ES2373942T3 - Imágenes con microestructuras incorporadas. - Google Patents

Abstract

Método de generación automática de una imagen que incorpora una microestructura, de forma que cuando es vista desde una cierta distancia, principalmente la imagen global es visible, y cuando es vista de cerca, principalmente es visible la microestructura, que incluye: - la obtención de una imagen original; - la generación de una microestructura; y - la generación de dicha imagen obteniendo una zona o el total de dicha imagen original con dicha microestructura; en el que la operación de generar la microestructura incluye una síntesis automática de elementos de la microestructura como una matriz de difuminado de la microestructura a partir de las formas de la microestructura originales, y en el que la síntesis de la matriz de difuminado incluye la aplicación de operadores de morfología matemáticos a las formas de la microestructura; y en el que dicha obtención se basa en la aplicación de dicha matriz de difuminado a dicha imagen original.

Description

Imágenes con microestructuras incorporadas.

Antecedentes del invento

El presente invento se refiere generalmente a imágenes que incorporan información en el nivel global y en el nivel de la microestructura, y a un método de generación de tales imágenes. La información en el nivel de la microestructura ofrece, en particular, protección contra la imitación y puede ser usado como un medio de seguridad en documentos. El invento también se refiere a documentos que tienen características de seguridad, y a un método de generación de tales documentos, los cuales pueden incluir, por ejemplo, documentos comerciales de valores declarados, certificados, cupones e documentos de identificación personal.

El término “imágenes” aquí usado deberá ser entendido en un sentido amplio como una representación visual de material que puede ser imprimido o visto en un dispositivo de visualización, por ejemplo texto, ilustraciones, fotografías, dibujos y otros.

Una microestructura comprende unos elementos de microestructura tales como un texto, un logotipo, un adorno, un símbolo o cualquier otra forma de microestructura. Cuando es vista desde una cierta distancia, principalmente es visible la imagen global. Cuando se ve de cerca, principalmente es visible la microestructura. A distancias intermedias son visibles tanto la microestructura como la imagen global.

Se han realizado ya varios intentos en la técnica anterior para generar imágenes que incorporan información al nivel de la microestructura, en las que desde muy lejos principalmente es visible la imagen global y de cerca principalmente es visible la microestructura. Un método de la técnica anterior llamado en adelante “Depuración Artística” se expuso en la patente de EEUU Nº 6.198.545 y en el artículo de V. Ostromoukhov, R.D. Hersch, “Depuración Artística”, Siggraph95, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1995, pp 219-228. Este método requiere, sin embargo, grandes esfuerzos por parte de los diseñadores gráficos con el fin de crear la microestructura y está limitado a imágenes en dos niveles, es decir a imágenes en blanco y negro o de un único color y blanco.

En el documento US 4.557.596 se expone un método de depuración de temas de ilustraciones en tonos medios en las que los tonos grises de la ilustración en tonos medios se reproducen por cambios en la anchura estructural de una estructura de pantalla básica que tiene la forma que se desee.

Un método de la técnica anterior para incorporar una microestructura en una imagen mediante el cálculo de las diferencias de color se expone en la solicitud de Patente Europea 99.114.740.6. Este método no modifica el espesor de la microestructura de acuerdo con la intensidad local de la imagen.

Otro método denominado en adelante “Difuminado Multicolor” es expuesto en el artículo de V. Ostromoukhov, R.D. Hersch, “Difuminado Multicolor y Artístico”, Siggraph’99, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1999, pp 425-432. El método permite sintetizar imágenes en color que incorporan como puntos de trama una fina microestructura capaz de representar diversas formas tales como caracteres, logotipos y símbolos, y proporciona por lo tanto unas grandes propiedades contra la imitación. La publicación también presenta una técnica iterativa para equilibrar una formación difuminada, la cual es sin embargo lenta y engorrosa y no siempre converge para producir un resultado satisfactorio. Una desventaja del anteriormente mencionado y de otros métodos conocidos es el importante esfuerzo requerido para sintetizar las matrices de difuminado que incorporan las formas de microestructura deseadas. Estos esfuerzos requieren las capacidades de un ordenador científico para construir funciones tridimensionales, discretizarlas, volver a numerar los valores de difuminado resultantes y aplicarles un proceso de equilibrado.

Un método adicional para la creación de microestructuras dentro de una imagen cuentan con una gran matriz de difuminado cuyos niveles de umbral sucesivos representan la microestructura y usan un difuminado normal para presentar la imagen final (véase Oleg Veryovka y John Buchanan, Halftoning with Image-Based Dither Screens, Graphics Interface Proceedings, years 1988-1999, Ed. Scott MacKenzie and James Stewart, Morgan Kaufmann Publ. http://www.graphicsinterface.org/proceedings/1999/106/). En este trabajo los autores muestran cómo construir una matriz de difuminado a partir de una textura con una escala de grises arbitraria o de una imagen en escala de grises. Aplican principalmente el equilibrado del histograma para asegurar una distribución uniforme de los niveles del umbral de difuminado. El control de la textura se obtiene mediante la dispersión de los errores. Sin embargo, mientras que su método permite incorporar un texto dentro de la microestructura, las formas de los caracteres tipográficos no varían de acuerdo con la intensidad, es decir las formas de los caracteres no se hacen finas o gruesas dependiendo de la intensidad local. Su método está limitado a imágenes en blanco y negro o a imágenes objetivo de un solo color. Los autores no proporcionan un método para construir una matriz de difuminado que parta de un mapa de bits de dos niveles que incorpore las formas de la microestructura.

Un posterior método de incorporación de una microestructura dentro de una imagen está descrito en la solicitud de patente de EEUU provisional Nº 60/312.170 (presentada el 14 de agosto de 2001, inventor Huver Hu, disponible en el sitio Web http://www.amgraf.com/), que expone cómo transformar una imagen matriz en una escala de grises o una imagen matriz en dos niveles en una formación de valores de ordenación de puntos (similar a una matriz de difuminado) para ser usada por un PostScript Interpreter para sintetizar la imagen final que incorpora la microestructura. Sin embargo, este método está limitado a imágenes producidas en blanco y negro o en un único color (imágenes en dos niveles). Además, la imagen matriz es preferiblemente una imagen en una escala de grises (Figura 10 de la solicitud de patente Nº 60/312.170). Con imágenes matriz en dos niveles la microestructura generada está más bien limitada a formas sencillas (Figura 13 de la solicitud de patente Nº 60/312.170), ya que las formas crecen cuando aumentan los niveles de oscuridad desde un centro de crecimiento especificado por el usuario hacia la forma dada por la imagen matriz en dos niveles. La forma no crece más allá del 60% de la oscuridad: los niveles más oscuros se producen por el crecimiento de una máscara geométrica superpuesta separada (por ejemplo un triángulo visible en todas las partes oscuras de las cuñas en las Figuras 2, 12 y 13 de la solicitud de patente Nº 60/312.170). Además, se requiere una intervención interactiva manual para transformar una imagen matriz en una formación de valores de ordenación de puntos.

Otro enfoque para la incorporación de información dentro de una imagen en color depende de la modificación de los niveles de brillo en lugares especificados por una máscara que representa la información que hay que incorporar, a la vez que se mantiene la cromaticidad de la imagen (véase la patente de EEUU 5.530.759). No obstante, como la información incorporada realmente no se usa para construir la imagen global, no puede ser considerada una microestructura. Si la información incorporada incluye grandes superficies uniformes, la imagen global puede ser sometida a importantes cambios y la información incorporada puede llegar a ser visible a una gran distancia. Además, la máscara es fija, es decir su forma no varía en función de la intensidad o color del lugar.

Un invento posterior expuesto en la patente de EEUU 5.995.638 describe un método para autentificar documentos, que comprende una pantalla básica hecha de microestructuras y una pantalla de visualización para crear perfiles de intensidad de muaré de formas verificables. La solicitud de patente de EEUU 09/902.445 describe un método similar, en el que sin embargo la pantalla básica y la pantalla de visualización pueden experimentar transformaciones geométricas, que producen pantallas de frecuencias variables.

La incorporación de microestructuras en imágenes tiene aplicaciones no solamente en el campo de la generación de imágenes artísticas sino también en el campo de la generación de documentos que requieren protección contra imitaciones. Se conoce la forma de incorporar microestructuras como una medida de seguridad en ciertos documentos comerciales impresos tales como billetes de banco usando máquinas impresoras profesionales y técnicas de impresión sobre sustratos especiales.

Una primera consideración sobre la generación de documentos comerciales impresos tales como billetes de banco, documentos justificativos, billetes de transporte, entradas para espectáculos y otros billetes, talones o recibos que llevan o representan un valor comercial es para proporcionar una protección suficiente contra la falsificación. El grado requerido de dificultad en la producción de una falsificación dependerá sobre todo del valor, la duración de la validez y de la generalidad del documento comercial. Por ejemplo, los billetes de banco que no están relacionados con cualquier suceso específico y que siguen siendo válidos durante muchos años requieren unas características que sean extremadamente difíciles de reproducir. Por otra parte, los billetes que tengan una duración relativamente limitada, por ejemplo los billetes para transporte tales como los billetes de tren válidos para un determinado día a un destino específico, o entradas de teatro para un espectáculo determinado requieren unas medidas con un menor nivel de seguridad, ya que aseguran que el documento es difícil de reproducir en el tiempo que queda hasta el suceso o que requieren unos medios técnicos excesivos o un esfuerzo humano grande en comparación con el valor del documento comercial.

La verificación de la autenticidad de muchos documentos comerciales menudo se basa en un control visual. Aunque es fácil proporcionar documentos comerciales con características de seguridad únicas tales como códigos de barras encriptados u otros códigos, su verificación implica el uso de medios de procesamiento electrónicos que no son prácticos o son ineficaces en muchos casos.

En los documentos comerciales que dependen de un control de autenticidad visual, una medida de seguridad normal es la provisión de sustratos especiales que hagan difícil o demasiado costosa su reproducción por un potencial falsificador en relación con el valor subyacente del documento comercial. Una desventaja del uso de sustratos especiales o de técnicas de impresión especiales es que no permiten la generación de documentos comerciales en lugares en los que no están controlados por el emisor, ya sea directa o indirectamente.

A la vista del extendido uso de las redes de comunicación, tales como la Internet o las redes de área local, existe una demanda para permitir la generación de documentos comerciales impresos visualmente verificables, tales como billetes de transporte y entradas para espectáculos, en el sitio del comprador, por ejemplo en casa con un PC y una impresora normal.

En la solicitud de patente internacional WO 00/67.192 se describe un método para generar un documento comercial con ciertas características de seguridad verificables visualmente para imprimirlo sobre una impresora normal. En la solicitud anteriormente mencionada los datos pertinentes al documento comercial son manipulados de acuerdo con unas reglas predeterminadas para generar un patrón que sea visualmente reconocible por una persona informada. La seguridad contra la falsificación de un documento generado de acuerdo con el último método depende de la potencial ignorancia del falsificador de las reglas predeterminadas.

La confianza en unas reglas predeterminadas tiene diversas desventajas. Primero, las reglas deben ser comunicadas a las personas responsables del control de la autenticidad, lo cual no resulta práctico cuando participan muchos controladores. Segundo, las reglas deben dar lugar a características que sean visualmente reconocibles, con la consecuencia de que un falsificador potencial podría, sobre la base de varios documentos comerciales, ser capaz de deducir las reglas con un suficiente grado de aproximación para generar falsificaciones usando datos diferentes. A este respecto debería tenerse en cuenta que la creación de imágenes sofisticadas y la edición de un soporte lógico ampliamente disponible y para uso en un PC proporcionan al falsificador unas claras herramientas potentes para reproducir imágenes y texto manipulados con el fin de imitar patrones visualmente reconocibles dispuestos en documentos comerciales auténticos sobre la base de unas reglas predeterminadas descritas en la solicitud internacional WO 00/67.192.

Resumen del invento

El presente invento está definido por las reivindicaciones anejas.

Un objeto de este invento es proporcionar unas imágenes que incorporan una microestructura que puede ser generada eficazmente.

Otro objeto de este invento para ciertas aplicaciones es proporcionar unas imágenes que sean difíciles de imitar, en particular para uso en documentos como una característica de seguridad.

Es ventajoso en ciertas aplicaciones proporcionar imágenes que incorporen una microestructura que pueda ser rápidamente generada.

Es ventajoso en ciertas aplicaciones proporcionar imágenes que incorporen una microestructura que tenga una alta resolución o una alta calidad visual.

Es ventajoso en ciertas aplicaciones proporcionar imágenes que incorporen una microestructura que pueda ser animada.

Es también un objeto de este invento proporcionar un método de generación de tales imágenes, y un método de generación de documentos que comprendan tales imágenes. También es un objeto de este invento proporcionar un sistema informático para generar tales imágenes.

Otro objeto de este invento es proporcionar un documento de seguridad, tal como un documento comercial o certificado, y un método para generarlo, que sea difícil de falsificar pero que permita la verificación visual de su autenticidad, y que pueda ser imprimido con sistemas de impresión no profesionales, tales como impresoras de PC normales, o visualizado en un medio de visualización electrónico.

Es ventajoso proporcionar un documento de seguridad con características de seguridad que sea fácil de ser verificado visualmente por una persona que lo verifique sin la necesidad de proveer a tal persona de información restringida sobre características de seguridad ocultas o codificadas o de cualquier otra información no disponible a personas no informadas.

Es ventajoso proporcionar un método para generar unos documentos de seguridad que sean capaces de generar rápidamente documentos personales y/o para sucesos específicos, que por ejemplo comprendan información relativa a una persona, destino o suceso específicos.

Es además ventajoso proporcionar un método que permita la impresión, o la descarga para ser visualizada en la pantalla de un aparato portátil, de documentos comerciales seguros por un cliente con acceso a medios de procesamiento de datos y a medios de bases de datos a través de una red de comunicaciones tal como la Internet.

Los objetos de este invento han sido conseguidos proporcionando un método para la generación de una imagen que incorpora una microestructura de acuerdo con la reivindicación 1.

Se expone aquí un método para la generación de una imagen que incorpora una microestructura, que incluye:

-

obtener una imagen original;

-

generar una microestructura; y

-

obtener una zona o la totalidad de dicha imagen original con dicha microestructura;

en el que el proceso de generación de la microestructura incluye una síntesis automática de los elementos de la microestructura a partir de unas formas de la microestructura originales. Las formas de la microestructura están en una realización descrita originalmente en la forma de un mapa de bits de dos niveles. La síntesis automática de mapas de bits permite una creación muy eficiente de imágenes sobre la marcha, las cuales pueden incorporar unas formas de microestructura diferentes, por ejemplo basadas en la información específica del contenido de un documento en el que se usa la imagen. Además, gracias a una transformación parametrizada llevada a cabo en el momento de obtener la imagen sobre la marcha se pueden obtener ejemplos de la misma imagen de la microestructura. Una ventaja importante del método de síntesis de formación de difuminado automático presentada es su capacidad de asegurar que la microestructura incorporada en una imagen o en un documento de seguridad siga siendo visible en casi todos los niveles de intensidad (del 10% al 90% de oscuridad en la mayor parte de los ejemplos). De este modo se puede generar una imagen de alta calidad y que incorpore una microestructura.

Los objetos de este invento han sido conseguidos proporcionando un método de generación de una imagen que incorpora una microestructura de acuerdo con la reivindicación 3.

También se expone aquí un método de generación de una imagen que incorpora una microestructura, que incluye:

-

obtener una imagen original;

-

generar una microestructura; y

-

obtener dicha imagen original con dicha microestructura;

en el que la microestructura incluye una microestructura de baja frecuencia generada a partir de unos elementos de microestructura de baja frecuencia, y una microestructura de alta frecuencia generada a partir de unos elementos de la microestructura de alta frecuencia, por lo que los elementos de la microestructura de baja frecuencia son mayores que los elementos de la microestructura de alta frecuencia. Los dos niveles de la microestructura proporcionan ventajosamente una imagen que es muy difícil de falsificar. También es posible tener más niveles de la microestructura incorporados en la imagen.

La microestructura puede estar compuesta por texto, elementos gráficos y símbolos. La microestructura cuyas formas varían de acuerdo con la intensidad y color protege los elementos del documento de seguridad tales como texto, fotografías, gráficos, imágenes y posiblemente un motivo de fondo. Como el documento de seguridad está incluido en la parte superior de la microestructura, los elementos del documento y los de la microestructura no pueden ser borrados o modificados sin introducir discontinuidades en el documento de seguridad. Además, gracias a las transformaciones que tienen el efecto de deformar la microestructura en diferentes orientaciones y tamaños a lo largo del documento de seguridad, cada uno de los elementos de la microestructura no puede ser simplemente copiado e insertado en cualquier sitio.

La presente exposición explica también cómo equilibrar una imagen que incorpora una microestructura (en adelante también denominada “imagen de la microestructura”) o un documento de seguridad con la ayuda de una formación de difuminado de alta frecuencia. Dicha formación de difuminado de alta frecuencia puede incorporar una microestructura de segundo nivel que proporciona un nivel de protección adicional.

También se exponen aquí imágenes de microestructura y documentos de seguridad con una microestructura obtenida en blanco y negro, en color, o posiblemente obtenida parcialmente con tintas no normales, o tintas especiales tales como tintas fluorescentes, tintas fosforescentes, tintas metálicas, tintas iridiscentes o tintas ultravioleta. Una máscara cuya forma expresa un mensaje visual (por ejemplo una cadena de texto en negrita o un símbolo) puede especificar la parte del documento objetivo que ha de ser obtenida con una tinta especial. En unas condiciones de observación dadas (por ejemplo, el tipo de luz, el ángulo de visión) la tinta especial queda oculta. En otras condiciones de observación la tinta especial tiene el efecto de hacer que la forma de la máscara (por ejemplo, el texto o símbolo) sea claramente visible. Por ejemplo, con un cierto ángulo de visión la parte cubierta por la tinta especial queda oculta, y cuando es vista desde otro ángulo se hace visible.

