JP2009545242A - 高速マスク化正規相互相関と共にテンプレートマッチングを用いた文書認証 - Google Patents

Abstract

複数の機密特徴を組み込んだ機密画像を有する機密文書を認証するための技法について開示する。本技法では、照明が不均等な状況において、より顕著な遮蔽物を伴っても、頑健なテンプレートマッチング結果を生じることができる。本技法は、繰返される再帰反射の画像の背景の上に形成された１つ又は複数の「仮想」再帰反射の画像で構成された機密画像を有する機密文書を確認する上で、特に有用となり得る。機密画像内の仮想再帰反射の画像は、背景の再帰反射の画像の分析及び検証を優越し得る強い信号を与え、それによって、認証が不正確となる。本技法は、再帰反射の虚像などの付加的な機密特徴に起因する強い信号をマスク化する一方で、高速でかつ効率的なテンプレートマッチングを背景画像に対して実施することを依然として可能にする修正正規相互相関分析を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像パターン認識に基づいて、パスポート、運転免許証、出生証明書、又は金融書類などの機密文書を、コンピュータを利用して認証することに関する。

機密文書の真正を検証するために、コンピュータを利用した技法が次第に用いられるようになっている。機密文書の例には、パスポート、クレジットカード、身分証明書、運転免許証、出生証明書、商業手形、及び金融書類が挙げられる。場合によっては、概して偽造又は不法文書の利用の検出を支援するために、機密画像が、機密文書に印刷されるか、エンボス加工されるか、刻まれるか、又は貼り付けられる。つまり、機密画像は、紫外線インク、再帰反射の３Ｍ Ｃｏｎｆｉｒｍ（登録商標）画像、及び複写するのが困難な再帰反射の虚像など、１つ又は複数の機密用特徴を有し、従って、機密文書の検証をより信頼性のあるものにし、不法文書の検出性を高めることができる。

一般に、本発明は、複数の機密用特徴を組み込んだ機密画像を有する機密文書を認証するための技法に関する。画像テンプレートマッチングにおける共通の状況は、地味な背景から、又は弱いノイズ干渉を伴って、顕著な信号パターンを検出することである。他の機密用特徴によって生じる遮蔽により、特に遮蔽物が画像パターンよりも強い信号を有する場合、予想される画像パターンの確認が複雑になる。本技法は、繰返される再帰反射の確認画像の背景の上に形成された１つ又は複数の「仮想」再帰反射の画像で構成された機密画像を有する機密文書を検証する上で、特に有用となり得るものである。

本明細書において更に説明するように、機密画像内の仮想再帰反射の画像は、背景の再帰反射の画像の分析及び検証を優越し得る、より強い信号を与え、それによって、認証が不正確となる。本技法は、１つ又は複数の再帰反射の虚像などの付加的な機密用特徴に起因する強い信号をマスク化する一方で、高速でかつ効率的なテンプレートマッチングを背景画像に対して実施することを依然として可能にする修正正規相互相関分析を提供する。

一実施形態において、本願の方法は、機密文書の少なくとも一部分の画像を捕捉する工程であって、機密文書のその一部分は、第１の再帰反射の特徴及び第２の再帰反射の特徴を有する機密画像を含む捕捉工程と、捕捉画像から生成されたマスキング画像を用いて、第１の再帰反射の特徴に関連付けられた基準画像と捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算する工程と、基準画像と捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力する工程と、を含んでいる。

別の実施形態において、本願の機密文書認証装置は、物品の少なくとも一部分の捕捉画像を受信するための画像捕捉インターフェースであって、物品のその一部分は、第１の再帰反射の特徴及び第２の再帰反射の特徴を有する機密画像を含む、画像捕捉インターフェースを含む。上記認証装置は又、捕捉画像から生成されたマスキング画像を用いて、第１の再帰反射の特徴に関連付けられた基準画像と捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算するための高速マスク化正規相互相関（ＦＭＮＣＣ：fast masked normalized cross-correlatioｎ）モジュールと、基準画像と捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力するためのディスプレイと、を有している。

別の実施形態において、本願の機密文書認証システムは、物品の画像の少なくとも一部分を捕捉する画像捕捉装置であって、物品のその一部分は、第１の再帰反射の特徴及び第２の再帰反射の特徴を有する機密画像を含む、画像捕捉装置と、捕捉画像から生成されたマスキング画像を用いて、第１の再帰反射の特徴に関連付けられた基準画像と捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算し、基準画像と捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力するホストシステムと、を含む。

更に別の実施形態において、本願の方法は、文書の少なくとも一部分の画像を捕捉する工程であって、文書のその一部分は、第１の特徴及び第２の特徴を有する画像を含む捕捉工程を含む。上記方法は、捕捉画像に基づいて生成されたマスキング画像を用いて、第１の特徴に関連付けられた基準画像と捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算する工程と、基準画像と捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力する工程と、を更に含む。

本発明の１つ以上の実施形態の詳細を添付の図面及び以下の説明で示す。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明と図面、及び特許請求の範囲から明らかとなろう。

