand D²<(ΔE)² erfüllt ist.
In diesem Beispiel wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, daß für alle vorgegebenen Typen von Wertdokumenten ein Abschnitt so ausgewählt wird, daß in diesem nur ein vorgegebener Farbübergang auftreten sollte. Allgemein können mehrere Abschnitte untersucht werden; wird dann für wenigstens einen der Abschnitte das Fehlen eines für den Abschnitt vorgegebenen Farbübergangs erkannt, wird das Wertdokument als nicht umlauffähig ausgesondert. Das Verfahren in diesem ersten Ausführungsbeispiel läuft folgendermaßen ab (vgl. Fig. 7).
In Schritt S10 wird zunächst ein Bild des Abschnitts des Wertdokuments erfaßt. Dazu wird das Wertdokument mit im Beispiel konstanter Transportgeschwindigkeit an der Farberfassungseinrichtung 46, insbesondere der Detektionseinrichtung 54 vorbeibewegt; während dieser Bewegung werden in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit vorgegebenen Zeitabständen mittels der Detektorzeilen bzw. Detektionselementzeilen 56, 58 und 60 Bilddaten erfaßt, die die entsprechend der jeweiligen Detektorzeile Farben von Pixeln wiedergeben, die bei Anordnung in der Reihenfolge ihrer Erfassung ein Bild des untersuchten Abschnitts des Wertdokuments wiedergeben. Die Bilddaten für ein Pixel umfassen also die Farbwerte, im Beispiel die Farbkoordinatenwerte im CIE-XYZ-Farbraum, sowie den Ort bzw. die Lage des Pixels auf der Banknote.
Diese Bilddaten werden dann in Schritt S12 einer Tiefpaßfilterung unterzogen. Im Beispiel werden dazu jeweils für ein gewähltes Pixel die Werte jeder der Farbkoordinaten ersetzt durch den Mittelwert der Werte der jeweiligen Farbkoordinate über das gewählte Pixel und Pixel in einem vorgegebenen Mittelungsabstand. Hier können beispielsweise jeweils für ein gewähltes Pixel die Werte jeder der Farbkoordinaten durch den Mittelwert der Werte der jeweiligen Farbkoordinate über die Pixel in einem Quadrat ersetzt werden, in dessen Mittelpunkt das gewählte Pixel sitzt. Die Seitenlänge des Quadrats wird in Einheiten der Länge der Pixelkanten festgelegt und beträgt im Beispiel wenigstens 5 Pixel. Durch diese Tiefpaßfilterung kann erreicht werden, daß feine Linien, deren Farbe von der der Nachbarbereiche der Linien abweicht, nicht als einzelne Farbübergänge erkannt werden. Solche Farbübergänge sind für die Untersuchung auf den Zustand der Banknoten nämlich ohne Belang.
In Schritt S14 werden die tiefpaßgefilterten Bilddaten der Pixel in Verarbeitungsdaten von den Pixeln, d.h. gleichen Bereichen des Bildes, entsprechenden Bildelementen transformiert, indem die Farbkoordinatenwerte in den Bilddaten nach bekannten Formeln in den Farbraum CIE L*a*b transformiert werden. Diese Farbkoordinatenwerte entsprechen, wie oben ausgeführt, einem Farbpunkt in dem Farbraum. Der CIE L*a*b-Farbraum zeichnet sich dadurch aus, daß Abstände zwischen Farbpunkten in diesem Farbraum wenigstens näherungsweise vom Menschen wahrgenommene, quantifizierte Unterschiede zwischen Farben wiedergeben. Die Verarbeitungsdaten umfassen weiter den Ort bzw. die Lage des Pixels auf der Banknote.