Aquí también se expone una imagen de la microestructura animada formada por una microestructura que cambia con el paso del tiempo, en la que desde muy lejos principalmente es visible la imagen, y desde cerca principalmente es visible la microestructura que cambia. Tal imagen de microestructura animada se visualiza como una sucesión de ejemplos de imagen, difiriendo cada ejemplo de imagen de los anteriores ejemplos de imagen por la evolución de la microestructura. Esta evolución de la microestructura está determinada por una transformación parametrizada cuyos parámetros cambian uniformemente en función del tiempo.

También se expone aquí un método que permite combinar una imagen original, respectivamente una imagen original de tonos medios convencional con una imagen de una microestructura, disponiendo de este modo dentro de la imagen objetivo un peso mayor o menor a la microestructura. Esto permite crear imágenes objetivo, en las que gracias a una máscara con valores múltiples el peso relativo de la microestructura puede en ciertos lugares reducirse lentamente y desaparecer. En el caso de una imagen de microestructura animada dicha máscara especifica la parte de la imagen que hay que obtener con una microestructura animada y la parte que se deja sin microestructura. Con una máscara con valores múltiples el aspecto de la microestructura puede ser ajustado para ser fuerte o, por el contrario, en el límite de lo que puede ser percibido por un ojo humano a una distancia de observación normal. Además, los valores de máscara que cambian con el paso del tiempo producen unos cambios evidentes en las propiedades del aspecto de la microestructura incorporada tales como la visibilidad, lugar o extensión espacial de la microestructura incorporada dentro de la imagen.

En una realización preferida las formas originales de la microestructura están incorporadas dentro un mapa de bits en dos niveles, y la microestructura está incorporada por una formación de difuminado. Partiendo del mapa de bits que incorpora las formas de una microestructura se puede generar automáticamente la formación de difuminado. Una imagen objetivo en blanco y negro o en color (o documento de seguridad) es sintetizada difuminando una imagen original con la formación de difuminado y posiblemente equilibrando la imagen original difuminada resultante.

También se expone aquí un sistema de cálculo para sintetizar documentos de seguridad que comprende una interfaz operable a fin de recibir una solicitud para sintetizar un documento de seguridad, un módulo de preparación del soporte lógico operable para preparar los ficheros de datos procedentes de información del documento, y un módulo de producción del documento operable para producir el documento de seguridad. La preparación de los ficheros de datos puede comprender la generación de una imagen del documento original, de formas de la microestructura y posiblemente de los parámetros de transformación. El sistema de producción del documento de seguridad comprende la síntesis de una microestructura y la síntesis del documento de seguridad con esa microestructura.

También se expone aquí un sistema de cálculo para sintetizar imágenes, que comprende una interfaz operable para recibir una solicitud para sintetizar una imagen de la microestructura y que comprende un módulo de producción del soporte lógico operable para producir la imagen de la microestructura. La solicitud comprende una imagen original y unas formas de la microestructura. La imagen de la microestructura es producida por el módulo de producción sintetizando primero una microestructura y después sintetizando la imagen de la microestructura que incorpora esa microestructura.

También se ha expuesto aquí un sistema de cálculo capaz de visualizar una imagen objetivo con una microestructura incorporada que cambia con el paso del tiempo, en el que desde muy lejos es visible principalmente la imagen y de cerca principalmente es visible la microestructura cambiante. El sistema de cálculo comprende un sistema de cálculo servidor y un sistema de cálculo y de visualización del cliente. Dicho sistema de cálculo y de visualización del cliente recibe del sistema de cálculo servidor como datos de entrada una imagen en color original, unos datos de la microestructura y parámetros de evolución de la microestructura. El sistema de cálculo y de visualización sintetiza y visualiza la imagen objetivo con la microestructura incorporada sobre la marcha.

Otros objetos de este invento han sido conseguidos proporcionando un método de generación de un documento de seguridad de acuerdo con las reivindicaciones 34 ó 35.

Aquí se ha expuesto un método para generar un documento de seguridad para imprimir o visualizar, que incluye los pasos de:

-

seleccionar, recuperar o componer una imagen original;

-

seleccionar o recuperar información específica de una persona, un suceso o una negociación a la que se refiere dicho documento de seguridad;

-

generar una microestructura que comprende elementos de microestructura leíbles que proporcionan información sobre dicha persona, suceso o negociación;

-

obtener dicha imagen original con dicha imagen de la microestructura.

La microestructura puede ventajosamente ser generada como una matriz de difuminado sintetizada automáticamente a partir de unas formas de microestructura tales como elementos de mapas de bits.

La microestructura puede ser obtenida con la imagen por los métodos de obtención descritos anteriormente o mediante un proceso de tonos medios, por lo que los píxeles de la matriz de difuminado son comparados con los píxeles de la imagen de fondo y, por ejemplo, si el pixel de la imagen de fondo tiene un nivel de gris mayor que el nivel de gris inverso de la matriz de difuminado, entonces el pixel es imprimido como blanco, de lo contrario se imprime como negro. La obtención de la microestructura y de la imagen puede además comprender un paso de equilibrado de la imagen en tonos medios.

Ventajosamente, a la vista del proceso de producción, la información específica sobre el suceso o negociación es extremadamente difícil de separar del fondo o imagen original y por lo tanto es difícil de sustituir por otra información a la vista de la producción de falsificaciones. La matriz de difuminado de la microestructura puede ventajosamente comprender letras y/o números, de forma que la información específica del suceso o negociación pueda ser proporcionada en forma de palabras o números. Esto permite que información, tal como la fecha, el precio, el destino, el número de asiento, la identificación personal, el número de la tarjeta de crédito, el número de negociación del billete o cualquier otra información específica del suceso o negociación forme parte de la imagen de la microestructura. La matriz de difuminado de la microestructura puede también comprender otros caracteres, elementos gráficos, logotipos y otros diseños especiales.

La imagen original puede ventajosamente comprender una representación fotográfica o retrato del cliente, además de una imagen de fondo que pueda ser cambiada de vez en cuando, estando las imágenes fusionadas o superpuestas. La imagen original puede comprender además información escrita sobre la negociación del billete.

Otros objetos y aspectos ventajosos de este invento serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones de este invento haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1A muestra una matriz de difuminado en la que la microestructura está dada por la secuencia de niveles

de umbral de difuminado, representada en la figura como niveles de grises; la Figura 1B muestra una ampliación de una parte de la matriz de difuminado de la Figura 1A que demuestra cómo los niveles de umbral de difuminado definen la microestructura;

la Figura 2 muestra unas manchas de intensidad uniforme difuminadas con la matriz de difuminado de la Figura 1; la Figura 3 muestra una imagen superpuesta con una cuadrícula de deformación; la Figura 4 muestra una máscara que especifica las partes de la imagen que han de ser obtenidas con

microestructuras (en negro);

la Figura 5 muestra un ejemplo de una imagen de microestructura obtenida por difuminado multicolor de la imagen original mostrada en la Figura 3; la Figura 6 muestra otros ejemplos de una imagen de la microestructura; la Figura 7A muestra esquemáticamente una comparación entre una señal de intensidad de entrada (o imagen) P(x)

y un valor de umbral de difuminado G(x) y, de acuerdo con esa comparación, la fijación de un color en primer plano

o de fondo; la Figura 7B muestra las intensidades relativas da, db, dc y dd de los colores Ca, Cb, Cc, y Cd; la Figura 7C muestra la conversión de las intensidades relativas da, db, dc y dd de los colores Ca, Cb, Cc, y Cd en las

correspondientes coberturas de la superficie;

la Figura 8 muestra un diagrama de elementos útiles para la creación de imágenes con las microestructuras transformadas; la Figura 9A muestra esquemáticamente una imagen original; la Figura 9B muestra esquemáticamente una matriz de difuminado que cubre un espacio de la matriz de difuminado

original;

la Figura 10A muestra una cuadrícula de deformación colocada en un espacio de la matriz de difuminado transformada; la Figura 10B muestra la cuadrícula de la Figura 10A, deformada y colocada sobre la parte superior de la imagen

objetivo; la Figura 11A muestra una máscara que especifica la parte de la imagen objetivo que ha de ser obtenida; la Figura 11B muestra un ejemplo de la imagen objetivo producida con una microestructura transformada; la Figura 12 muestra el establecimiento de la correspondencia de la transformada de deformación Tw(x,y) entre el

espacio de la imagen objetivo y el espacio de la matriz de difuminado transformada, y el establecimiento de la correspondencia de la transformación Tt(u,v) entre el espacio de la matriz de difuminado transformada y el espacio de la matriz de difuminado original;

la Figura 13A muestra una cuadrícula rectangular y la cuadrícula rectangular deformada que especifica la transformación de deformación entre el espacio de la imagen objetivo y el espacio de la microestructura transformada;

la figura 13B muestra una microestructura en el espacio de la microestructura transformada;

la Figura 13C muestra la misma microestructura en el espacio de la imagen objetivo, deformada por la transformación de deformación definida de acuerdo con la Figura 13A; la Figura 14A muestra una imagen unidimensional en colores CMY con intensidades de color cian, magenta y

amarillo que varían en función de su posición en el eje x; la Figura 14B muestra esquemáticamente comparaciones entre las intensidades de entrada CMY de la imagen de la Figura 14A y un valor umbral de difuminado G(x), y de acuerdo con estas comparaciones, la fijación de los colores básicos resultantes (cian, magenta y amarillo);

la Figura 14C muestra los colores resultantes de una superposición de los colores básicos fijados de acuerdo con la

comparación de la Figura 14A; La Figura 15A muestra una imagen unidimensional en colores CMY con intensidades de color cian, magenta y amarillo que varían en función de su posición en el eje x;

la Figura 15B muestra esquemáticamente la comparación entre la intensidad de entrada de cian de la imagen de la Figura 15A y un valor umbral G(x) de difuminado, y de acuerdo con esta comparación, la fijación del color cian básico resultante;

la Figura 16A muestra una matriz de difuminado bidimensional de puntos dispersos; la Figura 16B muestra el difuminado unidimensional de los valores de máscara constantes p(x) con los valores de la

matriz de difuminado D(x) y la distribución espacial resultante de los valores C de color de la imagen de la microestructura y los valores Cr de color muestreados de nuevo de la imagen original; la Figura 17 muestra la aplicación de un operador de dilución a un mapa de bits con un carácter tipográfico A y la

lista ordenada L1 resultante de los conjuntos de coordenadas S1, S2, S3 que representan unos contornos discretos borrados sucesivamente y el esqueleto resultante; las Figuras 18A y 18B muestran los pasos de dilución que permiten obtener el esqueleto del carácter A; las Figuras 19A y 19B muestran el mapa de bits dual del carácter discreto A; las Figuras 20A y 20B muestran los pasos de dilución que permiten obtener el esqueleto del mapa de bits dual; las Figuras 21 y 22 ilustran los dos primeros pasos del algoritmo de dilatación alternado; la Figura 23 muestra los pasos de dilución aplicados al mapa de bits dual (dilución del mapa de bits dual);

la Figura 24 muestra un ejemplo de una imagen obtenida sin equilibrado; la Figura 25 ilustra la aplicación de un filtro de paso bajo sobre la imagen difuminada y la comparación con la figura original que produce un mapa delta;

la Figura 26 es un diagrama de flujos que muestra el equilibrado de una figura difuminada por posprocesamiento;

la Figura 27 muestra un ejemplo de una microestructura artística de alta frecuencia usada para equilibrar la microestructura de baja frecuencia; la Figura 28 ilustra la formación de difuminado de baja frecuencia (LF), la formación de difuminado de alta frecuencia

(HF) y la formación de difuminado mixta; la Figura 29A muestra la formación de difuminado mixta y su aplicación para difuminar una cuña gris; la Figura 29B muestra una ampliación de una mancha de intensidad constante difuminada con la matriz de

difuminado mixta resultante, en un tono medio del 50%; la Figura 30 muestra una imagen original; la Figura 31 muestra la misma imagen difuminada solamente con la matriz de difuminado de baja frecuencia; la Figura 32 muestra la misma imagen, difuminada y equilibrada mediante posprocesamiento; la Figura 33A ilustra una síntesis de la matriz de difuminado por la dilatación alternada y una cuña gris difuminada; la Figura 33B ilustra una síntesis de la matriz de difuminado por erosión dual y una correspondiente cuña gris

difuminada; la Figura 34 muestra un ejemplo de una cuña en la que desde una oscuridad del 25% el fondo crece y comienza a

rodear la forma de primer plano (letras hebraicas), que dejan incluso con una gran oscuridad un pequeño espacio en blanco entre el primer plano de la forma y el fondo de la forma; la Figura 35A muestra una máscara que incorpora un mensaje visual; la Figura 35B muestra una imagen de una microestructura en condiciones de observación en las que la forma de la

máscara dentro de la imagen de la microestructura es claramente visible; la Figura 36 muestra un diploma que incorpora una microestructura que contiene el nombre del portador del documento y el nombre de la institución emisora;

la Figura 37 muestra un sistema de cálculo que comprende un módulo de soporte lógico de preparación operable para la preparación y un módulo de soporte lógico de producción operable para la producción de un documento de seguridad;

la Figura 38 muestra un sistema de cálculo que comprende un módulo de soporte lógico de producción operable para la producción de una imagen de la microestructura;

la Figura 39 muestra un sistema de cálculo servidor, una matriz de difuminado que transfiere a un sistema de cálculo y de visualización de un cliente una imagen de color de entrada, una matriz de difuminado, una transformación de animación, una transformación de deformación, un conjunto de colores básicos y una capa de máscara;

la Figura 40 muestra un sistema servidor que interactúa con un programa diseñador o un subprograma que funciona en un ordenador del cliente;

la Figura 41 muestra una página Web que incorpora una imagen de una microestructura animada;

la Figura 42 es una ilustración esquemática de un sistema de procesamiento de datos distribuidos para la aplicación de un método de generación de un documento comercial impreso de acuerdo con este invento;

la Figura 43 es un diagrama de flujos que describe de una forma simplificada los diversos pasos de un método de acuerdo con una realización de este invento;

la Figura 44 es una ilustración esquemática similar a la de la Figura 42 de un sistema servidor de empresa para la aplicación de un método de generación de un documento comercial imprimido de acuerdo con este invento;

la Figura 45 es una ilustración esquemática similar a la de las Figuras 42 y 44 de un sistema servidor local o independiente para aplicar un método de generación de un documento comercial imprimido de acuerdo con este invento;

la figura 46 es un diagrama de flujos que ilustra un procedimiento para crear una imagen de un documento comercial de acuerdo con este invento;

la Figura 47 es una ilustración de la transformación de una imagen de la microestructura a una matriz de difuminado de la microestructura (representada gráficamente);

la Figura 48 es una ilustración de un proceso de obtención de una imagen contextual y de una matriz de difuminado y de una matriz por un proceso de tonos medios;

la Figura 49 es una ilustración del equilibrado de una imagen de la microestructura con la imagen contextual para formar una imagen para imprimirla de acuerdo con este invento;

las Figuras 50a a 50g son diferentes presentaciones gráficas de caracteres alfanuméricos de una matriz de difuminado de la microestructura de acuerdo con este invento;

la Figura 51 es un diagrama de flujos que ilustra un procedimiento para la verificación visual de un documento comercial imprimido de acuerdo con este invento;

la Figura 52 es una ilustración de un ejemplo de un documento comercial generado con un método de acuerdo con el invento;

la Figura 52a es una vista detallada de parte de la imagen de la Figura 52;

la Figura 52b es una vista detallada de parte de la imagen de la Figura 52a; y

la Figura 53 es una ilustración que representa un ejemplo de la aplicación de una matriz de difuminado de la microestructura sobre una imagen.

Descripción detallada del invento

El presente invento expone documentos de seguridad y métodos para generarlos, en los que la información del documento (texto, fotografías, gráficos, imágenes, fondo, en adelante denominados “elementos del documento”) está formada por microestructuras que tienen formas que varían con la intensidad de los elementos del documento. Además, la microestructura en sí puede comprender información valiosa, tal como el nombre del portador del documento, el tipo de documento, su validez o cualquier otra información pertinente para comprobar la autenticidad del documento (por ejemplo un código que exprese información sobre el documento abierta u oculta). La misma microestructura puede cubrir de forma continua varios elementos del mismo documento de seguridad. Su continuidad hace por lo tanto muy difícil conseguir la sustitución de elementos del documento individuales por elementos falsificados.

Los métodos descritos en el presente invento pueden también ser usados para generar imágenes artísticas, diseños gráficos o carteles que incorporan al menos dos capas de información, una a nivel global y otra a nivel local.

Por otra parte, como estos métodos pueden generar muchos ejemplos de la misma imagen global simplemente variando la microestructura de acuerdo con una transformación dependiente de parámetros, se pueden sintetizar las imágenes con microestructuras diferentes o las imágenes con una microestructura que cambie con el paso del tiempo, como está expuesto en la solicitud de patente US 09/902.227 (presentada el 11 de julio de 2001, por R.D. Hersch y B. Wittwer, beneficiario: EPFL).

En la siguiente descripción del invento los documentos o elementos de documentos que han de obtenerse con microestructuras se denominan “imágenes del documento” o simplemente “imágenes”. Se usan las palabras “documento”, “imagen del documento” e “imagen” de forma indistinta. Un documento, una imagen del documento o simplemente una imagen están representados, al menos parcialmente, como disposiciones de píxeles, teniendo cada pixel un valor de intensidad (gris) o varios valores de intensidad (color, por ejemplo intensidades de CMY). Un documento objetivo que incorpora una microestructura es denominado “documento de seguridad”, “imagen objetivo”, “imagen de microestructura”, o cuando el contexto lo permite, simplemente “imagen”. Dentro de un documento de seguridad, o dentro de una imagen objetivo, al menos una parte del documento de seguridad, respectivamente de la imagen objetivo, está formada por una microestructura.

