EP4051509A1 - Prüfung eines sicherheitsdokuments auf basis von tröpfchenmorphologien - Google Patents
Prüfung eines sicherheitsdokuments auf basis von tröpfchenmorphologienInfo
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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
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
- G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
- G07D7/20—Testing patterns thereon
- G07D7/202—Testing patterns thereon using pattern matching
- G07D7/206—Matching template patterns
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
- B41M3/00—Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
- B41M3/14—Security printing
- B41M3/144—Security printing using fluorescent, luminescent or iridescent effects
Definitions
- the invention relates to a method for producing a document, in particular a value or security document, for example an identity document, as well as a method and a system for checking the document produced using the method according to the invention.
- a large number of documents are equipped with security features that are intended to make forgery difficult or to prevent. These documents also include, above all, value or security documents that serve to identify the identity of a person, for example when crossing a national border, the origin or originality of a thing, or a claim, for example for payment of a sum of money or for the surrender of a Product or service provision.
- Counterfeiting can be made more difficult or prevented in that such documents, such as bank notes, for example, are produced from a material that is not readily available.
- security features can be implemented using special colors, for example luminescent or optically variable colors, optical elements such as holograms, tilt images, cinegraphic objects, lens or prism arrays, guilloches with visible colors / inks or luminescent colors / inks, mottled fibers, security threads and the like, be formed.
- the security features used in the valuable or security products can only serve to prove the authenticity of the documents regardless of their type or of their user.
- Individualizing, for example personalizing, security features also contain, in coded form or in plain text, information about the type of document, about the user of this document and / or about an object to which the document is clearly assigned.
- Such information can be a portrait picture or portrait photo of the user, his personal data, such as his name, birthday, place of birth, address, or a personal identifier, such as a membership number, or his signature.
- Another security feature that individualizes the valuable or security product can be, for example, a serial number of the product or the chassis number of a motor vehicle to which the product is assigned.
- the invention is based on the object of proposing an improved document which makes manipulation difficult. Furthermore, the invention is based on the object of proposing a method for producing such a document which offers increased security against manipulation.
- the invention is based on the object of proposing a method for checking a document according to the invention, as well as a system set up for checking.
- the invention relates to a method for producing a document with a document body and a visually imperceptible security feature connected to the document body.
- the procedure includes:
- an inkjet printer which includes at least a first tank with a dye-based ink and a second tank with a pigment-based ink, the absorption spectrum of the dye-based ink and the absorption spectrum of the pigment-based ink being so similar to one another that inkjet printing with the dye-based ink and an inkjet printing with the pigment-based ink (of the same image motif) when illuminated with light in the visible spectral range are indistinguishable by the human eye;
- Embodiments of the invention are based on the knowledge that the inkjet droplets of pigment-based and dye-based inks have a different morphology and / or topology and that these differences can be used to produce a security feature whose presence is not or at least not easy for a counterfeiter to recognize is.
- the two different types of inks also have an identical absorption spectrum in other spectral ranges such as, for example, infrared or UV light.
- a forger will not be aware of this security feature even if he holds the document under UV light or IR light.
- the testing device only contains a high-resolution camera. Whether the image analysis software that is used to check the document only compares a picture of a person printed on the document with an image database of profile pictures, or how this is Embodiments of the invention is provided, the morphology and / or topology of the individual inkjet droplets is determined and analyzed, cannot be determined from the outside or on the basis of the composition of the components of the test device. Thus, neither the document itself nor a possibly used checking unit gives a potential forger an indication that the document contains the said security feature, where it is contained in the document, and how it can possibly be checked or produced.
- Another advantage of documents according to embodiments of the invention can be that the examination is very undemanding in terms of apparatus.
- a white light source can be used, but this is not necessary as long as there is sufficient daylight or another external white light source.
- a special light source for example an IR light source and / or a UV light source.
- this can optionally also be present in the test unit, e.g. to test further safety features and / or if the dye-based ink and the pigment-based ink have a different absorption spectrum under IR light or UV light.
- the check takes place on the basis of the droplet morphology and / or topology or since the security feature consists of the spatial distribution of inkjet droplets of different morphologies and / or topologies in or on the document, a document is provided whose check is also comparatively robust against interference radiation.
- Droplet properties such as diameter, edge sharpness, roundness or "fraying" of the droplet circumference and brightness gradients within the droplet are largely unaffected by the strength of the ambient light
- Security features can therefore be checked at different light intensities, as is often the case in daylight, for example, and no special lamp with a narrow emission spectrum is required to check the security feature.
- the provision of the digital graphic pattern comprises the generation of a bar code or matrix code.
- the digital image is a monochrome digital image.
- the digital image is a multicolor digital image such as a CMYK or RGB image.
- polycarbonate-based documents can be provided with a color image using methods that are described, for example, in German patent applications DE102007052947 A1 and DE 102008012419A1, e.g. to personalize the document in color with a photo and / or signature of the owner.
- the colored print image is created inside the card.
- the document consists of several layers ("films") made of polycarbonate (PC) and PC-based inks. Some of these inks, which can be used to produce a colored inkjet print in or on a document, are also described in patent applications DE102007052947 A1 and DE 102008012419A1.
- a document can be personalized with an image that is a portrait of the document holder.
- the inkjet printer can, for example, be a printer with 5 ink tanks, 3 of the tanks being filled with one ink each for magenta, yellow and cyan.
- the three inks are printed on the document by the inkjet printer according to their proportion of color in each of the pixels of the digital image.
- the ink jet printer includes two tanks, each of which contains black ink, the black of which is indistinguishable from one another in terms of color by the human eye under visible light.
- one of the black inks is pigment-based and the other black ink is dye-based.
- the two different black ink values are printed out on the document according to an either / or principle, so that the first regions of the digital image exclusively with the black dye-based ink and the second Regions of the image are printed exclusively with the black pigment-based ink.
- ink droplets from the three other tanks with the magenta, yellow and cyan inks are usually also contained in the first and second regions of the image.
- These 3 inks can be, for example, 3 dye-based inks or 3 pigment-based inks.
- the second regions can still be recognized and distinguished from the first regions on the basis of the droplet morphology, because the second regions of inkjet printing are the only areas whose droplets have a morphology and typical for pigment-based inks / or have topology.
- the first regions can still be recognized on the basis of the droplet morphology and differentiated from the second regions, because the first regions of inkjet printing are the only areas whose droplets are for dye-based inks have typical morphology and / or topology.
- a combination of one dye-based ink and two pigment-based inks or a combination of two dye-based inks and one pigment-based ink is only possible for the 3 colors magenta, yellow and cyan if the morphologies and / or topologies of these 3 colors differ from the morphologies and / or the topology of the black dye-based ink and / or the black pigment-based ink are clearly distinguishable. In some cases this can be achieved, for example, by additives that influence the viscosity and thus the droplet flow.
- the document body material on or in which the image is printed has a color that functions as the background color of the printed image.
- the background color can be light, for example, and can in particular be white.
- a "light” background color is understood here as a color whose brightness value is encoded in a one-dimensional or multidimensional brightness space and whose average brightness value over all dimensions of this brightness space is over 50% of the theoretical table in this brightness range of possible value, preferably at over 70% of this value. If, for example, a monochromatic brightness space between 0 (black) and 100 (maximum light) units is defined, a “light” background color would be one that has at least 50 of these units, preferably at least 70 of these units.
- the dye-based ink is such that an image printed with this ink and illuminated with light in the infrared spectral range produces a transparent color impression for the human eye, so that the one or more first areas have the background color.
- the pigment-based ink is such that an image printed with this ink and illuminated with light in the infrared spectral range produces an opaque color impression for the human eye, so that the one or more second areas have a different color than the background color.
- a “different color” of the second in comparison to the first areas means a “different brightness value”.
- test device that has an IR light source and an image acquisition unit sensitive in the IR range can very quickly and unambiguously identify the pattern hidden in the image without having to carry out a more computationally complex analysis of the droplet morphologies .
- the use of such inks can make it possible to use a test device that, in normal operation, recognizes the pattern contained in the inkjet printing by illuminating the inkjet printing of the document with an IR light source and a digital one with an IR image capture unit IR test image of the inkjet print recorded.
- the IR test image preferably has a resolution which is smaller than the test image created in visible light.
- the dye-based ink is transparent in IR light
- the first regions of the inkjet print have the background color of the document body and the second regions of the inkjet print have the color (or the lightness value) of the pigment-based color under IR light.
- the pattern is therefore comparatively fast and can be carried out on the basis of an image analysis of an IR test image of lower resolution, so that the computing time and CPU load are reduced.
- an examination of the droplet morphology and / or topology can be used.
- the dye-based ink in the first tank and the pigment-based ink in the second tank have a black hue when illuminated with light in the visible spectrum.
- the dye-based ink can be Solvent Black 27 or Solvent Black 29.
- the pigment-based ink is Carbon Black or Pigment Black 28.
- Solvent Black 27 is a substance (azo metal complex) with the CAS number 12237-22-8.
- Solvent Black 29 A substance with the CAS number 61901-87-9 is referred to as "Solvent Black 29".
- Carbon black is understood here to mean soot, a black, powdery solid, which consists of more than 80%, in some cases more than 98% carbon.
- industrial soot CAS-No .: 1333-86-4
- a soot specifically produced as an industrial base material can be used as carbon black.
- Pigment Black 28 is a substance with the CAS number 68186-91-4.
- Pigment Black 28 is an inorganic pigment that is obtained as a reaction product of high temperature calcination, in which copper (II) oxide and chromium (III) oxide are homogeneously and ionically interdiffused in different amounts to form a crystalline matrix.
- the dye-based ink in the first tank and the pigment-based ink in the second tank have a cyan hue when illuminated with light in the visible spectrum.
- the dye-based ink can be Solvent Blue 78.
- the pigment-based ink is Cu-phthalocyanine.
- Solvent Blue 78 is also known under the name “1,4-bis (Metylamino) antrachinon” and has the CAS number 2475-44-7.
- the dye-based ink in the first tank and the pigment-based ink in the second tank have a magenta hue when illuminated with light in the visible spectrum.
- the dye-based ink can be Solvent Red 26 or Sudan Red.
- the pigment-based ink is quinacridone.
- Solvent Red 26 is also available under the names “ ⁇ lrot EGN” or “C.I. 26120 “. It is a purple-red synthetic azo paint with the CAS number 4477-79-6.
- Sudan Red is also known under the name “Sudan III” or "1- [4- (Phenylazo) phenylazo] -2-naphthol”. It is a synthetically produced chemical compound from the group of the azo and Sudan dyes with red color and has CAS number 85-86-9.
- the substance known as "quinacridone” is an organic pigment and organic semiconductor with red to purple hues. It has the CAS number 1047-16-1.
- the dye-based ink in the first tank and the pigment-based ink in the second tank have a yellow hue when illuminated with light in the visible spectrum.
- the dye-based ink can be solvent yellow 124.
- the pigment-based ink is brilliant yellow or pigment yellow 151.
- solvent Yellow 124" is an azo dye and has CAS number 34432-92-3.
- Pigment Yellow 151 is a benzimidazolone pigment with the CAS number 31837-42-0.
- the inkjet printer also includes at least a third tank with a further dye-based ink and a fourth tank with a further one pigment-based ink, whereby the absorption spectrum of the additional dye-based ink is so similar to the absorption spectrum of the additional pigment-based ink that this additional dye-based ink is indistinguishable in color from the other pigment-based ink when illuminated with light in the visible spectral range, but from the Inks in the first and second tanks can be distinguished in terms of color.
- the method also includes:
- the third areas can be congruent with the first areas and the fourth areas can be congruent with the second areas.
- some areas of the printed image consist exclusively of inkjet droplets from several different dye-based inks, while other areas of the printed image consist exclusively of inkjet droplets from several different pigment-based inks.
- the third areas are not congruent with the first areas and / or the fourth areas are not congruent with the second areas, so that the printed image consists of a complex pattern of different dye-based and pigment-based inks.
- the method further comprises:
- the document body is built up from several layers of material.
- the digital image is printed on or in the document body in such a way that the digital image is printed on one or more of the material layers, and then the one or more printed layers, optionally together with further material layers, are inseparably connected to form the document body.
- the connection can be made e.g. chemically, thermally by fusing the material layers, mechanically (e.g. by pressure) or by gluing the material layers.
- printing inks can penetrate the document body and bond with the document body, so that even if the layers are removed layer by layer, a surface that shows the complete image and the pattern embedded in it cannot be obtained at any time.
- the ink jet print is printed on one or more layers which, after the layers have been connected, lie in the interior of the document body.
- the material layers which can also be designed as foils, can be made of PC, for example.
- the inkjet printer transfers the image to a core film, for example. prints.
- the inks which, like the individual layers, can contain PC, bond firmly to the surface of the film and thus the printed inkjet image.
- the core film is then laminated with cover films. This can be done with or preferably without the use of adhesive.
- the individual film layers form a continuous piece of polycarbonate. They cannot be separated from each other without destroying the entire document. This means that counterfeiters cannot access the information-bearing inner layer.
- Chips and antennas as they are used in the case of contactless read ID cards, are additionally integrated into the film structure according to embodiments and cannot be broken out of it without destroying the document or the chips or antennas.
- the dye-based ink and / or the pigment-based ink is designed to penetrate into one or more further material layers in addition to the material layer on which the ink was printed when the multiple material layers are connected. According to embodiments, the dye-based ink penetrates further into the material of one or more of the layers during and / or after the joining of the plurality of material layers and / or with the generation of a different drop topology than the pigment-based ink.
- the graphic pattern contains data in coded form.
- the data can in particular contain data that are unique to the document and / or its owner.
- these data can be contained in a further representation on or in the document, e.g. in the form of a further imprint, in the form of an engraving and / or as a data value electronically stored in a data memory of the document.
- the data memory can be, for example, a magnetic strip or a memory on a chip.
- a checking unit can check whether, firstly, the pattern is contained in the inkjet print and, secondly, whether in the data memory is also contained in the pattern-coded value.
- a document forgery Scher would therefore have to manipulate both the inkjet print and the value stored in the data memory in the same way. Both can, however, be prevented: the inkjet print can be protected from manipulation in various ways, for example by applying a protective film or by printing the inkjet print on a material layer inside the document.
- the various mate rial für rial are irreversibly connected to one another to form a single document body by pressure, temperature, glue or other measures, it is no longer possible to change the inkjet pressure inside the document without physically destroying or damaging the document.
- the value stored in the data memory can be cryptographically protected against manipulation by unauthorized persons. A manipulation of both the imprint and the protected stored data value and thus a forgery of the document can thus be effectively ruled out.
- the method further comprises providing the document body with an electronic circuit. Another representation of the unique data is stored in this circuit. Additionally or alternatively, further data are stored in the electronic circuit which can only be accessed after a successful authentication of a reading device and / or a user with respect to the document. The said data, which are unique for the document or its owner, can also belong to this data, which can only be accessed after successful authentication.
- the electronic circuit for example a microchip with an interface for contact-based or contactless communication with the electronic circuit and a memory can store a representation of the data unique to the document, which can be compared with data encoded in the pattern.
- the electronic circuit can store further data that are particularly protected against unauthorized access.
- the pattern can contain access data which are fed to the electronic circuit in an authentication or authorization phase.
- the electronic circuit can be set up, for example, to include the data from the pattern in the electronic Circuit to compare stored credentials. If the comparison shows that the access data match, the electronic circuit can allow access to the further stored data.
- matching access data are stored in the pattern and in the electronic circuit during the production of the document.
- the electronic circuit can be a semiconductor circuit which, for. B. is silicon-based or polymer-electronic.
- the electronic circuit can be implemented by a chip that is located on or in a document layer.
- the electronic circuit can also be formed from polymerelectroni's components which, for. B printed onto the document layer.
- the further data can include sensitive personal data, for example age, place of birth, birthday, address, health data, insurance data, etc.
- the document can be designed to grant a user or a reader access to the personal data only if that Reading device is able to transmit a data value to the document which is identical to a reference value which is stored in the digital memory of the document.
- the reference value is an identical copy / further representation of a data value encoded in the pattern in the inkjet print of the document.
- the reading device is not allowed, at least for the time being, to read this data from the data memory.
- the reading device must determine the data stored as a reference value in the document in that it can correctly recognize and decode the pattern in the inkjet print in or on the document.
- the reading device can use the data value obtained through the decoding to authenticate itself to the document.
- the reading device can thereby prove, for example, that it was able to optically capture the inkjet print, which implies that the user has presented the document to the reading device and that the reading device cannot access the memory without the knowledge and willingness of the user .
- the invention relates to a document produced by the method according to one of the embodiments of the production method according to the invention described here.
- the invention relates to a document with a document body, an ink jet print being located on or in the document body.
- Inkjet printing includes first inkjet droplets that have a first morphology and consist of a dye-based ink.
- Inkjet printing also contains second inkjet droplets, which consist of a pigment-based ink.
- the second inkjet droplets have a second morphology that is different from the first morphology.
- the absorption spectrum of the dye-based ink and the pigment-based ink are so similar that the color of the first and second inkjet droplets cannot be distinguished by the human eye when illuminated with light in the visible spectral range.
- the inkjet printing includes one or more first regions that contain the first inkjet droplets and are devoid of the second inkjet droplets.
- the inkjet printing includes one or more second regions that contain the second inkjet droplets and are free of the first inkjet droplets.
- the first and second areas form a pattern which, when viewed by the human eye, cannot be recognized when illuminated with light in the visible spectral range.
- the document body consists of several material layers.
- the thickness of the document is its extension in a dimension "z".
- At least some of the inkjet droplets in inkjet printing extend over several layers of material.
- the topology of the first inkjet droplets differs from the topology of the second inkjet droplets.
- a topology of an inkjet droplet describes its spatial structure Extension along the dimension z over one or more of the material planes.
- the invention in a further aspect, relates to a method for checking a document.
- the procedure includes: - Reception of a document with a document body by a checking unit that includes an image capture unit.
- Ink jet printing of an image is contained in or on the document body.
- One or more first regions of the image are printed with a dye-based ink.
- One or more second regions of the image are printed with a pigment-based ink.
- the one or more first regions are free of the pigment-based ink and the one or more second regions are free of the dye-based ink.
- the absorption spectrum of the dye-based ink and the absorption spectrum of the pigment-based ink are so similar that they are indistinguishable in color to the human eye when the inkjet printing is illuminated with light in the visible spectral range;
- test image is a digi tal image that depicts at least the inkjet print of the document
- the pattern including one or more first areas and one or more second areas, the first areas being those test image regions whose inkjet droplets have a first morphology, the second areas being those test image regions the inkjet droplets of which have a second morphology, the second differing from the first morphology;
- the image analysis can be carried out by software that works with explicit rules that have been specified by the programmer. These rules contain various criteria and limit values with regard to, for example, the droplet diameter in the X, Y and / or Z direction, with regard to intensity differences in within the droplet, in terms of the presence, thickness and sharpness of a droplet outline and similar criteria.
- the image analysis software compares at least some or all of the inkjet droplets that are formed in the test image with these rules and classifies the droplets into first and second inkjet droplets based on the result of this comparison.
- the image analysis software is a trained machine learning (ML) software, for example a trained support vector machine (SVN), or a trained neural network (NN).
- ML machine learning
- SVN trained support vector machine
- NN trained neural network
- a training data set which contains a large number of training test images, each of the training test images being a digital image of an inkjet print, the inkjet print being printed with the same inks as the currently recorded test image and also first and contains second regions that form a pattern.
- the first regions of the training test images depict regions of the inkjet printing which were printed with the same or in terms of droplet morphology very similar dye-based ink as the first regions of the inkjet printing of the currently checked document.
- the second regions of the training test images depict regions of the inkjet printing that were printed with the same or very similar pigment-based ink in terms of droplet morphology as the second regions of the inkjet printing of the currently checked document.
- the first and second regions in the training test images are identified as such ("annotated") and various properties of the droplets in the first and second regions of the training test images are transferred to the ML software as input parameter values, so that during the Trainings the ML software learns to recognize first and second regions on the basis of the droplet morphology and / or topology.
- the digital graphic pattern is a bar or matrix code.
- the method also includes:
- the resolution of the image acquisition unit is sufficiently high to distinguish at least the inkjet droplets of the pigment-based ink from one another. that, that is, to be able to dissolve spatially.
- the ability to be able to spatially resolve a certain minimum proportion of the droplets that is to say for example at least 20% or at least 50% of the inkjet droplets with the pigment-based ink, can also be achieved.
- the resolution of the image acquisition unit is at least 15 ⁇ m, preferably at least 5 ⁇ m. This can be advantageous since inkjet droplets according to embodiments of the invention have a diameter of 40 ⁇ m- 60 ⁇ m, e.g. 50 ⁇ m.
- the image acquisition unit is a camera or a microscope.
- the image acquisition unit can be designed to record one or more digital color images from at least the inkjet print in or on the document, which are referred to as “test image (s)”.
- the test images can be RGB images and, for example, as .jpg , .png image can be saved.
- the document has a length in the dimension x, a width in the dimension y and a thickness in the dimension z.
- the procedure for reviewing the document also includes:
- each of the plurality of test images is a digital image that depicts at least the inkjet print of the document in a z-plane of the document;
- Image analysis includes:
- the topology of an inkjet droplet describing a spatial extension of the inkjet droplet over one or more of the z-planes along the z-dimension, with the first areas are those test image regions whose inkjet droplets have a first morphology in connection with a first topology, the second areas being those test image regions whose inkjet droplets have a second morphology in connection with a second topology, the second of the first topology deviates.
- the morphology and / or topology of ink jet droplets of the dye-based ink is characterized by one or more features selected from a group comprising:
- the morphology and / or topology of ink jet droplets of the pigment-based ink is characterized by one or more features selected from a group comprising:
- the image is a face or iris image of a person to whom the document is assigned.
- the checking unit additionally contains a light source for light in the visible spectral range for illuminating at least one area of the document to be recorded by the image capturing unit.
- the word “contain” also includes embodiments in which the light source is mechanically coupled to the test unit and is attached, for example, to the housing of the test unit.
- the method further includes: Before recording the test image, activating the light source so that at least the Inkjet printing is illuminated on or in the document by the light source.
- the checking unit additionally contains an infrared light source for illuminating at least one area of the document to be recorded by the image capturing unit.
- the method also includes:
- IR test image being a digital image which depicts at least the inkjet print of the document
- the invention relates to a checking unit with an opening for receiving a document.
- the document has a document body in which or on which a printed area, also referred to here as "inkjet printing", is contained.
- the checking unit further comprises an image acquisition unit with sufficient resolution to To be able to spatially resolve inkjet droplets in the printed area.
- the checking unit further comprises at least one processor and a non-volatile memory with computer-interpretable instructions which, when they are executed by the at least one processor, cause the checking method to be carried out in accordance with one of the embodiments described here. In particular, the following steps are carried out by the components of the checking unit after the document has been received:
- test image is a digi tal image that depicts at least the inkjet print of the document
- the pattern including one or more first areas and one or more second areas, the first areas being those test image regions whose inkjet droplets have a first morphology, the second areas being those test image regions the inkjet droplets of which have a second morphology, the second differing from the first morphology;
- the image acquisition unit can be designed to be able to spatially separate at least 20% of the droplets printed with the pigment-based ink from one another.
- the invention relates to a system with a test unit according to embodiments of the invention.
- the system also includes:
- an IR light source and or - An image capturing unit that is sensitive in the IR spectrum, for example an IR-sensitive camera; and or
- a control device for controlling access to: protected data, software functions, hardware functions or spatial areas, the control device being configured to only grant access if the test procedure shows that the document is valid .
- An additional IR light source and / or an IR-sensitive camera can be useful, for example, since these allow an additional operating mode that allows the pattern to be recognized in the inkjet print with less computational effort. If the dye-based ink and the pigment-based ink have a different absorption spectrum in the IR range, the pattern can also be used in an IR test image recorded under IR light with a significantly lower resolution (which does not allow the individual ink droplets to dissolve) be carried out, since the pattern can be recognized over a large area under IR light by an IR-sensitive sensor.
- a light source in the visible range can be advantageous because the test device now has its own light source in order to be able to use the test image, for example, at night, i.e. when there is no daylight and another external white light source.
- the document feeder can be advantageous because it can ensure that the document is automatically positioned so that the image capture unit can capture the inkjet print at the correct position and at the correct distance from the capture unit.
- the control unit can be advantageous because it can ensure that a user only has access to a protected area, protected data or other protected entities who has authenticated himself as authorized by means of the document.
- the test device with this control unit can be integrated into a terminal or functionally connected to the terminal.
- the terminal can be used at Border controls, airport controls, building entrances and similar application scenarios are used.
- the test device produces only IR test images in "IR mode", which is used as "normal mode", since these can be analyzed very quickly and a large number of people can be tested in a short time . In this way, queues in front of the terminal can be avoided. Randomly or if the IR light source fails, the test device carries out the test in "white light mode". This means that a test image in high resolution (e.g. at least 15 miti, preferably at least 5 pm) is recorded under white light and the inks shown in it Jet droplets are analyzed by image analysis software in order to recognize the pattern on the basis of different droplet morphologies and / or topologies.
- IR mode e.g. at least 15 miti, preferably at least 5 pm
- a document is understood here to mean a physical object which is intended to be used as a trustworthy information carrier.
- the document can be a value and / or security document.
- the product can be a smart card.
- the security or value document can be in ID 1, ID 2, ID 3 or in any other format, for example in booklet form, as in the case of a passport-like object.
- a document can be a laminate of several document layers that are precisely connected to one another, for example fused, under the action of heat and under increased pressure. These products should meet the standardized requirements, for example the standards ISO 10373, ISO / I EC 7810, ISO 14443.
- the product layers consist, for example, of a carrier material that is suitable for lamination.
- the term "valuable or security product" also includes patches, labels and the like, which as security elements are components of documents and for this purpose are or are inextricably linked to the document carrier and form the security feature there.
- the document can be formed from a polymer selected from a group comprising polycarbonate (PC), in particular bisphenol A polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), their derivatives, such as glycol-modified PET (PETG), polyethylene naphthalate (PEN ), Polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl butyral (PVB), polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene (PS), polyvinyl phenol (PVP), polypropylene (PP), polyethylene (PE), thermoplastic elastomers (TPE), in particular thermoplastic polyurethane (TPU), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) and their derivatives, and / or paper and / or cardboard and / or glass and / or metal and / or ceramic.
- PC polycarbonate
- PET polyethylene terephthalate
- PET polyethylene terephthalate
- the product can also be made from several of these materials. It is preferably made of PC, PET and / or PVC.
- the polymers can be either filled or unfilled. In the latter case, they are preferably transparent or translucent. If the polymers are filled, they are opaque. The above information relates both to films to be bonded together and to liquid formulations that are applied to a preproduct, such as a protective or topcoat.
- the document is preferably made from 3 to 12, preferably 4 to 10, films, preferably with a lamination process in which the films are fused together under the action of pressure and heat.
- the individual foils can consist of the same material or of different materials. Overlay layers formed in this way protect a security feature arranged underneath and / or give the document the required abrasion resistance. Insofar as the terms "individualized” and “individualizing” are used below, this is to be understood as a property of a value or security document according to which the document can be assigned to a specific subject (person, organization, animal, object).
- color impression or "color” is used in the description and in the claims of the present application, this is to be understood as the visual impression acting on a human observer with regard to the color effect, these different impressions being made up of different shades of color , ie spectrally different absorptions and / or brightnesses of a print.
- the color impression can also result from interacting, closely spaced discrete color tones, which produce a color impression in a human viewer which differs from each of the closely spaced color tones.
- an “ink” here denotes a liquid of any viscosity which allows use by an inkjet printer and which contains one or more colorants.
- the ink preferably has a low viscosity.
- colorant includes substances to understand certain absorbing properties, at least in the visual spectral range and optionally in other spectral ranges. Colorants are substances that give the substance (e.g. ink or solvent) in which they are contained the appropriate color
- a “dye-based ink” is understood here to mean an ink that consists of a liquid - typically water - and colorants dissolved in it. Solubilizers can be used in some dye-based inks. The colorants that are dissolved in a dye-based ink are used referred to as "dye”.
- a “dye” is understood here to mean a substance or a mixture of substances which has light absorption in the visible spectral range and, in contrast to a color pigment, dissolves chemically in a liquid, in particular water.
- a “pigment-based ink” is understood here to mean an ink that consists of a liquid with pigments dispersed therein. In contrast to dyes, pigments are insoluble.
- Pigments are dispersed in the ink liquid - typically water - in particulate form. Pigments can in particular inorganic pigments or carbon black particles.
- a “pigment” is understood here to mean a substance or a mixture of substances which has light absorption at least in the visible spectral range.
- a “printing color”, also called “hue”, is understood here to mean the color that the human eye perceives when viewing a printout that was created with a certain ink, when the printout is illuminated with light of the visible spectral range.
- the term “printing color” preferably relates to the intensity value of this color in the one color channel of the monochromatic digital test image.
- a "security feature” is a characteristic property of a document that is intended to prove the authenticity of a document and to make counterfeiting impossible or at least considerably more difficult.
- holographic kinematic features, surface embossing, and watermarks, watermarks, UV watermarks, special paper quality or card body texture, for example with integrated fibers, multicolored processed guilloches, printing elements with tilting effect, writing elements with microscript or the like serve as a security feature.
- a document according to one embodiment of the invention contains at least one security feature in the form of an inkjet printed in or on the document Image that contains a pattern that cannot be recognized by the human eye in visible light, but that can be recognized by means of an image analysis of the droplets of this inkjet print.
- An “inkjet printer” is a printer, in particular a matrix printer, in which a print image is generated through the targeted shooting and / or the deflection of small ink droplets.
- absorption spectrum is a color or electromagnetic spectrum that arises when broadband (white) light shines through matter and light quanta (photons) certain wavelengths or wavelength ranges are absorbed (resonance absorption). The absorbed photons are absent in the light passing through, which is why the spectrum at the relevant wavelengths is dark or, in extreme cases, black.
- White light “visible light” or “light in the visible spectral range” is understood here to mean broadband light in the spectral range visible to the human eye, for example daylight or light from a lamp with an emission spectrum similar to daylight in the visible wavelength range of white light is continuous.
- white light comprises broadband light with wavelengths between approx. 380 and 780 nm.
- Light in the infrared (IR) range is understood here to mean electromagnetic radiation in the spectral range between visible light and the longer-wave terahertz radiation nm and 1 mm, which corresponds to a frequency range from 300 GHz to 400 THz or a wave number range from 10 cm -1 to 12800 cm -1 .
- a “digital image” is a data record in which image content is represented and stored.
- the digital image can be a data record in which the content of an image is represented by whole numbers
- Image can be a raster graphic.
- a "test image” is a digital image which depicts at least that part of the document which contains the inkjet print and which was generated by an image capture unit having captured this part digitally. The capture is preferably carried out with white light and with high resolution.
- An "IR test image” is a digital image which depicts at least that part of the document which contains the inkjet print and which was generated by an image capture unit having digitally captured this part while at least this part of the document was irradiated with infrared light.
- a “checking unit” here denotes a device or a device component which is designed to check the authenticity of a document on the basis of at least one security feature of the document.
- an “image acquisition unit” or “white light image acquisition unit” refers to a device or a device component which contains at least one apparatus for acquiring a digital image of a physical object or is this apparatus itself, the apparatus being sensitive in the visible frequency range.
