ES2335575T3 - Procedimiento y dispositivo de validacion de papeles de seguridad. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de control de papel de seguridad que se basa en el uso de fibrillas de diferentes colores, preferiblemente rojo, verde y azul, invisibles en luz natural, embebidas en el papel, para posterior detección visual de las mismas por medio de la iluminación del papel con luz ultravioleta, caracterizado porque consiste en el conteo de las fibrillas presentes en el papel de seguridad, usando para esto como medio de captación de la imagen de las fibrillas (2) sobre el papel (1) una cámara (4) de vídeo que suministra dichas imágenes a un ordenador (5), dotado con una tarjeta de adquisición que permite el ajuste del brillo, contraste y saturación de la imagen captada, a 24 bits y con formado BMP no comprimido, tratándose la imagen captada por medio de los siguientes tratamientos digitales: - obtención, del histograma de la imagen (16) en cada grupo de fibrillas rojas, verdes y azules, el intervalo de color HSL (tono-saturación-luminosidad) más apropiado, tratando de obtener, independientemente y dentro de cada color, el histograma de la ganancia, saturación y luminosidad con intervalo de valor máximo; - cálculo (17) de umbral, que consiste en asociar los píxeles de la imagen con el correspondiente color (rojo, verde o azul), que caiga dentro de los intervalos de HSL concordantes con cada grupo de fibrillas (rojas, verdes o azules), mientras que los píxeles que caigan fuera de dichos intervalos se cambian a negro; - sustracción (18) de las partículas de la imagen que tengan un tamaño menor que un cierto número de píxeles para eliminar motas de ruido y polvo, entre otras fuentes de interferencia; - erosiones y dilataciones (19) para unir partículas que, siendo individuales, han sido separadas en la imagen y separar las que han sido unidas. - circunvoluciones (20), aplicando diferentes filtros (paso alto, paso bajo), para destacar o amortiguar diferentes aspectos de la imagen; - análisis (21) morfológico para descubrir el número de fibrillas de cada color, tamaño de las fibrillas, posición, y centro de gravedad; - validación (22) de la imagen de acuerdo con especificaciones preestablecidas con el fin de determinar si la muestra de papel de seguridad analizada está o no está dentro de dichas especificaciones, por lo que se acepta o se rechaza.
Description
Procedimiento y dispositivo de validación de
papeles de seguridad.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de control que ha sido concebido especialmente para
garantizar, por medio de una caracterización específica, el papel
usado en la obtención de diferentes tipos de documentos como, por
ejemplo, billetes de banco, para hacer imposible o más difícil la
falsificación potencial de los mismos, sobre la base de la
inserción dentro del mismo de fibrillas de colores diferentes y en
ciertas proporciones.
La invención se refiere también al dispositivo
que permite la realización de dicho control y, en consecuencia, la
validación del papel de seguridad como tal.
En el campo del papel de seguridad, se conocen
muchísimas soluciones pensadas para caracterizar o personalizar el
mismo que hacen más difícil su producción o copia de manera
fraudulenta.
Entre las múltiples soluciones antes
mencionadas, una de ellas consiste en el uso de fibrillas que se
integran en la pasta de papel, durante el procedimiento de
fabricación del mismo, se colorea de manera invisible con luz
natural pero visible con luz ultravioleta para que, por medio de una
cierta combinación de colores, como por ejemplo, por medio de la
participación de fibrillas de colores rojo, verde y azul, en ciertas
proporciones, se logre la personalización pretendida.
Hasta hoy, la validación de papel de seguridad
con estos componentes se ha llevado a cabo de manera manual,
realizando una especie de muestreo con algunos documentos y
utilizando para ello una fuente de luz ultravioleta adecuada y un
procedimiento de detección visual de la presencia de fibras de
colores diferentes y contándolas.
Evidentemente, esta solución es lenta y
laboriosa, existiendo un alto riesgo de error en el conteo de las
fibrillas y siendo los muestreos frecuentemente de escasa
significación, ya que la meticulosidad inherente del procedimiento
no admite el uso de un alto número de muestras.