本発明の原理に従って機密文書を分析する例示的な文書認証システムを示す概略図。 本発明の原理に従って高速マスク化正規相互相関技法を用いて機密文書を分析する例示的なホストシステムを示す構成図。 図１の文書認証システムの例示的な操作を示すフローチャート。 図２のホストシステムの例示的な操作を示すフローチャート。 機密文書上の例示的な機密画像の例示的な捕捉画像を示す複写画像。 例示的な基準画像を示す複写画像。 図５の例示的な捕捉画像から検出された例示的なマスキング画像の複写。 図５の例示的な捕捉画像を分析するために種々のテンプレートマッチング技法が実施されたときに取得された実際の結果を比較の目的で示している。 図５の例示的な捕捉画像を分析するために種々のテンプレートマッチング技法が実施されたときに取得された実際の結果を比較の目的で示している。 図５の例示的な捕捉画像を分析するために種々のテンプレートマッチング技法が実施されたときに取得された実際の結果を比較の目的で示している。 ホストシステムによって提示された例示的な表示画像。 ホストシステムによってディスプレイ上に提示された例示的な出力ウィンドウであり、例示的なテンプレートマッチングデータ。

図１は、本発明の原理に従って機密文書１２を分析するための例示的な文書認証システム１０を示す略図である。機密文書１２は、１つ又は複数の機密用特徴を有する少なくとも１つの機密画像１３を有している。文書認証システム１０は、機密文書１２が特定の機密用特徴を所有しているのを確認することなどによって、機密文書１２を認証するか又は検証するために使用することができる。機密用特徴は、例えば、再帰反射の画像であっても、再帰反射の虚像であっても、機密文書１２に印刷されるか、エンボス加工されるか、又は貼り付けられた他の種類の画像であってもよい。

機密文書１２は、例えば、パスポートであっても、運転免許証であっても、出生証明書であっても、権利証券であっても、他の物品であってもよい。文書認証システム１０は、機密画像１３が、「テンプレート」画像とも呼ばれる記憶済みの基準再帰反射の画像と照合する再帰反射の画像を含んでいるか否かを判断することによって、パスポートの真正を照査するために使用することができる。文書認証システム１０は、機密画像１３の画像又は機密文書１２の表面全体の画像を捕捉し、その捕捉画像を分析して、基準画像が捕捉画像内に１回又は複数回出現するか否かを求めることによって、この判断を実施してもよい。基準画像が捕捉画像内に存在する場合、文書認証システム１０は、機密文書１２が適切に照査されたという（例えば聴覚型又は視覚型の）指示を与える。基準画像が捕捉画像内に存在しない場合、文書認証システム１０は、機密文書１２が自動的に照査されず、拒否され得るという指示を与える。

いくつかの実施形態において、機密画像１３は、付加的な機密用特徴を有していてもよい。例えば、基準画像に照合する１つ又は複数の画像領域を含むことに加えて、機密画像１３は、付加的な機密用特徴として再帰反射の虚像（例えば「浮動（floating）」画像）を含んでいてもよい。機密画像１３内に浮動画像を形成するための例示的な技法が、本願に参照によって組み込まれる、フロークザック（Florczak）等の「浮動する合成画像を有するシート（Sheeting With Composite Image that Floats）」という名称の米国特許第６，２８８，８４２号に記載されている。もう１つの例として、機密画像１３は、紫外線パターン、印刷された可視パターン、又は、指紋などの生体計測での特徴を有していてもよい。

従来のテンプレートマッチング技法を使用する場合、機密画像１３に含められた再帰反射の画像及び他の機密用特徴により、テンプレートマッチングがより困難となることがある。特に、再帰反射の虚像などの機密用特徴は、基準画像を表す信号と比較して、より強い信号を捕捉画像内に発生させ、それによって、機密画像１３が真正な基準画像を含んでいることを確認するのが困難となることがある。このために、文書認証システム１０のホストシステム２０は、本明細書で説明する「高速マスク化正規相互相関」（ＦＭＮＣＣ）技法を用いて、付加的な機密用特徴に起因する、捕捉画像に存在する任意の信号を効果的にかつ効率的にマスク化する。ホストシステム２０は、ＦＭＮＣＣ技法を捕捉画像に適用して、機密文書１２の高速テンプレートマッチング分析及び認証又は否認を提供する。

操作の際、ユーザーは、ビューフレーム１４の上に機密文書１２を置く。ビューフレーム１４は、文書認証システム１０の他の構成要素に対して機密文書１２を正確に位置付ける。図１の例示的な実施形態において、文書認証システム１０は、ビューフレーム１４の上に置かれた機密文書１２を照明するための光源１６を有している。光源１６は、目視位置に対して角度をなして配置されていてもよい。いくつかの実施形態において、文書認証システム１０は、複数の光源を有していてもよい。文書認証システム１０は、目視位置に配置された画像捕捉装置１８を更に有している。画像捕捉装置１８は、電荷結合素子（ＣＣＤ）などのカメラであっても、ラインスキャナーであっても、他の光入力装置であってもよい。光源１６及び画像捕捉装置１８は、ホストシステム２０によって制御することができる。光源１８の輝度は、ホストシステム２０によって自動的に又はユーザーからの入力に基づいて、最小値から最大値の輝度範囲にわたって調節することができる。

