EP3782136A1 - Verfahren zur verifikation eines leuchtstoffbasierten sicherheitsmerkmals - Google Patents

Verfahren zur verifikation eines leuchtstoffbasierten sicherheitsmerkmals

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EP3782136A1
EP3782136A1 EP19722517.0A EP19722517A EP3782136A1 EP 3782136 A1 EP3782136 A1 EP 3782136A1 EP 19722517 A EP19722517 A EP 19722517A EP 3782136 A1 EP3782136 A1 EP 3782136A1
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EP
European Patent Office
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image
emission
security feature
smartphone
phosphor
Prior art date
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Application number
EP19722517.0A
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English (en)
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Lazar KULIKOVSKY
Detlef Starick
Manfred Paeschke
Jörg Fischer
Frank Fritze
Ilya Komarov
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Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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Publication date
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Publication of EP3782136A1 publication Critical patent/EP3782136A1/de
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Publication of EP3782136B1 publication Critical patent/EP3782136B1/de
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    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
    • G07D7/2008—Testing patterns thereon using pre-processing, e.g. de-blurring, averaging, normalisation or rotation
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
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    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/20—Testing patterns thereon
    • G07D7/202—Testing patterns thereon using pattern matching
    • G07D7/205—Matching spectral properties

Definitions

  • the present invention relates to a method for Veri fication of a security feature.
  • WO 2012/083469 A1 discloses a device for authenticating documents marked with photochromic systems.
  • the photochromic security feature exhibits a change in color and / or a change in shape under the effect of a flashlamp excitation. It is further described that the security feature is based on a retinal protein.
  • WO 2013/034471 A1 describes a device for recognizing a document which has a security feature with wavelength conversion properties.
  • a light generating device is provided, which irradiates the security feature with excitation light, as well as an image pickup device which receives the light emitted by the security feature.
  • WO 2013/034603 A1 describes a method for verifi cation of a security document with a security feature in the form of a fluorescent printing element.
  • the method provides that the printing element is excited by means of a light source and thereby emits an electromagnetic radiation, which in a further step by means of a Sensor is detected. By comparing with given data, the collected data is evaluated. The verification result will be issued in a further step depending on the result of the comparison.
  • the method should be performed with a smartphone, the flash module of the smartphone as the excitation source and the photosensor of the camera of the smartphone as a detection unit are used.
  • the device includes a camera module, a processor unit and a display.
  • Smartphones can be done after completing the suggestion.
  • An object of the present invention is therefore to provide an improved method for the verification of a fluorescent-based security feature.
  • the security feature should be detectable by means of an image capture unit of a smartphone and verifiable with the verarbei processing unit of the smartphone.
  • verification should not only examine the presence of an emission but also specific characteristics of the emission.
  • a general solution to the above task, which the invention implements, is first of all that a security feature with a specific phosphor equipped, which avoids the problems described above.
  • This phosphor must be configured so that it is on the one hand with a light source of a smartphone or a similar mobile computing device, ie in particular a flash LED of a smartphone, excitable. At the same time, the phosphor must be one
  • Luminescence Lumineszenzausbeute, cooldown
  • the cooldown and emission during decay must be distinguishable from other phosphors and, in addition, the decay
  • Luminescence signals can not be visually perceived by humans. It has been found that these conditions are only met by a few, specifically configured phosphors that can be used in safety features. Such a phosphor must in particular have a cooldown in the ms range.
  • a suitable phosphor is described in German Patent Application DE 10 201 8 109 141.9 entitled “Smartphone Verifiable Fluorescent-based Security Feature and Arrangement for Verification” filed by the Applicant on the Same Priority Date (Apr. 17, 2017) The content of this further patent application , in particular with regard to the composition and the
  • the method according to the invention serves for the verification of a fluorescent-based emission-activatable security feature which is arranged on a security document.
  • the method can be executed by means of a smartphone or a similar mobile terminal, which is provided by a Software, preferably in the manner of an app is configured and controlled accordingly.
  • An evaluable by the inventive method safety feature is applied to a security document or introduced into this and includes the o.g. Phosphor.
  • the phosphor can be excited by an electromagnetic radiation of predetermined wavelength for luminescence, whereupon it emits radiation.
  • the emission of the phosphor has a cooldown in the ms range.
  • the cooldown in the range between 1 to 100 ms, especially before given to in the range between 5 to 50 ms, more preferably selected between 10 and 30 ms.
  • the emission of the phosphor can be detected by means of an image acquisition unit of a smartphone.
  • the security document is positioned so that the security feature is detected by a picture-taking unit of the smartphone.
  • this is done by manual positioning of the security document in front of the image acquisition unit.
  • a semi-transparent mask or a position frame in the display of the mobile terminal is shown as a user support, which serves as a position aid.
  • the security document may have a human visually recognizable tag positioned within the position frame. The security feature is then located near this tag so that it is within the detection range of the image capture unit.
  • object recognition can be carried out by means of the image capture unit and a data processing unit of the smart phone (mobile terminal).
  • the object detection indirectly serves to determine the position of the security feature on the document and / or to help position the smartphone over the security
  • the object recognition can also be used for automatic triggering of the detection.
  • a capture frame or a capture window is defined, wherein its position is defined on the basis of the previously determined position of the security feature and wherein the capture frame is selected such that the security feature is arranged in the region of the capture frame.
  • the security feature by means of a lighting unit of the smartphone (mobile terminal) is stimulated to luminescence, so that the security feature electromagnetic radiation
  • Lighting unit and image acquisition unit controlled by the data processing unit of the smartphone, wherein a combination of single flash and video recording or single flash and continuous shooting takes place and the lighting unit is switched off after the stimulation of the phosphor of the security feature, so that after the end of the flash the decaying
  • Emission can be recorded by the image acquisition unit.
  • An optional method step provides that a reference area is defined, which is located immediately adjacent to the security feature.
  • the evaluation of captured images of the security feature and the reference area as well as the differences recorded there may be useful for verification of the document in high flicker ambient light.
  • an image series or a video of the security feature and optionally of the reference area is recorded by means of an image capture unit of the smartphone in order to detect the emission.
  • the recording takes place in the specified recording area. The detection of the emission occurs after completion of the excitation, i. to
  • the recording time of the image series recorded by the image acquisition unit or the video is preferably selected so that in the last image of the image series or video no emission of the security feature is more detectable, provided that the predetermined decay times of the phosphor of the security feature are met.
  • This last image is taken as a reference image (B ref) .
  • a start image can be recorded, which can be included as a further reference in the verification.
  • the recorded or recorded image series or videos are recorded by means of the data
  • Reference data compared In the simplest case, reference data are stored in the smartphone that match the ones determined
  • the image differences between the captured images and the detected after the emission has subsided
  • the emission values are calculated as the hue value of the different color channels by means of an RGB histogram, and then the decay time of the phosphor is calculated analyzed data.
  • n 10 images are used for the calculation of the image difference.
  • the number of images is between 5 and 15 images.
  • At is the time interval between the pictures
  • These values can be determined from a histogram of the images or the image difference.
  • the spectral distribution of the emission of the phosphor can be determined from the color coordinates for different images, where:
  • the comparison enables the presence of the security feature in the area of the capture frame to be verified and the authenticity of the security document to be checked following.
  • verification of the security feature on the security document can verify the authenticity and integrity of the security document.
  • the reference image which is the last image in the image series, is generated in a predetermined time frame, in particular in the ms range, as a result of which emissions with decay times greater than the ms range are likewise filtered out. For this, the reference image can be compared with the before activation of the excitation
  • the authenticity of the security feature is in an Off
  • the take-up speed in generating the image series is selected so that fluorescent phosphors or features with short cooldowns, i. in the ys range can be excluded as non-verifiable because such short emissions are not detected with sufficient intensity.