Por otra parte y aunque el conteo de las
fibrillas de cada color pueda ser exacto, usando para esto el tiempo
necesario, la uniformidad u homogeneidad de la distribución de las
mismas depende del criterio de la persona que lleve a cabo la
tarea, lo que no permite una precisión adecuada en el control de
este parámetro.
Basado en el uso de fibrillas de diferentes
colores visibles solamente con luz ultravioleta, el procedimiento
de la invención consiste en el uso de una cámara de vídeo como medio
de recepción de las imágenes, con sus lentes equipadas con filtros
que permiten la supresión de los grandes picos que son producidos
debido a la radiación de las lámparas de iluminación, de manera que
la respuesta luminosa de las fibrillas cubre la totalidad del
espectro visible y se producen longitudes de onda dentro del
infrarrojo cercano. La imagen captada por la cámara de video antes
mencionada se aplica a un ordenador equipado con una tarjeta de
adquisición y con su correspondiente programa de ordenador, en el
que, por medio de un procedimiento digital, las diferentes
fibrillas del papel se analizan, se separan y se cuentan, dentro de
sus diferentes colores antes mencionados.
Más concretamente, en el ordenador se llevan a
cabo las siguientes etapas operacionales:
Histograma de la imagen. A partir del
histograma, en cada grupo de fibrillas rojas, verdes y azules, se
obtiene el intervalo de color más adecuado, es decir, se maximizan
sucesivamente los intervalos de cada uno de los tres colores del
histograma.
A continuación, se lleva a cabo el cálculo del
umbral, es decir, se seleccionan los píxeles del color de la imagen
que caen dentro de los intervalos de color de cada grupo de
fibrillas, dentro también del correspondiente color del mismo,
mientras que se cambian a negro los píxeles que caen fuera de dichos
intervalos de color.
Seguidamente, tiene lugar la sustracción de las
partículas de la imagen de tamaño menor que un número de píxeles
predeterminado, de manera que se eliminen las motas de ruido y
polvo, entre otras perturbaciones.
A continuación, se llevan a cabo sucesivamente,
la erosión y la dilatación, cuya finalidad es, por una parte, unir
partículas que, siendo individuales, han quedado separadas en la
imagen, y, por otra parte, separar las que se hayan unido.
Seguidamente se llevan a cabo circunvoluciones,
aplicando filtros (paso alto, paso bajo) para destacar o amortiguar
diferentes aspectos de la imagen.
A continuación se lleva a cabo un análisis
morfológico que permite descubrir el número de fibras de cada color,
así como otros parámetros tales como tamaño, posición, centro de
gravedad, etc.
Finalmente, se realiza la validación de la
imagen de acuerdo con el programa establecido, lo que permite
determinar si la muestra tomada está o no dentro de las
especificaciones, para su aceptación o rechazo.
El dispositivo para la realización del
mencionado procedimiento incorpora un sistema de iluminación dotado
con dos paneles de luces con varias lámparas fluorescentes de
radiación ultravioleta, uno de ellos situado bajo la hoja de papel,
para obtener retroiluminación, y el otro situado en una de las
paredes laterales del dispositivo, en una posición perpendicular a
la hoja, de manera que, con ayuda de un espejo situado en la cara
de enfrente, se obtiene una iluminación frontal y difusa.
Lógicamente, el dispositivo está dotado con conmutadores de
encendido y apagado generales para operar independientemente con
cada uno de los paneles, con el fin de obtener dos iluminaciones
diferentes y permitir la visualización tanto de las figuras situadas
más próximas a una de las caras de la hoja como de las figuras que
están más profundas y, por consiguiente, de más difícil
visualización con una sola fuente de iluminación.
El dispositivo incorpora también una cámara de
CCD con ajuste de ganancia, temperatura de color y blanco de
referencia, con el filtro antes mencionado que solamente permite el
paso del componente visible del espectro, suprimiendo los
componentes infrarrojo y ultravioleta. Dicha cámara envía la imagen
captada en formato de vídeo compuesto a la tarjeta de adquisición
incorporada al ordenador, que permite el ajuste del brillo,
contraste y saturación de imagen.
