EP3776339A1 - Verfahren und system für optische produktauthentifizierung - Google Patents

Verfahren und system für optische produktauthentifizierung

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Publication number
EP3776339A1
EP3776339A1 EP19724352.0A EP19724352A EP3776339A1 EP 3776339 A1 EP3776339 A1 EP 3776339A1 EP 19724352 A EP19724352 A EP 19724352A EP 3776339 A1 EP3776339 A1 EP 3776339A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
product
recognition
particles
reflective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19724352.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Kohlert
Axel MÜLLER
Tamara CHISTYKOVA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Pentaplast GmbH and Co KG
Kloeckner Pentaplast GmbH
Original Assignee
Kloeckner Pentaplast GmbH and Co KG
Kloeckner Pentaplast GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kloeckner Pentaplast GmbH and Co KG, Kloeckner Pentaplast GmbH filed Critical Kloeckner Pentaplast GmbH and Co KG
Publication of EP3776339A1 publication Critical patent/EP3776339A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3271—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using challenge-response
    • H04L9/3278—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials using challenge-response using physically unclonable functions [PUF]
    • G—PHYSICS
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    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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    • G06V20/80—Recognising image objects characterised by unique random patterns
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N15/1429—Signal processing
    • G01N15/1433—Signal processing using image recognition
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    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/06009—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with optically detectable marking
    • G06K19/06037—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with optically detectable marking multi-dimensional coding
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    • G—PHYSICS
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    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/95—Pattern authentication; Markers therefor; Forgery detection

Definitions

  • the present invention relates to a method for optical product authentication with a) steps for labeling a product by
  • the film, the label or the lacquer coating contains randomly distributed, reflective and / or luminescent particles
  • the invention relates to a system for the optical authentication of products, comprising
  • markings which are each formed as a film, film area, label or paint coating and contain randomly distributed, reflective and / or luminescent particles;
  • a registration system having a primary image capture system for recording one or more reference images of a tagged product and a primary image processing system;
  • a communication system based on the Internet and / or a mobile network; and (v) one or more authentication systems each equipped with a secondary image capture system for recording one or more recognition images of a tagged product.
  • US 4,218,674 discloses a system and method for checking the authenticity of a document by comparing document-generated binary output signals with previously stored binary signals.
  • the document contains a safety mark in the form of randomly distributed fibers of a magnetic or magnetizable material.
  • the security tag To read the security tag, the document is scanned along a predetermined track with a detector that registers magnetic fields and outputs an electrical pulse as it traverses the magnetic or magnetized fibers.
  • DE 103 04 805 A1 describes a method for the production of security features, in which a random pattern present on or applied to an object to be marked is used. To do this, the random pattern is read into a computer with a reader and a fingerprint is extracted containing individual features of the pattern. Optionally we apply an identification number on the object. The extracted fingerprint is stored in a machine memory. To identify the marked objects, the random pattern is read in by the object, the fingerprint is extracted and compared with the fingerprint stored in the data memory.
  • DE 60 2004 007 850 T2 discloses a method, a computer program and an electronic device for determining the authenticity of an object, wherein the object has a three-dimensional pattern of randomly distributed particles. The method works with a first and second code. The second code is determined by two-dimensional data acquisition on the pattern of randomly distributed particles. For this purpose, the object is illuminated with white scattered light and detected by the object reflected and transmitted light. The object comprising a pattern of randomly distributed particles is preferably a label.
  • the safety mark is an inherent part of the product, which occurs accidentally during manufacturing or is produced by specific measures. Due to the material composition, surface structure and shape of the product, the nature and condition of the safety mark are strictly limited. As product-inherent safety characteristics are u.a. optically detectable, formed from scratches or fibers random surface pattern or well-defined isotope additions in polymeric materials known. Product-inherent safety markings have a narrow range of use and are unsuitable for food, medicines, cosmetics and clothing textiles.
  • the safety mark is designed as a label and is affixed to the product. Labels have the disadvantage of having a limited area and facilitating the location and identification of the security tag.
  • the physical-chemical nature and the operating principle of the safety mark can usually be determined quickly. If the nature and the principle of operation is known, replication may at best be counteracted by copy protection. In the prior art two methods for the formation of a copy protection are described, the two methods are also combined. On the one hand, an "invisible" and, on the other hand, a non-reproducible or only under disproportionate effort reproducible security feature is proposed.
  • a safety indicator should not be reproducible if possible.
  • the term "reproducible" is not to be understood in the sense of an exact physical reproduction but refers to the metrological detection of certain patterns present in the security mark. In known safety characteristics are mostly spatial - usually two-dimensional pattern such.
  • Smart codes used which are detected by means of optical or magnetic detectors. As an example of three-dimensional patterns are mainly holograms to call. Less commonly used safety markers include chemical markers such as isotopes, which are detected by spectroscopic measurement methods.
  • the pattern To reproduce a security tag, the pattern must first be identified.
  • the identification of a pattern can be made difficult in various ways, u. a. by using a pattern that is invisible to the human eye.
  • hidden (so-called covered) patterns are proposed in the prior art.
  • most of the known invisible patterns can be identified with little effort with currently available measurement methods.
  • the term information content of safety labels is important.
  • the term information content is to be understood as a synonym for the number of structural details, such as points or lines. The higher the information content, the more effort the replication requires.
  • the information content is limited upwards by the area ratio of the security marking to the size of the detail structures. The larger the area of the safety mark and the smaller the detail structures, the greater the maximum possible information content.
  • the metrological detection of safety characteristics usually takes place at two or more locations and / or times, for example at the producer of a product, possibly in a freight warehouse or during transport, as well as at a dealer or a consumer.
  • a product is first equipped with a safety indicator in an identification step.
  • the security code or the pattern contained therein is generally not a priori known, but is detected by measurement and recorded the measurement signal in encrypted or unencrypted form as identity code.
  • a security code located on a product is detected metrologically in a manner similar to the identification step and the measurement signal is compared in encrypted or unencrypted form with existing identity codes.
  • the product provided with a safety mark is positioned under a detector or passed past a detector.
  • the latter is e.g. the case with laser scanners, magnetic read heads or cameras with line sensor, as they are used in industrial image processing.
  • the positioning or movement of the product relative to the detector is done manually or by means of a mechanical device, such as e.g. a conveyor belt. Due to product technical or logistical conditions, certain specifications must be observed.
  • the metrological detection takes place without contact, wherein the working distance between the product and a detector must not fall below a minimum distance of a few cm up to a few meters. If the working distance is to be more than a few cm, preferably optical, in particular imaging, methods are used for the metrological detection.
  • sensitivity primarily means high lateral resolution and contrast, ie the optical measuring system used must have an optimized modulation transfer function.
  • immunity to metrological deviations so that the false negative error rate, ie the number of erroneously as a counterfeit rated original safety characteristics is low.
  • a common measurement deviation in the optical detection is incorrect positioning of the safety mark relative to the detector, vibrations or different lighting conditions.
  • the term coding encompasses all known electronic and mathematical methods used in the metrological recording, conversion, encryption, storage and reproduction of security identifiers. These methods may be implemented in the form of electronic hardware or software.
  • the data volume used in the coding is determined essentially by the information content of the safety mark in conjunction with the resolution of the metrological detection. In the optical detection of two-dimensional patterns, the data volume is limited upwards by the product of the number of metrologically resolved pixels (resolution pixels) and the number of color or contrast levels per resolution pixel. Detail structures of the security tag that are smaller than the resolution pixel can not be detected and therefore can not be encoded.
  • the present invention has the object to overcome the above disadvantages and to provide a simple and robust method for optical product authentication.
  • the film, the label or the lacquer coating contains randomly distributed, reflective and / or luminescent particles
  • the density of the particles in the film, the label or the paint is 30 to 20,000 particles / cm 3 ;
  • the density of the particles in the film, the label or the lacquer is 30 to 10,000 particles / cm 3 or 30 to 5,000 particles / cm 3 ;
  • the area density of the particles in the film, label or paint is 1 to 100 particles / cm 2 ;
  • the product or the label is constructed multi-layer and a layer consists of a film containing reflective and / or luminescent particles;
  • the particles consist of titanium dioxide and have a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 200 pm;
  • the particles consist of titanium dioxide and a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 40 pm, 20 to 50 pm, 30 to 60 pm, 40 to 70 pm, 50 to 80 pm, 60 to 90 pm, 70 to 100 pm, 80 to l 10 pm, 90 to 120 pm, 100 to
  • the particles consist of glass
  • the particles consist of glass with an optical refractive index of 1.5 to 2.0;
  • the particles consist of glass with an optical refractive index of 1.5 to 1.7, 1.6 to 1.8, 1.7 to 1.9 or 1.8 to 2.0;
  • the particles consist of glass with an optical refractive index of 1.85 to 1.95;
  • the particles are made of glass and have a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 200 pm; - The particles are made of glass and have a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 40 square meters, 20 to 50 square meters, 30 to 60 square meters, 40 to 70 square meters, 50 to 80 square meters, 60 to 90 square meters, 70 to 100 sqm, 80 to 110 sqm, 90 to 120 sqm, 100 to 130 sqm, 110 to 140 sqm, 120 to 150 sqm, 130 to 160 sqm, 140 to 170 sqm, 150 to 180 sqm, 160 to 190 sqm or 170 to 200 sqm have;
  • the coating particles of amorphous glass or a ceramic material, such as titanium dioxide, are frictionally connected to the surface of the spherical support made of glass;
  • the amorphous glass or ceramic coating particles such as titanium dioxide, have an optical refractive index of from 2.2 to 2.7;
  • the particles consist of an interference pigment
  • the particles consist of an interference pigment which comprises a carrier material, such as, for example, mica, silicate, aluminum oxide, calcium aluminum borosilicate or aluminum, the carrier material having an interference coating of a material, such as, for example, titanium dioxide, iron oxide, chromium oxide, zirconium oxide or silica is equipped; -
  • the particles consist of 20 to 100 wt .-% of a fluorescent material, at
  • Irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm fluoresces, wherein 30 to 100% of the intensity of the fluorescent light has a wavelength in the range of 650 to 800 nm;
  • the particles consist of 20 to 100 wt .-% of a fluorescent material which fluoresces upon irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm, wherein 40 bis
  • the particles consist of a fluorescent material comprising europium-doped calcium aluminum silicon nitride (CaAlSiN 3 : Eu 2+ );
  • the particles consist of a fluorescent material, the europium-doped calcium
  • Aluminum silicon nitride (CaAlSiN3: Eu 2+ ) and a glass such as ZnO-B 2 O 3 -BaO-Al 2 O 3 glass; -
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material which luminesces after irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm, wherein 60 to 100% of the intensity of the luminescent light has a wavelength in the range of 450 to 1000 nm;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material which luminesces after irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm and 60 to 100% of the intensity of the luminescent light has a wavelength in the range of 450 to 650 nm;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material which luminesces after irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm and 80 to 100% of the intensity of the luminescent light has a wavelength in the range of 450 to 650 nm;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material, luminesce after irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm and after 1 min according to DIN 67510-1: 2009 measured luminance of> 400 mcd / m 2 to have;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material, luminesce after irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm and after 1 min according to DIN 67510-1: 2009 measured luminance of> 600 mcd / m 2 ,> 800 mcd / m 2 ,> 1000 mcd / m 2 ,> 1500 mcd / m 2 ,> 2000 mcd / m 2 ,> 4000 mcd / m 2 ,> 6000 mcd / m 2 ,> 8000 mcd / m 2 , > 10000 mcd / m 2 ,> 20000 mcd / m 2 ,> 30000 mcd / m 2 or> 40000 mcd / m 2 ;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a material having a luminescence lifetime t l ms ⁇ r ⁇ l0 h have;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a material having a luminescence lifetime t with 10 ms ⁇ t ⁇ 10 h, 100 ms ⁇ t ⁇ 10 h, 1 s ⁇ t ⁇ 10 h, 10 s ⁇ t ⁇ 10 h or 60 s ⁇ t ⁇ 10 h;
  • the particles consist of a material based on yttrium aluminum garnet (Y3Al5O12; YAG) and yttrium aluminum gallium garnet (Y3Al5- x Ga x Oi2 with 2.5 ⁇ x ⁇ 3) , 5; YAGG), strontium aluminate (SrALCL, S ⁇ AlnCks), calcium aluminate (CaAhCL), strontium thiogallate (SrGa2S 4 ) or potassium titanium fluoride (K2T1F6); - The particles to 50 to 100 wt .-% of Ce and / or Cr-doped yttrium aluminum garnet (Y3AI5O12; YAG) or yttrium aluminum gallium garnet (Y3Al5- x Ga x Oi2 with 2.5 ⁇ x ⁇ 3.5;YAGG);
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of Mn-doped potassium titanium fluoride (K2T1F6);
  • the reflective and / or luminescent particles comprise two, three, four, five or more different types, each particle consisting of 20 to 100% by weight of one of the materials described above;
  • the reflective and / or luminescent particles comprise two, three, four, five or more different types, each particle having one of the structures described above;
  • the particles have a mean size dso with 5 mhi ⁇ dso ⁇ 200 mhi;
  • the particles have a mean size dso of 10 mih ⁇ dso ⁇ 150 mih, 20 mih ⁇ dso ⁇ 150 mih, 30 mih ⁇ dso ⁇ 150 mih, 40 mih ⁇ dso ⁇ 150 mih, 50 mm ⁇ dso ⁇ 150 mm or
  • the product or packaging of the product is equipped with a serial number or a digital code, such as barcode or QR code;
  • the product or packaging of the product is equipped with a label with a serial number or a digital code, such as barcode or QR code;
  • the product or packaging of the product is equipped with a label containing one or more orientation marks
  • 101 to 300, 200 to 400, 300 to 500, 400 to 600, 500 to 700, 600 to 800 or 700 to 1000 reference images of the reflective and / or luminescent particles are recorded under defined mutually different camera perspectives;
  • a plurality of reference images of the reflective and / or luminescent particles are recorded under defined, mutually different camera perspectives, wherein between the recording of two successive Referenzbildem the camera is tilted in each case by a predetermined polar differential angle such that a polar inclination angle between an optical axis of the camera and the axis of gravity assumes a predetermined value;
  • the shape of the product is detected by means of a 3d-scanner and the determined three-dimensional shape coordinates are used for a digital calibration of the one or more reference images;
  • one or more visual features of the product such as contours, edges, inscriptions, bar codes, QR codes or label margins, are imaged in the at least one reference image simultaneously with the reflective and / or luminescent particles; one or more orientation marks in the at least one reference image are imaged simultaneously with the reflective and / or luminescent particles;
  • the one or more reference images of the reflective and / or luminescent particles are stored in a database
  • a reference key is calculated on the basis of the one or more reference images of the reflective and / or luminescent particles
  • each image coordinates of the reflective and / or luminescent particles are determined based on the intensity of the reflected light or on the basis of the intensity of the luminescent light;
  • each image coordinates of the reflective and / or luminescent particles are determined by means of threshold separation
  • each image coordinates of the reflective and / or luminescent particles are determined by gray value threshold separation
  • the one or more reference images are each converted into a gray scale image file and binarized by gray level threshold separation;
  • each image coordinates of the reflective and / or luminescent particles using a recursive Grass Fire algorithm are determined
  • each image coordinates of the reflective and / or luminescent particles are determined using a sequential Grass Fire algorithm
  • the reference key comprises the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image
  • the reference key is composed of the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image
  • the reference key comprises angles of polygons formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image;
  • the reference key comprises angles of triangles formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image; - the one or more reference keys are stored in a database; - the serial number or the digital code is stored in a database;
  • the product is supported by a horizontal surface when recording the one or more reference images
  • the product is arranged on a horizontal surface when recording the one or more reference images
  • the one or more reference images with one equipped with a CCD image sensor
  • the one or more reference images are recorded with a camera equipped with a CMOS image sensor;
  • the one or more reference images are recorded with a camera equipped with a BSI image sensor;
  • the camera is aligned in the recording of the one or more reference images such that an angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 5 degrees;
  • the camera is aligned in the recording of the one or more reference images such that an angle between the optical axis of the camera and the
  • Gravity axis is ⁇ 2 degrees
  • the camera is aligned in the recording of the one or more reference images such that an angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 1 degree;
  • the product is irradiated with light whose intensity is from 10 to 100% at a wavelength in the range 430 to 490 nm;
  • the product is irradiated with light whose intensity is 10 to 90%, 20 to 80%, 30 to 70% or 40 to 60% of a wavelength in the range 430 to 490 nm;
  • the product is irradiated with the light of a GaN LED or an InGaN LED;
  • the product is irradiated with the light of a white light GaN LED or a white light InGaN LED;
  • the one or more recognition images are recorded with a camera equipped with a CCD sensor;
  • the one or more recognition images are recorded with a camera equipped with a CMOS sensor;
  • the one or more recognition images are recorded with a camera equipped with a BSI sensor;
  • the one or more recognition images are recorded with a camera equipped with a color CCD sensor;
  • the one or more recognition images are recorded with a camera equipped with a color CMOS sensor
  • the one or more recognition images are recorded with a camera equipped with a color BSI sensor;
  • the one or more recognition images is recorded with a, equipped with a digital camera mobile phone;
  • the one or more recognition images are recorded with a mobile phone equipped with a digital camera and a GaN LED or InGaN LED;
  • the one or more identification images are recorded with a mobile phone equipped with a digital camera and a white-light GaN LED or white light InGaN LED;
  • the product is based in the recording of the one or more recognition images by a horizontal surface from; the product is arranged on a horizontal surface when recording the one or more recognition images;
  • the camera in the recording of the one or more recognition images, is oriented such that an angle between the optical axis of the camera and the axis of gravity is ⁇ 5 degrees;
  • the camera is aligned in the recording of the one or more recognition images such that an angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 2 degrees;
  • the camera is aligned in recording the one or more recognition images such that an angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 1 degree;
  • the one or more recognition images are recorded with a mobile phone equipped with a tilt sensor
  • an angle Q between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity is measured by means of the inclination sensor;
  • the one or more recognition images are recorded with a mobile phone equipped with a 3-axis acceleration sensor;
  • an angle Q between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity is measured by means of the 3-axis acceleration sensor;
  • the one or more recognition images are enhanced using digital image processing to increase the signal-to-noise ratio
  • a combination image is calculated digitally from two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images;
  • a serial number arranged on the product, a packaging film or a label is imaged simultaneously with the reflective and / or luminescent particles;
  • serial number is compared with serial number stored in a database
  • one or more visual features of the product such as contours, edges, inscriptions, bar codes, QR codes or label margins, are formed in the at least one recognition image simultaneously with the reflective and / or luminescent particles;
  • Contours, edges, inscriptions, barcodes, QR-codes or label edges are digitally registered between the at least one recognition image and the one or more reference images;
  • one or more orientation marks are imaged in the one or more recognition images simultaneously with the reflective and / or luminescent particles; a digital image registration is performed between the at least one recognition image and the one or more reference images based on the one or more orientation marks;
  • a digital image registration between the combination image and the one or more reference images is performed on the basis of the one or more orientation marks
  • an angle Q measured by the inclination sensor between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity is used;
  • Acceleration sensor measured angle Q between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity is used;
  • image coordinates of the reflective and / or luminescent particles are respectively determined on the basis of the intensity of the reflected light or on the basis of the intensity of the luminescent light;
  • each of the one or more Erkennungsbildem image coordinates of the reflective and / or luminescent particles are determined by grayscale threshold separation
  • the one or more recognition images are each converted into a gray scale image file and binarized by gray level threshold separation;
  • Algorithm to be determined in each of the one or more recognition images, image coordinates of the reflective and / or luminescent particles are determined by means of a sequential Grass Fire algorithm;
  • a recognition key is calculated on the basis of the at least one recognition image;
  • a recognition key is calculated on the basis of the combination image;
  • an angle Q measured by means of the inclination sensor between the optical axis of the camera of the mobile telephone and the axis of gravity is used;
  • the recognition key comprises the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective recognition image
  • the recognition key is composed of the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective recognition image
  • the recognition key comprises angles of polygons formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective recognition image;
  • the recognition key comprises angles of triangles formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective recognition image; - The recognition key, the image coordinates of the reflective and / or luminescent
  • the recognition key is composed of the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the combination image
  • the recognition key comprises angles of polygons formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the combination image;
  • the recognition key comprises angles of triangles formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the combination image;
  • the identification key is compared with a reference key stored in a database;
  • the recognition key is compared with a plurality of reference keys stored in a database;
  • a positive authentication is displayed if the recognition key and a reference key stored in a database match sufficiently;
  • a negative authentication is displayed if the recognition key and a reference key stored in a database differ sufficiently.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention comprises digital methods for amplifying the one or more detection images of the reflective and / or luminescent particles.