  • phosphors are excluded with long decay times as unverifiable. If one of the two preceding features points to a fluorescent or phosphorescent phosphor, the result of the authenticity of the security feature is output as "false".
  • the outer shape of the security feature can be checked.
  • the spectral distribution of the radiation emitted by the luminous substance as well as the decay time of the luminous substance of the security feature are checked
  • the optional object recognition preferably comprises various image processing steps, such as noise reduction, contrast adjustment or color channel filter applications
  • the noise reduction can be done for example by means of morphological filters such as erosion or dilatation.
  • morphological filters such as erosion or dilatation.
  • shape analysis a template matching can be used.
  • FFT fast Fourier transform
  • the distance between the security document with the security feature and the image capture unit of the smartphone is selected to be less than or equal to the distance of the focus range of the image capture unit. There is no optical focus or a
  • the distance between the smartphone camera and the security feature when capturing the images can thus be chosen to be very small, since no sharp images are required for the present process because only the emission and, if necessary, the shape of the image
  • the small distance between the security feature and the camera has the advantage that more energy is available for the excitation of the phosphor of the security feature, and that the emission of the phosphor is detected over a wide solid angle.
  • the minimization of the distance between camera and security feature is particularly significant due to the quadratic dependence of the intensity of the flash light on the distance to the excitation source or the emission from the distance to the detection unit.
  • a comparatively low emission can be detected, which would no longer be detectable when recording in the focus range. This reduces the false rejection rate (ie a true security document is rated as wrong).
  • Smartphones for example, have a focus range of 60 mm.
  • a distance between 10 mm and 80 mm between the image capture unit and the security document with security feature for receiving the images is used for the method.
  • the distance during imaging between the image capture unit and the security document with the security feature is less than 50 mm.
  • blurred images is to reduce the resolution of the images and thus the editing of the images
  • a reference area next to the area of the security feature that is selected in addition to the area of the phosphor.
  • the two areas have the same visible body color.
  • the fluctuation of the exposure during the recording in artificial light 50 Hz flickering
  • the positions of the phosphor and the reference region are on predefined to the security document (eg, relative to a prominent character on the document). For verification, an equal number of pixels in both ranges will be used for all
  • Spectral range is detected a characteristic color shift, which can also be used as authenticity criterion.
  • a further advantage of the method is that the known and existing in a variety of users smartphone can be used as a mobile terminal for verification of the security feature. It will provide a quick, internal evaluation and authentication of the smartphone
  • the distance between the security feature and the image capture unit can be kept low, since at the same time covering the security feature against ambient light, such as daylight or room light occurs.
  • the method with its method steps is preferably provided as an application or app for the smartphone.
  • the frame rate of the image sensor used determines a lower limit, which must be achieved by the decay behavior of the phosphor.
  • An upper limit is given by the physiological properties of the human eye, in particular by the visual perception, ie the reception and processing of optical stimuli by the eye and the brain.
  • the emission of the security feature should not be detectable by human visual perception.
  • the cooldown of the luminescent substance should be less than 1 s, since from 1 s a afterglow of the
  • the phosphor takes place, which is perceptible by humans.
  • the phosphor is chosen so that its decay time is in the single-digit or two-digit ms range.
  • the decay time of the phosphor (always considered from switching off the excitation source) of the security feature is in the range of 1 ms to 50 ms.
  • the phosphor of the security feature particularly preferably has a decay time of 10 ms to 30 ms.
  • the security feature device by means of a mobile device (especially smartphone) can be detected, is the
  • Fluorescent configured so that it is excitable in the visible spectral range, especially in the blue spectral range, so that the flash light source of the smartphone can deliver this excitation radiation. Furthermore, the phosphor is configured to emit in the visible spectral region, which emission due to the short decay time is not detectable by the user by visual perception.
  • the white light of the illumination unit of a smartphone is generated by an LED which consists of an LED semiconductor chip with an emission at about 450 nm and LED conversion phosphors placed above the LED semiconductor chip, the conversion phosphors emitting the emission of the LED blue LED proportionally in long-wavelength visible luminescence radiation (broadband emission in the green, yellow and red spectral range) with an emission maximum of, for example, about 560 nm convert.
  • the white light of the LED as an illumination unit of commercially available smartphones results from the additive color mixing of the described individual luminescence components, the blue spectral component having the higher intensity.
  • the phosphor which can be used for providing the security feature according to the invention preferably has to be configured in such a way that it has a high spectral excitability, in particular in the range between 420 nm and 470 nm.
  • the phosphor has an effective excitation wavelength of 450 nm.
  • the smartphone camera is available as image capture unit.
  • the image capture unit is a CMOS sensor equipped with an IR filter, whereby a spectral sensitivity to about 750 nm exists.
  • CMOS sensor equipped with an IR filter, whereby a spectral sensitivity to about 750 nm exists.
  • test equipment can be used as a retrofit module for stationary testing (eg in ATMs) or preferably designed as a mobile terminal device.
  • the mobile terminal is preferably a smartphone, but can also be a tablet or another
  • Lighting unit and a data processing unit comprises.
  • the data processing unit is a Processor, in particular a microprocessor.
  • the test can also be performed with stationary terminals or other data processing systems with image acquisition units (eg desktop monitors or service terminals).
  • the phosphor in the security feature is so
  • the phosphor in particular the luminescent pigments of the phosphor, are preferably brought to a support as a defined pattern.
  • the pattern may be arranged as a shape, for example a triangle or a star.
  • the security feature pattern formed by the phosphor may include data and be arranged as a code, such as a QR code.
  • the pigments of the phosphor are a security feature, for example, on a security document or on a
  • Printing on or applying the phosphor to the security document can be done with known printing methods such as printing.
  • the phosphor can be applied to the security document by coating methods or laminating methods.
  • a security document with the security feature it can be arranged, for example, in a region of another security feature, such as a figure.
  • the security feature can be applied to different security documents, for example, a banknote, a passport, a passport, a driver's license, a ticket, a stamp or the like.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a security feature according to the invention on a banknote
  • FIG. 2 shows a schematic representation of components of an arrangement according to the invention for verification of the security feature
  • Fig. 3 is a diagram with the arrival and decay of a
  • Arrangement. 1 shows a security feature 01 according to the invention, which is applied to a value document, namely a symbolically represented security document 02 in the form of a banknote.
  • the security feature can be used to verify security document 02.
  • the security feature 01 here has a star shape. It is positioned below a visible feature 03, here the face value of the money.
  • the security feature 01 consists of a stimulable by means of electromagnetic radiation with reimburse wavelengths for luminescence phosphor, as mentioned above and is explained in detail in the incorporated further patent application of the Applicant.
  • the security feature 01 can be verified by means of a method, the authenticity of the security feature 01 being checked.
  • FIG. 2 shows a schematic arrangement for verifying the security feature 01, the security feature 01 being excited by means of a lighting unit 04 of an image acquisition unit 06 of a mobile terminal, in particular a smartphone 07, for luminescence by the illumination unit 04 generating excitation light, in particular a flashlight 08 ,
  • the flashlight 08 of the image pickup unit 06 is generated by means of a white light emitting LED.
  • the flash 08 has an intensity I A.
  • the phosphor of security feature 01 emits electromagnetic radiation that occurs after the excitation has ended for a cooldown in the ms range.
  • the emission I E of the phosphor can be detected with a camera or a detector 09 of the image acquisition unit 06. Furthermore, the detector 09 detects an incident on the security feature 01 and the bill 02 and reflected at this Ambient radiation Io of daylight or room light.