ユーザーが機密文書１２をビューフレーム１４の中に置いた後、画像捕捉装置１８は、機密画像１３を含む機密文書１２の画像を捕捉する。捕捉画像は、機密文書１２の一部分が機密画像１３を含んでいれば、機密文書１２のすべて又はその一部分を表すことができる。画像捕捉装置は、画像処理のために、信号経路２２を介して捕捉画像をホストシステム２０に伝達する。ホストシステム２０によって処理された捕捉画像は、検査のために、ホストシステム２０と関連付けられたディスプレイ（図示せず）上に表示することができる。ホストシステム２０は、例えば、コンピュータであっても、ラップトップであっても、携帯情報端末（ＰＤＡ）であっても、捕捉画像を分析するのに十分なプロセッサ及びメモリ資源を有する他のコンピュータシステムであってもよい。ホストシステム２０の例示的な構成及び操作について、以下で更に詳細に説明する。

図２は、例示的なホストシステム２０を示すブロック図であり、このホストシステム２０は、本発明の原理に従って高速マスク化正規相互相関技法を用いて機密文書を分析する。ホストシステム２０は、画像捕捉装置１８（図１）から受信した画像データを分析して、所与の基準画像が捕捉画像内に発見され得る（即ち基準画像に照合し得る）か否かを判断する。

ホストシステム２０は、信号経路２２を介して画像捕捉装置１８から画像データを受信するための画像捕捉インターフェース２４を有している。画像捕捉インターフェース２４は、例えば、画像捕捉装置１８と通信し画像データを受信するためのシリアル又はパラレルのハードウェアインターフェースであってもよい。もう１つの例として、画像捕捉インターフェース２４は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースであってもよい。ホストシステム２０は、受信した画像データを、例えば１つ又は複数のファイルとして画像記憶装置２６内に記憶することができ、又、データベース３０を更新して、画像記憶装置２６内の画像データの記憶場所を反映させることができる。画像記憶装置２６は、ハードディスク、光ディスク、テープ、取外し可能なメモリカード、又は同等のものなど、内部又は外部の永久記憶媒体であってもよい。

ホストシステム２０は、ユーザーインターフェース３４を介してユーザー入力３２を受信することもでき、又、ユーザー入力に応答してデータベース３０を更新することができる。ユーザー入力３２は、例えば、テンプレート２８として画像記憶装置２６内に記憶された基準画像のライブラリから基準画像を選択することを含んでもよい。基準画像ライブラリは、様々な種類の機密文書と関連付けられた特定の機密用特徴の複数の基準画像を含んでいてもよい。基準画像は、パスポート、運転免許証、金融書類、又は他の機密文書などの機密文書の真正を照査するために使用される。

信号経路２２を介して画像捕捉インターフェース２４によって受信された画像データは、機密文書１２のすべて又は一部分の捕捉画像を表すことができる。上記で議論したように、捕捉画像は、主要な機密用特徴と、再帰反射の虚像などの付加的な機密用特徴と、を含むことができる。ホストシステム２０は、基準画像と捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算する。具体的には、マスキング画像生成器３６が、より強い信号を含んだ捕捉画像の領域、又は付加的な機密用特徴に起因する他の明らかな画像特徴を表す「マスキング画像」を生成し、そのマスキング画像を当てはめて、正規相互相関の計算から付加的な機密用特徴の影響を除去する。

マスキング画像生成器３６は、リアルタイムでマスキング画像を動的に構成するが、マスキング画像は、機密画像１３に関連付けられた捕捉画像の一部分と同じ次元数を有している。一実施形態において、マスキング画像生成器３６は、ピクセルごとを基準として捕捉画像の画像を閾値処理して、信号強度の高い領域、即ち非常に明るいか又は非常に暗い画像領域を突き止めることができる。マスキング画像生成器３６は又、何らかの形態上の処理を実施してもよい。例えば、マスキング画像生成器３６は、マスキング画像のピクセルを、捕捉画像内の対応するピクセルの輝度値が、輝度値の所定範囲内に含まれるか又はその所定範囲外にあるかに基づいて、最高輝度値（例えば、８ビットピクセルにつき２５５）又は最低輝度値（例えば０）のいずれかに設定することによって、マスキング画像を生成することができる。一例として、捕捉画像のピクセルが、５０〜２００の範囲外にある（即ち、５０未満であるか又は２００を超える）輝度値を有する場合には、マスキング画像生成器３６は、マスキング画像内の対応するピクセルを０の輝度値（黒色）に設定することができ、又、捕捉画像のピクセルが、５０から２００の範囲内の輝度値を有する場合には、マスキング画像生成器３６は、マスキング画像内の対応するピクセルを２５５の輝度値（白色）に設定することができる。数回にわたる膨張及び収縮によって、マスキング領域の形状が著しく改善されることがある。マスキング画像を構成するために用いる特定の範囲及び方法は、機密画像１３の種類若しくは特性、又は機密画像内に含められた機密用特徴の特性に従って異なってもよい。マスキング画像生成器３６は又、分析される文書の種類に応じて異なる複数の所定範囲の輝度を有していてもよい。又、輝度値の範囲は、動的に推定されてもよい。マスキング画像生成器３６は又、前もってマスキング画像を統計的に事前に計算することもできる。