In Schritt S16 wird auf der Basis der Bilddaten der Pixel mit bekannten Verfahren ein Typ des untersuchten Wertdokuments bestimmt; ein Beispiel für ein solches Verfahren ist in DE 100 45 360 A1 beschrieben. Dieser ermittelte Typ dient zur Vorgabe der Farbreferenzverteilung und der Referenzlagen. Dazu ist in dem Speicher 40 der Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 eine Liste von Banknotentypen, die verschiedene Denomination für wenigstens einen Währungsraum umfaßt, mit Daten über entsprechende Farbreferenzverteilungen, gegeben durch die Farbkoordinatenwerte von Endpunkten von Strecken im CIE-L*a*b-Farbraum und den Höchstabstand ΔE, und entsprechende Referenzlagen gespeichert.
In Schritt S18 wird geprüft, für welche Bildelemente, die in dem vorgegebenen Abschnitt liegen, die Farbkoordinatenwerte in den Verarbeitungsdaten bzw. die entsprechenden Farbpunkte der Farbreferenzverteilung für den in Schritt S16 ermittelten Banknotentyp entsprechen.
Dazu werden, wie oben beschrieben, die Quadrate der Abstände der Farbpunkte von der jeweiligen Strecke ermittelt und mit dem Quadrat des Höchstabstands verglichen. Ist für einen Farbpunkt bzw. das entsprechende Bildelement kleiner als das Quadrat des Höchstabstands wird es entsprechend als der Farbreferenzverteilung entsprechend gekennzeichnet.
In Schritt S20 wird geprüft, ob die der Farbreferenzverteilung entsprechenden Bildelemente an Orten auf der Banknote bzw. in dem Abschnitt liegen, die einer für die Farbreferenzverteilung vorgegebenen Ortsverteilung, gegeben durch Referenzlagen, entsprechen. Im Beispiel wird genauer geprüft, welche der Orte innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen. Der Farbreferenzverteilung entsprechende Bildelemente, deren Orte nicht der Ortsverteilung entsprechen, und nicht als der Farbreferenzverteilung entsprechende Bildelemente werden dann als Farbabweichungen gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Referenzlagen durch Lagekoordinaten in dem Abschnitt gegeben. Eine Lage eines Bildelements entspricht einer der Referenzlagen, wenn deren euklidischer Abstand kleiner als ein vorgegebenen Höchstabstand im Ortsraum ist, der beispielsweise in Abhängigkeit von der zu erwartenden Genauigkeit der Ausrichtung der Farberfassungseinrichtung zu dem Wertdokument gewählt sein kann.
In Schritt S22 wird anhand eines vorgegebenen Kriteriums für die nicht der Farbreferenzverteilung entsprechenden Bildelemente entschieden, ob das Wertdokument als unverschmutzt einzuordnen ist oder nicht. In diesem Beispiel wird dazu die Anzahl der Bildelemente, die als Farbabweichung gekennzeichnet sind, mit einer für den Wertdokumenttyp vorgegebenen Maximalanzahl N verglichen.
Liegt die Anzahl der Abweichungen über der Maximalanzahl N, wird das Wertdokument als für zu verschmutzt für einen weiteren Gebrauch angesehen und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 36 steuert die Weiche 20 so an, daß das Wertdokument dem Shredder 26 zugeführt wird. Andernfalls wird steuert die Steuer- und Auswerteeinrichtung 36 die Weiche 20 so an, daß das Wertdokument in die Ablage 26 transportiert wird.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird als Farbraum statt des CIE-L*a*b-Farbraums der RGB-Farbraum gewählt. In Fig. 8 ist dazu die Verteilung der Farbraumpunkte des in Fig. 6 dargestellten Farbübergangs gezeigt. Wie leicht zu erkennen, ergibt sich auch hier eine sehr gute Annäherung durch ein Geradenstück bzw. eine Strecke.
Bei dem Verfahren braucht nur in Schritt S14 eine Transformation in den RGB-Farbraum vorgenommen zu werden. Weiterhin müssen Daten, die die Farbreferenzverteilung beschreiben, entsprechend geändert werden.
Alle anderen Einzelheiten entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nur dadurch, daß kompliziertere Farbübergänge geprüft werden können.