  • Ambient radiation Io is kept low in the process according to the invention, since a distance d between the security feature 01 and the smartphone 07 can be kept low. Due to the small distance d, which is preferably below the focus range (focus) of the image pickup unit 06, the smartphone 07 largely shields the ambient radiation Io.
  • Fig. 3 is a diagram with the arrival and decay of the phosphor, which is used in the security feature 01, shown.
  • the diagram shows an emission curve 11 of the luminescence-stimulated security feature 01 along a time axis t. Furthermore, a flashlamp excitation curve 12 is plotted along the time axis.
  • the flare excitation curve 12 rises sharply, holds its level for a short time and drops to zero after the flashlight
  • the electromagnetic radiation of the flashlight excites the luminescent substance of the security feature 01 for luminescence, as a result of which its emission curve 11 increases almost simultaneously with the flashlight emission curve 12, regularly with reduced steepness.
  • the emission curve 11 drops significantly more slowly than the flashlight excitation curve after the flashlight goes out.
  • the decay behavior of the phosphor is according to the invention in the ms range.
  • FIG. 2 Below the time axis, individual images 13 of the security feature 01 captured by the detector 09 of the smartphone 07 (FIG. 2) are shown in FIG.
  • the images 13 show the decaying emission of the security feature 01 as a weakening pattern over time. You can for verification of the security document 02 in another Process step can be used. After essentially complete decay of the emission, a reference image 14b can be detected as the last image of the recorded image sequence.
  • an additional reference image 14a can also be recorded before the activation of the excitation radiation (triggering of the flash). Additional control of the security feature is possible, for example, by comparing the reference images 14a and 14b with each other.
  • FIG. 4 shows in a simplified form the basic sequence of the verification of the security feature 01 using the arrangement shown in FIG. 3.
  • Positioning step 41 the secure document to be verified is positioned so that it can be reliably detected by the image capture unit of the smartphone.
  • the start image 14a of the security feature is generated even before the triggering of the flashlight excitation of the smartphone.
  • a detection step 43 with the aid of the image recording unit
  • the contrast adjustment and the histogram analysis of the different color channels are brought to use, in order to achieve both the spectral emission and the exclusive decay characteristic of the invention used phosphor to verify.
  • object recognition can be performed.
  • the authenticity of the checked security document can be confirmed in a release step 45.
  • the security feature preferably stored in the data memory of the smartphone

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verifikation eines leuchtstoffbasierten Sicherheitsmerkmals, welches einen zur Emission anregbaren Leuchtstoff enthält, mittels eines Smartphones. In einem ersten Schritt wird der Leuchtstoff des Sicherheitsmerkmals zur Emission angeregt, mittels einer Beleuchtungseinheit des Smartphones. Die Emission wird nach Abschluss der Anregung während einer vorbestimmten Abklingzeit erfasst, durch Aufnahme einer Bilderserie oder einer Videoaufnahme mit einer Bilderfassungseinheit des Smartphones. Schließlich wird die Bilderserie oder Videoaufnahme mithilfe einer Datenverarbeitungseinheit des Smartphones ausgewertet, wobei die während der Abklingzeit erfasste Emission mit gespeicherten Referenzdaten verglichen wird, um die Echtheit des Sicherheitsmerkmals zu verifizieren.

Description

Verfahren zur Verifikation
eines leuchtstoffbasierten Sicherheitsmerkmals
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veri fikation eines Sicherheitsmerkmals.
Aus dem Stand der Technik ist es seit langem bekannt Sicher- heitsdokumente mit Sicherheitsmerkmalen in Form von
lumineszierenden Substanzen zu versehen, um sie fälschungs sicher bzw. verifizierbar zu machen. Solche Sicherheitsmerk male müssen durch geeignete Verfahren verifiziert werden.
Aus der WO 2012/083469 Al ist eine Vorrichtung zur Authenti- fizierung von mit fotochromen Systemen markierten Dokumenten bekannt. Das fotochrome Sicherheitsmerkmal zeigt unter Ein wirkung einer Blitzlichtanregung eine Farbänderung und/oder eine Formänderung. Es wird weiterhin beschrieben, dass das Sicherheitsmerkmal auf Basis eines Retinalproteins ausgebildet ist .
Die WO 2013/034471 Al beschreibt eine Vorrichtung zum Erkennen eines Dokuments, das ein Sicherheitsmerkmal mit Wellenlängen- Konversionseigenschaften aufweist. Dazu ist eine Lichterzeu gungseinrichtung vorgesehen, welche das Sicherheitsmerkmal mit Anregungslicht bestrahlt, sowie eine Bildaufnahmeeinrichtung, welche das vom Sicherheitsmerkmal emittierte Licht aufnimmt.
Die WO 2013/034603 Al beschreibt ein Verfahren zur Verifi kation eines Sicherheitsdokuments mit einem Sicherheitsmerkmal in Form eines fluoreszierenden Druckelements. Das Verfahren sieht vor, dass das Druckelement mittels einer Lichtquelle angeregt wird und es dadurch eine elektromagnetische Strahlung emittiert, welche in einem weiteren Schritt mittels eines Sensors erfasst wird. Durch einen Vergleich mit vorgegebenen Daten, werden die erfassten Daten ausgewertet. Das Verifika tionsergebnis wird in einem weiteren Schritt in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs ausgegeben. Insbesondere soll das Verfahren mit einem Smartphone ausgeführt werden, wobei das Blitzlichtmodul des Smartphones als Anregungsquelle und der Fotosensor der Kamera des Smartphones als Detektionseinheit zur Anwendung kommen.
Aus der US 2010/0144387 Al ist ein multifunktionales transpor tierbares Gerät bekannt. Das Gerät umfasst ein Kameramodul, eine Prozessoreinheit und ein Display.
Bei der Verifikation der im vorgenannten Stand der Technik beschriebenen leuchtstoffbasierten Sicherheitsmerkmale haben sich zwei bislang ungelöste Probleme gezeigt. Vorbekannte Leuchtstoffe werden regelmäßig als sogenannte Konversions leuchtstoffe zur Herstellung weißer LED verwendet, sodass diese Leuchtstoffe auch in den Blitzlicht-LED der Bildauf nahmeeinheiten (Kameras) von Smartphones und ähnlichen Mobil geräten regelmäßig enthalten sind. Wünscht man für die Über prüfung von Sicherheitsmerkmalen die Verwendung solcher Geräte zur Bereitstellung der Anregungsstrahlung so zeigt die
Anregungsquelle dieselben Emissionen, die von dem zu unter suchenden Sicherheitsmerkmal erwartet werden, sodass eine sichere Verifizierung ausgeschlossen ist. Ein zweites Problem resultiert aus dem Umstand, dass die im Stand der Technik genannten Leuchtstoffe sehr kurze Abklingzeiten im ns- bis ys- Bereich zeigen. Da die Kamera eines Mobilgerätes typischer weise eine relativ niedrige Aufnahmegeschwindigkeit hat
(moderne Premium-Smartphones bis 240fps) , sind bei einer
Anregung mit einem Blitzlicht eines Smartphones die vom
Sicherheitsmerkmal stammenden Emissionen regelmäßig schon abgeklungen, bevor die Bildaufnahme mit der Kamera eines
Smartphones nach Beendigung der Anregung erfolgen kann.
Nach dem vor der Erfindung gegebenen Erkenntnisstand ging die Fachwelt davon aus, dass leuchtstoffbasierte Sicherheitsmerk male für eine unter Alltagsbedingungen einfach durchzuführende Verifikation, die gleichzeitig vergleichsweise hohen Sicher- heitsanforderungen genügt, kaum geeignet sind, da sie mit preiswerten und weit verbreiteten Geräten nicht verifizierbar sind. Entweder benötigen die bekannten Sicherheitsmerkmale sehr spezielle Prüfgeräte, die nur von größeren Einheiten, wie Banken oder Passkontrollstellen vorgehalten werden können.