El término “intensidad local” es genérico y significa bien una intensidad local o varias intensidades locales como es el caso con imágenes que tienen muchos canales tales como las imágenes en color. A menudo usamos el término “oscuridad” en lugar de intensidad cuando se muestran ejemplos impresos en blanco y negro. En estos casos la oscuridad indica el porcentaje relativo de la parte impresa, es decir la tinta negra. Es equivalente al término “intensidad de color básico” que también da el porcentaje relativo de un color básico correspondiente que aparece en el soporte (por ejemplo, un color básico impreso).

No obstante, el término “imagen” caracteriza no solamente documentos sino también imágenes usadas para varios fines, tal como ilustraciones, gráficos y patrones ornamentales reproducidos en diversos medios tales como papel, dispositivos de visualización, o medios ópticos tales como hologramas, kinegramas, etc... Las imágenes de entrada y objetivo pueden tener un único canal de intensidad (por ejemplo, blanco y negro o un único color) o muchos canales de intensidad (por ejemplo, imágenes en color). Además, las imágenes objetivo pueden incorporar colores no normales (es decir, colores diferentes del cian, magenta, amarillo y negro), por ejemplo tintas fluorescentes, tintas ultravioleta así como cualesquiera otras tintas especiales tales como las tintas metálicas o iridiscentes.

En principio, el método de Depuración Artística descrito en la sección “Antecedentes del invento” puede ser aplicado para generar imágenes que incorporan información en el nivel de la microestructura. Genera microestructuras cuyas formas varían de acuerdo con la intensidad local. No obstante, como la Depuración Artística está limitada a imágenes en dos niveles y requiere un esfuerzo de diseño importante con el fin de crear los contornos de elementos de depuración artística en intensidades diferentes, el método preferido para sintetizar imágenes con microestructuras incorporadas está basado bien en un difuminado normal o en el método de Difuminado Multicolor anteriormente citado.

En adelante, el término difuminado sin el adjetivo “normal” o “multicolor” se refiere a Difuminado Normal y Difuminado Multicolor. El Difuminado Normal así como el Difuminado Multicolor hacen uso de una matriz de difuminado cuya distribución de valores de umbral de difuminado representa la microestructura que formará parte de la imagen objetivo resultante (Figura 1A y Figura 1B). El Difuminado Normal y el Difuminado Multicolor reproducen ambos una imagen de entrada (también llamada imagen original o global) de tal forma que cuando es vista de cerca, principalmente es visible la microestructura incorporada en la imagen global, en tanto que cuando es vista desde lejos, es visible principalmente la imagen global (Figura 5).

En adelante los términos “matriz de difuminado” y “formación de difuminado” se usan indistintamente. Una formación de difuminado está compuesta por “celdas” que incorporan “valores de umbral de difuminado” o simplemente “valores de difuminado”. Como se sabe en la técnica, las matrices de difuminado de tamaños pequeño y medio cubren el plano de la imagen objetivo. Sin embargo, las matrices de difuminado usadas en el presente invento pueden ser muy grandes, posiblemente tan grandes o más que la imagen objetivo.

El término “difuminado automático” se refiere al proceso completo de (i) crear automáticamente una matriz de difuminado a partir de una imagen o mapa de bits que incorpora las formas de la microestructura, (ii) producir una imagen objetivo difuminada mediante un difuminado normal o un difuminado multicolor, y (iii) posiblemente aplicando un paso de posprocesamiento para el equilibrado de la imagen objetivo.

Algunas técnicas usadas en el presente invento, tal como los ejemplos de especificación de una transformación Tt dependiente de un parámetro de la microestructura y una transformación de deformación Tw se usan también en la solicitud de patente US 09/902.227, presentada el 11 de julio de 2001 por R.D. Hersch y B. Wittwer. No obstante, esta solicitud está centrada en la generación de imágenes de microestructuras animadas, esto es secuencias de imágenes y animaciones, mientras que el presente invento trata solamente de imágenes fijas y de documentos de seguridad que incorporan una microestructura. Sin embargo, el método de síntesis automática de las matrices de difuminado expuesto en el presente invento también facilita mucho la creación de imágenes con una microestructura animada.

Difuminado normal

El difuminado normal convierte una intensidad en un porcentaje de superficie. Una intensidad P(x) de color C de primer plano se compara con un valor G(x) de umbral de difuminado y de acuerdo con la comparación (véase la Figura 7A), si P(x)>G(x) se fija el lugar correspondiente x en el color de primer plano, y si P(x)<=G(x) se deja como color de fondo. La Figura 1A da un ejemplo de una matriz de difuminado grande que incorpora la microestructura “GET READY”; la Figura 1B muestra una parte ampliada de ella, y la Figura 2 representa la reproducción de imágenes de un color único uniforme al 20%, 40%, 60% y 80% de intensidad de color de primer plano (el color de primer plano está representado como negro). Para más explicaciones sobre sobre el difuminado normal véase H.R. Kang, Digital Color Halftoning, SPIE Press e IEEE Press, capítulo 13, 213-231.

Difuminado multicolor

El difuminado multicolor es una extensión del difuminado normal. En el Difuminado Multicolor un color C es producido por una combinación baricéntrica de varios colores básicos, por ejemplo la combinación de 4 colores Ca, Cb, Cc, y Cd. Sus pesos relativos son da, db, dc y dd (Figura 7B). El Difuminado Multicolor convierte estos pesos relativos en coberturas de superficie relativas. El Difuminado Multicolor consiste en determinar la posición del valor umbral G con respecto a los intervalos D..da, da..(da + db)..(da + db + dc), (da + db + dc)..1, (véase la Figura 7C). De acuerdo con el intervalo dentro del cual está situado G, el color C(x,y) de la imagen objetivo difuminada tomará el valor Ca, Cb, Cc, o Cd (véase la Figura 7C, valores del color a lo largo del eje x). Más precisamente, si 0<=G<da, C(x,y)=Ca, si da<=G<(da+db) C(x,y)=Cb; si (da+db)<=G,; y si (da+db+dc)<=G<=1, C(x,y)=Cd. Los mejores resultados se obtienen ordenando los 4 colores básicos Ca, Cb, Cc, y Cd situados en los vértices de un tetraedro de acuerdo con sus valores L* de ligereza creciente CIE-LAB.

El método para generar imágenes formadas por microestructuras requiere la definición de los siguientes elementos (véase la Figura 8):

-

una imagen original (también denominada imagen global);

-

una microestructura original, preferiblemente incorporada como una matriz de difuminado;

-

información de color necesaria para producir una imagen de la microestructura objetivo (opcional);

-

una transformación Tt de deformación dependiente del ejemplo que especifica los ejemplos de la microestructura que cambia en función de un parámetro t;

-

una transformación de deformación Tw que especifica una deformación entre la microestructura ejemplificada o microestructura inicial y la microestructura deformada (opcional);

y opcionalmente una máscara que especifica las partes de la imagen global que han de producirse con microestructuras así como una posible mezcla entre la imagen original y la imagen de la microestructura pura, permitiendo la mezcla especificar las propiedades de aspecto tales como la visibilidad, la posición y la extensión espacial de la microestructura.

La imagen original está situada en un espacio de imagen original (x’,y’), la microestructura original está situada en un espacio de la microestructura original (también denominado espacio de matriz de difuminado original) (x”,y”), la microestructura transformada está situada en un espacio de la microestructura transformada (también denominado espacio de la matriz de difuminado transformada) (u’,v’), y la imagen de la microestructura objetivo está situada en el espacio de la imagen de la microestructura objetivo, también llamado simplemente espacio (x,y) de la imagen objetivo.

En adelante la imagen original (x’,y’) puede representar el espacio (x’,y’) de la imagen original, la microestructura original (x”,y”) puede representar el espacio (x”,y”) de la microestructura original, la microestructura transformada puede representar el espacio (u’,v’) de la microestructura transformada, y la imagen objetivo (x,y) puede representar el espacio (x,y) de la imagen objetivo.

La microestructura representa un texto, un logotipo, un símbolo un adorno o cualquier otro tipo de motivo visual. Además, la microestructura puede combinar varios elementos, por ejemplo varios símbolos idénticos o diferentes, o una combinación libremente elegida de texto, logotipos, símbolos y adornos. En los casos preferidos de difuminado normal y de Difuminado Multicolor la microestructura es definida por una matriz de difuminado cuya sucesión de niveles de umbral de difuminado representan los motivos visuales deseados (Figura 1B).

La transformación geométrica Tt dependiente de parámetros (por ejemplo, traslación, giro, adaptación a la escala, transformación lineal, transformación geométrica no lineal) o cualquier otra transformación parametrizada que crea a partir de al menos una microestructura otra microestructura transformada cuya forma varía en función de uno o varios parámetros. Modificando los parámetros de la transformación Tt se pueden crear diferentes ejemplos de la misma imagen y con la misma información de la microestructura. Esto permite crear variaciones de un segundo documento de acuerdo con la información de documentos pertinente, tal como su fecha de expedición, su validez o su categoría de documento. En una realización preferida la transformación Tt proporciona el establecimiento de la correspondencia entre el espacio (u,v) de la matriz de difuminado transformada y el espacio de la matriz de difuminado original (véase la Figura 12).

La transformación de deformación Tw(x,y) que proporciona una deformación entre el espacio (x,y) de la imagen objetivo y el espacio (u,v) del espacio de la matriz de difuminado transformada puede bien ser dada por una fórmula que permite obtener a partir de un lugar (x,y) en el espacio de la imagen objetivo el lugar correspondiente (u,v) en el espacio de la matriz de difuminado transformada, o devolviendo una función del programa para unas coordenadas dadas en el espacio de la imagen objetivo final (el lugar (u,v) correspondiente en el espacio de la matriz de difuminado transformada Tw(x,y)). Alternativamente, la transformación de deformación puede ser especificada con respecto a las piezas, permitiendo al diseñador especificar una cuadrícula rectangular de puntos de control y permitiéndole deformar esta cuadrícula como se muestra en la Figura 13A.

La información de color necesaria para obtener la imagen de la microestructura objetivo transformada puede comprender bien una indicación de qué capas {Ci} han de usarse para obtener la imagen de la microestructura objetivo transformada o la especificación de un conjunto de colores básicos {Ci} que posiblemente comprende colores diferentes del rojo, verde y azul, cian, magenta, amarillo, blanco y negro, con los que la imagen objetivo tiene que ser sintetizada. Los colores que son miembros del conjunto de colores {Ci} usados para la obtención de la imagen de la microestructura son denominados en adelante “colores básicos”. Un color básico es un color reproducible sobre el soporte seleccionado (papel, plástico, metal, un soporte parcial o totalmente transparente, dispositivo óptico). Por ejemplo, en papel los colores básicos pueden ser los normales cian, magenta, amarillo y negro, colores no normales (por ejemplo un color Pantone tal como el color Pantone 265C) y tintas especiales tales como tintas metálicas y tintas iridiscentes (tintas ópticamente variables). Por otra parte, los colores básicos también comprenden las tintas opacas, las cuales pueden ofrecer una cierta protección contra los intentos de imitación cuando están impresas por ejemplo sobre un soporte transparente.

En el caso de una máscara en más de dos niveles de intensidad los valores de la máscara especifican una mezcla entre la imagen obtenida con las microestructuras, por ejemplo una imagen difuminada (normal o multicolor) y el color obtenido por simple muestreo repetido de la imagen original de acuerdo con el tamaño y la resolución de la imagen objetivo. Tal mezcla permite obtener unas microestructuras menos pronunciadas.

El método para generar una imagen objetivo de la microestructura se formula más adelante en términos generales para abarcar todos los métodos capaces de generar información al nivel de la microestructura. Sin embargo, en una realización preferida se usa el difuminado normal o el difuminado multicolor.

El método para generar una imagen objetivo con una microestructura incorporada comprende los siguientes pasos (véase la Figura 8):

(a)

la definición de los elementos requeridos para generar la imagen objetivo, es decir una imagen original, una microestructura original (en una realización preferida, una matriz de difuminado original), posiblemente información de color especificando un conjunto de colores básicos {Ci} usados para obtener la imagen de microestructura objetivo, una transformación dependiente de parámetros, posiblemente una transformación de deformación y una máscara;

(b)

recorrer la imagen objetivo (x,y) pixel por pixel y fila por fila que determinan las posiciones correspondientes en la imagen original (x’,y’) en la microestructura transformada (realización preferida: matriz de difuminado transformada) (u,v), en la microestructura original (realización preferida: matriz de difuminado original) (x”,y”) y en la máscara;

(c)

obtener de la posición (x’,y’) de la imagen original el color Cr que ha de ser reproducido, de la posición en el espacio (x”,y”) de la microestructura original la información de obtención (realización preferida: matriz de difuminado original) la información de obtención (realización preferida: el valor G del umbral de difuminado) y de la posición de la máscara actual el correspondiente valor p de la máscara;

(d)

realizar el algoritmo de obtención de la imagen objetivo (realización preferida: difuminado normal o difuminado multicolor) y determinar el color C de salida, posiblemente del conjunto de colores básicos {Ci};

(e)

de acuerdo con el valor p de la máscara se realiza una mezcla entre el color C de salida obtenido (realización preferida: difuminada) y el color Cr de la imagen original. En el caso de impresoras sencillas capaces de imprimir solamente un número limitado de intensidades de color distintas, el color Cr es obtenido por sus colores Cpqrs en tonos medios equivalentes obtenidos mediante una técnica convencional de formación de tonos medios (por ejemplo, usando máscaras de ruido azules, como está descrito en K.E. Spaulding, R.L. Miller, J. Schildkraut, Method for generating blue-noise dither matrices por digital halftoning, Journal of Electronic Imaging, Vol. 6, No. 2, April 1997, pp 208-230, section 4 “Blue Noise Matrices for Color Images”.

Si el valor p de la máscara indica que el lugar de la imagen presente no necesita ser obtenido con microestructuras transformadas, entonces el paso (c) se modifica para poner directamente el color Cr, respectivamente sus colores de tonos medios equivalentes Cpqrs, para ser reproducidos en la imagen objetivo y se omiten los pasos (d) y (e). Si la máscara no existe, entonces se reproduce la imagen completa con las microestructuras transformadas.

La imagen original puede ser una simple imagen de colores RGB almacenada en cualquier formato conocido. La microestructura (en una realización preferida: la matriz de difuminado) es bien precalculada o preparada para usar, o ha sido creada como se ha descrito en las secciones posteriores que comienzan a partir de la sección “Síntesis automática de una matriz de difuminado”.

Generación de imágenes de la microestructura mediante difuminado normal

Sin embargo es posible generar imágenes con microestructuras aplicando el método de difuminado normal con una gran matriz de difuminado que incorpora las formas de la microestructura independientemente de uno o varios colores básicos. Un color básico puede ser seleccionado del conjunto de cian, magenta y amarillo o de cualquier otro conjunto de colores mediante los cuales se describe la imagen. Se puede aplicar un difuminado normal a uno, varios

o todos los colores básicos. Como un ejemplo, se puede aplicar un difuminado normal separadamente a las capas cian, magenta y amarillas de una imagen (Figura 14A y Figura 14B) y visualizar la imagen objetivo resultante superponiendo las capas cian, magenta y amarillo difuminadas. La imagen objetivo resultante será así obtenida con cian, magenta, amarillo, rojo (superposición de cian y magenta), verde (superposición de cian y amarillo), azul (superposición de cian y magenta) y negro (superposición de cian, magenta y amarillo), véase la Figura 14C.

En lugar de aplicar un difuminado normal al cian, magenta y amarillo como en el ejemplo anterior, se puede también aplicar un difuminado normal a una de las capas de color, por ejemplo la capa de color predominante o la capa de color dominante en la parte de la imagen en la que se desea insertar la microestructura. Por ejemplo, con el fin de insertar una microestructura en el cielo, se puede elegir aplicar un difuminado normal a la capa cian (Figura 15B) y reproducir las otras capas de color mediante métodos convencionales tales como la depuración grupo-punto o errordifusión. En tal caso, los píxeles de la imagen objetivo están compuestos por una capa de color cian obtenida mediante un difuminado normal con una gran matriz de difuminado que incorpora las formas de la microestructura y las capas magenta y amarilla son reproducidas con un método de tonos medios convencional.

Generación de imágenes de la microestructura por Difuminado Multicolor

En la realización preferida de generación de imágenes de la microestructura por Difuminado Multicolor el método comprende los pasos de iniciación, los pasos de obtención y el paso de impresión de la imagen.

Los pasos de iniciación comprenden: (a) la iniciación de la separación de colores de la imagen original (por ejemplo RGB) de acuerdo con el conjunto de colores básicos seleccionados, (b) la creación de una estructura de datos que facilite la separación de colores, (c) realizar la separación de colores y asociar en un mapa de separación de colores a cada pixel de la imagen de color objetivo los colores básicos con los que se han de difuminar los colores y sus pesos de los colores básicos asociados, (d) asociar en un mapa de transformación de deformación a cada lugar (x,y) dentro del espacio de la imagen objetivo un indicador hacia el correspondiente lugar en el espacio de la matriz de difuminado transformada de acuerdo con la transformación de deformación definida por el usuario. Los pasos (b), (c) y (d) son útiles para acelerar la obtención de la imagen, especialmente cuando se aplica la misma transformación de deformación a las imágenes objetivo sucesivamente generadas. Como una variante, se puede elegir entre realizar la separación de colores y posiblemente la transformación de deformación durante la obtención de la imagen.