- the apparatus can be, for example, a camera or a microscope.
- the image acquisition unit can contain a further apparatus for acquiring a digital image of a physical object, e.g. a camera or a microscope, this further apparatus being sensitive in a wavelength range outside of visible light, e.g. in the IR range. If the wavelength range outside of visible light is the IR range, the further apparatus can also be referred to as an "IR image acquisition unit".
- the same camera or microscope both in the visible frequency range and in this other Frequency range is sensitive and is used both as a "white light image acquisition unit” and as an "IR image acquisition unit", for example to acquire test images and IR test images with the same apparatus.
- An "IR image acquisition unit” here denotes a device or a device component which contains at least one apparatus for acquiring a digital image of a physical object or is itself this apparatus, the apparatus being sensitive in the IR frequency range Be a camera or a microscope.
- a “camera” is used here to describe a photographic apparatus that can record static or moving images on photographic film or electronically on a digital storage medium or transmit them as a digital image to a receiver via an interface.
- the camera can be a single-lens or multi-lens ( The image is created by a lens on a film (analog camera) or on an electronic sensor (digital camera) on the opposite side of the camera.
- Some cameras have a shutter release and a shutter Shutter release, the shutter on the lens is opened for a very short time so that the light can pass through the lens and a picture can be taken.
- a "microscope” is understood here as a light microscope, that is, an optical device for image acquisition that can generate greatly enlarged images of small structures or objects with the help of light.
- the magnification is carried out according to the laws of optics using light refraction on glass lenses.
- the microscope can be a reflected light microscope, but brightfield microscopes can also be used in some embodiments, for example for documents with a transparent document body.
- the microscope can be a “simple” or “composite” microscope. Simple microscopes have only a single optical system for magnification and function like a magnifying glass (for the principle of magnification, see there). A single glass lens or a combination of several individual lenses can be used.
- the microscope is preferably an existing composite microscope of at least two series-connected optical systems, each with its own magnification.
- the front lens, the objective creates an enlarged real image, the intermediate image, which is enlarged a second time by the eyepiece.
- the eyepiece works like a magnifying glass and creates a virtual image of the intermediate image.
- the total magnification of the microscope is the product of the objective magnification and the eyepiece magnification. With a 20x objective and a 10x eyepiece, the total magnification is 200x.
- several objectives are rotatably mounted so that an objective and any one of the eyepieces can be freely combined with one another by mechanical rotation of the bearing axis in order to achieve the desired resolution.
- Some high resolution cameras can also be used as a microscope and referred to as a "broader microscope," but cameras have the opposite to microscopes in the narrower sense usually not about the several rotatably mounted objectives.
- the “morphology” of an inkjet droplet is understood here to be a specification of one or more features of the inkjet droplet with regard to its spatial extension in the x and y directions.
- the spatial extension of the document in the “z direction” corresponds to the thickness of the document.
- the length of the document can be specified in the "x-direction” and the depth in the "y-direction”.
- the morphology includes in particular the droplet diameter measured in the xy plane, but also the outline size and shape and / or the intensity distribution of the pixels of the droplet, e.g. the intensity profile from the center of the droplet to the edges if you have an image of a cross section of the droplet recorded in an xy plane.
- the morphology does not include the spatial extent of the droplet in the z-direction.
- the morphology of a droplet is therefore a description of the spatial extent of the droplet and optionally further properties in two-dimensional space, that is, a plane. This plane is preferably the plane on which at least parts of the image were printed on the document, or a plane parallel to this.
- the "topology" of an inkjet droplet is understood here to be a specification of the morphology of the droplet in combination with a specification of one or more features of the inkjet droplet with regard to its spatial extent in the z-direction.
- the spatial extent of the document in the "z-direction" corresponds the thickness of the document.
- the length of the document can be specified in an "x-direction” and the depth in "y-direction”. If the document contains several material layers and / or was created from several material layers, the topology of the droplet specifies its extension over one or more material planes in the z-direction.
- the topology can therefore include, in particular, the droplet diameter in the z-direction, but also the outline size and shape and / or the intensity distribution of the pixels of the droplet, e.g. the intensity profile from the center of the droplet to the edges if you have an image of a cross-section of the droplet recorded in an xz or yz plane.
- the topology of a droplet is therefore a description of the spatial extent of the droplet and optionally other properties in all three spatial directions.
- a "pattern" is understood here as an optically detectable structure (by the human eye or by an optical sensor) on or in a physical object. The pattern contains a graphic element that is repeated with a certain regularity.
- the pattern can be a code, For example, a barcode that contains several bars or a 2D code that has several squares arranged in a grid pattern.
- pattern recognition an input image is analyzed in order to identify the regularly repeated graphic elements and the pattern that is formed from these elements .
- FIG. 1 shows an exemplary flow diagram of an embodiment of the method according to the invention for producing a document with a document body and a visually imperceptible security feature connected to the document body;
- Fig. 2 is a block diagram of an ink jet printer used to produce the security feature
- FIG. 3 shows an exemplary flow chart of partial steps of a method for checking a document on the basis of its security feature
- Figure 7 is a three-dimensional illustration of different droplet morphologies and topologies in a multilayer document body;
- Fig. 8 is a block diagram of a test unit;
- FIG. 9 shows a block diagram of a system with the inspection unit and a plurality of light sources and image acquisition units.
- FIG. 1 illustrates some steps of a method for producing a document with a security feature connected to the document body of the document, visually imperceptible under daylight / "white light" according to an embodiment of the invention
- a security document for example an identity card, a passport, a bill, an employee ID, a membership card, a credit card, a driver's license, etc.
- the document comprises a document body which can be made up of one or more layers.
- the document body or the individual layers can consist of different materials, for example cardboard, plastic, in particular polycarbonate, metal, wood or combinations thereof, in particular composites made of metal, plastic and / or cardboard , for example a chip card, an M magnetic strips, a data memory, an RFID antenna or the like.
- Security features can be attached to or in the document body, for example holograms, complexly designed imprints, etc. The following is to describe the application of a further security feature in or on the document or its document body, which the human eye can see when the Document is not visible in visible light.
- a special inkjet printer 200 is provided, as illustrated by way of example in FIG. Two.
- the inkjet printer includes at least a first tank with a dye-based ink and a second tank with a pigment-based ink.
- the absorption spectrum of the dye-based ink and the absorption spectrum of the pigment-based ink are so similar that an inkjet print with the dye-based ink and an inkjet print with the pigment-based ink (of the same object or image motif) when illuminated with light in the visible spectral range through the human eyes are indistinguishable.
- both inks can be black in visible light.
- the dye-based ink can be, for example, ink with solvent black 27 and the pigment-based ink can be ink with carbon black.
- both inks can be magenta in visible light.
- the dye-based ink can be, for example, Solvent Red 26 and the pigment-based ink can be an ink with quinacridone.
- both inks can be cyan in visible light.
- the dye-based ink can be, for example, Solvent Blue 78 and the pigment-based ink can be ink with Cu phthalocyanine.
- both inks can be yellow in visible light.
- the dye-based ink can be, for example, ink with solvent yellow 124 and the pigment-based ink can be ink with brilliant yellow.
- the inkjet printer can optionally contain further tanks for further pigment-based or dye-based inks.
- a digital graphic pattern is provided.
- the pattern can be created in an image processing program and / or in a program for operating the inkjet printer automatically, semi-automatically and / or manually by a user of this image processing program or inkjet printer program.
- the pattern is formed from one or more first areas and one or more second areas.
- the one or more first areas can be a multiplicity of first squares and the one or more second areas can be a multiplicity of second squares, the first and second squares being positioned on a rectangular surface area in such a way that they form one Form a matrix code, e.g. a QR code.
- a digital image to be linked to the document is provided.
- the image can also be imported or generated in the above-mentioned graphics program or printer program and optionally also edited.
- the image can be any image, for example photos of faces, Buildings, other physical objects, and / or digital images of numbers, letters or symbols.
- the images preferably relate to a person or institution for or by whom the document is issued.
- the image can be the facial image of the person for whom the document (for example identity card or passport) is issued.
- the image can also be the logo of a bank or company that orders the creation of the document, for example to serve as a credit card for customers or as an employee ID card for employees.
- the image can be, for example, a number which, for example, represents the value represented by the document (document-based bank note / payment card).
- the image can be a monochromatic image or a multicolor image, for example in the RGB or CMYK color spaces.
- the image contains as many channels as there are ink tanks in the ink jet printer.
- step 108 the graphic pattern and the digital image are superimposed.
- the overlay can be carried out by the above-mentioned image processing program or the printer program.
- the superposition means that the pattern and thus also its first and second areas are mapped onto the digital image in a certain way.
- the overlay can include that the digital image is initially searched for areas that are as large as possible, the pixels of which have a particularly high and preferably homogeneous intensity in the color channel whose color corresponds to the color of the dye-based ink in the first tank and the pigment-based ink in the second tank.
- the digital image would be searched for those areas that have a particularly high and homogeneous proportion of black pixels (or RGB pixels with very low intensity value).
- the pattern would then be mapped onto this dynamically identified area.
- the pattern which does not take up the entire area of the image is superimposed on the region of the image which has the smallest fluctuations in the proportion of black printing ink.
- the information about the black components can already be available when the photo is rendered into the individual printing colors or can be generated by a corresponding analysis.
- the pattern can then be positioned at different points in the image, and the respective fluctuation in the proportions of black printing ink can be determined.
- the superposition can also take place in such a way that the pattern is mapped onto the digital image according to a fixed, predefined scheme, regardless of the content of the digital image.
- the method includes a further step 110 in which the inkjet printer prints the digital image on or in the document body.
- the printing process is carried out in such a way that the dye-based ink, but not the pigment-based ink, is used to print the regions of the digital image overlaid with the first areas and that the pigment-based ink, but not the dye-based ink, is used to print the regions of the overlaid with the second areas digital image is used.
- the distribution of the dye-based ink and the pigment-based ink in the printed image forms the security feature.
- the absorption spectra of the dye-based ink and the pigment-based ink are so similar to each other that an inkjet print with the dye-based ink and an inkjet print with the pigment-based ink (if the printed object or image motif is identical) when illuminated with light in the visible spectral range through the are indistinguishable by the human eye, the printed pattern of the dye-based ink and the pigment-based ink produced by the overlay is also invisible in the printed image under white light.
- the pattern is code that encodes data directly or indirectly related to the document.
- the data can contain information that specifically belongs to and / or is known to the publisher of the document, the person to whom the document is assigned.
- the data can in particular be data that are unique to the document and / or the person.
- the data can be a combination of an account number and sort code, a credit card number, an identity card number, a serial number of a document-based bank note or the like.
- this data can also be contained in or on the document or its document body in some other way.
- the document can contain a data memory, e.g. a magnetic strip or a chip with an integrated memory, in which the data encoded in the pattern are also stored.
- these can be read by the checking unit and compared with the decoded data of the printed code that has also been read out. If the compared values do not match, a forgery of the document is assumed.
- a cryptographic key pair in the course of the generation or personalization of the document, can be generated which is specific for this document and / or a person for whom the document is created.
- the cryptographic key pair comprises a private and a corresponding public key.
- the data relating to the document and unique to the document are encrypted with the public key.
- the data unique to the document are encrypted with the public key of the key pair and, in a further step, encoded in a graphic code, for example a barcode or a matrix code. A photo to be printed on or in the document is then overlaid on this matrix code and the overlaid image is printed as described above.
- FIG. 2 shows a block diagram of an inkjet printer 200 with a plurality of ink tanks 218, which can be used to carry out the method for producing a document described in FIG.
- the color tanks include at least a first tank 228 with a dye-based ink 216 and a second tank 226 with a pigment-based ink 214.
- the dye-based ink 216 and the pigment-based ink 214 have a color that is perceived as identical by the human eye under white light. For example, this color can be “black.”
- this color can be “black.”
- the ink tanks can comprise one or more further tanks, so that printing is possible, for example, in the CMYK color mode.
- the tanks 218 include a cyan tank 220 208, a magenta ink tank 222 210, and another yellow ink tank 224 212.
- the inks can be prepared as follows: First, a mixture of 149.0 g (0.65 mol) of bisphenol A (2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane and 107.9 g (0.35 mol) is added Mol) 1,1-bis- (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane can be converted to a polycarbonate derivative.
- the polycarbonate derivative had a relative solution viscosity of 1.263.
- a liquid preparation was made from 17.5 parts by weight of the Polycarbonate derivative and 82.5 parts by weight of a solvent mixture prepared with the following components:
- a colorless, highly viscous solution with a solution viscosity at room temperature of 800 m Pas is obtained.
- 4 g of polycarbonate solution from Example 2 and BO g of the solvent mixture from Example 2 are homogenized using a magnetic stirrer in a 50 mL wide-necked threaded glass.
- a colorless, low-viscosity solution with a solution viscosity at room temperature of 1.67 mPa s was obtained.
- the surface tension of this base ink was determined with an OEG Surftens measuring system according to the pendant drop method to be 21.4 ⁇ 1.9 mN / m.
- the desired pigment (s) or the desired dye (s) are added in amounts that are necessary to produce a certain color shade.
- Alternative compositions for inks for inkjet printing in or on document bodies are described in DE 10 2007 052 947 A1.
- the printer can include a document feeder 206, which is preferably designed to feed a large number of documents in a short time and to feed them to the print head unit 204.
- the document feeder and / or the print head unit 204 are preferably movable relative to one another, so that the print head unit can print the image overlaid with the pattern at a predefined location on the document body.
- the inkjet printer may include a control unit 202 which coordinates the alignment of the printhead unit and the document relative to one another and optionally also the provision and superimposition of the digital image and the pattern.
- the control unit 202 then contain, for example, a print program which includes functions for importing and optionally for processing images and / or patterns.
- the program can also include program functions for generating cryptographic keys and / or for generating a pattern which encodes a specific data value assigned to the document and possibly unique.
- the print head unit 204 comprises a single print head, which is charged sequentially with the colors of the individual tanks 218.
- the printhead assembly 204 contains multiple printheads, preferably one printhead per tank 220-228.
- FIG. 3 shows an exemplary flow diagram of a method according to the invention for checking a document with a document body and a visually imperceptible security feature connected to the document body.
- the test can be carried out, for example, with the aid of a test unit 800 as shown in FIG.
- the test can be carried out, for example, at a national border, at an airport, at the gate to a company premises, at a building entrance to a corresponding terminal.
- a checking unit for example a mobile or mobile terminal, receives a document with a document body on or in which said security feature is contained.
- the terminal can contain an automatic document feeder or a surface or a carrier on which the document is placed manually.
- the security feature is an image overlaid with a pattern, which was printed in or on the document by inkjet printing, as described, for example, with regard to FIG.
- An inkjet print of the image and a pattern that is not visible under white light are therefore contained in or on the document body.
- One or more first regions of the image contain a dye-based ink.
- One or more second regions of the image are printed with a pigment-based ink.
- the one or more first regions are free of the pigment-based ink and the one or more second regions are free of the dye-based ink.
- the security feature thus comprises a multiplicity of first inkjet droplets based on the dye-based ink and a multiplicity of second inkjet droplets based on the pigment-based ink.
- the absorption spectrum of the dye-based ink and that of the pigment-based ink are so similar that they are indistinguishable in color to the human eye when the inkjet printing is illuminated with light in the visible spectral range, and therefore the pattern of the dye-based ink and the pigment-based ink Ink-printed image regions are not visible under white light.
- the checking unit contains an image capturing unit, the resolution of which is sufficiently high to detect at least a certain proportion of the inkjet droplets (for example min- at least 20%, preferably at least 50%) spatially resolved from one another.
- the image acquisition unit can be a microscope or a high-resolution camera.
- the image frame unit takes a test image.
- the test image is a digital image that depicts at least the inkjet print of the document and optionally other regions of the document. It is also possible for the test image to cover the entire document.
- the test image is, for example, an RGB image or a monochromatic image that is recorded under white light.
- the checking unit carries out an image analysis of the checking image in order to check the authenticity of the document using the inkjet printer.
- the morphology of the inkjet droplets depicted in the test image, of which the inkjet print consists is automatically recorded in step 308.
- the morphology of an inkjet droplet describes its spatial extent within the test image, i.e. on a two-dimensional plane that is formed by the length and width of the document or the length and width of the part of the documents shown in the test image.
- the morphology includes in particular the cross-section of the droplet, the nature of the outline (clearly delimited or diffuse edge, essentially circular or heavily frayed or star-shaped), the presence, strength and / or orientation of an intensity gradient within the droplet and / or the brightness of the Droplets in each case with white light.
- the image acquisition unit acquires multiple test images from different z-planes of the document, for example by modulating the focus settings of the image acquisition unit.
- the document consists of several layers of material
- the print was applied to one of the inner layers and the ink penetrated into one or more of the further layers during or after the combination of these material layers with further material layers .
- dye-based inks and pigment-based inks penetrate adjoining material layers to different depths and that inkjet droplets from pigment-based inks and dye-based inks therefore have different droplet morphologies.
- the topology of the individual ink jet droplets can be determined and it is possible to differentiate first image regions, which selectively contain droplets of the dye-based ink, from the second image regions, which selectively contain droplets of the pigment-based ink, and thereby differentiate one from the first and to recognize patterns formed in second image areas.
- a digital graphic pattern is automatically reconstructed from the test image based on the detected droplet morphologies or from a plurality of test images based on the detected droplet morphologies in combination with the detected droplet topologies.
- the recognized pattern is formed from one or more first areas and one or more second areas.
- the first areas consist of those test image regions whose inkjet droplets have a first morphology (and optionally also topology).
- the second areas consist of those test image regions whose inkjet droplets have a second morphology (and optionally also topology).
- the first and second morphologies (or topologies, if these have been determined) differ from one another sufficiently so that the first and second regions can be reliably recognized and differentiated by the image analysis program.
- the first and second regions are recognized on the basis of the droplet morphology or topology by a trained machine learning (ML) program, in particular a neural network or a support vector machine.
- the ML program can be part of the image analysis program.
- the ML program can be trained on a training data set which contains a plurality of images with first and second image regions noted on, where the first image regions only contain inkjet droplets of the dye-based ink and the second image regions contain only the inkjet droplets of the pigment-based ink.
- the test unit compares the graphic pattern or a value derived therefrom with a reference value.
- the graphic pattern can represent a simple checkerboard pattern made up of first and second areas, which is stored as a reference pattern in a memory of the test unit is.
- a comparison of the reconstructed pattern with the reference pattern shows whether the reconstructed had to be identical or sufficiently similar to the reference pattern.
- the security feature created by the inkjet printing and also the document that contains it are considered valid.
- the reconstructed pattern is not compared directly with a reference pattern, but is interpreted and processed as a code.
- the pattern can be interpreted as a barcode or matrix code, in particular as a QR code.
- a decoding step in which a specific value is reconstructed from the code.
- This value can be, for example, a document-specific or person-specific number, for example a document ID, a credit card number, an ID number, or a combination of one or more document-related or personal data such as a person's name , Birthday and place of birth.
- the "derived" value obtained with the aid of the decoding method is compared with a reference value stored in the test unit or in a data memory accessible to the test unit, and if there is identity or sufficient similarity, the validity of the security feature is determined.
- the check can also include a check of further security features known in the prior art, the document being recognized as genuine or valid only if these further security features are also recognized as valid.
- FIG. 4 shows an illustration of partial steps in the generation of the security feature from an image 402 and a digital pattern 404.
- the image 402 can be, for example, a digital portrait image captured in visible light of a person for whom a new document is to be issued and / or personalized.
- the image 402 can be captured as an RGB image, for example, and converted into a CMYKK + for the purpose of inkjet printing.
- a digital pattern 404 is also provided.
- the pattern is very simple.
- the pattern shown in FIG. 4 consists of two first areas 408.1, 408.2 and two second areas 406.1, 406.2.
- the first areas are areas that are designed to be printed with the dye-based inks but not the pigment-based inks.
- the second areas are areas that are meant to be with of the pigment-based ink but not to be printed with the dye-based ink.
- the pattern can also be significantly more complex and in particular a barcode or matrix code, the complexity of which allows one or more data values such as person IDs, document IDs and other values to be stored in coded form in the pattern .
- the digital image 402 and pattern 404 are overlaid prior to printing.
- the image and pattern have the same size and are superimposed on a 1 to 1 scale.
- the digital image 402 is printed on or in the document body in such a way that first regions 414.1, 414.2 of the document body correspond to the first image areas 408.1, 408.2 and are printed with the dye-based ink and the second regions 412.1, 412.2 of the document body correspond to the second image areas 406.1, 46.2 and are printed with the pigment-based ink.
- first 414 and second 412 regions of the resulting inkjet printed image are not distinguishable with the naked eye. With a microscope or a high-resolution camera, however, it is possible to recognize the first and second regions and the pattern formed by them on the basis of the different droplet morphology or droplet topology.
- the dye-based ink and the pigment-based ink additionally have the property that under a special light, for example infrared light, only the pigment-based ink is opaque and absorbs light, whereas the dye-based ink is almost completely transparent and therefore invisible is cash.
- a special light for example infrared light
- the first regions 414.1, 414.2 in which the portrait image is printed with the dye-based ink, no imprint can be seen, but the background color of the card body appears.
- the second regions 412.1, 412.2 which were printed with the pigment-based ink that is also opaque in infrared light, the corresponding regions of the portrait image are visible in a manner similar to that in white light.
- the document can be illuminated. ments or the imprint can be carried out with this special light to test whether the pattern is visible under these conditions. If no pattern is visible, the document is considered to be false.
- FIG. 5 shows a document 500 according to an embodiment of the invention.
- the document contains an edge-shaped card body 506 with at least one image 502, which contains a security feature that is not recognizable in visible light in the form of a pattern of first and second regions of ink jet droplets of different morphology or topology, which is not recognizable in visible light.
- the document can optionally have a large number of other security features such as watermarks, embossing marks, holograms or tilt images, which serve to make forgery more difficult and are not shown here.
- the image 502 can in particular be a personalized image, for example a portrait image of the person to whom this document is assigned.
- the document body can be a plastic card that is essentially transparent in visible light, as described, for example, in EP 1222620 B1 or WO 02/4500882. However, the document body can also be opaque.
- the document body can in particular consist of several layers, as is illustrated in FIG.
- the document can consist of several layers of polymer materials such as polyolefins, polyesters and / or polycarbonates.
- the document can be a polymer layer composite document, the production of which is described in DE10 2008012419 A1.
- An image 502 is inkjet printed on or in the document.
- the image contains first areas or regions which are printed only with the dye-based ink and optionally further inks, but not with the pigment-based ink of the same printing color, and second areas or regions which are only printed with the pigment-based ink and optionally further inks , but are not printed with the dye-based ink of the same printing color.
- the first and second regions form a pattern that is invisible to the human eye.
- the image can, for example, have an area proportion of 5-95% on the surface of the document.
- the document can contain further elements such as a microchip 504 and / or a magnetic strip (not shown).
- the document can contain further optically detectable data 508, for example a printed document ID or person ID.
- the optically detectable data 508 can likewise be printed on or applied by means of other methods, for example laser engraving.
- the invisible pattern contained in the image 502 can be, for example, a QR code which contains the further optically detectable data 508 in coded form.
- FIG. 6A shows a section 600 of the face of the person depicted in image 502 under white light at 20 times magnification.
- the right eye is printed with the dye-based ink 216 and the left eye with the pigment-based ink 214, with this resolution under white light no color or color is possible. Difference in intensity and therefore no recognizable pattern from the first and second image areas.
- FIG. 6B shows a sub-section 602 of the image 502 with the right eye of the person printed with the dye-based ink, magnified 100 times. It can be seen that the edges of the droplets are blurred. It is not possible for the image capture unit to find a plane in which the droplets are sharply focused.
- FIG. 6C shows a sub-section 604 of the image 502 with the left eye of the person printed with the pigment-based ink, magnified 100 times.
- the document checking method comprises a modification of the zooming of the image acquisition unit in such a way that an attempt is made to bring the focus into focus in several planes along the z dimension of the document. It can be determined whether it is possible to find at least one plane per droplet in which its edges appear sharp.
- FIG. 6D shows a sub-section 606 of the image 502 with the right eye of the person printed with the dye-based ink, magnified 200 times. Even at this magnification, the morphology of the droplets is characterized by a blurred outline, the color intensity or brightness of the droplets is largely homogeneously distributed within the respective droplets.
- FIG. 6E shows a sub-section 608 of the image 502 with the left eye of the person printed with the pigment-based ink, magnified 200 times.
- the morphology of the droplets is characterized by a sharp outline, the color intensity or brightness of the droplets is often inhomogeneously distributed within the respective droplets, in particular the droplet edges are darker than the inner regions of the droplets.
- FIG. 7 shows a three-dimensional illustration of different droplet morphologies and topologies in a multilayer document body of a document 700.
- the document comprises several material layers 702-714 made of a polymer material, in particular polycarbonate.
- the document has a length (dimension x), a width (dimension y) and a height (dimension z).
- the multiple layers are stacked on top of one another along the dimension z before they are processed into a layer composite.
- the image with the non-visible security feature is printed on one of the layers, here layer 708, by inkjet printing, as has already been described here for embodiments of the invention.
- the printing is preferably carried out on one of the material layers that will later lie inside the finished document.
- the individual inkjet droplets 716, 718, 720, 722 run on the surface of the material layer 708, which is defined by the X and Y dimensions.
- the droplets 716, 718 consist of the pigment-based ink 214, for example an ink with carbon black
- the droplets 720, 722 consist of the dye-based ink 216, for example an ink with solvent black 27.
- the two-dimensional course of the droplets on this surface is called the morphology of the Called droplets.
- the applicant has found that the morphology of the droplets depends critically on whether the droplet consists of a pigment-based ink 214 or a dye-based ink 216. So are the edges of pigment-based Ink droplets are sharply focused and often darker than the inside of the droplet, whereas the edges of dye-based ink droplets are blurred and fuzzy and usually have the same brightness as the inside of the droplets, sometimes the edges also appear lighter than the center of the droplet. It was also found that the depth of penetration of the color over several layers is also different for pigment-based and dye-based inks. The depth of penetration of the dye-based ink is greater and thus also the extent of the droplets 722, 720 along the z-axis, represented here by the larger L2 compared to the smaller LI.
- the edges of the droplets are also blurred in the z dimension.
- several test images are recorded by the image acquisition unit along the Z plane, preferably in such a way that at least one test image is recorded per plane 702-714.
- the focus of the image capturing unit can be changed in such a way that different levels of the document are “traversed”, the test images being captured.
- the document consisting of several layers is produced in that two or more polymer layers are provided and at least one surface on at least one 708 of these polymer layers is printed with the dye-based ink and the pigment-based ink in such a way that an image 502 is formed in which the first and second areas of the image, which were printed with either the dye-based or the pigment-based inks, form an invisible pattern, as described, for example, with reference to FIGS. 4 and 5.
- the image can, for example, have an area proportion of 5-95% on the surface of the document.
- the multiple layers of polymer material are stacked on top of one another and firmly bonded, for example by means of printing and / or adhesive processes.
- the printed polymer layer surface can form the top or bottom of the layer composite.
- the printed polymer layer surface is preferably surrounded at the bottom and / or at the top by at least one further polymer layer 706, 710, so that the printed surface is located in the interior of the layer composite.
- the penetration depth of the droplets 716, 718, 720, 722 into the adjacent layers may differ.
- Layers 702-714 are pre- preferably 50 miti to 300 miti thick.
- the polymer layers can, identical or different, based on a polymer material from the group comprising PC (polycarbonate, in particular special Eisphenol A polycarbonate), PET (polyethylene glycol terephthalate), PMMA (polymethyl methacrylate), TPU (thermoplastic polyurethane elastomers), PE (polyethylene ), PP (polypropylene), PI (polyimide or poly-trans-isoprene), PVC (polyvinyl chloride) and copolymers of such polymers.
- PC polycarbonate, in particular special Eisphenol A polycarbonate
- PET polyethylene glycol terephthalate
- PMMA polymethyl methacrylate
- TPU thermoplastic polyurethane elastomers
- PE polyethylene
- PP polypropylene
- PI polyimide or poly-trans-isoprene
- PVC polyvinyl chloride
- coextruded films of these materials can be used.
- PC materials is preferred, with so-called low-Tg materials based on polycarbonate also being used, for example, but by no means necessarily, in particular for a polymer layer on which a printing layer is applied and / or for a polymer layer, which is connected to a polymer layer carrying a printing layer, namely on the side with the printing layer.
- Low-Tg materials are polymers with a glass transition temperature below 140 ° C.
- the image 502 can also be printed onto the multilayer document body in such a way that different parts of the image are printed in different layers. It is possible that the first image areas with the dye-based ink are continuously printed on different material layers than the second image areas with the pigment-based ink. In other embodiments, however, the distribution of the pressure on different layers is independent of the ink used, so that each layer is printed with both the pigment-based ink and the dye-based ink, albeit on different partial areas of the respective layer.
- a part of an image 502 with a visually imperceptible security feature embedded therein or a part thereof can be associated with each of the layers. Only in the connection are all parts of the image and the security feature embedded therein arranged together in such a way that a viewer can recognize the image.
- FIG. 8 shows a block diagram of a test unit 800, which is designed to ensure that security features that are invisibly hidden in a printed image in the case of white light and also to be checked in the absence of a special light source (e.g. infrared light, UV light).
- the test unit can be designed as a mobile test unit or as a mobile terminal. It contains an opening 808 for receiving a value or security document 500, 700.
- the opening can consist, for example, only of a container or a filing device for the document, so that the user has to position the document manually in or on this receptacle or the tray .
- the opening 808 can contain an automatic document feeder, which receives the document and positions it at a predefined location within the checking unit.
- the inspection unit further comprises an image acquisition unit 802, for example a microscope or a high-resolution camera.
- the resolution of the image acquisition unit must be at least so high that a minimum amount of the inkjet droplets (for example at least 20%) on an imprint 502 of the correctly positioned document can be spatially resolved from one another.
- the image acquisition unit is designed to acquire one or more test images.
- the image acquisition unit has an automatic and / or manually operable focus. The focus is changed gradually or continuously so that at least some of the inkjet droplets (namely those that were printed with pigment-based inks) appear sharp.
- a digital image, the so-called test image is recorded in at least this plane and optionally in further planes in the Z direction.
- the test image depicts at least the printed image 502 and optionally other areas of the document body.
- the captured image can be, for example, a monochrome image or an RGB image. It is preferably the same type of image from which a training data set of images also consisted, on the basis of which image analysis software 806 was trained. However, it is also possible that a captured monochrome image or RGB image is subsequently converted into such an image format.
- the test images are recorded under white light. This means that at the time of the image acquisition, the document located in the checking unit is either illuminated with ambient white light through the opening 808 and / or that the document is illuminated with the aid of a white light source which is located inside or in the vicinity of the checking unit.
- the checking unit comprises an image analysis unit 804 with one or more processors 805 and image analysis software 806.
- the image analysis software can be for example a trained neural network.
- the image analysis software is configured to receive the high-resolution test images from the image acquisition unit or to read them from a memory in which the test images were stored by the image acquisition unit. Analyze to determine the location and morphology and / or topology of the inkjet droplets making up the imprint 502.
- the image analysis software is designed to use the droplet morphology and / or topology to recognize first image regions 414.1, 414.2 which contain droplets of dye-based ink and which are free from droplets of pigment-based ink, as well as to recognize second image regions 412.1, 412.2, which contain pigment-based ink droplets and which are free of dye-based ink droplets.