  • the digital amplification is carried out according to one of the methods described below or according to a combination of two or more of these methods:
  • Color filtering in particular limitation to the green component and / or the red component of the one or more identification images
  • Subtraction of color components or color channels in particular weighted subtraction of the blue component or the blue color channel from the green and / or red color component or color channel.
  • fluorescence and phosphorescence designate substances and also particles which fluoresce or phosphoresce due to excitation with electromagnetic radiation (https://de.wikipedia.org/wiki/Fuminescence). Accordingly, according to the invention fluorescence and phosphorescence (https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphoreszenz) are subsumed under the term fuminescence.
  • the term "reflective” refers to simply reflective, retroreflective (https://en.wikipedia.org/wiki/Retroreflector) and iridescent (https://en.wikipedia.org/wiki/Ir any) particles or pigments which reflect electromagnetic radiation and in particular light having wavelengths in the range of 380 to 780 nm due to diffraction or interference.
  • the term “retroreflective” refers to particles or pigments that reflect a significant portion of the incident intensity substantially opposite to the direction of incidence.
  • retroreflective particles in particular spherical particles of glass or titanium dioxide are used with an equivalent diameter in the range of 10 to 200 pm.
  • the spherical particles are preferably made of a glass having an optical refractive index in the range of 1.5 to 2.0.
  • the optical refractive index of titanium dioxide is about 2.6.
  • Typical polymers have an optical refractive index of 1.4. The greater the difference between the optical refractive indices of the retroreflective particles and a surrounding polymer matrix, the higher the light intensity reflected by the particles.
  • the term "iridescent" https://en.wikipedia.org/wiki/Ir al.
  • Iridescent particles or pigments usually consist of a support material, such as mica, silicate, alumina, calcium-aluminum borosilicate or aluminum, which is provided with an interference coating of a material such as titanium dioxide, iron oxide, chromium oxide, zirconium oxide or silicon dioxide.
  • the interference coating has a well-defined thickness d such that, for a given wavelength l, the optical path difference or optical path length, ie the product of the thickness d and the optical refractive index h (l), is an odd-numbered multiple
  • azimuthal angle (https://de.wikipedia.org/wiki/Kugelkoordinaten) according to the invention, the angle of rotation about a parallel to gravity, ie vertical space axis referred to.
  • polar angle (https://de.wikipedia.org/wiki/Kugelkoordinaten) according to the invention denotes an angle of inclination, which is bounded by a parallel to gravity, ie vertical axis and an axis inclined thereto.
  • a recognition key is calculated and the recognition key is compared with the one or more reference keys.
  • An image-related deviation between the at least one recognition or combination image and the one or more reference images may result in an authentic product not being recognized as such. In the literature, such a test result is sometimes referred to as "false negative".
  • Image-related deviations between the at least one recognition or combination image and the one or more reference images are caused for example by different camera perspectives when recording the one or more reference images and the at least one recognition image.
  • the method (ii) Orientation based or direct "registration" of the at least one recognition or combination image with the one or more reference images.
  • the method (i) is also referred to in the context of the present invention as a "perspective library method".
  • the perspective library method is based on the idea of antipying the probable camera perspectives when recording the at least one recognition image and to create a reference library for the direct and rapid comparison without computation-intensive or with simplified image registration.
  • the terms "registering,””imageregistration,” and “registration” refer to digital methods in which an image transformation is determined based on a reference image and a recognition or combination image such that when the image transformation is applied to the recognition or combination image to the reference image as similar as possible image is obtained.
  • Image registration is required for calculating a deviation measure between a recognition or combination image and one or more reference images. Without image registration, a comparison between a recognition or combination image and one or more reference images is error-prone and does not allow reliable association and authentication.
  • the electronic or digital image registration represents only one of several possibilities for compensating for image-related deviations between one or more recognition images or a combination image and one or more reference images.
  • DNN Deep Neural Nets
  • CNN Convolutional Neural Nets
  • near-neighbor algorithms https://de.wikipedia.org/wiki/Next-Nachbam-classification
  • a serial number or a digital code such as barcode or QR code, which are depicted on the product, on a packaging film or on a label, is used to authenticate the recognition or combination image allocate several reference images and avoid a computationally intensive search or a computationally intensive comparison with reference images of a priori non-identical products.
  • the serial number or the digital code acts as a fast sorting or search index.
  • Advantageous embodiments of the method according to the invention include methods for correcting image-related deviations between the at least one recognition or combination image and the one or more reference images of the reflective and / or luminescent particles.
  • image-related deviations between the recognition and reference images are compensated by means of digital image registration. In this case, an orientation-based method or a direct method is used for image registration.
  • An orientation mark based method comprises the steps:
  • the one or more landmarks may be designed as geometric patterns such as letters, numbers, lines, crosshairs, or stripe patterns.
  • the one or more orientation marks are designed as printing or laser inscription on a label or a packaging film.
  • orientation marks In contrast to randomly distributed particles, orientation marks have a known shape, which considerably simplifies the identification and association between a first and second image of an orientation mark recorded in different camera perspectives in a reference and recognition image. In the literature, orientation marks are sometimes referred to as "landmarks".
  • an image or correction transformation is determined by means of iterative optimization methods in such a way that, when the correction transformation is applied to the recognition image, a corrected recognition image is obtained whose deviation from the reference image is minimal.
  • Various methods or algorithms for the digital registration of orientation marks and / or complete images are known in the prior art (https://de.wikipedia.org/wiki/ Image Registration; http: // elastix .isi.uu.nl /) ,
  • the image transformation T images each pixel (i, j) of the recognition image I E onto a pixel ( ⁇ t, J ' T ).
  • image transformation T various illustrations are possible, such as, for example:
  • a concrete image transformation T comprises, for example, a rotation R about an angle f about a vertical axis or about the axis of gravity, a scaling factor s and a translation vector (ti, t 2 ), ie a total of four parameters.
  • Such an image transformation T corresponds to an image of the form:
  • the above simple image transformation T already represents a good approximation for discrepancies between the camera perspective when recording recognition images from the camera perspective when recording a reference image when the respective angles QE and respectively 0R between the optical axis of the camera and the gravity axis are less than 10 degrees are (QE ⁇ 10 degrees, 0R ⁇ 10 degrees).
  • the metric M provides a measure of the deviation of the transformed recognition image T (IE) from the reference image IR.
  • various measures such as Mean Squared Difference (MSD), Normalized Correlation Coefficient (NCC), Mutual Information (MI), Normalized Mutual Information (NMI) and Kappa Statistics (KS) are considered.
  • M can be used in the calculation of the metric instead of the full two-dimensional summation a two-dimensional summation over selected image coordinates, for example via grid-like equidistantly distributed or randomly selected image coordinates, can be used over all image coordinates.
  • the initially unknown parameters of the image transformation T are determined by means of iterative nonlinear optimization such that the metric function M assumes a value that is smaller than a predetermined limit. Iterative nonlinear optimization is based on quasi-Newton (QN), non-linear conjugate gradient (NCG), gradient descent (GD) or Robbins-Monro (RM) algorithms.
  • QN quasi-Newton
  • NCG non-linear conjugate gradient
  • GD gradient descent
  • RM Robbins-Monro
  • the interpolation point in parameter space for which the deviation between the corrected recognition image and the reference image is minimal, is used as an approximation to the global minimum.
  • a statistical search with support points randomly distributed in the parameter space is also considered within the scope of the present invention.
  • the invention has the object to provide a system for the optical authentication of products. This object is achieved by a system comprising
  • markings which are each formed as a film, film area, label or Fackbe harshung and contain randomly distributed, reflective and / or luminescent particles;
  • a registration system having a primary image capture system for recording one or more reference images of a tagged product and a primary image processing system;
  • one or more authentication systems each comprising a secondary image capture system for recording one or more recognition images of a tagged product, a secondary image processing system, and a digital pattern recognition system.
  • the density of the particles in the film, the film region, the label or the fack is from 30 to 20,000 particles / cm 3 ;
  • the areal density of the particles in the film, the film area, the label or the fack is 1 to 100 particles / cm 2 ;
  • the areal density of the particles in the film, the film area, the label or the fack 1 to 20 particles / cm 2 , 10 to 30 particles / cm 2 , 20 to 40 particles / cm 2 , 30 to 50 particles / cm 2 , 40 is 60 particles / cm 2 , 50 to 70 particles / cm 2 , 60 to 80 particles / cm 2 , 70 to 90 particles / cm 2 or 80 to 100 particles / cm 3 ;
  • a product or label is provided with a transparent cover sheet containing reflective and / or luminescent particles;
  • a product or a label is constructed multi-layered and a Fage consists of a film containing reflective and / or luminescent particles;
  • the particles consist of titanium dioxide and have a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 200 pm;
  • the particles consist of titanium dioxide and have a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 40 pm, 20 to 50 pm, 30 to 60 pm, 40 to 70 pm,
  • the particles consist of glass
  • the particles consist of glass with an optical refractive index of 1.5 to 2.0;
  • the particles consist of glass with an optical refractive index of 1.5 to 1.7, 1.6 to 1.8, 1.7 to 1.9 or 1.8 to 2.0;
  • the particles consist of glass with an optical refractive index of 1.85 to 1.95;
  • the particles are made of glass and have a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 200 pm;
  • the particles consist of glass and a spherical shape with an equivalent diameter in the range of 10 to 40 pm, 20 to 50 pm, 30 to 60 pm, 40 to 70 pm, 50 to 80 pm, 60 to 90 pm, 70 to 100 pm, 80 to l l0 pm, 90 to 120 pm, 100 to 130 pm, H0 to l40 pm, 120 to 150 pm, 130 to 160 pm, 140 to 170 pm, 150 to 180 pm, 160 to 190 pm or 170 to 200 pm;
  • the coating particles of amorphous glass or a ceramic material, such as titanium dioxide, are frictionally connected to the surface of the spherical support made of glass;
  • the amorphous glass or ceramic coating particles such as titanium dioxide, have an optical refractive index of from 2.2 to 2.7;
  • the particles consist of an interference pigment
  • the particles consist of an interference pigment which comprises a carrier material, such as, for example, mica, silicate, aluminum oxide, calcium aluminum borosilicate or aluminum, the carrier material having an interference coating of a material, such as, for example, titanium dioxide, iron oxide, chromium oxide, zirconium oxide or silica is equipped; -
  • the particles consist of 20 to 100 wt .-% of a fluorescent material, at
  • Irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm fluoresces, wherein 30 to 100% of the intensity of the fluorescent light has a wavelength in the range of 650 to 800 nm;
  • the particles consist of 20 to 100 wt .-% of a fluorescent material which fluoresces upon irradiation with light in the wavelength range of 430 to 490 nm, wherein 40 bis 100%, 50 to 100%, 60 to 100%, 70 to 100% or 80 to 100% of the intensity of the fluorescent light has a wavelength in the range of 650 to 800 nm;
  • the particles consist of a fluorescent material comprising europium-doped calcium aluminum silicon nitride (CaAlSiN 3 : Eu 2+ );
  • the particles consist of a fluorescent material, the europium-doped calcium
  • Aluminum silicon nitride (CaAlSiNvEu 2 ) and a glass such as ZnO-B 2 O 3 -BaO-Al 2 O 3 glass;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material which luminesces after irradiation with light in the range of 430 to 490 nm, wherein 60 to 100% of the intensity of the luminescent light has a wavelength in the range of 450 to
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material which luminesces after irradiation with light in the range of 430 to 490 nm and 60 to 100% of the intensity of the luminescent light has a wavelength in the range of 450 to 650 nm;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material which luminesces after irradiation with light in the range of 430 to 490 nm and 80 to 100% of the intensity of the luminescence has a wavelength in the range of 450 to 650 nm;
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material, after
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a luminescent material, luminesce after irradiation with light in the range of 430 to 490 nm and after 1 min according to DIN 67510-1: 2009 measured luminance of> 600 mcd / m 2 .