マスキング画像生成器３６は、マスキング画像を高速マスク化正規相互相関（ＦＭＮＣＣ）モジュール３８に供給する。ＦＭＮＣＣモジュール３８は、画像記憶装置２６から捕捉画像を取得し、そのマスキング画像を捕捉画像に当てはめて「マスク化」画像を作成する。マスク化画像は、捕捉画像の変型であるが、付加的な機密用特徴、例えば再帰反射の浮動画像によって生じた任意の強い信号が、少なくとも部分的にフィルタ処理されたものとみなしてもよい。ＦＭＮＣＣモジュール３８は、基準画像とマスク化画像との間の相互相関を計算し正規化し、その結果を、テンプレートサイズとマスク化領域との比で各照合ごとに乗算することによって補正する。総じてＦＭＮＣＣの一実施形態と呼ばれるこれらの計算の結果に基づいて、ホストシステム２０は、マッチング領域と呼ばれる、基準画像と十分に照合する捕捉画像内のピクセル領域を決定することができる。

ＦＭＮＣＣモジュール３８は、マスク化画像内の複数の領域にある基準画像を発見することができる。照合が確認されると、ホストシステム２０は、肯定の指示、例えば照合用の聴覚及び／又は視覚インジケータを作成する。例えば、ホストシステム２０は、ディスプレイ４０を介して、捕捉画像のすべて又は一部分及び捕捉画像内のマッチング領域の視覚的表示を表示してもよい。或いは、ＦＭＮＣＣモジュール３８が、マスク化画像内において基準画像への十分な照合を発見しなかった場合、ホストシステム２０は、（聴覚的又は視覚的）否定の指示を出力して、機密文書１３が否認されたことを示す。例えば、ホストシステム２０は、照合が発見されなかったことを示すメッセージ、又は他の好適なエラーメッセージを表示することができる。

図３は、図１の文書認証システム１０の例示的な操作を示すフローチャートである。まず、ホストシステム２０が、１つ又は複数の基準画像２８を画像記憶装置２６に記憶する。次に、ユーザーが、パスポートなどの機密文書１２を画像捕捉装置１８の下に置く（４２）。ホストシステム２０が、画像捕捉装置１８及び光源１６を使用して機密文書１２の捕捉画像を受信し記憶する（４４）。

ホストシステム２０は、様々な特性を用いて、手動で又は自動で認証される機密文書１２の種類を識別することができる。この識別に基づいて、ホストシステム２０が、その文書の種類に対する１つ又は複数の基準画像をテンプレート２８の中から選択する（４６）。例えば、ユーザーが、ユーザーインターフェース３４を介して基準画像を手動で選択してもよい。或いは、ホストシステム２０が、捕捉画像の特性（例えば、文書の大きさ、機械読取り可能なゾーン（ＭＲＺ）、又は他の本文の光学式文字認識（ＯＣＲ）若しくはある事前定義マーキングの自動認識）に基づいて、自動文書識別器を用いて基準画像を自動的に又は半自動的に選択してもよい。もう１つの例として、ホストシステム２０が、各種類の機密文書１２に対する既定の基準画像を使用してもよい。

テンプレートを選択した後、ホストシステム２０が、高速マスク化正規相互相関（ＦＭＮＣＣ）分析を実施して捕捉画像と基準画像との間の相互相関を決定する（４８）。このようにして、ホストシステム２０は、基準画像の１つ又は複数の実例が捕捉画像内に存在するか否かを判断する。この分析について、以下で更に詳細に説明する。ホストシステム２０は、ＦＭＮＣＣ分析の結果をディスプレイ４０上に表示するか、又は、他の任意の好適な聴覚用若しくは視覚用インジケータを作成することができる（５０）。

図４は、図２のホストシステム２０の例示的な操作を更に詳細に示すフローチャートである。ホストシステム２０は、機密文書に関連付けられた捕捉画像を分析することによって機密文書１２を認証する。上述したように、ホストシステム２０は、画像捕捉インターフェース２４を介して機密文書１２の捕捉画像を受信し（５２）、捕捉画像を画像記憶装置２６に記憶することができる。ＦＭＮＣＣモジュール３８が、例えば、図２に関連して上述したように捕捉画像を閾値処理することによって、捕捉画像からマスキング画像ｍ（ｘ，ｙ）を生成する（５４）。加えて、ホストシステム２０は、画像記憶装置２６のテンプレート２８から基準画像にアクセスする（５６）。

