JP2017017673A - 物体、品目、文書、包装、および／またはラベルの真正性を模造、偽造、および盗難から保護する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物体、品目、文書、包装、および／またはラベルを、模造、偽造、および盗難から保護する品質を向上させる。
【解決手段】物体、品目、文書、包装および／またはラベルの表面にセキュリティ・マーキングを付加し、グラフィック中間調画像の交差結合構造の矩形データ・セルを、顕示化された矩形データ・セルの内部の領域全体で顕示化し、
前記矩形データ・セルを９つの等しい矩形に分割し、９つの矩形のうち中央の矩形の色成分の輝度を調整することを利用してデジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、
読み取りアルゴリズムに基づいて前記付加されたデジタル透かし（ＤＷＭ）を読み取り、前記顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルのうち中央の矩形の色成分の輝度を、前記顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルを囲む８つの隣接する矩形の成分の輝度の算術平均値と比較することにより、前記付加されたデジタル透かし（ＤＷＭ）を対比させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、物体、品目、文書、包装、および／またはラベルの真正性を模造、偽造、および盗難から保護する方法に関する。

現在、物体、品目、文書、包装および／またはラベルの真正性を偽造や贋造から保護する方法が知られている。

下記先行技術文献のうち、特許文献１に開示の発明は、２次元コードを利用して商品を贋造から保護する方法であり、２次元コードが物品に付加され、その２次元コードが特殊な画像読み取り装置を利用して読み取られ、読み取り後、受け取られた情報が特殊な装置によって処理され、受け取られた情報が、サーバ・データベースに保存された情報と比較され、セキュリティ・コードから読み取られた情報がデジタル・データベースに保存された情報と一致する場合は、物品は真正であると見なされ、そうでない場合は贋造されている。この方法の新規性は１つの２次元コードを使用することであり、その２次元コードが２つの画像担体に付加され、第２の担体は第１の担体の表面に取り付けられる。

この方法の不都合点は以下の通りである。
− ２次元画像を含むコードで物品の表面にマークを付けることは、紙を利用するデータを使用する時にしか可能でない。
− 不正な複製に対する保護のレベルが低い。
− ２次元コードの２つのハード・コピーの共有される境界を視覚的、光学的に識別することに基づく検証レベルが弱い。
− 種々の印刷種類を使用できる可能性が限られており、光学またはレーザによるマーキングを使用することができない。
− ２次元コードの誤った読み取りに対する保護がない。

特許文献２に開示の発明は、少なくとも１つのマーキングを有する物体、物品、および品目を識別する方法であり、マーキングを付加する工程と、マーキングに光を照射する工程と、マーキングの表示を読み取り、それぞれの情報を受け取る工程と、表示から受け取られた情報をデータベースの情報と照合する工程と、物体または品目の真正性の確定または却下を得る工程と、を含む。１次元または２次元バーコード、マトリクス・コードなどの一意のコードを含んでいるデジタル表示の形態を持つ種々のデータを印刷する過程において、明確な光学的特性を持つポリマー液晶材料のマーキングが物体、物品、または品目に付加される。

この方法の不都合点は以下の通りである。
− 光学装置およびレーザ装置で、物体、商品、および品目の表面にマーキングを付加することができない。
− 物体、物品、および品目の表面のマーキングが、温度が変動すると特性を変化させるポリマー液晶材料を利用して行われるため、日光にさらされると、既知の標準的な手動の装置および据え置き型の装置で真贋判定を行う際に困難が生じる。
− 物体、物品、および品目は、再生後に再使用することができない。
− ポリマーやポリマー樹脂の処分には特殊な生態学的処理システムが必要となることを指摘する必要がある。

国際公開第２０１３／０６３８７１号 米国特許第８７４００８８号明細書

本発明の目的は、画像読み取りおよびデータ交換のための手動の装置および据え置き型の装置を利用して、物体、品目、文書、包装、および／またはラベルの真贋を判定すること、ならびに、物体、品目、文書、包装、および／またはラベルを、模造、偽造、および盗難から保護する品質を向上させ、真正性の検証を行うための安全性を向上させることである。