  • the particles consist of 50 to 100 wt .-% of a material having a luminescence lifetime t with l ms ⁇ r ⁇ l0 h; - The particles consist of 50 to 100 wt .-% of a material having a luminescence lifetime t with 10 ms ⁇ t ⁇ 10 h, 100 ms ⁇ t ⁇ 10 h, 1 s ⁇ t ⁇ 10 h, 10 s ⁇ t ⁇ 10 h or 60 s ⁇ t ⁇ 10 h;
  • the reflective and / or luminescent particles comprise two, three, four, five or more different types, each particle consisting of 20 to 100% by weight of one of the materials described above;
  • the reflective and / or luminescent particles comprise two, three, four, five or more different types, each particle having one of the structures described above;
  • the particles have a mean size dso with 5 mhi ⁇ dso ⁇ 200 mhi;
  • the particles have a mean size dso with 10 mhi ⁇ dso ⁇ 150 mhi, 20 mhi ⁇ dso ⁇ 150 mhi,
  • - Products or packaging of products are each equipped with a serial number or a digital code, such as barcode or QR code;
  • - Products or a packaging of products are each equipped with a label with a serial number or a digital code, such as barcode or QR code;
  • Memory and software includes
  • the registration system comprises a digital processing unit (microprocessor), electronic memory and software for controlling the primary image capture system;
  • the registration system is connected to the database
  • the registration system is connected to the communication system
  • the database is connected to the communication system
  • the registration system is connected to the database via the communication system;
  • the primary imaging system comprises a camera having a CCD image sensor
  • the primary imaging system comprises a camera having a CMOS image sensor
  • the primary imaging system comprises a camera with a BSI image sensor
  • the registration system is arranged and configured to record two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more reference images of a tagged product under defined, mutually different camera angles; - the registration system is set up and configured 11 to 30, 20 to 40, 30 to
  • the registration system is set up and configured to record 101-300, 200-400, 300-500, 400-600, 500-700, 600-800, or 700-1000 reference images of a flagged product among defined, mutually different camera perspectives ;
  • the registration system is arranged and configured to record two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more reference images of the reflective and / or luminescent particles under defined, mutually different camera angles;
  • the registration system is set up and configured for 11 to 30, 20 to 40, 30 to 50, 40 to 60, 50 to 70, 60 to 80 or 70 to 100 reference images of the reflective and / or luminescent particles under defined mutually different camera perspectives record;
  • the registration system is set up and configured for 101 to 300, 200 to 400, 300 to 500, 400 to 600, 500 to 700, 600 to 800 or 700 to 1000 reference images of the reflective and / or luminescent particles under defined, mutually different camera perspectives record;
  • the registration system comprises an automatically driven turntable for a product
  • the registration system is set up and configured to record a plurality of reference images of the reflective and / or luminescent particles under defined, mutually different camera perspectives, wherein a product is placed on a turntable, and between the recording of two successive reference images of the turntable with the product one at a time predetermined azimuthal difference angle is rotated;
  • the registration system is set up and configured to record a plurality of reference images of the reflective and / or luminescent particles under defined, mutually different camera perspectives, and tilt the camera by a predetermined polar difference angle between the recording of two successive reference images;
  • the registration system is arranged and configured to record a plurality of reference images of the reflective and / or luminescent particles under defined, mutually different camera perspectives and between the recording of two successive Referenzbildem the camera each tilt by a predetermined polar differential angle such that a polar inclination angle between an optical axis of the camera and the axis of gravity assumes a predetermined value;
  • the registration system includes a 3d scanner
  • the registration system is arranged and configured to capture the shape of a product by means of a 3d-scanner and to use the determined three-dimensional shape coordinates for a digital calibration of the one or more reference images;
  • the registration system is set up and configured to display one or more visual features of a product, such as contours, edges, labels, barcodes,
  • the registration system is arranged and configured to image one or more orientation marks in the at least one reference image simultaneously with the reflective and / or luminescent particles;
  • the registration system is set up and configured to store the one or more reference images of the reflective and / or luminescent particles in the database;
  • the registration system is set up and configured for this purpose, in each case one based on the one or more reference images of the reflective and / or luminescent particles
  • the registration system is set up and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the one or more reference images based on the intensity of the reflected light or on the intensity of the luminescent light;
  • the registration system is set up and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles by means of threshold separation in the one or more reference images;
  • the registration system is set up and configured to determine, in the one or more reference images, image coordinates of the reflective and / or luminescent particles by means of gray scale threshold separation; the registration system is set up and configured to respectively convert the one or more reference images into a gray value image file and to binarize it by means of gray scale threshold separation;
  • the registration system is arranged and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the one or more reference images using a recursive Grass Fire algorithm;
  • the registration system is arranged and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the one or more reference images using a sequential Grass Fire algorithm; the registration system is set up and configured to generate a reference key comprising the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image;
  • the registration system is arranged and configured to generate a reference key composed of the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image;
  • the registration system is arranged and configured to generate a reference key comprising angles of polygons formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image;
  • the registration system is arranged and configured to generate a reference key comprising angles of triangles formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective reference image;
  • the registration system is set up and configured for one or more
  • the registration system is set up and configured to store the serial number or the digital code in the database
  • the registration system is set up and configured for one or more
  • the registration system is set up and configured to associate one or more reference keys and the serial number or the digital code in the database by means of a database technical relation; the registration system is arranged and configured to support a product in recording the one or more reference images on a horizontal surface;
  • the registration system is arranged and configured to place a product on the recording of the one or more reference images on a horizontal surface
  • the registration system is arranged and configured to align the camera in recording the one or more reference images such that an angle between the optical axis of the camera and the axis of gravity is ⁇ 5 degrees;
  • the registration system is set up and configured to use the camera in the
  • the registration system is arranged and configured to align the camera in recording the one or more reference images such that an angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 1 degree;
  • the authentication system comprises a digital processing unit (microprocessor), electronic memory and software;
  • the authentication system comprises a digital processing unit (microprocessor), electronic memory and software for controlling the secondary image capture system; -
  • the authentication system a digital processing unit (microprocessor), electronic
  • the authentication system comprises a digital processing unit (microprocessor), electronic memory and software for data processing and data transmission;
  • the authentication system comprises a digital processing unit (microprocessor), electronic memory and software for the digital pattern recognition system;
  • the digital pattern recognition system comprises a software implemented neural network
  • the digital pattern recognition system comprises a hard- and software-implemented neural network
  • the digital pattern recognition system comprises one or more graphics processors (GPUs); - The authentication system is connected to the communication system; - the authentication system is connected to the database;
  • GPUs graphics processors
  • the authentication system is connected via the communication system with the database;
  • the authentication system is set up and configured for, image-related deviations between the at least one recognition image or one of several
  • the authentication system is set up and configured to illuminate a product with light whose intensity is 10 to 100% wavelength in the range of 430 to 490 nm;
  • the authentication system is set up and configured to illuminate a product with light whose intensity is 10 to 90%, 20 to 80%, 30 to 70% or 40 to 60% wavelength in the range 430 to 490 nm;
  • the authentication system is configured and configured to illuminate a product with the light of a GaN LED or an InGaN LED;
  • the authentication system is set up and configured to illuminate a product with the light of a white light GaN LED or a white light InGaN LED;
  • the authentication system comprises a shutter for the shielding of ambient light
  • the authentication system is set up and configured to shield ambient light when recording the one or more recognition images
  • the authentication system is set up and configured to shield ambient light using a shutter when recording the one or more detection images
  • the authentication system is set up and configured to use ambient light when recording the one or more recognition images
  • the authentication system comprises a camera equipped with a CCD sensor
  • the authentication system comprises a camera equipped with a CMOS sensor
  • the authentication system comprises a camera equipped with a BSI sensor
  • the authentication system comprises a camera equipped with a color CCD sensor; the authentication system comprises a camera equipped with a color CMOS sensor;
  • the authentication system comprises a camera equipped with a color BSI sensor
  • the authentication system comprises a mobile phone equipped with a digital camera
  • the authentication system comprises a mobile phone equipped with a digital camera and a GaN LED or InGaN LED;
  • the authentication system comprises a mobile telephone equipped with a digital camera and a white light GaN LED or white light InGaN LED;
  • the authentication system comprises a horizontal surface for supporting products
  • the authentication system is set up and configured to align the camera when recording the one or more recognition images such that an angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 5 degrees;
  • the authentication system is set up and configured to align the camera when recording the one or more recognition images such that a
  • Angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 2 degrees
  • the authentication system is arranged and configured to align the camera in recording the one or more recognition images such that an angle between the optical axis of the camera and the gravity axis is ⁇ 1 degree; the authentication system comprises a tilted cellphone;
  • the mobile phone is arranged and configured to simultaneously measure an angle Q between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity using the tilt sensor to record the one or more recognition images;
  • Mobile phone comprises;
  • the mobile phone is arranged and configured to measure, simultaneously with the recording of the one or more recognition images, an angle Q between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity using the 3-axis acceleration sensor;
  • the authentication system is set up and configured to record one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images;
  • the authentication system is set up and configured to record two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images under the same camera perspective;
  • the authentication system is set up and configured to record two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images under different camera angles;
  • the authentication system is arranged and configured to record two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images and to irradiate a product with light in the period between the recording of two recognition images;
  • the authentication system is set up and configured to record two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images, and to record a product in the period between the recording of two recognition images with light from a GaN
  • the authentication system is configured and configured to digitally amplify the one or more recognition images
  • the authentication system is set up and configured to amplify the one or more recognition images using digital image processing in order to
  • the authentication system is set up and configured to digitally overlay or add two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images;
  • the authentication system is set up and configured to digitally compute a combination image based on two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more recognition images;
  • the authentication system is arranged and configured to image a serial number on a product, packaging film or label, simultaneously with the reflective and / or luminescent particles; the authentication system is set up and configured to digitize an image of a serial number by means of character recognition;
  • the authentication system is set up and configured to compare a serial number with a serial number stored in a database
  • the authentication system is set up and configured to image a digital code, such as a bar code or a QR code, arranged on a product, a packaging film or a label, simultaneously with the reflective and / or luminescent particles;
  • a digital code such as a bar code or a QR code
  • the authentication system is set up and configured to decode a digital code
  • the authentication system is set up and configured to compare a digital code with digital codes stored in a database
  • the authentication system is set up and configured to display one or more visual features of a product, such as contours, edges, labels, bar codes, QR codes or label edges, simultaneously with the reflective and / or luminescent ones
  • Image particles in the one or more recognition images are Image particles in the one or more recognition images
  • the authentication system is set up and configured to use the one or more visual features of a product, such as contours, edges, labels, bar codes, QR codes or label margins, to digitally register between the at least one recognition image and the one or more
  • the authentication system is arranged and configured to image one or more orientation marks simultaneously with the reflective and / or luminescent particles in the one or more recognition images;
  • the authentication system is set up and configured to perform digital image registration between the at least one recognition image and the one or more reference images based on the one or more landmarks;
  • the authentication system is configured and configured to digitally compare the at least one recognition image and the one or more reference images; the authentication system is arranged and configured to perform digital image registration between the combination image and the one or more reference images based on the one or more landmarks;
  • the authentication system is configured and configured to digitally compare the combination image and the one or more reference images
  • the authentication system is arranged and configured to use, in the digital comparison of the at least one recognition image or the combination image with the one or more reference images, an angle Q measured by the inclination sensor between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity;
  • the authentication system is arranged and configured to digitally compare the at least one recognition image or the combination image with the one or more reference images with an angle Q measured by the 3-axis acceleration sensor between the optical axis of the camera of the mobile phone and the gravity axis use;
  • the authentication system is set up and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the one or more recognition images based on the intensity of the reflected light or on the intensity of the luminescent light;
  • the authentication system is set up and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles by means of threshold separation in the one or more recognition images;
  • the authentication system is set up and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the one or more recognition images by gray value threshold separation;
  • the authentication system is set up and configured to respectively convert the one or more recognition images into a gray-scale image file and to binarize them by means of gray level threshold separation;
  • the authentication system is set up and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the one or more recognition images using a recursive Grass Fire algorithm; the authentication system is set up and configured to determine image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the one or more recognition images using a sequential Grass Fire algorithm;
  • the authentication system is set up and configured to use the at least one recognition image to calculate a recognition key
  • the authentication system is set up and configured to calculate a recognition key from the combination image
  • the authentication system is set up and configured to use an angle Q measured by the inclination sensor between the optical axis of the camera of the mobile telephone and the axis of gravity in the calculation of the recognition key;
  • the authentication system is set up and configured to use in the calculation of the recognition key an angle Q measured by the 3-axis acceleration sensor between the optical axis of the camera of the mobile phone and the axis of gravity;
  • the recognition key is composed of the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective recognition image
  • the recognition key comprises angles of polygons formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective recognition image;
  • the recognition key comprises angles of triangles formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the respective recognition image;
  • the recognition key comprises the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the combination image
  • the recognition key is composed of the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the combination image
  • the recognition key comprises angles of polygons formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the combination image;
  • the recognition key comprises angles of triangles formed from the image coordinates of the reflective and / or luminescent particles in the combination image;
  • the authentication system is set up and configured to compare the recognition key with a reference key stored in the database;
  • the authentication system is set up and configured to compare the recognition key with a plurality of reference keys stored in the database;
  • the authentication system is set up and configured to be a positive one
  • the authentication system is set up and configured to have a negative
  • the terms “registration system” and “authentication system” refer to functional units that include one or more hardware components, such as electronic computers and data storage, and one or more software programs that may be spatially separated from one another Communication network communicate with each other and receive data.
  • the secondary image capture system and the secondary image processing system may be located at different locations and interconnected via the Internet and / or a mobile network.
  • the secondary image capture system is designed as a mobile phone and the secondary image processing system as a powerful, equipped with one or more graphics processors (GPU) computer, which is located in the same place as the database and / or the registration system.
  • GPU graphics processors
  • configurations are also provided in which the registration and authentication system partially use the same hardware components, in particular the same computer for the primary and secondary image processing system.
  • Fig. 1 shows a schematic view of reflective or luminescent particles 1, which are recorded by means of a camera (2, 2 ') under a first and second camera perspective.
  • the optical axis of the camera (2, 2 ') under the first and second camera perspective is denoted by the reference numeral 3, respectively 3'.
  • FIG. 1 illustrates the fact that when a recognition or reference image is recorded, the digital image or image coordinates of the reflective and / or luminescent particles 1 vary depending on the respective camera perspective.
  • a world coordinate system and a camera coordinate system of the first camera perspective have matching axes x, y, z and (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1), respectively.
  • An origin of the camera coordinate system of the first camera perspective is shifted from an origin of the world coordinate system along the z-axis by a distance not designated in FIG.
  • a camera coordinate system of the second camera perspective has the axes x ', y', z ', which emerge from the axes x, y, z by rotation about an azimuthal rotation angle f, a polar rotation angle 0 and an axial rotation angle w, which is mathematically non- Commutative product of three turning matrices
  • d the Kronecker delta and i kj is the Levi-Civita symbol (https://de.wikipedia.org/wiki/rotary; https://en.wikipedia.org/wiki/Kronecker-Delta; https : //en.wikipedia.org/wiki/ Levi-Civita symbol).
  • FIG. 1 shows a coordinate network 4 with nodes or interpolation points, which correspond azimuthally and polarly to equidistant angular coordinates.
  • the example shown in Fig. 1 is a coordinate network 4 with nodes or interpolation points, which correspond azimuthally and polarly to equidistant angular coordinates.
  • Fig. 1 shows a coordinate network 4 with nodes or interpolation points, which correspond azimuthally and polarly to equidistant angular coordinates.
  • Rotation angle w correspond, used.
  • a plurality of reference images are recorded under different camera perspectives when registering a product marked with reflective and / or luminescent particles, wherein the different camera perspectives for a coordinate network 4 shown in FIG. 1 with equidistant nodes or support points or respectively equidistant values of the azimuthal, polar and axial rotation angle f, q, w correspond.
  • size denotes the equivalent diameter of a spherical particle of the same material composition, which, depending on the measuring method used, has the same projection area (electron microscope) or the same light scattering as the examined particles.
  • microscale particles or agglomerates are determined according to the invention by means of a scanning electron microscope or transmission electron microscope and an image analysis software such as ImageJ (http://imagej.nih.gov/ij).
  • imageJ http://imagej.nih.gov/ij
  • at least 100, preferably at least 1000 particles or agglomerates are digitally measured with the aid of the image analysis software on the basis of digitized electron micrographs. Due to the high lateral resolution of prior art electron microscopes, which ranges from a few angstroms up to 10 nm, depending on the setting of the electron optics and the beam parameters, the equivalent diameter of the particles or agglomerates can be determined with high reliability.
  • Software-assisted methods for the evaluation of digital images of particles recorded by means of light or electron microscopes are known in the art and comprise the following steps:
  • Algorithmic binarization of the image d. H. Conversion of the gray scale image into a black and white image; - where applicable, algorithmic binary dilation and erosion (closing) to fill in gaps or binary erosion and dilation (opening) to eliminate artifacts caused by image noise, such as pseudoparticles; and

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Abstract

In einem Verfahren und einem System für optische Produktauthentifizierung wird ein Produkt mit optisch aktiven Partikeln gekennzeichnet, in einem Registrierungsschritt ein Referenzbild und in einem Erkennungsschritt ein Erkennungsbild der optisch aktiven Partikel aufgezeichnet und das Produkt durch Vergleich von Bilddaten oder einer aus Bilddaten abgeleiteten Kodierung authentifiziert.