Oder die mit allgemein verfügbaren Geräten wie insbesondere Smartphones prüfbaren Sicherheitsmerkmale sind leicht zu fälschen .
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Verifikation eines leuchtstoff basierten Sicherheitsmerkmals bereitzustellen. Insbesondere soll das Sicherheitsmerkmal mittels einer Bildaufnahmeeinheit eines Smartphones erfassbar sein und mit der Datenverarbei tungseinheit des Smartphones auch verifizierbar sein.
Insbesondere sollen bei Verifizierung nicht nur die Anwesen heit einer Emission sondern spezifische Eigenschaften der Emission geprüft werden.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch ein
Verfahren zur Verifikation eines leuchtstoffbasierten Sicher- heitsmerkmals gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
Ein allgemeiner Lösungsgedanke für die genannte Aufgaben stellung, den die Erfindung umsetzt, besteht zunächst darin, dass ein Sicherheitsmerkmal mit einem spezifischen Leuchtstoff ausgerüstet wird, der die oben beschriebenen Probleme umgeht. Dieser Leuchtstoff muss dazu derart konfiguriert sein, dass er einerseits mit einer Lichtquelle eines Smartphones bzw. eines gleichartigen mobilen Datenverarbeitungsgerätes, also ins besondere einer Blitzlicht-LED eines Smartphones, anregbar ist. Gleichzeitig muss der Leuchtstoff eine solche
Lumineszenzcharakteristik (Lumineszenzausbeute, Abklingzeit) aufweisen, die es ermöglicht, die abklingenden Lumineszenz signale auch nach dem Ende der Blitzlichtanregung noch sicher zu detektieren. Die Abklingzeit und die während des Abklingens erfolgende Emission müssen von anderen Leuchtstoffen unter scheidbar sein, und außerdem sollten die abklingenden
Lumineszenzsignale nicht visuell vom Menschen wahrnehmbar sein. Es hat sich gezeigt, dass diese Bedingungen nur von wenigen, spezifisch konfigurierten Leuchtstoffen, die sich in Sicherheitsmerkmalen verwenden lassen, erfüllt werden. Ein solcher Leuchtstoff muss insbesondere eine Abklingzeit im ms- Bereich aufweisen. Ein geeigneter Leuchtstoff ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 109 141.9 mit dem Titel „Smartphone verifizierbares, leuchtstoffbasiertes Sicherheits merkmal und Anordnung zur Verifizierung" beschrieben, die von der Anmelderin mit demselben Prioritätstag (17.04.2017) eingereicht wurde. Der Inhalt dieser weiteren Patentanmeldung, insbesondere in Bezug auf die Zusammensetzung und die
Herstellung eines hier verwendbaren Leuchtstoffs, wird in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung ausdrücklich und vollständig einbezogen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Verifikation eines leuchtstoffbasierten zur Emission anregbaren Sicherheitsmerk mals, welches auf einem Sicherheitsdokument angeordnet ist.
Das Verfahren ist mithilfe eines Smartphones oder eines gleichartigen mobilen Endgeräts ausführbar, welches durch eine Software, vorzugsweise in der Art einer App entsprechend konfiguriert und gesteuert wird.
Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren auswertbares Sicher heitsmerkmal ist auf einem Sicherheitsdokument aufgebracht bzw. in dieses eingebracht und umfasst den o.g. Leuchtstoff. Der Leuchtstoff ist mit einer elektromagnetischen Strahlung vorbestimmter Wellenlänge zur Lumineszenz anregbar, woraufhin er eine Strahlung emittiert. Die Emission des Leuchtstoffes weist eine Abklingzeit im ms-Bereich auf. Bevorzugt ist die Abklingzeit im Bereich zwischen 1 bis 100 ms, besonders bevor zugt im Bereich zwischen 5 bis 50 ms, nochmals bevorzugt zwischen 10 und 30 ms gewählt. Weiterhin ist die Emission des Leuchtstoffes mittels einer Bilderfassungseinheit eines Smart- phones detektierbar .
In einem ersten Verfahrensschritt wird das Sicherheitsdokument so positioniert, dass das Sicherheitsmerkmal von einer Bild aufnahmeeinheit des Smartphones erfasst wird. Im einfachsten Fall erfolgt dies durch manuelle Positionierung des Sicher- heitsdokuments vor der Bilderfassungseinheit. Bevorzugt wird als Nutzerunterstützung eine halbtransparente Maske oder ein Positionsrahmen im Display des mobilen Endgerätes dargestellt, der als Positionshilfe dient. Auf dem Sicherheitsdokument kann ein durch einen Menschen visuell wahrnehmbares Kennzeichen angebracht sein, welches innerhalb des Positionsrahmens positioniert wird. Das Sicherheitsmerkmal ist dann in der Nähe dieses Kennzeichens angebracht, sodass es im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit liegt.
Alternativ kann eine Objekterkennung mittels der Bilderfas sungseinheit und einer Datenverarbeitungseinheit des Smart phones (mobilen Endgerätes) durchgeführt werden. Die Objekt- erkennung dient mittelbar der Bestimmung der Position des Sicherheitsmerkmals auf dem Dokument und/oder sie unterstützt das Positionieren des Smartphones über dem Sicherheits
dokument. Die Objekterkennung kann außerdem für eine auto matische Auslösung der Detektion verwendet werden.
In einem optionalen Verfahrensschritt wird ein Aufnähmerahmen bzw. ein Aufnahmefenster festgelegt, wobei dessen Position anhand der zuvor bestimmten Position des Sicherheitsmerkmals definiert wird und wobei der Aufnähmerahmen so gewählt ist, dass das Sicherheitsmerkmal im Bereich des Aufnähmerahmens angeordnet ist.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Sicherheits merkmal mittels einer Beleuchtungseinheit des Smartphones (mobilen Endgerätes) zur Lumineszenz angeregt, sodass das Sicherheitsmerkmal eine elektromagnetische Strahlung
emittiert. Durch eine App (Software-Applikation) werden
Beleuchtungseinheit und Bildaufnahmeeinheit von der Daten verarbeitungseinheit des Smartphones gesteuert, wobei eine Kombination von Einzelblitz und Videoaufnahme oder Einzelblitz und Serienaufnahme erfolgt und wobei die Beleuchtungseinheit nach dem Anregen des Leuchtstoffs des Sicherheitsmerkmals abgeschaltet wird, sodass nach Blitzende die abklingende
Emission durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommen werden kann .
Ein optionaler Verfahrensschritt sieht vor, dass ein Referenz bereich definiert wird, der sich unmittelbar benachbart zu dem Sicherheitsmerkmal befindet. Die Auswertung von erfassten Bildern des Sicherheitsmerkmals und des Referenzbereichs sowie der dort erfassten Unterschiede (Bilddifferenz, Histogramme, Farbtonwerte) kann für eine Verifikation des Dokumentes bei stark flimmerndem Fremdlicht hilfreich sein.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Bildserie oder ein Video des Sicherheitsmerkmals sowie optional vom Referenz bereich mittels einer Bilderfassungseinheit des Smartphones aufgenommen, um die Emission zu erfassen. Vorzugsweise erfolgt die Aufnahme im festgelegten Aufnahmebereich. Das Erfasse der Emission erfolgt nach Abschluss der Anregung, d.h. nach
Abschalten des Blitzlichts. Die Aufnahmezeit der durch die Bilderfassungseinheit aufgenommenen Bildserie bzw. des Videos ist vorzugsweise so gewählt, dass im letzten Bild der Bild serie oder des Videos keine Emission des Sicherheitsmerkmals mehr detektierbar ist, sofern die vorbestimmten Abklingzeiten des Leuchtstoffs des Sicherheitsmerkmals eingehalten sind. Dieses letzte Bild wird als Referenzbild (Bref) aufgenommen. Ebenso kann optional vor dem Anregen des Leuchtstoffs ein Startbild aufgenommen werden, welches als weitere Referenz in die Verifikation einbezogen werden kann.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden die erfassten bzw. aufgenommenen Bildserien oder Videos mittels der Daten
verarbeitungseinheit verarbeitet und mit Vorgabe- bzw.