Existen varios métodos para realizar la separación de colores: uno puede resolver las ecuaciones de Neugebauer del conjunto de colores de salida (véase por ejemplo H.R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Capítulo 2, Sección 1, pp. 34-40) o colocar los colores obtenidos en un espacio de color obtenido, por ejemplo, CIE-XYZ y tetraedrizar dicho espacio (véase S.M. Chosson, R.D. Hersch, Visually based color space tetrahedrizations for printing with custom inks, Proc. SPIE, 2001, Vol. 4300, 81-92). En ese caso la estructura de datos que facilita la separación de colores es una estructura de datos en cuadrícula tridimensional que apunta hacia los elementos de la cuadrícula individual que interseccionan.

En el caso de que los colores básicos seleccionados estén situados en una cuadrícula rectilínea la tetraedrización es directa: cada cubo o elemento de volumen rectilíneo que comprende 8 vértices puede ser descompuesto en 6 tetraedros (véase H.R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, Sección 4.4. Tetrahedral interpolation, pp 70-72). Si al diseñador le está permitido elegir cualquier conjunto de colores básicos o cuando se usen tintas no normales o especiales la tetraedrización es un poco más compleja aunque puede llevarse a cabo sin dificultad con los métodos de la técnica anterior (véase por ejemplo el libro Scientific Visualization: Overviews, Methodologies and Techniques, por Gregory M. Nielson, Hans Hagen, Heinrich Müller, Müller (eds), IEEE Press, Capítulo 20, Tools for Triangulations and Tetraedrizations and Constructing Functions Defined over Them, pp. 429-509).

En el caso en que la separación de colores se realice por tetraedrización cada color de pixel de la imagen objetivo es obtenido por 4 colores básicos, miembros del grupo seleccionado de colores básicos. Para calcular los 4 colores básicos asociados con cada pixel (x,y) de la imagen objetivo el color Cr en el lugar (x’,y’) de la imagen original correspondiente se determina por doble muestreo, es decir por interpolación entre los colores de los píxeles próximos a la imagen original próxima (por ejemplo, el próximo más cercano o la interpolación bilineal de la técnica anterior). El color Cr con doble muestreo se usa para encontrar el tetraedro que lo encierra. Los 4 colores básicos Ca, Cb, Cc, Cd situados en los vértices del tetraedro y sus pesos baricéntricos da, db, dc, dd que permiten obtener el color Cr de la imagen original con doble muestreo de acuerdo con Cr = daCa+dbCb+dcCc+ddDd pueden ser almacenados, posiblemente junto con el color Cr con doble muestreo de la imagen original en un mapa de separación de colores de la imagen objetivo. Los colores básicos miembros del conjunto {Ca, Cb, Cc, Cd} con las cantidades relativas mayores son llamados los colores dominantes. Los elementos del documento de seguridad tales como texto, gráficos o imágenes pueden ser concebidos dentro de una gama de colores limitada para asegurar que solamente uno o dos colores sean predominantes a lo largo de la mayor parte de esa superficie del elemento. Esto producirá una microestructura en la que los colores dominantes son densos en las zonas oscuras y finos en las zonas destacadas del documento de seguridad.

Los pasos de obtención de la imagen son como sigue. Para obtener ejemplos de imágenes objetivo sucesivas de la imagen de la microestructura objetivo, para cada ejemplo de imagen objetivo, se recorre pixel por pixel el espacio de la imagen objetivo atravesando una fila de píxeles tras otra. Para cada pixel objetivo (x,y), si el valor M(x,y) de la máscara de la imagen objetivo indica que se ha de aplicar un difuminado multicolor (por ejemplo, M(x,y)<>0) se lee en el mapa de separación de colores de la imagen objetivo los colores básicos y sus respectivos pesos. Se determina el valor G del umbral de difuminado asociado con un pixel (x,y) objetivo obteniendo el indicador hacia el correspondiente lugar (u,v) en el espacio de la matriz de difuminado transformada, por ejemplo accediendo al mapa de la transformación de deformación creado en la fase de iniciación y de allí, por la aplicación de la transformación actual Tt(u,v) se obtiene el lugar actual (x”,y”) dentro del espacio de la matriz de difuminado original. El valor umbral G(x”,y”), los colores básicos Ca, Cb, Cc, Cd y sus respectivos pesos da, db, dc, dd se usan para el difuminado multicolor. El difuminado multicolor consiste en la determinación de la posición del valor umbral G con respecto a los intervalos D..da, da..(da + db)..(da + db + dc), (da + db + dc)..1. De acuerdo con el intervalo dentro del cual está situado G, el color C(x,y) de la imagen objetivo difuminada tomará el valor Ca, Cb, Cc, o Cd (véase la Figura 7C y la sección “Difuminado multicolor” anterior). En el caso en que se use el difuminado normal en lugar del difuminado multicolor, se determina como antes el valor G umbral de difuminado y se usa para compararlo con la intensidad del color o colores básicos que han de ser difuminados y, de acuerdo con la comparación (véase la sección “Standard dithering” anterior), se usa o usan ese color o colores básicos para producir el pixel (x,y) de la imagen objetivo actual. La Figura 15B muestra cómo se puede aplicar el difuminado a uno de los colores de la imagen, o sea al cian.

Para producir ejemplos de imagen objetivo diferentes con la misma imagen original y las mismas formas de la microestructura original se puede modificar la transformación parametrizada Tt(x,y) que describe el establecimiento de la correspondencia entre el espacio de la matriz de difuminado transformada y el espacio de la matriz de difuminado original.

En el caso de una máscara M(x,y) que especifica valores discretos que representan una proporción p entre 0 y 1, el color final Cf(x,y) es una combinación del color difuminado C(x,y) y del color original Cr (posiblemente reproducido por un método de tonos medios convencional), por ejemplo Cf(x,y) = pC(x,y) + (1-p)Cr. En lugar de una mezcla con respecto a los píxeles entre el color de la imagen difuminado C(x,y) y el color Cr (que solamente sería factible en un dispositivo de reproducción multiintensidad tal como una impresora de sublimación colorante) es posible aplicar una mezcla espacial, es decir para asegurar que solamente la proporción p de los píxeles próximos tome el color difuminado C(x,y) y la proporción (1-p) tome los valores originales Cr de color de tonos medios convencionales. Para este fin se puede usar por ejemplo una matriz de difuminado D(x,y) dispersada espacial, por ejemplo la matriz de difuminado 4x4 de Bayer (Figura 16A) y usar los umbrales t=0,1,2..15 para decidir si un pixel debería tomar el valor Cr de color convencional de tonos medios cuando p=<t/16 o tomar el color C difuminado cuando p>t/16. Como una ilustración de mezclado espacial la Figura 16B muestra en un espacio unidimensional la comparación entre la proporción p(x) y los valores D(x) de difuminado: en los que p(x)>D(x), tomando el segmento correspondiente (negro en la Figura 16B) los valores C(x) del color de la imagen difuminado, y en los que p(x)<=D(x) el correspondiente segmento (blanco en la Figura 16B) toma los valores Cr(x) de color de tonos medios convencionales.

El paso de impresión comprende la impresión de la imagen de la microestructura generada. Se debería tener en cuenta que los términos “imprimir” e “impresión” en la presente exposición se refieren a cualquier proceso para transferir una imagen sobre un soporte, que incluye los medios de un proceso litográfico, fotográfico, electrofotográfico, chorro de tinta, sublimación colorante, grabado, aguafuerte, perforación, estampado o cualquier otro proceso.

Como ejemplo se supone que la Figura 9A representa la imagen en color original. La Figura 9B representa la matriz de difuminado que cubre el espacio de la matriz de difuminado original. La transformación parametrizada Tf establece la correspondencia de la matriz de difuminado transformada en el espacio de la matriz de difuminado original. La Figura 10A representa una cuadrícula de deformación extendida sobre el espacio de la matriz de difuminado transformada. En la Figura 10B, la cuadrícula deformada se muestra en el espacio de la imagen objetivo. La transformación Tw de deformación permite establecer la correspondencia de lugares del espacio de la imagen objetivo en el espacio de la matriz de difuminado transformada. La Figura 11A muestra una máscara que especifica qué parte de la imagen original necesita ser obtenida por microestructuras. La Figura 11B muestra esquemáticamente el espacio de la imagen de color objetivo obtenida, en la que la parte cubierta por la máscara es obtenida con microestructuras. La microestructura “LSP” se obtiene gracias a la transformación de deformación (Figura 13A) que transforma por ejemplo la microestructura repetitiva mostrada en la Figura 13B en la microestructura deformada mostrada en la Figura 13C.

Como un ejemplo real, la Figura 1 muestra una matriz de difuminado que comprende las formas de la microestructura “GET READY”. La Figura 2 muestra la microestructura obtenida por difuminado con unos niveles de intensidad de color del primer plano constantes del 20%, 40%, 60% y 80% (el color del primer plano se muestra en negro, el fondo está representado por el papel blanco). La Figura 3 muestra la imagen original, con una cuadrícula de deformación superpuesta (la cuadrícula está formada por elementos rectangulares, con una diagonal adicional por rectángulo que define dos triángulos; usándose los triángulos para la transformación de deformación). En el presente caso la cuadrícula de deformación tiene el efecto de encoger la microestructura en el fondo y en la parte superior de la imagen. La Figura 4 muestra la máscara en dos niveles que especifica las zonas que hay que obtener con una microestructura, y la Figura 5 muestra un ejemplo de la imagen resultante que comprende una microestructura en las zonas especificadas por la máscara. Se puede fácilmente percibir la microestructura hecha de las formas “GET READY”. La Figura 6 muestra varios ejemplos de la imagen de la microestructura obtenida, esto es la imagen de la microestructura obtenida en diferentes momentos. La visualización de una imagen de la microestructura, en la que en sucesivas tramas los parámetros de transformación cambian uniformemente con el transcurso del tiempo, genera una imagen con una microestructura que cambia uniformemente en adelante llamada “imagen de microestructura animada” o “imagen con una microestructura incorporada que cambia con el transcurso del tiempo” o simplemente “imagen con una microestructura animada”. La transformación, también denominada “transformación de animación” mueve la microestructura hacia arriba y hacia abajo y al mismo tiempo la desplaza lentamente hacia la izquierda. La transformación de animación Tf de este ejemplo tiene la forma

x” = sx(u+ku.i)

y” = sy(v+A.cos((s.i+u)360IA))

en donde i es el número del ejemplo de la imagen objetivo actual, s es la velocidad de oscilación de la onda, ku es la velocidad de traslación horizontal, l es el periodo horizontal de la onda de la microestructura, A es su amplitud y sx, sy representan respectivamente unos factores de escala horizontal y vertical respectivamente. El desplazamiento vertical cosenoidal de la microestructura depende de su situación actual u, es decir existe una diferencia de fase en el desplazamiento vertical de la microestructura en lugares horizontales diferentes. Las variables u y v representan respectivamente las coordenadas horizontal y vertical actuales dentro del espacio (u,v) de la matriz de difuminado transformada. Una imagen de la microestructura animada puede ser incorporada en un soporte formado por un dispositivo óptico. Tales dispositivos ópticos pueden comprender hologramas, kinegramas o elementos difractivos.

Uso de color y de microestructuras para reforzar la protección del documento

Las imágenes en color pueden reforzar la seguridad de los documentos contra intentos de imitación haciendo más difícil a los potenciales imitadores sustituir elementos de documento individuales o elementos de la microestructura individuales por otros elementos falsificados. Se puede, por ejemplo, crear imágenes con colores que varíen muy fuertemente para la posterior síntesis de una imagen de la microestructura en color objetivo tomando como imagen de entrada una imagen en una escala de grises, extendiendo sobre la parte superior de ella una cuadrícula y asignando a cada punto de la cuadrícula un valor cromático en un espacio de color adecuado, por ejemplo un valor para tono (H) y saturación (S) en el modelo de color HLS (véase Foley, Van Dam, Feiner, Hughes, Computer Graphics: Principles and Practice, Addison-Wesley, 1999, sección 13.3.5: The HLS Color Model, pp 592-595). Esa cuadrícula puede ser deformada como se muestra en la Figura 13A. La cuadrícula original, o posiblemente la cuadrícula deformada, definen por interpolación (interpolación triangular dentro de los triángulos obtenidos por subdivisión de los cuadriláteros de la cuadrícula en pares de triángulos) un valor de tono y de saturación para cada pixel de la imagen en escala de grises. Se puede establecer la correspondencia de la intensidad de cada pixel de la imagen en una escala de grises proporcionalmente sobre la ligereza (L) del espacio HLS. Invirtiendo la transformación los valores HLS de cada pixel en RGB y después posiblemente en los CMY (C=1-R, M=1-G, Y=1-B) se obtiene una imagen en color original con fuertes variaciones de color, las cuales después del subsiguiente difuminado con una matriz de difuminado que incorpora una microestructura creará una imagen de la microestructura objetivo con un color de la microestructura local que varía fuertemente. Tales variaciones, juntamente con la necesidad de recrear manualmente los elementos de la microestructura hechos con cantidades relativas diferentes de colores básicos (como es el caso con el Difuminado Multicolor) realizan la tarea de sustituir los elementos individuales de la imagen del documento por elementos falsificados una tarea muy dura a los potenciales imitadores.

Uso de tintas especiales tales como tintas metálicas e iridiscentes para reforzar la protección del documento

Las tintas especiales tales como las tintas metálicas o iridiscentes ofrecen una protección incluso mayor contra los intentos de imitar documentos, ya que los dispositivos de impresión con al menos un cartucho de tinta con una tinta especial no son fácilmente accesibles al público general. Cuando se observa desde un ángulo de visión dado, una tinta especial puede tener un color dado, en tanto que cuando es vista desde otro ángulo puede tener un color diferente. Esto permite incorporar una tinta especial en las partes de la imagen objetivo especificadas por una máscara, que cuando es vista por un observador desde un cierto ángulo éste no percibe diferencia alguna con las partes que la rodean, y cuando es vista desde otro ángulo lleva un mensaje visual distinto, el mensaje representado por la forma de la máscara. Una forma de incorporar una tinta especial en las partes circundantes es medir su espectro con un espectrómetro de acuerdo con una geometría de medida dada, por ejemplo una fuente de luz colimada a 45 grados y el sensor de luz a cero grados (que es por ejemplo la geometría del espectrofotómetro Gretag SPM 500). A partir del espectro medido se pueden obtener los correspondientes valores CIE-XYZ (la fórmula para convertir un espectro en un valor CIE-XYZ triestímulo está dada en el libro: G. Wyszecki y W.S. Styles, Color Science, 2ª edición, J. Wiley, 1982, pp. 155-158) que caracteriza el color básico de la tinta especial en estas condiciones de visión. El color básico de la tinta especial se usa entonces para la separación de los colores de la imagen original (véase anteriormente la sección “Generación de imágenes de la microestructura por Difuminado Multicolor”, párrafo sobre la separación por tetraedrización). Las partes de una imagen de color introducida original que ha de ser obtenida con una tinta especial puede ser obtenida por una combinación de esa tinta especial y de otros colores básicos, por ejemplo los otros tres colores básicos. Esta técnica permite obtener un color de la imagen original con o sin la tinta especial. Cuando se ha obtenido con una tinta especial, la tinta especial está, en ciertas condiciones de observación (por ejemplo, un cierto ángulo de visión), oculta dentro de la imagen objetivo. En unas condiciones de observación diferentes (por ejemplo, con un ángulo de visión diferente), las partes cubiertas por la tinta especial se hacen visibles. Como un ejemplo, la Figura 35B muestra un documento visto desde un ángulo en el que las partes cubiertas por la tinta especial (por ejemplo una tinta metálica) muestran el mensaje “TILT THE DOCUMENT, THIS PART SHOULD DISAPPEAR”. La parte ampliada de la Figura 35B muestra claramente que este mensaje incorpora la microestructura subyacente, es decir la microestructura subyacente está imprimida al menos parcialmente con la tinta especial.

De un modo similar se puede incorporar en un documento una tinta ultravioleta que está oculta en la imagen difuminada en condiciones de observación normales (sus valores CIE-XYZ triestímulo, medidos y calculados como se ha visto antes, permiten incorporar la tinta ultravioleta en las imágenes difuminadas). Pero, con luz ultravioleta, debido a la fluorescencia de la tinta con luz ultravioleta, se harán visibles las partes cubiertas por la tinta ultravioleta,por ejemplo: “ÉSTE ES UN DOCUMENTO VÁLIDO”.

También se puede esperar un comportamiento similar de las tintas fosforescentes: en condiciones de observación normales la tinta fosforescente está oculta en la imagen difuminada (sus valores CIE-XYZ triestímulo, medidos y calculados como se ha mostrado antes, permiten incorporar la tinta fosforescente en imágenes difuminadas). Pero, cuando se ponen en la oscuridad después de haber estado expuestas a la luz, las partes cubiertas por la tintafosforescente se harán visibles, por ejemplo, “ÉSTE ES UN DOCUMENTO VÁLIDO”.

Uso de tintas fluorescentes para reforzar la protección del documento

Las tintas fluorescentes pueden ser usadas para ofrecer un nivel de protección adicional ya que no están disponibles en las impresoras de un ordenador de sobremesa normales. Como estas tintas tienden a desvanecerse, dichas tintas pueden ser usadas en documentos de seguridad que tienen una vida relativamente corta, por ejemplo documentos de viaje, visados, billetes de avión o billetes para entradas. El espectro de una tinta fluorescente puede ser medido por un fotoespectrómetro, convertido en un valor CIE-XYZ que después es usado para la separación de colores como se ha explicado en la sección previa “Uso de tintas especiales”. Si la tinta fluorescente es la tinta dominante, su efecto de desvanecimiento puede destruir completamente la microestructura y por lo tanto modificar considerablemente la imagen global. Esto permite producir documentos de seguridad con una vida limitada.

Síntesis automática de una matriz de difuminado

En muchas aplicaciones es importante ser capaz de generar la matriz de difuminado sobre la marcha, preferiblemente partiendo de una simple imagen de mapa de bits (por ejemplo una imagen en blanco y negro, 1bit/pixel) que incorpora las formas originales de la microestructura. Tales aplicaciones incluyen la generación de imágenes con unas características de seguridad para uso en documentos de seguridad, las cuales puede ser necesario que estén hechas a la medida y posiblemente personalizadas de acuerdo con su contenido, es decir su microestructura debe variar dependiendo del contenido del documento que tiene que ser generado.