次いで、ＦＭＮＣＣモジュール３８が、マスキング画像を用いて、基準画像とマスキング画像との間の正規相互相関から望ましくない対象を除去する。より具体的には、ＦＭＮＣＣモジュール３８が、マスキング画像を捕捉画像に当てはめて、マスク化画像ｆｍ（ｘ，ｙ）を取得する（５８）。ＦＭＮＣＣモジュール３８は、この取得を、ｍ（ｘ，ｙ）で表されるマスキング画像を基準テンプレート画像ｔ（ｘ，ｙ）と捕捉画像ｆ（ｘ，ｙ）との間の正規相互相関の計算に導入することによって行うことができる。テンプレート画像と捕捉画像との間の正規相互相関は、次式によって与えられる。

上式において、

はテンプレートの平均値であり、

はテンプレート画像の下の領域内の捕捉画像ｆ（ｘ，ｙ）の平均値である。

マスキング画像を捕捉画像に当てはめた正規相互相関に対する式γ_ｍ（ｘ，ｙ）は、次式によって与えられる。

上式において、

はテンプレートの平均値であり、

は、テンプレート画像の下にある領域内のｆ（ｘ，ｙ）の、位置（ｕ，ｙ）における平均値であり、

はマスク化画像ｆ_ｍ（ｘ，ｙ）の各平均値である。

式（２）を整理すると、以下の式が得られる。

上式において、

はテンプレート画像ｔ（ｘ，ｙ）とマスク化画像ｆ_ｍ（ｘ，ｙ）との間の正規相互相関であり、

が修正因子によって補正される。この修正因子の分母は、マスキング画像と基準テンプレート画像との間の相互相関の形式である。場合によっては、相互相関の計算効率を改善するために、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が用いられてもよい。しかしながら、マスク化画像を導入すると、別の畳込みが分母に導入され、それによって、相互相関の全計算量が増加すること並びに計算効率の改善が困難となることにより、内容は複雑なものとなる。

計算効率を改善するために、本願において、修正因子の分母は、マスキング画像によってフィルタ処理された捕捉画像の部分における各ピクセルの平方和であり、従って、式（３）のこの修正因子は、基準画像における各ピクセルの平方和と、このマスク化された部分における各ピクセルの平方和との比を表していることが認識される。多数の実施形態において、基準画像は、全体にわたってほぼ等しい明るさを有するグラフィックパターンからなる。これらの実施形態に対し、仮定し得ることとして、信号は基準画像の全体にわたって均一に存在し、即ち、信号は、基準画像の各部において等しく存在する。信号が、基準画像の全体にわたって均一に分布していると仮定することにより、全基準画像の分散σは、マスク化部分の分散σ_ｍに接近するはずであることを仮定し得る。

従って、上記認識に基づいて、式（３）を簡略化して次の式を得ることができる。

上式において、σは全基準画像の分散であり、σ_ｍはマスク化部分の分散であり、Ｍ_ｔ及びＮ_ｔは基準画像の寸法を規定するものであり、

は基準画像とマスク化画像の正規相互相関である。ここでマスキング効果修正因子と呼ぶ修正因子を、テンプレートサイズと各マッチング領域におけるマスク化領域との比で推定すると、式（５）は以下のように一般化することができる。

上式において、αは修正の強さを表す。

実際には、α＝１の値を用いると、基準画像とマスク化画像との間の正規相互相関である

が、高速かつ良好に近似される。この簡略化により、ＦＭＮＣＣモジュール３８は、ＦＦＴを適用して計算の効率を改善することができる。ＦＭＮＣＣモジュール３８は、ＦＦＴを用いてマスク化画像と基準画像との間の相互相関を計算し（６０）、その相互相関を正規化し（換言すれば、

を計算し）（６２）、

をマスキング効果修正因子で乗算することで、正規相互相関をマスキング効果で修正する（６４）ことによって、最終的な結果を取得する。特定の実施形態において、ＦＭＮＣＣモジュール３８は、ホストシステム２０は、例えば２ＧＨｚのプロセッサを有する汎用プロセッサにおいて、数百ミリ秒程度の速度でこの計算を行うことができる。

ホストシステム２０は、マッチング領域が存在するか否かを、上述した高速マスク化正規相互相関分析の結果に基づいて判断する。具体的には、ホストシステムは、上述した高速マスク化正規相互相関分析技法の結果を利用して、捕捉画像内の領域が基準画像に十分に照合するか否かを判断する。ホストシステム２０は、マッチング領域が捕捉画像内に発見されるか否かを、所定のスコア閾値に基づいて判断することができる。一例として、所定のスコア閾値は、０から１００のスケールで少なくとも７５の相関スコアを必要とすることがある。いくつかの実施形態において、ホストシステムは、マッチング領域が捕捉画像内に発見されるか否かを、所定のスコア閾値を超える相関スコアを有する照合の必要最小数に基づいて判断することができる。一例として、ホストシステム２０は、発見されるいかなるマッチング領域に対しても、少なくとも３つのマッチング領域が、所定のスコア閾値を超える相関スコアを有するように構成してもよい。いくつかの例示的実施形態において、異なる所定のスコア閾値が、異なる文書の種類に対して定義されてもよい。