Ein Beispiel für eine solche komplizierte Farbreferenzverteilung für einen komplizierteren Farbübergang, hier zwischen drei Farben, ist in Fig. 9 veranschaulicht. Der Farbübergang entspricht einer Farbreferenzverteilung, die durch eine Referenzfläche 74 dargestellt werden kann. Die Referenzfläche kann selbst durch zwei Strecken 76 und 76' und einen Höchstabstand ΔE dargestellt werden. Die Farbpunkte der Referenzfläche sind gegeben durch alle Farbpunkte, deren Abstand von den beiden Strecken berechnet nach dem oben geschilderten Verfahren kleiner als der Höchstabstand ist.
Allgemein kann die Referenzfläche durch N Strecken mit Endpunkten T_i1 und T_i2, dargestellt durch Vektoren t_i1 und t_i2, in dem verwendeten Farbraum dargestellt werden, wobei i=1, ... , N eine natürliche Zahl ist. Das Quadrat des Abstands eines Farbpunkts von den Strecken ist dann gegeben durch $D^{2} = \min_{i = 1, \dots, N} {\{p - t_{1 i} - e_{i 21} \min (|t_{i 2} - t_{i 1}|, \max [0, (p - t_{i 1}) e_{i 21}])\}}^{2}$
mit $e_{i 21} = \frac{t_{i 2} - t_{i 1}}{|t_{i 2} - t_{i 1}|} .$
Dies ist in Fig. 8 für den Fall N=2 gezeigt, wobei T₁₂=T₂₁ ist.
Das entsprechende Verfahren unterscheidet sich von dem Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels nur darin, daß in Schritt S18 nun die zuletzt aufgeführte Abstandsbestimmung ausgeführt wird.
In anderen Ausführungsbeispielen wird nicht jedem Pixel ein Bildelement zugeordnet, so daß die örtliche Auflösung im Zuge der Tiefpaßfilterung reduziert wird. Beispielsweise kann die Reduktion so erfolgen, daß nur halb so viele Bildelemente gebildet werden wie Pixel vorhanden sind.
In anderen Ausführungsbeispielen werden andere Farberfassungseinrichtungen verwendet, wie sie beispielsweise in der WO2006/018283 beschrieben sind. Weiter können auch konventionelle Farbsensoren mit Farbfiltern verwendet werden.
Im allgemeinen können die Bilddaten durch Relativbewegung von Farberfassungseinrichtung und Wertdokument, also beispielsweise auch durch Bewegung der Farberfassungseinrichtung erhalten werden.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, die Bilddaten zu einem Zeitpunkt zu erfassen, wozu dann eine entsprechende Farberfassungseinrichtung zur Erfassung eines zweidimensionalen Farbbildes verwendet wird.
Andere Ausführungsbeispiele können sich von den zuvor geschilderten Ausführungsbeispielen dadurch unterscheiden, daß der Wertdokumenttyp, im Beispiel die Währung und Denomination einer untersuchten Banknote, durch eine Erfassung geometrischer Dimensionen der Banknote und Vergleich mit vorgegebenen Dimensionen ermittelt wird. Es ist natürlich auch jedes andere Verfahren geeignet.
Es ist auch möglich, daß die Steuer- und Auswerteeinrichtung 30 so ausgebildet ist, daß sie in Schritt S16 Daten einliest, die den Wertdokumenttyp wiedergeben. Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn nur Wertdokumente eines vorgegebenen Wertdokumenttyps verarbeitet werden.
Die Bestimmung des Wertdokumenttyps kann ganz entfallen, wenn die Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Wertdokumenten nur eines Typs ausgebildet ist bzw. eingesetzt wird.
Die Referenzfläche bzw. die diese definierenden Daten können folgendermaßen mittels einer entsprechend programmierten Datenverarbeitungseinrichtung bestimmt werden, die bzw. deren Prozessor die Rechenschritte ausführt.