De la patente US-5.974.150 se
conoce un procedimiento de prueba de papel de seguridad, que se basa
en el análisis por ordenador de una imagen digital del papel de
seguridad. En este documento, el procedimiento de autentificación
no se basa en la comparación de las propiedades de las fibras leídas
de una muestra, con respecto a las especificaciones establecidas
previamente.
Para completar la presente descripción y con la
finalidad de ayudar a una mejor comprensión de las características
de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización
práctica, a dicha descripción se adjunta un conjunto de dibujos
como parte integral de la misma, en los que, a modo de ilustración y
no de limitación, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra, de acuerdo con una
representación esquemática, el dispositivo para el control de papel
de seguridad que propone la invención.
La figura 2 muestra, de acuerdo con una vista en
perspectiva, un ejemplo específico de realización práctica del
dispositivo de la figura anterior.
La figura 3 muestra, finalmente, un diagrama de
bloques correspondiente al procedimiento de la invención.
En la figura 1 ha sido representada una pieza de
papel (1) con fibrillas (2) de los antes mencionados colores rojo,
verde y azul, fibrillas que se visualizarán con la colaboración de
paneles (3) de luz ultravioleta cuya radiación está situada en el
rango de entre 300 y 420 nm, siendo ésta la radiación más adecuada
para producir una respuesta luminosa de las diferentes fibrillas,
con lo que las respuestas en longitudes de onda son las
siguientes:
- -
- Fibras rojas: 400 < 1 < 450 nanómetros
- -
- Fibras verdes: 450 < 1 < 550 nanómetros
- -
- Fibras azules: 550 < 1 < 680 nanómetros.
\vskip1.000000\baselineskip
Por lo tanto, la respuesta luminosa de las
fibrillas cubre la totalidad del espectro visible.
La imagen producida sobre le papel (1) por la
antes mencionada iluminación de las fibras (2) es captada por la
cámara (4) e introducida en un ordenador (5) equipado con una
tarjeta de adquisición de datos.
La cámara (4) de vídeo incorpora en frente de su
lente un filtro (6) para recibir estrictamente o exclusivamente las
imágenes correspondientes al espectro visible.
Desde un punto de vista práctico y como se
muestra en la figura 2, el dispositivo se materializa en una carcasa
(7) en la que está definida una plataforma (8) superior con un área
(9) transparente, para la instalación del papel (1), bajo el que
está situado un panel (10) luminoso con varias lámparas
fluorescentes con radiación ultravioleta, con el fin de lograr la
retroiluminación de dicho papel (1), que está montado sobre la
carcasa (7) y, más concretamente, sobre la antes mencionada área
(9), una torre (11), estriada verticalmente, que se cierra por
medio de una cubierta (12) lateral, alojando dicha torre (11) en un
nivel inferior, un segundo panel (13) luminoso de características
similares a las del mencionado anteriormente (10), que está situado
en una posición perpendicular a la hoja (1) de papel, de manera tal
que con un espejo (14) situado dentro de la cubierta (12) se
obtiene una iluminación frontal y difusa del papel, colaborando con
estos paneles (10) y (13) luminosos un teclado (15) de control
también montado sobre la base superior de la antes mencionada
carcasa (7).
En el área superior de la torre (11) y en una
situación perpendicular a la hoja (1) de papel, está situada la
cámara (4) de CCD con su filtro correspondiente.
Más concretamente, la cámara (4) será una cámara
de 3 CCD, con ajuste de ganancia en RGB y, como se manifestó
anteriormente, con temperatura de color y blanco de referencia,
entre otras, así como con filtro que permite pasar solamente el
componente visible del espectro, suprimiendo los componentes
infrarrojo y ultravioleta.
La imagen captada en la cámara (4) se envía, en
formato de vídeo compuesto, a la tarjeta de adquisición del
ordenador (5), que permite el ajuste del brillo, del contraste y de
la saturación de la imagen captada. La imagen se capta a 24 bits
(RGB) y con formato BMP no comprimido.