Description

Verfahren und System für optische Produktauthentifizierung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für optische Produktauthentifizierung mit a) Schritten zur Kennzeichnung eines Produktes durch
- Verpacken des Produktes in einer Folie; oder
- Ausrüsten des Produktes oder einer Verpackung des Produktes mit einem Etikett; oder
- Ausrüsten des Produktes, einer Verpackung des Produktes oder eines auf dem Produkt oder der Verpackung angeordneten Etiketts mit einer Lackbeschichtung; wobei
- die Folie, das Etikett oder die Lackbeschichtung zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
b) Schritten zur Registrierung eines gemäß a) gekennzeichneten Produktes durch
- Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
- Aufzeichnen eines oder mehrerer digitaler Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera;
und
c) Schritten zur Authentifizierung eines gemäß b) registrierten Produktes durch
- Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
- Aufzeichnen eines oder mehrerer Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder
lumineszierenden Partikel mit einer Kamera;
- digitaler Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes mit dem mindestens einen
Referenzbild;
- Anzeigen einer positiven Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend übereinstimmen; oder
- Anzeigen einer negativen Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend voneinander abweichen. Zudem betrifft die Erfindung ein System für die optische Authentifizierung von Produkten, umfassend
(i) Kennzeichen, die jeweils als Folie, Folienbereich, Etikett oder Lackbeschichtung aus gebildet sind und zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthalten;
(ii) ein Registrierungssystem mit einem primären Bilderfassungssystem für die Aufzeichnung eines oder mehrerer Referenzbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes und einem primären Bildverarbeitungssystem;
(iii) eine Datenbank;
(iv) ein Kommunikationssystem auf Basis des Internets und/oder eines Mobilfunknetzes; und (v) ein oder mehrere Authentifizierungssysteme, die jeweils mit einem sekundären Bild- erfassungssystem für die Aufzeichnung eines oder mehrerer Erkennungsbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes ausgerüstet sind.
Verfahren zur Authentifizierung von Objekten, wie z.B. Dokumenten oder Geldscheinen sind im Stand der Technik bekannt.
US 4,218,674 offenbart ein System und eine Methode zur Prüfung der Authentizität eines Dokuments, wobei anhand des Dokuments generierte, binäre Ausgangssignale mit zuvor abgespeicherten binären Signalen verglichen werden. Das Dokument enthält ein Sicherheitskennzeichen in Form von zufällig verteilten Fasern aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material. Zum Auslesen des Sicherheitskennzeichens wird das Dokument entlang einer vorbestimmten Spur abgetastet mit einem Detektor, der magnetische Felder registriert und bei Überquerung der magnetischen oder magnetisierten Fasern einen elektrischen Puls ausgibt.
DE 103 04 805 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitskennzeichen, bei dem ein auf einem zu kennzeichnenden Objekt vorhandenes oder darauf aufgebrachtes Zufallsmuster genutzt wird. Hierzu wird das Zufallsmuster mit einem Lesegerät in einen Computer eingelesen und ein Fingerabdruck extrahiert, der individuelle Merkmale des Musters beinhaltet. Optional wir auf dem Objekt eine Identifikationsnummer aufgebracht. Der extrahierte Fingerabdruck wird in einem maschinellen Datenspeicher abgelegt. Zur Identifikation der gekennzeichneten Objekte wird das Zufallsmuster vom Objekt eingelesen, der Fingerabdruck extrahiert und mit dem im Datenspeicher abgelegten Fingerabdruck verglichen. DE 60 2004 007 850 T2 offenbart ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine elektronische Vorrichtung zur Bestimmung der Echtheit eines Objekts, wobei das Objekt ein dreidimensionales Muster von zufällig verteilten Partikeln aufweist. Das Verfahren arbeitet mit einem ersten und zweiten Code. Der zweite Code wird durch zweidimensionale Datenerfassung an dem Muster zufällig verteilter Partikel ermittelt. Hierzu wird das Objekt mit weißem Streulicht beleuchtet und das vom Objekt reflektierte und transmittierte Licht detektiert. Bei dem Objekt, das ein Muster zufällig verteilter Partikel umfasst, handelt es sich vorzugsweise um ein Etikett.
Die im Stand der Technik bekannten Sicherheitskennzeichen können zwei Gruppen A) und B) zugeordnet werden:
A) Das Sicherheitskennzeichen ist ein inhärenter Bestandteil des Produkts, der während der Herstellung zufällig entsteht oder durch gezielte Maßnahmen erzeugt wird. Hierbei sind aufgrund der stofflichen Zusammensetzung, Oberflächenstruktur und Form des Produkts der Art und Beschaffenheit des Sicherheitskennzeichens enge Grenzen gesetzt. Als produkt-inhärente Sicherheitskennzeichen sind u.a. optisch detektierbare, aus Kratzern oder Fasern gebildete zufällige Oberflächenmuster oder genau definierte Isotopenbeimengungen in polymeren Werkstoffen bekannt. Produkt-inhärente Sicherheitskennzeichen haben einen eng beschränkten Einsatzbereich und sind für Lebensmittel, Medikamente, Kosmetika und Bekleidungstextilien ungeeignet.
B) Das Sicherheitskennzeichen ist als Etikett ausgestaltet und wird auf dem Produkt angebracht. Etiketten haben den Nachteil, dass sie eine beschränkte Fläche aufweisen und die Lokalisierung und Identifizierung des Sicherheitskennzeichens erleichtern. Mittels moderner, kommerziell verfügbarer Instrumente der Messtechnik und Analytik kann die physikalisch-chemische Beschaffenheit und das Funktionsprinzip des Sicherheitskennzeichens in der Regel schnell ermittelt werden. Ist die Beschaffenheit und das Funktionsprinzip bekannt, steht einer Nachbildung allenfalls ein Kopierschutz entgegen. Im Stand der Technik werden zwei Methoden für die Ausbildung eines Kopierschutzes beschrieben, wobei die beiden Methoden auch kombiniert werden. Zum Einen wird ein "unsichtbares" und zum Anderen ein nicht reproduzierbares bzw. nur unter unverhältnismäßig großem Aufwand reproduzierbares Sicherheitskennzeichen vorgeschlagen.
Hinsichtlich des Kopierschutzes von Sicherheitskennzeichen spielen folgende Aspekte eine wichtige Rolle:
I) Reproduzierbarkeit Ein Sicherheitskennzeichen sollte möglichst nicht reproduzierbar sein. Hierbei ist der Begriff "reproduzierbar" nicht im Sinne einer exakten physischen Nachbildung zu verstehen sondern auf auf die messtechnische Erfassung bestimmter in dem Sicherheitskennzeichen vorhandener Muster bezogen. In bekannten Sicherheitskennzeichen werden zumeist räumliche - in der Regel zweidimensionale Muster wie z. B. Smartcodes verwendet, die mittels optischer oder magnetischer Detektoren erfasst werden. Als Beispiel für dreidimensionale Muster sind vor allem Hologramme zu nennen. Weniger gebräuchliche Sicherheitskennzeichen beinhalten chemische Marker wie beispielsweise Isotope, die mittels spektroskopischer Messmethoden detektiert werden.
Um ein Sicherheitskennzeichen zu reproduzieren, muss das Muster zunächst identifiziert werden. Die Identifikation eines Musters kann auf verschiedene Weise erschwert werden, u. a. indem ein Muster verwendet wird, das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. So werden im Stand der Technik verborgene (sogenannte covert) Muster vorgeschlagen. Die meisten der bekannten unsichtbaren Muster sind jedoch mit heute verfügbaren Messmethoden mit geringem Aufwand zu identifizieren.
Nach Identifikation gilt es, das Muster derart nachzustellen bzw. zu reproduzieren, dass die Reproduktion bei der messtechnischen Erfassung vom Original nicht unterscheidbar ist. Prinzipiell kann jedes identifizierte Muster reproduziert werden, wobei jedoch dem hierfür erforderlichen Aufwand entscheidende Bedeutung zukommt. Übersteigt der Aufwand der Reproduktion den hieraus resultierenden wirtschaftlichen Vorteil, so ist die Reproduktion nicht lohnend und unterbleibt. Der Aufwand der Reproduktion steht in enger Beziehung zu der messtechnischen Erfassung des Musters. Je einfacher die messtechnische Erfassung gestaltet ist, desto weniger Aufwand erfordert im Allgemeinen die Reproduktion.
Im Weiteren ist der Informationsgehalt von Sicherheitskennzeichen wichtig. Der Begriff Informationsgehalt ist hierbei als Synonym für die Anzahl von Strukturdetails, wie etwa Punkte oder Linien zu verstehen. Je höher der Informationsgehalt, desto mehr Aufwand erfordert die Nachbildung. Der Informationsgehalt ist nach oben begrenzt durch das Flächenverhältnis des Sicherheitskennzeichens zu der Größe der Detailstrukturen. Je größer die Fläche des Sicherheitskennzeichens und je kleiner die Detailstrukturen sind, desto grösser ist der maximal mögliche Informationsgehalt.
II) Messtechnische Erfassung
Die messtechnische Erfassung von Sicherheitskennzeichen erfolgt in der Regel an zwei oder mehreren Orten und/oder Zeitpunkten, z.B. bei dem Erzeuger eines Produktes, ggf. in einem Frachtlager oder während des Transportes sowie bei einem Händler oder einem Konsumenten. Hierbei wird ein Produkt zunächst in einem Kennzeichnungsschritt mit einem Sicherheitskennzeichen ausgestattet. Das Sicherheitskennzeichen bzw. das darin enthaltene Muster ist in der Regel nicht a-priori bekannt, sondern wird messtechnisch erfasst und das Messsignal in verschlüsselter oder unverschlüsselter Form als Identcode aufgezeichnet. In einem späteren Identifikationsschritt wird ein auf einem Produkt befindliches Sicherheitskennzeichen in ähnlicher Weise wie im Kennzeichnungsschritt messtechnisch erfasst und das Messignal in verschlüsselter oder unverschlüsselter Form mit vorhandenen Identcodes verglichen.
Bei der messtechnischen Erfassung wird das mit einem Sicherheitskennzeichen versehene Produkt unter einem Detektor positioniert oder an einem Detektor vorbeigeführt. Letzteres ist z.B. der Fall bei Laserscannem, magnetischen Leseköpfen oder Kameras mit Zeilensensor, wie sie in der industriellen Bildverarbeitung gebräuchlich sind. Die Positionierung bzw. die Bewegung des Produkts relativ zum Detektor erfolgt manuell oder mittels einer mechanischen Vorrichtung wie z.B. eines Lörderbandes. Hierbei sind aufgrund produkttechnischer oder logistischer Gegebenheiten bestimmte Vorgaben einzuhalten. Häufig ist es erforderlich oder erwünscht, dass die messtechnische Erfassung berührungslos erfolgt, wobei der Arbeitsabstand zwischen dem Produkt und einem Detektor einen Mindestabstand von einigen cm bis zu wenigen Metern nicht unterschreiten darf. Wenn der Arbeitsabstand mehr als einige cm betragen soll, werden für die messtechnische Erfassung bevorzugt optische, insbesondere bildgebende Verfahren eingesetzt. Hierbei sind wichtige Messparameter, wie Auflösung, Bildfeld und Arbeitsabstand nicht beliebig einstellbar, sondern beeinflussen sich gemäß den Gesetzen der Optik gegenseitig. Zusätzlich, wenn auch in geringerem Umfang, ist die Wahl der Messparameter durch das verwendete Kameraobjektiv eingeschränkt. Mit den für den industriellen Bedarf konzipierten Kameraobjektiven können, im Gegensatz zu Hochleistungsobjektiven für astronomische oder satellitentechnische Anwendungen, die Möglichkeiten der optischen Messtechnik nicht voll ausgeschöpft werden.
Die messtechnische Erfassung von Sicherheitskennzeichen muss verschiedenen, zum Teil gegenläufigen Anforderungen genügen; hierzu zählen:
- hohe Sensitivität, so dass geringfügige Abweichungen eines kopierten Sicherheitskennzeichens vom Original erkannt werden. Im Fall der optischen Erfassung von zweidimensionalen Mustern bedeutet Sensitivität vor allem hohe laterale Auflösung und Kontrast, d.h. das verwendete optische Messsystem muss eine optimierte Modulations- übertragungsfünktion aufweisen. - Immunität gegenüber messtechnischen Abweichungen, damit die falsch-negative Fehlerrate, d.h. die Zahl von irrtümlich als Fälschung bewerteten originären Sicherheitskennzeichen gering ist. Eine häufige messtechnische Abweichung bei der optischen Erfassung ist Fehlpositionierung des Sicherheitskennzeichens relativ zum Detektor, Vibrationen oder unterschiedliche Beleuchtungsverhältnisse.
- geringe Kosten für Anschaffung und Betrieb des Messsystems.
- hohe Geschwindigkeit bzw. hoher Durchsatz.
- Automatisierung.
III) Kodierung
Unter dem Begriff Kodierung sind alle bekannten elektronischen und mathematischen Verfahren subsummiert, die bei der messtechnischen Erfassung, Umwandlung, Verschlüsselung, Speicherung und Wiedergabe von Sicherheitskennzeichen eingesetzt werden. Diese Verfahren können in Form von elektronischer Hard- oder Software implementiert sein. Das bei der Kodierung eingesetzte Datenvolumen wird im Wesentlichen durch den Informationsgehalt des Sicherheitskennzeichens in Verbindung mit dem Auflösungsvermögen der messtechnischen Erfassung bestimmt. Bei der optischen Erfassung von zweidimensionalen Mustern ist das Datenvolumen nach oben begrenzt durch das Produkt aus der Anzahl der messtechnisch aufgelösten Bildelemente (Auflösungspixel) und der Anzahl der Färb- oder Kontraststufen je Auflösungspixel. Detailstrukturen des Sicherheitskennzeichens, die kleiner sind als das Auflösungspixel können nicht detektiert und somit nicht kodiert werden.
