JP4288998B2

JP4288998B2 - Paper authentication method

Info

Publication number: JP4288998B2
Application number: JP2003110921A
Authority: JP
Inventors: 知行高田
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP2004316012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、証券、商品券および抽選券などの金券の偽造防止、契約書および個人情報書類などの機密重要書類のセキュリティ対策に係わる、紙の真贋判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
証券、商品券および抽選券などの金券の偽造防止には、印刷・パターンニング技術を用いたものや、紙に特殊なものを抄き込んだものなど様々なものがある。印刷・パターンニング技術を用いた例としては、蛍光インキ、赤外線吸収インキ、サーモおよびフォトクロミックインキ、網点や万線のモアレ干渉、液晶材料の偏光性などを利用した潜像パターンや、光の干渉を用いたホログラムや回折格子、あるいは見る角度により色の変化が生じる多層薄膜のような特殊装飾効果パターンや、微細な文字を印刷するマイクロ印刷などがあげられ、特許文献１などに詳しく説明されている。
【０００３】
紙に特殊なものを抄き込んだ例としては、磁性体、蛍光体、真珠光沢体、金属蒸着体、ＩＣチップなどを抄き込んだもの、スレッドを抄き込んだものなど様々なものがあげられ、特許文献２、３、４など多数の提案がなされている。
これらは元来特殊な技術で真似するのが難しいため偽造防止効果があるとされていたが、技術内容の浸透にともない技術が一般化してきているためその効果が下がってきている。これらの複数の技術を併用することもなされているが、さらに偽造防止効果を高める真贋判別方法が求められている。
【０００４】
契約書および個人情報書類などの機密重要書類などの保管・管理においては、近年のＩＴ化の進展にともなう電子文書の普及と関連して、新たにセキュリティ面での問題が生じている。最近はＩＴを利用した情報公開や業務改革効率化がおこなわれ、紙書類をすべて電子書類に変換していくドキュメントサービスが行われるなど、官庁や企業においてナレッジマネジメントのニーズが高まってきている。電子書類は紙書類に比較して保管や移動にコストがかからないという利点を持つ。一方、複製および改ざんの跡がわかりにくく、簡単にインターネット経由で不特定多数の人に瞬時に情報流布できてしまうことから、電子書類はセキュリティ性および法的証拠性が低いという欠点を持っている。この欠点を補うために、電子データ自体に付加情報を付与することが考えられている。たとえば電子データに認証情報もしくは暗号情報を付記したり（特許文献５、６参照）、デジタル光記録媒体に時間情報を付与して記録したりする（特許文献７参照）などである。しかし、暗号解読等の技術も進んでいることから必ずしも安全性が十分とはいいきれない。また、実際に電子書類を包括的にセキュリティ管理したり、法的証拠能力を付与したりするにはシステム導入に大きなコストがかかるため、文書の完全電子化はなかなか進展していない状況である。
【０００５】
そこで、機密性の高い重要紙書類はむやみに電子化せず、高セキュリティ情報倉庫に保管することが行われている。重要紙書類が必要になった時、書類を倉庫から持出して入手する必要があるが、移動の際に紛失したりするリスクおよび移動のためのコストがかかる。これを補うために、必要な時のみ、必要な書類を電子化して電送することが行われている。これにより、セキュリティを維持しつつ、コストを最低限に押さえることができる。更なるセキュリティアップのため、重要紙書類をスキャンして簡単に電子化できない方法が必要とされている。そのような方法の一つの案として、紙幣や有価証券など変造コピー防止技術である、特定原稿の画像データを予め登録しておき、特定原稿をコピーする時には認証情報を必要とする方法（特許文献８参照）を応用することが考えられる。しかし無限多種の重要書類の画像データを全て登録するのは現実的には困難であり、容易に特定原稿の真贋判別ができる方法が求められている。
【０００６】
一方、紙質分析分野においては、紙の地合いむらを周波数解析して、むらの原因を特定したり、地合指数を算出したりすることが行われている。この紙質の周波数解析技術を利用した贋札識別方法および装置（特許文献９参照）や、脅迫状に使われた紙や犯行現場に残されていた紙の来歴を同定する犯罪捜査の一助となる紙の識別方法および装置（特許文献１０参照）が考案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特許公開２００１−９６９９７