Referenzdaten verglichen. Im einfachsten Fall sind im Smart- phone Referenzdaten hinterlegt, die mit den ermittelten
Emissionsparametern verglichen werden.
Bevorzugt werden die Bilddifferenzen zwischen den erfassten Bildern und dem nach Abklingen der Emission erfassten
Referenzbild erzeugt (AiR=Bi-Bref ... AnR=Bn-Bref) , woraus
anschließend mittels eines RGB Histogramms die Emissionswerte als Farbtonwert der unterschiedlichen Farbkanäle berechnet werden und anschließend die Abklingzeit des Leuchtstoffes aus den ermittelten Daten analysiert wird. Vorzugsweise werden n=10 Bilder für die Berechnung der Bilddifferenz verwendet. Bevorzugt liegt die Bildanzahl zwischen 5 und 15 Bildern.
Bei Annahme eines exponentiellen Abklingverhaltens kann die Abklingzeit ( T ) durch folgende Gleichung bestimmt werden: t = Dt/lnE^'1^ mit E(t y) = E0e~~ und £’(t2) = E0e~~ ;
E( 2)
wobei At das Zeitintervall zwischen den Bildern ist
und Eit) der Emissionswert zu einem bestimmten Zeitpunkt des
Abklingens ist.
Diese Werte können aus einem Histogramm der Bilder bzw. der Bilddifferenz ermittelt werden.
Die spektrale Verteilung der Emission des Leuchtstoffes kann aus den Farbkoordinaten für unterschiedliche Bilder ermittelt werden, wobei gilt:
Weiterhin ist ein Vergleich eines vor der Aktivierung der Anregungsstrahlung aufgenommenen zusätzlichen Startbildes mit den Bildern der während der Abklingzeit aufgenommenen Bild serie sowie mit dem letzten Bild (Referenzbild) möglich.
Durch den Vergleich kann das Vorhandensein des Sicherheits merkmals im Bereich des Aufnähmerahmens verifiziert und nach folgend die Echtheit des Sicherheitsdokuments überprüft werden. Insbesondere kann durch die Verifikation des Sicher- heitsmerkmals auf dem Sicherheitsdokument die Authentizität und Integrität des Sicherheitsdokuments überprüft werden. Das Referenzbild, welches das letzte Bild der Bildserie ist, wird in einem vorbestimmten Zeitrahmen, insbesondere im ms- Bereich erzeugt, wodurch Emissionen mit Abklingzeiten größer dem ms-Bereich ebenfalls ausgefiltert werden. Dafür kann das Referenzbild mit dem vor der Aktivierung der Anregungs
strahlung aufgenommenen Startbild verglichen werden.
Die Echtheit des Sicherheitsmerkmals wird in einer Aus
führungsform des Verfahrens anhand folgender Merkmale über prüft :
- Referenzprüfung, Vergleich des letzten Bilds (Referenz bild) aus der Serienaufnahme mit einem vor der Anregung aufgenommenen Startbild;
- Detektion des Sicherheitsmerkmals und
- Bestimmung der Emissionseigenschaften (t, L) des Sicher- heitsmerkmals bzw. dessen Leuchtstoff.
Die Aufnahmegeschwindigkeit beim Erzeugen der Bildserie wird so gewählt, dass fluoreszierende Leuchtstoffe bzw. Merkmale mit kurzen Abklingzeiten, d.h. im ys-Bereich, als nicht veri fizierbar ausgeschlossen werden, da solche kurzen Emissionen nicht mit hinreichender Intensität erfasst werden. Mittels einer Referenzprüfung, bei welcher ein Vergleich des letzten Bildes in der Aufnahme mit dem vor Anregung aufgenommenen Startbild erfolgt, werden Leuchtstoffe mit langen Abkling zeiten als nicht verifizierbar ausgeschlossen. Weist eines der beiden vorstehenden Merkmale auf einen fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Leuchtstoff hin, so wird das Ergebnis der Echtheit des Sicherheitsmerkmals mit „falsch" ausgegeben.
Neben der Anwesenheit des gesuchten Leuchtstoffes im Sicher heitsmerkmal kann auch die äußere Form des Sicherheitsmerkmals überprüft werden. Entsprechen der detektierte Leuchtstoff sowie das Sicherheitsmerkmal nicht den hinterlegten Daten des vorbestimmten Leuchtstoffs bzw. Sicherheitsmerkmals wird die Echtheit als „falsch" bestimmt. Für das Merkmal der Emissions eigenschaften werden die spektrale Verteilung der vom Leucht stoff emittierten Strahlung sowie die Abklingzeit des Leucht stoffes des Sicherheitsmerkmals überprüft. Stimmen die
Spektrallage sowie die Abklingzeit des Leuchtstoffes mit den hinterlegten Werten überein, und sind weiterhin die anderen Merkmale positiv („echt") bestätigt, ergibt die Verifikation, dass das Sicherheitsmerkmal „echt" ist.
Die optionale Objekterkennung umfasst vorzugsweise verschie dene Bildverarbeitungsschritte, wie Filteranwendungen zur Rauschreduzierung, Kontrastanpassung oder Farbkanal
verstärkung, eine Formanalyse zur Erfassung des Sicherheits merkmals. Die Rauschreduzierung kann beispielsweise mittels morphologischer Filter wie Erosion oder Dilatation erfolgen. Für die Formanalyse kann ein Template Matching zum Einsatz kommen. Auch die schnelle Fourier-Transformation (FFT) der Bilder kann verwendet werden.
In einem bevorzugten Verfahrensschritt, der vor allem bei starkem Umgebungslicht sinnvoll ist, wird der Abstand zwischen dem Sicherheitsdokument mit dem Sicherheitsmerkmal und der Bilderfassungseinheit des Smartphones kleiner oder gleich dem Abstand des ScharfStellungsbereichs der Bilderfassungseinheit gewählt. Es wird keine optische ScharfStellung bzw. eine
Fokuseinstellung benötigt. Der Abstand zwischen der Smart- phone-Kamera und dem Sicherheitsmerkmal bei der Erfassung der Bilder kann somit sehr gering gewählt werden, da für das vorliegende Verfahren keine scharfen Bilder benötigt werden, weil lediglich die Emission und bei Bedarf die Form des
Sicherheitsmerkmals erfasst werden. Der geringe Abstand zwischen dem Sicherheitsmerkmal und der Kamera bedingt den Vorteil, dass für die Anregung des Leuchtstoffs des Sicher- heitsmerkmals mehr Energie zur Verfügung steht, und dass die Emission des Leuchtstoffs über einen breiten Raumwinkel erfasst wird. Die Minimierung des Abstands zwischen Kamera und Sicherheitsmerkmal ist besonders bedeutsam aufgrund der quadratischen Abhängigkeit der Intensität des Blitzlichts vom Abstand zur Anregungsquelle bzw. der Emission vom Abstand zur Detektionseinheit. Damit kann auch eine vergleichsweise geringe Emission erfasst werden, die bei einer Aufnahme im Scharfstellungsbereich nicht mehr detektierbar wäre. Dies reduziert die Falsch-Zurückweisungsrate (d. h. ein echtes Sicherheitsdokument wird als falsches bewertet) . Übliche
Smartphones weisen beispielsweise einen Scharfstellungsbereich von 60 mm auf. Bevorzugt wird für das Verfahren daher ein Abstand zwischen 10 mm und 80 mm zwischen der Bilderfassungs einheit und dem Sicherheitsdokument mit Sicherheitsmerkmal zur Aufnahme der Bilder verwendet. Besonders bevorzugt beträgt der Abstand während der Bildaufnahme zwischen der Bilderfassungs einheit und dem Sicherheitsdokument mit dem Sicherheitsmerkmal weniger als 50 mm. Ein weiterer Vorteil der Verwendung
unscharfer Bilder besteht darin, die Auflösung der Bilder zu reduzieren und damit die Bearbeitung der Bilder zu
beschleunigen .