Entsprechend den vorstehenden Randbedingungen weisen die im Stand der Technik bekannten Verfahren einige Nachteile auf, wie
- hohe Fehlerrate oder reduzierte Sicherheit;
- Verwendung von speziellen Kameras oder Messeinrichtungen bei der Authentifizierung; - Einhaltung eng tolerierter Messbedingungen, wie beispielsweise einer vorgegebenen
Kameraperspektive bei der Authentifizierung;
- umständliche Handhabung; und
- Notwendigkeit für eine Modifikation oder Anpassung des Produktes oder einer Produkt verpackung, insbesondere des visuellen Erscheinungsbildes. Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die vorstehenden Nachteile zu überwinden und ein einfaches und robustes Verfahren für optische Produktauthentifizierung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, umfassend
a) Schritte zur Kennzeichnung eines Produktes durch
- Verpacken des Produktes in einer Folie; oder
- Ausrüsten des Produktes oder einer Verpackung des Produktes mit einem Etikett; oder
- Ausrüsten des Produktes, einer Verpackung des Produktes oder eines auf dem Produkt oder der Verpackung angeordneten Etikett mit einer Lackbeschichtung; wobei
- die Folie, das Etikett oder die Lackbeschichtung zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
b) Schritte zur Registrierung eines gemäß a) gekennzeichneten Produktes durch
- Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
- Aufzeichnen eines oder mehrerer digitaler Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera; und
c) Schritte zur Authentifizierung eines gemäß b) registrierten Produktes durch
- Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
- Aufzeichnen eines oder mehrerer Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera;
- digitaler Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes mit dem mindestens einen Referenzbild;
- Anzeigen einer positiven Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend übereinstimmen; oder
- Anzeigen einer negativen Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend voneinander abweichen; wobei
abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem mindestens einen Referenzbild digital kompensiert werden. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 30 bis 20000 Partikel/cm3 beträgt;
- die Dichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 30 bis 10000 Partikel/cm3 oder 30 bis 5000 Partikel/cm3 beträgt;
- die Flächendichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 1 bis 100 Partikel/cm2 beträgt;
- die Flächendichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 1 bis 20 Partikel/cm2, 10 bis 30 Partikel/cm2, 20 bis 40 Partikel/cm2, 30 bis 50 Partikel/cm2, 40 bis 60 Partikel/cm2, 50 bis 70 Partikel/cm2, 60 bis 80 Partikel/cm2, 70 bis 90 Parti kcl/cm2 oder 80 bis
100 Partikel/cm3 beträgt;
- das Produkt oder das Etikett mit einer transparenten Deckfolie, die reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält, ausgerüstet ist;
- das Produkt oder das Etikett mehrlagig aufgebaut ist und eine Lage aus einer Folie besteht, die reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
- die Partikel aus Titandioxid bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 pm haben;
- die Partikel aus Titandioxid bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 40 pm , 20 bis 50 pm , 30 bis 60 pm , 40 bis 70 pm , 50 bis 80 pm , 60 bis 90 pm , 70 bis 100 pm , 80 bis l l0 pm , 90 bis 120 pm , 100 bis
130 pm , H0 bis l40 pm , 120 bis 150 pm , 130 bis 160 pm , 140 bis 170 pm , 150 bis
180 pm , 160 bis 190 pm oder 170 bis 200 pm haben;
- die Partikel aus Glas bestehen;
- die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,5 bis 2,0 bestehen;
- die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,5 bis 1,7 , 1,6 bis 1,8 , 1,7 bis 1,9 oder 1,8 bis 2,0 bestehen;
- die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,85 bis 1,95 bestehen;
- die Partikel aus Glas bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 pm haben; - die Partikel aus Glas bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 40 qm , 20 bis 50 qm , 30 bis 60 qm , 40 bis 70 qm , 50 bis 80 qm , 60 bis 90 qm , 70 bis 100 qm , 80 bis 110 qm , 90 bis 120 qm , 100 bis 130 qm , 110 bis 140 qm , 120 bis 150 qm , 130 bis 160 qm , 140 bis 170 qm , 150 bis 180 qm , 160 bis 190 qm oder 170 bis 200 qm haben;
- jedes Partikel aus einem kugelförmigen Träger aus Glas mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 20 bis 200 qm und auf dem Träger angeordneten kugelförmigen Beschichtungspartikeln aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, mit einem äquivalenten Durchmesser von 0,5 bis 10 qm bestehen; - die Beschichtungspartikel aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, mit der Oberfläche des kugelförmigen Trägers aus Glas kraftschlüssig verbunden sind;
- die Beschichtungspartikel aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, einen optischen Brechungsindex von 2,2 bis 2,7 haben;
- die Partikel aus einem Interferenzpigment bestehen;
- die Partikel aus einem Interferenzpigment bestehen, das ein Trägermaterial, wie beispielsweise Glimmer, Silikat, Aluminiumoxid, Calcium- Aluminium-Borosilikat oder Aluminium umfasst, wobei das Trägermaterial mit einer Interferenzbeschichtung aus einem Material, wie beispiels- weise Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Zirkonoxid oder Siliziumdioxid ausgerüstet ist; - die Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das bei
Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm fluoresziert, wobei 30 bis 100 % der Intensität des Fluoreszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 650 bis 800 nm hat;
- die Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das bei Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm fluoresziert, wobei 40 bis
100 % , 50 bis 100 % , 60 bis 100 % , 70 bis 100 % oder 80 bis 100 % der Intensität des Fluoreszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 650 bis 800 nm hat;
- die Partikel aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das Europium dotiertes Calcium- Aluminum-Siliziumnitrid (CaAlSiN3:Eu2+) umfasst;
- die Partikel aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das Europium dotiertes Calcium-
Aluminum-Siliziumnitrid (CaAlSiN3:Eu2+) und ein Glas, wie beispielsweise Zn0-B203-Ba0-Al203-Glas umfasst; - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert, wobei 60 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 1000 nm;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und 60 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 650 nm hat;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und 80 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 650 nm hat;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm lumineszieren und nach 1 min eine gemäß DIN 67510-1 :2009 gemessene Leuchtdichte von > 400 mcd/m2 haben;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, nach Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm lumineszieren und nach 1 min eine gemäß DIN 67510-1 :2009 gemessene Leuchtdichte von > 600 mcd/m2, > 800 mcd/m2, > 1000 mcd/m2, > 1500 mcd/m2, > 2000 mcd/m2, > 4000 mcd/m2, > 6000 mcd/m2, > 8000 mcd/m2, > 10000 mcd/m2, > 20000 mcd/m2, > 30000 mcd/m2 oder > 40000 mcd/m2 haben;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material bestehen, das eine Lumineszenz- Lebensdauer t mit l ms < r < l0 h aufweisen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material bestehen, das eine Lumineszenz- Lebensdauer t mit 10 ms < t < 10 h, 100 ms < t < 10 h, 1 s < t < 10 h, 10 s < t < 10 h oder 60 s < t < 10 h aufweisen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material auf Basis von Yttrium- Aluminium- Granat (Y3AI5O12; YAG), Yttrium-Aluminium-Gallium-Granat (Y3Al5-xGaxOi2 mit 2,5 < x < 3,5; YAGG), Strontium-Aluminat (SrALCL, S^AlnCks), Calcium-Aluminat (CaAhCL), Strontium-Thiogallat (SrGa2S4) oder Kalium-Titanfluorid (K2T1F6) bestehen; - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Ce und/oder Cr dotiertem Yttrium- Aluminium- Granat (Y3AI5O12; YAG) oder Yttrium- Aluminium-Gallium-Granat (Y3Al5-xGaxOi2 mit 2,5 < x < 3,5; YAGG) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu und Dy dotiertem Strontium- Aluminat (SrAb04, Sr4Ali4025) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu, Nd und /oder Sr dotiertem Calcium- Aluminat (CaAb04) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu dotiertem Strontium-Thiogallat (SrGa2S4) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Mn dotiertem Kalium-Titanfluorid (K2T1F6) bestehen;
- die reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel zwei, drei, vier, fünf oder mehr voneinander verschiedene Typen umfassen, wobei jedes Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem der vorstehend beschriebenen Materialien besteht;
- die reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel zwei, drei, vier, fünf oder mehr voneinander verschiedene Typen umfassen, wobei jedes Partikel eine der vorstehend beschriebenen Strukturen aufweist;
- die Partikel eine mittlere Größe dso mit 5 mhi < dso < 200 mhi haben;
- die Partikel eine mittlere Größe dso mit 10 mih < dso < 150 mih, 20 mih < dso < 150 mih, 30 mih < dso < 150 mih, 40 mih < dso < 150 mih, 50 mm < dso < 150 mm oder
30 mm < dso < 100 mih haben;
- das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einer Seriennummer oder einem Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code ausgerüstet ist;
- das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einem Etikett mit einer Seriennummer oder einem Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code ausgerüstet ist;
- das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einer oder mehreren Orientierungs marken ausgerüstet ist;
- das Produkt oder eine Verpackung des Produktes mit einem Etikett, das eine oder mehrere Orientierungsmarken umfasst, ausgerüstet ist;
bei der Registrierung b) - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
- 11 bis 30, 20 bis 40, 30 bis 50, 40 bis 60, 50 bis 70, 60 bis 80 oder 70 bis 100 Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
- 101 bis 300, 200 bis 400, 300 bis 500, 400 bis 600, 500 bis 700, 600 bis 800 oder 700 bis 1000 Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
- mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden, wobei das Produkt auf einem Drehteller angeordnet ist und zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildem der Drehteller mit dem Produkt jeweils um einen vorgegebenen azimutalen Differenzwinkel gedreht wird;
- mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden, wobei zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildem die Kamera jeweils um einen vorgegebenen polaren Differenzwinkel geneigt wird;
- mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden, wobei zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildem die Kamera jeweils um einen vorgegebenen polaren Differenzwinkel derart geneigt wird, dass ein polarer Neigungswinkel zwischen einer optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse einen vorgegebenen Wert annimmt;
- die Gestalt des Produktes mittels eines 3d-Scanners erfasst und die ermittelten drei- dimensionalen Gestaltkoordinaten für eine digitale Kalibrierung des einen oder der mehreren Referenzbilder verwendet werden;
- ein oder mehrere visuelle Merkmale des Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder in dem mindestens einen Referenzbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet werden; - eine oder mehrere Orientierungsmarken in dem mindestens einen Referenzbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet werden;
- das eine oder die mehreren Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in einer Datenbank gespeichert werden;
- anhand des einen oder der mehreren Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel jeweils ein Referenzschlüssel berechnet wird;
- in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden;
- in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Schwellentrennung bestimmt werden;
- in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Grauwert-Schwellentrennung bestimmt werden;
- das eine oder die mehreren Referenzbilder jeweils in eine Grauwert-Bilddatei konvertiert und mittels Grauwert-Schwellentrennung binarisiert werden;
- in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines rekursiven Grass-Fire-Algorithmus bestimmt werden;
- in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines sequentiellen Grass-Fire-Algorithmus bestimmt werden;
- der Referenzschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild umfasst;
- der Referenzschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild zusammengesetzt ist;
- der Referenzschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild gebildeten Polygonen umfasst;
- der Referenzschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild gebildeten Dreiecken umfasst; - der eine oder die mehreren Referenzschlüssel in einer Datenbank gespeichert werden; - die Seriennummer oder der Digitalcode in einer Datenbank gespeichert wird;
- der eine oder die mehreren Referenzschlüssel und die Seriennummer oder der Digitalcode in der Datenbank verknüpft sind;
- der eine oder die mehreren Referenzschlüssel und die Seriennummer oder der Digitalcode in der Datenbank mittels einer datenbanktechnischen Relation verknüpft sind;
- das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder durch eine horizontalen Fläche abgestützt ist;
- das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder auf einer horizontalen Fläche angeordnet ist;
- das eine oder die mehreren Referenzbilder mit einer mit einem CCD-Bildsensor ausgerüsteten
Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Referenzbilder mit einer mit einem CMOS-Bildsensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Referenzbilder mit einer mit einem BSI-Bildsensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 5 Grad ist;
- die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der
Schwerkraftachse < 2 Grad ist;
- die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 1 Grad ist;
bei der Authentifizierung c)
- das Produkt mit Licht, dessen Intensität zu 10 bis 100 % eine Wellenlänge im Bereich von 430 bis 490 nm aufweist, bestrahlt wird;
- das Produkt mit Licht, dessen Intensität zu 10 bis 90 %, 20 bis 80 %, 30 bis 70 % oder 40 bis 60 % eine Wellenlänge im Bereich von 430 bis 490 nm aufweist, bestrahlt wird;
- das Produkt mit dem Licht einer GaN-LED oder einer InGaN-LED bestrahlt wird; - das Produkt mit dem Licht einer Weißlicht-GaN-LED oder einer Weißlicht-InGaN-LED bestrahlt wird;
- bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht abgeschirmt wird;
- bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht mithilfe einer Blende abgeschirmt wird;
- bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht mithilfe einer rohrförmigen Blende abgeschirmt wird;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem CCD-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem CMOS-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem BSI-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem Farb-CCD-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem Farb-CMOS-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einer mit einem Farb-BSI-Sensor ausgerüsteten Kamera aufgezeichnet werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem, mit einer digitalen Kamera ausgerüsteten Mobiltelefon aufgezeichnet wird;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einer digitalen Kamera und einer GaN-LED oder InGaN-LED ausgerüstet ist;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einer digitalen Kamera und einer Weißlicht-GaN-LED oder Weißlicht-InGaN-LED ausgerüstet ist;
- das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder durch eine horizontale Fläche ab gestützt ist; - das Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder auf einer horizontalen Fläche angeordnet ist;
- die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 5 Grad ist;
- die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 2 Grad ist;
- die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart ausgerichtet ist, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 1 Grad ist;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einem Neigungssensor ausgerüstet ist;
- simultan zur Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder ein Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse mithilfe des Neigungssensor gemessen wird;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mit einem Mobiltelefon aufgezeichnet werden, das mit einem 3-Achsen-Beschleunigungssensor ausgerüstet ist;
- simultan zur Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder ein Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse mithilfe des 3-Achsen-Beschleunigungssensor gemessen wird;
- ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufgezeichnet werden;
- zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter der gleichen Kameraperspektive aufgezeichnet werden;
- zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden;
- zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufgezeichnet werden, wobei das Produkt in dem Zeitraum zwischen der Aufzeichnung von zwei Erkennungsbildem mit Licht bestrahlt wird; - zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufgezeichnet werden, wobei das Produkt in dem Zeitraum zwischen der Aufzeichnung von zwei Erkennungsbildem mit Licht einer GaN-LED, InGaN-LED, Weißlicht-GaN-LED oder Weißlicht-InGaN-LED bestrahlt wird;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder digital verstärkt werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mithilfe digitaler Bildverarbeitung verstärkt werden, um das Signal-Rauschverhältnis zu erhöhen;
- zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder digital überlagert bzw. addiert werden;
- anhand von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbildem digital ein Kombinationsbild berechnet wird;
- eine auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordnete Seriennummer simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet wird;
- das Bild der Seriennummer mittels Zeichenerkennung digitalisiert wird;
- die Seriennummer mit in einer Datenbank hinterlegten Seriennummem verglichen wird;
- ein auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordneter Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet wird;
- der Digitalcode dekodiert wird;
- der Digitalcode mit in einer Datenbank hinterlegten Digitalcodes verglichen wird;
- ein oder mehrere visuelle Merkmale des Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder in dem mindestens einen Erkennungsbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln ab gebildet werden;
- anhand des einen oder mehreren visuellen Merkmale des Produktes, wie beispielsweise
Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem durchgeführt wird;
- eine oder mehrere Orientierungsmarken in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet werden; - anhand der einen oder mehreren Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem durchgeführt wird;
- das mindestens eine Erkennungsbild und das eine oder die mehreren Referenzbilder digital verglichen werden;
- anhand der einen oder mehreren Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem durchgeführt wird;
- das Kombinationsbild und das eine oder die mehreren Referenzbilder digital verglichen werden;
- bei dem digitalen Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes oder des Kombinations- bildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildem ein mittels des Neigungssensor gemessener Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse verwendet wird;
- bei dem digitalen Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes oder des Kombinations- bildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildem ein mittels des 3-Achsen-
Beschleunigungssensor gemessener Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse verwendet wird;
- in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden;
- in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Schwellentrennung bestimmt werden;
- in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Grauwert- Schwellentrennung bestimmt werden;
- das eine oder die mehreren Erkennungsbilder jeweils in eine Grauwert-Bilddatei konvertiert und mittels Grauwert-Schwellentrennung binarisiert werden;
- in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines rekursiven Grass-Fire-
Algorithmus bestimmt werden; - in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines sequentiellen Grass-Fire- Algorithmus bestimmt werden;
- anhand des mindestens einen Erkennungsbildes ein Erkennungsschlüssel berechnet wird; - anhand des Kombinationsbildes ein Erkennungsschlüssel berechnet wird;
- bei der Berechnung des Erkennungsschlüssels ein mittels des Neigungssensor gemessener Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse verwendet wird;
- bei der Berechnung des Erkennungsschlüssel ein mittels des 3-Achsen-Beschleunigungssensor gemessener Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der
Schwerkraftachse verwendet wird;
- der Erkennungsschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild umfasst;
- der Erkennungsschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild zusammengesetzt ist;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild gebildeten Polygonen umfasst;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild gebildeten Dreiecken umfasst; - der Erkennungsschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden
Partikel in dem Kombinationsbild umfasst;
- der Erkennungsschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild zusammengesetzt ist;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild gebildeten Polygonen umfasst;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild gebildeten Dreiecken umfasst;
- der Erkennungsschlüssel mit einem, in einer Datenbank hinterlegten Referenzschlüssel verglichen wird; - der Erkennungsschlüssel mit mehreren, in einer Datenbank hinterlegten Referenzschlüsseln verglichen wird;
- eine positive Authentifizierung angezeigt wird, wenn der Erkennungsschlüssel und ein, in einer Datenbank hinterlegter Referenzschlüssel hinreichend übereinstimmen; und/oder
- eine negative Authentifizierung angezeigt wird, wenn der Erkennungsschlüssel und ein, in einer Datenbank hinterlegter Referenzschlüssel hinreichend voneinander abweichen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst digitale Methoden zur Verstärkung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel. Die digitale Verstärkung erfolgt gemäß einer der nachfolgend beschriebenen Methoden oder gemäß einer Kombination von zwei oder mehreren dieser Methoden:
- Addition bzw. Überlagerung von zwei oder mehreren unter der gleichen Kameraperspektive aufgezeichneten Erkennungsbildem;
- Zusammenfassung von 4 (2x2) oder 16 (4x4) benachbarten Bildpixeln zu einem Pixel, ggf mittels numerischer Interpolation;
- differentielle Analyse von zwei oder mehreren sequentiell aufgezeichneten Erkennungs- bildem, um zeitliche Änderungen der Pixelintensitäten zu detektieren;
- Farbfilterung, insbesondere Beschränkung auf den Grünanteil und/oder den Rotanteil des einen oder der mehreren Erkennungsbilder;
- Subtraktion von Farbkomponenten bzw. Farbkanälen, insbesondere gewichtete Subtraktion des Blauanteils bzw. des blauen Farbkanals von dem grünen und/oder roten Farbanteil bzw. Farbkanal.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe "Fumineszenz" und "lumineszierend" Stoffe sowie Partikel, die aufgrund von Anregung mit elektromagnetischer Strahlung fluoreszieren oder phosphoreszieren (https://de.wikipedia.org/wiki/Fumineszenz). Dementsprechend werden erfindungsgemäß Fluoreszenz und Phosphoreszenz (https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphoreszenz) unter dem Begriff Fumineszenz subsumiert. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bezeichnet der Begriff "reflektierend" einfach reflektierende, retroreflektierende (https://de.wikipedia.org/wiki/Retroreflektor) und irisierende (https://de.wikipedia.org/wiki/Irisieren) Partikel oder Pigmente, die aufgrund von Beugung oder Interferenz elektromagnetische Strahlung und insbesondere Licht mit Wellenlängen im Bereich von 380 bis 780 nm reflektieren. Hierbei bezieht sich der Begriff "retroreflektierend" auf Partikel oder Pigmente, die einen erheblichen Teil der eingestrahlten Intensität im Wesentlichen entgegengesetzt zur Einfallsrichtung reflektieren. Als retroreflektierende Partikel werden insbesondere kugelförmige Partikel aus Glas oder Titandioxid mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 pm eingesetzt. Die kugelförmigen Partikel bestehen vorzugsweise aus einem Glas mit einem optischen Brechungsindex im Bereich von 1,5 bis 2,0. Der optische Brechungsindex von Titandioxid liegt etwa bei 2,6. Übliche Polymere haben einen optischen Brechungsindex um 1,4. Je größer die Differenz zwischen den optischen Brechungs- indices der retroreflektierenden Partikel und einer umgebenden Polymermatrix ist, desto höher ist die von den Partikeln reflektierte Lichtintensität. Unter dem Begriff "irisierend" (https://de.wikipedia.org/wiki/Irisieren) werden erfindungsgemäß Partikel oder Pigmente subsumiert, die farbiges Licht mit Wellenlängen aus einem engen Bereich des sichtbaren Spektrums von 380 bis 780 nm einfach reflektieren oder retroreflektieren. Irisierende Partikel oder Pigmente bestehen üblicherweise aus einem Trägermaterial, wie beispielsweise Glimmer, Silikat, Aluminiumoxid, Calcium-Aluminium-Borosilikat oder Aluminium, das mit einer Interferenzbeschichtung aus einem Material, wie beispielsweise Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Zirkonoxid oder Siliziumdioxid ausgerüstet ist. Die Interferenzbeschichtung hat eine genau definierte Dicke d , derart dass für eine vorgegebene Wellenlänge l der optische Gangunterschied bzw. die optische Weglänge, d. h. das Produkt aus der Dicke d und dem optischen Brechungsindex h(l) einem ungeradzahligen Vielfachen der
2k+ 1
halben Wellenlänge entspricht gemäß der Beziehung d · h(l) =— — l mit k e TL , insbesondere k = 0 (https://de.wikipedia.org/wiki/Optische_Weglänge; https://de.wikipedia.org/ wiki/ Gangunterschied) .