Además, se han propuesto varios métodos para equilibrar una imagen difuminada, evitando grandes lugares con superficies de un único color tales como las superficies en blanco o negro.

Los símbolos, logotipos, texto y otros elementos pictóricos pueden ser representados como mapas de bits en dos niveles. Los mapas de bits en dos niveles pueden también ser obtenidos mediante la exploración de elementos pictóricos en blanco y negro impresos sobre papel.

La generación automática de matrices de difuminado a partir de imágenes en mapas de bits depende de la aplicación de operadores morfológicos (véase An introduction to morphological image processing, por E. Dougherty, capítulo 1, 3, pp 3-18, 66-75, SPIE Press, 1992). También depende de las operaciones de reordenación que se aplican a conjuntos de píxeles sucesivos durante la esqueletización por operadores morfológicos. El mapa de bits de entrada puede tener un tamaño arbitrario. Como la formación de difuminado resultante cubre el plano de la imagen de salida los operadores se aplican en forma de envoltura. Las coordenadas de los píxeles se calculan según el módulo la anchura y la altura del mapa de bits. Diversos operadores y combinaciones de operadores así como diversas operaciones de reordenación se aplican al mapa de bits con el fin de generar la formación de difuminado objetivo.

Dilución de la forma para obtener los valores del umbral de difuminado del primer plano

La primera parte del método de generación de la formación de difuminado consiste en determinar las celdas que contendrán los valores umbral de difuminado del primer plano (las celdas con valores bajos son fijadas primero cuando se difumina la lámina, son usualmente parte del primer plano de la forma). El modo preferido de conseguir esto es aplicar un algoritmo de dilución (Figura 17) en el mapa de bits original y generar una lista de coordenadas de píxeles. En la presente realización una celda en la formación de difuminado corresponde a un pixel en el mapa de bits de entrada. Se usa el algoritmo de dilución presentado en Fundamentals of Digital Image Processing, de Anil K. Jain, capítulo 9, pp 381-389, Prentice Hall, 1989, el cual produce arcos conectados mientras que no es sensible al ruido de contorno.

Mientras que se aplica el algoritmo de dilución al mapa de bits cada paso de dilución i proporciona un conjunto Si de coordenadas de píxeles. Estos píxeles forman el contorno de la forma actual, obtenido por el paso de dilución previo; su conjunto de coordenadas se llamará en adelante “coordenadas de los píxeles de contorno”. El algoritmo se para cuando se obtiene el esqueleto del mapa de bits. El esqueleto es la forma obtenida cuando un paso de dilución adicional no tuviera efecto (Figuras 18A, 18B). El conjunto de coordenadas proporcionado por un paso de dilución Si se agrega a una lista ordenada de conjuntos L1 (Figura 17).

La segunda parte de la generación de la formación consiste en determinar las celdas que contendrán los valores de umbral de difuminado más altos de la formación de difuminado (las celdas con valores altos componen el fondo de una figura difuminada). Los píxeles correspondientes son usualmente parte del fondo de la imagen del mapa de bits inicial (por ejemplo el fondo de la letra A en la Figura 17). Muchos operadores morfológicos, así como combinaciones de ellos, pueden ser usados para hacerlo. Se presentan dos métodos, ambos basados en operadores de dilatación y de dilución, siendo aplicado el segundo método al mapa de bits inverso (video inverso), en el que los píxeles negros se convierten en blancos y viceversa. En adelante se denominará el mapa de bits inverso “mapa de bits dual” (Figuras 19A, 19B).

Para determinar los valores de difuminado más altos de la formación se podría aplicar repetidamente un operador de dilatación al mapa de bits original. La dilatación morfológica permite crear nuevos contornos más definidos haciendo crecer una forma hasta que llene todo el espacio del mapa de bits. Sin embargo, los pequeños agujeros dentro del mapa de bits original son rápidamente llenados mientras que áreas más grandes permanecen vacías, siendo borrosos los contornos de la forma de la microestructura después de unos pocos pasos de dilatación. Con métodos tales como los métodos I y II que se presentan en los siguientes párrafos se limita la dilatación, de forma que se mantienen pequeños espacios, en tanto que los espacios vacíos mayores se usan para que la forma crezca.

Dilatación alternada de valores de formación de difuminado de fondo (Figura 33A)

Para calcular las restantes celdas de la formación se usa el esqueleto dual. El esqueleto dual se obtiene como el resultado del proceso de dilución (erosión iterativa) aplicado al mapa de bits dual (Figuras 20A y 20B). Comenzamos el proceso de crecimiento con dos patrones que son el mapa de bits inicial (patrón 1, Figura 18A) y el esqueleto dual (patrón 2, Figura 20B).

En cada paso de este método de dilatación alternado, se aplica consecutivamente un operador de dilatación al patrón 1 (Figura 21), después al patrón 2 (Figura 22). El operador de dilatación tiene en cuenta el resultado del paso previo realizado en el patrón opuesto: en cada paso de dilatación se marcan nuevos píxeles. Si un paso de dilatación particular intenta dilatar un pixel marcado por un paso previo (píxeles superpuestos) la dilatación es ignorada. Por ejemplo, cuando el pixel fijado por el operador de dilatación que opera sobre el patrón 1 está situado sobre el patrón 2, el pixel no es fijado. Se mantiene un conjunto Sm de coordenadas de los píxeles alterados en los patrones en cada paso m del algoritmo. Cada uno de estos conjuntos es añadido a una lista ordenada de conjuntos L2 (Figura 22). Para los dos primeros pasos, la parte de píxeles del esqueleto y del esqueleto dual son considerados como los conjuntos S0 y S1, situados en el primer y en el segundo lugar en la lista L2. Por construcción, el contenido de cada conjunto de Si no está ordenado.

Dilución del mapa de bits dual (dilución del fondo)

Otra forma de determinar la posición de los valores de la formación de difuminado del fondo es usar solamente la sucesión de pasos que ocurren durante una dilución de mapa de bits dual (erosión dual). Esto corresponde al mismo proceso que se usó para determinar los valores de la formación de difuminado del primer plano (valores más bajos en la formación), excepto en que el mapa de bits dual es dado como entrada al algoritmo en lugar del mapa de bits original propiamente dicho (Figura 23). El resultado de esta operación es el mismo que con la dilatación alternada: se obtiene una lista ordenada de conjuntos L2, pero la forma de la formación de difuminado crece de forma diferente. La Figura 33B muestra un ejemplo en el que el fondo se hace más oscuro de acuerdo con la sucesión de las coordenadas de los píxeles de contorno obtenidas por dilución dual. Las pocas primeras coordenadas de los píxeles de contorno obtenidas por dilución de un mapa de bits dual son puestas al final de la lista L2 con el fin de asegurar que el contorno alrededor de la forma de la microestructura del mapa de bits inicial (aquí una “A”) sea oscurecida solamente en los niveles de oscuridad más altos. Esto permite mantener la forma de la microestructura también en partes muy oscuras de la imagen difuminada (90% de oscuridad).

Listas de fusión de coordenadas de píxeles L1 (primer plano) y L2 (fondo) en una lista L

Las dos primeras partes de la generación de la formación (la primera parte es dilución de la forma y la segunda parte es bien una dilatación alternada o una dilución del mapa de bits dual) proporcionan dos listas de conjuntos L1 y L2, conteniendo cada conjunto las coordenadas de los píxeles. Estas listas pueden ahora ser fusionadas conjuntamente simplemente agregando la segunda lista a la primera, dando lugar a un única lista L. Esta lista ordenada de coordenadas de píxeles de mapas de bits se usa para crear la formación de difuminado, véase la sección “Numeración de nuevo de las celdas de difuminado”. Se pueden realizar operaciones de fusión más sofisticadas. Por ejemplo se puede equilibrar la distribución de píxeles negros en un cuadrado alternando los conjuntos en la lista L, uno de L1, uno de L2. En la Figura 34 se muestra otro ejemplo de creación de la lista L”, en el que las listas Si’ de coordenadas de los píxeles de contorno discretas asociadas con el fondo se obtienen por dilatación alternada. Sin embargo son insertadas en un orden diferente en la lista L2 para obtener una forma que crece desde el fondo hasta que alcanza la forma del mapa de bits de primer plano inicial (forma descrita por los contornos de píxeles en la lista L1). Las listas L2 y L1 se fusionan para formar la lista L. El comportamiento de crecimiento particular de la forma mostrada en la Figura 34 asegura que la forma de la microestructura permanezca visible incluso en niveles muy oscuros (cerca del 90% de oscuridad).

Numeración de nuevo de las celdas de difuminado

La última parte de la generación de la formación de difuminado es la creación de una formación de difuminado del tamaño del mapa de bits original y la numeración de las celdas de formación de difuminado de acuerdo con la posición de los correspondientes píxeles del mapa de bits en la lista L. Para evitar explorar líneas artificiales y asegurar el llenado regular de los contornos, los píxeles procedentes del mismo conjunto Si son cogidos en un orden aleatorio.

Sintetización de una formación de difuminado equilibrada por combinación de una formación de difuminado de baja y de alta frecuencia

Como los motivos (forma de la microestructura) incorporados en grandes disposiciones de difuminado pueden no estar bien equilibrados, los elementos artificiales que perturban visualmente como la alternancia de bandas de luz y oscuridad alternantes pueden aparecer dentro de la imagen difuminada generada con una formación de difuminado obtenida por los métodos anteriormente descritos (Figura 24). Este fenómeno está acentuado por la ganancia de puntos ya que los tonos medios y oscuros tienden a hacerse más oscuros. Con el fin de evitar tales artefactos en la imagen objetivo es importante equilibrar la formación de difuminado o la imagen final difuminada. Se describe primero un posible método para equilibrar la formación de difuminado basada en la combinación de la formación de baja frecuencia (LF) sintetizada a partir del mapa de bits inicial y de una formación de difuminado de alta frecuencia (HF). La idea es insertar la formación de difuminado de alta frecuencia en el fondo de la formación de difuminado equilibrada (Figura 28). El término “formación de difuminado de alta frecuencia” se usa como un término genérico que significa que su patrón incorporado es de una frecuencia significativamente más alta que la microestructura incorporada dentro de la formación de difuminado de baja frecuencia.

Con el fin de generar la formación de difuminado equilibrada se toman primero los valores de difuminado de la lista L1 que corresponden al primer plano de la formación de difuminado. Después se toma la lista L2 con los valores de difuminado del fondo de la formación de difuminado. Se retiran de la lista L2 uno o varios contornos sucesivos (por ejemplo el conjunto de píxeles Sp’ y Sp+1’) con el fin de crear una clara separación entre el primer plano y el fondo de la forma de la microestructura. Se asocia a los conjuntos de celdas que han sido retiradas de la lista L2 (por ejemplo el conjunto de píxeles Sp’ y Sp+1’) los valores umbral más altos posibles produciendo el color del fondo incluso en una alta intensidad de color en el primer plano. En el caso en el que el primer plano sea negro o que respectivamente tenga un color básico saturado, esto asegura que estas celdas permanecen blancas incluso con una alta oscuridad o respectivamente con una saturación alta. Después se sustituyen las celdas del fondo que quedan (por ejemplo L2 menos los conjuntos de píxeles retirados Sp’ y Sp+1’) con el contenido de una formación de difuminado de alta frecuencia. Esta formación de difuminado de alta frecuencia, por ejemplo la formación de difuminado expuesta en la Patente de EEUU 5.438.431 y en el artículo (V. Ostromoukhov y R.D. Hersch, “Multi-Color and Artistic Dithering”, Siggraph’99, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1999, pp 425-432) comprende unos niveles de difuminado que cubren toda la gama de valores de difuminado. Para mejorar la protección la formación de difuminado de alta frecuencia puede también incorporar formas delgadas que incorporan un 3er nivel de información tal como símbolos, caracteres o números (por ejemplo el friso griego en la Figura 27, visto con “zoom” en el fondo a la izquierda).

Los valores de difuminado de las células que pertenecen al primer plano de la formación de difuminado (conjunto L1) están numerados y a escala con el fin de cubrir toda la gama de intensidades o al menos una parte significativa de ella. Con el fin de evitar la exploración de de líneas artificiales y de asegurar el llenado regular de los contornos las células que pertenecen a un mismo conjunto Si son recogidas aleatoriamente y se les da unos valores de umbral de difuminado sucesivos. La Figura 28 muestra la formación de difuminado resultante que combina una formación de difuminado de baja frecuencia que incorpora la microestructura y una formación de difuminado de alta frecuencia. La Figura 29A muestra una cuña y la Figura 28B una mancha de intensidad uniforme obtenida con la formación de difuminado equilibrada.

Cuando se compara con la técnica de equilibrado iterativa descrita en V. Ostromoukhov, R.D. Hersch, “Multi-color and Artistic Dithering”, Siggraph’99, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1999, pp. 425-432, el método presentado es más rápido y más preciso, ya que equilibra la matriz de difuminado específicamente para la imagen original. No hay necesidad de aplicar el equilibrado a un gran conjunto de niveles de intensidad ni de llevar a cabo varias iteraciones.

La mezcla de una formación de difuminado de baja frecuencia con una formación de difuminado de alta frecuencia mejora de este modo el equilibrado local, aunque también provoca una modificación tonal global. Con el fin de establecer la curva de reproducción usada para la corrección tonal se pueden imprimir manchas con intensidades diferentes, medir su densidad y deducir sus valores de cubrición de la superficie como es conocido en la técnica.

Un medio alternativo de mejorar el comportamiento de la reproducción de tonos consiste en reasignar unos valores de umbral de difuminado a las celdas de la lista L1 de tal manera que para cada nivel de intensidad que va a ser reproducido el número de píxeles de primer plano añadidos corresponde al número de píxeles que habrían sido añadidos si la formación de difuminado de alta frecuencia hubiera sido usada en el área cubierta por la forma de la microestructura. Este número puede ser fácilmente calculado aplicando una máscara correspondiente al primer plano de del mapa de bits sobre la formación de difuminado de alta frecuencia y contando el número de píxeles que reproducen el nivel de intensidad de primer plano deseado. Aplicando este procedimiento a niveles de intensidad discretos consecutivos se seleccionan celdas sucesivas dentro de los sucesivos conjuntos de celdas de la lista L1 (nuevamente recogiendo cada celda aleatoriamente dentro de un único conjunto Si) y asignando a cada una de ellas un nivel de umbral de difuminado correspondiente al nivel de intensidad del primer plano discreto actual.

Equilibrado de imagen objetivo por posprocesamiento

Un segundo método posible de equilibrado compensa la cubrición de la superficie local irregular de la tinta en la figura difuminada tomando una parte de los píxeles de primer plano (negro) y distribuyéndola nuevamente en las zonas de fondo (blanco). Usa una matriz de difuminado de alta frecuencia para localizar los píxeles que han de ser distribuidos. La nueva distribución de píxeles de alta frecuencia tiene en cuenta la ganancia de puntos y una aproximación de la función de transferencia del sistema visual humano.

Con este fin se necesita detectar las zonas en la figura difuminada que no coinciden con la suficiente precisión con la intensidad de la imagen original. Propuesto por V. Ostromoukhov y R.D. Hersch (en “Multi-Color and Artistic Dithering”, Siggraph’99, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1999, pp. 425-432) se simula la ganancia de puntos de los píxeles próximos añadiendo a cada a cada pixel el valor de la oscuridad o intensidad de color que representa la ganancia de puntos de los pixeles próximos, por ejemplo los horizontales y verticales próximos contribuyen con un peso del 20% y los diagonales próximos contribuyen con un peso del 5%. A continuación se aplica un filtro gaussiano de paso bajo que en alguna medida aproxima el comportamiento del paso bajo de la función de transferencia (filtro HVS) del sistema visual humano. La imagen difuminada filtrada resultante, en adelante llamada “imagen difuminada percibida” se compara con la imagen original, y la imagen diferencia, llamada “mapa delta” es usada después para el equilibrado de la imagen objetivo. El radio del filtro de paso bajo depende de la distancia de observación y de la resolución de la figura.

Basado en la estimación de aproximadamente 30 ciclos por grado para la frecuencia crítica del sistema visual humano (Handbook of perception and human performance, L. Olzak, J.P. Thomas, capítulo 7, páginas 7-1 a 7-55, J. Wiley, 1986) se aproxima la función de transferencia del sistema visual humano (en adelante llamada “filtro HVS”) por la función gaussiana F(q)=Exp(-pq2), en la que la unidad en el eje de frecuencias (eje q) se corresponde con la frecuencia crítica de 30 ciclos por grado. La correspondiente respuesta de impulso, es decir la Transformación de Fourier inversa de F(q) es también una función gaussiana f(r)=Exp(-pr2), cuya unidad (eje x) corresponde a 1/30 grados del ángulo visual. Para producir el núcleo de la convolución discreta, la función gaussiana de respuesta de impulso es muestreada sobre una cuadrícula de 5sx5s, en la que la desviación normal s=1/Sqrt(2p). Para resoluciones de impresión diferentes así como para distancias de observación diferentes (por ejemplo carteles para ser observados desde lejos) el núcleo de convolución discreta requiere por lo tanto ser calculado de nuevo.

Por ejemplo, en 1.200 píxeles por pulgada y a una distancia de observación de 25 pulgadas el ángulo visual formado por una pulgada es en grados a=(1/125*360/2p). Un ángulo visual de 1/30 grados, en el que deberían desaparecer los detalles de los elementos en la pantalla, corresponde a (1.200/a)*(1/30)=17,45 píxeles y s=1/Sqrt(2p) corresponde en nuestra cuadrícula de píxeles a 17,45/Sqrt(2p)=7 píxeles. Un núcleo de convolución de un tamaño de 5sx5s corresponde en este ejemplo a un núcleo con un tamaño de 35x35 píxeles.