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zur Veri fikation des Sicherheitsmerkmals wird ein Referenzbereich neben dem Bereich des Sicherheitsmerkmals, also neben dem Bereich des Leuchtstoffes ausgewählt. Vorzugsweise haben die beiden Bereiche die gleiche sichtbare Körperfarbe. Damit kann die Schwankung der Belichtung während der Aufnahme bei Kunst licht (50 Hz Flackern) kompensiert werden. Vorzugsweise sind die Positionen des Leuchtstoffes und des Referenzbereich auf dem Sicherheitsdokument vordefiniert (z. B. relativ zu einem markanten Zeichen auf dem Dokument) . Für die Verifikation wird eine gleiche Pixelanzahl in beiden Bereichen für alle
erfassten Bilder ausgewählt und für jedes Bild wird eine
Bilderdifferenz für diese Ausschnitte erstellt.
Für bestimmte Leuchtstoffe, insbesondere Silicat-Granate kann ein zusätzlicher Verifikationsfaktor verwendet werden. Diese Leuchtstoffe zeigen ein breites Emissionsspektrum mit lokalen Maxima im grünen und roten Spektralbereich, die darüber hinaus unterschiedliche Abklingzeiten aufweisen. Daraus ergibt sich, dass bei Abklingmessungen über den gesamten sichtbaren
Spektralbereich ein charakteristischer Farbshift festgestellt wird, der ebenfalls als Echtheitskriterium verwendet werden kann .
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass das bekannte und bei einer Vielzahl der Anwender vorhandene Smartphone als mobiles Endgerät zur Verifikation des Sicherheitsmerkmals verwendet werden kann. Es wird eine schnelle, interne Aus wertung und Authentifizierung der mit dem Smartphone
gemessenen Leuchtstoffemissionen durchgeführt. Es ist weiter hin vorteilhaft, dass der Abstand zwischen dem Sicherheits merkmal und der Bilderfassungseinheit gering gehalten werden kann, da gleichzeitig ein Abdecken des Sicherheitsmerkmals gegen Umgebungslicht, wie Tageslicht oder Raumlicht, erfolgt.
Das Verfahren mit seinen Verfahrensschritten wird bevorzugt als Applikation bzw. App für das Smartphone bereitgestellt.
Die Bildfrequenz des eingesetzten Bildsensors (insbesondere Smartphone-Kamera) bestimmt eine untere Grenze, welche durch das Abklingverhalten des Leuchtstoffes erreicht werden muss. Eine obere Grenze ist durch die physiologischen Eigenschaften des menschlichen Sehvermögens vorgegeben, insbesondere durch die visuelle Wahrnehmung, also die Aufnahme und Verarbeitung optischer Reize durch das Auge und das Gehirn. Um den im
Sicherheitsmerkmal verwendeten Leuchtstoff einer hohen Sicher heitsstufe zuordnen zu können, soll die Emission des Sicher- heitsmerkmals nicht durch visuelle Wahrnehmung vom Menschen erfassbar sein. Insbesondere soll die Abklingzeit des Leucht stoffes kleiner 1 s sein, da ab 1 s ein Nachleuchten des
Leuchtstoffes erfolgt, welches durch den Menschen wahrnehmbar ist. Der Leuchtstoff ist so gewählt, dass seine Abklingzeit im einstelligen oder zweistelligen ms-Bereich liegt. Bevorzugt liegt die Abklingzeit des Leuchtstoffes (immer betrachtet ab dem Abschalten der Anregungsquelle) des Sicherheitsmerkmals im Bereich von 1 ms bis 50 ms. Besonders bevorzugt weist der Leuchtstoff des Sicherheitsmerkmals eine Abklingzeit von 10 ms bis 30 ms auf.
Damit das Sicherheitsmerkmal allein mittels eines mobilen End gerätes (insbesondere Smartphone) erfassbar ist, ist der
Leuchtstoff so konfiguriert, dass er im sichtbaren Spektral bereich, insbesondere im blauen Spektralbereich anregbar ist, damit die Blitzlichtquelle des Smartphones diese Anregungs strahlung liefern kann. Weiterhin ist der Leuchtstoff so konfiguriert, dass er im sichtbaren Spektralbereich emittiert, wobei diese Emission aufgrund der kurzen Abklingzeit nicht vom Benutzer durch visuelle Wahrnehmung erfassbar ist.
Das weiße Licht der Beleuchtungseinheit eines Smartphones, wird durch eine LED erzeugt, welche aus einem LED-Halbleiter- chip mit einer Emission bei etwa 450 nm und oberhalb des LED- Halbleiterchip platzierten LED-Konversionsleuchtstoffen besteht, wobei die Konversionsleuchtstoffe die Emission der blauen LED anteilig in langwelligere sichtbare Lumineszenz strahlung (breitbandige Emission im grünen, gelben und roten Spektralbereich) mit einem Emissionsmaximum von beispielsweise etwa 560 nm umwandeln. Das weiße Licht der als Beleuchtungs einheit handelsüblicher Smartphones bereitstehenden LED resultiert aus der additiven Farbmischung der beschriebenen einzelnen Lumineszenzkomponenten, wobei der blaue Spektral anteil die höhere Intensität aufweist. Das bedeutet, dass der für die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Sicherheitsmerk mals verwendbare Leuchtstoff vorzugsweise so konfiguriert sein muss, dass er insbesondere im Bereich zwischen 420 nm bis 470 nm eine hohe Effizienz der spektralen Anregbarkeit aufweist. Besonders bevorzugt besitzt der Leuchtstoff eine effektive Anregungswellenlänge von 450 nm.
Zur Detektion der Lumineszenzsignale des Leuchtstoffes steht als Bilderfassungseinheit die Smartphone-Kamera zur Verfügung. Bevorzugt ist die Bilderfassungseinheit ein CMOS-Sensor, der mit einem IR-Filter ausgestattet ist, wodurch eine spektrale Empfindlichkeit bis etwa 750 nm besteht. Mittels der Bilder fassungseinheit können Einzelbilder, Bildserien oder Videos aufgezeichnet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich in verschie denen Prüfgeräten angewendet werden. Solche Prüfgeräte können als Nachrüstmodul für die stationäre Prüfung verwendet werden (z. B. in Geldautomaten) oder bevorzugt als ein mobiles End gerät gestaltet sein. Das mobile Endgerät ist bevorzugt ein Smartphone, kann aber auch ein Tablet oder ein anderes
ähnliches multifunktionales Datenverarbeitungsgerät sein, welches eine Kamera mit Bilderfassungseinheit und/oder
Beleuchtungseinheit sowie eine Datenverarbeitungseinheit umfasst. Bevorzugt ist die Datenverarbeitungseinheit ein Prozessor, insbesondere ein Mikroprozessor. Die Prüfung kann auch mit stationären Endgeräten, bzw. anderen Datenverarbei tungssystemen mit Bilderfassungseinheiten (z. B. Desktop- Monitore oder Service-Terminals) erfolgen.