【特許文献２】
特許公開昭和５２−３３４４４
【特許文献３】
特許公開２００２−３１９００６
【特許文献４】
特許公開２０００−２５６９９４
【特許文献５】
特許公開平１１−１４３３６１
【特許文献６】
特許公開平１１−２６１５５０
【特許文献７】
特許公開平０９−１２８９０１
【特許文献８】
特許公開平０４−２０５２７２
【特許文献９】
特許公開２０００−７６５１４
【特許文献１０】
特許公開２０００−１４６９５２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来の技術では為し得ない、金券や機密重要書類の高度な偽造防止効果およびセキュリティ効果を得られる真贋判別方法を提供することが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、以下の（１）の発明による構成を採用する。
（１）周期的に変動する紙の物性を用いる紙の真贋判別方法であって、前記周期的に変動する紙の物性が、紙の製造工程で用いられる抄紙ワイヤー、布およびロールの二つ以上の組合わせからなる部材に起因し、且つ、光を紙の少なくとも一部に照射し、その透過量または反射量を周波数解析処理して、周期成分の波長、方向および強度を出力したものであり、且つ、紙を所定の大きさに裁断する時の縦目、横目、縦目及び横目以外の取り目方向、から選ばれる取り目方向、および印刷、から選ばれる少なくとも１種によって、真正の紙の周期成分の方向をいつも同じ向きで照合することを特徴とする、真贋を判定すべき紙と真正な紙との物性を比較照合する紙の真贋判別方法
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳細に説明する。まず、紙に複数の周期的に変動する物性を持たせるための方法を述べる。紙製造工程の中で紙に周期的に変動する物性を持たせる要因には抄紙工程でのワイヤーおよびダンディーロール、脱水工程でのサクションロールのサクション孔、ニップロールのグルーブドおよびフェルト基布の目地、乾燥工程でのカンバスおよびドライヤーロール、抄紙後工程でのエンボスロールなど多数の部材をあげることができ、これらに限定されるものではない。これらの部材の形状が紙の表面形状に反映し、周期的なマークとなる。
【００１１】
ワイヤーを例にとるならば、1重織、1.5重織、2重織、2.5重織、3重織、特殊3重織、横3.5重織など様々な織目があり、さらにワイヤー繊維の太さも様々であるため、紙に付与される周期的マークはワイヤーマークのみをとっても様々なものがある。同様にダンディーロール、サクションロール、ニップロール、エンボスロールなどロールにも様々な模様があり、またロール表面を周期的凹凸模様をもつフィルムで被うことでも模様をつけることができるので、ロールマークのみをとっても多種類のものがある。フェルトおよびカンバスなどの布についても同様である。このように多種多様な周期的に変動する紙物性を持たせる要因を組合せることで、複雑で多種多様なマークを紙にもたせることができる。さらに上記の周期的な物性を持たせる要因、ワイヤー、ロールおよびフェルトの少なくとも一つ以上を、周期性の異なる別のものと入れ替えることで非常に多数の組合せをつくることができ、紙に膨大な種類の周期的マークを付与することができるのである。
【００１２】
こうしてマークを付与した紙は通常所定のサイズに裁断されるが、裁断の方向を変えると同サイズの紙をそろえて並べた場合に周期的マークの方向が異なることから、たとえ同一の方法でマークされた紙であっても見かけ上異なる周期的マークとなる。つまり裁断方向によって多種類の周期的マークをつくり出すことができる。裁断方向は特に縦目および横目取りに限定されるものでなく、これら以外の取り目で裁断することも可能である。裁断方法は枚葉ギロチン断裁、打抜き機、シートカッター、およびロータリーカッター等を用いればよく、特に限定されるものではない。
【００１３】
ところで、裁断の方向のみならず、紙の表裏によってもマークの周期的成分は異なるものになる。よってマーク照合の際にはいつも同じ向きで照合する必要がある。通常、何も印刷されない紙を真贋判定に用いることはあまりないので、紙面に施された印刷の向きによりその方向をいつも同じにすることができる。たとえ印刷がない紙を真贋判定しなくてはならない場合であっても、紙の包装による方向および紙の頂点の一部をカットするなどでその方向を示すことは可能であるので、いつも同じ向きで照合することは可能である。また、向きを特定したくない場合は特許文献１０に示されるリングマスク法という画像処理方法を用いた照合方法を用いれば問題ない。
【００１４】
次に、紙に付与された上記周期的マークを用いた真贋判別方法について述べる。真正の紙（基準紙）および真贋を判定すべき紙（真贋判定試料紙）それぞれに付与された周期的マークを物性として読取る。即ち、それぞれの周期的マークを周期的に変動する物性信号に変換し、それぞれの信号の周期性を周波数解析する。周波数解析して得られた基準紙および真贋判定試料紙の周期成分データを計算機によって照合して判定する。以下に詳細を説明する。