Zunächst wird eine möglichst große Anzahl von Wertdokumenten desselben Wertdokumenttyps, in diesem Beispiel Banknoten derselben Denomination, aber unterschiedlichem Verschmutzungs- und/oder Farbabnutzungsgrad vorgegeben. Der Verschmutzungs- oder Farbabnutzungsgrad variiert dabei vorzugsweise zwischen "neu" also druckfrisch und unverschmutzt und stark verschmutzt und/oder abgenutzt, d.h. einem Verschmutzungs- bzw. Farbabnutzungsgrad, der gerade noch, beispielsweise von dem die im Umlauf befindlichen Wertdokumente prüfenden Institut wie einer Zentralbank, als akzeptabel angesehen wird.
Es werden dann die Schritte S10 bis S14 für die vorgegebenen Wertdokumente durchgeführt und die dem vorgegebenen Abschnitt eines jeweiligen Wertdokuments abgespeichert.
Damit liegen als Verarbeitungsdaten für jedes der Wertpapiere Farbraumkoordinaten im CIE-Lab-Raum vor. Die Farbraumkoordinaten werden zur einfacheren Beschreibung des Verfahrens als Koordinaten eines dreidimensionalen Vektors aufgefaßt.
Im nächsten Schritt wird dann ein mittlerer Vektor als Mittelwert der Vektoren ermittelt und gespeichert. Von den den Verarbeitungsdaten entsprechenden Vektoren wird der mittlere Vektor subtrahiert, so daß die entstehenden verschobenen Vektoren den Nullvektor als Mittelwert aufweisen.
Im nächsten Schritt wird die Korrelationsmatrix für die verschobenen Verarbeitungsdaten ermittelt, die entsprechend der Dimension der Vektoren eine 3x3-Matrix ist.
Im nächsten Schritt werden die zwei größten Eigenwerte und diesen entsprechende, zueinander orthogonale Eigenvektoren dieser Matrix ermittelt.
In dem folgenden Schritt werden die Koordinaten der die Referenzfläche bestimmenden Strecke bestimmt, indem zunächst der Eigenvektor zu dem größten Eigenwert durch Multiplikation mit einem entsprechenden skalaren Faktor auf eine Länge gebracht, die durch den größten Eigenwert bestimmt ist. Im vorliegenden Fall wird der skalare Faktor so bestimmt, daß das Quadrat der Länge das Doppelte des größten Eigenwerts ist. Danach wird der resultierende Vektor so verschoben, daß die vor der Bildung der Korrelationsmatrix durchgeführte Verschiebung aufgehoben.
Die Koordinaten des Anfangs- und des Endpunkts des resultierenden Vektors sind dann die Koordinaten der Endpunkte der gesuchten Strecke.
Das Quadrat des Abstands in der Richtung orthogonal zu der Strecke ist durch den zweitgrößten Eigenwert gegeben.
Die Koordinaten des Anfangs- und des Endpunkts und der Wert für den vorgegebenen Abstand werden dann abgespeichert.
Eine andere Variante des Verfahrens unterscheidet sich von dem gerade geschilderten Verfahren darin, daß statt der Korrelationsmatrix die Kovarianzmatrix verwendet wird. Die Eigenwerte sind dann entsprechend zu skalieren.
Die Ermittlung der Eigenwerte und Eigenvektoren kann dabei beispielsweise mittels einer Singulärwertzerlegung erhalten werden.
Es ist jedoch in einem anderen Ausführungsbeispiel möglich, andere, iterative Verfahren zur Ermittlung von Richtungsdaten, die den Eigenvektor zu dem größten Eigenwert bestimmen, zu verwenden. Beispielsweise kann ein als NIPALS (nonlinear iterative partial least squares) bekannter Algorithmus oder Varianten von diesem verwendet werden.
Die Ermittlung der Länge der Strecke und des vorgegebenen Abstands kann dann jeweils in einem Raum erfolgen, der der Geraden durch die Strecke bzw. einem zu Geraden orthogonalen Unterraum, der gegenüber dem Farbraum eine Dimension weniger aufweist, entspricht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Farbraum nun eine weitere Dimension für die Intensität nicht-sichtbarer optischer Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, im Beispiel im Infraroten, umfaßt. Der Farbraum umfaßt daher die üblichen CIE-XYZ-Dimensionen und eine weitere IR-Dimension. Jedem Bildelement ist daher neben den drei Koordinaten für die (sichtbaren) Farben auch eine zusätzliche Koordinate für die Intensität der IR-Strahlung in dem vorgegebenen Bereich zugeordnet.