- the image analysis software is thus configured to recognize a pattern made up of first and second regions on the basis of the droplet morphology and / or topology.
- the checking unit 800 compares the recognized pattern with a reference value.
- the test unit determines as a result of the test that the security feature is valid and that the document, unless other security features of the document are invalid, is valid (and thus real) is to be seen.
- the test can also be more complex, for example if the pattern is a two-dimensional code.
- the test unit uses a decoding method on the recognized pattern in order to obtain the value encoded in the pattern and to compare this with a corresponding reference value which is stored in a memory accessible to the test unit. In the event of identity or sufficient similarity to the reference value, a validity of the security feature or the document is determined.
- the test unit can contain a display 810, for example an LED display.
- the result of the test can be displayed to a user via the display 810.
- the image analysis software can also make the recognized pattern visible to a human user in the form of a graphic representation, for example an overlay image, and output it via the display 810.
- a public cryptographic key is stored in a data memory of the document 500, 700.
- the public key forms an asymmetrical cryptographic key with a private cryptographic key. selschreib.
- the private key is assigned to a specific organization, for example the issuer of the document, a company or an authority, in particular a state supervisory authority.
- the private key is stored in a central data memory to which the test unit has access.
- a copy of the public key can be stored on several documents from the same publisher and used to encrypt a secret value.
- the pattern can contain a graphic code, for example a QR code, a secret data value being encoded in the QR code in encrypted form.
- the secret value can be personal data or cryptographic keys.
- the test unit is designed to decode the QR code and thereby receive the secret value in encrypted form.
- the verification unit now uses the private key to decrypt the encrypted secret value.
- the decrypted secret value can in turn be checked and further processed by the checking unit in various ways. For example, the value can be compared with a reference value.
- the decoded but still encrypted data value can be transmitted from the checking unit to a decryption device.
- the checking unit has no access to the private cryptographic key, which increases the security of the key.
- Only the decryption device has access to the private key and uses it to decrypt the decoded but still encrypted data made available by a large number of test units.
- the decrypted data can then be transmitted back from the decryption device to the test unit. This is preferably done via a protected data communication channel, for example end-to-end encryption.
- the decrypted data can be a serial number or other identifier of the document or of the user to whom the document is assigned.
- the serial number or other identifier is stored in the checking unit in the form of a reference value and or can be read out from the document by the checking unit via another transmission channel.
- the serial number or identifier can be pressed or engraved on the document body and recorded by the checking unit via a camera.
- FIG. 9 shows a block diagram of a system 900 with the test unit 800 and a plurality of light sources and image acquisition units.
- the system 900 includes a test unit, as it is described for embodiments of the invention and, for example, with reference to FIG. 8, as well as a white light source 906 and an infrared light source 904. Both light sources are positioned so that they are correctly inserted in the opening or in illuminate the document 500 placed in the checking unit or at least illuminate an image 502 formed in or on this document.
- the light sources 904, 906 can be installed as an integral part of the test unit or installed or positioned on or next to the test unit.
- the opening 808 can be large enough that light from light sources external to the test unit also strikes the document with sufficient intensity through it.
- the image acquisition unit 802 comprises at least one high-resolution image acquisition unit 910, which is sensitive in the wavelength range of visible light and can record images.
- the image acquisition unit comprises an infrared light camera 908, the resolution of which can be lower than that of the white light camera 910.
- the infrared light camera 908 is sensitive at least in the wavelength range of the infrared light.
- a high-resolution camera that is sensitive both in the white light range and in the infrared light range and thus corresponds in functional terms to a combination of the two image acquisition units 908, 910.
- the checking unit can be operated in at least two different operating modes: in the "white light mode" the document 500 located in the checking unit 800 is illuminated with white light and the white light camera 910 makes one or more high-resolution test images under white light irradiation.
- the test images can be captured as RGB images, for example and are stored as monochrome images, with the pixel intensities of the monochrome channel resulting as a sum or an average value of the intensities of the 3 R, B, G color channels.
- the high-resolution test images 912 are transmitted to the image analysis software 806, which is automatically recognized using the Droplet morphology and / or topology a pattern within the image 914.
- the pattern represents the security feature that is invisible to the human eye and is used by the inspection unit such as is used to compare the pattern or a value derived from it with a reference value.
- the pattern 914 can also be displayed to a user via the display 810 as an overlay pattern of the image 912, so that the user can recognize that a code has actually been recognized here which corresponds, for example, to a certain expected type of code (for example barcode or Matrix codes).
- the checking unit can be operated in an "IR mode".
- the document 500 located in the checking unit 800 is illuminated with infrared light from the infrared light source 904 and the IR camera 908 makes one or more IR test images Infrared light irradiation.
- the IR test images can be captured and saved as monochrome images, for example.
- the IR test images can have the same or a lower resolution than the white light test images.
- the IR inspection image or images can be displayed directly on the display 810 to a user.
- the IR mode can be particularly advantageous when the pigment-based ink 214 and dye-based ink 216 used, which have an identical or indistinguishably similar absorption spectrum under white light, but have a significantly different absorption spectrum under IR light.
- the pattern can be recognized even without image analysis simply by exposing the document to an infrared light source 904.
- the IR test image recorded by the IR camera 908 under IR light is forwarded directly to the display 810, where it is displayed to the user. Even without the contribution of the image analysis, the user can recognize the pattern and thereby verify the security feature.
- a decoding step can also take place in the IR operating mode in order to extract information encoded in the pattern and to compare it with a reference value.
- the test unit can also be configured to also record an IR image, which is referred to as the "IR test image".
- IR test image This is in particular a digital one monochrome image recorded under IR illumination of lower resolution than the test image recorded under white light.
- the IR test image corresponds to a brightness level image and can also be displayed as a grayscale image.
- the test method can also include the calculation of an image from the test image which is used as the test image. The color image that corresponds to its brightness level image if it had been recorded with a camera that is sensitive in the IR spectrum and illuminated with infrared light. The calculation can be done using a mapping that was provided when the document was produced.
- the assignment assigns color tones of an RGB color image, for example the image printed on or in the document, to brightness values at corresponding positions of a monochrome image recorded under IR light by the inkjet printing of this image.
- an opaque variant of the black printing ink ie the printing ink of the pigment-based ink
- the comparison comprises a comparison of the brightness levels of the calculated image and the monochrome image, with the same areas of the images being compared.
- the image brightness and / or the contrast can be adjusted for one or both images before the comparison.
- the comparison leads to a difference image in which the pattern embedded in the image can already be recognized.
- the pattern is reconstructed from the difference image.
- the coding parameters supplied to the device executing the method can be used which were used in generating the pattern, for example a number of regions arranged next to one another, their spatial extent, an error correction used in the coding, and the like.
- the coding parameters can, for example, be supplied from a database. Information can be present on the document which is fed to the database in order to select the coding parameters that are suitable for the document. This information is preferably designed to be machine-readable.
- the coding parameters can be transmitted to the test unit via a secure data connection.
- the reconstructed pattern for example a graphic code, is then decoded.
- a dye-based ink and a pigment-based ink which, although indistinguishable from one another under visible light, are optically clear from one another under light of other wavelengths, such as infrared or UV are distinguishable.
- the IR mode can be viewed as a faster and less computationally intensive variant of the white light mode.
- the test unit is configured in such a way that it normally operates in IR mode. However, under certain situations it can happen that the IR operation is not possible, and even fails for a short time and unpredictably. For example, the IR light source can fail due to a technical defect or due to the end of life of the light source 904. If the IR light source 904 is located inside the test unit 800, but the test unit is used outdoors and is exposed to strong sunlight, it may be that the sunlight penetrating through the opening 904, which represents interference light, is a detection of IR light. Makes test images under pure IR light impossible. In this case, the system switches to white light mode. This is robust against penetrating sunlight.
- the change between IR mode and white light mode is done manually. In other embodiments, the change takes place automatically when the test unit determines that the IR light source 904 is defective and / or that a white light component inside the test unit exceeds a maximum value.
- the test unit can have a white light sensor to automatically determine whether the maximum value has been exceeded.
- the system includes an access control device 902, for example a barrier or a gate, or is coupled to the access control device.
- the access control device is opened automatically depending on the result of the examination of the document.
- the gate to a secured area or building is opened automatically and only when a user has successfully authenticated himself to the test unit with an ID document assigned to the user, the authentication including a test of the invisible security feature, as was done for Embodiments of the invention are described herein.
- an assignment is first made available that contains a relationship hung of color signals from a white-light-sensitive RGB camera on the one hand and monochrome signals from a camera sensitive in the IR spectrum on the other hand for a variety of color tones generated by mixing colorants intended for the production of the document.
- the monochrome signals correspond to the brightness levels of the respective color tones when illuminated with IR light.
- the relationship between the color signals and the monochrome signals can take place, for example, as an assignment table or in the form of one or more analytical descriptions.
- the relationship can take place, for example, by creating a color image of a color reference panel and a corresponding image with the camera sensitive in the IR spectrum when illuminated with light in the IR spectrum, the signals from the color camera and the camera sensitive in the IR spectrum for identical image areas can be assigned to each other in the recordings.
- Printing can be done using one of two visually indistinguishable ink variants of one of the colors intended for the production of the document, one variant, the "pigment-based ink", opaque when illuminated with infrared light and the other variant, the "dye-based ink” , is transparent, and for which the color signals recorded by the white-light-sensitive RGB camera do not differ.
- the variant used in each case of the inks, which are present in two variants, is selected when the graphic pattern is embedded in the image and accordingly supplied to an inkjet printer as printing information.
- the creation of the assignment can take place in detail as follows: first a color reference table is printed using the inks provided for the production of the document and, if necessary, a carrier material provided for the production of the document.
- the color reference panel includes a plurality of inks that depict a plurality of hues that occur in one or more images to be associated with the document, the plurality of hues including both pigment-based inks and dye-based inks.
- a color image i.e. an RGB image under white light
- a monochrome picture with a camera that is sensitive in the IR spectrum when the color reference board is illuminated with IR Light.
- an RGB color image of the object or the person who is to appear on the document body is first recorded with a color camera under white light, or a existing RGB image taken under white light provided.
- a color printout is made from this image and then a monochrome image of this printout is recorded with a camera sensitive in the IR spectrum under illumination with IR light. The order of the recordings is irrelevant.
- An image is calculated from the color image, which corresponds to its brightness level image when captured by a camera sensitive in the IR spectrum when illuminated with infrared light, if only one opaque variant (a pigment-based ink) one in two variants (pigment-based ink and dye-based ink one essentially the same color in visible light) is used, the other variant of which is transparent when illuminated with infrared light.
- a pigment-based ink one in two variants
- dye-based ink one essentially the same color in visible light
- an image is calculated from the image of the color camera using an assignment that corresponds to its brightness level image when recorded by a camera sensitive in the IR spectrum when illuminated with infrared light, if only one opaque variant (pigment-based ink) is one in two Variants present printing ink is used, the other variant (dye-based ink) is transparent when illuminated with infrared light.
- a pattern embedded in the image captured by the color camera is reconstructed from the difference image, the content of which is decoded.
- NEN supplied coding parameters are used, which were used in the generation of the pattern or the graphic code.
- the document 500 can be, for example, an identity card that contains one of the portrait images of the person to whom it is assigned in the form of a colored inkjet print 502.
- the color inkjet print was created with CMYK printing, with the color black being printed with a dye-based ink in the first regions of the inkjet printing and with a pigment-based ink in the second regions of the inkjet printing.
- the first and second regions cannot be distinguished in visible light with the human eye, so that the pattern formed from the first and second regions is a security feature that is invisible to the human eye in visible light.
- the portrait image of the woman depicted on the document can be captured by a camera as an RGB image, for example.
- the image is a pixel graphic that contains triples per pixel of values for the basic colors red, green and blue (RGB) or signals derived therefrom.
- a large number of color tones for the display of color images are printed with a few printing colors, for example by printing very small, closely spaced areas or dots with the colors cyan, magenta, yellow and black.
- These inks are also referred to by the abbreviations C, M, Y and K. Viewed from a distance from which the areas printed with a single color are no longer individually perceptible, these areas appear in the most varied of color tones depending on the area ratio of the printing inks.
- the black ink, K can exist in two different versions, K and K +, which do not differ visually, one version of which is a dye-based ink, which in some embodiments is transparent to IR light and of which the other Version is a pigment-based ink, which in some embodiments is opaque under IR light.
- each area of a color image has a greater or lesser proportion of black printing ink.
- the embedding of the pattern in the image (i.e. in the photo) during printing takes place in such a way that the image areas overlaid with the first areas of the pattern are only printed with the black, dye-based ink and the image areas overlaid with the second areas of the pattern only with the pigment-based black ink.
- the printing of the remaining C, M and Y inks is not affected by the overlay of the image with the pattern. Because of the visual indistinguishability of the two black inks, a human viewer sees a normal color photo. The visual indistinguishability also applies to a recording with the color camera, ie the signals from the color camera for the different versions of the printing inks are identical.
- the pattern 914 becomes visible, as is indicated in FIG.
- the elements of the pattern that are printed with the IR light absorbing version of the black printing ink within an element or from element to element can have strongly fluctuating degrees of absorption which are dependent on the image content of the color image.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung eines Dokuments. Das Verfahren umfasst: - Empfang (302) eines Dokuments (500, 700) mit einem Dokumentenkörper (506) mit einem Tintenstrahldruck eines Bildes (502, 600) durch eine Prüfeinheit (800). Das Bild enthält erste Regionen (414.1, 414.2) die Tintenstrahltröpfchen einer farbstoffbasierten Tinte (216) enthalten, und zweite Regionen (412.1, 412.2), die eine pigmentbasierten Tinte (214) enthalten. Die ersten Regionen sind frei von der pigmentbasierten Tinte und die zweiten Regionen sind frei von der farbstoffbasierten Tinte. Unter sichtbarem Licht ist die pigmentbasierte Tinte nicht von der farbstoffbasierten Tinte unterscheidbar. - Aufnahme (304) eines Prüfbildes das zumindest den Tintenstrahldruck (502) abbildet; -Durchführung (306) einer Bildanalyse umfassend: · Erfassung (308) der Morphologie der Tintenstrahltröpfchen; und · Rekonstruktion (310) eines digitalen graphischen Musters (404) aus dem Prüfbild anhand der Tröpfchenmorphologie; - Vergleichen (312) des rekonstruierten graphischen Musters mit einem Referenzwert zur Prüfung der Echtheit des Dokuments.
Description
Prüfung eines Sicherheitsdokuments auf Basis von Tröpfchenmorphologien
Beschreibung
Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dokuments, insbesondere eines Wert- oder Sicherheitsdokuments, beispielsweise ein Ausweisdokument, sowie ein Verfah ren und ein System zur Überprüfung des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell ten Dokuments.
Hintergrund
Eine Vielzahl von Dokumenten ist mit Sicherheitsmerkmalen ausgestattet, die eine Fäl schung erschweren oder verhindern sollen. Zu diesen Dokumenten zählen vor allem auch Wert- oder Sicherheitsdokumente, welche dazu dienen, die Identität einer Person, bei spielsweise beim Übertreten einer Landesgrenze, die Herkunft oder Originalität einer Sa che, oder einen Anspruch, beispielsweise auf Zahlung eines Geldbetrages oder auf Heraus gabe eines Produktes oder Erbringung einer Dienstleistung, zu verifizieren.
Die Fälschung kann erschwert oder verhindert werden, indem solche Dokumente, wie z.B. Banknoten, aus einem nicht ohne weiteres verfügbaren Material hergestellt werden. Zu sätzlich oder alternativ können Sicherheitsmerkmale durch spezielle Farben, beispielsweise lumineszierende oder optisch variable Farben, optische Elemente, wie Hologramme, Kipp bilder, kinegrafische Objekte, Linsen- oder Prismenarrays, Guillochen mit sichtbaren Far ben/Tinten oder Lumineszenzfarben/-tinten, Melierfasern, Sicherheitsfäden und derglei chen, gebildet sein.
Die in den Wert- oder Sicherheitsprodukten eingesetzten Sicherheitsmerkmale können aus schließlich dazu dienen, die Echtheit der Dokumente unabhängig von ihrer Art oder von ihrem Benutzer nachzuweisen. Individualisierende, beispielsweise personalisierende, Si cherheitsmerkmale enthalten darüber hinaus in kodierter Form oder auch in Klarschrift eine Information über die Art des Dokuments, über den Benutzer dieses Dokuments und/oder über einen Gegenstand, dem das Dokument eindeutig zugeordnet ist. Derartige Informationen können ein Portraitbild bzw. Portraitfoto des Benutzers, seine persönlichen Daten, wie der Name, Geburtstag, Geburtsort, Anschrift, oder eine persönliche Kennung, wie eine Mitgliedsnummer, oder auch seine Unterschrift sein. Ein anderes das Wert- oder Sicherheitsprodukt individualisierendes Sicherheitsmerkmal kann beispielsweise eine Se riennummer des Produktes oder die Fahrgestellnummer eines Kraftfahrzeuges sein, dem das Produkt zugeordnet ist.
Zusammenfassung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Dokument vorzuschlagen, wel ches eine Manipulation erschwert.
Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Dokumentes vorzuschlagen, welches eine erhöhte Sicherheit gegen Manipulatio nen bietet.
Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überprüfung eines erfindungsgemäßen Dokuments vorzuschlagen, sowie ein zur Überprüfung eingerichtetes System.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen angegeben. Die im Folgenden aufgeführten Ausführungsformen sind frei miteinander kombinierbar, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.
In einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Dokuments mit einem Dokumentenkörper und einem mit dem Dokumentenkörper verbundenen, visuell nicht wahrnehmbaren Sicherheitsmerkmal. Das Verfahren umfasst:
- Bereitstellung eines Tintenstrahldruckers, welcher zumindest einen ersten Tank mit einer farbstoffbasierten Tinte und einen zweiten Tank mit einer pigmentbasierten Tinte beinhaltet, wobei das Absorptionsspektrum der farbstoffbasierten Tinte und das Ab sorptionsspektrum der pigmentbasierten Tinte einander so ähnlich sind, dass ein Tin tenstrahldruck mit der farbstoffbasierten Tinte und ein Tintenstrahldruck mit der pig mentbasierten Tinte (des gleichen Bildmotivs) bei einer Beleuchtung mit Licht im sicht baren Spektralbereich durch das menschliche Auge ununterscheidbar sind;
- Bereitstellen eines digitalen graphischen Musters das gebildet wird aus ein oder meh reren ersten Bereichen und ein oder mehreren zweiten Bereichen; und
- Bereitstellen eines mit dem Dokument zu verbindenden digitalen Bildes;
- Überlagerung des graphischen Musters und des digitalen Bildes;
- Drucken des digitalen Bildes auf den oder in den Dokumentenkörper mit dem Tinten strahldrucker derart, dass die farbstoffbasierte Tinte aber nicht die pigmentbasierte Tinte zum Druck der mit den ersten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bil des verwendet wird und dass die pigmentbasierte Tinte aber nicht die farbstoffbasierte Tinte zum Druck der mit den zweiten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen
Bildes verwendet wird, wobei die Verteilung der farbstoffbasierten Tinte und der pig mentbasierte Tinte in dem gedruckten Bild das Sicherheitsmerkmal ist.
Die Einbringung eines für das menschliche Auge nicht sichtbaren Sicherheitsmerkmales durch Verwendung von unter sichtbarem Licht gleichfarbigen Tinten unterschiedlichen Typs, die so aufgedruckt sind, dass mehrere Bereiche des Tintenstrahldruck, die mit den unterschiedlichen Tintentypen gedruckt sind, dass Sicherheitsmerkmal in Form eines für das menschliche Auge nicht sichtbaren Musters bilden kann vorteilhaft sein, da es für einen Fälscher zunächst gar nicht erkennbar ist, dass in dem Tintenstrahldruck ein Sicherheits merkmal verborgen ist. Unter sichtbarem Licht sehen die mit den verschiedenen Tintenty pen gedruckten Bereiche gleich aus in dem Sinne, dass diese Bereiche in ihrer Gesamtheit das Bild ergeben, und zwar ohne dass ein menschlicher Betrachter an den Grenzen der ers ten und zweiten Bildbereiche irgendwelche Unterschiede erkennen kann. Somit kommt ein potentieller Fälscher von vornherein nicht auf den Gedanken, dieses Sicherheitsmerkmal zu fälschen, denn es ist in dem Dokument nicht mit dem bloßen Auge erkennbar.
Ausführungsformen der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Tintenstrahl tröpfchen von pigmentbasierten und farbstoffbasierten Tinten eine unterschiedliche Mor phologie und/oder Topologie aufweisen und dass diese Unterschiede verwendet werden können um ein Sicherheitsmerkmal herzustellen, dessen Vorhandensein für einen Fälscher nicht oder zumindest nicht einfach zu erkennen ist.
In manchen Ausführungsformen haben die beiden unterschiedlichen Tintentypen (pig mentbasiert und farbstoffbasiert) auch in anderen Spektralbereich wie zum Beispiel Infra rot oder UV-Licht ein identisches Absorptionsspektrum. In diesen Ausführungsformen wird ein Fälscher auch dann nicht auf dieses Sicherheitsmerkmal aufmerksam, wenn er das Do kument unter UV-Licht oder I R-Licht hält.
Auch eine bauteilbezogene Analyse des Prüfgeräts ermöglicht es dem Fälscher nicht zu er kennen, welche Art von Sicherheitsmerkmal geprüft wird: im einfachsten Fall beinhaltet das Prüfgerät nur eine hochauflösende Kamera. Ob die Bildanalysesoftware, die zur Prüfung des Dokuments verwendet wird, lediglich ein auf dem Dokument abgedruckt des Bildnis einer Person mit einer Bilderdatenbank von Profilbildern vergleicht oder, wie dies für Aus-
führungsformen der Erfindung vorgesehen ist, die Morphologie und/oder Topologie der einzelnen Tintenstrahltröpfchen bestimmt und analysiert, kann von außen bzw. anhand der Zusammensetzung der Bauteile des Prüfgeräts nicht festgestellt werden. Somit gibt weder das Dokument selbst noch eine gegebenenfalls verwendete Prüfeinheit einem potentiellen Fälscher einen Hinweis darauf, dass das Dokument das besagte Sicherheitsmerkmal enthält, wo es in dem Dokument enthalten ist, und wie es gegebenenfalls geprüft bzw. hergestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil von Dokumenten gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann darin bestehen, dass die Prüfung in apparativer Hinsicht sehr anspruchslos ist. Wie an späterer Stelle genauer erläutert werden wird ist zur Prüfung dieses Sicherheitsmerkmals im Prinzip nur eine hochauflösende Bilderfassungseinheit und entsprechende Software erforderlich. Optional kann eine Weißlichtquelle verwendet werden, die aber nicht erforderlich ist, so fern ausreichend Tageslicht oder eine sonstige externe Weißlichtquelle vorhanden ist. Zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals ist es also nicht erforderlich, eine spezielle Lichtquelle, zum Beispiel eine IR-Lichtquelle und/oder eine UV-Lichtquelle zu verwenden. Diese kann allerdings optional zusätzlich in der Prüfeinheit vorhanden sein, z.B. um weitere Sicher heitsmerkmale zu prüfen und/oder falls die farbstoffbasierte Tinte und die pigmentbasierte Tinte unter I R-Licht oder UV-Licht ein unterschiedliches Absorbtionsspektrum haben.
Da die Prüfung auf der Basis der Tröpfchenmorphologie und/oder Topologie erfolgt bzw. da das Sicherheitsmerkmal in der räumlichen Verteilung von Tintenstrahltröpfchen unter schiedlicher Morphologien und/oder Topologien in oder auf dem Dokument besteht wird ein Dokument bereitgestellt, dessen Prüfung auch vergleichsweise robust ist gegen Stör strahlung. Tröpfcheneigenschaften wie zum Beispiel Durchmesser, Randschärfe, Rundheit bzw. „Ausgefranstheit" des Tröpfchenumfangs und Helligkeitsgradienten innerhalb des Tröpfchens sind weitgehend unbeeinflusst von der Stärke des Umgebungslichts. Solange das Dokument mit Licht einer hinreichenden Stärke bestrahlt wird, die eine Erkennung der Tröpfchenmorphologie ermöglicht, kann das Sicherheitsmerkmal also bei verschiedenen Lichtintensitäten geprüft werden, wie dies z.B. bei Tageslicht häufig vorkommt. Auch ist keine Speziallampe mit einem engen Emissionsspektrum zur Prüfung des Sicherheitsmerk mals erforderlich.
Nach Ausführungsformen umfasst das Bereitstellen des digitalen graphischen Musters das Erzeugen eines Strich- oder Matrixcodes.
Nach Ausführungsformen ist das digitale Bild ein monochromes digitales Bild.
Nach anderen Ausführungsformen ist das digitale Bild ein mehrfarbiges digitales Bild, z.B. ein CMYK oder RGB Bild.
Beispielsweise können Polycarbonat-basierte Dokumente mittels Verfahren, die z.B. in den deutschen Patentanmeldungen DE102007052947 Al und DE 102008012419A1 beschrie ben ist, mit einem Farbbild versehen werden, z.B. um das Dokument mit einem Foto und/oder Unterschrift des Inhabers farbig zu personalisieren. Das das farbige Druckbild wird bei diesem Verfahren im Karteninneren erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass das ge druckte Bild ohne ein Zerstören des laminierten Folienaufbaus nicht manipuliert werden kann. Deshalb sind die so hergestellten Karten, wie Personalausweise und Reisepässe, be sonders fälschungssicher. Beispielsweise besteht das Dokument aus mehreren Schichten („Folien") aus Polycarbonat (PC) und PC-basierten Tinten. Einige dieser Tinten, die zur Er zeugung eines farbigen Tintenstrahldrucks in einem oder auf einem Dokument verwendet werden können sind ebenfalls in den Patentanmeldungen DE102007052947 Al und DE 102008012419A1 beschrieben.
Beispielsweise kann ein Dokument mit einem Bild, dass ein Portraitbild des Dokumentenin- habers ist, personalisiert werden. Der Tintenstrahldrucker kann beispielsweise ein Drucker mit 5 Tintentanks sein, wobei 3 der Tanks mit je einer Tinte für Magenta, Gelb und Cyan gefüllt sind. Die drei Tinten werden von den Tintenstrahldrucker auf das Dokument gemäß ihres Farbanteils an jedem der Pixel des digitalen Bildes aufgedruckt.
Außerdem beinhaltet der Tintenstrahldrucker zwei Tanks, welche beide jeweils Tinte schwarzer Farbe enthalten, deren Schwarz unter sichtbarem Licht farblich nicht voneinan der durch das menschliche Auge unterscheidbar ist. Allerdings handelt es sich bei einer der schwarzen Tinten um eine pigmentbasierten Tinte und bei der anderen schwarzen Tinte um eine farbstoffbasierten Tinte. Die beiden unterschiedlichen schwarzen Tinten Werten auf dem Dokument nach einem Entweder-oder Prinzip ausgedruckt, sodass erste Regionen des digitalen Bildes ausschließlich mit der schwarzen farbstoffbasierten Tinte und die zweiten
Regionen des Bildes ausschließlich mit der schwarzen pigmentbasierten Tinte gedruckt werden.
In den ersten und zweiten Regionen des Bildes sind bei Farbbildern in der Regel auch Tin tentröpfchen der drei anderen Tanks mit der magentafarbenen, gelben und cyanfarbenen Tinte enthalten. Bei diesen 3 Tinten kann es sich zum Beispiel um 3 farbstoffbasierte Tinten handeln, oder um 3 pigmentbasierte Tinten.
Falls es sich bei den 3 Tinten um farbstoffbasierte Tinten handelt, können die zweiten Regi onen immer noch anhand derTröpfchenmorphologie erkannt und von den ersten Regionen unterschieden werden, denn die zweiten Regionen des Tintenstrahldruck sind die einzigen Bereiche, deren Tröpfchen eine für pigmentbasierten Tinten typische Morphologie und/oder Topologie aufweisen.
Falls es sich bei den 3 Tinten um pigmentbasierten Tinten handelt, können die ersten Regi onen immer noch anhand derTröpfchenmorphologie erkannt und von den zweiten Regio nen unterschieden werden, denn die ersten Regionen des Tintenstrahldruck sind die einzi gen Bereiche, deren Tröpfchen eine für farbstoff basierten Tinten typische Morphologie und/oder Topologie aufweisen.
Eine Kombination aus einer farbstoffbasierten Tinte und zwei pigmentbasierten Tinten oder um eine Kombination aus zwei farbstoffbasierten Tinten und einer pigmentbasierten Tinte ist für die 3 Farben Magenta, Gelb und Cyan nur dann möglich, wenn die Morphologien und/oder Topologien dieser 3 Farben von den Morphologien und/oder Topologie der schwarzen farbstoffbasierten Tinte und/oder der schwarzen pigmentbasierten Tinte klar unterscheidbar sind. In manchen Fällen kann dies beispielsweise durch Zusätze erreicht werden, die die Viskosität und damit den Tröpfchenverlauf beeinflussen.
Nach Ausführungsformen hat das Dokumentenkörpermaterial, auf welchen oder in welches das Bild gedruckt ist, eine Farbe, die als Hintergrundfarbe des gedruckten Bildes fungiert. Die Hintergrundfarbe kann z.B. hell sein und kann insbesondere weiß sein. Als „helle" Hin tergrundfarbe wird hier eine Farbe verstanden, deren Helligkeitswert in einem eindimensi onalen oder mehrdimensionalen Helligkeitsraum codiert ist und deren durchschnittlicher Helligkeitswert über alle Dimensionen dieses Helligkeitsraums bei über 50% des theore-
tisch in diesem Helligkeitsraum möglichen Wertes, vorzugsweise bei über 70% dieses Wer tes, liegt. Falls z.B. ein monochromatischer Helligkeitsraum zwischen 0 (schwarz) und 100 (maximal hell) Einheiten definiert ist, wäre eine „helle" Hintergrundfarbe eine, die mindes tens 50 dieser Einheiten, vorzugsweise mindestens 70 dieser Einheiten hat.
Nach einer Ausführungsform ist die farbstoffbasierte Tinte so beschaffen, dass ein mit die ser Tinte gedrucktes und mit Licht im infraroten Spektralbereich beleuchtetes Bild für das menschliche Auge einen transparenten Farbeindruck bewirkt, sodass die ein oder mehre ren ersten Bereiche die Hintergrundfarbe haben. Die pigmentbasierte Tinte ist so beschaf fen, dass ein mit dieser Tinte gedrucktes und mit Licht im infraroten Spektralbereich be leuchtetes Bild für das menschliche Auge einen opaken Farbeindruck bewirkt, sodass die ein oder mehreren zweiten Bereiche eine andere Farbe als die Hintergrundfarbe haben. Im Falle eines monochromen Bildes bedeutet eine „andere Farbe" der zweiten im Vergleich zu den ersten Bereichen einen „anderen Helligkeitswert".