Mit dem Begriff "azimutaler Winkel" (https://de.wikipedia.org/wiki/Kugelkoordinaten) wird erfindungsgemäß der Winkel einer Drehung um eine zur Schwerkraft parallelen, d. h. vertikalen Raumachse bezeichnet. Mit dem Begriff "polarer Winkel" (https://de.wikipedia.org/wiki/Kugelkoordinaten) wird erfindungsgemäß ein Neigungswinkel bezeichnet, der von einer zur Schwerkraft parallelen, d. h. vertikalen Raumachse und einer hierzu geneigten Achse begrenzt ist.
Um eine sichere und robuste Authentifizierung mit geringer Fehlerrate zu gewährleisten, werden abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem kompensiert. Dies gilt für erfindungsgemäße Ausführungsformen, bei denen
- das mindestens eine Erkennungs- oder Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildem verglichen wird; oder
- anhand des einen oder der mehreren Referenzbilder jeweils ein Referenzschlüssel und anhand des mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbildes ein Erkennungsschlüssel berechnet und der Erkennungsschlüssel mit dem einen oder den mehreren Referenzschlüsseln verglichen wird. Eine abbildungsbedingte Abweichung zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem kann dazu führen, dass ein authentisches Produkt nicht als solches erkannt wird. In der Fachliteratur wird ein derartiges Prüfergebnis mitunter als "falsch negativ" bezeichnet. Abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem sind beispielsweise durch voneinander verschiedene Kamera perspektiven bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder und des mindestens einen Erkennungsbildes verursacht.
Um abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem zu beheben bzw. zu kompensieren werden in der vorliegenden Erfindungen zwei Verfahren vorgeschlagen:
(i) Aufzeichnen einer Vielzahl von Referenzbildem der reflektierenden oder luminszierenden Partikel unter voneinander verschiedenen Kameraperspektiven und Speichern dieser Referenzbilder und/oder Speichern von aus dem jeweiligen Referenzbild berechneten Referenzschlüsseln in einer Datenbank; und
(ii) auf Orientiemngsmarken gestützte oder direkte "Registrierung" des mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildem. Das Verfahren (i) wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als "perspektivisches Bibliothekverfahren" bezeichnet. Dem perspektivischen Bibliothekverfahren liegt die Idee zugrunde, die bei der Aufzeichnung des mindestens einen Erkennungsbildes wahrscheinlichen Kameraperspektiven zu antipizieren und eine Referenzbibliothek für den direkten und schnellen Vergleich ohne rechenintensive bzw. mit erleichterter Bildregistrierung zu erstellen.
In der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe "registrieren", "Bildregistrierung" und "Registrierung" digitale Verfahren, bei denen anhand eines Referenzbildes und eines Erkennungs- oder Kombinationsbildes eine Bildtransformation derart ermittelt wird, dass bei Anwendung der Bildtransformation auf das Erkennungs- oder Kombinationsbild ein zu dem Referenzbild möglichst ähnliches Bild erhalten wird. Die Bildregistrierung ist erforderlich für die Berechnung eines Abweichungsmaßes zwischen einem Erkennungs- oder Kombinationsbild und einem oder mehreren Referenzbildem. Ohne Bildregistrierung ist ein Vergleich zwischen einem Erkennungs- oder Kombinationsbild und einem oder mehreren Referenzbildem fehlerbehaftet und ermöglicht keine zuverlässige Zuordnung und Authentifizierung. Im Sinne der vorliegenden Erfindung repräsentiert die elektronische bzw. digitale Bild- registrierung lediglich eine von mehreren Möglichkeiten, um abbildungsbedingte Abweichungen zwischen einem oder mehreren Erkennungsbildem bzw. einem Kombinationsbild und einem oder mehreren Referenzbildem zu kompensieren. Alternative, ebenfalls gut geeignete Methoden basieren auf künstlichen neuronalen Netzen insbesondere Deep Neural Nets (DNN) oder Convolutional Neural Nets (CNN), die als freie oder kommerzielle Software (https://www.tensorflow.org/; MATLAB® PattemNet) zur Verfügung stehen. Im Weiteren werden Verfahren vorgeschlagen, in denen Nearest-Neighbor- Algorithmen (https://de.wikipedia.org/ wiki/Nächste-Nachbam-Klassifikation) verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Authentifizierung eine Seriennummer oder ein Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR- Code, welche auf dem Produkt, auf einer Verpackungsfolie oder auf einem Etikett abgebildet sind, verwendet, um dem Erkennungs- oder Kombinationsbild ein oder mehrere Referenzbilder zuzuordnen und eine rechenintensive Suche bzw. einen rechenintensiven Vergleich mit Referenzbildem von a priori nicht identischen Produkten zu vermeiden. Hierbei fungiert die Seriennummer oder der Digitalcode als schneller Sortier- bzw. Suchindex. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen Methoden zur Korrektur abbildungsbedingter Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungs- oder Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel. In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindungen werden abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem Erkennungs- und Referenzbild mittels digitaler Bildregistrierung kompensiert. Hierbei wird für die Bildregistrierung ein auf Orientierungsmarken gestütztes Verfahren oder ein direktes Verfahren angewendet.
Ein auf Orientierungsmarken gestütztes Verfahren umfasst die Schritte:
- Aufzeichnen eines digitalen Referenzbildes mit einer oder mehreren Orientierungsmarken; - Aufzeichnen eines digitalen Erkennungsbildes mit der einen oder den mehreren
Orientierungsmarken;
- Berechnung einer digitalen Bild- bzw. Korrekturtransformation, welche die in dem Erkennungsbild abgebildete Orientierungsmarke mit der in dem Referenzbild abgebildeten Orientierungsmarke zur Deckung bringt bzw. registriert;
- Anwenden der Korrekturtransformation auf das Erkennungsbild, um dieses mit dem
Referenzbild zu registrieren.
Die eine oder mehreren Orientierungsmarken können als geometrische Muster, wie beispielsweise Buchstaben, Zahlen, Linien, Fadenkreuze oder Streifenmuster gestaltet sein. Vorzugsweise sind die eine oder mehreren Orientierungsmarken als Bedruckung oder Laserbeschriftung auf einem Etikett oder einer Verpackungsfolie ausgebildet.
Im Gegensatz zu zufällig verteilten Partikeln haben Orientierungsmarken eine bekannte Form, was die Identifizierung und Zuordnung zwischen einem ersten und zweiten, unter verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichneten Bild einer Orientierungsmarke in einem Referenz- und Erkennungsbild erheblich vereinfacht. In der Fachliteratur werden Orientierungsmarken mitunter auch als "Landmarks" bezeichnet.
Bei der direkten Bildregistrierung wird mittels iterativer Optimierungsverfahren eine Bild- bzw. Korrekturtransformation derart bestimmt, dass bei Anwendung der Korrekturtransformation auf das Erkennungsbild ein korrigiertes Erkennungsbild erhalten wird, dessen Abweichung von dem Referenzbild minimal ist. Im Stand der Technik sind diverse Methoden bzw. Algorithmen für die digitale Registrierung von Orientierungsmarken und/oder vollständigen Bildern bekannt (https://de.wikipedia.org/wiki/ Bildregistrierung; http ://elastix .isi.uu.nl/) .
Die Grundzüge der bekannten Methoden bzw. Algorithmen für digitale Bildregistrierung sind nachfolgend kurz erläutert, wobei folgende Symbole verwendet werden:
IR(I, j) . Referenzbild mit Pixeln (i, j)
IE(I, j) . Erkennungsbild mit Pixeln (i, j)
T . Bildtransformation
M(T; IR; IE) . Metrik (Abstandsfünktion)
Die Bildtransformation T bildet jedes Pixel (i, j) des Erkennungsbildes IE auf ein Pixel (ΐt, J' T) ab. Für die Bildtransformation T kommen diverse Abbildungen in Betracht, wie beispielsweise:
(i) Translation (iT, jT) = (i, j) + (ti, t2)
(ii) Eulertransformation (fr, jx) = R[(i, j) - (ci, c2)] + (ti, t2) + (ci, c2)
(iii) Ähnlichkeitsabbildung (ix, jx) = s-R[(i, j) - (ci, c2)] + (ti, t2) + (ci, c2)
(iv) Affine Abbildung (iT, jx) = A[(i, j) - (ci, c2)] + (ti, t2) + (ci, c2)
wobei (ti, t2) und (ci, c2) zweidimensionale Verschiebungsvektoren, R eine zweidimensionale Rotationsmatrix, s einen skalaren Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsfaktor, A eine beliebige zweidimensionale Matrix, E(is,js) m=o am 0— is>j— js)m kubische Splinc-Polynomc mit Stützstellen (is, js) und Koeffizienten am und (iF,jF) cFG(i— iF, j— jF) eine Summe einer mit Koeffizienten CF gewichteten Basisfünktion G an ausgewählten, sogenannten "Landmark"- Positionen (IF, J’F) bezeichnet.
Eine konkrete Bildtransformation T umfasst beispielsweise eine Rotation R um einen Winkel f um eine vertikale Achse bzw. um die Schwerkraftachse, einen Skalierungsfaktor s und einen Verschiebungs- bzw. Translations vektor (ti, t2), d.h. insgesamt vier Parameter. Eine derartige Bildtransformation T entspricht einer Abbildung der Form:
fr = Ti(i, j) = s-(cos f · i - sin f · j) + ti
jx = T2(i, j) = s-(sin f · i + cos f · j) + 12 Die vorstehende einfache Bildtransformation T repräsentiert bereits eine gute Näherung für Abweichungen zwischen der Kameraperspektive bei der Aufzeichnung von Erkennungsbildem von der Kameraperspektive bei der Aufzeichnung eines Referenzbildes, wenn die jeweiligen Winkel QE und respektive 0R zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse kleiner als 10 Grad sind (QE < 10 Grad, 0R < 10 Grad).
Die Metrik M liefert ein Maß für die Abweichung des transformierten Erkennungsbildes T(IE) von dem Referenzbild IR. Für die Metrik M kommen verschiedene Maße, wie Mean Squared Difference (MSD), Normalised Correlation Coefficient (NCC), Mutual Information (MI), Normalised Mutual Information (NMI) und Kappa-Statistik (KS) in Betracht.
Nachfolgend sind beispielhaft die Formeln für die Berechnung von MSD und NCC wiedergegeben:
1 gN gM
mit IR = ί^S[1i S|1i lR(h j) und lE N M i=1 ^]=1 IE Ö )
Um den Rechenaufwand zu verringern, kann bei der Berechnung der Metrik M anstelle der vollen zweidimensionalen Summation über alle Bildkoordinaten eine zweidimensionale Summation über ausgewählte Bildkoordinaten, beispielsweise über gitterförmig äquidistant verteilte oder zufällig gewählte Bildkoordinaten verwendet werden.
Die zunächst unbekannten Parameter der Bildtransformation T werden mittels iterativer nicht- linearer Optimierung derart bestimmt, dass die metrische Funktion M einen Wert annimmt, der kleiner als eine vorgegebene Schranke ist. Die iterative nichtlineare Optimierung basiert auf quasi- Newton (QN), nichtlinear konjugierten Gradienten (NCG), Gradientenabstiegs (GD) oder Robbins-Monro (RM) Verfahren bzw. Algorithmen. Vorzugsweise werden bei der Berechnung der Bildtransformation T Strategien mit stufenweise zunehmender Komplexität der Bilddaten (multiresolution) und/oder der Bildtransformation T angewendet. So wird in einer ersten Stufe die Auflösung des Referenz- und Abweichungsbildes durch Faltung mit einer Gaußfunktion verringert (down-sampling) und in nachfolgenden Stufen mit einer zunehmend verfeinerten (schmaleren) Gaußfunktion bis zur ursprünglichen Auflösung erhöht. In ähnlicher Weise wird die Komplexität bzw. die Zahl der anzupassenden Parameter der Bildtransformation stufenweise erhöht. Die vorstehenden Strategien beschleunigen die Berechnung und verbessern die numerische Zuverlässigkeit bzw. die Wahrscheinlichkeit dafür, dass bei der nichtlinearen Optimierung das globale Minimum der metrischen Funktion M aufgefünden wird.
Ein bekanntes Problem der Bildregistrierung, insbesondere der direkten Bildregistrierung besteht darin, dass die aufgefundene Korrekturtransformation nicht optimal ist, d. h. hinsichtlich der Abweichung zwischen dem korrigierten Erkennungsbild und dem Referenzbild lediglich ein lokales anstelle eines globalen Minimums ergibt. Um das Problem nicht optimaler Bild- registrierung zu vermeiden, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine optionale, dem iterativen Optimierungsverfahren vorgeschaltete Gittersuche nach einer Näherung für das globale Minimum vorgeschlagen. Bei der Gittersuche wird der mehrdimensionale Parameterraum der Korrekturtransformation in äquidistante Stützstellen unterteilt, die zu jeder Stützstelle gehörige Korrekturtransformation berechnet und das damit korrigierte Erkennungsbild mit dem Referenzbild verglichen. Die Stützstelle im Parameterraum, für welche die Abweichung zwischen dem korrigierten Erkennungsbild und dem Referenzbild minimal ist, wird als Näherung für das globale Minimum verwendet. Alternativ zu einer Gittersuche wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine statistische Suche mit zufällig im Parameterraum verteilten Stützstellen in Betracht gezogen.
Im Weiteren hat die Erfindung die Aufgabe, ein System für die optische Authentifizierung von Produkten bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System, umfassend
(i) Kennzeichen, die jeweils als Folie, Folienbereich, Etikett oder Fackbeschichtung aus gebildet sind und zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthalten;
(ii) ein Registrierungssystem mit einem primären Bilderfassungssystem für die Aufzeichnung eines oder mehrerer Referenzbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes und einem primären Bildverarbeitungssystem;
(iii) eine Datenbank; (iv) ein Kommunikationssystem auf Basis des Internets und/oder eines Mobilfunknetzes; und
(v) ein oder mehrere Authentifizierungssysteme, die jeweils ein sekundäres Bilderfassungs- system für die Aufzeichnung eines oder mehrerer Erkennungsbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes, ein sekundäres Bildverarbeitungssystem und ein digitales Mustererkennungssystem umfassen.
Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems für optische Produkt- authentifizierung sind dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichte der Partikel in der Folie, dem Folienbereich, dem Etikett oder dem Fack 30 bis 20000 Partikel/cm3 beträgt;
- die Dichte der Partikel in der Folie, dem Folienbereich, dem Etikett oder dem Fack 30 bis
10000 Partikel/cm3 oder 30 bis 5000 Partikel/cm3 beträgt;
- die Flächendichte der Partikel in der Folie, dem Folienbereich, dem Etikett oder dem Fack 1 bis 100 Partikel/cm2 beträgt;
- die Flächendichte der Partikel in der Folie, dem Folienbereich, dem Etikett oder dem Fack 1 bis 20 Partikel/cm2, 10 bis 30 Partikel/cm2, 20 bis 40 Partikel/cm2, 30 bis 50 Partikel/cm2, 40 bis 60 Partikel/cm2, 50 bis 70 Partikel/cm2, 60 bis 80 Partikel/cm2, 70 bis 90 Partikel/cm2 oder 80 bis 100 Partikel/cm3 beträgt;
- ein Produkt oder ein Etikett mit einer transparenten Deckfolie, die reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält, ausgerüstet ist;
- ein Produkt oder ein Etikett mehrlagig aufgebaut ist und eine Fage aus einer Folie besteht, die reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
- die Partikel aus Titandioxid bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 pm haben;
- die Partikel aus Titandioxid bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 40 pm , 20 bis 50 pm , 30 bis 60 pm , 40 bis 70 pm ,
50 bis 80 pm , 60 bis 90 pm , 70 bis 100 pm , 80 bis l l0 pm , 90 bis 120 pm , 100 bis
130 pm , H0 bis l40 pm , 120 bis 150 pm , 130 bis 160 pm , 140 bis 170 pm , 150 bis 180 pm , 160 bis 190 pm oder 170 bis 200 pm haben;
- die Partikel aus Glas bestehen;
- die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,5 bis 2,0 bestehen; - die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,5 bis 1,7 , 1,6 bis 1,8 , 1,7 bis 1,9 oder 1,8 bis 2,0 bestehen;
- die Partikel aus Glas mit einem optischen Brechungsindex von 1,85 bis 1,95 bestehen;
- die Partikel aus Glas bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 pm haben;
- die Partikel aus Glas bestehen und eine kugelförmige Gestalt mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 10 bis 40 pm , 20 bis 50 pm , 30 bis 60 pm , 40 bis 70 pm , 50 bis 80 pm , 60 bis 90 pm , 70 bis 100 pm , 80 bis l l0 pm , 90 bis 120 pm , 100 bis 130 pm , H0 bis l40 pm , 120 bis 150 pm , 130 bis 160 pm , 140 bis 170 pm , 150 bis 180 pm , 160 bis 190 pm oder 170 bis 200 pm haben;
- jedes Partikel aus einem kugelförmigen Träger aus Glas mit einem äquivalenten Durchmesser im Bereich von 20 bis 200 pm und auf dem Träger angeordneten kugelförmigen Beschichtungspartikeln aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, mit einem äquivalenten Durchmesser von 0,5 bis 10 pm bestehen; - die Beschichtungspartikel aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, mit der Oberfläche des kugelförmigen Trägers aus Glas kraftschlüssig verbunden sind;
- die Beschichtungspartikel aus amorphem Glas oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Titandioxid, einen optischen Brechungsindex von 2,2 bis 2,7 haben;
- die Partikel aus einem Interferenzpigment bestehen;
- die Partikel aus einem Interferenzpigment bestehen, das ein Trägermaterial, wie beispielsweise Glimmer, Silikat, Aluminiumoxid, Calcium- Aluminium-Borosilikat oder Aluminium umfasst, wobei das Trägermaterial mit einer Interferenzbeschichtung aus einem Material, wie beispiels- weise Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, Zirkonoxid oder Siliziumdioxid ausgerüstet ist; - die Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das bei
Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm fluoresziert, wobei 30 bis 100 % der Intensität des Fluoreszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 650 bis 800 nm hat;
- die Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das bei Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich von 430 bis 490 nm fluoresziert, wobei 40 bis 100 % , 50 bis 100 % , 60 bis 100 % , 70 bis 100 % oder 80 bis 100 % der Intensität des Fluoreszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 650 bis 800 nm hat;
- die Partikel aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das Europium dotiertes Calcium- Aluminum-Siliziumnitrid (CaAlSiN3:Eu2+) umfasst;
- die Partikel aus einem fluoreszierenden Material bestehen, das Europium dotiertes Calcium-
Aluminum-Siliziumnitrid (CaAlSiNvEu2 ) und ein Glas, wie beispielsweise Zn0-B203-Ba0-Al203-Glas umfasst;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wehenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert, wobei 60 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis
1000 nm;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wehenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und 60 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 650 nm hat;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, das nach Bestrahlung mit Licht im Wehenlängenbereich von 430 bis 490 nm luminesziert und 80 bis 100 % der Intensität des Lumineszenzlichtes eine Wellenlänge im Bereich von 450 bis 650 nm hat;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, nach
Bestrahlung mit Licht im Wehenlängenbereich von 430 bis 490 nm lumineszieren und nach 1 min eine gemäß DIN 67510-1 :2009 gemessene Leuchtdichte von > 400 mcd/m2 haben;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem lumineszierenden Material bestehen, nach Bestrahlung mit Licht im Wehenlängenbereich von 430 bis 490 nm lumineszieren und nach 1 min eine gemäß DIN 67510-1 :2009 gemessene Leuchtdichte von > 600 mcd/m2,
> 800 mcd/m2, > 1000 mcd/m2, > 1500 mcd/m2, > 2000 mcd/m2, > 4000 mcd/m2, > 6000 mcd/m2, > 8000 mcd/m2, > 10000 mcd/m2, > 20000 mcd/m2, > 30000 mcd/m2 oder > 40000 mcd/m2 haben;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material bestehen, das eine Lumineszenz- Lebensdauer t mit l ms < r < l0 h aufweist; - die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material bestehen, das eine Lumineszenz- Lebensdauer t mit 10 ms < t < 10 h, 100 ms < t < 10 h, 1 s < t < 10 h, 10 s < t < 10 h oder 60 s < t < 10 h aufweist;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus einem Material auf Basis von Yttrium- Aluminium- Granat (Y3AI5O12; YAG), Yttrium-Aluminium-Gallium-Granat (Y3Al5-xGaxOi2 mit
2,5 < x < 3,5; YAGG), Strontium-Aluminat (SrAb04, Sr4Ali402s), Calcium-Aluminat (CaAl204), Strontium-Thiogallat (SrGa2S4) oder Kalium-Titanfluorid (K2T1F6) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Ce und/oder Cr dotiertem Yttrium- Aluminium- Granat (Y3AI5O12; YAG) oder Yttrium- Aluminium-Gallium-Granat (Y3Al5-xGaxOi2 mit 2,5 < x < 3,5; YAGG) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu und Dy dotiertem Strontium-Aluminat (SrAb04, Sr4Al 14O25) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu, Nd und /oder Sr dotiertem Calcium-Aluminat (CaAb04) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Eu dotiertem Strontium-Thiogallat (SrGa2S4) bestehen;
- die Partikel zu 50 bis 100 Gew.-% aus mit Mn dotiertem Kalium-Titanfluorid (K2TiF6) bestehen;
- die reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel zwei, drei, vier, fünf oder mehr voneinander verschiedene Typen umfassen, wobei jedes Partikel zu 20 bis 100 Gew.-% aus einem der vorstehend beschriebenen Materialien besteht;
- die reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel zwei, drei, vier, fünf oder mehr voneinander verschiedene Typen umfassen, wobei jedes Partikel eine der vorstehend beschriebenen Strukturen aufweist;
- die Partikel eine mittlere Größe dso mit 5 mhi < dso < 200 mhi haben;
- die Partikel eine mittlere Größe dso mit 10 mhi < dso < 150 mhi, 20 mhi < dso < 150 mhi,
30 mhi < dso < 150 mhi, 40 mm < dso < 150 mm, 50 mhi < dso < 150 mhi oder 30 mm < dso < 100 mhi haben;
- Produkte oder eine Verpackung von Produkten jeweils mit einer Seriennummer oder einem Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code ausgerüstet sind; - Produkte oder eine Verpackung von Produkten jeweils mit einem Etikett mit einer Serien nummer oder einem Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code ausgerüstet sind;
- Produkte oder eine V erpackung von Produkten j eweils mit einer oder mehreren Orientierungs- marken ausgerüstet sind;
- Produkte oder eine Verpackung von Produkten jeweils mit einem Etikett, das eine oder mehrere Orientierungsmarken umfasst, ausgerüstet sind;
- das Registrierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen
Speicher und Software umfasst;
- das Registrierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen Speicher und Software für die Steuerung des primären Bilderfassungssystems umfasst;
- das Registrierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen
Speicher und Software für die Steuerung des primären Bildverarbeitungssystems umfasst;
- das Registrierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen
Speicher und Software für Datenverarbeitung und Datenübertragung umfasst;
- das Registrierungssystem mit der Datenbank verbunden ist;
- das Registrierungssystem mit dem Kommunikationssystem verbunden ist;
- die Datenbank mit dem Kommunikationssystem verbunden ist;
- das Registrierungssystem über das Kommunikationssystem mit der Datenbank verbunden ist;
- das primäre Bilderfassungssystem eine Kamera mit einem CCD-Bildsensor umfasst;
- das primäre Bilderfassungssystem eine Kamera mit einem CMOS-Bildsensor umfasst;
- das primäre Bilderfassungssystem eine Kamera mit einem BSI-Bildsensor umfasst;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen; - das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, 11 bis 30, 20 bis 40, 30 bis
50, 40 bis 60, 50 bis 70, 60 bis 80 oder 70 bis 100 Referenzbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen; - das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, 101 bis 300, 200 bis 400, 300 bis 500, 400 bis 600, 500 bis 700, 600 bis 800 oder 700 bis 1000 Referenzbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, 11 bis 30, 20 bis 40, 30 bis 50, 40 bis 60, 50 bis 70, 60 bis 80 oder 70 bis 100 Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, 101 bis 300, 200 bis 400, 300 bis 500, 400 bis 600, 500 bis 700, 600 bis 800 oder 700 bis 1000 Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen;
- das Registrierungssystem einen automatisiert angetriebenen Drehteller für ein Produkt umfasst;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen, wobei ein Produkt auf einem Drehteller angeordnet ist und zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildem der Drehteller mit dem Produkt jeweils um einen vorgegebenen azimutalen Differenzwinkel gedreht wird;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen und zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildem die Kamera jeweils um einen vorgegebenen polaren Differenzwinkel zu neigen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, mehrere Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen und zwischen der Aufzeichnung von zwei aufeinanderfolgenden Referenzbildem die Kamera jeweils um einen vorgegebenen polaren Differenzwinkel derart zu neigen, dass ein polarer Neigungswinkel zwischen einer optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse einen vorgegebenen Wert annimmt;
- das Registrierungssystem einen 3d-Scanner umfasst;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Gestalt eines Produktes mittels eines 3d-Scanners zu erfassen und die ermittelten dreidimensionalen Gestaltkoordinaten für eine digitale Kalibrierung des einen oder der mehreren Referenzbilder zu verwenden;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein oder mehrere visuelle Merkmale eines Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes,
QR-Codes oder Etikettenränder in dem mindestens einen Referenzbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abzubilden;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine oder mehrere Orientierungsmarken in dem mindestens einen Referenzbild simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abzubilden;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, das eine oder die mehreren Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in der Datenbank zu speichern;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, anhand des einen oder der mehreren Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel j eweils einen
Referenzschlüssel zu berechnen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes zu bestimmen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Schwellentrennung zu bestimmen;
- das Registriemngssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Grauwert-Schwellentrennung zu bestimmen; - das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, das eine oder die mehreren Referenzbilder jeweils in eine Grauwert-Bilddatei zu konvertieren und mittels Grauwert- Schwellentrennung zu binarisieren;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines rekursiven Grass-Fire- Algorithmus zu bestimmen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines sequentiellen Grass-Fire- Algorithmus zu bestimmen; - das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, einen Referenzschlüssel zu erzeugen, der die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild umfasst;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, einen Referenzschlüssel zu erzeugen, der aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild zusammengesetzt ist;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, einen Referenzschlüssel zu erzeugen, der Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild gebildeten Polygonen umfasst;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, einen Referenzschlüssel zu erzeugen, der Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Referenzbild gebildeten Dreiecken umfasst;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, einen oder mehrere
Referenzschlüssel in der Datenbank zu speichern;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Seriennummer oder den Digitalcode in der Datenbank zu speichern;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine oder mehrere
Referenzschlüssel und die Seriennummer oder den Digitalcode in der Datenbank zu verknüpfen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine oder mehrere Referenzschlüssel und die Seriennummer oder den Digitalcode in der Datenbank mittels einer datenbanktechnischen Relation zu verknüpfen; - das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder auf einer horizontalen Fläche abzustützen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein Produkt bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder auf einer horizontalen Fläche anzuordnen;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart auszurichten, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 5 Grad ist;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Kamera bei der
Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart auszurichten, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 2 Grad ist;
- das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Referenzbilder derart auszurichten, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 1 Grad ist;
- das Authentifizierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen Speicher und Software umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen Speicher und Software für die Steuerung des sekundären Bilderfassungssystems umfasst; - das Authentifizierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen
Speicher und Software für die Steuerung des sekundären Bildverarbeitungssystems umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen Speicher und Software für Datenverarbeitung und Datenübertragung umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine digitale Recheneinheit (Mikroprozessor), elektronischen Speicher und Software für das digitale Mustererkennungssystem umfasst;
- das digitale Mustererkennungssystem ein software-implementiertes neuronales Netz umfasst;
- das digitale Mustererkennungssystem ein hard- und software-implementiertes neuronales Netz umfasst;
- das digitale Mustererkennungssystem einen oder mehrere Grafikprozessoren (GPU) umfasst; - das Authentifizierungssystem mit dem Kommunikationssystem verbunden ist; - das Authentifizierungssystem mit der Datenbank verbunden ist;
- das Authentifizierungssystem über das Kommunikationssystem mit der Datenbank verbunden ist;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild oder einem aus mehreren
Erkennungsbildem erstellten Kombinationsbild und dem mindestens einen Referenzbild digital zu kompensieren;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein Produkt mit Licht, dessen Intensität zu 10 bis 100 % eine Wellenlänge im Bereich von 430 bis 490 nm aufweist, zu beleuchten;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein Produkt mit Licht, dessen Intensität zu 10 bis 90 %, 20 bis 80 %, 30 bis 70 % oder 40 bis 60 % eine Wellenlänge im Bereich von 430 bis 490 nm aufweist, zu beleuchten;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein Produkt mit dem Licht einer GaN-LED oder einer InGaN-LED zu beleuchten;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein Produkt mit dem Licht einer Weißlicht-GaN-LED oder einer Weißlicht-InGaN-LED zu beleuchten;
- das Authentifizierungssystem eine Blende für die Abschirmung von Ungebungslicht umfasst;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht abzuschirmen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht mithilfe einer Blende abzuschirmen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder Umgebungslicht mithilfe einer rohrförmigen
Blende abzuschirmen;
- das Authentifizierungssystem eine mit einem CCD-Sensor ausgerüstete Kamera umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine mit einem CMOS-Sensor ausgerüstete Kamera umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine mit einem BSI-Sensor ausgerüstete Kamera umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine mit einem Farb-CCD-Sensor ausgerüstete Kamera umfasst; - das Authentifizierungssystem eine mit einem Farb-CMOS-Sensor ausgerüstete Kamera umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine mit einem Farb-BSI-Sensor ausgerüstete Kamera umfasst;
- das Authentifizierungssystem ein mit einer digitalen Kamera ausgerüstetes Mobiltelefon umfasst;
- das Authentifizierungssystem ein mit einer digitalen Kamera und einer GaN-LED oder InGaN- LED ausgerüstetes Mobiltelefon umfasst;
- das Authentifizierungssystem ein mit einer digitalen Kamera und einer Weißlicht-GaN-LED oder Weißlicht-InGaN-LED ausgerüstetes Mobiltelefon umfasst;
- das Authentifizierungssystem eine horizontale Fläche zur Abstützung von Produkten umfasst;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart auszurichten, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 5 Grad ist;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart auszurichten, dass ein
Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 2 Grad ist;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, die Kamera bei der Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder derart auszurichten, dass ein Winkel zwischen der optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse < 1 Grad ist; - das Authentifizierungssystem ein mit einem Neigungssensor ausgerüstetes Mobiltelefon umfasst;
- das Mobiltelefon dafür eingerichtet und konfiguriert ist, simultan zur Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder einen Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse mithilfe des Neigungssensor zu messen;
- das Authentifizierungssystem ein mit einem 3-Achsen-Beschleunigungssensor ausgerüstetes
Mobiltelefon umfasst;
- das Mobiltelefon dafür eingerichtet und konfiguriert ist, simultan zur Aufzeichnung des einen oder der mehreren Erkennungsbilder ein Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse mithilfe des 3-Achsen-Beschleunigungssensor zu messen; - das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufzuzeichnen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter der gleichen Kameraperspektive aufzuzeichnen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufzuzeichnen und ein Produkt in dem Zeitraum zwischen der Aufzeichnung von zwei Erkennungsbildem mit Licht zu bestrahlen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder aufzuzeichnen und ein Produkt in dem Zeitraum zwischen der Aufzeichnung von zwei Erkennungsbildem mit Licht einer GaN-
LED, InGaN-LED, Weißlicht-GaN-LED oder Weißlicht-InGaN-LED zu bestrahlen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, das eine oder die mehreren Erkennungsbilder digital zu verstärken;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, das eine oder die mehreren Erkennungsbilder mithilfe digitaler Bildverarbeitung zu verstärken, um das Signal-
Rauschverhältnis zu erhöhen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder digital zu überlagern bzw. zu addieren;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, anhand von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbildem digital ein Kombinationsbild zu berechnen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine auf einem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordnete Seriennummer simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abzubilden; - das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein Bild einer Seriennummer mittels Zeichenerkennung zu digitalisieren;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine Seriennummer mit in einer Datenbank hinterlegten Seriennummem zu vergleichen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein auf einem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordneten Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abzubilden;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, einen Digitalcode zu dekodieren;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, einen Digitalcode mit in einer Datenbank hinterlegten Digitalcodes zu vergleichen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, ein oder mehrere visuelle Merkmale eines Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden
Partikeln in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem abzubilden;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, anhand des einen oder mehreren visuellen Merkmalen eines Produktes, wie beispielsweise Konturen, Kanten, Beschriftungen, Barcodes, QR-Codes oder Etikettenränder eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren
Referenzbildem durchzuführen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine oder mehrere Orientierungsmarken simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem abzubilden;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, anhand der einen oder mehreren Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem durchzuführen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, das mindestens eine Erkennungsbild und das eine oder die mehreren Referenzbilder digital zu vergleichen; - das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, anhand der einen oder mehreren Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem Kombinationsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem durchzuführen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, das Kombinationsbild und das eine oder die mehreren Referenzbilder digital zu vergleichen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, bei dem digitalen Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes oder des Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildem ein mittels des Neigungssensor gemessenen Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse zu verwenden;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, bei dem digitalen Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes oder des Kombinationsbildes mit dem einen oder den mehreren Referenzbildem ein mittels des 3-Achsen-Beschleunigungssensor gemessenen Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse zu verwenden;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes zu bestimmen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Schwellentrennung zu bestimmen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mittels Grauwert-Schwellentrennung zu bestimmen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, das eine oder die mehreren Erkennungsbilder jeweils in eine Grauwert- Bilddatei zu konvertieren und mittels Grauwert-Schwellentrennung zu binarisieren;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines rekursiven Grass-Fire- Algorithmus zu bestimmen; - das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mithilfe eines sequentiellen Grass-Fire- Algorithmus zu bestimmen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, anhand des mindestens einen Erkennungsbildes einen Erkennungsschlüssel zu berechnen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, anhand des Kombinationsbildes einen Erkennungsschlüssel zu berechnen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, bei der Berechnung des Erkennungsschlüssels ein mittels des Neigungssensor gemessenen Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse zu verwenden;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, bei der Berechnung des Erkennungsschlüssels ein mittels des 3-Achsen-Beschleunigungssensor gemessenen Winkel Q zwischen der optischen Achse der Kamera des Mobiltelefons und der Schwerkraftachse zu verwenden;
- der Erkennungsschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden
Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild umfasst;
- der Erkennungsschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild zusammengesetzt ist;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild gebildeten Polygonen umfasst;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem jeweiligen Erkennungsbild gebildeten Dreiecken umfasst;
- der Erkennungsschlüssel die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild umfasst;
- der Erkennungsschlüssel aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild zusammengesetzt ist;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild gebildeten Polygonen umfasst;
- der Erkennungsschlüssel Winkel von aus den Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel in dem Kombinationsbild gebildeten Dreiecken umfasst; - das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, den Erkennungsschlüssel mit einem, in der Datenbank hinterlegten Referenzschlüssel zu vergleichen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, den Erkennungsschlüssel mit mehreren, in der Datenbank hinterlegten Referenzschlüsseln zu vergleichen;
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine positive
Authentifizierung anzuzeigen, wenn der Erkennungsschlüssel und ein, in der Datenbank hinterlegter Referenzschlüssel hinreichend übereinstimmen; und/oder
- das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, eine negative
Authentifizierung anzuzeigen, wenn der Erkennungsschlüssel und ein, in einer Datenbank hinterlegter Referenzschlüssel hinreichend voneinander abweichen.