Bevorzugt ist der Leuchtstoff im Sicherheitsmerkmal so
angeordnet, dass er ein Muster bildet. Der Leuchtstoff, insbesondere die Lumineszenzpigmente des Leuchtstoffes sind bevorzugt als ein definiertes Muster auf einem Träger auf gebracht. Das Muster kann als eine Form, beispielsweise ein Dreieck oder ein Stern angeordnet sein. Alternativ kann das durch den Leuchtstoff gebildete Muster des Sicherheitsmerkmals Daten enthalten und als ein Code, beispielsweise eine QR-Code, angeordnet sein.
Die Pigmente des Leuchtstoffes sind als Sicherheitsmerkmal beispielsweise auf ein Sicherheitsdokument oder auf eine
Schicht eines Sicherheitsdokumentes aufgedruckt. Das Auf drucken oder Applizieren des Leuchtstoffes auf das Sicher- heitsdokument kann mit bekannten Druckverfahren wie z. B.
Tiefdruck, Flexodruck, Offsetdruck, Siebdruck oder auch
Digitaldruckverfahren erfolgen. Weiterhin kann der Leuchtstoff durch Beschichtungsverfahren oder Laminierungsverfahren auf das Sicherheitsdokument aufgebracht werden.
Es kann eine Authentizitätsprüfung und/oder Integritätsprüfung erfolgen. Die Verifizierung des Sicherheitsmerkmals ist erst durch die Wahl des Leuchtstoffes mit Abklingzeiten im ms- Bereich möglich. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass durch den speziell gewählten Leuchtstoff dessen Emissionen auch nach Beendigung des Anregungsprozesses noch sicher mess bar sind. Verifizierbar sind sowohl der Leuchtstoff über die Abklingzeit und das Emissionsspektrum, als auch das durch den Leuchtstoff gebildete Muster als weiterer Sicherheitsfaktor. Damit ist eine hohe Sicherheit gegen Fälschung durch die
Kombination mehrerer Faktoren erreichbar. Zur sicheren Authen- tifizierung eines Sicherheitsdokuments mit dem Sicherheits merkmal kann dieses beispielsweise in einem Bereich eines weiteren Sicherheitsmerkmals, wie einer Abbildung, angeordnet werden .
Das Sicherheitsmerkmal ist auf unterschiedlichen Sicherheits dokumenten aufbringbar, beispielsweise einer Banknote, einem Ausweis, einem Reisepass, einem Führerschein, einem Ticket, einer Briefmarke oder ähnlichem.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sicher- heitsmerkmals auf einem Geldschein;
Fig. 2 eine schematische Darstellung von Komponenten einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Verifikation des Sicherheitsmerkmals ;
Fig. 3 ein Diagramm mit dem An- und Abklingverhalten eines
Leuchtstoffes des Sicherheitsmerkmals bei Blitzlicht anregung;
Fig. 4 ein Ablaufplan zur Durchführung der Verifikation des
Sicherheitsmerkmals mit der erfindungsgemäßen
Anordnung . Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sicherheitsmerkmal 01, welches auf einem Wertdokument, nämlich einem symbolisiert dargestellten Sicherheitsdokument 02 in Form eines Geldscheins aufgebracht ist. Das Sicherheitsmerkmal ist für die Verifika tion des Sicherheitsdokuments 02 verwendbar. Das Sicherheits merkmal 01 weist hier eine Sternform auf. Es ist unterhalb eines sichtbaren Merkmals 03, hier der Nominalwert des Geld scheins, positioniert. Das Sicherheitsmerkmal 01 besteht aus einem mittels einer elektromagnetischen Strahlung mit vorbe stimmter Wellenlänge zur Lumineszenz anregbaren Leuchtstoff, wie er oben erwähnt ist und im Detail in der einbezogenen weiteren Patentanmeldung der Anmelderin erläutert ist.
Das Sicherheitsmerkmal 01 kann mittels eines Verfahrens veri fiziert werden, wobei die Echtheit des Sicherheitsmerkmals 01 überprüft wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Anordnung zur Verifikation des Sicherheitsmerkmals 01, wobei das Sicherheitsmerkmal 01 mittels einer Beleuchtungseinheit 04 einer Bildaufnahmeeinheit 06 eines mobilen Endgerätes, insbesondere eines Smartphones 07, zur Lumineszenz angeregt wird, indem die Beleuchtungs einheit 04 Anregungslicht, insbesondere ein Blitzlicht 08 erzeugt. Das Blitzlicht 08 der Bildaufnahmeeinheit 06 wird mittels einer weißes Licht emittierenden LED erzeugt. Das Blitzlicht 08 besitzt eine Intensität IA. Nach Anregung emittiert der Leuchtstoff des Sicherheitsmerkmals 01 eine elektromagnetische Strahlung, welche nach Ende der Anregung für eine Abklingzeit im ms-Bereich auftritt. Die Emission IE des Leuchtstoffes ist mit einer Kamera bzw. einem Detektor 09 der Bildaufnahmeeinheit 06 detektierbar . Weiterhin detektiert der Detektor 09 eine auf das Sicherheitsmerkmal 01 und den Geldschein 02 auftreffende und an diesen reflektierte Umgebungsstrahlung Io des Tages- oder Raumlichtes. Die
Umgebungsstrahlung Io wird beim erfindungsgemäßen Verfahren gering gehalten, da ein Abstand d zwischen dem Sicherheits merkmal 01 und dem Smartphone 07 gering gehalten werden kann. Durch den geringen Abstand d, der vorzugsweise unterhalb des ScharfStellungsbereichs (Fokus) der Bildaufnahmeeinheit 06 liegt, schirmt das Smartphone 07 die Umgebungsstrahlung Io größtenteils ab.
In Fig. 3 ist ein Diagramm mit dem An- und Abklingverhalten des Leuchtstoffes, der im Sicherheitsmerkmal 01 verwendet wird, dargestellt. Im Diagramm ist eine Emissionskurve 11 des zur Lumineszenz angeregten Sicherheitsmerkmals 01 entlang einer Zeitachse t dargestellt. Weiterhin ist eine Blitzlicht- Anregungskurve 12 entlang der Zeitachse aufgetragen. Wird der Blitz mittels des Smartphones 07 (Fig. 2) erzeugt, steigt die Blitzlicht-Anregungskurve 12 steil an, hält ihr Niveau für kurze Zeit und sinkt auf Null, nachdem das Blitzlicht
erloschen ist. Durch die elektromagnetische Strahlung des Blitzlichtes wird der Leuchtstoff des Sicherheitsmerkmals 01 zur Lumineszenz angeregt, wodurch dessen Emissionskurve 11 nahezu zeitgleich mit der Blitzlichtemissionskurve 12 steigt, regelmäßig mit reduzierter Steilheit. Die Emissionskurve 11 fällt nach dem Erlöschen des Blitzlichtes deutlich langsamer als de Blitzlicht-Anregungskurve ab. Das Abklingverhalten des Leuchtstoffes liegt erfindungsgemäß im ms-Bereich.