La imagen captada se acondiciona en el ordenador
(5), aplicando diferentes tratamientos digitales.
Más concretamente y como se muestra en el
diagrama de bloques de la figura 3, primero se obtiene un histograma
de la imagen (16) en cada grupo de fibrillas rojas, verdes y
azules, del que se extrae el intervalo de color HSL (Tono,
Saturación, Luminosidad) de color más adecuado, concretamente de la
siguiente manera:
Se obtiene el histograma (H) de la imagen en las
fibrillas rojas.
Dentro de un área definida con precisión (con un
cierto margen de seguridad) se busca el intervalo donde dicho
histograma alcanza el máximo.
Se repiten las dos etapas anteriores en los
histogramas (S) y (L).
Se repite el procedimiento en las fibrillas
verdes y, seguidamente, en las azules.
Al final se obtiene un intervalo de HSL en cada
grupo de fibrillas con un procedimiento que es dinámico, es decir,
el intervalo obtenido varía en cada imagen, con lo que se optimiza
la investigación de fibrillas.
Posteriormente, se lleva a cabo el cálculo (17)
de un umbral, que consiste en colocar en el correspondiente color
(rojo, verde o azul), los píxeles de la imagen que caen dentro de
los intervalos HSL que corresponden al grupo de fibrillas, mientras
que los píxeles que están fuera de dichos intervalos se cambian a
negro.
A continuación tiene lugar una fase (18) de
eliminación de partículas en la que se eliminan las partículas de
la imagen que tienen un tamaño menor que un cierto número de
píxeles, con el fin de eliminar motas de ruido y polvo, entre otras
fuentes de interferencia.
A continuación se lleva a cabo una etapa (19) de
erosión y dilatación, cuya finalidad es, por una parte, unir
partículas que, siendo individuales, han sido separadas de la imagen
y, por otra parte, separar las que han sido unidas.
Una fase (20) de circunvolución, aplicando
diferentes filtros (paso alto, paso bajo) permite destacar o
amortiguar diferentes aspectos de la imagen.
Un análisis (21) morfológico sirve para
descubrir el número de fibras de cada color, así como otros
parámetros como el tamaño de las fibras, su posición, centro de
gravedad, etc.
Finalmente, se lleva a cabo una validación (22)
de la imagen, de acuerdo con una serie de reglas establecidas
previamente de manera que el programa puede determinar si la muestra
analizada está o no dentro de las especificaciones, por lo que se
acepta o se rechaza.
Antes de llevar a cabo un análisis es necesario
ajustar ciertos parámetros, específicamente, la iluminación, la
posición y el tamaño de la imagen a captar.
El ajuste de la iluminación se lleva a cabo por
medio de un color regulador, de tal manera que por dicho regulador
tiene que lograrse una cierta respuesta de HSL. Si la iluminación es
inadecuada, la respuesta caerá fuera de límites aceptables.
Para fijar la posición y el tamaño de la imagen
a captar es necesario enfocar sobre un cuadrado calibrado al tamaño
que se desea captar, de tal manera que la imagen esté perfectamente
enfocada dentro de dicho cuadro y con los límites del mismo sobre
el borde de la imagen captada. De esta manera, la relación entre los
píxeles y el nm será siempre la misma cuando se lleve a cabo en
análisis morfológico.
\newpage
Para el análisis de las fibrillas y tras exponer
la hoja (1) de papel a analizar bajo el sistema de iluminación (3)
se procede a captar la imagen por medio del programa.
Automáticamente, dicha imagen será analizada contando el número de
fibrillas de cada color y presentándolas en la pantalla. Además,
pueden obtenerse otros resultados, como el tamaño medio de las
fibras, la densidad de las fibras y el porcentaje del área de la
superficie ocupada por las mismas, entre otros. Tanto la imagen
captada como el análisis realizado pueden ser almacenados y
recuperados posteriormente.