【００１５】
ここで言う物性とは、例えば、光線またはエネルギー線の量である。光またはエネルギー線を紙に照射し、その透過量および／または反射量を読取り、周期的に変動する物性値の信号として得ることができる。よって読取機は光源、光の透過および／または反射量を読取るセンサー、紙を固定する部分を基本として有する。必要に応じて読取機に紙の搬送および排出部をつけてもよい。光源には可視光線、ベータ線、軟Ｘ線などを、センサーはそれぞれの光源に対応したものを用いることができるが、ベータ線および軟Ｘ線は放射線であり、一般的な使用を考えると可視光の光源およびセンサーを用いた読取機が好ましい。好ましい読取機としては一般に用いられているドラムスキャナー、フラットベットスキャナー、フィルムスキャナー、ＣＣＤカメラ、撮像管などが考えられるがその方法は特に限定されるものではない。つまり光源としては水銀蛍光ランプ、ハロゲンランプ、キセノン蛍光ランプ、ＬＥＤなど、センサーとしてはＣＣＤセンサーおよびマルチフォトプライヤーなどを有している読取機であればどのようなものでも用いることができる。こうして読取機で得られた信号は計算機に取込まれる。
【００１６】
前記した紙の周期的マークの周期は小さくても０．１ｍｍ程度か、それ以上であり、従って、例えば透過光の量をＣＣＤカメラのようにスポット的にデジタル情報として測定する際には、測定点の間隔として０．０４ｍｍ以上で良い。（これより細かくてもデータ処理に時間がかかるだけで特に問題ではないが）。
また、与える周期としては特に上限があるわけではないが、多くの場合、小さな面積の中で多数のデータを得たいので、周期は２ｍｍ以下が好ましい。それに対応し、また、あまり間隔があくと周期成分を正しく評価できなくなるので、測定点間隔は、好ましくは１ｍｍ以下である。
上記測定点間隔は、アナログ測定情報をデジタル化して処理する際のサンプリング間隔としても同様である。
更に、測定は紙の１方向だけに行なっても良いし、２方向の情報の組合せても良い。あるいは２次元的な測定を行っても良いが、好ましいのは２次元的な測定であり、それだけ情報が正確になる。
１方向の測定部長さは、紙の一般的な地合いを考慮すると、少なくとも１０ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは２０〜５００ｍｍ程度である。
【００１７】
計算機は読取機から取込まれた信号を記憶するメモリー、記憶された信号の周期性を解析する周波数解析部、真贋判定の基準となる周波数データなどが格納される外部記憶装置、周波数解析結果を比較し真贋判定を行う演算部および出力部などからなる。
計算機内の処理の流れを具体的に説明する。読取機から取込まれた信号はメモリー上に記憶されるが、それを外部記憶装置に保存してもよい。外部記憶装置にはハードディスク、磁気ディスク、光ディスクおよび光磁気ディスク類などがあげられる。続いて記憶された信号を周波数解析する。周波数解析の方法としては、フーリエ変換、ウェーブレット変換、離散コサイン変換、アダマール変換などが考えられるが、その方法は限定されるものではない。またこれらの変換を直線信号に対する1次元で行うか平面信号に対する2次元で行うかについても同様である。
【００１８】
真贋判別方法は基準紙の基準参照周波数成分データと真贋判定試料紙の周波数成分データとを比較し、一致するかを照合するものである。まず基準紙と真贋判定試料紙のデータを計算機に格納する。このデータは周期的に変動する紙の物性の読取信号そのものでもよいし、それに周波数解析をかけた結果であってもよい。読取信号そのものとしては、読取機で読取った画像でもよいし、その画像を構成するための数値データであってもよい。周波数解析をかけた結果としては例えばフーリエ変換のパワースペクトル（数値、パワー図）などがあげられる。真贋判別の照合のアルゴリズムについては、相互相関法、最短距離法などの数学的な方法が考えられるが、本発明はその方法を限定するものではない。
【００１９】
紙にはしわ、汚れなどがつく場合があるが、これらには周期性がほとんどないため、紙に付与した上記周期的に変動する紙の物性の比較照合にはほとんど影響をおよぼさない。しかし印刷された紙の場合には、その印刷に網点あるいは波紋状の模様など周期性が入る場合もあり、それらが予め紙に付与した上記周期的に変動する紙物性と類似する場合は、照合に影響を及ぼす恐れがある。そのため照合精度を上げるためには印刷の入っていない部分を周波数解析したり、印刷パターンを照合影響の少ないものにかえたりすることもある。また後述するようにフィルター等による画像処理をかけることで照合精度をあげることもできる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本実施例は、対象となる紙の透過画像を取込み、それに対して周波数解析の一つである2次元離散フーリエ変換を行い周波数成分データを得て、基準参照紙と真贋判定したい紙の周波数成分データから、下記に示す照合アルゴリズムにより両者の類似度を求め、その値がある閾値以上の場合に真物、閾値以下の場合に贋物であると判定するものである。