Unterhalb der Zeitachse sind in Fig. 3 einzelne durch den Detektor 09 des Smartphones 07 (Fig. 2) erfasste Bilder 13 des Sicherheitsmerkmals 01 dargestellt. Die Bildaufnahmen 13 zeigen die abklingende Emission des Sicherheitsmerkmals 01 als mit der Zeit schwächer werdendes Muster. Sie können für die Verifikation des Sicherheitsdokuments 02 in einem weiteren Verfahrensschritt verwendet werden. Nach im wesentlichen voll ständigen Abklingen der Emission kann als letztes Bild der aufgenommenen Bildfolge ein Referenzbild 14b erfasst werden.
Je nach Auswerteverfahren kann ein zusätzliches Referenzbild 14a auch vor der Aktivierung der Anregungsstrahlung (Auslösen des Blitzes) aufgenommen werden. Eine zusätzliche Kontrolle des Sicherheitsmerkmals ist beispielsweise möglich, indem die Referenzbilder 14a und 14b miteinander verglichen werden.
Fig. 4 zeigt in vereinfachter Form den prinzipiellen Ablauf der Verifikation des Sicherheitsmerkmals 01 unter Anwendung der in Fig. 3 dargestellten Anordnung. In einem
Positionierungs-Schritt 41 wird das zu verifizierende Sicher dokument so positioniert, dass es von der Bilderfassungs einheit des Smartphones sicher erfasst werden kann. In einem optionalen Referenzprüfungs-Schritt 42 wird bereits vor dem Auslösen der Blitzlichtanregung des Smartphones das Startbild 14a des Sicherheitsmerkmals erzeugt. In einem Detektions- Schritt 43 wird mit Hilfe der Bildaufnahmeeinheit der
Beleuchtungseinheit des Smartphones ein Einzelblitz ausgelöst und eine Serienbild- bzw. Videoaufnahmen ausgeführt, um die nach dem Ende der Blitzlichtanregung vorhandenen und im ms-Bereich abklingenden Lumineszenzsignale des für die
Erstellung des Sicherheitsmerkmals verwendeten Leuchtstoffes aufzuzeichnen. Schließlich werden in einem Emissions-Analyse- Schritt 44 die aufgenommenen Bildserien sowie die Referenz aufnahmen mittels der Datenverarbeitungseinheit verglichen. Neben der Berechnung der Bilddifferenzen und ihrer Analyse, werden dabei weitere Methoden der Bildverarbeitung wie
beispielsweise die Kontrastanpassung und die Histogrammanalyse der unterschiedlichen Farbkanäle zur Anwendung gebracht, um auf diese Weise sowohl die spektrale Emissions- als auch die exklusive Abklingcharakteristik des erfindungsgemäß verwendeten Leuchtstoffes zu verifizieren. In einem optionalen Extraktions-Schritt kann eine Objekterkennung ausgeführt werden. Durch den Vergleich der berechneten Parameter mit den vorzugsweise im Datenspeicher des Smartphones hinterlegten Echtheitsparametern des Sicherheitsmerkmals kann die Echtheit des geprüften Sicherheitsdokuments in einem Freigabe-Schritt 45 bestätigt werden. Insbesondere kann durch die Verifikation des Sicherheitsmerkmals auf dem Sicherheitsdokument die
Authentizität und Integrität des Sicherheitsdokuments
bestätigt werden.
Bezugszeichenliste
01 Sicherheitsmerkmal
02 Sicherheitsdokument / Geldschein / Banknote 03 Nominalwert
04 Beleuchtungseinheit
05
06 Bildaufnahmeeinheit
07 Smartphone
08 Blitzlicht
09 Detektor / Kamera
10
11 Emissionskurve
12 Blitzlichtanregungskurve
13 Bildaufnahme des Sicherheitsmerkmals 01 14a Startbild
14b Referenzbild
41 45 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verifikation eines leuchtstoffbasierten
Sicherheitsmerkmals, welches einen zur Emission anregbaren Leuchtstoff enthält, der eine Abklingzeit im ms-Bereich aufweist, mittels eines Smartphones, folgende Schritte umfassend :
Anregen des Leuchtstoffs des Sicherheitsmerkmals zur Emission mittels einer Beleuchtungseinheit des
Smartphones ;
Erfassen der Emission nach Abschluss der Anregung während einer vorbestimmten Abklingzeit durch Aufnahme einer Bilderserie oder einer Videoaufnahme mit einer Bilderfassungseinheit des Smartphones;
Auswertung der Bilderserie oder Videoaufnahme mithilfe einer Datenverarbeitungseinheit des Smartphones, wobei die während der Abklingzeit erfasste Emission mit gespeicherten Referenzdaten verglichen wird, um die Echtheit des Sicherheitsmerkmals zu verifizieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der Bilderserie die Emissionseigenschaften
Abklingzeit (t), Wellenlänge (1) und/oder Farbshift
ermittelt und mit den Referenzdaten verglichen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen der Emission die Bilddifferenzen zwischen den während der Abklingzeit aufgenommenen Bildern und dem nach Abklingen der Emission erfassten Referenzbild erzeugt werden (AiR=Bi-Bref ... AnR=Bn-Bref) , und dass anschließend mittels eines RGB Histogramms die Emissionswerte als Farb tonwert der unterschiedlichen Farbkanäle berechnet werden und daraus die Abklingzeit des Leuchtstoffes bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass vor dem Anregen des Leuchtstoffs folgende Schritte ausgeführt werden:
Durchführung einer Objekterkennung mittels der Bild erfassungseinheit und der Datenverarbeitungseinheit des Smartphones zur Bestimmung der Position des Sicherheits merkmals auf dem Sicherheitsdokument oder Positionieren des Smartphones über dem Sicherheitsdokument
entsprechend eines vorbestimmten Positionsrahmens, der in einem Display des Smartphones angezeigt wird, und anhand eines Positionsmerkmals des Sicherheitsdokuments über welchem der Positionsrahmen angeordnet wird; Festlegung eines Aufnähmerahmens anhand der bestimmten Position des Sicherheitsmerkmals, wobei das Sicherheits merkmal im Bereich des Aufnähmerahmens angeordnet ist; Festlegen eines Referenzbereichs, welcher mittelbar benachbart zum Aufnähmerahmen angeordnet ist;
und dass mach nach Abschluss der Anregung das Erfassen der Bilderserie im Bereich des Aufnähmerahmens sowie im
Referenzbereich erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Aufnähmerahmen erfasste Bildserie mit der im Referenz bereich erfassten Bildserie mittels der Datenverarbeitungs einheit verglichen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Aufnahmezeit so gewählt wird, dass das letzte Bild der Bildserie nach dem Ende Abklingzeit aufgenommen wird, und dass das Sicherheitsmerkmal nur dann als echt verifiziert wird, wenn in diesem letzten Bild keine Emission des Leuchtstoffs detektierbar ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich eines oder mehrere Bilder aus der Bildserie des Positionsrahmens mit dem letzten Bild der Bildserie mittels der Datenverarbeitungseinheit des Smartphones in folgenden Teilschritten erfolgt:
Emissionserkennung, wobei jeweils eine Bilddifferenz der erfassten Bilder mit dem Referenzbild ermittelt wird, ein RGB Histogramm erstellt wird, der Farbtonwert der unterschiedlichen Farbkanäle ermittelt wird und die Abklingzeit des Leuchtstoffes ermittelt wird; und
Objekterkennung, wobei eine Formanalyse des Sicherheits merkmals erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass während der Anregung des Leuchtstoffs und dem Erfassen der Emission der Abstand zwischen dem Sicher heitsmerkmal und der Bilderfassungseinheit des Smartphones kleiner als der ScharfStellungsbereiches der Bild
erfassungseinheit gewählt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Applikation (App) auf dem mobilen
Endgerät installiert wird, welche zur Ausführung des
Verfahrens die Beleuchtungseinheit, die Bilderfassungs einheit und die Datenverarbeitungseinheit steuert.
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