Die beschriebenen Verfahren werden nun in dem vierdimensionalen Raum durchgeführt. Dabei können die beschriebenen Transformationen des Unterraums für die (sichtbaren) Farben auch entsprechend den Transformationen des Farbraums im ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden, wobei die zusätzliche Dimension bzw. die entsprechende zusätzliche Koordinate invariant gelassen werden kann.
Auf diese Weise können auch Abnutzungen von IR-Druckfarben erfaßt werden.

Claims

Verfahren zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments (12) eines vorgegebenen Wertdokumenttyps auf der Basis von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen (66) in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen (66) entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt (66) des Wertdokuments (12) wiedergeben, und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten (12) vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokument (12) des Wertdokumenttyps wiedergeben,
bei dem für jedes der Bildelemente (68) ermittelt wird, ob die dem Bildelement zugeordneten Farbkoordinatenwerte in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen, wobei die Farbreferenzverteilung durch wenigstens eine vorgegebene, geschlossene Referenzfläche (72) gegeben ist, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke (70) und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche (72) von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist, bei dem die Lagen der Bildelemente (68), deren Farbkoordinatenwerte als der Referenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument verglichen werden, und bei dem in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich eines Farbübergangs festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Prüfung, ob Farbkoordinatenwerte für ein Bildelement (66) der Farbreferenzverteilung entsprechen, geprüft wird, ob ein den Farbkoordinatenwerten entsprechender Punkt innerhalb oder außerhalb der Referenzfläche (72) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zur Prüfung, ob die dem jeweiligen Bildelement (66) zugeordneten Farbkoordinatenwerte der Farbreferenzverteilung entsprechen, ein Wert ermittelt wird, der den Abstand des den Farbkoordinatenwerten entsprechenden Punktes von der wenigstens einen Strecke (70) wiedergibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Farbraum ein geräteunabhängig definierter Farbraum verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Abstand in Abhängigkeit von einem Mindestabstand von zwei Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum für Farben gegeben ist, die von einem vorgegebenen Betrachter unter vorgegebenen Betrachtungsbedingungen noch als verschieden erkannt werden können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Abstand in Abhängigkeit von dem Wertdokumenttyp vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts (66) verwendet werden, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und bei dem die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement (68) unter Verwendung einer Tiefpaßfilterung der Bilddaten ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Bildung der Verarbeitungsdaten Bilddaten von Pixeln eines erfaßten Bildes des Abschnitts (66) verwendet werden, aus denen die Farbkoordinatenwerte und die Lagen ermittelbar sind, und bei dem die Verarbeitungsdaten für ein Bildelement (68) unter Verwendung der Bilddaten von wenigstens zwei Pixeln gebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Farbraum neben Dimensionen für die sichtbaren Farben eine weitere Dimension für nicht-sichtbare optische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich aufweist, die Bildelemente Daten in Bezug auf die nichtsichtbare optische Strahlung in dem vorgegebenen Wellenlängenbereich umfassen und die Referenzfläche durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist.