Dies kann vorteilhaft sein, da ein Prüfgerät, das über eine IR-Lichtquelle und eine im IR- Bereich sensitive Bilderfassungseinheit verfügt, auf sehr schnelle und eindeutige Weise das in dem Bild versteckte Muster erkennen kann ohne hierfür eine rechnerisch aufwändigere Analyse der Tröpfchenmorphologien durchführen zu müssen. Beispielsweise kann die Ver wendung derartiger Tinten es ermöglichen, ein Prüfgerät zu verwenden, dass im Normalbe trieb das in dem Tintenstrahldruck enthaltene Muster dadurch erkennt, dass es den Tinten strahldruck des Dokuments mit einer IR-Lichtquelle beleuchtet, und mit einer IR- Bilderfassungseinheit ein digitales IR-Prüfbild des Tintenstrahlaufdrucks erfasst. Das IR- Prüfbild hat vorzugsweise eine Auflösung, die kleiner ist als das im sichtbaren Licht erstellte Prüfbild. Eine kleinere Auflösung, die zum Beispiel nicht mehr in der Lage ist, einzelne Tin tenstrahltröpfchen voneinander aufzulösen, ist hier völlig ausreichend, um das Muster er kennbar zu machen, da die Mustererkennung nicht auf einer Analyse der Tröpfchenmor phologie basiert. Da die farbstoffbasierten Tinte im IR-Licht transparent ist haben die ersten Regionen des Tintenstrahldrucks die Hintergrundfarbe des Dokumentenkörpers und die zweiten Regionen des Tintenstrahldruck die Farbe (bzw. den Helligkeitswert) der pigment basierten Farbe unter IR-Licht. Das Muster ist also vergleichsweise schnell und auf Basis einer Bildanalyse eines IR-Prüfbild geringerer Auflösung durchführbar, sodass die Rechen zeit und CPU Last reduziert wird. Falls allerdings die IR-Lichtquelle defekt ist, zu viel sichtba-
res Störlicht vorhanden ist und/oder wenn eine zusätzliche Analyse des Sicherheitsmerk mals durchgeführt werden soll, kann auf eine Untersuchung der Tröpfchenmorphologie und/oder Topologie zurückgegriffen werden.
Nach Ausführungsformen hat die farbstoffbasierte Tinte im ersten Tank und die pigment basierte Tinte im zweiten Tank bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbe reich einen schwarzen Farbton. Beispielsweise kann es sich bei der farbstoffbasierten Tinte um Solvent Black 27 oder Solvent Black 29. Zusätzlich oder alternativ dazu ist die pigment basierte Tinte Carbon Black oder Pigment Black 28.
Als „Solvent Black 27" wird eine Substanz (Azo-Metallkomplex) mit der CAS Nummer 12237-22-8 bezeichnet.
Als „Solvent Black 29" wird eine Substanz mit der CAS Nummer 61901-87-9 bezeichnet.
Unter „Carbon Black" wird hier Ruß, also ein schwarzer, pulverförmiger Feststoff, verstan den, der zu über 80 % , in manchen Fällen über 98 % aus Kohlenstoff besteht. Insbesondere kann Industrieruß (CAS-Nr.: 1333-86-4), ein gezielt als Industrie-Grundstoff hergestellter Ruß, als Carbon Black verwendet werden.
Unter Pigment Black 28 wird hier eine Substanz mit der CAS Nummer 68186-91-4 verstan den. Pigment Black 28 ist ein anorganisches Pigment, das als Reaktionsprodukt der Hoch temperaturkalzinierung gewonnen wird, bei welcher Kupfer(ll)oxid und Chrom(lll)oxid in unterschiedlichen Mengen homogen und ionisch unter Bildung einer kristallinen Matrix interdiffundiert werden.
Nach Ausführungsformen hat die farbstoffbasierte Tinte im ersten Tank und die pigment basierte Tinte im zweiten Tank bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbe reich einen cyanfarbenen Farbton. Beispielsweise kann es sich bei der farbstoffbasierten Tinte um Solvent Blue 78. Zusätzlich oder alternativ dazu ist die pigmentbasierte Tinte Cu- Phthalocyanin.
Die als „Solvent Blue 78" bezeichnete Substanz ist auch unter den Namen „1,4- Bis(Metylamino)antrachinon" bekannt und hat die CAS Nummer 2475-44-7.
Nach Ausführungsformen hat die farbstoffbasierte Tinte im ersten Tank und die pigment basierte Tinte im zweiten Tank bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbe reich einen magenta Farbton. Beispielsweise kann es sich bei der farbstoffbasierten Tinte um Solvent Red 26 oder Sudan Rot handeln. Zusätzlich oder alternativ dazu ist die pigment basierte Tinte Quinacridon .
Die als „Solvent Red 26" bezeichnete Substanz ist auch unter den Namen „Ölrot EGN" oder „C.l. 26120" bekannt. Es handelt sich um eine violett-rote synthetischen Azofarbe mit der CAS Nummer 4477-79-6.
Die als „Sudan Rot" bezeichnete Substanz ist auch unter den Namen „Sudan III" oder „l-[4- (Phenylazo)phenylazo]-2-naphthol" bekannt. Es ist eine synthetisch hergestellte chemische Verbindung aus der Gruppe der Azo- und Sudanfarbstoffe mit roter Farbe und hat die CAS Nummer 85-86-9.
Die als „Quinacridon" bezeichnete Substanz ist ein organisches Pigment und organischer Halbleiter mit roten bis violetten Farbtönen. Es hat die CAS Nummer 1047-16-1.
Nach Ausführungsformen hat die farbstoffbasierte Tinte im ersten Tank und die pigment basierte Tinte im zweiten Tank bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbe reich einen gelben Farbton. Beispielsweise kann es sich bei der farbstoffbasierten Tinte um Solvent Yellow 124. Zusätzlich oder alternativ dazu ist die pigmentbasierte Tinte Brilliant gelb oder Pigment Gelb 151.
Die als „Solvent Yellow 124" bezeichnete Substanz ist ein Azofarbstoff und hat die CAS Nummer 34432-92-3.
Die als „Brilliantgelb" bezeichnete Substanz ist auch unter den Namen „Pigment Yellow 74" bekannt und hat die CAS Nummer 6358-31-2.
Die als „Pigment Gelb 151" bezeichnete Substanz ist ein Benzimidazolonpigment mit der CAS Nummer 31837-42-0.
Nach Ausführungsformen beinhaltet der Tintenstrahldrucker zumindest noch einen dritten Tank mit einer weiteren farbstoffbasierten Tinte und einen vierten Tank mit einer weiteren
pigmentbasierten Tinte, wobei das Absorptionsspektrum der weiteren farbstoffbasierten Tinte dem Absorptionsspektrum der weiteren pigmentbasierten Tinte so ähnlich ist, dass diese weitere farbstoffbasierte Tinten bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spekt ralbereich farblich durch das menschliche Auge von der weiteren pigmentbasierten Tinte ununterscheidbar ist, aber von den Tinten im ersten und zweiten Tank farblich unter scheidbar ist. Das Verfahren umfasst ferner:
- Bereitstellen eines weiteren digitalen graphischen Musters beinhaltend ein oder mehre re dritte Bereiche und ein oder mehrere vierte Bereiche;
- Überlagerung des weiteren graphischen Musters und des digitalen Bildes;
- Durchführen des Drückens des digitalen Bildes auf den oder in den Dokumentenkörper derart, dass die farbstoffbasierte Tinte aber nicht die pigmentbasierte Tinte zum Druck der mit den ersten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet wird, dass die pigmentbasierte Tinte aber nicht die farbstoffbasierte Tinte zum Druck der mit den zweiten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet wer den, dass die weitere farbstoffbasierte Tinte aber nicht die weitere pigmentbasierte Tin te zum Druck der mit den dritten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet wird, dass die weitere pigmentbasierte Tinte aber nicht die weitere farb stoffbasierte Tinte zum Druck der mit den vierten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet werden, wobei die Verteilung der farbstoffbasierten Tinte, der pigmentbasierten Tinte, der weiteren farbstoffbasierten Tinte und der weiteren pigmentbasierten Tinte in dem gedruckten Bild das Sicherheitsmerkmal ist.
Beispielsweise können die dritten Bereiche deckungsgleich sein zu den ersten Bereichen und die vierten Bereiche können Deckungsgleich sein zu den zweiten Bereichen. Nach einer Ausführungsform bestehen einige Bereiche des gedruckten Bildes ausschließlich aus Tin tenstrahltröpfchen aus mehreren unterschiedlichen farbstoffbasierten Tinten während an dere Bereiche des gedruckten Bildes ausschließlich aus Tintenstrahltröpfchen aus mehreren unterschiedlichen pigmentbasierten Tinten bestehen. In anderen Ausführungsformen sind die dritten Bereiche nicht deckungsgleich mit den ersten Bereichen und/oder die vierten Bereiche sind nicht deckungsgleich mit den zweiten Bereichen, sodass das gedruckte Bild aus einem komplexen Muster aus verschiedenen farbstoffbasierten und pigmentbasierten Tinten besteht.
Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner:
- Ermitteln einer Fläche innerhalb des Bildes, welches eine Mindesthomogenität und Min destintensität hinsichtlich des Absorptionsspektrums des Farbtons aufweist, der mit der farbstoffbasierten Tinte oder der pigmentbasierten Tinte gedruckt werden soll; Das Er gebnis ist für beide Tintentypen identisch, da diese ja den gleichen Farbton repräsentie ren;
- Durchführung der Überlagerung derart, dass das graphische Muster vollständig auf diese Fläche abgebildet wird.
Nach Ausführungsformen ist der Dokumentenkörper aus mehreren Materialschichten auf gebaut. Das Drucken des digitalen Bildes auf den oder in den Dokumentenkörper erfolgt so, dass das digitale Bild auf eine oder mehrere der Materialschichten aufgedruckt wird, und danach die ein oder mehreren bedruckten Schichten, optional zusammen mit weiteren Ma terialschichten, zu dem Dokumentenkörper untrennbar verbunden werden. Die Verbindung kann z.B. chemisch, thermisch durch Verschmelzen der Materialschichten, mechanisch (z.B. durch Druck) oder durch Verkleben der Materialschichten erfolgen.
Bei dem Verkleben oder Verschmelzen der Materialschichten können Druckfarben in den Dokumentenkörper eindringen und sich mit dem Dokumentenkörper verbinden, so dass selbst bei einem schichtweisen spanenden Abtragen der Schichten zu keinem Zeitpunkt eine Oberfläche erhalten werden kann, die das vollständige Bild und das darin eingebettete Muster zeigt.
Nach bevorzugten Ausführungsformen wird der Tintenstrahlaufdruck auf ein oder mehre ren Schichten gedruckt, die nach der Verbindung der Schichten im Inneren des Dokumen- tenkörpers liegen.
Durch das über mehrere Schichten verteilte Drucken kann vermieden werden, dass einige Schichten zuerst abgetragen werden und dann neue, mit falschen Informationen versehene Schichten auf den Rest des ursprünglichen Dokumentenkörpers aufgebracht werden, ohne zumindest das Muster zu zerstören bzw. unlesbar zu machen.
Die Materialschichten, die auch als Folien ausgebildet sein können, können z.B. aus PC be stehen. Das Bild wird von dem Tintenstrahldrucker beispielsweise auf eine Kernfolie ge-
druckt. Die Tinten, die z.B. wie die einzelnen Schichten PC enthalten können, verbinden sich und damit das gedruckte Tintenstrahlbild fest mit der Folienoberfläche. Anschließend wird die Kernfolie mit Deckfolien laminiert. Dies kann mit oder vorzugsweise auch ohne den Ein satz von Klebstoff erfolgen. Bei der Lamination bilden die einzelnen Folienschichten ein durchgehendes Stück Polycarbonat. Sie lassen sich nicht voneinander lösen, ohne dass das gesamte Dokument zerstört wird. Dadurch können Fälscher nicht auf die informationstra gende Innenschicht zugreifen. Chips und Antennen, wie sie im Falle kontaktlos gelesener ID-Karten zum Einsatz kommen, werden nach Ausführungsformen zusätzlich in den Folien aufbau integriert und können nicht aus ihm herausgebrochen werden, ohne das Dokument oder die Chips oder Antennen zu zerstören.
Nach Ausführungsformen ist die farbstoffbasierte Tinte und/oder die pigmentbasierte Tinte dazu ausgebildet, bei dem Verbinden der mehreren Materialschichten in ein oder mehrere weitere Materialschichten einzudringen zusätzlich zu der Materialschicht, auf welche die Tinte aufgedruckt wurde. Nach Ausführungsformen dringt die farbstoffbasierte Tinte bei und/oder nach dem Verbinden der mehreren Materialschichten weiter und/oder unter Erzeugung einer anderen Tropfentopologie in das Material einer oder mehrerer der Schich ten ein als die pigmentbasierte Tinte.
Nach Ausführungsformen enthält das graphische Muster Daten in codierter Form. Die Da ten können insbesondere Daten enthalten, die für das Dokument und/oder dessen Besitzer einzigartig sind. Optional können diese Daten in einer weiteren Repräsentanz auf dem oder in dem Dokument enthalten sein, z.B. in Form eines weiteren Aufdrucks, in Form einer Gra vur und/oder als in einem Datenspeicher des Dokuments elektronisch gespeicherter Da tenwert. Der Datenspeicher kann z.B. ein Magnetstreifen oder ein Speicher eines Chips sein.
Dies kann vorteilhaft sein, da hierdurch ein zusätzlicher Schutz vor einer Fälschung des Do kuments gegeben ist. Dadurch, dass beispielsweise ein bestimmter, geheimer Datenwert sowohl in dem Datenspeicher in digitaler Form gespeichert ist als auch in codierter Form in Form des unsichtbaren Musters in dem gedruckten Bild kann eine Prüfeinheit überprüfen, ob erstens das Muster in dem Tintenstrahldruck enthalten ist und zweitens ob in dem Da tenspeicher der in dem mustercodierte Wert ebenfalls enthalten ist. Ein Dokumentenfäl-
scher müsste also sowohl den Tintenstrahldruck als auch den in dem Datenspeicher gespei cherten Wert auf gleiche Weise manipulieren. Beides lässt sich jedoch verhindern: der Tin tenstrahldruck kann auf verschiedene Weise vor Manipulation geschützt werden, zum Bei spiel durch Aufbringen einer Schutzfolie oder dadurch, dass der Tintenstrahldruck auf eine Materialschicht im Inneren des Dokumentes gedruckt wird. Wenn die verschiedenen Mate rialschichten durch Druck, Temperatur, Kleber oder sonstige Maßnahmen irreversibel mit einander zu einem einzigen Dokumentenkörper miteinander verbunden werden ist es nicht mehr möglich, den Tintenstrahldruck im Inneren des Dokumentes zu verändern, ohne das Dokument physikalisch zu zerstören oder zu beschädigen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der in dem Datenspeicher gespeicherten Wert kryptographisch vor Manipulation durch unberechtigte geschützt werden. Eine Manipulation sowohl des Aufdrucks als auch des geschützt gespeicherten Datenwertes und damit eine Fälschung des Dokuments kann damit wirksam ausgeschlossen werden.
Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Versehen des Dokumentenkör- pers mit einem elektronischen Schaltkreis. In diesem Schaltkreis ist eine weitere Repräsen tation der einzigartigen Daten gespeichert. Zusätzlich oder alternativ dazu sind in dem elektronischen Schaltkreis weitere Daten gespeichert, auf die nur nach einer erfolgreichen Authentifizierung eines Lesegeräts und/oder eines Nutzers gegenüber dem Dokument zu gegriffen werden kann. Auch die besagten für das Dokument oder dessen Besitzer einzigar tigen Daten können zu diesen Daten gehören, auf die nur nach einer erfolgreichen Authen tifizierung zugegriffen werden kann.
Der elektronische Schaltkreis, bspw. ein Mikrochip mit einer Schnittstelle zur kontaktbehaf teten oder kontaktlosen Kommunikation mit dem elektronischen Schaltkreis und einem Speicher kann eine Repräsentation der für das Dokument einzigartigen Daten speichern, die mit in dem Muster codierten Daten verglichen werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann der elektronische Schaltkreis weitere Daten speichern, die besonders vor unbefugtem Zugriff gesichert sind. Um auf diese Daten zugreifen zu können kann das Muster Zugangsdaten enthalten, die dem elektronischen Schaltkreis in einer Au- thentifizierungs- oder Autorisierungsphase zugeführt werden. Der elektronische Schaltkreis kann bspw. dazu eingerichtet sein, die Daten aus dem Muster mit in dem elektronischen
Schaltkreis gespeicherten Zugangsdaten zu vergleichen. Sofern der Vergleich ergibt, dass die Zugangsdaten übereinstimmen, kann der elektronische Schaltkreis Zugriff auf die weite ren gespeicherten Daten zulassen. Entsprechend werden bei der Herstellung des Doku ments in dem Muster und in dem elektronischen Schaltkreis entsprechend übereinstim mende Zugangsdaten gespeichert.
Bei dem elektronischen Schaltkreis kann es sich um eine Halbleiterschaltung handeln, die z. B. siliziumbasiert oder polymerelektronisch ausgeführt ist. Beispielsweise kann der elektro nische Schaltkreis durch einen Chip implementiert werden, der sich auf oder in einer Do- kumentenschicht befindet. Der elektronische Schaltkreis kann auch aus polymerelektroni schen Komponenten gebildet werden, die z. B drucktechnisch auf die Dokumentenschicht aufgebracht werden.
Beispielsweise können die weiteren Daten sensible personenbezogene Daten umfassen, zum Beispiel Alter, Geburtsort, Geburtstag, Adresse, Gesundheitsdaten, Versicherungsda ten etc. Das Dokument kann dazu ausgebildet sein, einem Nutzer oder einem Lesegerät nur dann Zugriff auf die personenbezogenen Daten zu gewähren, wenn das Lesegerät in der Lage ist, dem Dokument einen Datenwert zu übermitteln, der identisch ist zu einem Refe renzwert, der in dem digitalen Speicher des Dokuments gespeichert ist. Der Referenzwert ist eine identische Kopie/weitere Repräsentation eines in dem Muster in den Tintenstrahl druck des Dokumentes codierten Datenwertes. In dieser Ausführungsform ist es dem Lese gerät zumindest vorerst nicht gestattet, diese Daten aus dem Datenspeicher zu lesen. Das Lesegerät muss die als Referenzwert in dem Dokument hinterlegten Daten dadurch ermit teln, dass es das Muster in dem Tintenstrahldruck in oder auf dem Dokument korrekt er kennen und dekodieren kann. Das Lesegerät kann den durch die Dekodierung erhaltenen Datenwert verwenden, um sich gegenüber dem Dokument zu authentifizieren. Das Lesege rät kann hierdurch zum Beispiel beweisen, dass es in der Lage war, den Tintenstrahldruck optisch zu erfassen, was impliziert, dass der Nutzer dem Lesegerät das Dokument vorgelegt hat und des Lesegerät nicht etwa ohne Wissen und Wollen des Nutzers auf den Speicher zugreifen kann.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Dokument hergestellt nach dem Verfah ren gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Her stellungsverfahrens.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Dokument mit einem Dokumentenkör- per, wobei sich auf dem oder in dem Dokumentenkörper ein Tintenstrahlaufdruck befindet. Der Tintenstrahlaufdruck beinhaltet erste Tintenstrahltröpfchen, die eine erste Morpholo gie haben und aus einer farbstoffbasierten Tinte bestehen. Der Tintenstrahlaufdruck bein haltet zudem zweite Tintenstrahltröpfchen, die aus einer pigmentbasierten Tinte bestehen. Die zweiten Tintenstrahltröpfchen haben eine zweite Morphologie, die sich von der ersten Morphologie unterscheidet. Das Absorptionsspektrum der farbstoffbasierten Tinte und der pigmentbasierten Tinte sind einander so ähnlich, dass die ersten und zweiten Tintenstrahl tröpfchen bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbereich durch das mensch liche Auge farblich ununterscheidbar sind.
Der Tintenstrahlaufdruck beinhaltet ein oder mehrere erste Bereiche , die die ersten Tin tenstrahltröpfchen beinhalten und frei sind von den zweiten Tintenstrahltröpfchen. Der Tintenstrahlaufdruck beinhaltet ein oder mehrere zweite Bereiche, die die zweiten Tinten strahltröpfchen beinhalten und frei sind von den ersten Tintenstrahltröpfchen. Die ersten und zweiten Bereiche bilden ein Muster, welches bei Betrachtung durch das menschliche Auge bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbereich nicht erkennbar ist.
Nach Ausführungsformen der Erfindung besteht der Dokumentenkörper aus mehreren Ma terialschichten. Die Dicke des Dokuments ist dessen Ausdehnung in einer Dimension „z". Zumindest einige der sich im Tintenstrahldruck befindlichen Tintenstrahltröpfchen erstre cken sich über mehrere Materialschichten. Die Topologie der ersten Tintenstrahltröpfchen unterscheidet sich von der Topologie der zweiten Tintenstrahltröpfchen. Eine Topologie eines Tintenstrahltröpfchens beschreibt dessen räumliche Erstreckung entlang der Dimen sion z über eine oder mehrere der Materialebenen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung eines Doku ments. Das Verfahren umfasst:
- Empfang eines Dokuments mit einem Dokumentenkörper durch eine Prüfeinheit, die eine Bilderfassungseinheit beinhaltet. In oder auf dem Dokumentenkörper ist ein Tin tenstrahldruck eines Bildes enthalten. Ein oder mehrere erste Regionen des Bildes sind mit einer farbstoffbasierten Tinte gedruckt. Ein oder mehrere zweite Regionen des Bil des sind mit einer pigmentbasierten Tinte gedruckt. Die ein oder mehreren ersten Regi onen sind frei von der pigmentbasierten Tinte und die ein oder mehreren zweiten Regi onen sind frei von der farbstoffbasierten Tinte. Das Absorptionsspektrum der farbstoff basierten Tinte und das Absorptionsspektrum der pigmentbasierten Tinte sind einander so ähnlich, dass diese bei einer Beleuchtung des Tintenstrahldrucks mit Licht im sichtba ren Spektralbereich farblich für das menschliche Auge ununterscheidbar sind;
- Aufnahme eines Prüfbildes durch die Bilderfassungseinheit, wobei das Prüfbild ein digi tales Bild ist, das zumindest den Tintenstrahldruck des Dokuments abbildet;
- Durchführung einer Bildanalyse des Prüfbilds durch die Prüfeinheit, wobei die Bildanaly se umfasst:
• Automatische Erfassung der Morphologie der im Prüfbild abgebildeten Tinten strahltröpfchen, aus welchen der Tintenstrahldruck besteht, wobei die Morpholo gie eines Tintenstrahltröpfchens dessen räumliche Erstreckung innerhalb des Prüfbildes beschreibt; und
• Automatische Rekonstruktion eines digitalen graphischen Musters aus dem Prüfbild, wobei das Muster ein oder mehrere erste Bereiche und ein oder mehrere zweite Bereiche beinhaltet, wobei die ersten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, deren Tintenstrahltröpfchen eine erste Morphologie aufweisen, wobei die zweiten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, deren Tintenstrahltröpfchen eine zweite Morphologie aufweisen, wobei die zweite von der ersten Morphologie abweicht;
- Vergleichen des rekonstruierten graphischen Musters oder eines daraus abgeleiteten Wertes mit einem Referenzwert zur Prüfung der Echtheit des Dokuments.
Beispielsweise kann die Bildanalyse von einer Software ausgeführt werden, die mit explizi ten Regeln arbeitet, die von dem Programmierer vorgegeben wurden. Diese Regeln bein halten verschiedene Kriterien und Grenzwerte im Hinblick beispielsweise auf den Tröpf chendurchmesser in X, Y und/oder Z-Richtung, im Hinblick auf Intensitätsunterschiede in-
nerhalb des Tröpfchens, im Hinblick auf das Vorhandensein, die Dicke und Schärfe bzw. Fokussierbarkeit einerTröpfchenumrisslinie und ähnliche Kriterien. Die Bildanalyse Soft ware vergleicht zumindest einige oder alle Tintenstrahltröpfchen, die in dem Prüfbild abge bildet sind, mit diesen Regeln und klassifiziert die Tröpfchen in erste und zweite Tinten strahltröpfchen auf Basis des Ergebnisses dieses Vergleichs. In anderen Implementierungs beispielen ist die Bildanalyse Software eine trainierte Maschine Learning (ML) -Software, beispielsweise eine trainierte Supportvektormaschine (SVN), oder ein trainiertes neurona les Netz (NN). Für das Training der Software wurde ein Trainingsdatensatz verwendet, der eine Vielzahl von Trainings-Prüfbildern beinhaltet, wobei jedes der Trainings-Prüfbilder ein digitales Bild eines Tintenstrahldrucks ist, wobei der Tintenstrahldruck mit den gleichen Tinten gedruckt wurde wie das aktuell erfasste Prüfbild und ebenfalls erste und zweite Re gionen enthält, die ein Muster bilden. Die ersten Regionen der Trainings-Prüfbilder bilden Regionen des Tintenstrahldruck ab, die mit der gleichen oder im Hinblick auf die Tröpf chenmorphologie sehr ähnlichen farbstoff basierten Tinte gedruckt wurden wie die ersten Regionen des Tintenstrahldrucks des aktuell geprüften Dokuments. Die zweiten Regionen der Trainings-Prüfbilder bilden Regionen des Tintenstrahldruck ab, die mit der gleichen o- der im Hinblick auf die Tröpfchenmorphologie sehr ähnlichen pigmentbasierten Tinte ge druckt wurden wir die zweiten Regionen des Tintenstrahldrucks des aktuell geprüften Do kuments. Die ersten und zweiten Regionen in den Trainings-Prüfbildern sind als solche ge kennzeichnet („annotiert") und verschiedene Eigenschaften der Tröpfchen in den ersten und zweiten Regionen der Trainings-Prüfbilder werden als Input-Parameterwerte an die ML-Software übergeben, sodass während des Trainings die ML-Software lernt, erste und zweite Regionen anhand der Tröpfchenmorphologie und/oder Topologie zu erkennen.
Nach Ausführungsformen ist das digitale graphische Musters ein Strich- oder Matrixcode. Das Verfahren umfasst ferner:
- Decodierung des Strich- oder Matrixcodes durch die Prüfeinheit, um einen decodierten Wert zu erhalten; und
- Verwendung des decodierten Wert als den aus dem graphischen Muster abgeleiteten Wertes bei dem Vergleich mit dem Referenzwert.
Nach Ausführungsformen ist die Auflösung der Bilderfassungseinheit hinreichend groß, um zumindest die Tintenstrahltröpfchen der pigmentbasierten Tinte voneinander unterschei-
den, das heißt, räumlich auflösen, zu können. Nach Ausführungsformen kann auch schon die Fähigkeit, einen gewisse Mindestanteil der Tröpfchen räumlich auflösuen zu können, also zum Beispiel mindestens 20% oder mindestens 50% der Tintenstrahltröpfchen mit der pigmentbasierten Tinte.
Nach Ausführungsformen ist die Auflösung der Bilderfassungseinheit mindestens 15 miti, vorzugweise mindestens 5 pm. Dies kann vorteilhaft sein, da Tintenstrahltröpfchen gemäß Ausführungsformen der Erfindung einen Durchmesser von 40 pm- 60 pm, z.B. 50 pm ha ben.
Nach Ausführungsformen ist die Bilderfassungseinheit eine Kamera oder ein Mikroskop. Beispielsweise kann die Bilderfassungseinheit dazu ausgebildet sein, ein oder mehrere digi tale Farbbilder von zumindest dem Tintenstrahldruck in dem oder auf dem Dokument auf zunehmen, die als „Prüfbild(er)" bezeichnet werden. Beispielsweise können die Prüfbilder RGB Bilder sein und z.B. als .jpg, .png Bild gespeichert werden.
Nach Ausführungsformen der Erfindung hat das Dokument eine Länge in der Dimension x, eine Breite in der Dimension y und eine Dicke in der Dimension z. Das Verfahren zur Prü fung des Dokuments umfasst ferner:
- Aufnahme mehrerer Prüfbilder in mehreren Ebenen entlang der Dimension z durch die Bilderfassungseinheit; beispielsweise können die Bilder in Abständen von lOpm oder 20pm oder einem beliebigen anderen Abstand, vorzugsweise kleiner als 80pm, aufgenommen werden; jedes der mehreren Prüfbilder ist ein digitales Bild, das zumindest den Tintenstrahldruck des Dokuments in einer z-Ebene des Dokuments abbildet;
- Durchführung der Bildanalyse des Prüfbilds durch die Prüfeinheit derart, dass die
Bildanalyse umfasst:
• Automatische Erfassung der Morphologie der in den mehreren Prüfbildern jeweils abgebildeten Tintenstrahltröpfchen;
• Automatisches Erfassen der Topologie der in den mehreren Prüfbildern je weils abgebildeten Tintenstrahltröpfchen, wobei die Topologie eines Tinten strahltröpfchens eine räumliche Erstreckung des Tintenstrahltröpfchens über eine oder mehrere der z-Ebenen entlang der z-Dimension beschreibt, wobei
die ersten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, deren Tintenstrahl tröpfchen eine erste Morphologie in Verbindung mit einer ersten Topologie aufweisen, wobei die zweiten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, de ren Tintenstrahltröpfchen eine zweite Morphologie in Verbindung mit einer zweiten Topologie aufweisen, wobei die zweite von der ersten Topologie abweicht.
Nach Ausführungsformen der Erfindung ist die Morphologie und/oder Topologie von Tin tenstrahltröpfchen der farbstoffbasierten Tinte charakterisiert durch ein oder mehrere Merkmale ausgewählt aus einer Gruppe umfassend:
• ein durchschnittlicher Tröpfchendurchmesser in z- Richtung von über 15pm;
• ein durchschnittlicher Tröpfchendurchmesser in derjenigen z-Ebene des Dokuments, auf welchen der Aufdruck erfolgte, im Bereich 15-100 pm;
• ein Intensitätsverlauf vom Zentrum nach außen in derjenigen z-Ebene des Doku ments, auf welchen der Aufdruck erfolgte, derart, dass der Intensitätsverlauf homo gen ist oder das Tröpfchenzentrum dunkler ist als der Rand;
• unscharfe Tröpfchenränder in allen z-Ebenen des Dokuments, in welchen eines der Prüfbilder erfasst wurde.
Nach Ausführungsformen der Erfindung ist die Morphologie und/oder Topologie von Tin tenstrahltröpfchen der pigmentbasierten Tinte charakterisiert durch ein oder mehrere Merkmale ausgewählt aus einer Gruppe umfassend:
• ein durchschnittlicher Tröpfchendurchmesser in z- Richtung im Bereich von maximal 15 pm;
• ein durchschnittlicher Tröpfchendurchmesser in derjenigen z-Ebene des Dokuments, auf welchen der Aufdruck erfolgte, im Bereich 15-100 pm;
• ein radialer Intensitätsverlauf vom Zentrum nach außen in derjenigen z-Ebene des Dokuments, auf welchen der Aufdruck erfolgte, derart, derart, dass derTröpchenum- riss dunkler ist als das Zentrum und einen dunklen Rand um das Tröpfchen bildet;
• scharfe Tröpfchenränder in zumindest einer der mehreren z-Ebenen des Dokuments, in welchen eines der Prüfbilder erfasst wurde.
Nach Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich bei dem Bild um ein Gesichts- oder Irisbild einer Person, welcher das Dokument zugeordnet ist.