上記目的を達成するために、視覚的に符号化された画像によるマーキングに基づいて物体、品目、文書、包装および／またはラベルの真正性を、模造、偽造、および盗難から保護する方法が提案され、該方法は以下を備える：
物体、品目および／または文書の定性定量データを保持し、かつ、デジタル透かし（ＤＷＭ）の形態の隠された検証用ハッシュ・コードを含んでいる視覚的に符号化されたグラフィック中間調画像を利用して、物体、品目、文書、包装および／またはラベルの表面にセキュリティ・マーキングを付加すること、
同一の輝度値を持つ、グラフィック中間調画像の交差結合構造の矩形データ・セルを、顕示化された矩形データ・セルの内部の領域全体で顕示化すること、
前記顕示化された矩形データ・セルを条件付きで９つの等しい矩形に分割すること、
顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル各々の９つの矩形のうち中央の矩形の色成分の輝度を調整することを利用してデジタル透かし（ＤＷＭ）を付加すること、
符号化アルゴリズム、ハッシュ法アルゴリズム、および情報冗長アルゴリズムを使用して、物体、品目、および／または文書の符号化された定性定量データに応じた永続的な読み取りアルゴリズムに基づいて前記付加されたデジタル透かし（ＤＷＭ）を識別し、
次いで、矩形の交差結合マスクを形成して、前記顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの基盤を記憶すること、および、
前記付加されたデジタル透かし（ＤＷＭ）を読み取り、前記顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルのうち中央の矩形の色成分の輝度を、前記顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルを囲む８つの隣接する矩形の成分の輝度の算術平均値と比較することにより対比させること。

物体、品目、および／または文書の少量の定性定量データを保持したグラフィック中間調画像の図である。 物体、品目、および／または文書の大量の定性定量データを保持した中間調画像の図である。 物体、品目、および／または文書の少量のデータを含むグラフィック中間調画像に付加された、顕示化された読み取り可能な矩形のデータ・セルを持つ交差結合構造の図である。 物体、品目、および／または文書の大量のデータを含むグラフィック中間調画像に付加された、顕示化された読み取り可能な矩形のデータ・セルを持つ交差結合構造の図である。 顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの条件付きの拡大縮小と、顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの内部で作業領域となる中央の矩形の特定とを示す図である。 顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルにデジタル透かし（ＤＷＭ）データを付加する方式を説明する図である。

視覚的に符号化された画像を利用するマーキングに基づいて、物体、品目、文書、包装および／またはラベルの真正性を、模造、偽造、および盗難から保護する本発明に係る方法は以下の段階の少なくともいずれかを含む：
１．物体、品目、文書、包装および／またはラベルの真贋判定に必要とされる定性定量データの大きさを特定し、物体、品目および／または文書の定性定量データを含んでいるグラフィック中間調画像を形成する段階；
２．デジタル透かし（ＤＷＭ）データの大きさを特定し、物体、品目、および／または文書の定性定量データの検証用ハッシュ・コードを計算する段階；
３．物体、品目、包装、文書、および／またはラベルの表面から、デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、永続的に読み取るのに適したグラフィック中間調画像の箇所を割り当て、特定する段階；
４．グラフィック中間調画像の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルに、デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加する段階；
５．アルゴリズムによりデジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、読み取る段階；
６．デジタル透かし（ＤＷＭ）の読み取り結果を、顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの基盤を保つ交差結合マスクに含まれているデータと対比することによって物体、品目、および／または文書の真正性を検証する段階。

以下、上記段階のそれぞれについて順次説明する。

１．物体、品目、文書、包装および／またはラベルの真贋判定に必要とされる定性定量データの大きさを特定し、物体、品目および／または文書の定性定量データを含んでいるグラフィック中間調画像を形成する段階
中間調画像は、１組の色調値とそれらの連続的で段階的な変化を含む画像である。中間調画像の例は、図面、ロゴ、絵画、写真などであり、これらはラスタ画像であり、画像要素（画素）の値を保持したマトリクス・ビット・マップを利用してデジタル的に符号化される。

マーキングされたグラフィック中間調画像は、保護対象の物体、品目および／または文書の定性定量データ（名前、通し番号、有効期限日など）を視覚的な形態（包装またはラベル）で含んでいる。

物体、品目、および／または文書の定性定量データの量が多くない場合は、物体、品目および／または文書の定性定量データを含んでいるどのような中間調画像でも、例えば図１に示すように、グラフィック中間調画像として使用されてよい。

定性定量データの量が、デジタル透かし（ＤＷＭ）自体を収容できる中間調画像の大きさよりも大きい場合は、物体、品目、および／または文書の保護対象の定性定量データの量を増すため、十分な量のデータを含むことが可能な２次元のマトリクス・コード、例えば図２に例示するようなアズテック（Ａｚｔｅｃ）コードがグラフィック中間調画像として使用される。