Después de aplicar una simulación de ganancia de puntos el filtrado del sistema visual humano y la comparación entre la imagen original y la difuminada percibida se obtiene un mapa delta Dm(x,y) compuesto por las diferencias de intensidad pixel por pixel entre la imagen de entrada inicial P(x,y) y la imagen difuminada H’(x,y) percibida (la que es “vista”). Deltas negativas indican que la figura difuminada es “vista” demasiado brillante localmente, en tanto que deltas positivas indican que es “vista” demasiado oscura. Por conveniencia, el mapa delta se calcula como el complemento a 2 de números de 8 bits. La Figura 25 muestra una vista esquemática de los pasos necesarios para obtener el mapa delta. En el mapa delta impreso resultante los valores positivos están expresados por niveles de intensidad de oscuridad (negro = 0 significa que no hay cambio, 1 significa añadir 1, etc) y los valores negativos están expresados por niveles de intensidad altos (blanco = 255 significa sustraer 1, 254 significa sustraer 2, etc. en una gama de nivel de intensidad 256).

Se necesita añadir un número de píxeles negros en la imagen difuminada para compensar un brillo demasiado alto, y eliminar un número de píxeles negros en los que la figura es vista demasiado oscura. En el mapa delta los valores positivos pueden ser vistos como la proporción de blanco que hay que añadir a las áreas negras para alcanzar el nivel de gris local deseado. Los valores negativos representan la proporción de blanco que ha de ser eliminada de las áreas blancas.

El mapa delta Dm(x,y) es difuminado con una formación de difuminado de alta frecuencia que da lugar a un mapa delta Dmd(x,y). Este mapa delta difuminado Dmd(x,y) está compuesto por la imagen difuminada H(x,y) como sigue. En áreas en las que el mapa delta es positivo, es decir en áreas negras en las que los píxeles negros necesitan ser eliminados el mapa delta Dmd(x,y) difuminado es ORed con la imagen difuminada H(x,y). Aparecerán nuevos píxeles blancos en las partes negras de la imagen difuminada. En áreas en las que el mapa delta Dm(x,y) es negativo, es decir en áreas blancas en las que los píxeles blancos necesitan ser añadidos, el mapa delta difuminado Dmd(x,y) es ANDed con la imagen difuminada H(x,y) que produce la imagen difuminada equilibrada Q(x,y). Aparecerán nuevos píxeles negros en las partes blancas de la imagen difuminada.

En otras palabras, como se muestra en la Figura 26, en una realización preferida se realizan las siguientes operaciones lógicas:

Dm(x,y) = P(x,y) – H’(x,y), en la que el menos es el menos el complemento a 2 de números de 8 bits.

Si H(x,y) = 0 (negro), Q(x,y) = H(x,y) O Dmd(x,y);

Si H(x,y) = 1 (blanco), Q(x,y) = H(x,y) Y Dmd(x,y).

Para proporcionar un equilibrado adecuado el patrón de alta frecuencia presente en la formación difuminado de alta frecuencia necesita ser tres veces menor que el patrón de baja frecuencia. Se puede usar cualquier formación de difuminado que comprenda aglomeraciones muy pequeñas. En el ejemplo mostrado en la Figura 32 (original en la Figura 30, difuminada con solamente la matriz de difuminado de baja frecuencia en la Figura 31) se usa como matriz de difuminado de alta frecuencia la matriz de difuminado dispersada girada propuesta por V. Ostromoukhov, R.D. Hersch I. Amidror (“Rotated Dispersed Dither a New Technique for Digital Halftoning”, Siggraph’94, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, pp. 123-130, 1994) ya que muestra un comportamiento de semiaglomeraciones en tonos medios. Es por tanto menos sensible a la ganancia de puntos que los tonos medios de los puntos dispersos. La formación de difuminado de alta frecuencia puede también incorporar una microestructura de segundo nivel compuesta por patrones artísticos o de formas muy pequeñas tales como símbolos, caracteres o números (el friso griego en la Figura 27).

Es importante que la ganancia de puntos de la formación de difuminado de alta frecuencia sea correctamente compensada. Se puede fijar su comportamiento de reproducción de tonos imprimiendo una serie de manchas de tonos medios de diferentes niveles de gris y medir su densidad. Usando la fórmula de Murray-Davis (H.R. Kang, Color Technology for Electronic Imaging Devices, SPIE Optical Engineering Press, 1997, sección 2.2: Murray-Davis equation, pp 42-43), se determina la proporción real de negro sobre papel para cada mancha y se calcula la curva de reproducción de tonos. Durante el proceso de equilibrado la curva de reproducción de tonos se usa con el fin de calcular para los valores del mapa delta Dm(x,y) los valores Dm(x,y) de tonos corregidos, que son difuminados para obtener el mapa delta difuminado Dmd(x,y). El equilibrado por posprocesamiento se realiza en un único paso y es específico de la imagen objetivo deseada. Es por tanto más rápido y más preciso que la técnica de equilibrado iterativo descrita en V. Ostromoukhov, R.D. Hersch, “Multi-Color and Artistic Dithering”, Siggraph’99, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, 1999, pp. 425-432.

Producción automática de documentos de seguridad

Es posible ejecutar un programa informático operable para crear una imagen del documento original de acuerdo con información relacionada con dicho documento, tal como por ejemplo el tipo de documento, el nombre del portador del documento, la institución emisora, la validez del documento, el fondo que se va a insertar en el documento, etc. Además, un programa informático ligeramente diferente puede también generar automáticamente el mapa de bits que incorpora las formas de la microestructura mediante la inserción de texto o gráficos en un mapa de bits en dos niveles de acuerdo con la información relacionada con el documento. Estos programas informáticos pueden llevar a cabo llamadas del sistema operativo con el fin de incorporar texto, gráficos e imágenes en una imagen del documento, respectivamente un mapa de bits y guardar esa imagen del documento o mapa de bits respectivamente como un fichero en el ordenador en el que se ejecuta el programa.

Tales programas informáticos pueden estar incorporados en un módulo de soporte lógico de preparación capaz de generar tanto la imagen del documento original como el mapa de bits que incorpora las formas de la microestructura de acuerdo con la información relacionada con el documento objetivo que se va crear.

Con tal módulo de soporte lógico de preparación se puede establecer una cadena de producción automática completa del documento de seguridad: tras una especificación de un documento de seguridad por una información relativa al documento, los siguientes pasos permiten generar un documento de seguridad:

(a)

producción de una imagen del documento original que comprende dicha información relativa al documento;

(b)

producción de un mapa de bits que incorpora unas formas de la microestructura que expresan dicha información relacionada con el documento;

(c)

sintetización de una formación de difuminado con dicho mapa de bits;

(d)

difuminado de la imagen del documento original con la formación de difuminado sintetizada, que de este modo genera el documento de seguridad, en la que tanto el nivel del documento global como el nivel de la microestructura incorporan información relacionada con el documento;

(e)

equilibrar la imagen original difuminada produciendo de este modo el documento de seguridad objetivo.

El paso (e) es opcional y se aplica para mejorar la calidad del documento de seguridad objetivo resultante. Los documentos de seguridad generados son totalmente personalizados, ya que tanto el documento original como la microestructura incorporan información relacionada con el documento (por ejemplo, el documento mostrado en la Figura 36).

Generación de documentos de seguridad mediante una red global de comunicaciones

Con referencia a la Figura 42, un sistema servidor 2 con base en la web para generar documentos de seguridad tales como ficheros imprimibles de negociaciones comerciales es accesible a través de una red global de comunicaciones tal como la internet 4 por un usuario o un cliente en un sitio 6 del cliente que tiene una impresora 8 y un ordenador personal 10 u otros medios de cálculo conectados con la red de comunicaciones 4. El sistema servidor puede ser un sistema distribuido que comprende servidores u otros sistemas de procesamiento de datos o bases de datos en un único sitio, o en sitios diferentes interconectados con una red de comunicaciones tal como la internet, una intranet, o una red de área local. El sistema servidor 2 con base en la web comprende un servidor 12 de la web que incluye, o está conectado a, una base de datos 14 del cliente en la que se almacena información sobre los clientes, a un servidor o sistema 16 de pago, por ejemplo para efectuar pagos con tarjetas de crédito, transferencias bancarias y similares, y a un servidor 18 de producción para realizar cálculos y otras operaciones a fin de crear imágenes de billetes y ficheros de datos por paquetes para transmisión e impresión. El servidor de producción puede ser interconectado a una base de datos 20 de contexto para almacenar imágenes de fondo y otra información concerniente al documento comercial.

Las personas expertas en la materia entenderán que la configuración del sistema servidor antes descrito puede ser modificada sin apartarse del alcance de este invento, siendo representados los diversos servidores y bases de datos solamente como ejemplos con el fin de entender la función de un posible sistema servidor para la generación de documentos comerciales impresos de acuerdo con este invento.

El sistema servidor para crear el documento comercial puede también ser un sistema registrado de un sistema servidor de la empresa como se ha ilustrado en la Figura 44, por medio del cual el usuario accede al sistema servidor 2’ de la empresa a través de una red de área local o de una conexión directa desde un terminal 10’. En esta configuración un usuario típicamente podría ser el emisor del documento comercial y la negociación de pago se produciría entre el comprador del documento comercial y el usuario.

Con referencia a la Figura 45 se muestra un sistema 2” servidor local o independiente que incorpora en un único sistema de procesamiento de datos las funciones del sistema 2’ servidor de la empresa de la Figura 44.

Con referencia a la Figura 43 se muestra un diagrama de flujos que ilustra de forma general la generación de un documento comercial tal como un billete impreso, con un sistema de procesamiento de datos tal como el sistema servidor antes descrito. Las operaciones iniciales incluyen la conexión del cliente o usuario al sistema servidor 2, 2’, 2”, y la subsiguiente selección y especificación del producto. Por ejemplo, si el documento comercial es un billete de transporte el cliente puede especificar el lugar de partida del viaje y el destino, la fecha de viaje y/o la hora, la clase, el asiento, etc. Los pasos iniciales pueden comprender también un procedimiento de identificación, sobre todo si la información del cliente desde una base de datos va a ser recuperada para su inclusión en el documento comercial impreso, en cuyo caso el procedimiento de identificación puede ser después o antes de la selección y especificación del producto. También puede ser necesario un procedimiento de identificación en el que los documentos comerciales sean emitidos solamente a personas conocidas o identificadas. El término “producto” deberá ser entendido aquí generalmente como un suceso, servicio, o elemento que es comprado o negociado al que se refiere el documento comercial.

Una vez que el producto ha sido seleccionado y especificado, se crea una orden de pago, por ejemplo usando una información de la tarjeta de débito, de la transferencia bancaria o de la tarjeta de cajero automático suministrada por el cliente al sistema servidor, el cual a continuación archiva la orden de pago y/o envía una orden de pago provisional a un sistema de pago 16. La cantidad de la negociación no será debitada de acuerdo con la orden de pago en tanto no haya confirmación de que el billete ha sido enviado al sitio del cliente.

Después de la selección del producto y de la especificación en el paso 24 se genera un fichero de impresión de la imagen del billete en el servidor de producción 18 usando la información recibida de la parte 12 del servidor de la web y, según sea el caso, de la base de datos 14 del cliente y del contexto de la base de datos 20, de forma que la información del producto, la información personal y la información contextual puedan ser incluidas en el proceso de generación de la imagen del billete.

Se puede tener en cuenta que la imagen del billete puede ser realizada en paralelo, antes o después de la generación de la orden de pago provisional (paso 28). El fichero de la imagen del billete es después empaquetado y preferiblemente comprimido de forma que pueda ser eficientemente transmitido por una red de comunicaciones tal como la internet, e imprimida en una impresora normal de un PC. La imagen del billete, por ejemplo, puede ser recibida en la pantalla del ordenador del usuario o del cliente como una página visualizada en un navegador de la web, o por correo electrónico, por ejemplo en formatos de texto e imagen comúnmente usados tales como PDF, GIF, PNG y similares que permitan imprimirla en impresoras de un PC con el soporte lógico apropiado del PC. El envío del fichero de la imagen del documento comercial al ordenador o terminal del usuario o del cliente genera también una confirmación para ejecutar la orden de pago en espera.

Será evidente de lo anterior que la seguridad del documento comercial no reside en la incapacidad de imprimir o copiar numerosos billetes, ya que el cliente recibe el fichero que tiene que imprimir, o podría simplemente copiar un documento impreso. La seguridad frente al uso de copias múltiples es proporcionada por información personal o única. Por ejemplo, para un billete de transporte, la fecha, destino y un retrato fotográfico del portador del documento hará que dicho documento comercial no pueda ser usado por otras personas y sólo pueda ser usado por el portador durante el periodo de validez. Para sucesos de ocio tales como el teatro, cine, o sucesos similares, no siempre sería necesario incluir información personal si por ejemplo una única información tal como un número de asiento, en conjunción con una fecha y hora o lugar de celebración que estuvieran incluidos en la imagen del billete.

En la Figura 46 se muestra un diagrama de flujos que ilustra los diversos pasos u operaciones en la generación de una imagen de billete de acuerdo con este invento.

En el ejemplo especificado ilustrado en la Figura 46, se describe un billete de tren para el viaje desde la Estación Central de Milán al Jardín Zoológico de Berlín, en segunda clase, y válido para un día específico. La información 38 del producto que habrá sido especificada por el usuario, que también habrá proporcionado la información 40 del cliente que permita su identificación y recuperación de información adicional del cliente de la base de datos 14 del cliente. La base de datos del cliente puede por ejemplo incluir una biblioteca de retratos fotográficos de los clientes. Sobre la base de la identidad del cliente se recupera su correspondiente retrato de la base de datos del cliente para su inclusión en la imagen del billete, como se describirá más adelante.

La información 38 del producto es enviada al servidor de producción o parte del servidor de producción y usada para seleccionar una imagen de fondo 44 de la base de datos 20 de contexto y un patrón o forma 46 de la microestructura que se aplicará a los elementos 48 de la microestructura en un procedimiento de establecimiento de correspondencia 50, por ejemplo un procedimiento de establecimiento de correspondencia plano. Los elementos 48 de la microestructura están organizados para proporcionar información, en particular información que comprende texto y números relativos a la información del producto, por ejemplo en el caso de un billete de tren que indica la salida del viaje y los lugares de destino, la fecha, y posiblemente información adicional tal como la clase, el precio y cualquier otra información específica del producto. También es posible incluir en los elementos de la microestructura información sobre el cliente tal como el nombre del cliente, la dirección, fecha de nacimiento u otra información específica del cliente. Los elementos de la microestructura pueden también comprender elementos que tienen diversas formas gráficas o logotipos.

La información del producto también es usada por el servidor de producción o parte del servidor para generar una capa de información del producto que puede incluir una simple presentación de la información específica del producto, en el presente ejemplo un billete de transporte, con relación al lugar de partida y de destino, la clase, el precio, la validez, fecha o periodo, posiblemente que incluyen además unas características de seguridad verificables electrónicamente tales como un código de número encriptado o un código de barras. La característica de seguridad codificada o verificable electrónicamente proporciona unos medios de verificación adicionales a una persona que controla la autenticidad del billete en el caso en que exista alguna duda tras la verificación visual, o por alguna otra razón, tal como las comprobaciones específicas arbitrarias.

La imagen de fondo puede ser una imagen fotográfica, un dibujo, o cualquier otra imagen que sea preferiblemente no uniforme y que represente lugares, objetos, sucesos, u otras cosas que puedan ser fácilmente reconocidas e interpretadas visualmente, en otras palabras, imágenes que tengan algún significado o tengan unas características que faciliten la memorización y reconocimiento de ellas por una persona que verifique la autenticidad del documento. La imagen de fondo es preferiblemente una imagen que está registrada y que no es fácilmente disponible para el público general. La imagen de fondo puede ser cambiada de un modo regular con el fin de aumentar la dificultad de reproducción de la imagen del billete. Cuando el documento comercial comprende un retrato 42 del cliente, se pueden fusionar las imágenes de fondo y del retrato mediante una técnica de fusión normal o por superposición 45 de la fotografía sobre la imagen de fondo para formar una capa 54 de imagen contextual personalizada.

El patrón o forma 46 de la microestructura es por ejemplo un algoritmo matemático de deformación de la imagen (transformación de deformación) como se ha descrito aquí anteriormente o usada en un establecimiento de correspondencia plano u otras técnicas de deformación de la imagen conocidas. La forma o patrón de la microestructura puede variar entre diferentes tipos de documentos comerciales o de criterios establecidos por el usuario, por ejemplo, formas diferentes para diferentes valores de del billete, sucesos, días de la semana, meses, etc. La forma o patrón pueden también ser cambiados regularmente, por ejemplo aunque no necesariamente, cuando se ha cambiado la imagen de fondo con el fin de hacer que la reproducción o falsificaciones más difíciles reduciendo el tiempo durante el cual una imagen de fondo y un patrón en la imagen siguen siendo válidos.

Los elementos 48 de la microestructura incluyen en una realización preferida caracteres alfanuméricos que permiten producir información específica tal como la fecha o periodo de validez, el suceso, número de asiento, información sobre el lugar de partida y de destino del viaje y similares para ser leídos. El texto que identifica el fin específico del documento comercial puede en sí mismo ser único (tal como una combinación del título, fecha y número de asiento de una representación teatral) o puede ser único en conjunción con información específica del cliente (por ejemplo, un billete de tren que indique una combinación de una fecha, un viaje, y un retrato del viajero). Los elementos de la microestructura se usan para crear una matriz de difuminado representativa de una capa 56 de la imagen de la microestructura que es producida con la capa 54 de la imagen contextual.