Nach Ausführungsformen der Erfindung beinhaltet die Prüfeinheit zusätzlich eine Lichtquel le für Licht im sichtbaren Spektralbereich zur Beleuchtung zumindest eines von der Bilder fassungseinheit aufzunehmenden Bereichs des Dokuments. Das Wort „beinhalten" umfasst auch Ausführungsformen, in welchen die Lichtquelle mechanisch an die Prüfeinheit gekop pelt ist und z.B. am Gehäuse der Prüfeinheit angebracht ist. Das Verfahren umfasst ferner: Vor der Aufnahme des Prüfbilds, Aktivieren der Lichtquelle, sodass während der Aufnahme zumindest der Tintenstrahldruck auf dem oder in dem Dokument durch die Lichtquelle be leuchtet ist.
Nach Ausführungsformen der Erfindung beinhaltet die Prüfeinheit zusätzlich eine Infrarot lichtquelle zur Beleuchtung zumindest eines von der Bilderfassungseinheit aufzunehmen den Bereichs des Dokuments. Das Verfahren umfasst ferner:
- Aktivieren der Infrarotlichtquelle;
- Aufnahme eines IR-Prüfbildes durch eine IR-Bilderfassungseinheit, wobei das IR- Prüfbild ein digitales Bild ist, das zumindest den Tintenstrahldruck des Dokuments abbildet;
- Durchführung einer Bildanalyse des IR-Prüfbilds durch die Prüfeinheit, wobei die Bild analyse umfasst:
• Automatische Erfassung dunkler Bereiche des IR-Prüfbildes, wobei ein dunk ler Bereich eine durchschnittliche Intensität unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes besitzt; und
• Automatische Rekonstruktion eines digitalen graphischen Musters aus den dunklen Bereichen, wobei das Muster als „IR-Muster" bezeichnet wird;
- Vergleichen des IR-Musters oder eines daraus abgeleiteten Wertes mit einem IR- Muster-Referenzwert zur Prüfung der Echtheit des Dokuments.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Prüfeinheit mit einer Öffnung für den Empfang eines Dokuments. Das Dokument einen Dokumentenkörper aufweist, in dem oder auf dem ein gedruckter Bereich, hier auch als „Tintenstrahldruck" bezeichnet, enthalten ist. Die Prüfeinheit umfasst ferner eine Bilderfassungseinheit mit hinreichender Auflösung, um
Tintenstrahltröpfchen in dem bedruckten Bereich räumlich auflösen zu können. Die Prü feinheit umfasst ferner zumindest einem Prozessor und einen nicht-flüchtigen Speicher mit computerinterpretierbaren Instruktionen, die, wenn sie von dem zumindest einen Prozes sor ausgeführt werden, bewirken, dass Prüfverfahren gemäß einem der hier beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt wird. Insbesondere werden also folgende Schritte nach Empfang des Dokuments von den Komponenten der Prüfeinheit ausgeführt:
- Aufnahme eines Prüfbildes durch die Bilderfassungseinheit, wobei das Prüfbild ein digi tales Bild ist, das zumindest den Tintenstrahldruck des Dokuments abbildet;
- Durchführung einer Bildanalyse des Prüfbilds durch den zumindest einen Prozessor der Prüfeinheit, wobei die Bildanalyse umfasst:
• Automatische Erfassung der Morphologie der im Prüfbild abgebildeten Tinten strahltröpfchen, aus welchen der Tintenstrahldruck besteht, wobei die Morpholo gie eines Tintenstrahltröpfchens dessen räumliche Erstreckung innerhalb des Prüfbildes beschreibt; und
• Automatische Rekonstruktion eines digitalen graphischen Musters aus dem Prüfbild, wobei das Muster ein oder mehrere erste Bereiche und ein oder mehrere zweite Bereiche beinhaltet, wobei die ersten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, deren Tintenstrahltröpfchen eine erste Morphologie aufweisen, wobei die zweiten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, deren Tintenstrahltröpfchen eine zweite Morphologie aufweisen, wobei die zweite von der ersten Morphologie abweicht;
- Vergleichen des rekonstruierten graphischen Musters oder eines daraus abgeleiteten Wertes mit einem Referenzwert zur Prüfung der Echtheit des Dokuments durch den zu mindest einen Prozessor der Prüfeinheit.
Beispielsweise kann die Bilderfassungseinheit dazu ausgebildet sein, mindestens 20% der mit der pigmentbasierten Tinte gedruckten Tröpfchen räumlich voneinander trennen zu können.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System mit einer Prüfeinheit gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Das System umfasst ferner:
- eine IR-Lichtquelle; und/oder
- eine im IR-Spektrum empfindliche Bilderfassungseinheit, z.B. eine IR-sensitive Kame ra; und/oder
- eine Lichtquelle für Licht im sichtbaren Spektralbereich; und/oder
- einen automatischen Dokumenteneinzug; und/oder
- eine Kontrollvorrichtung zur Kontrolle des Zugriffs auf oder Zutritts zu: geschützte Da ten, Softwarefunktionen, Hardwarefunktionen oder räumliche Bereiche, wobei die Kontrollvorrichtung dazu konfiguriert ist, den Zugriff oder Zutritt nur dann zu gewäh ren, falls das Prüfverfahren ergibt, dass das Dokument valide ist.
Eine zusätzliche IR-Lichtquelle und/oder eine IR-sensitive Kamera kann zum Beispiel sinnvoll sein, da diese einen zusätzlichen Betriebsmodus erlauben, der eine Erkennung des Musters in dem Tintenstrahldruck mit geringerem Rechenaufwand erlaubt. Falls die farbstoff basier ten Tinte und die pigmentbasierten Tinte nämlich ein unterschiedliches Absorptionsspekt rum im IR-Bereich haben, kann das Muster auch in einem unter IR-Licht aufgenommenen IR-Prüfbild mit wesentlich geringerer Auflösung (die eine Auflösung der einzelnen Tinten strahltröpfchen nicht erlaubt) durchgeführt werden, da das Muster unter IR-Licht großflä chig von einem IR-sensitiven Sensor erkennbar ist.
Eine Lichtquelle im sichtbaren Bereich kann vorteilhaft sein, da das Prüfgerät nunmehr eine eigene Lichtquelle beinhaltet, um das Prüfbild beispielsweise auch nachts, also bei Abwe senheit von Tageslicht und einer sonstigen externen Weißlichtquelle, verwendet werden kann.
Der Dokumenteneinzug kann vorteilhaft sein, da er sicherstellen kann, dass das Dokument automatisch so positioniert wird, dass die Bilderfassungseinheit den Tintenstrahldruck an der richtigen Position und im richtigen Abstand zur Erfassungseinheit erfassen kann.
Die Kontrolleinheit kann vorteilhaft sein, da diese sicherstellen kann, dass ein Nutzer nur dann Zugriff oder Zutritt zu einem geschützten Bereich, geschützten Daten oder sonstigen geschützten Entitäten hat, welcher sich mittels des Dokuments als berechtigt authentifiziert hat. Beispielsweise kann das Prüfgerät mit dieser Kontrolleinheit in ein Terminal integriert oder funktional mit dem Terminal verbunden sein. Das Terminal kann beispielsweise bei
Grenzkontrollen, bei Flughafenkontrollen, bei Gebäudeeingängen und ähnlichen Anwen dungsszenarien zum Einsatz kommen.
In einer Ausführungsform des Prüfgeräts fertigt das Prüfgerät im „IR-Modus", der als „Nor malmodus" verwendet wird, nur IR-Prüfbilder an, da diese sich sehr schnell analysieren lassen und so eine hohe Zahl an Personen in kurzer Zeit geprüft werden können. Auf diese Weise können Schlangen vor dem Terminal vermieden werden. Stichprobenartig oder falls die IR-Lichtquelle ausfällt führt das Prüfgerät die Prüfung jedoch im „Weißlichtmodus" durch. Das bedeutet, es wird ein Prüfbild in hoher Auflösung (z.B. mindestens 15 miti, vor zugsweise mindestens 5 pm) unter Weißlicht erfasst und die darin abgebildeten Tinten strahltröpfchen durch eine Bildanalyse Software analysiert, um das Muster anhand unter- schiedlicherTröpfchenmorphologien und/oder Topologien zu erkennen.
Definitionen:
Unter einem Dokument wird hier ein physisches Objekt verstanden, welches zur Verwen dung als vertrauenswürdiger Informationsträger bestimmt ist. Insbesondere kann es sich bei dem Dokument um ein Wert- und/oder Sicherheitsdokument handeln.
Soweit in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Dokument", „Produkt", „Wert- oder Sicherheitsprodukt" und insbesondere der Begriff „Wert- oder Sicherheitsdokument" genannt werden sind diese synonym zu verstehen und umfassen beispielsweise einen Reisepass, Personalausweis, Führerschein oder eine andere ID-Karte oder einen Zugangskontrollausweis, einen Fahrzeugschein, Fahrzeugbrief, Visum, Scheck, Zahlungsmittel, insbesondere eine Banknote, eine Scheck-, Bank-, Kredit- oder Bar zahlungskarte, Kundenkarte, Gesundheitskarte, Chipkarte, einen Firmenausweis, Berechti gungsnachweis, Mitgliedsausweis, Geschenk- oder Einkaufsgutschein, Frachtbrief oder ei nen sonstigen Berechtigungsnachweis, Steuerzeichen, Postwertzeichen, Tickets, (Spiel- )Jetons, Haftetiketten (beispielsweise zur Produktsicherung) oder ein anderes ID- Dokument. Das Produkt kann beispielsweise eine Smartcard sein. Das Sicherheits- oder Wertdokument kann im ID 1-, ID 2-, ID 3- oder in irgendeinem anderen Format vorliegen, beispielsweise in Heftform, wie bei einem passähnlichen Gegenstand.
Ein Dokument kann ein Laminat aus mehreren Dokumentenlagen sein, die passgenau unter Wärmeeinwirkung und unter erhöhtem Druck flächig miteinander verbunden, bspw. ver schmolzen sind. Diese Produkte sollen den normierten Anforderungen genügen, beispiels weise den Standards ISO 10373, ISO/I EC 7810, ISO 14443. Die Produktlagen bestehen bei spielsweise aus einem Trägermaterial, das sich für eine Lamination eignet. Der Begriff „Wert- oder Sicherheitsprodukt" schließt zusätzlich zu Wert- oder Sicherheitsdokumenten auch Patches, Etiketten und dergleichen ein, die als Sicherheitselemente Bestandteile von Dokumenten sind und hierzu mit dem Dokumententräger unlösbar verbunden sind oder werden und dort das Sicherheitsmerkmal bilden.
Das Dokument kann aus einem Polymer gebildet sein, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, umfassend Polycarbonat (PC), insbesondere Bisphenol A-Polycarbonat, Polyethylentereph- thalat (PET), deren Derivate, wie Glykol-modifiziertes PET (PETG), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Po lyimid (PI), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplastische Elastomere (TPE), insbesondere thermoplastisches Po lyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) sowie deren Derivate, und/oder Papier und/oder Pappe und/oder Glas und/oder Metall und/oder Keramik. Au ßerdem kann das Produkt auch aus mehreren dieser Materialien hergestellt sein. Bevorzugt besteht es aus PC, PET und/oder PVC. Die Polymere können entweder gefüllt oder ungefüllt vorliegen. Im letzteren Falle sind sie vorzugsweise transparent oder transluzent. Falls die Polymere gefüllt sind, sind sie opak. Die vorstehenden Angaben beziehen sich sowohl auf miteinander zu verbindende Folien als auch auf Flüssigformulierungen, die auf ein Vorpro dukt aufgebracht werden, wie einen Schutz- oder Decklack.
Bevorzugt wird das Dokument aus 3 bis 12, vorzugsweise 4 bis 10 Folien, hergestellt, vor zugsweise mit einem Laminierverfahren, bei dem die Folien unter Druck- und Wärmeein wirkung miteinander verschmolzen werden. Die einzelnen Folien können aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Derart gebildete Overlaylagen schützen ein darunter angeordnetes Sicherheitsmerkmal und/oder verleihen dem Doku ment die erforderliche Abriebfestigkeit.
Soweit nachfolgend die Begriffe „individualisiert" und „individualisierend" verwendet wer den, so ist darunter eine Eigenschaft eines Wert- oder Sicherheitsdokuments zu verstehen, der zufolge das Dokument einem bestimmten Subjekt (Person, Organisation, Tier, Gegen stand) zuordenbar ist. Soweit nachfolgend die Begriffe „personalisiert" und „personalisie rend" verwendet werden, so ist darunter die Eigenschaft eines Wert- oder Sicherheitsdo kuments zu verstehen, der zufolge das Dokument einer Person zuordenbar ist. Diese Eigen schaft ergibt sich aus vorgegebenen Sicherheitsmerkmalen der Wert- oder Sicherheitspro dukte, vorzugsweise aus dem erfindungsgemäßen Sicherheitsdruck.
Soweit in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Farbeindruck" oder „Farbe" verwendet wird, ist darunter der auf einen menschlichen Be trachter wirkende optische Eindruck im Hinblick auf die Farbwirkung zu verstehen, wobei sich diese unterschiedlichen Eindrücke aus unterschiedlichen Farbtönungen, d.h. spektral unterschiedlichen Absorptionen, und/oder Helligkeiten eines Druckes ergeben können. Der Farbeindruck kann sich auch durch zusammenwirkende, nah beieinander liegende diskrete Farbtöne ergeben, die bei einem menschlichen Betrachter einen Farbeindruck hervorrufen, welcher sich von jedem einzelnen der nah beieinander liegenden Farbtöne unterscheidet.
Unter einer „Tinte" wird hier eine Flüssigkeit jeglicher Viskosität bezeichnet, die eine Ver wendung durch einen Tintenstrahldrucker erlaubt, und in welcher ein oder mehrere Farb mittel enthalten sind. Vorzugsweise hat die Tinte eine geringe Viskosität. Unter dem Begriff „Farbmittel" sind Stoffe mit bestimmten, zumindest im visuellen Spektralbereich und opti onal in weiteren Spektralbereichen absorbierenden Eigenschaften zu verstehen. Farbmittel sind Substanzen, die dem Stoff (z.B. der Tinte bzw. dem Lösungsmittel), in dem sie enthal ten sind, die entsprechende Farbe verleihen
Unter einer „farbstoffbasierten Tinte" wird hier eine Tinte verstanden, die aus einer Flüs sigkeit - typischerweise Wasser - und darin gelösten Farbmitteln besteht. Es können bei manchen farbstoffbasierten Tinten Lösungsvermittler zum Einsatz kommen. Die Farbmittel, die in einer farbstoffbasierten Tinte gelöst sind, werden als „Farbstoff" bezeichnet. Unter einem „Farbstoff" wird hier ein Stoff oder ein Stoffgemisch verstanden, der eine Lich tabsorption im sichtbaren Spektralbereich aufweist und sich im Gegensatz zu einem Farb pigment in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, chemisch löst.
Unter einer „pigmentbasierten Tinte" wird hier eine Tinte verstanden, die aus einer Flüs sigkeit mit darin dispergierten Pigmenten besteht. Pigmente sind im Gegensatz zu Farb stoffen nicht löslich. Sie sind in der Tintenflüssigkeit - typischerweise Wasser - in partikulä rer Form dispergiert. Pigmente können insbesondere anorganische Pigmente oder Rußpar tikel umfassen. Unter einem „Pigment" wird hier ein Stoff oder ein Stoffgemisch verstan den, der bzw. das eine Lichtabsorption zumindest im sichtbaren Spektralbereich aufweist.
Unter einer „Druckfarbe", auch „Farbton" genannt, wird hier die Farbe verstanden, die das menschliche Auge bei Betrachtung eines Ausdrucks, der mit einer bestimmten Tinte er zeugt wurde, wahrnimmt, wenn der Ausdruck mit Licht des sichtbaren Spektralbereichs beleuchtet wird. In Ausführungsformen in welchen das Prüfbild als monochromatisches digitales Bild erfasst wird bezieht sich der Begriff „Druckfarbe" vorzugsweise auf den Inten sitätswert dieser Farbe in dem einen Farbkanal des monochromatischen digitalen Prüfbilds.
Ein „Sicherheitsmerkmal" ist eine charakteristische Eigenschaft eines Dokuments, die die Authentizität (Echtheit) eines Dokuments beweisen und eine Fälschung unmöglich machen oder zumindest erheblich erschweren sollen. Beispielsweise können holografisch kinematische Merkmale, Oberflächenprägungen, und Wasserzeichen, Wasserzeichen, UV- Wasserzeichen, spezielle Papierqualität oder Kartenkörperbeschaffenheit, beispielsweise mit integrierten Fasern, mehrfarbig verarbeitete Guillochen, Druckelemente mit Kippeffekt, Schriftelemente mit Mikroschrift oder dergleichen als Sicherheitsmerkmal dienen. Ein Do kument nach einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet zumindest ein Sicherheits merkmal in Form eines per Tintenstrahldruck in das oder auf das Dokument gedruckten Bildes, das ein Muster enthält, das bei sichtbarem Licht vom menschlichen Auge nicht er kennbar ist, das aber mittels einer Bildanalyse der Tröpfchen dieses Tintenstrahldrucks er kannt werden kann.
Ein „Tintenstrahldrucker" ist ein Drucker, insbesondere ein Matrixdrucker, bei denen durch den gezielten Abschuss und/oder das Ablenken kleiner Tintentröpfchen ein Druckbild er zeugt wird.
Ein „Absorptionsspektrum" ist ein Färb- bzw. elektromagnetisches Spektrum, das entsteht, wenn breitbandiges (weißes) Licht Materie durchstrahlt und Lichtquanten (Photonen) be-
stimmter Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche dabei absorbiert werden (Resonanz absorption). Die absorbierten Photonen fehlen im hindurchtretenden Licht, weshalb das Spektrum bei den betreffenden Wellenlängen dunkel oder im Extremfall schwarz ist. Wer den die Photonen absorbiert, indem sie Atome anregen, handelt es sich um scharf definier te Energiebeträge und damit Wellenlängen, und die dunklen Bereiche sind dementspre chend schmale Linien. In Molekülen liegen dagegen oft viele absorbierbare Energiewerte dicht beieinander und bilden im Spektrum breitere dunkle Bereiche, sogenannte Absorpti onsbanden. In jedem Fall ist das beobachtete Absorptionsspektrum charakteristisch für die Art der Materie, die die Strahlung durchquert.
Soweit in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung der Begriff „visuell" verwendet wird, ist darunter die visuelle Wahrnehmungsfähigkeit eines normal sichtigen Menschen zu verstehen, insbesondere bezüglich des Spektrums der wahrgenom menen Wellenlängen.
Unter „Weißlicht", „sichtbarem Licht" oder „Licht im sichtbaren Spektralbereich" wird hier breitbandiges Licht im für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich verstanden, z.B. Tageslicht oder Licht einer Lampe mit einem dem Tageslicht ähnlichen Emissionsspekt rum im sichtbaren Wellenlängenbereich. Die Verteilung der Wellenlängen des Weißlichts ist kontinuierlich. Insbesondere umfasst Weißlicht breitbandiges Licht mit Wellenlängen zwi schen ca. 380 und 780 nm.
Unter „Licht im Infrarot (IR)-Bereich", „Infrarotstrahlung", oder „IR-Strahlung", wird hier elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich zwischen sichtbarem Licht und der län- gerwelligen Terahertzstrahlung verstanden. Insbesondere ist damit Licht mit einer Wellen länge zwischen 780 nm und 1 mm gemeint. Dies entspricht einem Frequenzbereich von 300 GHz bis 400 THz bzw. einem Wellenzahlbereich von 10 cm-1 bis 12800 cm-1.
Ein „digitales Bild" ist ein Datensatz, in dem Bildinhalte repräsentiert und gespeichert wer den. Insbesondere kann es sich bei dem digitalen Bild um einen Datensatz handeln, in dem der Inhalt eines Bildes durch ganze Zahlen repräsentiert wird. Insbesondere kann es sich bei dem digitalen Bild um eine Rastergraphik handeln.
Ein „Prüfbild" ist ein digitales Bild, welches zumindest denjenigen Teil des Dokumentes ab bildet, welches den Tintenstrahldruck beinhaltet, und welches dadurch erzeugt wurde, dass eine Bilderfassungseinheit diesen Teil digital erfasst hat. Vorzugsweise erfolgt die Erfassung bei Weißlicht und mit hoher Auflösung.
Ein „IR-Prüfbild" ist ein digitales Bild, welches zumindest denjenigen Teil des Dokumentes abbildet, welches den Tintenstrahldruck beinhaltet, und welches dadurch erzeugt wurde, dass eine Bilderfassungseinheit diesen Teil digital erfasst hat, während zumindest dieser Teil des Dokuments mit Infrarotlicht bestrahlt wurde.
Unter einer „Prüfeinheit" wird hier ein Gerät oder eine Gerätekomponente bezeichnet, welche dazu ausgebildet ist, die Echtheit eines Dokuments anhand mindestens eines Si cherheitsmerkmals des Dokuments zu prüfen.
Unter einer „Bilderfassungseinheit" oder „Weißlicht-Bilderfassungseinheit" wird hier ein Gerät oder eine Gerätekomponente bezeichnet, welche mindestens eine Apparatur zur Erfassung eines digitalen Bildes eines physischen Objekts beinhaltet oder selbst diese Appa ratur ist, wobei die Apparatur im sichtbaren Frequenzbereich sensitiv ist. Die Apparatur kann z.B. eine Kamera oder ein Mikroskop sein. Optional kann die Bilderfassungseinheit eine weitere Apparatur zur Erfassung eines digitalen Bildes eines physischen Objekts bein halten, z.B. eine Kamera oder ein Mikroskop, wobei diese weitere Apparatur in einem Wel lenlängenbereich außerhalb des sichtbaren Lichts, z.B. im IR-Bereich, sensitiv ist. Falls der Wellenlängenbereich außerhalb des sichtbaren Lichts der IR-Bereich ist, kann die weitere Apparatur auch als „IR-Bilderfassungseinheit" bezeichnet werden. Es ist auch möglich, dass die gleiche Kamera bzw. das gleiche Mikroskop sowohl im sichtbaren Frequenzbereich als auch in diesem anderen Frequenzbereich, z.B. dem IR-Bereich, sensitiv ist und sowohl als „Weißlicht-Bilderfassungseinheit" als auch als „IR-Bilderfassungseinheit" verwendet wird, z.B. um Prüfbilder und IR-Prüfbilder mit der gleichen Apparatur zu erfassen.
Unter einer „IR-Bilderfassungseinheit" wird hier ein Gerät oder eine Gerätekomponente bezeichnet, welche mindestens eine Apparatur zur Erfassung eines digitalen Bildes eines physischen Objekts beinhaltet oder selbst diese Apparatur ist, wobei die Apparatur im IR- Frequenzbereich sensitiv ist. Die Apparatur kann z.B. eine Kamera oder ein Mikroskop sein.
Unter einer „Kamera" wird hier eine fototechnische Apparatur bezeichnet, die statische oder bewegte Bilder auf einem fotografischen Film oder elektronisch auf ein digitales Spei chermedium aufzeichnen oder über eine Schnittstelle als digitales Bild an einen Empfänger übermitteln kann. Die Kamera kann eine einlinsige oder mehrlinsige (Okular und Objektiv umfassende) Optik haben. Das Bild wird von einem Objektiv auf einem Film (Analogkamera) oder auf einem elektronischen Sensor (Digitalkamera) an der gegenüberliegenden Kame rawand erzeugt. Manche Kameras beinhalten einen Auslöser und einen Verschluss (Blen de). Mit dem Auslöser wird der Verschluss am Objektiv für eine sehr kurze Zeit geöffnet, sodass das Licht durch das Objektiv fallen und ein Bild aufgenommen werden kann.
Unter einem „Mikroskop" wird hier ein Lichtmikroskop verstanden, also ein optischer Ap parat zur Bilderfassung, der stark vergrößerte Bilder von kleinen Strukturen oder Objekten mit Hilfe von Licht erzeugen kann. Die Vergrößerung erfolgt gemäß den Gesetzen der Optik unter Ausnutzung von Lichtbrechung an Glaslinsen. Insbesondere kann es sich bei dem Mik roskop um ein Auflichtmikroskop handeln, aber auch Hellfeldmikroskope können in man chen Ausführungsformen verwendet werden, z.B. bei Dokumenten mit transparentem Do- kumentenkörper. Das Mikroskop kann ein „einfaches" oder „zusammengesetztes" Mikro skop sein. Einfache Mikroskope besitzen nur ein einzelnes optisches System zur Vergröße rung und funktionieren wie eine Lupe (zum Prinzip der Vergrößerung siehe dort). Es kann eine einzelne Glaslinse oder ein Verbund mehrerer Einzellinsen verwendet werden. Vor zugsweise handelt es sich bei dem Mikroskop um ein zusammengesetztes Mikroskop be stehend aus mindestens zwei hintereinander geschalteten optischen Systemen mit jeweils eigener Vergrößerung. Das vordere, das Objektiv, erzeugt ein vergrößertes reelles Bild, das Zwischenbild, welches vom Okular ein zweites Mal vergrößert wird. Das Okular funktioniert dabei wie eine Lupe und erzeugt ein virtuelles Abbild des Zwischenbildes. Die Gesamtver größerung des Mikroskops ist das Produkt aus Objektivvergrößerung und Okularvergröße rung. Bei einem 20x Objektiv und einem lOx Okular beträgt die Gesamtvergrößerung also 200x. Bei manchen Mikroskopen sind mehrere Objektive drehbar gelagert, sodass je ein Objektiv und ein beliebiges der Okulare durch eine mechanische Drehung der Lagerungs achse frei miteinander kombiniert werden können um eine gewünschte Auflösung zu erzie len. Einige Kameras mit hoher Auflösung können auch als Mikroskop verwendet und als „Mikroskop im weiteren Sinne" bezeichnet werden, jedoch verfügen Kameras im Gegensatz
zu Mikroskopen im engeren Sinne in der Regel nicht über die mehreren drehbar gelagerte Objektive.
Unter der „Morphologie" eines Tintenstrahltröpfchens wird hier eine Spezifikation von ein oder mehreren Merkmalen des Tintenstrahltröpfchens bezüglich dessen räumlicher Erstre ckung in x- und y-Richtung verstanden. Die räumliche Ausdehnung des Dokuments in „z- Richtung" entspricht der Dicke des Dokuments. Die Länge des Dokuments kann z.B. in der „x-Richtung" und die Tiefe in der „y-Richtung" spezifiziert sein. Zu der Morphologie gehört also insbesondere der Tröpfchendurchmesser in der x-y Ebene gemessen, aber auch die Umrissgröße und Form und/oder die Intensitätsverteilung der Pixel des Tröpfchens, z.B. der Intensitätsverlauf vom Zentrum des Tröpfchens zu den Rändern hin, wenn man ein Bild eines Querschnitt des Tröpfchens in einer xy-Ebene erfasst. Die Morphologie umfasst nicht die räumliche Erstreckung des Tröpfchens in z-Richtung. Die Morphologie eines Tröpfchens ist also eine Beschreibung der räumlichen Erstreckung des Tröpfchens und optional weite rer Eigenschaften im zweidimensionalen Raum, also einer Ebene. Diese Ebene ist vorzugs weise die Ebene, auf welche zumindest Teile des Bildes auf das Dokument gedruckt wurde, oder eine Ebene parallel zu dieser.
Unter der „Topologie" eines Tintenstrahltröpfchens wird hier eine Spezifikation der Mor phologie des Tröpfchens in Kombination mit einer Spezifikation von ein oder mehreren Merkmalen des Tintenstrahltröpfchens bezüglich dessen räumlicher Erstreckung in z- Richtung verstanden. Die räumliche Ausdehnung des Dokuments in „z-Richtung" entspricht der Dicke des Dokuments. Die Länge des Dokuments kann z.B. in einer „x-Richtung" und die Tiefe in „y-Richtung" spezifiziert sein. Falls das Dokument mehrere Materialschichten bein haltet und/oder aus mehreren Materialschichten erzeugt wurde, spezifiziert die Topologie des Tröpfchens dessen Erstreckung über ein oder mehrere Materialebenen in z-Richtung.
Zu der Topologie kann also insbesondere der Tröpfchendurchmesser in z-Richtung gehören, aber auch die Umrissgröße und Form und/oder die Intensitätsverteilung der Pixel des Tröpfchens, z.B. der Intensitätsverlauf vom Zentrum des Tröpfchens zu den Rändern hin, wenn man ein Bild eines Querschnitt des Tröpfchens in einer x-z oder y-z Ebene erfasst. Die Topologie eines Tröpfchens ist also eine Beschreibung der räumlichen Erstreckung des Tröpfchens und optional weiterer Eigenschaften in alle drei Raumrichtungen.
Unter einem „Muster" wird hier eine optisch (vom menschlichen Auge oder durch einen optischen Sensor) erfassbare Struktur auf oder in einem physischen Objekt verstanden. Das Muster beinhaltet ein mit einer gewissen Regelmäßigkeit sich wiederholendes graphisches Element. Z.B. kann das Muster ein Code sein, z.B. ein Barcode, der mehrere Striche enthält, oder ein 2D code, der mehrere Quadrate gitterförmig angeordnet hat. Im Zuge einer Mus tererkennung wird ein Eingangsbild analysiert um die sich regelmäßig wiederholenden gra phischen Elemente zu erkennen sowie das Muster, welches aus diesen Elementen gebildet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung be schrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein exemplarisches Flussdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Dokuments mit einem Dokumentenkörper und einem mit dem Dokumentenkörper verbundenen, visuell nicht wahrnehmbaren Sicherheitsmerkmal;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Tintenstrahldruckers, der zur Herstellung des Sicher heitsmerkmals verwendet wird;
Fig. 3 ein exemplarisches Flussdiagramm von Teilschritten eines Verfahrens zur Prüfung eines Dokuments anhand dessen Sicherheitsmerkmal;
Fig. 4 eine Illustration von Teilschritten der Erzeugung des Sicherheitsmerkmals aus einem Bild und einem Muster;
Fig. 5 eine beispielhafte Ausführung einer Variante eines erfindungsgemäßen Doku ments;
Fig. 6 verschiedene Ausschnitte des durch Tintenstrahldruck erzeugten Sicherheits merkmals in unterschiedlichen Vergrößerungen;
Fig. 7 eine dreidimensionale Illustration unterschiedlicherTröpfchenmorphologien und Topologien in einem mehrschichtigen Dokumentenkörper;
Fig. 8 ein Blockdiagramm einer Prüfeinheit;
Fig. 9 ein Blockdiagramm eines Systems mit der Prüfeinheit und mehreren Lichtquellen und Bilderfassungseinheiten; und
Figur 1 illustriert einige Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Dokuments mit ei nem mit dem Dokumentenkörper des Dokuments verbundenen, visuell unterTages- licht/„Weißlicht" nicht wahrnehmbaren Sicherheitsmerkmal gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Dokument kann es sich um ein beliebiges Wert- oder Sicherheitsdo kument handeln, also zum Beispiel einen Personalausweis, einen Reisepass, einen Geld schein, einen Mitarbeiterausweis, ein Mitgliedsausweis, eine Kreditkarte, einen Führer schein oder dergleichen. Das Dokument umfasst einen Dokumentenkörper, der aus ein o- der mehreren Schichten aufgebaut sein kann. Der Dokumentenkörper bzw. die einzelnen Schichten können aus verschiedenen Materialien bestehen, zum Beispiel Karton, Plastik, insbesondere Polycarbonat, Metall, Holz oder Kombinationen hiervon, insbesondere Ver bundstoffe aus Metall, Plastik und/oder Karton. Das Dokument kann in manchen Fällen weitere Elemente enthalten, zum Beispiel eine Chipkarte, ein Magnetstreifen, ein Daten speicher, eine RFID Antenne oder dergleichen. Auf dem oder in dem Dokumentenkörper können Sicherheitsmerkmale angebracht sein, zum Beispiel Hologramme, komplex gestal tete Aufdrucke, etc. Im Folgenden soll das Aufbringen eines weiteren Sicherheitsmerkmal in das oder auf das Dokument bzw. dessen Dokumentenkörper beschrieben werden, welches vom menschlichen Auge bei Beleuchtung des Dokuments im sichtbaren Licht nicht sichtbar ist.