グラフィック中間調画像は、コンピュータのラスター・グラフィック・エディタを利用して形成される。

２．デジタル透かし（ＤＷＭ）データの大きさを特定し、物体、品目、および／または文書の定性定量データの検証用ハッシュ・コードを計算する段階
デジタル透かし（ＤＷＭ）は、グラフィック中間調画像に含まれる物体、品目、および／または文書の定性定量データの検証用ハッシュ・コードを含んでいる。グラフィック中間調画像に含まれるデータ量と、デジタル透かし（ＤＷＭ）のデータ量は線形に依存するが、ハッシュ関数値の量は入力配列値のバージョンの数よりも少なく、異なる内容を持つ多くの配列があることから、初期データとハッシュの合計値の間に一義的な対応関係はなく、このため、全く同じハッシュ・コード、いわゆる衝突を生じさせる。

衝突の確率は、ハッシュ関数の品質を評価する際に重要である。異なる特性、すなわち、幅、計算の複雑度、暗号の安全度、を持つ各種のハッシュ法アルゴリズムが存在する。あるハッシュ関数を選択するか別のハッシュ関数を選択するかは、解決されるべき課題の詳細によって決まる。ハッシュ・コードの例には、参照和（reference sum）や巡回冗長コード（ＣＲＣ）がある。

埋め込まれるデジタル透かし（ＤＷＭ）データの大きさが小さく、ステゴシステムの信頼性が低下する恐れがある場合には、冗長データまたは付加的なノイズをデジタル透かし（ＤＷＭ）に埋め込むことが提案される。

例示の目的で、疑似乱数生成器によって選択され、２進形態で「１１００」と表される数値「１２」が検証用ハッシュ・コードとして使用される。

３．物体、品目、包装、文書、および／またはラベルの表面から、デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、永続的に読み取るのに適したグラフィック中間調画像の箇所を割り当て、特定する段階
デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、永続的に読み取るのに適したグラフィック中間調画像の箇所を特定し、割り当てるために、物体、品目、および／または文書のデータを含んでいる、作成されたグラフィック中間調画像に交差結合構造が付加され、その交差結合構造のそのような矩形データ・セルが顕示化され、そのセルの色調輝度値はそのセルの内部の領域全体で同一である。顕示化された交差結合構造の矩形データ・セルが、順序付きの矩形の交差結合マスクに変換され、データは、デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、例えば図３に示すように、永続的に読み取るのに適した顕示化された矩形セルの位置の周囲に維持される。顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルは黄色で強調されている。図３において、黄色の矩形データ・セルは低濃度のハーフトーンで示されている。

２次元マトリクス・コード、例えばアズテック（Ａｚｔｅｃ）コードがグラフィック中間調画像として使用される場合、そのようなグラフィック中間調画像は、例えば図４に示すように、物体、品目および／または文書についての十分な量のデータを含むことができるアズテック（Ａｚｔｅｃ）コード要素の形態で、順序付きの顕示化された矩形セルを持つ交差結合構造をすでに含んでいる。顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルは黄色で強調されている。図４においても、黄色の矩形データ・セルは低濃度のハーフトーンで示されている。

４．グラフィック中間調画像の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルに、デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加する段階

デジタル透かし（ＤＷＭ）をグラフィック中間調画像に埋め込むには、例えば図５に示すように、グラフィック中間調画像の顕示化された各読み取り可能な矩形データ・セル１が、条件付きで９つの等しい矩形に分割され、条件付き拡大縮小の結果、拡大された顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル２の中で、９つの等しい矩形のうちそれぞれの中央の矩形３が、その顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの作業領域として特定される。

作成されたグラフィック中間調画像へのデジタル透かし（ＤＷＭ）データの付加は、交差結合構造の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル２の９つの等しい矩形のうち中央の矩形３の輝度値を変更することによって行われ、検証用ハッシュ・コードの各ビットは、交差結合構造の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル１の１つに割り当てられる。グラフィック中間調画像に埋め込まれるデジタル透かし（ＤＷＭ）のデータの量は、デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、永続的に読み取るのに適した交差結合構造の顕示化された矩形データ・セル（１）の数量に依存し、容量は、交差結合構造の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル１の１つにつき１データ・ビットである。交差結合構造の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの大きさおよび量は、データを読み取って転送するための手動または据え置き型の走査装置によるデジタル透かし（ＤＷＭ）の永続的な読み取りの条件によって選択され、条件はデータの特性によって決まる。