Los elementos de la microestructura usados en la presente aplicación, los cuales incluyen caracteres alfanuméricos, son generados en un tamaño que permite su lectura a una distancia de lectura que pueda típicamente ser del orden de 20 a 50 cm del ojo. Los elementos de la microestructura son de este modo significativamente más grandes que los tamaños de los puntos de la pantalla dispuestos en incluso las imágenes impresas de menor resolución típicamente disponibles.

Los elementos de la microestructura son ventajosamente generados por síntesis automática a partir de elementos de planos de bits con dos niveles como ya se ha descrito anteriormente, aunque la producción de documentos comerciales u otros documentos con características de seguridad de acuerdo con este invento puede usar elementos de la microestructura generados de otras maneras, como se ha descrito por ejemplo en relación con las Figuras 50a a 50g, las cuales muestran diversas representaciones gráficas de un elemento de la microestructura.

Una forma alternativa de sintetización de elementos de la microestructura

El elemento 48 de la microestructura puede ser representado como un elemento tridimensional 61 sobre un fondo 63 mostrado en la Figura 50a, mediante el cual la profundidad del elemento en la dirección que sale del papel de la Figura 50a puede ser separado en una pluralidad de planos paralelos al papel, definiendo cada plano un nivel de gris. El elemento de la microestructura puede por ejemplo ser definido en 256 planos que corresponden a 256 niveles de gris, los cuales se igualan con el número de niveles de gris comúnmente definidos en técnicas de impresión normales. El fondo 63 comprende “ruido” que puede ser gráficamente representado como “picos” distribuidos aleatoriamente que, cuando son interseccionados por los planos de los niveles altos de gris, dan al fondo un aspecto granular, como se muestra en las Figuras 50b a 50d. Cuando el nivel de gris es muy alto el carácter estará en su mayor espesor con un fondo oscuro, como está ilustrado en la Figura 50b, haciéndose el fondo más ligero a medida que disminuye el nivel de gris, tal como está representado sucesivamente en las Figuras 50c a 50e. Para un nivel de gris intermedio el carácter es de un espesor medio como se muestra en la Figura 50f, o si es un nivel de gris muy bajo, el carácter es muy fino como se muestra en la Figura 50g. En este ejemplo los niveles de gris se varían de este modo ajustando el espesor de los caracteres, además de variar la densidad del fondo granular de los niveles de gris altos, por lo que se debería tener en cuenta que los caracteres son preferiblemente homomórficos de forma que, cuando reducen su espesor permanece su forma general. La última propiedad asegura la legibilidad de los caracteres, bien mostrando un nivel bajo de gris o un alto nivel de gris.

En vez de ajustar el espesor están disponibles otras técnicas para definir el nivel de gris del elemento de la microestructura, por ejemplo el carácter puede ser definido por un borde oscuro de una forma y dimensiones exteriores constantes, mientras que el espesor variable del borde hacia el centro del carácter depende del nivel de gris.

La representación de letreros como elementos de la microestructura está por ejemplo representada en la Figura 47, por la que el letrero en el lado izquierdo de la figura está formado por caracteres simples y en el lado derecho de la figura está mostrado como elementos de la microestructura tridimensional que representan gráficamente la matriz de difuminado de la microestructura. En la Figura 47 los elementos ya han sido sometidos a un procedimiento 50 de establecimiento de correspondencia plano con una forma de la microestructura (la cual en el ejemplo específico imita el posicionamiento de líneas de texto alrededor de un cilindro). Se debería tener en cuenta que las representaciones tridimensionales de la Figura 50a y en el lado derecho de la Figura 47 son solamente medios de ayuda al lector para obtener una interpretación visual de los elementos de la microestructura que de hecho están definidos en una matriz de difuminado y podrían ser representados de otras formas.

En la generación de la matriz de difuminado se tiene en cuenta tanto el texto de los elementos de la microestructura como la forma de la microestructura. Por otra parte, la imagen de la microestructura está a escala con el mismo tamaño que la imagen contextual. La imagen contextual y las imágenes 54, 56 de la microestructura son después obtenidas por la aplicación de la matriz de difuminado de la microestructura a la imagen contextual con cualquiera de los métodos de difuminado aquí descritos.

A modo de ejemplo, un método sencillo de fusión es el establecimiento de tonos medios normal, como se ha descrio anteriormente.

Los resultados del establecimiento de tonos medios normal están ilustrados por ejemplo en la Figura 48, por medio del cual la imagen contextual y la imagen de la microestructura son sometidas al anteriormente descrito procedimiento de establecimiento de tonos medios normal que da lugar a una imagen en tonos medios 58. Como puede observarse en esta imagen en tonos medios, en las áreas con luz de la imagen contextual los caracteres de la microestructura son muy finos (debido al bajo valor del nivel de gris) y las áreas oscuras de mucho espesor (debido al alto valor del nivel de gris).

Los valores de los niveles de gris de la matriz de difuminado situada entre los elementos de la microestructura son preferiblemente fijados en un valor bajo de nivel de gris, que varía aleatoriamente de modo que la forma del elemento de la microestructura permanece visible (incluso en áreas oscuras) después del proceso de establecimiento de tonos medios.

Se puede además observar que el espesor de los caracteres de la microestructura varía a lo largo de partes de ella, dependiendo del nivel de gris de la imagen contextual en la proximidad de la parte del carácter en cuestión.

Con referencia a la Figura 53, se ilustra el efecto de aplicar una matriz de difuminado de la microestructura de un elemento 48’ de la microestructura a una imagen 44’ mediante una técnica de establecimiento de tonos medios. Esta imagen 58 en tonos medios muestra el espesor variable del carácter “T” 61 y la densidad de grano 63 del fondo en función del nivel de gris de la imagen 44.

La calidad visual de la imagen 58 en tonos medios calculada a menudo no es óptima debido al tamaño de los elementos de la microestructura que componen la matriz de difuminado. Con el fin de mejorar la calidad, el procedimiento de obtención puede incluir además un proceso de equilibrado como ya se ha descrito aquí. Se pueden usar otras técnicas de equilibrado o de compensación por ejemplo que se ilustran en la Figura 49, que comparan la imagen en tonos medios con la imagen contextual. Una técnica de compensación o de equilibrado que puede ser empleada incluye el examen de la proximidad de cada punto de la imagen en tonos medios, contando a continuación el número de puntos negros y de puntos blancos que se usan después para calcular un valor del nivel de gris medio, por ejemplo el número de puntos blancos dividido por el número total de puntos en la proximidad considerada. Estos valores del nivel medio de gris se comparan con el valor del nivel de gris del correspondiente punto de la imagen contextual, y si la diferencia es pequeña (por ejemplo por debajo de un valor definido o aproximado), entonces se considera que la imagen en tonos medios es una buena aproximación de la imagen contextual en ese punto. Si la diferencia entre los valores del nivel de gris comparados es grande, entonces se considera que la imagen en tonos medios es localmente una mala aproximación de la imagen contextual y que el punto considerado de la imagen en tonos medios debería ser invertida, en otras palabras, fijada en blanco si originalmente fuera negra, o fijada en negro si originalmente fuera blanca. Se puede usar una función probabilística para determinar si la diferencia entre los valores del nivel de gris comparados ha de considerarse pequeña o grande.

Mientras que los procedimientos de compensación o equilibrado han sido anteriormente aquí descritos como procedimientos independientes sería posible combinar estos dos procedimientos en un único procedimiento, incluso si los términos “fijación de tonos medios” y “equilibrado” fueran usados independientemente.

Una simple capa gráfica 52 de información del producto puede ser superpuesta 61 o de otro modo fusionada con la imagen 62 obtenida, tal como la imagen del billete para un suceso deportivo ilustrada en la Figura 52. Como puede verse en la Figura 52 la capa sencilla 64 de información del producto indica la fecha de validez, el nombre del suceso, y el precio en un formato fácil de leer, estando también presente al menos una parte de la información de este producto en la microestructura de la imagen obtenida y fácilmente leíble a una distancia normal de lectura del documento de por ejemplo 20 a 50 cm del ojo. En este ejemplo particular la capa de la microestructura también comprende el nombre del suceso deportivo al que se asiste. Al mismo tiempo la imagen contextual, que en este ejemplo incluye una fotografía de un trofeo y un retrato de la persona, está bien definida a una distancia de lectura de documento normal, e incluso mejora más allá de la distancia de lectura del documento, por ejemplo a una distancia igual a la longitud del brazo con respecto al ojo a la que se hacen menos visibles los caracteres. La verificación visual de un documento comercial generado de acuerdo con este invento puede incluir los pasos mostrados en la Figura 51, por la que un controlador de billetes comprobaría la pertinencia de la información del billete leyendo la capa 64 de información del producto, y la información de la microestructura, la cual debería corresponder a la información del producto. El controlador puede también verificar la imagen contextual y la forma o patrón de la microestructura y a este respecto debería ser informado de la imagen de fondo y del patrón de la microestructura que se aplica al tipo de documento comercial en su fecha de validez. Un código de barras 66, que preferiblemente incluye un código encriptado, puede ser usado como un medio de verificación adicional en caso de duda sobre la autenticidad del billete, o por otros motivos, tales como comprobaciones aleatorias.

Con referencia a la Figura 52a se muestra una vista detallada de una parte del billete impreso de la Figura 52. Los puntos más pequeños de la pantalla usados para imprimir la imagen son puntos de pantalla convencionales que usan formas tradicionales, tal como una elipse o un círculo. Los puntos de la pantalla pueden sin embargo estar provistos de una forma especial que podría ser cambiada sobre una base regular para aumentar la seguridad contra la falsificación. Esta técnica de seguridad puede ser adoptada posteriormente introduciendo unas capas adicionales de elementos de la microestructura que tienen tamaños intermedios entre el punto de pantalla impreso más pequeño y los elementos de la microestructura verificables a una distancia normal de lectura, usando un procedimiento como el expuesto antes. La verificación de los elementos intermedios de la microestructura puede ser realizada por una inspección visual de cerca del documento impreso, por ejemplo a una distancia de 10 a 20 cm del ojo. Como se ve mejor en las Figuras 52a y 52b, en este ejemplo se dispone una segunda capa de elementos de la microestructura menores que comprende los caracteres “05-05-04”, que indica la fecha del suceso. En otras palabras, una pluralidad de capas de imágenes de la microestructura formadas por elementos de la microestructura, de un tamaño diferente para cada capa, podría ser obtenida con la imagen contextual con los procedimientos de producción antes descritos.

Se puede observar que los documentos comerciales u otros documentos de seguridad generados mediante una red de comunicaciones antes descrita pueden también ser visualizados en una pantalla electrónica, por ejemplo la pantalla de un dispositivo electrónico portátil en vez de ser imprimida.

Características distintivas y características de protección de documentos

El presente invento protege de este modo los documentos de seguridad que comprenden elementos tales como un texto, una fotografía, gráficos, imágenes, y posiblemente un motivo de un fondo mediante la incorporación de microestructuras que tienen formas que varían con la intensidad de los elementos del documento. Como, gracias al proceso de difuminado, la imagen del documento objetivo está incorporada en la parte superior de las microestructuras, los elementos del documento y las microestructuras no pueden ser borradas o modificadas sin modificar significativamente la imagen del documento objetivo. Por ejemplo, en la Figura 27 se puede ver que en este ejemplo todos los elementos que forman la imagen son microestructuras. La imagen global es la cara de la chica. La microestructura de primer nivel es un dragón. La formación de difuminado de alta frecuencia incorpora una microestructura de segundo nivel con la forma de un símbolo de gráfico griego (un friso). Tal microestructura de segundo nivel puede incorporar formas simples de la microestructura de segundo nivel tales como una o unas pocas letras, números o símbolos para protección adicional. Esta microestructura de segundo nivel incorporada en la formación de difuminado de alta frecuencia hace incluso más difícil crear imágenes de un documento o elementos del documento falsificados.

Una propiedad distintiva clave que caracteriza el presente invento es su capacidad de sintetizar la microestructura en la forma de una matriz de difuminado que parte de un mapa de bits en dos niveles que incorpora la forma de la microestructura, siendo la matriz de difuminado generada lo suficientemente sofisticada para hacer la microestructura elegida visible con una alta y baja intensidad de la imagen. Por ejemplo, en las Figuras 33A y 33B la microestructura es visible con una oscuridad por debajo del 10% y más alta del 90%. Las letras hebreas en la Figura 34 son claramente visibles entre un 10% y un 90% de oscuridad. Además, la síntesis de la matriz de difuminado puede ser realizada automáticamente por un programa informático.

Una segunda característica distintiva del presente invento es su capacidad para crear microestructuras transformadas geométricamente que permiten crear variaciones del documento de seguridad, mientras que se mantiene intacta la imagen global y sin modificar la información (por ejemplo, texto) realizado en el nivel global y en el nivel de la microestructura. Estas microestructuras transformadas geométricamente permiten también generar en un dispositivo de visualización una imagen cuya microestructura es animada. Por ejemplo, la Figura 6 muestra varios ejemplos de la misma imagen y de la misma microestructura generadas con parámetros de transformación diferentes.

Una tercera característica distintiva del invento es su capacidad de realizar un equilibrado haciendo uso de una matriz de difuminado de alta frecuencia, incorporando posiblemente una microestructura de segundo nivel (Figura 27).

Una cuarta característica distintiva es la posibilidad de generar documentos en color con tintas normales, no normales y especiales, en donde una, varias o todas las tintas que participan forman parte de la microestructura. Las tintas consideradas son por ejemplo las tintas metálica, iridiscente, fluorescente, fosforescente y ultravioleta.

Una quinta característica distintiva del presente invento es su capacidad de sintetizar automáticamente documentos de seguridad personalizados a partir de información relacionada con el contenido del documento.

A continuación se enumeran las principales características protectoras. Una primera protección se asegura por la continuidad de la microestructura cuando cruzan los bordes de elementos contiguos (piezas de texto, elementos gráficos, imágenes). Esta continuidad hace extremadamente difícil a los potenciales imitadores sustituir elementos de un documento dado por elementos falsificados (por ejemplo sustituir una fotografía por una fotografía falsificada). Como una segunda característica protectora, el texto, representado en la imagen original como caracteres tipográficos oscuros puede ser protegido por la microestructura. Una tercera protección es ofrecida por el proceso de difuminado usado para la síntesis de imágenes de la microestructura que asegura que el espesor de la forma de la microestructura varíe de acuerdo con la intensidad de la imagen actual, o cuando se usan colores, de acuerdo con las intensidades del color dominante (o cubrición de tinta). Los imitadores por tanto no pueden simplemente incrustar en un documento por mezclado alfa una seudomicroestructura generada con paquetes gráficos para ordenadores de sobremesa normales. Una cuarta protección viene ofrecida permitiendo que el texto forme parte de la microestructura, proporcionando medios adicionales de verificación de la autenticidad del documento. Esto permite establecer una correlación entre la información en el nivel del documento global y en el nivel de la microestructura. Por ejemplo, el nombre de un portador del documento puede ser repetido en todo el documento incorporándolo en una microestructura hecha de texto (en el primero o posiblemente en el segundo nivel de la microestructura). La modificación de ese nombre requeriría modificar la microestructura deformada en todo el documento, una tarea casi imposible. Una quinta protección viene ofrecida por la posibilidad de generar diferentes ejemplos de la microestructura en documentos diferentes usando la transformación parametrizada Tf(u,v) y posiblemente la transformación de deformación Tw(x,y). Un ejemplo dado de la imagen de la microestructura definida por una particular transformación parametrizada Tf(u,v) puede ser correlacionada con el contenido del documento, por ejemplo el valor del documento de seguridad, el tipo del documento y el año de emisión del documento.

La Figura 36 muestra como ejemplo de un documento de seguridad un diploma que incorpora una microestructura que contiene el nombre del portador del documento y el nombre de la institución que emite el diploma. Como la microestructura cubre todas las partes del documento, las partes de él no pueden ser sustituidas. Además, gracias a la transformación geométrica que deforma la microestructura a lo largo de la lámina en diferentes orientaciones y tamaños, y gracias al hecho de que el espesor de la microestructura se adapta a la intensidad local de la imagen, los elementos de la estructura no pueden ser simplemente copiados de un lugar a muchos otros lugares. Además, en las partes oscuras (o saturadas de color) del documento las separaciones muy pequeñas entre las formas de la microestructura hacen muy difícil la reproducción no autorizada del documento.

Creación de documentos de seguridad con microestructuras que incorporan tintas especiales

La protección de documentos por microestructuras no está limitada a los documentos impresos en blanco y negro o con tintas de color normales (cian, magenta, amarillo y posiblemente negro). De acuerdo con la solicitud de patente de EEUU en trámite 09/477.544 (Method and apparatus for generating digital halftone images by multi-color dithering, inventors V. Ostromoukhov, R.D. Hersch, presentada el 4 de enero de 2000, cesionario: EPFL), es posible con difuminado multicolor usar tintas especiales tales como tintas de colores no normales, tintas metálicas, tintas fluorescentes o iridiscentes (tintas de color variable) para generar documentos de seguridad. En el caso de tintas metálicas, por ejemplo, cuando son vistas con un cierto ángulo de visión, la microestructura se hace visible como si hubiera sido imprimida con tintas normales, y con otro ángulo de visión, debido a la reflexión especular, la microestructura es visible mucho más fuerte. Una variación similar de la apariencia de la microestructura puede obtenerse con tintas iridiscentes. Tales variaciones en la apariencia de la microestructura desaparecen completamente cuando el documento original es explorado y reproducido o fotocopiado.

Además, se pueden incorporar tintas no normales solamente en ciertas partes del documento de seguridad e imprimir las otras partes con tintas normales. Entonces, el efecto de una tinta metálica solamente puede ser visible dentro de las partes del documento seleccionas por una máscara, siendo la máscara capaz de representar un mensaje visual tal como un texto, símbolos gráficos, un diseño gráfico o una imagen difuminada. Por ejemplo, se puede usar como máscara el dragón de la Figura 27 y obtener dentro de la imagen objetivo con tinta metálica solamente las partes de la microestructura que estén cubiertas por la forma del dragón (dicha forma de dragón se obtiene por simple difuminado de la imagen original, sin equilibrado). En tal imagen objetivo la forma de dragón está resaltada por la tinta metálica cuando es vista con un ángulo que permite una reflexión especular de la luz incidente.