Zunächst wird in Schritt 102 ein spezieller Tintenstrahldrucker 200 bereitgestellt, wie diese in Figur zwei beispielhaft illustriert ist. Der Tintenstrahldrucker beinhaltet zumindest einen ersten Tank mit einer farbstoffbasierten Tinte und einen zweiten Tank mit einer pigment basierten Tinte. Das Absorptionsspektrum der farbstoffbasierten Tinte und das Absorbti onsspektrum der pigmentbasierten Tinte sind einander so ähnlich, dass ein Tintenstrahl druck mit der farbstoffbasierten Tinte und ein Tintenstrahldruck mit der pigmentbasierten Tinte (des gleichen Objekts bzw. Bildmotivs) bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbereich durch das menschliche Auge ununterscheidbar sind.
Beispielsweise können beide Tinten im sichtbaren Licht die Farbe Schwarz aufweisen. Bei der farbstoffbasierten Tinte kann es sich zum Beispiel um Tinte mit Solvent Black 27 und bei der pigmentbasierten Tinte um Tinte mit Carbon Black handeln.
Alternativ dazu können beide Tinten im sichtbaren Licht die Farbe Magenta aufweisen. Bei der farbstoffbasierten Tinte kann es sich zum Beispiel um Solvent Red 26 und bei der pig mentbasierten Tinte um eine Tinte mit Quinacridon handeln.
Alternativ dazu können beide Tinten im sichtbaren Licht die Farbe Cyan aufweisen. Bei der farbstoffbasierten Tinte kann es sich zum Beispiel um Solvent Blue 78 und bei der pigment basierten Tinte um Tinte mit Cu-Phthalocyanin handeln.
Alternativ dazu können beide Tinten im sichtbaren Licht die Farbe Gelb aufweisen. Bei der farbstoffbasierten Tinte kann es sich zum Beispiel um Tinte mit Solvent Yellow 124 und bei der pigmentbasierten Tinte um Tinte mit Brilliantgelb handeln.
Optional kann der Tintenstrahldrucker weitere Tanks für weitere pigmentbasierte oder farbstoffbasierte Tinten beinhalten.
In einem weiteren Schritt 104 wird ein digitales grafisches Muster bereitgestellt. Beispiels weise kann das Muster in einem Bildbearbeitungsprogramm und/oder in einem Programm zur Bedienung des Tintenstrahldruckers automatisch, semi-automatisch und/oder manuell von einem Nutzer dieses Bildbearbeitungsprogramms bzw. Tintenstrahldruckerprogramms erstellt werden. Das Muster wird gebildet aus ein oder mehreren ersten Bereichen und ein oder mehreren zweiten Bereichen. Beispielsweise kann es sich bei den ein oder mehreren ersten Bereichen um eine Vielzahl von ersten Quadraten handeln und bei den ein oder mehreren zweiten Bereichen um eine Vielzahl von zweiten Quadraten, wobei die ersten und zweiten Quadrate so auf einem rechteckigen Flächenbereich positioniert sind, dass sie einen Matrixcode, z.B. einen QR code, ausbilden.
In Schritt 106 erfolgt eine Bereitstellung eines mit dem Dokument zu verbindenden digita len Bildes. Beispielsweise kann das Bild ebenfalls in dem oben genannten Grafikprogramm oder Druckerprogramm importiert oder erzeugt und optional auch bearbeitet werden. Bei dem Bild kann es sich um beliebige Bilder handeln, zum Beispiel um Fotos von Gesichtern,
Gebäuden, sonstigen physischen Objekten, und/oder um digitale Bilder von Zahlen, Buch staben oder Symbolen handeln. Vorzugsweise haben die Bilder einen Bezug zu einer Person oder Institution, für welche oder von welcher das Dokument ausgestellt wird. Beispielswei se kann es sich bei dem Bild um das Gesichtsbild der Person handeln, für welche das Doku ment (zum Beispiel Personalausweis oder Reisepass) ausgestellt wird. Es kann sich bei dem Bild aber auch um das Logo einer Bank oder einer Firma handeln, welche die Erstellung des Dokuments in Auftrag gibt, zum Beispiel um als Kreditkarte für Kunden oder als Mitarbei terausweis für Mitarbeiter zu dienen. Alternativ dazu kann es sich bei dem Bild zum Beispiel um eine Zahl handeln, die zum Beispiel den durch das Dokument repräsentierten Wert (do- kumentenbasierter Geldschein/Bezahlkarte) repräsentiert. Bei dem Bild kann es sich um ein monochromatisches Bild handeln oder um ein Mehrfarbenbild, zum Beispiel in den Far bräumen RGB oder CMYK. Vorzugsweise enthält das Bild so viele Kanäle wie Farbtanks in dem Tintenstrahldrucker vorhanden sind.
In einem weiteren Schritt 108 wird das grafische Muster und das digitale Bild überlagert.
Beispielsweise kann die Überlagerung von dem oben genannten Bildbearbeitungspro gramm oder dem Druckerprogramm durchgeführt werden. Beispielsweise bedeutet die Überlagerung, dass das Muster und damit auch dessen erste und zweite Bereiche auf eine bestimmte Weise auf das digitale Bild abgebildet wird. Beispielsweise kann die Überlage rung beinhalten, dass zunächst in dem digitalen Bild nach möglichst großen Bereichen ge sucht wird, deren Pixel eine besonders hohe und vorzugsweise homogene Intensität in demjenigen Farbkanal haben, dessen Farbe der Farbe der farbstoffbasierten Tinte in dem ersten Tank und der pigmentbasierten Tinte in dem zweiten Tank entspricht.
Falls es sich bei der „Farbe" der Druckfarben in dem ersten und zweiten Tank also um „schwarz" handelt, würde das digitale Bild nach denjenigen Bereichen durchsucht, die ei nen besonders hohen und homogenen Anteil schwarzer Pixel (bzw. RGB-Pixel mit sehr niedrigem Intensitätswert) beinhalten. Auf diesen dynamisch identifizierten Bereich würde sodann das Muster abgebildet. Nach Ausführungsformen der Erfindung wird also das Mus ter, das nicht die gesamte Fläche des Bildes einnimmt, an der Region des Bildes überlagert, welche die kleinsten Schwankungen des Anteils an schwarzer Druckfarbe aufweist. Dabei genügt es in einer Ausführungsform, wenn die Schwankungen des Anteils an schwarzer
Druckfarbe in den Bereichen minimiert werden, die mit der pigmentbasierten Tinte ge druckt werden. Die Information über die Schwarzanteile kann bereits beim sogenannten Rendern des Fotos in die einzelnen Druckfarben vorliegen bzw. durch eine entsprechende Analyse erzeugt werden. Das Muster kann dann an unterschiedlichen Stellen des Bildes positioniert werden, und die jeweilige Schwankung der Anteile an schwarzer Druckfarbe kann ermittelt werden.
In anderen Ausführungsformen kann die Überlagerung aber auch so erfolgen, dass das Muster auf das digitale Bild nach einem festen, vordefinierten Schema abgebildet wird un abhängig vom Inhalt des digitalen Bildes.
Das Verfahren beinhaltet einen weiteren Schritt 110, in welchem der Tintenstrahldrucker das digitale Bild auf den oder in den Dokumentenkörper druckt. Der Druckvorgang erfolgt derart, dass die farbstoffbasierte Tinte, aber nicht die pigmentbasierte Tinte zum Druck der mit den ersten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet wird und dass die pigmentbasierte Tinte, aber nicht die farbstoffbasierte Tinte zum Druck der mit den zweiten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet wird. Die Verteilung der farbstoffbasierten Tinte und der pigmentbasierten Tinte in dem gedruckten Bild bildet das Sicherheitsmerkmal. Da die Absorptionsspektren der farbstoffbasierten Tinte und der pigmentbasierten Tinte einander so ähnlich sind, dass ein Tintenstrahldruck mit der farbstoffbasierten Tinte und ein Tintenstrahldruck mit der pigmentbasierten Tinte (bei Identität des gedruckten Objekts bzw. Bildmotivs) bei einer Beleuchtung mit Licht im sicht baren Spektralbereich durch das menschliche Auge ununterscheidbar sind, ist auch das durch die Überlagerung erzeugte gedruckte Muster der farbstoffbasierten Tinte und der pigmentbasierten Tinte in dem gedruckten Bild unter Weißlicht unsichtbar.
In manchen Ausführungsformen ist das Muster ein Code, der Daten kodiert, die mit dem Dokument direkt oder indirekt in Beziehung stehen. Beispielsweise können die Daten In formationen beinhalten, die spezifisch dem Herausgeber des Dokuments, der Person, der das Dokument zugewiesen ist, zugehören und/oder bekannt sind. Bei den Daten kann es sich insbesondere um Daten handeln, die für das Dokument und/oder die Person einzigar tig sind. Beispielsweise kann es sich bei den Daten um eine Kombination aus Kontonummer
und Bankleitzahl, um eine Kreditkartennummer, um eine Personalausweisnummer, eine Seriennummer eines dokumentenbasierten Geldscheins oder dergleichen handeln.
Diese Daten können in manchen Ausführungsformen noch auf andere Weise zusätzlich in oder auf dem Dokument oder dessen Dokumentenkörper enthalten sein. Beispielsweise kann das Dokument einen Datenspeicher, z.B. einen Magnetstreifen oder einen Chip mit integriertem Speicher, beinhalten, in welchem die in dem Muster kodierten Daten ebenfalls gespeichert sind. Im Zuge der Dokumentenprüfung können diese von der Prüfeinheit aus gelesen und mit den dekodierten Daten des ebenfalls ausgelesenen gedruckten Codes ver glichen werden. Stimmen die verglichenen Werte nicht überein, wird von einer Fälschung des Dokuments ausgegangen.
Beispielsweise kann in manchen Ausführungsformen im Zuge der Erzeugung oder Persona- lisierung des Dokuments ein kryptographisches Schlüsselpaar erzeugt werden, das spezi fisch für dieses Dokument und/oder eine Person, für welche das Dokument erstellt wird, ist. Das kryptographische Schlüsselpaar umfasst einen privaten und einen dazu korrespon dierenden öffentlichen Schlüssel. Mit dem öffentlichen Schlüssel werden die mit dem Do kument in Bezug stehenden, für das Dokument einzigartigen Daten verschlüsselt. Mit dem öffentlichen Schlüssel des Schlüsselpaars werden die für das Dokument einzigartige Daten verschlüsselt und in einem weiteren Schritt in einen graphischen Code codiert, bspw. ein Barcode oder ein Matrixcode. Danach wird dieser Matrixcode mit einem Foto, das auf das oder in das Dokument gedruckt werden soll, überlagert und das überlagerte Bild wie oben beschrieben gedruckt.
Bei einer Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens werden Informationen über das Mate rial des Dokumentenkörpers, des Druckprozesses, des Vorhandenseins von Oberflächenbe schichtungen, und/oder der verwendeten Tinten in maschinenlesbarer Form auf dem oder in dem Dokument angebracht, z.B. als weiterer Aufdruck , als Gravur oder als Datensatz in einem Datenspeicher des Dokuments oder in einer externen Datenbank in Verbindung mit einer ID des Dokuments gespeichert. Das Prüfgerät kann dazu konfiguriert sein, im Zuge der Prüfung diese Informationen vom Dokument oder der Datenbank zu lesen und bei der Bild analyse zu verwenden, um die Erkennung des Musters zu verbessern.
Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Tintenstrahldruckers 200 mit mehreren Farbtanks 218, welche zur Durchführung des in Figur 1 beschriebenen Herstellungsverfahrens eines Dokuments verwendet werden kann. Die Farbtanks beinhalten zumindest einen ersten Tank 228 mit einer farbstoffbasierten Tinte 216 und einen zweiten Tank 226 mit einer pig mentbasierten Tinte 214. Die farbstoffbasierte Tinte 216 und die pigmentbasierte Tinte 214 haben eine Farbe, die vom menschlichen Auge unter Weißlicht als identisch wahrgenom men wird. Beispielsweise kann diese Farbe „schwarz" sein. In manchen Ausführungsformen ist es möglich, dass die farbstoffbasierte Tinte 216 und die pigmentbasierte Tinte 214 zu mindest unter Licht anderer Wellenlängen, zum Beispiel unter Infrarotlicht, oder unter UV- Licht, deutlich unterschiedliche Absorptionseigenschaften haben, sodass Tinten- und pig mentbasierte Tinte und entsprechende Ausdrucke unter diesem Licht für das menschliche Auge deutlich unterscheidbar sind.
Die Farbtanks können in manchen Ausführungsformen ein oder mehrere weitere Tanks umfassen, sodass das Drucken beispielsweise im CMYK-Farbmodus möglich ist. In einer Ausführungsform umfassen die Tanks 218 einen Tank 220 mit Cyan-Farbe 208, einen Tank 222 mit magentafarbener Tinte 210, und einen weiteren Tank 224 mit gelber Tinte 212.
Beispielsweise können die Tinten wie folgt hergestellt werden: Zunächst wird eine Mi schung von 149,0 g (0,65 Mol) Bisphenol A (2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan und 107,9 g (0,35 Mol) 1, l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan zu einem Polycarbonatde rivat umgesetzt werden. Das Polycarbonatderivat zeigte eine relative Lösungsviskosität von 1,263. Eine flüssige Zubereitung wurde aus 17,5 Gew. -Teile des Polycarbonatderivats und 82,5 Gew. -Teile eines Lösungsmittel-Gemisches mit folgenden Komponenten hergestellt:
• Mesitylen: 2,4
• l-Methoxy-2-propanolacetat: 34,95
• 1,2,4-Trimethylbenzol 10,75
• Ethyl-3-ethoxypropionat 33,35
• Cumol 0,105
• Solvent Naphtha 18,45
Es wird eine farblose, hochviskose Lösung mit einer Lösungsviskosität bei Raumtemperatur von 800 m Pas erhalten.
In einem nächsten Schritt werden in einem 50 mL Weithalsgewindeglas 4 g Polycarbonatlö sung aus Beispiel 2 und BO g des Lösungsmittelgemisches aus Beispiel 2 mit einem Mag netrührer homogenisiert. Es wurde eine farblose, niederviskose Lösung mit einer Lösungs viskosität bei Raumtemperatur von 1,67 mPa s erhalten. Die Oberflächenspannung dieser Basistinte wurde mit einem OEG Surftens Meßsystem nach der Pendant drop Methode mit 21,4 ± 1,9 mN/m bestimmt. Im nächsten Schritt erfolgt die Zugabe des oder der gewünsch ten Pigmente oder des oder der gewünschten Farbstoffe in Mengen die zur Bewirkung ei nes bestimmten Farbtons nötig sind. Alternative Zusammensetzungen für Tinten für den Tintenstrahldruck in oder auf Dokumentenkörper sie in der DE 10 2007 052 947 Al be schrieben.
Optional kann der Drucker einen Dokumenteneinzug 206 beinhalten, welche vorzugsweise dazu ausgebildet ist, eine große Anzahl an Dokumenten in kurzer Zeit einzuziehen und der Druckkopfeinheit 204 zuzuführen. Der Dokumenteneinzug und/oder die Druckkopfeinheit 204 sind vorzugsweise relativ zueinander beweglich, sodass die Druckkopfeinheit das mit dem Muster überlagerte Bild an einer vordefinierten Stelle des Dokumentenkörpers dru cken kann. Der Tintenstrahldrucker kann eine Steuerungseinheit 202 umfassen, welche die Ausrichtung der Druckkopfeinheit und des Dokuments relativ zueinander und optional auch die Bereitstellung und Überlagerung des digitalen Bildes und des Musters koordiniert. Die Steuerungseinheit 202 dann zum Beispiel ein Druckprogramm beinhalten, welches Funktio nen zum Import und optional zur Bearbeitung von Bildern und/oder Mustern umfasst. Das Programm kann zudem Programmfunktionen zur Erzeugung von kryptografischen Schlüs seln und/oder zur Erzeugung eines Musters, welches einen bestimmten, dem Dokument zugeordneten und gegebenenfalls einmaligen Datenwert codiert, umfassen. Die Druck kopfeinheit 204 umfasst nach einer Ausführungsform einen einzigen Druckkopf, der se quenziell mit den Farben der einzelnen Tanks 218 beschickt wird. Vorzugsweise enthält die Druckkopfeinheit 204 jedoch mehrere Druckköpfe und zwar vorzugsweise einen Druckkopf pro Tank 220-228.
Figur 3 zeigt ein exemplarisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überprüfung eines Dokuments mit einem Dokumentenkörper und einem mit dem Doku mentenkörper verbundenen, visuell nicht wahrnehmbaren Sicherheitsmerkmal.
Die Prüfung kann zum Beispiel mithilfe einer Prüfeinheit 800 wie in Figur 8 abgebildet durchgeführt werden. Die Prüfung kann zum Beispiel an einer Landesgrenze, an einem Flughafen, am Tor zu einem Firmengelände, an einem Gebäudeeingang an einen entspre chenden Terminal durchgeführt werden. Es ist auch möglich, eine mobile Version der Prü feinheit zu verwenden, zum Beispiel zum Zweck der mobilen Personenkontrolle oder zur Prüfung der Echtheit von Wertdokumenten durch ein Kassenterminal.
In einem ersten Schritt 302 empfängt eine Prüfeinheit, zum Beispiel ein mobiles oder mobi les Terminal, ein Dokument mit einem Dokumentenkörper, auf dem oder in dem das besag te Sicherheitsmerkmal enthalten ist. Beispielsweise kann das Terminal einen automatischen Dokumenteneinzug beinhalten oder eine Fläche bzw. einen Träger, auf welchen das Doku ment manuell aufgelegt wird.
Bei dem Sicherheitsmerkmal handelt es sich um ein mit einem Muster überlagertes Bild, welches per Tintenstrahldruck in dem oder auf dem Dokument gedruckt wurde wie zum Beispiel im Hinblick auf Figur 1 beschrieben. In dem oder auf dem Dokumentenkörper ist also ein Tintenstrahldruck des Bildes und ein unter Weißlicht nicht sichtbares Muster ent halten. Ein oder mehrere erste Regionen des Bildes enthalten eine farbstoffbasierte Tinte. Ein oder mehrere zweite Regionen des Bildes sind mit einer pigmentbasierten Tinte ge druckt. Die ein oder mehrere ersten Regionen sind frei von der pigmentbasierten Tinte und die ein oder mehreren zweiten Regionen sind frei sind von der farbstoffbasierten Tinte. Das Sicherheitsmerkmal umfasst also eine Vielzahl von ersten Tintenstrahltröpfchen auf Basis der farbstoffbasierten Tinte und einer Vielzahl zweiten Tintenstrahltröpfchen auf Basis der pigmentbasierten Tinte. Das Absorptionsspektrum der farbstoffbasierten Tinte und das der pigmentbasierten Tinte sind einander so ähnlich, dass diese bei einer Beleuchtung des Tin tenstrahldrucks mit Licht im sichtbaren Spektralbereich farblich für das menschliche Auge ununterscheidbar sind und daher das Muster aus den mit der farbstoffbasierten Tinte und den mit der pigmentbasierten Tinte gedruckten Bildregionen unter Weißlicht nicht sichtbar ist.
Die Prüfeinheit beinhaltet eine Bilderfassungseinheit, deren Auflösung hinreichend groß ist, um bei dem gegebenen Abstand zwischen der Bilderfassung Einheit und dem empfangenen Dokument zumindest einen gewissen Anteil der Tintenstrahltröpfchen (zum Beispiel min-
destens 20 %, vorzugsweise mindestens 50 %) räumlich voneinander aufzulösen. Beispiels weise kann es sich bei der Bilderfassung Einheit um ein Mikroskop oder eine hochauflösen de Kamera handeln.
In Schritt 304 nimmt die Bilder Fassung Einheit ein Prüfbild auf. Das Prüfbild ist ein digitales Bild, das zumindest den Tintenstrahldruck des Dokumentes und optional weitere Regionen des Dokumentes, abbildet. Es ist auch möglich, dass das Prüfbild das gesamte Dokument erfasst. Das Prüfbild ist zum Beispiel ein RGB Bild oder monochromatisches Bild, welches unter Weißlicht aufgenommen wird.
In einem nächsten Schritt 306 führt die Prüfeinheit eine Bildanalyse des Prüfbild durch, um die Echtheit des Dokuments anhand des Tintenstrahldrucker zu prüfen.
Im Zuge der Bildanalyse wird zumindest die Morphologie der im Prüfbild abgebildeten Tin tenstrahltröpfchen, aus welchen der Tintenstrahldruck besteht, automatisch in Schritt 308 erfasst. Die Morphologie eines Tintenstrahltröpfchen beschreibt dessen räumliche Erstre ckung innerhalb des Prüfbilds, also auf einer zweidimensionalen Ebene, die durch die Länge und Breite des Dokuments bzw. die Länge und Breite des im Prüfbild abgebildeten Doku menten Teils gebildet wird. Zur Morphologie gehören insbesondere der Querschnitt des Tröpfchens, die Beschaffenheit des Umrisses (klar begrenzt oder diffuser Rand, im Wesent lichen kreisförmig oder stark ausgefranst bzw. sternförmig), Vorhandensein, Stärke und/oder Ausrichtung eines Intensitätsgradienten innerhalb des Tröpfchens und/oder die Helligkeit des Tröpfchens jeweils bei Weißlicht. In manchen Ausführungsformen erfasst die Bilderfassung Einheit mehrere Prüfbilder von verschiedenen z-Ebenen des Dokuments, zum Beispiel durch Modulation der Fokuseinstellungen der Bilderfassung Einheit. Dies kann ins besondere dann vorteilhaft sein, wenn das Dokument aus mehreren Materialschichten be steht, der Aufdruck auf eine der innen liegenden Schichten aufgebracht wurde und die Tin te bei oder nach der Kombination diese Materialschichten mit weiteren Materialschichten auch in ein oder mehrere der weiteren Schichten eindrang. Beispielsweise wurde beobach tet, dass beim Verpressen und/oder Verkleben mehrerer Materialschichten farbstoffbasier te Tinte und pigmentbasierte Tinten unterschiedlich tief in angrenzende Materialschichten Vordringen und dadurch Tintenstrahltröpfchen von pigmentbasierten Tinten und farbstoff basierten Tinten unterschiedliche Tröpfchenmorphologien aufweisen. In diesem Fall kann
also durch Analyse einer Mehrzahl von Prüfbildern die Topologie der einzelnen Tinten strahltröpfchen bestimmt werden und es ist möglich, erste Bildregionen, welche selektiv Tröpfchen der farbstoffbasierten Tinte beinhalten vom zweiten Bildregionen, die selektiv Tröpfchen der pigmentbasierten Tinte beinhalten, zu unterscheiden und dadurch ein aus den ersten und zweiten Bildbereichen gebildetes Muster zu erkennen.
Im Schritt BIO der Bildanalyse erfolgt also eine automatische Rekonstruktion eines digitalen grafischen Musters aus dem Prüfbild anhand der erkannten Tröpfchenmorphologien oder aus einer Mehrzahl von Prüfbildern anhand der erkannten Tröpfchenmorphologien in Kombination mit den erkannten Tröpfchentopologien. Das erkannte Muster wird aus ein oder mehreren ersten Bereichen und ein oder mehreren zweiten Bereichen gebildet. Die ersten Bereiche bestehen aus denjenigen Prüfbildregionen, deren Tintenstrahltröpfchen eine erste Morphologie (und optional auch Topologie) aufweisen. Die zweiten Bereiche bestehen aus denjenigen Prüfbildregionen, deren Tintenstrahltröpfchen eine zweite Mor phologie (und optional auch Topologie) aufweisen. Die ersten und zweiten Morphologien (bzw. Topologien, falls diese ermittelt wurden) weichen hinreichend voneinander ab, so- dass die ersten und zweiten Regionen zuverlässig von dem Bildanalyseprogramm erkannt und unterschieden werden können.
Gemäß Ausführungsformen wird das Erkennen der ersten und zweiten Regionen anhand der Tröpfchenmorphologie bzw. Topologie von einem trainierten Machine-Learning (ML) Programm, insbesondere einem neuronalen Netz oder einer Supportvektormaschine, durchgeführt. Das ML-Programm kann Bestandteil des Bildanalyse Programmes sein. Bei spielsweise kann das ML-Programm auf einem Trainingsdatensatz trainiert werden, welcher eine Vielzahl von Bildern mit an notierten ersten und zweiten Bildregionen beinhaltet, wo bei die ersten Bildregionen lediglich Tintenstrahltröpfchen der farbstoffbasierten Tinte und die zweiten Bildregionen lediglich die Tintenstrahltröpfchen der pigmentbasierten Tinte beinhalten.
In einem weiteren Schritt 312 des Prüfverfahrens vergleicht die Prüfeinheit das grafische Muster oder eines daraus abgeleiteten Wertes mit einem Referenzwert. Beispielsweise kann das grafische Muster ein einfaches Schachbrettmuster aus ersten und zweiten Berei chen darstellen, welches als Referenzmuster in einem Speicher der Prüfeinheit gespeichert
ist. Ein Vergleich des aus dem rekonstruierten Muster mit dem Referenzmuster ergibt, ob das rekonstruierte musste identisch oder hinreichend ähnlich ist zudem Referenzmuster. In diesem Fall gilt das durch den Tintenstrahldruck gebildetes Sicherheitsmerkmal und auch das Dokument, welches dieses beinhaltet, als valide. Es ist auch möglich, dass das rekon struierte Muster nicht direkt mit einem Referenzmuster verglichen wird, sondern als ein Code interpretiert und verarbeitet wird. Beispielsweise kann das Muster als Barcode oder Matrixcode, insbesondere als QR-Code , interpretiert werden. In diesem Fall erfolgt ein De codierschritt, in welchen ein bestimmter Wert aus dem Code rekonstruiert wird. Bei diesem Wert kann es sich zum Beispiel um eine Dokument-individuelle oder Personen-individuelle Zahl handeln, zum Beispiel um eine Dokumenten-ID, eine Kreditkartennummer, eine Aus weisnummer, oder eine Kombination aus ein oder mehreren dokumentbezogenen oder personenbezogenen Daten wie zum Beispiel Personenname, Geburtstag und Geburtsort. Der mithilfe des Decodierverfahrens erhaltene, „abgeleitete" Wert wird mit einem in der Prüfeinheit bzw. einen der Prüfeinheit zugänglichen Datenspeicher hinterlegten Referenz wert verglichen und bei Identität oder hinreichender Ähnlichkeit wird die Validität des Si cherheitsmerkmales festgestellt.
Optional kann die Prüfung auch eine Prüfung weiterer im Stand der Technik bekannter Si cherheitsmerkmale umfassen, wobei das Dokument nur dann als echt bzw. valide erkannt wird, wenn auch diese weiteren Sicherheitsmerkmale als valide erkannt werden.
Figur 4 zeigt eine Illustration von Teilschritten der Erzeugung des Sicherheitsmerkmals aus einem Bild 402 und einem digitalen Muster 404.
Bei dem Bild 402 kann es sich beispielsweise um ein digitales, im sichtbaren Licht erfasstes Portraitbild einer Person handeln, für welche ein neues Dokument ausgestellt und/oder personalisiert werden soll. Das Bild 402 kann zum Beispiel als RGB Bild erfasst und zum Zwecke des Tintenstrahldrucks in ein CMYKK+ umgewandelt werden. Außerdem wird ein digitales Muster 404 bereitgestellt. In manchen Ausführungsformen ist das Muster sehr einfach. Beispielsweise besteht das in Figur 4 abgebildete Muster aus zwei ersten Bereichen 408.1, 408.2 und zwei zweiten Bereichen 406.1, 406.2. Die ersten Bereiche sind Bereiche, die dazu bestimmt sind, mit der farbstoffbasierten Tinte aber nicht der pigmentbasierten Tinte gedruckt zu werden. Die zweiten Bereiche sind Bereiche, die dazu bestimmt sind, mit
der pigmentbasierten Tinte aber nicht mit der farbstoffbasierten Tinte gedruckt zu werden. In anderen Ausführungsformen kann das Muster auch wesentlich komplexer sein und ins besondere ein Barcode oder Matrixcode sein, dessen Komplexität es erlaubt, ein oder meh reren Datenwerte wie zum Beispiel Personen-IDs, Dokumenten-IDs und andere Werte in codierter Form in dem Muster zu speichern. Vor dem Druck wird das digitale Bild 402 und das Muster 404 überlagert. In dem hier gezeigten Beispiel haben Bild und Muster die glei che Größe und werden im Maßstab 1 zu 1 überlagert. In anderen Ausführungsformen ist es aber auch möglich, dass die Überlagerung so erfolgt, dass das Muster nur einen Teil des Bildes überlagert, und/oder dass das Muster an dynamisch und in Abhängigkeit vom Bildin halt ermittelten Positionen mit dem Bild überlagert wird. Schließlich wird das digitale Bild 402 auf dem oder in dem Dokumentenkörper so gedruckt, dass erste Regionen 414.1, 414.2 des Dokumentenkörpers den ersten Bildbereichen 408.1, 408.2 entsprechen und mit der farbstoffbasierten Tinte gedruckt werden und das zweite Regionen 412.1, 412.2 des Doku mentenkörpers den zweiten Bildbereichen 406.1, 46.2 entsprechen und mit der pigment basierten Tinte bedruckt werden. Im sichtbaren Licht sind die ersten 414 und zweiten 412 Regionen des so erhaltenen Tintenstrahldruckbildes nicht mit dem bloßen Auge unter scheidbar. Mit einem Mikroskop bzw. einer hochauflösenden Kamera ist es jedoch möglich, die ersten und zweiten Regionen und das von ihnen gebildete Muster anhand der unter schiedlichen Tröpfchenmorphologie bzw. Tröpfchentopologie zu erkennen.
In manchen Ausführungsformen wie der in Figur 4 gezeigten haben die farbstoffbasierten Tinte und die pigmentbasierte Tinte zusätzlich die Eigenschaft, dass unter einem speziellen Licht, zum Beispiel Infrarotlicht, nur die pigmentbasierte Tinte opak ist und Licht absorbiert wohingegen die farbstoffbasierte Tinte nahezu vollständig transparent und somit unsicht bar ist. In den ersten Regionen 414.1, 414.2, in welchen das Portraitbild mit der farbstoff basierte Tinte gedruckt ist, ist somit kein Aufdruck erkennbar, sondern es erscheint die Hin tergrundfarbe des Kartenkörpers. In den zweiten Regionen 412.1, 412.2, die mit der auch im Infrarotlicht opaken pigmentbasierten Tinte gedruckt wurden, sind die entsprechenden Regionen des Portraitbilds dagegen ähnlich wie im Weißlicht sichtbar. In Ausführungsfor men in welchen die farbstoffbasierte Tinte und die pigmentbasierte Tinte unter einem Spe ziallicht wie zum Beispiel Infrarotlicht oder UV-Licht unterschiedliche Farbwerte bzw. Inten sitäten im sichtbaren Wellenlängenbereich bewirken, kann eine Beleuchtung des Doku-
ments bzw. des Aufdrucks mit diesem Speziallicht durchgeführt werden um zu testen, ob das Muster unter diesen Bedingungen sichtbar ist. Falls kein Muster sichtbar ist, gilt das Dokument als unecht.