２次元マトリクス・コード、例えば、アズテック（Ａｚｔｅｃ）コードがグラフィック中間調画像として使用される場合、アズテック（Ａｚｔｅｃ）コードの各要素は、条件付きで９つの等しい矩形に分割される。３×３の等しい矩形の群がアズテック（Ａｚｔｅｃ）コードの１要素であり、各アズテック（Ａｚｔｅｃ）コード要素の９つの等しい矩形のうちの１つである中央の矩形（３）が、交差結合構造の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル（１）の作業領域として特定される。図５。

各アズテック（Ａｚｔｅｃ）コード要素の中央の矩形の輝度値を変更することにより、デジタル透かし（ＤＷＭ）がアズテック（Ａｚｔｅｃ）コードに埋め込まれる。アズテック（Ａｚｔｅｃ）コードの例でグラフィック中間調画像を形成する時、検証用ハッシュ・コードの各データ・ビットが、アズテック（Ａｚｔｅｃ）コードの１つの明色要素または１つの暗色要素に割り当てられる。アズテック（Ａｚｔｅｃ）コードに埋め込まれるデジタル透かし（ＤＷＭ）のデータの大きさは、アズテック（Ａｚｔｅｃ）コード要素の数に依存し、容量は１要素当たり１データ・ビットである。

５．デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、読み取るアルゴリズム
デジタル透かし（ＤＷＭ）ハッシュ・コードの値を、｛１，１，０，０｝のビット・ストリームを持つ作成されたグラフィック中間調画像に付加するには、この例で示される、グラフィック中間調画像の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルまたは顕示化されたアズテック（Ａｚｔｅｃ）コード要素に付加が行われ、拡大縮小を行う前、各成分｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝は｛０／２５５，０／２５５，０／２５５｝の値を持ち、これは２次元コードの白黒バージョンである。カラーのグラフィック中間調画像へのデジタル透かし（ＤＷＭ）の付加は、同様のアルゴリズムによって行われる。

アズテック（Ａｚｔｅｃ）コードを含む２次元コードの生成の規則に代えて、デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加する際、図６に示すように、明色と暗色の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの領域内の明色の中央の矩形は論理「１」を符号化し、明色と暗色の顕示化されたセルの領域内の暗色の中央の矩形は論理「ゼロ」を符号化する。

したがって、顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルまたはアズテック（Ａｚｔｅｃ）コード要素の中央の矩形の値を任意の値±Δで調整することは、４つの場合のうち２つのみ、すなわち、暗色のセルの矩形に「１」を埋め込む場合（＋Δ）と、明色のセルの矩形に「ゼロ」を埋め込む場合（−Δ）にのみ必要となる。

そのような場合の各成分｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝についての中央の矩形の値の調整は、数式１に従って行われる。
数式１中、Ｐ_ｉ，ｊは調整前の中央の矩形の輝度値であり、
ｐ_ｉ，ｊは調整後の中央の矩形の輝度値であり、
Δは調整値であり、（０，１２７）の積分の何らかの積分である。

ＤＷＭの各データ・ビットの取り出しは数式２および数式３に従って行われる。
数式２，数式３中、Ｐ_ｉ，ｊは読み取り後の中央の矩形の輝度値であり、
Ｐ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｐ_{ｉ＝１，ｊ}，Ｐ_{ｉ−１，ｊ＋１}，Ｐ_{ｉ，ｊ−１}，Ｐ_{ｉ，ｊ＋１}，Ｐ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｐ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｐ_{ｉ＋１，ｊ＋１}は、読み取り後の隣接する矩形の輝度値であり、
Δは、読み取り後の中央の矩形の調整値であり、
Δは数式１の調整値であり、
ｍ_ｋのｍは変数ｋのリモートＤＷＭビットである。

本発明に係る方法の実際の実装では、１から１２７の異なる調整値Δが使用され、それでも標準的な手動の装置および据え置き型の装置で読み取れる可能性は固定され、デジタル透かし（ＤＷＭ）の正確に取り出されるデータの割合と視覚的な安定性、ならびにグラフィック中間調画像の不正な複製に対する耐性が評価される。デジタル透かし（ＤＷＭ）を付加し、除去するアルゴリズムにおける選択された調整値Δ=１０以上は、視覚的な安定性を損なわず、同時に手動の装置および据え置き型の装置でアズテック（Ａｚｔｅｃ）コードを読み取るための要件を満たし、結果としてデジタル透かし（ＤＷＭ）が１００％読み取られる。