Claims (5)
1. Procedimiento de control de papel de
seguridad que se basa en el uso de fibrillas de diferentes colores,
preferiblemente rojo, verde y azul, invisibles en luz natural,
embebidas en el papel, para posterior detección visual de las
mismas por medio de la iluminación del papel con luz ultravioleta,
caracterizado porque consiste en el conteo de las fibrillas
presentes en el papel de seguridad, usando para esto como medio de
captación de la imagen de las fibrillas (2) sobre el papel (1) una
cámara (4) de vídeo que suministra dichas imágenes a un ordenador
(5), dotado con una tarjeta de adquisición que permite el ajuste del
brillo, contraste y saturación de la imagen captada, a 24 bits y
con formado BMP no comprimido, tratándose la imagen captada por
medio de los siguientes tratamientos digitales:
- -
- obtención, del histograma de la imagen (16) en cada grupo de fibrillas rojas, verdes y azules, el intervalo de color HSL (tono-saturación-luminosidad) más apropiado, tratando de obtener, independientemente y dentro de cada color, el histograma de la ganancia, saturación y luminosidad con intervalo de valor máximo;
- -
- cálculo (17) de umbral, que consiste en asociar los píxeles de la imagen con el correspondiente color (rojo, verde o azul), que caiga dentro de los intervalos de HSL concordantes con cada grupo de fibrillas (rojas, verdes o azules), mientras que los píxeles que caigan fuera de dichos intervalos se cambian a negro;
- -
- sustracción (18) de las partículas de la imagen que tengan un tamaño menor que un cierto número de píxeles para eliminar motas de ruido y polvo, entre otras fuentes de interferencia;
- -
- erosiones y dilataciones (19) para unir partículas que, siendo individuales, han sido separadas en la imagen y separar las que han sido unidas.
- -
- circunvoluciones (20), aplicando diferentes filtros (paso alto, paso bajo), para destacar o amortiguar diferentes aspectos de la imagen;
- -
- análisis (21) morfológico para descubrir el número de fibrillas de cada color, tamaño de las fibrillas, posición, y centro de gravedad;
- -
- validación (22) de la imagen de acuerdo con especificaciones preestablecidas con el fin de determinar si la muestra de papel de seguridad analizada está o no está dentro de dichas especificaciones, por lo que se acepta o se rechaza.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo para la implementación del
procedimiento de control de la reivindicación anterior, que
comprende un sistema de iluminación (3) del papel (1) portador de
las fibrillas (2) coloreadas, una cámara (4), como medio de
adquisición de imágenes y un ordenador (5) dotado con una tarjeta de
adquisición, caracterizado porque comprende además una
carcasa (7), dotada con una plataforma (8) superior en la que se
establece un área (9) transparente para la colocación del papel
(1), bajo la que está montado un panel (10) luminoso con varias
lámparas fluorescentes con radiación en ultravioleta, que ilumina el
papel (1) con retroiluminación, surgiendo una torre (11) de dicha
plataforma (8) en la que está alojado, en un nivel inferior, un
segundo panel (13) luminoso, similar al anterior, en una posición
perpendicular con respecto a la plataforma (8) y con el que
colabora un espejo (14), situado en la cara de enfrente de la torre
(11), preferiblemente en la cubierta (12) para cerrar la misma, de
manera que a través de este espejo (14) se logra una iluminación
frontal y difusa del papel, mientras que en el área superior de la
torre está montada la cámara (4) de vídeo, en una disposición
perpendicular a la plataforma (8) y con su lente acompañada por al
menos un filtro que solamente permite el paso del componente
visible del espectro, eliminando los componentes infrarrojo y
ultravioleta.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque la cámara (4) es una cámara de 3 CCD,
con ajuste de ganancia de RGB, temperatura de color y blanco de
referencia, entre otros.
4. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque el sistema de
iluminación (3-10, 13), está acompañado por un
teclado (15) de control que permite la conmutación general de
encendido y apagado y la alimentación independiente de cada uno de
los paneles (10-13) luminosos.
5. Programa de ordenador para la implementación
del procedimiento de la reivindicación 1.
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