In der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe "Registrierungssystem" und "Authenti- fizierungssystem" funktionelle Einheiten, die eine oder mehrere Hardware-Komponenten, wie elektronische Computer und Datenspeicher und ein oder mehrere Software-Programme umfassen, die ggf räumlich voneinander getrennt sind und über ein Kommunikationsnetz untereinander Daten übermitteln und empfangen. Beispielsweise können sich das sekundäre Bilderfassungs- system und das sekundäre Bildverarbeitungssystem an verschiedenen Orten befinden und über das Internet und/oder ein Mobilfunknetz miteinander verbunden sein. In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist das sekundäre Bilderfassungssystem als Mobiltelefon ausgebildet und das sekundäre Bildverarbeitungssystem als leistungsfähiger, mit einem oder mehreren Grafikprozessoren (GPU) ausgerüsteter Computer, der sich am gleichen Ort, wie die Datenbank und/oder das Registrierungssystem befindet. Gleichermaßen ist es vorteilhaft, wenn das digitale Mustererkenungssystem am gleichen Ort wie die Datenbank angeordnet ist.
Im Rahmen der Erfindung sind zudem auch Konfigurationen vorgesehen, bei denen das Registrierungs- und Authentifizierungssystem partiell die gleichen Hardware-Komponenten, insbesondere den gleichen Computer für das primäre und, respektive sekundäre Bildverarbeitungssystem nutzen.
In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform sind das sekundäre Bilderfassungssystem und das sekundäre Bildverarbeitungssystem Bestandteile eines Mobiltelefons. Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht reflektierender oder lumineszierender Partikel 1 , die mittels einer Kamera (2, 2') unter einer ersten und zweiten Kameraperspektive aufgezeichnet werden. Die optische Achse der Kamera (2, 2') unter der ersten und zweiten Kameraperspektive ist mit den Bezugszeichen 3 , respektive 3’ bezeichnet. Fig. 1 veranschaulicht den Sachverhalt, dass bei der Aufzeichnung eines Erkennungs- oder Referenzbildes das digitale Bild bzw. die Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel 1 in Abhängigkeit von der jeweiligen Kameraperspektive variieren. Die Unterschiede zwischen verschiedenen Kamera perspektiven bzw. Kameras (2, 2’) sind mathematisch durch rigide Koordinatentransformationen, d. h. Kombinationen einer Rotation und Translation mit 6 Parametern (3 Drehwinkel und 3 Verschiebungen) beschreibbar. Um die Darstellung übersichtlich zu halten, werden in Fig. 1 und der hierauf bezogenen Beschreibung lediglich Rotationen erörtert. Zudem ist die mathematische Beschreibung von Translationen sehr einfach.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit haben ein Bezugs- bzw. Weltkoordinatensystem und ein Kamerakoordinatensystem der ersten Kameraperspektive übereinstimmende Achsen x, y, z bzw. (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1) . Ein Ursprung des Kamerakoordinatensystems der ersten Kamera perspektive ist gegenüber einem Ursprung des Weltkoordinatensystems entlang der z-Achse um eine, in Fig. 1 nicht bezeichnete Strecke verschoben. Ein Kamerakoordinatensystem der zweiten Kameraperspektive hat die Achsen x', y', z' , die aus den Achsen x, y, z durch Drehung um einen azimutalen Drehwinkel f , einen polaren Drehwinkel 0 und einen axialen Drehwinkel w hervorgehen, die mathematisch als nicht-kommutatives Produkt von drei Drehmatrizen
R(z'|m— f) · R(z|cp) · R(x|0)
darstellbar sind mit
worin d,, das Kronecker-Delta und ikj das Levi-Civita-Symbol ist (https://de.wikipedia.org/ wiki/Drehmatrix; https://de.wikipedia.org/wiki/Kronecker-Delta; https://de.wikipedia.org/wiki/ Levi-Civita-Symbol).
Im Weiteren zeigt Fig. 1 ein Koordinatennetz 4 mit Knoten bzw. Stützstellen, die azimutal und polar jeweils äquidistanten Winkelkoordinaten entsprechen. Das in Fig. 1 beispielhaft gezeigte
Koordinatennetz 4 hat 120 = 5x24 Knoten mit 24 voneinander verschiedenen azimutalen und 5 voneinander verschiedenen polaren Winkelwerten.
Zusätzlich zu dem in Fig. 1 gezeigten Koordinatennetz 4 wird erfindungsgemäß ein erweitertes Koordinatennetz mit Knoten bzw. Stützstellen, die zu äquidistanten Werten des axialen
Drehwinkels w korrespondieren, verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Registrierung eines mit reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln gekennzeichneten Produktes mehrere Referenzbilder unter verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet, wobei die verschiedenen Kameraperspektiven zu einem in Fig. 1 gezeigten Koordinatennetz 4 mit äquidistanten Knoten bzw. Stützstellen bzw. jeweils äquidistanten Werten des azimutalen, polaren und axialen Drehwinkels f, q, w korrespondieren.
In Bezug auf Partikel bezeichnet der Begriff "Größe" den Äquivalentdurchmesser eines kugel- förmigen Partikels gleicher stofflicher Zusammensetzung, das je nach dem verwendeten Mess- verfahren die gleiche Projektions fläche (Elektronenmikroskop) oder gleiche Lichtstreuung wie die untersuchten Partikel aufweist.
Die Abmessungen von mikroskaligen Partikeln oder Agglomeraten werden erfindungsgemäß mittels eines Rasterelektronenmiskroskops oder Transmissionselektronenmikroskops und einer Bildanalysesoftware, wie ImageJ (http://imagej.nih.gov/ij) bestimmt. Hierbei werden anhand digitalisierter elektronenmikroskopischer Aufnahmen mindestens 100, vorzugsweise mindestens 1000 Partikel bzw. Agglomerate mithilfe der Bildanalysesoftware digital vermessen. Aufgrund der hohen lateralen Auflösung von Elektronenmikroskopen des Standes der Technik, die je nach Einstellung der Elektronenoptik und der Strahlparameter im Bereich von einigen Ängström bis zu lO nm liegt, kann der Äquivalentdurchmesser der Partikel oder Agglomerate mit hoher Zuverlässigkeit ermittelt werden. Softwaregestützte Verfahren zur Auswertung von mittels Licht- oder Elektronenmikroskopen aufgezeichneten digitalen Bildern von Partikeln sind im Stand der Technik bekannt und umfassen die folgenden Schritte:
- algorithmische Erstellung eines Grauwerthistogramms; - interaktive Festlegung eines geeigneten Schwellwertes im Grauwerthistogramm, um jedes
Bildpixel als zum Hintergrund oder zu einem Partikel oder einer Pore gehörig zu klassifizieren, je nachdem ob der Grauwert des Bildpixels oberhalb oder unterhalb des Schwellwertes liegt;
- algorithmisches Binarisieren des Bildes, d. h. Wandlung des Grauwertbildes in ein Schwarz - Weiß-Bild; - gegebenenfalls algorithmische binäre Dilatation und Erosion (Closing), um Lücken zu schließen oder binäre Erosion und Dilatation (Opening), um durch Bildrauschen verursachte Artefakte, wie Pseudopartikel zu eliminieren; und
- algorithmische Identifikation von zusammenhängenden Flächen aus benachbarten (schwarzen) Bildpixeln, die Partikeln oder Poren zugeordnet sind und Ermittlung der Größe bzw. der Anzahl der in der jeweiligen Fläche enthaltenen Bildpixel.
Softwarealgorithmen bzw. -programme, der vorstehend beschriebenen Art gehören üblicherweise zum Lieferumfang von modernen Licht- und Elektronenmikroskopen oder sind als Option erhältlich. Alternativ hierzu können generische Bildanalyseprogramme, wie ImageJ verwandt werden. Alternativ oder begleitend werden die Abmessungen mikro- oder nanoskaliger Partikel oder Agglomerate mittels Lichtstreuung gemessen. Ein hierfür geeignetes Messgerät für Partikelgrößen von 0,01 bis 5000 pm wird unter anderem von Horiba Ltd. (Kyoto, Japan) unter der Produktbezeichnung LA-300 kommerziell angeboten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für optische Produktauthentifizierung, umfassend
a) Schritte zur Kennzeichnung eines Produktes durch
- Verpacken des Produktes in einer Folie; oder
- Ausrüsten des Produktes oder einer Verpackung des Produktes mit einem Etikett; oder
- Ausrüsten des Produktes, einer Verpackung des Produktes oder eines auf dem Produkt oder der Verpackung angeordneten Etikett mit einer Lackbeschichtung; wobei
- die Folie, das Etikett oder die Lackbeschichtung zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthält;
b) Schritte zur Registrierung eines gemäß a) gekennzeichneten Produktes durch
- Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
- Aufzeichnen eines oder mehrerer digitaler Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera; und
c) Schritte zur Authentifizierung eines gemäß b) registrierten Produktes durch
- Bestrahlen des Produktes mit Licht derart, dass die Partikel reflektieren oder lumineszieren;
- Aufzeichnen eines oder mehrerer Erkennungsbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel mit einer Kamera;
- digitaler Vergleich des mindestens einen Erkennungsbildes mit dem mindestens einen Referenzbild;
- Anzeigen einer positiven Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend übereinstimmen; oder
- Anzeigen einer negativen Authentifizierung, wenn das mindestens eine Erkennungsbild und das mindestens eine Referenzbild hinreichend voneinander abweichen;
dadurch gekennzeichnet, dass
abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem mindestens einen Referenzbild digital kompensiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Partikel in der Folie, dem Etikett oder dem Lack 30 bis 20000 Partikel/cm3 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Registrierung b) zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufgezeichnet werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Erkennungsbilder unter der gleichen Kameraperspektive aufgezeichnet werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) das eine oder die mehreren Erkennungsbilder digital verstärkt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) anhand eines oder mehrerer visueller Merkmale des Produktes oder anhand einer oder mehrerer Orientierungsmarken eine digitale Bildregistrierung zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild und dem einen oder den mehreren Referenzbildem durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung eine auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem Etikett angeordnete Seriennummer oder ein auf dem Produkt, einer Verpackungsfolie oder einem
Etikett angeordneter Digitalcode, wie beispielsweise Barcode oder QR-Code simultan mit den reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikeln abgebildet, digitalisiert oder dekodiert und mit einer in einer Datenbank hinterlegten Seriennummer oder mit einem in einer Datenbank hinterlegten Digitalcode verglichen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kennzeichnung b) in dem einen oder den mehreren Referenzbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) in dem einen oder den mehreren Erkennungsbildem jeweils Bildkoordinaten der reflektierenden und/oder lumineszierenden Partikel anhand der Intensität des reflektierten Lichtes oder anhand der Intensität des Lumineszenzlichtes bestimmt werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Authentifizierung c) ein Neigungswinkel zwischen einer optischen Achse der Kamera und der Schwerkraftachse gemessen wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kennzeichnung b) zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder und/oder zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr, anhand jeweils eines Referenzbildes berechneter Referenzschlüssel in einer Datenbank gespeichert werden.
12. System für die optische Authentifizierung von Produkten, umfassend
(i) Kennzeichen, die jeweils als Folie, Folienbereich, Etikett oder Lackbeschichtung ausgebildet sind und zufällig verteilte, reflektierende und/oder lumineszierende Partikel enthalten;
(ii) ein Registrierungssystem mit einem primären Bilderfassungssystem für die Aufzeichnung eines oder mehrerer Referenzbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes und einem primären Bildverarbeitungssystem;
(iii) eine Datenbank;
(iv) ein Kommunikationssystem auf Basis des Internets und/oder eines Mobilfünknetzes; und
(v) ein oder mehrere Authentifiziemngssysteme, die jeweils ein sekundäres Bilderfassungs- system für die Aufzeichnung eines oder mehrerer Erkennungsbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes, ein sekundäres Bildverarbeitungssystem und ein digitales Mustererkennungssystem umfassen.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Authentifizierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, abbildungsbedingte Abweichungen zwischen dem mindestens einen Erkennungsbild oder einem aus mehreren Erkennungsbildem erstellten Kombinationsbild und dem mindestens einen Referenzbild digital zu kompensieren.
14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Authentifizierungssystem ein Mobiltelefon umfasst.
15. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Registrierungssystem dafür eingerichtet und konfiguriert ist, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Referenzbilder eines mit einem Kennzeichen ausgestatteten Produktes unter definierten, voneinander verschiedenen Kameraperspektiven aufzuzeichnen.
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