いくつかの実施形態において、ホストシステム２０は、捕捉画像のすべて又は一部分をディスプレイ２０上に表示し、その中の、基準画像４０に十分に照合する領域を識別する。例えば、ホストシステム２０は、マッチング領域を強調表示した機密文書の捕捉画像を表示してもよい。別の例として、ホストシステム２０は、マッチング領域のリスト、例えば、基準画像に照合する捕捉画像のマッチング領域内の中心ピクセルを提示してもよい。マッチング領域は、対応する相関スコア、例えば０〜１００と共に示してもよい。ＦＭＮＣＣモジュール３８は、照合する画像が基準画像に対して回転される場合でも、マッチング領域を識別することができる。ホストシステム２０は、照合が表示されるとき、そのような回転を指示してもよい。或いは、ホストシステム２０は、単に、機密文書１２の合否の指示を与えてもよい。

図５は、機密文書上の例示的な機密画像の例示的な捕捉画像７０を示す複写画像である。捕捉画像７０は、複数の機密用特徴を有する機密画像を示している。具体的には、捕捉画像７０は、図６に示す基準画像の複数の実例を有する再帰反射の背景パターン７２、並びに、再帰反射の虚像７４の形態の付加的な機密用特徴を有している。

図５に示すように、再帰反射の背景パターン７２は、「承認（ＣＯＮＦＩＲＭ）」という語と円形の紋章デザインとからなる繰返しパターンを有している。ガラス微小球を有する再帰反射性シート材料が、繰返しパターンが中に形成される機密文書に接着されてもよい。パターンは、再帰反射光下で見ると可視となるなど、再帰反射性であってもよい。再帰反射の虚像７４の付加的な機密用特徴が、背景パターンの上に形成されており、この例では、波に沿って現れる「３Ｍ」のシンボルを伴なう波のデザインである。再帰反射の虚像７４は、文書に対して移動して見えることが可能な浮動画像であってもよい。捕捉画像７０は、機密文書がビューフレーム１４の上に置かれているとき、画像捕捉装置１８（図１）によって捕捉することができる。

図６は、例示的な基準画像７６を示す複写画像であり、この基準画像７６から再帰反射の背景パターン７２が作成されている。この例において、基準画像７６は、再帰反射の機密紋章を有している。基準画像７６は、テンプレートデータ構造２８に記憶されていてもよく、又、ユーザーが捕捉画像７０を目視した後、ユーザーインターフェース３４（図２）を介してホストシステム２０のオペレータによって手動で選択されてもよく、或いは、文書の特性を分析することで、ホストシステム２０によって自動で選択されてもよい。本明細書で説明する技法に従って、ホストシステム２０は、捕捉画像７０を処理して、基準画像７６に十分に照合する１つ又は複数の部分を識別する。

図７は、図５の例示的な捕捉画像７０から検出された例示的なマスキング画像７８の複写である。この例において、マスキング画像７８は、捕捉画像７０の各ピクセルを「閾値処理」することによって生成されたものである。例えば、捕捉画像７０の各ピクセルが分析され、ピクセルの強度が所定範囲外にあるか否か、即ち、ピクセルが非常に明るいか又は非常に暗いかが判断された。この分析に基づいて、マスキング画像７８の対応するピクセルが、０の値に設定された。所定範囲内にある捕捉画像７０内のピクセルに対応するマスキング画像７８の他のすべてのピクセルが、２５５の値に設定された。このように、マスキング画像７８は、下にある背景パターン７２を目立たせ得る又は隠し得る捕捉画像７０の部分をマスク化するように生成された。マスキング画像を構成する方法は、捕捉画像の種類又は特性に従って異なってもよい。

図８Ａ〜８Ｃは、図５の例示的な捕捉画像７０を分析するために種々のテンプレートマッチング技法が実施されたときに取得された実際の結果を示しており、その結果が、比較の目的で示されている。図８Ａは、正規化することなく、かつ再帰反射の虚像７４をマスク化することなく、相互相関の計算に直接高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて、即ち式（１）の分子を用いて取得された例示的なマッチング結果８２を示している。図８Ａに示すように、マッチング結果８２は、再帰反射の虚像の付加的な機密用特徴並びに照明の不均等性による強い干渉を示している。

図８Ｂは、再帰反射の虚像７４をマスクすることなく正規相互相関（ＮＣＣ）を用いて、即ち上記の式（１）を用いて取得された実際のマッチング結果８４を示している。図示のように、照明の不均等性は改善されたが、この結果は、再帰反射の虚像７４からの強い信号が原因で、過度に正規化されたものとなっている。

図８Ｃは、本明細書で説明した高速マスク化ＮＣＣ（ＦＭＮＣＣ）技法を用いて取得された実際のマッチング結果８６を示している。マッチング結果８６をマッチング結果８４及び８２と比較することで分かるように、ＦＭＮＣＣ技法では、マッチングポイントの白いピークにおいて示されるように、捕捉画像７０内の基準画像７６の８つのすべての出現に対して、更に際立ちかつ一貫したマッチング評価がもたらされている。