Creación de documentos de seguridad en pantallas o soportes distintos del papel

Las imágenes de los documentos que incorporan microestructuras pueden ser usadas para generar documentos de seguridad no solamente sobre papel sino también sobre dispositivos de visualización electrónicos (por ejemplo las pantallas de un ordenador o de teléfonos móviles) o sobre otros soportes tales como material plástico transparente u opaco, material polimérico, paquetes de productos de valor, discos ópticos tales como CD-ROMs o DVDs, o en dispositivos ópticos tales como elementos difractivos, hologramas y kinegramas.

Creación de imágenes artísticas mediante una síntesis automática de la microestructura

La síntesis automática de imágenes de la microestructura ofrece unas formas eficientes para diseñar imágenes artísticas tales como ilustraciones, carteles e imágenes de publicidad. El diseñador sólo necesita crear una imagen original y unas formas de la microestructura originales. Con la ayuda de un paquete gráfico de un ordenador de sobremesa normal se pueden explorar las formas de la microestructura o dibujarlas, retocarlas para conseguir el efecto estético deseado y convertirlas en un mapa de bits de la microestructura original necesario para la síntesis automática de la correspondiente matriz de difuminado. Dicha matriz de difuminado que incorpora las formas de la microestructura es después usada para difuminar la imagen original y obtener la imagen difuminada artística. Por lo tanto, una vez integrado en un paquete de soporte lógico de un ordenador de sobremesa el difuminado automático es una herramienta muy efectiva para crear diseños gráficos, carteles y publicidad. Además, los carteles de grandes dimensiones pueden ser creados fácilmente cuando desde lejos la imagen global sea visible y desde cerca la microestructura se haga visible. Esta microestructura incorpora una segunda capa de información tal como texto, logotipos, un diseño gráfico o publicidad. Tales carteles de grandes dimensiones son especialmente efectivos cuando están situados por ejemplo en carreteras, en donde los conductores de los coches ven la imagen global y después, cuando se acercan, ven la información de la microestructura.

Creación de imágenes con microestructuras animadas

Las imágenes que comprenden microestructuras animadas pueden ser usadas para crear una información estética y lugares de publicidad que atraigan la atención de los clientes. Especialmente de clientes que visitan los sitios Web, imágenes con microestructuras animadas son capaces de transmitir un mensaje incorporado en la microestructura animada. La solicitud de la patente original US 09/902.227, presentada el 11 de julio de 2001, de R.D. Hersch y B. Wittwer, expone un método para generar imágenes de microestructura animadas, es decir secuencias y animaciones de imágenes, en las que desde muy lejos principalmente es visible la imagen y desde cerca principalmente es visible la microestructura cambiante. Este método utiliza una gran matriz de difuminado que incorpora la microestructura. La evolución de la microestructura se obtiene volviendo a generar sucesivamente nuevos ejemplos de la imagen con unos parámetros de transformación modificados. Gracias al método para la síntesis automática de matrices de difuminado expuesto en el presente invento las matrices de difuminado estéticas pueden ser fácil y rápidamente producidas y por lo tanto facilitan en gran medida la creación de imágenes con microestructuras animadas.

Los métodos expuestos han sido descritos con respecto a unas realizaciones ilustrativas particulares. Se ha de entender que el invento no está limitado a la realización antes descrita y que las personas expertas pueden realizar varios cambios y modificaciones en la técnica sin apartarse del espíritu y el alcance de las reivindicaciones anejas.

Sistema de cálculo para sintetizar documentos de seguridad e imágenes de la microestructura

Un sistema informático (Figura 37) para sintetizar documentos de seguridad comprende una interfaz para recibir una solicitud para generar un documento de seguridad, por ejemplo el diploma mostrado en la Figura 36. La información pertinente (370, Figura 37) es recibida con esa solicitud, por ejemplo el nombre del portador del documento, la fecha de emisión y el tipo de documento que ha de ser emitido. El sistema de cálculo comprende también un módulo de soporte lógico de preparación operable para preparar los datos usados para la producción del documento de seguridad y un módulo de soporte lógico de producción operable para producir dicho documento de seguridad. El módulo del soporte lógico de preparación que es ejecutado en el sistema informático puede generar la imagen del documento original, las formas de la microestructura y posiblemente los parámetros de transformación de acuerdo con la información recibida junto con la solicitud. El módulo de soporte lógico de producción sintetiza primero la microestructura que se va a usar para generar el documento de seguridad y después sintetiza dicho documento de seguridad con esa microestructura, el cual es después transmitido a un dispositivo de salida.

En una realización preferida (Figura 37, términos en paréntesis) las formas de la microestructura son generadas mediante la producción de un mapa de bits que incorpora las formas de la microestructura. La microestructura que ha de ser usada para generar el documento de seguridad es incorporada en una formación de difuminado que es sintetizada a partir de dicho mapa de bits aplicando al mapa de bits unas operaciones de morfología matemática. La sintetización del documento de seguridad se realiza difuminando la imagen del documento original con la formación de difuminado previamente sintetizada.

Un sistema de cálculo similar (Figura 38) puede ser operado para sintetizar imágenes de la microestructura tales como las imágenes para diseños gráficos, información, publicidad y carteles. El sistema de cálculo comprende una interfaz operable para recibir una imagen original, formas de la microestructura, posiblemente una transformación seleccionada a partir del conjunto de transformaciones disponibles y de los parámetros de transformación, así como en el caso de color, una selección de los colores básicos que van a ser usados para producir la imagen difuminada objetivo (380, Figura 38). El sistema de cálculo comprende también un módulo de soporte lógico de producción operable para producir dicha imagen artística de la microestructura. El módulo de soporte lógico de producción que se ejecuta en el sistema de cálculo toma como entrada las formas de la microestructura, sintetiza la microestructura y produce la imagen de la microestructura objetivo que incorpora la microestructura.

En una realización preferida las formas de la microestructura son incorporadas en un mapa de bits recibido por la interfaz del sistema informático. La microestructura que ha de ser usada para generar el documento de seguridad está incorporada en una formación de difuminado que es sintetizada por el soporte lógico de producción a partir de dicho mapa de bits aplicando a dicho mapa de bits unas operaciones de morfología matemática. La sintetización de la imagen de la microestructura objetivo es realizada por difuminado de la imagen del documento original con la formación de difuminado sintetizada, y si es en color, posiblemente de acuerdo con los colores básicos especificados, y posiblemente de acuerdo con la transformación y con los parámetros de transformación recibidos por la interfaz del sistema informático.

Sistema informático para visualizar imágenes con una microestructura animada

Las imágenes con microestructuras animadas pueden ser sintetizadas fuera de línea por un ordenador que ejecuta un soporte lógico que obtiene una imagen de una microestructura animada. La animación de la imagen resultante puede ser después incorporada en páginas Web como imágenes animadas (por ejemplo en formato GIF o MNG animados). Una alternativa consiste en crear un sistema de cálculo y de visualización de una imagen, por ejemplo un subprograma, que ejecuta el soporte lógico que obtiene una imagen de la microestructura animada. En ese caso, el sistema de cálculo y de visualización de la imagen será ejecutado en el ordenador del cliente y visualizará la imagen de la microestructura animada o animación de la imagen. Como una realización preferida, el sistema de cálculo y de visualización de la imagen recibirá del sistema de cálculo servidor (Figura 39) como datos de entrada la imagen de color introducida, la matriz de difuminado, la transformación de animación, la transformación de deformación, el conjunto de colores básicos {Ci} y una posible capa de máscara. Con la actual tecnología la realización preferida de un sistema de cálculo y visualización de una imagen es un subprograma Java. El programa del sistema de cálculo y de visualización de la imagen (por ejemplo el programa que se ejecuta como un subprograma) generará y visualizará la imagen objetivo realizando los pasos de iniciación, producción de la imagen y de visualización de la imagen antes descritos.

Además, las realizaciones específicas del sistema de producción de la imagen de la microestructura animada pueden permitir ajustar algunos de los parámetros de obtención de la imagen de acuerdo con las preferencias o perfiles de los usuarios. Por ejemplo, una imagen seleccionada de un conjunto de imágenes, un conjunto de colores básicos seleccionados a partir de varios conjuntos de colores básicos, una matriz de difuminado seleccionada a partir de diferentes matrices de difuminado, una transformación de animación y posiblemente una transformación de deformación pueden ser ajustadas de acuerdo con las preferencias o perfiles del usuario. Estas realizaciones específicas permiten personalizar las imágenes de la microestructura animada de acuerdo con los usuarios o las categorías de usuarios.

Opcionalmente, puede concebirse un servidor específico (por ejemplo, un sitio Web) que permita a los diseñadores crear imágenes con microestructuras que cambian con el paso del tiempo (por ejemplo, imágenes de microestructuras animadas) en sus propios ordenadores (Figura 40). La interfaz de programa que se ejecuta en sus ordenadores (por ejemplo, una página Web que incorpora un subprograma) intercambiará información con el servidor. Con tal interfaz de diseño con base en la Web los diseñadores gráficos pueden especificar o crear la imagen fuente, la matriz de difuminado, los colores básicos, la transformación de animación, la transformación de deformación y la capa de la máscara de la imagen. Al ser capaces de modificar interactivamente cada uno de estos parámetros y elementos y visualizando inmediatamente los resultados, los diseñadores pueden ser capaces de crear interactivamente imágenes atractivas con microestructuras animadas. Tras la firma de un acuerdo de licencia pueden recibir la autorización para transferir el soporte lógico de producción de la microestructura animada (por ejemplo el código del subprograma) así como los elementos de datos creados en sus propias páginas Web. La Figura 41 muestra una imagen de una microestructura animada incorporada en una página Web.

Claims (32)

1. REIVINDICACIONES

   1. Método de generación automática de una imagen que incorpora una microestructura, de forma que cuando es vista desde una cierta distancia, principalmente la imagen global es visible, y cuando es vista de cerca, principalmente es visible la microestructura, que incluye:

   -

   la obtención de una imagen original;

   -

   la generación de una microestructura; y

   -

   la generación de dicha imagen obteniendo una zona o el total de dicha imagen original con dicha microestructura;

   en el que la operación de generar la microestructura incluye una síntesis automática de elementos de la microestructura como una matriz de difuminado de la microestructura a partir de las formas de la microestructura originales, y en el que la síntesis de la matriz de difuminado incluye la aplicación de operadores de morfología matemáticos a las formas de la microestructura; y en el que dicha obtención se basa en la aplicación de dicha matriz de difuminado a dicha imagen original.

2. 2.

   Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la microestructura incluye una microestructura de baja frecuencia con elementos de la microestructura de baja frecuencia generados a partir de las formas de la microestructura originales, y una microestructura de alta frecuencia con elementos de la microestructura de alta frecuencia con elementos de la microestructura de alta frecuencia, por lo que los elementos de la microestructura de baja frecuencia son mayores que los elementos de la microestructura de alta frecuencia.

3. 3.

   Método de acuerdo con la reivindicación 1, que además incluye un paso de posprocesamiento de equilibrado de la imagen después de obtener dicha zona o dicha imagen original, comprendiendo dicho paso de posprocesamiento de equilibrado una operación de difuminado con una formación de difuminado de alta frecuencia.

4. 4.

   Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los operadores de morfología matemáticos comprenden un operador de dilución de la forma para el primer plano de la forma del mapa de bits y un operador seleccionado de un conjunto de dilatación alternada y de dilución del mapa de bits dual para el fondo de la forma del mapa de bits.

5. 5.

   Método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que los elementos de la microestructura sintetizada son visibles en intensidades altas y bajas después de obtenerla con la imagen original.

6. 6.

   Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que las formas de la microestructura original son elementos de mapas de bits.

7. 7.

   Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que la visibilidad de los elementos de la microestructura es ajustada por una máscara cuyos valores representan los pesos relativos de la imagen original en tonos medios con métodos convencionales y la imagen original sintetizada con la microestructura.

8. 8.

   Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que además comprende la aplicación de una transformación parametrizada para deformar la microestructura incorporada en la imagen.

9. 9.

   Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que diversos ejemplos de imágenes son generados sucesivamente modificando los parámetros de la transformación parametrizada, formando dicho conjunto de ejemplos de imágenes una animación de imagen que puede ser visualizada.

10. 10.

    Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que dichos parámetros se modifican uniformemente en función del tiempo para producir una microestructura animada que cambia uniformemente.

11. 11.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que la producción de la estructura y de la imagen original incluye una operación de difuminado normal o multicolor.

12. 12.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que además incluye la aplicación de una máscara que especifica una zona de la imagen original que va a ser obtenida con la microestructura.

13. 13.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que además incluye la aplicación de una máscara de valores múltiples que expresa los pesos de los colores de la imagen original y los pesos de los colores básicos seleccionados para generar la imagen.

14. 14.

    Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que dichos colores de la imagen original son convertidos en colores básicos haciendo uso de la tetrahedrización del espacio de los colores.

15. 15.

    Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los elementos de la microestructura están adaptados al color de la imagen original teniendo al menos un color dominante que es de mayor espesor en las zonas negras y más fino en las zonas claras.

16. 16.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que la microestructura incluye información personal de un usuario de la imagen.

17. 17.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que la microestructura incluye información de identificación y específica de un suceso o negociación particular, tal como la fecha, lugar de celebración, asiento, destino, hora.

18. 18.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que los elementos de la microestructura incluyen caracteres alfanuméricos dispuestos a un tamaño en relación con la imagen que permiten su lectura a distancia del documento personal.

19. 19.

    Método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los elementos de la microestructura de alta frecuencia están situados en lugares que corresponden al fondo de los elementos de la microestructura de baja frecuencia.

20. 20.

    Método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicho equilibrado incluye:

    -

    aplicar una simulación de ganancia de puntos;

    -

    aplicar un filtrado del sistema visual humano; y

    -

    comparar la imagen original con la imagen difuminada resultante simulada y filtrada de la ganancia de puntos.

21. 21.

    Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la comparación produce un mapa delta al cual se aplica dicha operación de difuminado por la formación de difuminado de alta frecuencia, estando compuesto el mapa delta difuminado resultante con la imagen difuminada.

22. 22.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que una máscara, cuya forma expresa un mensaje visual, especifica la parte de la microestructura que ha de ser imprimida con tintas especiales que permiten, en ciertas condiciones de observación, que la forma de la máscara permanezca oculta dentro de la imagen, y en otras condiciones de observación que la forma de la máscara sea claramente visible.

23. 23.

    Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que las partes de la imagen especificadas por la máscara son imprimidas con una tinta especial seleccionada de un grupo de tintas metálicas e iridiscentes, por lo que la forma de la máscara está oculta en un cierto ángulo de observación y es visible con un ángulo de observación diferente.

24. 24.

    Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que las partes de la imagen especificadas por la máscara son imprimidas con una tinta especial invisible con luz del día y visible con una luz en frecuencias seleccionadas, tal como la luz ultravioleta.

25. 25.

    Método de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que además incluye:

    -

    definir información del color usado para producir la imagen objetivo;

    -

    definir los parámetros de una transformación parametrizada;

    -

    atravesar las posiciones (x,y) de una imagen objetivo pixel a pixel y fila a fila, determinando las posiciones que corresponden en la imagen (x’,y’) original y, de acuerdo con la transformación parametrizada, las posiciones que corresponden en la microestructura (x”,y”);

    -

    obtener a partir de las posiciones (x’,y’) de la imagen original el color Cr que ha de ser reproducido y a partir de la información obtenida de las posiciones (x”,y”) de la microestructura obtener información.

    -

    obtener la imagen objetivo haciendo uso de la información de obtención.

26. 26. Método de generación de un documento de seguridad para imprimir o visualizar, que incluye los pasos de:

    -

    seleccionar o recuperar una imagen original;

    -

    seleccionar o recuperar información específica de una persona, un suceso o negociación al cual se refiere dicho documento de seguridad;

    -

    generar una microestructura que comprende elementos de microestructura leíbles que proporcionan información sobre dicha persona, suceso o negociación;

    -

    obtener dicha imagen original con dicha imagen de la microestructura usando el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25.

27. 27. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que la imagen es imprimida o visualizada sobre un soporte que incluye cualquiera de papel, plásticos, polímeros, paquetes de productos, discos ópticos, y dispositivos ópticos que comprenden hologramas, kinegramas y elementos difractivos.
28. 28. Método de acuerdo con la reivindicación 26 ó 27, en el que el documento de seguridad es un documento 5 comercial de valor declarado o relativo a una negociación comercial.

29. 29.

    Método de acuerdo con la reivindicación 26 ó 27, en el que el documento de seguridad es un certificado, título o escritura.

30. 30.

    Método de acuerdo con la reivindicación 26 ó 27, en el que el documento de seguridad incluye una información que identifica a una persona o entidad.

    10 31. Método de acuerdo con la reivindicación 26, en el que la imagen que incorpora una microestructura es generada en un sistema servidor, preparando dicho sistema servidor un fichero para imprimir dicho documento de seguridad en una impresora normal o para ser visualizado en una pantalla electrónica tal como una pantalla de un dispositivo electrónico portátil.
31. 32. Método de acuerdo con la reivindicación anterior, en el que dicho documento de seguridad es imprimido en dicha

    15 impresora normal en un sitio del cliente alejado de dicho sistema servidor y accesible a dicho sistema servidor a través de una red de comunicaciones tal como la internet.
32. 33. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 32, en el que alguna o toda la información incluida en la imagen original es recuperada de una o más bases de datos a través de una red de comunicaciones global tal como la internet.

    20 34. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 26 a 33, en el que la imagen original comprende un retrato de un portador seleccionado de una base de datos sobre la base de la información que identifica a dicho portador.