Figur 5 zeigt ein Dokument 500 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Doku ment beinhaltet einen kantenförmigen Kartenkörper 506 mit mindestens einem Bild 502, welches ein bei sichtbarem Licht nicht erkennbares Sicherheitsmerkmal in Form eines bei sichtbarem Licht nicht erkennbaren Musters aus ersten und zweiten Regionen aus Tinten strahltröpfchen unterschiedlicher Morphologie bzw. Topologie beinhaltet. Das Dokument kann optional eine Vielzahl weiterer Sicherheitsmerkmale aufweisen wie zum Beispiel Was serzeichen, Prägemarken, Hologramme oder Kippbilder, die dazu dienen, eine Fälschung zu erschweren und hier nicht abgebildet sind. Das Bild 502 kann insbesondere ein personali siertes Bild, zum Beispiel ein Portraitbild der Person, der dieses Dokument zugeordnet ist, sein. Der Dokumentenkörper kann eine bei sichtbarem Licht im wesentlichen transparente Plastikkarte sein wie zum Beispiel in EP 1222620 Bl oder WO 02/4500882 beschrieben. Der Dokumentenkörper kann jedoch auch opak sein.
Der Dokumentenkörper kann insbesondere aus mehreren Schichten bestehen, wie dies in Figur 7 illustriert wird. Beispielsweise kann das Dokument aus mehreren Schichten von Po lymermaterialien wie beispielsweise Polyolefinen, Polyestern und/oder Polycarbonaten bestehen. Insbesondere kann es sich bei dem Dokument um ein Polymerschichtverbund- Dokument handeln, dessen Herstellung in DE10 2008012419 Al beschrieben ist.
Auf dem oder in dem Dokument ist ein Bild 502 mittels Tintenstrahldruck gedruckt. In dem Bild sind erste Bereiche bzw. Regionen enthalten, die nur mit der farbstoff basierten Tinte und optional weiteren Tinten, nicht jedoch mit der druckfarbgleichen pigmentbasierten Tinte bedruckt sind, und zweite Bereiche bzw. Regionen, die nur mit der pigmentbasierten Tinte und optional weiteren Tinten, nicht jedoch mit der druckfarbgleichen farbstoffbasier- ten Tinte bedruckt sind. Die ersten und zweiten Regionen bilden ein für das menschliche Auge unsichtbares Muster. Das Bild kann zum Beispiel einen Flächenanteil von 5-95 % an der Oberfläche des Dokumentes haben.
Optional kann das Dokument weitere Elemente wie zum Beispiel einen Mikrochip 504 und/oder einen Magnetstreifen (nicht gezeigt) beinhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Dokument weitere optisch erfassbaren Daten 508 enthalten, zum Beispiel eine aufgedruckte Dokumenten-ID oder Personen-ID. Die optisch erfassbaren Daten 508 können ebenfalls aufgedruckt sein oder mittels anderer Verfahren, zum Beispiel Lasergravur, auf gebracht sein. Das in dem Bild 502 unsichtbar enthaltene Muster kann zum Beispiel ein QR- Code sein, welche die weiteren optisch erfassbaren Daten 508 in codierter Form beinhaltet.
Figur 6A zeigt einen Ausschnitt 600 des Gesichts der in Bild 502 abgebildeten Person unter Weißlicht bei 20 -facher Vergrößerung. Obwohl das rechte Auge mit der farbstoffbasierten Tinte 216 und das linke Auge mit der pigmentbasierten Tinte 214 gedruckt sind, ist bei die ser Auflösung unter Weißlicht kein Farb-bzw. Intensitätsunterschied und damit kein Muster aus ersten und zweiten Bildbereichen erkennbar.
Figur 6B zeigt einen Unterausschnitt 602 des Bildes 502 mit dem mit der farbstoffbasierten Tinte gedruckten rechten Auge der Person in 100 -facher Vergrößerung. Es ist erkennbar, dass die Tröpfchenränder unscharf sind. Es ist für die Bilderfassungseinheit nicht möglich, eine Ebene zu finden, in welcher die Tröpfchen scharf fokussiert werden.
Figur 6C zeigt einen Unterausschnitt 604 des Bildes 502 mit dem mit der pigmentbasierten Tinte gedruckten linken Auge der Person in 100 -facher Vergrößerung. Man erkennt die im Vergleich zu den Rändern der in Figur 6B gezeigten Tröpfchen scharfen, dunklen Ränder der pigmentbasierten Tintentröpfchen, die es der Bilderfassungseinheit ermöglichen, zumin dest eine Ebene zu finden, in welcher eine scharfe Fokussierung der auf die Tröpfchen mög lich ist. Gemäß Ausführungsformen umfasst das Dokumentenprüfverfahren eine Modifika tion des Zoomens der Bilderfassungseinheit so, dass in mehreren Ebenen entlang der z- Dimension des Dokuments ein Scharfstellen des Fokus versucht wird. Dabei kann festge stellt werden, ob es möglich ist, mindestens eine Ebene pro Tröpfchen zu finden, in welcher dessen Ränder scharf erscheinen. Die unterschiedliche Fokussierbarkeit bzw. Randschärfe der Tröpfchen erlaubt es einer Prüfeinheit, Bereiche zu erkennen, die nur Tröpfchen der pigmentbasierten Tinte bzw. nurTröpfchen der farbstoffbasierten Tinte beinhalten.
Figur 6D zeigt einen Unterausschnitt 606 des Bildes 502 mit dem mit der farbstoffbasierten Tinte gedruckten rechten Auge der Person in 200 -facher Vergrößerung. Auch bei dieser Vergrößerung ist die Morphologie derTropfen von einem unscharfen Umriss gekennzeich net, die Farbintensität bzw. Helligkeit derTröpfchen ist innerhalb der jeweiligen Tröpfchen weitgehend homogen verteilt.
Figur 6E zeigt einen Unterausschnitt 608 des Bildes 502 mit dem mit der pigmentbasierten Tinte gedruckten linken Auge der Person in 200 -facher Vergrößerung. Auch bei dieser Ver größerung ist die Morphologie der Tropfen von einem scharfen Umriss gekennzeichnet, die Farbintensität bzw. Helligkeit derTröpfchen ist innerhalb der jeweiligen Tröpfchen ist oft mals inhomogen verteilt, insbesondere sind die Tröpfchenränder dunkler als die Innenbe reiche derTröpfchen.
Figur 7 eine dreidimensionale Illustration unterschiedlicher Tröpfchenmorphologien und Topologien in einem mehrschichtigen Dokumentenkörper eines Dokuments 700. das Do kument umfasst mehrere Materialschichten 702-714 aus einem Polymermaterial, insbe sondere Polycarbonat. Das Dokument hat eine Länge (Dimension x), eine Breite (Dimension y) und eine Höhe (Dimension z). Die mehreren Schichten werden entlang der Dimension z übereinander gestapelt, bevor sie zu einem Schichtverbund verarbeitet werden.
Im Zuge der Herstellung des Dokuments wird das Bild mit dem nicht sichtbaren Sicher heitsmerkmal auf eine der Schichten, hier Schicht 708, per Tintenstrahldruck gedruckt, wie dies hier für Ausführungsformen der Erfindung bereits beschrieben wurde. Vorzugsweise erfolgt der Druck auf eine der Materialschichten, die später im Inneren des fertigen Doku ments liegen. Unmittelbar nach dem Aufdrucken auf die Schicht 708 verlaufen die einzel nen Tintenstrahltröpfchen 716, 718, 720, 722 auf der Oberfläche der Materialschicht 708, die durch die Dimensionen X und Y definiert wird. Die Tröpfchen 716, 718 bestehen aus der pigmentbasierten Tinte 214, z.B. einer Tinte mit Carbon Black und die Tröpfchen 720, 722 bestehen aus der farbstoffbasierten Tinte 216, z.B. einer Tinte mit Solvent Black 27. Der zweidimensionale Verlauf derTröpfchen auf diese Oberfläche wird als Morphologie der Tröpfchen bezeichnet. Der Anmelder hat festgestellt, dass die Morphologie der Tröpfchen entscheidend davon abhängt, ob das Tröpfchen aus einer pigmentbasierte Tinte 214 oder einer farbstoffbasierte Tinte 216 besteht. So sind etwa die Ränder von pigmentbasierten
Tintentröpfchen scharf fokussiert und oftmals dunkler als das Innere derTröpfchen, wohin gegen die Ränder von farbstoffbasierten Tintentröpfchen verschwommen und unscharf sind und in der Regel die gleiche Helligkeit aufweisen wie das Innere der Tröpfchen, teilwei se erscheinen die Ränder auch heller als das Tröpfchenzentrum. Zudem wurde festgestellt, dass auch die Eindringtiefe der Farbe über mehrere Schichten hinweg bei der pigmentba sierten Tinte und farbstoffbasierten Tinte unterschiedlich ist. Die Eindringtiefe der farb stoffbasierten Tinte ist größer und damit auch die Erstreckung der Tröpfchen 722, 720 ent lang der z-Achse, hier repräsentiert durch das größere L2 gegenüber dem kleineren LI.
Auch in der z-Dimension sind die Ränder der Tröpfchen unscharf. Nach Ausführungsformen werden mehrere Prüfbilder entlang der Z-Ebene von der Bilderfassungseinheit erfasst, vor zugsweise so, dass pro Ebene 702-714 mindestens ein Prüfbild erfasst wird. Beispielsweise kann der Fokus der Bilderfassungseinheit so verändert werden, dass verschiedene Ebenen des Dokuments „durchfahren" werden, wobei hierbei die Prüfbilder erfasst werden.
Das aus mehreren Schichten bestehende Dokument wird gemäß einer Ausführungsform dadurch hergestellt, dass zwei oder mehr Polymerschichten bereitgestellt werden und mindestens eine Oberfläche auf mindestens einer 708 dieser Polymerschichten mit der farbstoffbasierten Tinte und der pigmentbasierten Tinte so bedruckt wird, dass ein Bild 502 entsteht, in welchem die ersten und zweiten Bereiche des Bildes, die entweder mit der farbstoffbasierten oder mit der pigmentbasierten Tinte gedruckt wurden, ein unsichtbares Muster bilden, wie dies z.B. mit Bezug auf Figuren 4 und 5 beschrieben wurde. Das Bild kann zum Beispiel einen Flächenanteil von 5-95 % an der Oberfläche des Dokumentes ha ben. Nach dem Druckschritt werden die mehreren Schichten Polymermaterial aufeinander gestapelt und stoffschlüssig verbunden, zum Beispiel mittels Druck- und/oder Klebeverfah ren. Die bedruckte Polymerschichtoberfläche kann dabei die Oberseite oder Unterseite des Schichtverbundes bilden. Vorzugsweise ist die bedruckte Polymerschicht Oberfläche nach unten und/oder oben hin umgeben von zumindest einer weiteren Polymerschicht 706, 710, sodass die bedruckte Oberfläche sich im Inneren des Schichtverbunds befindet. Je nach Art des verwendeten Materials in den angrenzenden Schichten kann es sein, dass die Eindring tiefe derTröpfchen 716, 718, 720, 722 in die angrenzenden Schichten unterschiedlich ist.
Grundsätzlich sind als Werkstoffe für die Polymerschichten alle im Bereich der Sicherheits und/oder Wertdokumente üblichen Werkstoffe einsetzbar. Die Schichten 702-714 sind vor-
zugsweise 50 miti bis 300 miti dick. Die Polymerschichten können, gleich oder verschieden, auf Basis eines Polymerwerkstoffes aus der Gruppe, umfassend PC (Polycarbonat, insbe sondere Eisphenol A Polycarbonat), PET (Polyethylenglykolterephthalat), PMMA (Polyme- thylmethacrylat), TPU (Thermoplastische Polyurethan Elastomere), PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PI (Polyimid oder Poly-trans-lsopren), PVC (Polyvinylchlorid) und Copolyme ren solcher Polymere, gebildet sein. Des Weiteren können koextrudierte Folien dieser Ma terialien eingesetzt werden. Bevorzugt ist der Einsatz von PC-Werkstoffen, wobei bei spielsweise, aber keinesfalls notwendigerweise, auch sogenannte Nieder-Tg-Werkstoffe auf Polycarbonat-Basis einsetzbar sind, insbesondere für eine Polymerschicht, auf welcher eine Druckschicht aufgebracht ist, und/oder für eine Polymerschicht, welche mit einer Polymer schicht, die eine Druckschicht tragt, verbunden ist, und zwar auf der Seite mit der Druck schicht. Nieder-Tg-Werkstoffe sind Polymere, deren Glastemperatur unterhalb von 140°C liegt. Weitere Ausführungsformen bezüglich eines mehrschichtigen Dokuments, dessen Bedruckung und wie die einzelnen Schichten miteinander zu einem einzigen formschlüssige Dokument verbunden werden können ist in den Patentanmeldungen DE102007052947 Al und DE 102008012419A1 beschrieben.
Der Aufdruck des Bildes 502 auf den mehrschichtigen Dokumentenkörper kann in manchen Ausführungsformen auch so erfolgen, dass verschiedene Teile des Bildes in verschiedenen Schichten gedruckt werden. Es ist möglich, dass die ersten Bildbereiche mit der farbstoffba sierten Tinte durchgehend auf anderen Materialschichten gedruckt werden als die zweiten Bildbereiche mit der pigmentbasierten Tinte. In anderen Ausführungsformen erfolgt die Verteilung des Drucks auf verschiedene Schichten jedoch unabhängig von der verwendeten Tinte, sodass jede Schicht sowohl mit der pigmentbasierten Tinte als auch mit der farb stoffbasierten Tinte bedruckt wird, wenn auch auf unterschiedlichen Teilbereichen der je weiligen Schicht. Mit jeder der Schichten kann ein Teil eines Bildes 502 mit einem darin eingebetteten, visuell nicht wahrnehmbaren Sicherheitsmerkmal bzw. einem Teil davon verbunden sein. Erst in der Verbindung sind alle Teile des Bildes und des darin eingebette ten Sicherheitsmerkmals so zusammen angeordnet, dass ein Betrachter das Bild erkennen kann.
Figur 8 zeigt ein Blockdiagramm einer Prüfeinheit 800, die dazu ausgebildet ist, dass in ei nem aufgedruckten Bild unsichtbar versteckte Sicherheitsmerkmal bei Weißlicht und auch
in Abwesenheit einer Speziallichtquelle (zum Beispiel Infrarotlicht, UV-Licht) zu prüfen. Die Prüfeinheit kann als mobile Prüfeinheit oder als im mobiles Terminal ausgebildet sein. Sie beinhaltet eine Öffnung 808 zur Aufnahme eines Wert- oder Sicherheitsdokuments 500, 700. Die Öffnung kann beispielsweise lediglich aus einem Behältnis oder eine Ablagevor richtung für das Dokument bestehen, sodass der Nutzer das Dokument manuell in oder auf dieses Behältnis bzw. die Ablage positionieren muss. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Öffnung 808 einen automatischen Dokumenteinzug beinhalten, welcher das Dokument empfängt und an einer vordefinierten Stelle innerhalb der Prüfeinheit positioniert.
Die Prüfeinheit umfasst ferner eine Bilderfassungseinheit 802, zum Beispiel ein Mikroskop oder eine hochauflösende Kamera. Die Auflösung der Bilderfassungseinheit muss mindes tens so hoch sein, dass eine Mindestmenge der Tintenstrahltröpfchen (zum Beispiel min destens 20 %) auf einem Aufdruck 502 des richtig positionierten Dokuments räumlich von einander auflösbar sind. Die Bilderfassungseinheit ist dazu ausgebildet, ein oder mehrere Prüfbilder zu erfassen. Beispielsweise verfügt die Bilderfassungseinheit über einen automa tischen und/oder manuell betreibbaren Fokus. Der Fokus wird schrittweise oder kontinuier lich so verändert, dass zumindest einige der Tintenstrahltröpfchen (nämlich die, die mit pigmentbasierter Tinte gedruckt wurden) scharf erscheinen. In zumindest dieser Ebene und optional in weiteren Ebenen in Z-Richtung wird die ein digitales Bild, das sogenannte Prüfbild, erfasst. Das Prüfbild bildet zumindest das aufgedruckte Bild 502 und optional wei tere Bereiche des Dokumentenkörpers ab. Bei den erfassten Bild kann es sich zum Beispiel um ein monochromes Bild oder um ein RGB Bild handeln. Vorzugsweise handelt es sich um die gleiche Art von Bild, aus welchem auch ein Trainingsdatensatz an Bildern bestand, auf dessen Basis eine Bildanalysesoftware 806 trainiert wurde. Es ist aber auch möglich, dass ein erfasstes monochromes Bild oder RGB Bild nachträglich in ein solches Bildformat um gewandelt wird. Die Prüfbilder werden unter Weißlicht erfasst. Das bedeutet, dass zum Zeitpunkt der Bilderfassung dass in der Prüfeinheit befindliche Dokument entweder durch die Öffnung 808 mit Umgebung-Weißlicht beleuchtet wird und/oder dass das Dokument mithilfe einer Weißlichtquelle, die sich innerhalb oder in der Nähe der Prüfeinheit befindet, beleuchtet wird.
Außerdem umfasst die Prüfeinheit eine Bildanalyseeinheit 804 mit ein oder mehreren Pro zessoren 805 und einer Bildanalysesoftware 806. Bei der Bildanalysesoftware kann es sich
zum Beispiel um ein trainiertes neuronales Netz handeln. Die Bildanalysesoftware ist dazu konfiguriert, die hochaufgelösten Prüfbilder von der Bilderfassungseinheit zu empfangen oder diese von einem Speicher zu lesen, in welchen die Prüfbilder von der Bilderfassungs einheit gespeichert wurden. Zu analysieren, um die Position sowie die Morphologie und/oder Topologie der Tintenstrahltröpfchen, aus welchen der Aufdruck 502 besteht, zu ermitteln. Außerdem ist die Bildanalysesoftware dazu ausgebildet, anhand derTröpfchen- morphologie und/oder Topologie erste Bildregionen 414.1, 414.2 zu erkennen, die Tröpf chen aus farbstoffbasierter Tinte beinhalten und die frei sind von Tröpfchen aus pigment basierter Tinte, sowie zweite Bildregionen 412.1, 412.2 zu erkennen, die Tröpfchen aus pigmentbasierter Tinte beinhalten und die frei sind von Tröpfchen aus farbstoffbasierter Tinte. Die Bildanalysesoftware ist also dazu konfiguriert, ein Muster aus ersten und zweiten Regionen anhand der Tröpfchenmorphologie und/oder Topologie zu erkennen. Die Prü feinheit 800 vergleicht das erkannte Muster mit einem Referenzwert. Falls der Vergleich ergibt, dass das Muster identisch oder hinreichend ähnlich ist zu dem Referenzwert stellt die Prüfeinheit als Ergebnis der Prüfung fest, dass das Sicherheitsmerkmal valide ist und dass das Dokument, sofern nicht andere Sicherheitsmerkmale des Dokumentes invalides sein sollten, als valide (und damit echt) anzusehen ist. Die Prüfung kann auch komplexer sein, zum Beispiel wenn das Muster ein zweidimensionaler Code ist. In diesem Fall verwen det die Prüfeinheit ein Dekodierverfahren auf das erkannte Muster an, um den in dem Muster codierten Wert zu erhalten und diesen mit einem entsprechenden Referenzwert, der in einem der Prüfeinheit zugänglichen Speicher hinterlegt ist, zu vergleichen. Bei Identi tät oder hinreichender Ähnlichkeit mit dem Referenzwert wird eine Validität des Sicher heitsmerkmales bzw. des Dokumentes festgestellt.
Optional kann die Prüfeinheit eine Anzeige 810, zum Beispiel ein LED Display beinhalten. Über die Anzeige 810 kann das Ergebnis der Prüfung einen Nutzer angezeigt werden. Opti onal kann die Bildanalysesoftware auch das erkannte Muster in Form einer graphischen Repräsentation, zum Beispiel eines Überlagerungsbildes, für einen menschlichen Nutzer sichtbar machen und über die Anzeige 810 ausgeben.
Nach einer Ausführungsform ist in einem Datenspeicher des Dokuments 500, 700 ein öf fentlicher kryptographische Schlüssel gespeichert. Der öffentliche Schlüssel bildet mit ei nem privaten kryptographischen Schlüssel ein asymmetrisches kryptographisches Schlüs-
selpaar. Der private Schlüssel ist einer bestimmten Organisation, zum Beispiel dem Heraus geber des Dokuments, einer Firma oder einer Behörde, insbesondere einer staatlichen Auf sichtsbehörde, zugeordnet. Der private Schlüssel wird in einem zentralen Datenspeicher gespeichert, auf welchen die Prüfeinheit Zugriff hat. Der öffentliche Schlüssel kann in Kopie auf mehreren Dokumenten des gleichen Herausgebers gespeichert sein und zur Verschlüs selung eines geheimen Wertes verwendet werden. Beispielsweise kann das Muster einen grafischen Code, zum Beispiel einen QR-Code beinhalten, wobei in dem QR-Code ein ge heimer Datenwert in verschlüsselter Form codiert ist. Bei dem geheimen Wert kann es sich um personenbezogene Daten oder kryptographische Schlüssel handeln. Die Prüfeinheit ist dazu ausgebildet, den QR-Code zu dekodieren und dadurch den geheimen Wert in ver schlüsselter Form zu erhalten. Die Prüfeinheit verwendet nun den privaten Schlüssel, um den verschlüsselten geheimen Wert zu entschlüsseln. Der entschlüsselte geheime Wert kann wiederum von der Prüfeinheit auf verschiedene Weise geprüft und weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann der Wert mit einem Referenzwert verglichen werden.
Alternativ kann der decodierte aber noch verschlüsselte Datenwert vom der Prüfeinheit an eine Entschlüsselungsvorrichtung übertragen werden. In diesem Fall hat die Prüfeinheit keinen Zugriff auf den privaten kryptographischen Schlüssel, was die Sicherheit des Schlüs sels erhöht. Lediglich die Entschlüsselungsvorrichtung hat Zugriff auf den privaten Schlüssel und nutzt diesen für eine Entschlüsselung der von einer Vielzahl von Prüfeinheiten bereit gestellten, decodierten aber noch verschlüsselten Daten. Die entschlüsselten Daten können sodann von der Entschlüsselungsvorrichtung an die Prüfeinheit zurück übertragen werden. Vorzugsweise geschieht dies über einen geschützten Datenkommunikationskanal, zum Bei spiel eine Ende-zu-Ende Verschlüsselung. Beispielsweise kann es sich bei den entschlüssel ten Daten um eine Seriennummer oder sonstige Kennung des Dokuments oder des Nutzers, dem das Dokument zugeordnet ist, handeln. Die Seriennummer oder sonstige Kennung ist in der Prüfeinheit in Form eines Referenzwertes hinterlegt und oder kann von der Prüfein heit über einen anderen Übertragungskanal aus dem Dokument ausgelesen werden. Bei spielsweise kann die Seriennummer oder Kennung auf dem Dokumentenkörper aufge drückt oder eingraviert sein und über eine Kamera von der Prüfeinheit erfasst werden. Durch Vergleich des entschlüsselten Datenwertes mit dem Referenzwert und/oder mit dem über den anderen Übertragungskanal empfangenen Wert kann die Echtheit des Sicher-
heitsmerkmals von der Prüfeinheit festgestellt werden, wobei Werte Gleichheit oder hin reichende Werteähnlichkeit Echtheit impliziert.
Figur 9 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems 900 mit der Prüfeinheit 800 und mehreren Lichtquellen und Bilderfassungseinheiten. Das System 900 beinhaltet eine Prüfeinheit, wie diese für Ausführungsformen der Erfindung und beispielsweise mit Bezug auf Figur 8 be schrieben ist, sowie eine Weißlichtquelle 906 und eine Infrarotlichtquelle 904. Beide Licht quellen sind so positioniert, dass sie ein richtig in der Öffnung bzw. in der Prüfeinheit plat ziertes Dokument 500 beleuchten oder zumindest ein in oder auf diesem Dokument abge bildetes Bild 502 beleuchten. Die Lichtquellen 904, 906 können als integraler Bestandteil der Prüfeinheit verbaut sein oder an oder neben der Prüfeinheit verbaut oder positioniert sein. Beispielsweise kann die Öffnung 808 groß genug sein, dass durch sie auch Licht von Prüfeinheit-externe Lichtquellen in hinreichender Intensität auf das Dokument trifft.
Die Bilderfassungseinheit 802 umfasst mindestens eine hochauflösende Bilderfassungsein heit 910, die im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts sensitiv ist und Bilder aufneh men kann. Außerdem umfasst die Bilderfassungseinheit eine Infrarotlichtkamera 908, de ren Auflösung geringer sein kann als die der Weißlichtkamera 910. Die Infrarotlichtkamera 908 ist zumindest im Wellenwellenlängenbereich des infraroten Lichts sensitiv. In manchen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass eine hochauflösende Kamera, die sowohl im Weißlichtbereich als auch im Bereich des infraroten Lichts sensitiv ist und somit in funktio naler Hinsicht einer Kombination aus beiden Bilderfassungseinheiten 908, 910 entspricht.
Die Prüfeinheit kann in mindestens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden: im „Weißlichtmodus" wird das in der Prüfeinheit 800 befindliche Dokument 500 mit Weiß licht beleuchtet und die Weißlichtkamera 910 macht ein oder mehrere hochauflösende Prüfbilder unter Weißlichtbestrahlung. Die Prüfbilder können zum Beispiel als RGB Bilder erfasst und als monochrome Bilder gespeichert werden, wobei die Pixelintensitäten des monochromen Kanals sich ergeben als eine Summe oder ein Durchschnittswert der Intensi täten der 3 R, B, G Farbkanäle. Die hochaufgelösten Prüfbilder 912 werden an die Bildanaly sesoftware 806 übermittelt und diese erkennt automatisch anhand der Tröpfchenmorpho logie und/oder Topologie ein Muster 914 innerhalb des Bildes. Das Muster stellt das für das menschliche Auge unsichtbare Sicherheitsmerkmal dar und wird von der Prüfeinheit wie
beschrieben verwendet, um das Muster oder eines aus diesem abgeleiteten Wert mit ei nem Referenzwert zu vergleichen. Außerdem kann das Muster 914 einen Benutzer auch über die Anzeige 810 als Überlagerungsmuster des Bildes 912 angezeigt werden, sodass der Benutzer erkennen kann, dass hier tatsächlich ein Code erkannt wurde, der zum Beispiel einen bestimmten, erwarteten Typ von Code entspricht (zum Beispiel Barcode oder Mat rixcodes).
Außerdem kann die Prüfeinheit in einem „IR-Modus" betrieben werden. Im „IR-Modus" wird das in der Prüfeinheit 800 befindliche Dokument 500 mit Infrarotlicht der Infrarot lichtquelle 904 beleuchtet und die IR-Kamera 908 macht ein oder mehrere IR-Prüfbilder unter Infrarotlichtbestrahlung. Die IR-Prüfbilder können zum Beispiel als monochrome Bil der erfasst und gespeichert werden. Die IR-Prüfbilder können die gleiche oder eine geringe re Auflösung haben wie die Weißlichtprüfbilder. Das IR-Prüfbild oder die IR-Prüfbilder kön nen direkt auf der Anzeige 810 einem Nutzer angezeigt werden. Der IR-Modus kann insbe sondere dann vorteilhaft sein, wenn die verwendete pigmentbasierte Tinte 214 und farb stoffbasierte Tinte 216, die unter Weißlicht ein identisches oder ununterscheidbar ähnli ches Absorptionsspektrum haben, aber unter IR-Licht ein deutlich unterschiedliches Ab sorptionsspektrum haben. In diesem Fall ist nämlich das Muster auch ohne Bildanalyse er kennbar einfach dadurch, dass das Dokument einer Infrarot-Lichtquelle 904 ausgesetzt wird. Im IR-Modus wird also das von der IR-Kamera 908 unter IR Licht aufgenommene IR- Prüfbild direkt an die Anzeige 810 weitergeleitet, wo dieses dem Nutzer angezeigt wird. Auch ohne den Beitrag der Bildanalyse kann der Nutzer das Muster erkennen und dadurch das Sicherheitsmerkmal verifizieren. Optional kann auch im IR-Betriebsmodus ein Dekodie rungsschritt erfolgen, um eine in dem Muster kodierte Information zu extrahieren und die se mit einem Referenzwert zu vergleichen.
Zusätzlich zum oder anstatt des Prüfbilds, z.B. einem unter Weißlicht aufgenommenen hochauflösenden RGB Bild, kann die Prüfeinheit also dazu konfiguriert sein, zusätzlich ein IR-Bild aufzunehmen, das als „IR-Prüfbild" bezeichnet wird. Dabei handelt es sich insbeson dere um ein digitales monochromes unter IR-Beleuchtung aufgenommenes Bild geringerer Auflösung als das unter Weißlicht aufgenommene Prüfbild. Das IR-Prüfbild entspricht ei nem Helligkeitsstufenbild und kann auch als Graustufenbild dargestellt werden. Das Prüf verfahren kann außerdem umfassen das Berechnen eines Bildes aus dem als Prüfbild die-
nenden Farbbild, das dessen Helligkeitsstufenbild entspricht, wenn es mit einer im IR- Spektrum empfindlichen Kamera bei Beleuchtung mit Infrarotlicht aufgenommen worden wäre. Das Berechnen kann unter Verwendung einer Zuordnung erfolgen, die bei der Her stellung des Dokuments bereitgestellt wurde. Die Zuordnung ordnet Farbtöne eines RGB Farbbilds, z.B. des auf das oder in das Dokument gedruckten Bildes, an entsprechenden Positionen liegenden Helligkeitswerten eines unter IR-Licht von dem Tintenstrahldruck die ses Bildes aufgenommenen Monochrombilds zu. Dabei wird in Ausführungsformen der Er findung bei dem Berechnen des Helligkeitsstufenbilds nur eine opake Variante der schwar zen Druckfarbe, also der Druckfarbe der pigmentbasierten Tinte, berücksichtigt, da die farbstoffbasierte Tinte bei Beleuchtung mit Infrarotlicht transparent ist. Nachdem das be rechnete Bild vorliegt wird es mit dem monochromen IR-Prüfbild verglichen. Der Vergleich umfasst einen Vergleich der Helligkeitsstufen des berechneten Bilds und des Monochrom bilds, wobei gleiche Bereiche der Bilder verglichen werden. Eine Anpassung der Bildhellig keit und/oder des Kontrasts kann für eines oder beide Bilder vor dem Vergleich vorgenom men werden. Das Vergleichen führt zu einem Differenzbild, in dem das in das Bild eingebet tete Muster bereits erkennbar sein kann. In einem weiteren Schritt des Verfahrens wird aus dem Differenzbild das Muster rekonstruiert. Dabei können der das Verfahren ausführenden Vorrichtung zugeführte Codierungsparameter verwendet werden, welche bei der Erzeu gung des Musters verwendet wurden, bspw. eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Regionen, deren räumliche Ausdehnung, eine bei der Codierung verwendeter Fehlerkorrek tur, und dergleichen. Die Codierungsparameter können bspw. von einer Datenbank zuge führt werden. Auf dem Dokument kann eine Information vorhanden sein, die der Daten bank zugeführt wird, um die zu dem Dokument passenden Codierungsparameter auszu wählen. Diese Information ist vorzugsweise maschinenlesbar ausgestaltet. Die Codierungs parameter können über eine gesicherte Datenverbindung an die Prüfeinheit übertragen werden. Das rekonstruierte Muster, z.B. ein graphischer Code, wird anschließend decodiert.
Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wurde festgestellt, dass es solche vorteilhaften Kombinationen aus einer farbstoffbasierten Tinte und einer pigmentbasierten Tinte gibt, die zwar unter sichtbarem Licht nicht voneinander unterscheidbar sind, die aber unter Licht anderer Wellenlängen, wie zum Beispiel Infrarot oder UV, optisch deutlich voneinander
unterscheidbar sind. Somit kann der IR-Modus als schnellere und wenig rechenintensive Variante des Weißlicht-Modus angesehen werden.
Nach Ausführungsformen der Erfindung ist die Prüfeinheit so konfiguriert, dass diese im Normalfall im IR-Betrieb Modus arbeitet. Es kann aber unter bestimmten Situationen pas sieren, dass der IR-Betrieb nicht möglich ist, ja sogar kurzfristig und unvorhersehbar aus fällt. Beispielsweise kann die IR-Lichtquelle aufgrund eines technischen Defekts oder auf grund des Lebensende der Lichtquelle 904 ausfallen. Falls sich die IR-Lichtquelle 904 im Inneren der Prüfeinheit 800 befindet, die Prüfeinheit aber im Freien verwendet wird und starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, kann es sein, dass das durch die Öffnung 904 eindringende Sonnenlicht, dass ein Störlicht darstellt, eine Erfassung von IR-Prüfbildern unter reinem IR-Licht unmöglich macht. In diesem Fall wird auf den Weißlicht Betrieb ge wechselt. Dieser ist robust gegenüber eindringendem Sonnenlicht. Nach manchen Ausfüh rungsformen erfolgt der Wechsel zwischen IR-Modus und Weißlicht-Modus manuell. In anderen Ausführungsformen erfolgt der Wechsel automatisch, wenn die Prüfeinheit fest stellt, dass die IR-Lichtquelle 904 defekt ist und/oder dass ein Weißlichtanteil im Inneren der Prüfeinheit einen Maximalwert überschreitet. Beispielsweise kann die Prüfeinheit einen Weißlichtsensor haben um automatisch festzustellen, ob der Maximalwert überschritten ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das System eine Zugangskontrollvorrichtung 902, zum Beispiel eine Schranke oder ein Tor oder ist an die Zugangskontrolle Vorrichtung ge koppelt. Die Zugangskontrollvorrichtung wird automatisch in Abhängigkeit von dem Ergeb nis der Prüfung des Dokuments geöffnet. Beispielsweise wird das Tor zu einem gesicherten Bereich oder Gebäude automatisch und nur dann geöffnet, wenn ein Nutzer sich gegen über der Prüfeinheit mit einem dem Nutzer zugeordneten ID-Dokument erfolgreich authen tifiziert hat, wobei die Authentifizierung eine Prüfung des unsichtbaren Sicherheitsmerk mals beinhaltet wie dies für Ausführungsformen der Erfindung hier beschrieben ist.
Falls das Dokument 500, 700 eine Prüfung im IR-Modus zusätzlich zum Weißlicht-Modus unterstützen soll, können nach Ausführungsformen der Erfindung bereits beim Verfahren zur Herstellung oder Personalisierung des Dokuments einige zusätzliche Schritte durchge führt werden. Beispielsweise wird zunächst eine Zuordnung bereitgestellt, die eine Bezie-
hung von Farbsignalen einer weißlichtsensitiven RGB-Kamera einerseits und Monochrom signalen einer im IR-Spektrum empfindlichen Kamera andererseits für eine Vielzahl von durch Mischung von für die Herstellung des Dokuments vorgesehenen Farbmitteln erzeug te Farbtöne abbildet. Die Monochromsignale entsprechen dabei Helligkeitsstufen der je weiligen Farbtöne bei einer Beleuchtung mit I R-Licht. Die Beziehung zwischen den Farbsig nalen und den Monochromsignalen kann bspw. als Zuordnungstabelle oder in Form einer oder mehrerer analytischer Beschreibungen erfolgen. Die Beziehung kann z.B. durch Erstel len einer Farbaufnahme einer Farbreferenztafel und einer entsprechenden Aufnahme mit der im IR-Spektrum empfindlichen Kamera bei Beleuchtung mit Licht im IR-Spektrum erfol gen, wobei die Signale der Farbkamera und der im IR-Spektrum empfindlichen Kamera für identische Bildbereiche in den Aufnahmen einander zugeordnet werden.
Schließlich wird das Bild mit dem darin eingebetteten graphischen Muster auf den oder in dem Dokumentenkörper gedruckt.
Das Drucken kann unter Verwendung einer von zwei visuell ununterscheidbaren Tinten- Varianten einer der für die Herstellung des Dokuments vorgesehenen Farbe erfolgen, deren eine Variante, die „pigmentbasierte Tinte", bei Beleuchtung mit Infrarotlicht opak und de ren andere Variante, die „farbstoffbasierte Tinte", transparent ist, und für die sich die von der weißlichtsensitiven RGB-Kamera aufgenommenen Farbsignale sich nicht unterscheiden. Die jeweils verwendete Variante der in zwei Varianten vorliegenden Tinten wird beim Ein betten des graphischen Musters in das Bild ausgewählt und einem Tintenstrahldrucker als Druckinformation entsprechend zugeführt.
Die Erstellung der Zuordnung kann im Einzelnen wie folgt geschehen: zunächst wird eine Farbreferenztafel unter Verwendung der für die Herstellung des Dokuments vorgesehenen Tinten und ggf. eines für die Herstellung des Dokuments vorgesehenen Trägermaterials gedruckt. Die Farbreferenztafel beinhaltet eine Vielzahl von Tinten, die eine Vielzahl von Farbtönen abbilden, die in einem oder mehreren mit dem Dokument zu verbindenden Bil der Vorkommen, wobei die Vielzahl von Farbtönen sowohl Farbtöne von pigmentbasierten Tinten als auch von farbstoffbasierten Tinten enthalten. Es wird ein Farbbild (also ein RGB Bild unter Weißlicht) von der Farbreferenztafel aufgenommen, und ein Monochrombild mit einer im IR-Spektrum empfindlichen Kamera bei Beleuchtung der Farbreferenztafel mit IR-
Licht. Diese Schritte können in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Sodann werden die an be stimmten Positionen in der Farbreferenztafel angeordneten Farbtöne des RGB Farbbilds an entsprechenden Positionen liegenden Helligkeitswerten des Monochrombilds zugeordnet. Die Zuordnung kann als Zuordnungstabelle bereitgestellt werden, oder in der Form einer analytischen Beschreibung.
Um nun ein bestimmtes Bild einer Person oder eines anderen physischen Objekts auf den oder in den Dokumentenkörper zu drucken, wird zunächst ein RGB Farbbild des Objekts oder der Person, die auf dem Dokumentenkörper erscheinen soll, mit einer Farbkamera unter Weißlicht aufgenommen, oder es wird ein schon vorhandenes, unter Weißlicht auf genommenes RGB Bild bereitgestellt. Von diesem Bild wird ein Farbausdruck gemacht und sodann ein Monochrombild dieses Ausdrucks mit einer im IR-Spektrum empfindliche Kame ra unter Beleuchtung mit IR-Licht aufgenommen. Die Reihenfolge der Aufnahmen ist uner heblich. Aus dem Farbbild wird ein Bild berechnet, das dessen Helligkeitsstufenbild bei Auf nahme durch eine im IR-Spektrum empfindliche Kamera bei Beleuchtung mit Infrarotlicht entspricht, wenn nur eine opake Variante (eine pigmentbasierte Tinte) einer in zwei Varian ten (pigmentbasierte Tinte und farbstoffbasierte Tinte einer im wesentlichen gleichen Far be im sichtbaren Licht) vorliegenden Tinten verwendet wird, deren andere Variante bei Beleuchtung mit Infrarotlicht transparent ist. Hierzu kann eine Zuordnung bereitgestellt werden, bspw. eine auf beschrieben Art hergestellte Zuordnung. Mit anderen Worten, aus dem Bild der Farbkamera wird unter Verwendung einer Zuordnung ein Bild berechnet, das dessen Helligkeitsstufenbild bei Aufnahme durch eine im IR-Spektrum empfindliche Kamera bei Beleuchtung mit Infrarotlicht entspricht, wenn nur eine opake Variante (pigmentbasier te Tinte) einer in zwei Varianten vorliegenden Druckfarbe verwendet wird, deren andere Variante (farbstoffbasierte Tinte) bei Beleuchtung mit Infrarotlicht transparent ist.
Das berechnete Bild und das unter Beleuchtung mit Infrarotlicht aufgenommene Hellig keitsstufenbild der im IR-Spektrum empfindlichen Kamera werden verglichen und ein Diffe renzbild errechnet, das das Muster enthält.
Gemäß einer Ausführungsform wird aus dem Differenzbild ein in das von der Farbkamera erfasste Bild eingebettetes Muster rekonstruiert, dessen Inhalt decodiert wird. Dazu kön-
nen zugeführte Codierungsparameter genutzt werden, die bei der Erzeugung des Musters bzw. des graphischen Codes verwendet wurden.
Bei dem Dokument 500 kann es sich z.B. um einen Personalausweis handeln, der einen der ein Portraitbild der Person, dem er zugewiesen ist, in Form eines farbigen Tintenstrahl drucks 502 enthält. Der farbige Tintenstrahldruck wurde mit CMYK Druck erstellt, wobei die Farbe Schwarz in ersten Regionen des Tintenstrahldrucks mit einer farbstoff basierten Tinte und in zweiten Regionen des Tintenstrahldrucks mit einer pigmentbasierten Tinte gedruckt wurde. Die ersten und zweiten Regionen lassen sich im sichtbaren Licht mit dem menschli chen Auge nicht unterscheiden, sodass das aus den ersten und zweiten Regionen gebildete Muster ein Sicherheitsmerkmal ist, das für das menschliche Auge im sichtbaren Licht un sichtbar ist.
Das Portraitbild der auf dem Dokument abgebildeten Frau kann z.B. als RGB Bild von einer Kamera erfasst werden. Das Bild ist eine Pixelgraphik, die pro Pixel Tripel von Werten für die Grundfarben rot, grün und blau (RGB) oder daraus abgeleitete Signale enthält.
Im Druckverfahren gemäß einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von Farbtönen für die Darstellung von Farbbildern mit wenigen Druckfarben gedruckt, bspw. durch Bedrucken von sehr kleinen, nah beieinander liegenden Flächen oder Punkten mit den Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz. Diese Druckfarben werden auch mit den Abkürzungen C, M, Y und K bezeichnet. Aus einem Abstand betrachtet, aus dem die mit einer einzelnen Farbe bedruckten Flächen nicht mehr individuell wahrnehmbar sind erscheinen diese Bereiche je nach Flächenverhältnis der Druckfarben in den unterschiedlichsten Farbtönen.
Insbesondere die schwarze Druckfarbe, K, kann in zwei unterschiedlichen Versionen vorlie gen, K und K+, die sich visuell nicht unterscheiden, von denen eine Version eine farbstoff basierte Tinte ist, die in manchen Ausführungsformen für IR-Licht transparent ist und von denen die andere Version eine pigmentbasierte Tinte ist, die in manchen Ausführungsfor men unter IR-Licht opak ist. Je nach Farbton weist jeder Bereich eines Farbbildes einen mehr oder weniger großen Anteil an schwarzer Druckfarbe auf. Das Einbetten des Musters in das Bild (also in das Foto) beim Druck erfolgt so, dass in die mit den ersten Bereichen des Musters überlagerten Bildbereiche nur mit der schwarten farbstoffbasierten Tinte gedruckt
werden und die mit den zweiten Bereichen des Musters überlagerten Bildbereiche nur mit der pigmentbasierten schwarzen Tinte. Der Druck der übrigen C, M und Y Tinten ist von der Überlagerung des Bildes mit dem Muster nicht betroffen. Wegen der visuellen Ununter scheidbarkeit der beiden schwarzen Tinten sieht ein menschlicher Betrachter ein normales Farbfoto. Die visuelle Ununterscheidbarkeit betrifft auch eine Aufnahme mit der Farbkame ra, d.h., die Signale der Farbkamera für die unterschiedlichen Versionen der Druckfarben sind identisch. Bei Beleuchtung mit IR-Licht und Aufnahme mit einer im IR-Spektrum emp findlichen Kamera wird das Muster 914 sichtbar, wie dies in Figur 9 angedeutet ist. Dabei können insbesondere die mit der IR-Licht absorbierenden Version der schwarzen Druckfar- be gedruckten Elemente des Musters innerhalb eines Elements oder von Element zu Ele ment stark schwankende Absorptionsgrade aufweisen, die vom Bildinhalt des Farbbildes abhängig sind.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
102-110 Schritte Druckverfahren
200 Tintenstrahldrucker
202 Steuerungseinheit Tintenstrahldrucker
204 Druckkopfeinheit
206 Dokumenteneinzug Drucker
208 Tinte mit der Druckfarbe Cyan
210 Tinte mit der Druckfarbe rot
212 Tinte mit der Druckfarbe gelb
214 Tinte mit der Druckfarbe schwarz: pigmentbasierte Tinte
216 Tinte mit der Druckfarbe schwarz: farbstoffbasierte Tinte
218 Farbtankbehälter
220-228 Farbtanks
302-312 Schritte Prüfverfahren
402 digitales RGB Bild
404 Muster
406.1, 406.2 zweite Bereiche des Musters
408.1, 408.2 erste Bereiche des Musters 410 gedrucktes Bild mit ersten und zweiten Regionen im IR-Licht
414.1, 414.2 erste Regionen: mit farbstoffbasierter Tinte gedruckt
412.1, 412.2 zweite Regionen: mit pigmentbasierter Tinte gedruckt 500 Dokument
502 Aufdruck (im sichtbaren Licht)
504 Chip
506 Dokumentenkörper
508 kartenindividueller Wert
600 Ausschnitt des gedruckten Bildes 502
602 Ausschnitt von Bild 502: Auge rechts, farbstoffbas. Tinte, 100 x
604 Ausschnitt von Bild 502: Auge links, pigmentbas. Tinte, 100 x
606 Ausschnitt von Bild 502: Auge rechts, farbstoffbas. Tinte, 200 x
608 Ausschnitt von Bild 502: Auge links, pigmentbas. Tinte, 200 x
700 Dokument aus mehreren Materialschichten
702-714 einzelne Materialschichten
716 Tintenstrahltröpfchen pigmentbasierte Tinte
718 Tintenstrahltröpfchen pigmentbasierte Tinte
720 Tintenstrahltröpfchen farbstoffbasierte Tinte
722 Tintenstrahltröpfchen farbstoffbasierte Tinte
800 Prüfeinheit
802 Bilderfassung Einheit
804 Bildanalyseeinheit
805 Prozessor
806 Bi Idana lysesoftwa re 808 Öffnung/Dokumenteneinzug 810 Anzeige/Bildschirm 812 angezeigtes Prüfergebnis 900 System 902 Schranke/Tor 904 Infrarot-Lichtquelle 906 Weißlichtquelle 908 infrarotsensitive Kamera 910 hochauflösende Kamera im sichtbaren Bereich/Mikroskop 912 Prüfbild 914 Muster
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Dokuments (500,700) mit einem Dokumentenkörper (506) und einem mit dem Dokumentenkörper verbundenen, visuell nicht wahrnehm baren Sicherheitsmerkmal, umfassend:
- Bereitstellung (102) eines Tintenstrahldruckers (200), welcher zumindest ei nen ersten Tank (228) mit einer farbstoffbasierten Tinte (216) und einen zweiten Tank (226) mit einer pigmentbasierten Tinte (214) beinhaltet, wobei das Absorptionsspektrum der farbstoffbasierten Tinte und das Absorptions spektrum der pigmentbasierten Tinte einander so ähnlich sind, dass ein Tin tenstrahldruck mit der farbstoffbasierten Tinte und ein Tintenstrahldruck mit der pigmentbasierten Tinte bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbereich durch das menschliche Auge ununterscheidbar sind;
- Bereitstellen (104) eines digitalen graphischen Musters (404) das gebildet wird aus ein oder mehreren ersten Bereichen (408.1, 408.2) und ein oder mehreren zweiten Bereichen (406.1, 406.2); und
- Bereitstellen eines mit dem Dokument zu verbindenden digitalen Bildes (402);
- Überlagerung (106) des graphischen Musters und des digitalen Bildes;
- Drucken (108) des digitalen Bildes auf den oder in den Dokumentenkörper mit dem Tintenstrahldrucker derart, dass die farbstoffbasierte Tinte aber nicht die pigmentbasierte Tinte zum Druck der mit den ersten Bereichen überlagerten Regionen (414.1, 414.2) des digitalen Bildes verwendet wird und dass die pigmentbasierte Tinte aber nicht die farbstoffbasierte Tinte zum Druck der mit den zweiten Bereichen überlagerten Regionen (412.1, 412.2) des digitalen Bildes verwendet wird, wobei die Verteilung der farb stoffbasierten Tinte und der pigmentbasierten Tinte in dem gedruckten Bild das Sicherheitsmerkmal ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Muster einen Strich- oder Matrixcodes um fasst.
3. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das digitale Bild ein monochro mes digitales Bild ist oder wobei das digitale Bild ein polychromatisches Bild, insbe sondere ein RGB Bild oder CMYK Bild ist.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Dokumentenkörpermaterial, auf welchen das Bild aufgedruckt ist, eine Hintergrundfarbe hat, wobei die Hinter grundfarbe hell und insbesondere weiß ist, wobei bei einer Beleuchtung mit Licht im infraroten Spektralbereich die farbstoffbasierte Tinte für das menschliche Auge einen transparenten Farbeindruck bewirkt, sodass die ein oder mehreren ersten Bereiche die Hintergrundfarbe haben, und die pigmentbasierte Tinte für das menschliche Auge einen opaken Farbeindruck bewirkt, sodass die ein oder mehreren zweiten Bereiche eine andere Farbe als die Hintergrundfarbe haben.
5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Tinten im ersten und zwei ten Tank bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbereich beide:
- einen schwarzen Farbton haben,
• wobei die farbstoffbasierte Tinte vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfasst: Solvent Black 27, Solvent Black 29; und/oder
• wobei die pigmentbasierte Tinte vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfasst: Carbon Black, Pigment Black 28;
- oder beide einen cyanfarbenen Farbton haben,
• wobei die farbstoffbasierte Tinte vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfasst: Solvent Blue 78, Sudanblau; und/oder
• wobei die pigmentbasierte Tinte vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfasst: Cu-Phthalocyanin;
- oder beide einen magenta Farbton haben,
• wobei die farbstoffbasierte Tinte vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfasst: rote Azofarbstoffe, z.B. Solvent Red 26, Sudan Rot; und/oder
• wobei die pigmentbasierte Tinte Quinacridon ist;
- oder beide einen gelben Farbton haben,
• wobei die farbstoffbasierte Tinte vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfasst: gelbe Azofarbstoffe, z.B. Solvent Yel low 124; und/oder
• wobei die pigmentbasierte Tinte vorzugsweise ein oder mehrere der folgenden Substanzen umfasst: Brilliantgelb, Pigment Gelb 151.
6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Tintenstrahldrucker zu mindest noch einen dritten Tank mit einer weiteren farbstoffbasierte Tinte und einen vierten Tank mit einer weiteren pigmentbasierte Tinte beinhaltet, wobei das Absorptionsspektrum der weiteren farbstoffbasierten Tinte und das Absorp tionsspektrum der weiteren pigmentbasierten Tinte einander so ähnlich sind, dass diese weitere farbstoffbasierte Tinte bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbereich farblich von der weiteren pigmentbasierten Tinte durch das menschliche Auge ununterscheidbar ist, aber von den Tinten im ers ten und zweiten Tank farblich unterscheidbar ist, ferner umfassend:
- Bereitstellen eines weiteren digitalen graphischen Musters beinhaltend ein oder mehrere dritte Bereiche und ein oder mehrere vierte Bereiche; und
- Überlagerung des weiteren graphischen Musters und des digitalen Bildes;
- Durchführen des Drückens des digitalen Bildes auf den oder in den Doku- mentenkörper derart, dass die farbstoffbasierte Tinte aber nicht die pig mentbasierte Tinte zum Druck der mit den ersten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet wird, dass die pigmentbasierte Tin te aber nicht die farbstoffbasierte Tinte zum Druck der mit den zweiten Be reichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet werden, dass die weitere farbstoffbasierte Tinte aber nicht die weitere pigmentbasierte
Tinte zum Druck der mit den dritten Bereichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet wird, dass die weitere pigmentbasierte Tinte aber nicht die weitere farbstoffbasierte Tinte zum Druck der mit den vierten Be reichen überlagerten Regionen des digitalen Bildes verwendet werden, wo bei die Verteilung der farbstoffbasierten Tinte, der pigmentbasierten Tinte, der weiteren farbstoffbasierten Tinte und der weiteren pigmentbasierten Tinte in dem gedruckten Bild das Sicherheitsmerkmal ist.
7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend:
- Ermitteln einer Fläche innerhalb des Bildes, welches eine Mindesthomogeni tät und Mindestintensität hinsichtlich des Absorptionsspektrums des Farb tons aufweist, der mit der farbstoffbasierten Tinte oder der pigmentbasier ten Tinte gedruckt werden soll;
- Durchführung der Überlagerung derart, dass das graphische Muster voll ständig auf diese Fläche abgebildet wird.
8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Dokumentenkörper aus mehreren Materialschichten (702-714) aufgebaut ist, wobei das Drucken des digitalen Bildes in den Dokumentenkörper so erfolgt, dass das digitale Bild auf eine oder meh rere der Materialschichten aufgedruckt wird, und danach die ein oder mehreren be druckten Schichten, optional zusammen mit weiteren Materialschichten, zu dem Do kumentenkörper untrennbar verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die farbstoffbasierte Tinte bei dem Verbinden der mehreren Materialschichten weiter und/oder unter Erzeugung einer anderen Trop fentopologie in das Material einer oder mehrerer der Schichten eindringt als die pig mentbasierte Tinte.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das graphische Muster Daten (508) in codierter Form enthält, wobei die Daten für das Dokument und/oder dessen Besitzer einzigartig sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, außerdem umfassend:
- Versehen des Dokumentenkörpers mit einem elektronischen Schaltkreis (504), in dem eine weitere Repräsentation der einzigartigen Daten (508) gespeichert sind, und/oder wobei der elektronische Schaltkreis weitere Daten speichert, wobei auf die in dem Schaltkreis gespeicherten Daten nur nach einer erfolgreichen Authenti- fizierung und/oder Autorisierung zugegriffen werden kann.
12. Dokument (500, 700) hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 11.
13. Dokument (500, 700) mit einem Dokumentenkörper (506),
- wobei sich auf dem oder in dem Dokumentenkörper ein Tintenstrahlaufdruck (502,
600) befindet,
- wobei der Tintenstrahlaufdruck erste Tintenstrahltröpfchen (720, 722) beinhaltet, die eine erste Morphologie haben und aus einer farbstoffbasierten Tinte (216) be stehen;
- wobei der Tintenstrahlaufdruck zweite Tintenstrahltröpfchen (716, 718) beinhaltet, die eine zweite Morphologie haben die sich von der ersten Morphologie unter scheidet und aus einer pigmentbasierten Tinte (214) bestehen;
- wobei das Absorptionsspektrum der farbstoffbasierten Tinte und das Absorptions spektrum der pigmentbasierte Tinte einander so ähnlich sind, dass die ersten und zweiten Tintenstrahltröpfchen bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtbaren Spektralbereich durch das menschliche Auge farblich ununterscheidbar sind;
- wobei der Tintenstrahlaufdruck ein oder mehrere erste Bereiche (414.1, 414.2) be inhaltet, die die ersten Tintenstrahltröpfchen beinhalten und frei sind von den zweiten Tintenstrahltröpfchen;
- wobei der Tintenstrahlaufdruck ein oder mehrere zweite Bereiche (412.1, 412.2) be inhaltet, die die zweiten Tintenstrahltröpfchen beinhalten und frei sind von den ersten Tintenstrahltröpfchen;
- wobei die ersten und zweiten Bereiche ein Muster (404) bilden, welches bei Be trachtung durch das menschliche Auge bei einer Beleuchtung mit Licht im sichtba ren Spektralbereich nicht erkennbar ist.
14. Dokument (500, 700) nach Anspruch 13,
- wobei die Dicke des Dokuments dessen räumliche Erstreckung in einer Dimension z spezifiziert ist;
- wobei der Dokumentenkörper aus mehreren Materialschichten (702-714) besteht, wobei zumindest einige der Tintenstrahltröpfchen sich über mehrere Material schichten erstrecken;
- wobei eine Topologie eines Tintenstrahltröpfchens dessen räumliche Erstreckung über ein oder mehrere der Materialebenen in der Dimension z beschreibt; und
- wobei die Topologie der ersten Tintenstrahltröpfchen sich von der Topologie der zweiten Tintenstrahltröpfchen unterscheidet.
15. Verfahren zur Prüfung eines Dokuments, umfassend:
- Empfang (302) eines Dokuments (500, 700) mit einem Dokumentenkörper (506) durch eine Prüfeinheit (800), die eine Bilderfassungseinheit (802) beinhaltet, wo bei in oder auf dem Dokumentenkörper ein Tintenstrahldruck eines Bildes (502, 600) enthalten ist, wobei ein oder mehrere erste Regionen (414.1, 414.2) des Bil des mit einer farbstoffbasierten Tinte (216) gedruckt sind, wobei ein oder mehrere zweite Regionen (412.1, 412.2) des Bildes mit einer pigmentbasierten Tinte (214) gedruckt sind, wobei die ein oder mehrere ersten Regionen frei sind von der pig mentbasierten Tinte und wobei die ein oder mehreren zweiten Regionen frei sind von der farbstoffbasierten Tinte, wobei das Absorptionsspektrum der farbstoffba sierten Tinte und der pigmentbasierten Tinte so ähnlich ist, dass diese bei einer Be leuchtung des Tintenstrahldrucks mit Licht im sichtbaren Spektralbereich farblich ununterscheidbar sind;
- Aufnahme (304) eines Prüfbildes durch die Bilderfassungseinheit, wobei das Prüfbild ein digitales Bild ist, das zumindest den Tintenstrahldruck (502) des Dokuments abbildet;
- Durchführung (306) einer Bildanalyse des Prüfbilds durch die Prüfeinheit, wobei die
Bildanalyse umfasst:
• Automatische Erfassung (308) der Morphologie der im Prüfbild abgebildeten Tintenstrahltröpfchen (716, 718, 720, 722), aus welchen der Tintenstrahl druck besteht, wobei die Morphologie eines Tintenstrahltröpfchens dessen räumliche Erstreckung innerhalb des Prüfbildes beschreibt; und
• Automatische Rekonstruktion (310) eines digitalen graphischen Musters (404) aus dem Prüfbild, wobei das Muster ein oder mehrere erste Bereiche (408.1, 408.2, 414.1, 414.2) und ein oder mehrere zweite Bereiche (406.1, 406.2, 412.1, 412.2, beinhaltet, wobei die ersten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, deren Tintenstrahltröpfchen eine erste Morphologie aufweisen, wobei die zweiten Bereiche diejenigen Prüfbildregionen sind, de ren Tintenstrahltröpfchen eine zweite Morphologie aufweisen, wobei die zweite von der ersten Morphologie abweicht;
- Vergleichen (312) des rekonstruierten graphischen Musters oder eines daraus abge leiteten Wertes mit einem Referenzwert zur Prüfung der Echtheit des Dokuments.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das digitale graphische Musters ein Strich- oder Matrixcode ist, ferner umfassend:
- Decodierung des Strich- oder Matrixcodes durch die Prüfeinheit, um einen decodier ten Wert (508) zu erhalten; und
- Verwendung des decodierten Wert als den aus dem graphischen Muster abgeleite ten Wertes bei dem Vergleich mit dem Referenzwert.
17. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 15-16, wobei die Prüfeinheit zusätzlich eine Infrarotlichtquelle (904) zur Beleuchtung zumindest eines von der Bilderfas-
sungseinheit aufzunehmenden Bereichs des Dokuments beinhaltet, ferner umfas send:
- Aktivieren der Infrarotlichtquelle;
- Aufnahme eines IR-Prüfbildes durch eine IR-Bilderfassungseinheit, wobei das IR-
Prüfbild ein digitales Bild ist, das zumindest den Tintenstrahldruck des Dokuments abbildet;
- Durchführung einer Bildanalyse des IR-Prüfbilds durch die Prüfeinheit, wobei die
Bildanalyse umfasst:
• Automatische Erfassung dunkler Bereiche des IR-Prüfbildes, wobei ein dunk ler Bereich eine durchschnittliche Intensität unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes besitzt; und
• Automatische Rekonstruktion eines digitalen graphischen Musters aus den dunklen Bereichen, wobei das Muster als „IR-Muster" bezeichnet wird;
- Vergleichen des IR-Musters oder eines daraus abgeleiteten Wertes mit einem IR-
Muster-Referenzwert zur Prüfung der Echtheit des Dokuments.
18. Prüfeinheit (800) mit:
- einer Öffnung (808) für den Empfang eines Dokuments (500, 700) mit einem Doku- mentenkörper (506), der einen gedruckten Bereich beinhaltet;
- einer Bilderfassungseinheit (802) mit hinreichender Auflösung, um mindestens ei nen Teil der Tintenstrahltröpfchen (716, 718, 27, 722) in dem bedruckten Bereich räumlich auflösen zu können;
- zumindest einem Prozessor (805);
- einem nicht-flüchtigen Speicher mit computerinterpretierbaren Instruktionen (806), die, wenn sie von dem zumindest einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass Prüfverfahren gemäß einem der Ansprüche 15-17 durchführt.
19. Ein System (900) umfassend:
- die Prüfeinheit (800) von Anspruch 18; und
- eine IR-Lichtquelle (904); und/oder
- eine im IR-Spektrum empfindliche Bilderfassungseinheit; und/oder
- eine Lichtquelle (906) für Licht im sichtbaren Spektralbereich; und/oder
- einen automatischen Dokumenteneinzug; und/oder - eine Kontrollvorrichtung (902) zur Kontrolle des Zugriffs auf oder Zutritts zu: ge schützte Daten, Softwarefunktionen, Hardwarefunktionen oder räumliche Berei che, wobei die Kontrollvorrichtung dazu konfiguriert ist, den Zugriff oder Zutritt nur dann zu gewähren, falls das Prüfverfahren ergibt, dass das Dokument valide ist.
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