図９は、ホストシステム２０によって提示された例示的な表示画像９０を示している。例えば、ホストシステム２０が、表示画像９０をディスプレイ４０上に出力してもよい。この例において、ホストシステム２０は、図５の捕捉画像７０を含むように表示画像９０を提示しており、又、基準画像７６と十分に照合できるように発見されたマッチング領域９２に印を付ける識別子を更に有している。図示のように、マッチング結果は、ホストシステム２０が捕捉画像内で発見した基準画像全体となるマッチング領域のみからなる。マッチング領域９２の各々は、正方形の印が付けられており、マッチング領域のランクを示す番号が、各正方形の中心に表示されている。基準画像７６から１８０°回転されたマッチング領域９２のランクは、括弧内に示されている。

図１０は、ホストシステム２０によってディスプレイ４０上に提示された例示的な出力ウィンドウ９４であり、典型的なテンプレートマッチングデータの例を示す。出力ウィンドウ９４は、機密文書１２から取得された捕捉画像７０をホストシステム２０が分析した後に、ディスプレイ４０（図２）上に示すことができ、又は、この結果は、文書真正の機密確認の他の部分と組み合わせてもよい。図１０に示すように、出力ウィンドウ９４は、捕捉画像７０内に発見された６つのテンプレート照合の各々に対して１つの行に内容を示している。各マッチング領域９２に対する中心ピクセルの位置座標が、画面の左上の角を原点とした［ｘ，ｙ］の形式で、列９６に表示されている。マッチング領域９２は、列９８に示すそれらの相関スコアに従ってランク付けされており、それらの相関スコアは、１００を最高として０と１００との間の値である。回転の列１００は、基準画像７６に対するマッチング領域９２の各々の回転を角度で示している。

本発明の様々な実施形態について説明してきた。説明を目的として、機密文書内の再帰反射の画像のテンプレートマッチングに関連して述べたが、本明細書で述べたＦＭＮＣＣ技法は、他の形態の機密用特徴及びテンプレートマッチングの状況にも適用することができる。これらの及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。

Claims (27)

1. 機密文書の少なくとも一部分の画像を捕捉する工程であって、該機密文書の該一部分は、第１の再帰反射の特徴及び第２の再帰反射の特徴を有する機密画像を含む、捕捉工程と、
   前記捕捉画像から生成されたマスキング画像を用いて、前記第１の再帰反射の特徴に関連付けられた基準画像と前記捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算する工程と、
   前記基準画像と前記捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力する工程と、を含む方法。
2. 前記基準画像と前記捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算する工程が、
   前記捕捉画像からマスキング画像を生成することと、
   前記マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめてマスク化画像を取得することと、
   前記マスク化画像と前記基準画像との間の正規相互相関を計算することと、
   前記基準画像の大きさと各マッチング領域におけるマスク化領域との比を表すマスキング効果修正因子で前記計算した正規相互相関を修正することと、を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記マスキング効果修正因子が、
   

   