６．デジタル透かし（ＤＷＭ）の読み取り結果を、顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの基盤を保つ交差結合マスクに含まれているデータと対比することによって物体、品目、および／または文書の真正性を検証する段階

物体、品目、および／または文書の真正性の検証は、グラフィック中間調画像からデータを読み取り、デジタル透かし（ＤＷＭ）から検証用ハッシュ・コードを読み取り、それらの結果を対比し、受け取られたデータを比較することにより行われる。グラフィック中間調画像に含まれている入力配列のハッシュ・コードと、デジタル透かし（ＤＷＭ）から読み取られたハッシュの合計値との比較が肯定の結果である場合は、グラフィック中間調画像が真正であると断定することができる。

グラフィック中間調画像が不法に視覚的にコピーされている場合は、異なる性質を持つ歪みが現れ、その結果、デジタル透かし（ＤＷＭ）の読み取られた中央の矩形の輝度が部分的に失われ、それがハッシュ関数の結果に反映され、物体、品目、および／または文書が偽造されていると断定することができる。

グラフィック中間調画像またはデジタル透かし（ＤＷＭ）を不法にコピーした結果、データまたはその一部が取り替えられている、または存在しない、または失われている場合は、検証用ハッシュ・コードの結果が初期値と一致せず、そのことにより、物体、品目、および／または文書が偽造または不法にコピーされたと断定する可能性を与えることができる。

多量の不法な物体、品目、および／または文書についての保護対象の画像の１つまたは何らかの限られた量を不法にコピーすることを試みると、それら多量の不法な物体、品目、および／または文書中に繰り返された通し番号が、異なる地理座標で顕示化されることが検証される。

したがって、本発明は以下を可能にする。
１．物体、品目、文書、包装および／またはラベルの表面へのマーキングの付加と、標準的な手動の装置および据え置き型の装置による読み取りを行うこと、
２．オリジナルの物体、品目、および文書の保護および真贋判定の信頼性を大幅に向上させる。
３．盗難の探索と検出を大幅に高速化し、容易にすること、
４．マーキングが付加された包装とラベルの再利用を行い、特殊な処理システムの使用を回避すること、並びに、
５．元の物体、品目、および／または文書の真贋判定、例えば、燃える危険性のある物体の認可、医薬品や食品の偽造防止保護、許可書やチケットの検査に関連する費用を大幅に削減すること。

１…顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル、
２…条件付きで９つの等しい矩形（３×３）に分割された、拡大後の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル、
３…条件付きで分割された拡大後の顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの９つのうちの１つである中央の矩形

Claims (1)

1. 物体、品目、文書、包装および／またはラベルの真正性を、模造、偽造、および盗難から保護する方法であって、
   物体、品目、文書、包装および／またはラベルの表面にセキュリティ・マーキングを付加し、物体、品目、文書、包装および／またはラベルの表面から前記マーキングを読み取り、前記マーキングを復号し、真正性の検証結果を対比することによって物体、品目、文書、包装および／またはラベルの真正性を識別することを含み、
   物体、品目および／または文書の定性定量データを保持し、かつ、デジタル透かし（ＤＷＭ）の形態の隠された検証用ハッシュ・コードを含んでいる視覚的に符号化されたグラフィック中間調画像を利用して、物体、品目、文書、包装および／またはラベルの表面をマーキングする間に、同一の輝度値を持つ、グラフィック中間調画像の交差結合構造の矩形データ・セルが、顕示化された矩形データ・セルの内部の領域全体で顕示化され、
   前記顕示化された矩形データ・セルが条件付きで９つの等しい矩形に分割され、
   顕示化された読み取り可能な矩形データ・セル各々の９つの矩形のうち中央の矩形の色成分の輝度を調整することを利用してデジタル透かし（ＤＷＭ）が付加され、
   符号化アルゴリズム、ハッシュ法アルゴリズム、および情報冗長アルゴリズムを使用して、物体、品目、および／または文書の符号化された定性定量データに応じた永続的な読み取りアルゴリズムに基づいて前記付加されたデジタル透かし（ＤＷＭ）が識別され、
   その後、矩形の交差結合マスクが形成されて、顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルの基盤を記憶し、
   前記付加されたデジタル透かし（ＤＷＭ）が読み取られ、前記顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルのうち中央の矩形の色成分の輝度を、前記顕示化された読み取り可能な矩形データ・セルを囲む８つの隣接する矩形の成分の輝度の算術平均値と比較することを利用して、前記付加されたデジタル透かし（ＤＷＭ）が対比されることを特徴とする方法。