Vorrichtung zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von_Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt (66) eines Wertdokuments (12) eines vorgegebenen Wertdokumenttyps mit
wenigstens einer Schnittstelle zur Erfassung von Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen (68) in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen (68) entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt (66) des Wertdokuments (12) wiedergeben, und mit einer Auswerteeinrichtung (62), die dazu ausgebildet ist, auf der Basis von über die wenigstens eine Schnittstelle erfaßten Verarbeitungsdaten und von Referenzdaten, die eine für einen Typ von Wertdokumenten (12) vorgegebene Farbreferenzverteilung von Farbkoordinatenwerten in dem Farbraum in Abhängigkeit von Referenzlagen auf einem Wertdokuments (12) des Wertdokumenttyps wiedergeben, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, und insbesondere für jedes der Bildelemente (68) zu ermitteln, ob die dem Bildelement (68) zugeordneten Farbkoordinatenwerte in dem Farbraum der Farbreferenzverteilung entsprechen, wobei die Farbreferenzverteilung durch eine vorgegebene geschlossene Referenzfläche (72) in dem Farbraum gegeben ist, die durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke (70) und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche (72) von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist,
die Lagen der Bildelemente (68), deren Farbkoordinatenwerte als der Referenzverteilung entsprechend ermittelt wurden, mit vorgegebenen Referenzlagen auf dem Wertdokument (12) zu vergleichen, und
in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs eine Anwesenheit oder eine Abwesenheit einer Verschmutzung und/oder Farbabnutzung im Bereich eines Farbübergangs festzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Auswerteeinrichtung (62) wenigstens einen Prozessor (38) und einen Speicher (40), in dem ein mit dem Prozessor (48) ausführbares Computerprogramm nach Anspruch 12 oder ein anderes Programm zur Durchführung Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gespeichert ist, umfaßt.
Computerprogramm zur Erkennung von Verschmutzungen und/oder Farbabnutzungen im Bereich von Farbübergängen in wenigstens einem Abschnitt eines Wertdokuments (12) eines vorgegebenen Wertdokumenttyps, mit Instruktionen für wenigstens einen Prozessor (38), bei deren Ausführung der Prozessor (38) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
Verfahren zur Ermittlung einer Referenzfläche für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem für eine vorgegebenen Anzahl von Wertdokumenten eines vorgegebenen Wertdokumenttyps jeweils diesen zugeordnete Verarbeitungsdaten, die Farbkoordinatenwerte von Bildelementen (66) in einem Farbraum in Abhängigkeit von der Lage der jeweils den Bildelementen (66) entsprechenden Bereiche in dem Abschnitt (66) des Wertdokuments (12) wiedergeben, ermittelt werden,
bei dem Mittelwerte über die Farbkoordinaten wiedergebende erste Komponenten und Korrelationen zwischen den Farbkoordinaten wiedergebende Komponenten einer Matrix in dem Farbraum oder einem anderen Farbraum aus den Verarbeitungsdaten ermittelt werden,
bei dem Richtungsdaten, die die den beiden größten Eigenwerten der Matrix zugehörige Eigenvektoren bestimmen, ermittelt werden,
bei dem aus den Richtungsdaten die lineare Strecke definierende Daten so ermittelt werden, daß die Mitte der Strecke durch die Mittelwerte, die Richtung der Strecke durch die Richtung des ersten Eigenvektors bestimmt ist, und
bei dem die Länge der Strecke und der vorgegebene Abstand von der Strecke in Abhängigkeit von dem größten Eigenwert bzw. dem zweitgrößten Eigenwert oder einer die Korrelation entlang der Strecke und der größten Korrelation in einem Unterraum orthogonal zu der Strecke wiedergebenden Größe ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem als Komponenten der Matrix werden die Komponenten der Korrelationsmatrix ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem als Komponenten der Matrix werden die Komponenten der Kovarianzmatrix ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die zur Ermittlung der die Mittelwerte wiedergebenden Komponenten und Korrelationen zwischen Farbkoordinaten wiedergebenden Komponenten verwendeten Verarbeitungsdaten Farbkoordinaten in ein Lab-Farbraum sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem der Farbraum neben Dimensionen für die sichtbaren Farben eine weitere Dimension für nicht-sichtbare optische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich aufweist, die Bildelemente Daten in Bezug auf die nicht-sichtbare optische Strahlung in dem vorgegebenen Wellenlängenbereich umfassen und die Referenzfläche durch wenigstens eine für den Wertdokumenttyp vorgegebene lineare Strecke und einen vorgegebenen Abstand der Punkte der Referenzfläche von der wenigstens einen linearen Strecke gegeben ist.