   の形式のものであり、Ｍ_ｔ及びＮ_ｔは、前記基準画像の寸法を定義し、ｍ（ｘ，ｙ）は前記マスキング画像を表し、αは修正の強さを表す、請求項２に記載の方法。
4. マスキング効果修正因子で前記計算した正規相互相関を修正する工程が、α＝１であるマスキング効果修正因子を用いて修正することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記第２の再帰反射の特徴は、再帰反射の虚像であり、前記マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめることによって、該再帰反射の虚像の少なくとも一部分が前記捕捉画像から除去される、請求項２に記載の方法。
6. 前記マスキング画像及び前記捕捉画像が、複数のピクセルで構成されており、
   マスキング画像を生成することが、該マスキング画像のピクセルを、前記捕捉画像の対応するピクセルが輝度値の所定範囲外にある輝度値を有する場合に、第１の値に設定すること、並びに、前記マスキング画像の該ピクセルを、前記捕捉画像の前記対応するピクセルが輝度値の前記所定範囲内にある輝度値を有する場合に、第２の値に設定することを含む、請求項２に記載の方法。
7. 輝度値の前記所定範囲を、前記機密文書の種類に基づいて輝度値の複数の所定範囲の中から選択することを更に含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記計算した修正正規相互相関に基づいて、前記捕捉画像内のマッチング領域を決定する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
9. １つ以上の照合の兆候を出力する工程が、前記決定したマッチング領域と各決定したマッチング領域に対応する相関スコアとを表示することを含む、請求項８に記載の方法。
10. 兆候を出力する工程が、前記捕捉画像内におけるいかなるマッチング領域の発見の失敗をも示すことを含み、いかなるマッチング領域の発見の失敗が、所定のスコア閾値及び照合の最小必要数に基づいて判断される、請求項８に記載の方法。
11. 前記基準画像と前記捕捉画像との間の前記修正正規相互相関を計算する工程が、高速フーリエ変換を用いて前記修正正規相互相関を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
12. 物品の少なくとも一部分の捕捉画像を受信するための画像捕捉インターフェースであって、該物品の該一部分が、第１の再帰反射の特徴及び第２の再帰反射の特徴を有する機密画像を含む、画像捕捉インターフェースと、
    前記捕捉画像から生成されたマスキング画像を用いて、前記第１の再帰反射の特徴に関連付けられた基準画像と前記捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算するための高速マスク化正規相互相関（ＦＭＮＣＣ）モジュールと、
    前記基準画像と前記捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力するためのディスプレイと、を含む機密文書認証装置。
13. 前記捕捉画像からマスキング画像を生成するためのマスキング画像生成器を更に備え、
    前記ＦＭＮＣＣモジュールが、前記マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめてマスク化画像を取得し、該マスク化画像と前記基準画像との間の正規相互相関を計算し、及び、前記基準画像のサイズと各マッチング領域におけるマスク化領域との比を表すマスキング効果修正因子で、前記計算した正規相互相関を修正する、請求項１２に記載の認証装置。
14. 前記マスキング画像及び前記捕捉画像が、複数のピクセルで構成されており、
    前記マスキング画像生成器が、前記マスキング画像のピクセルを、前記捕捉画像の対応するピクセルが輝度値の所定範囲外にある輝度値を有する場合に、第１の値に設定すること、並びに、前記マスキング画像の前記ピクセルを、前記捕捉画像の前記対応するピクセルが輝度値の前記所定範囲内にある輝度値を有する場合に、第２の値に設定することによって、前記マスキング画像を生成する、請求項１３に記載の認証装置。
15. 前記ＦＭＮＣＣモジュールが、前記計算した修正正規相互相関に基づいて前記捕捉画像内のマッチング領域を決定し、かつ、前記ディスプレイが、該決定したマッチング領域と、各決定したマッチング領域に対応する相関スコアと、を表示する、請求項１２に記載の認証装置。
16. 前記物品が、パスポート、クレジットカード、身分証明書、出生証明書、又は機密文書のうちの１つである、請求項１２に記載の認証装置。
17. 前記ＦＭＮＣＣモジュールが、高速フーリエ変換を用いて前記修正正規相互相関を計算する、請求項１２に記載の認証装置。
18. 前記捕捉画像と前記基準画像を有する基準画像ライブラリの基準画像とを記憶するための画像記憶モジュールと、
    前記基準画像ライブラリの基準画像から該基準画像を選択するユーザー入力を受信するためのユーザーインターフェースと、を更に備え、該選択した基準画像を前記画像記憶モジュールから読み出す、請求項１２に記載の認証装置。
19. 前記捕捉画像と前記基準画像を有する基準画像ライブラリの基準画像とを記憶するための画像記憶モジュールを更に備え、
    自動文書識別器が、前記捕捉画像の特性に基づいて、前記基準画像ライブラリの基準画像から該基準画像を選択し、前記認証装置は、該選択した基準画像を前記画像記憶モジュールから読み出す、請求項１２に記載の認証装置。
20. 物品の少なくとも一部分の画像を捕捉する画像捕捉装置であって、該物品の該一部分が、第１の再帰反射の特徴及び第２の再帰反射の特徴を有する機密画像を含む、画像捕捉装置と、
    前記捕捉画像から生成されたマスキング画像を用いて、前記第１の再帰反射の特徴に関連付けられた基準画像と前記捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算し、前記基準画像と前記捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力するホストシステムと、を含む機密文書認証システム。
21. 前記ホストシステムが、前記捕捉画像からマスキング画像を生成し、該マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめてマスク化画像を取得し、該マスク化画像と前記基準画像との間の正規相互相関を計算し、及び、前記基準画像のサイズと各マッチング領域におけるマスク化領域との比を表すマスキング効果修正因子で、前記計算した正規相互相関を修正する、請求項２０に記載の認証システム。
22. 前記第２の再帰反射の特徴は、再帰反射の虚像であり、前記ホストシステムが、前記マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめることによって、該再帰反射の虚像の少なくとも一部分を前記捕捉画像から除去する、請求項２１に記載の認証システム。
23. 前記物品を照明するための光源を更に備え、該光源が、目視位置に対してある角度をなして配置されており、前記画像捕捉装置は、前記目視位置に配置されている、請求項２０に記載の認証システム。
24. 文書の少なくとも一部分の画像を捕捉する工程であって、該文書の該一部分が、第１の特徴及び第２の特徴を有する画像を含む、捕捉工程と、
    前記捕捉画像に基づいて生成されたマスキング画像を用いて、前記第１の特徴に関連付けられた基準画像と前記捕捉画像との間の修正正規相互相関を計算する工程と、
    前記基準画像と前記捕捉画像との間における１つ以上の照合の兆候を出力する工程と、を含む方法。
25. 前記第１及び第２の特徴は、第１及び第２の紫外線パターンであり、修正正規相互相関を計算する工程が、前記マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめて、該第２の紫外線パターンの少なくとも一部分を前記捕捉画像から除去することを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記第１及び第２の特徴は、第１及び第２の印刷された可視パターンであり、修正正規相互相関を計算する工程が、前記マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめて、該記第２の可視パターンの少なくとも一部分を前記捕捉画像から除去することを含む、請求項２４に記載の方法。
27. 前記第２の特徴は、生体計測での特徴であり、修正正規相互相関を計算する工程が、前記マスキング画像を前記捕捉画像に当てはめて、該生体計測での特徴の少なくとも一部分を前記捕捉画像から除去することを含む、請求項２４に記載の方法。

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