【００２１】
まず、異なるマーキング方法で１０種類の紙を作成した。マーキング方法を表１にまとめた。ワイヤーは3種類、フェルトは2種類、エンボスロールは２種を用いてそれぞれを組合せた。以上のマーキングにより製造した紙はＡ６サイズに裁断した。裁断は長辺方向が抄紙の流れ、幅方向および流れ方向に対して左回りに３０度の方向に一致するよう裁断した。各々のマーキングＮｏ．１から１０の方法で抄紙された紙を、各々紙１から１０と呼ぶことにする。
【００２２】
【表１】

【００２３】
本発明における真贋判別装置の一実施例の構成を概略的に示すブロック図を図1に示した。
読取機２は透過画像を入力するものであり、紙の取込駆動装置４により送込まれた紙試料を置く透過原稿台(図示略)と、その透過原稿台に置かれた紙試料を照らす光源６と、照らされた紙試料の透過画像を撮像するＣＣＤカメラ８を備えている。読取部はカラー・イメージ・スキャナー（ES-2200および透過原稿ユニットESA4FLU：セイコーエプソン(株)製）を用いて作成した。読取条件は透過原稿ユニット・ポジフィルムモード、画像読取分解能200dpi、縦横300×300画素、輝度分解能8bit（白黒256階調）で行った。
処理条件はこの条件に固定されるものでない。画像読取分解能は、画像処理分野で一般にいわれるところの標本化定理に従えば問題ないが、標本化定理に従う範囲でできるだけ低い方が好ましい。具体的には解析したい周期成分の最短波長の半分よりも小さい範囲で可能な限り低い読取分解能で行えばよい。読取分解能が高いとデータ量が無意味に大きくなってしまうからである。本実施例の場合では、解析最短波長を０．２６ｍｍとしたので、０．２６ｍｍ／２＝０．１３ｍｍより小さくて最も低い読取分解能２００ｄｐｉ＝０．１２７ｍｍ／ｄｏｔを選んだ。一般に紙にはいる周期成分は小さい場合でも０．１ｍｍ程度であるので、６００ｄｐｉ程度までの読取分解能で十分対応できる。画像サイズ(画素数)および輝度分解能は下記に述べる周波数解析部の性能によって決まるものである。また本実施例では透過画像を対象としたがこれに限定されるものではなく、反射画像を対象とした読取機でもかまわない。
【００２４】
画像取込部12は読取機2から濃淡画像をあらわす画像データを取り込むものであり、画像ボードなどにより実現することができる。メモリー14は画像読取り部12が取込んだ画像データを記憶し、計算に供するものである。また、この画像信号はハードディスク、フレキシブルディスク、CD-R、MOディスクなどの外部記憶装置16を設けてそこに記録して保存しておくようにすることもできる。
メモリー14、周波数解析部18および演算部20は画像データ処理部を構成する。本実施例で画像データ処理部はオプションソフトとして２次元高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のついた画像処理解析装置ＤＡ−５０００Ｓ(王子計測機器(株)製)を用いた。周波数解析部18はメモリー14に記憶された透過画像データから周波数解析データを求めるものである。本実施例ではメモリー１４に記憶された上記透過画像データの縦横各２５６画素の範囲を用いて処理したが、この画素サイズは特にこの大きさに限定されるものではない。周波数解析ソフトの種類によっては処理できる画像サイズ(画素数)の上限が決まっている場合があり、本実施例では縦横２５６画素の画像サイズが処理量の上限であったのでそれに決定した。処理に供する画素サイズは大きい方が解析精度が高いが、計算機の性能によっては処理時間が長くなる場合もある。計算機の処理性能により適当なサイズを選択する方法が好ましい。ところで、画像読取りの際に読取分解能が高すぎるとよくない理由のもう一つがここにある。処理上限の画像サイズがある場合、読取分解能が高いと読取面積が小さくなり、読取られる周期成分の入力回数が減るので解析および判定精度が落ちてしまうのである。
【００２５】
周波数解析処理した結果として、パワースペクトルが数値表およびその図(パワー図)として出力される。パワースペクトルは周期成分の波長、方向、および強度を示す。パワー図では一つの輝点が一つの周期成分をあらわす。周期性を示す輝点の図の中心から見た方位がその周期成分の方向を、その輝点の輝度がその周期成分の強さを、その輝点が中心から近いほどその周期成分の波長が大きいことを示す。本実施例のパワー図においては、図の中心からの距離画素がｎの点ではその周期成分の波長が２５．４／２００×２５６／ｎ（ｍｍ）であることを示す。パワースペクトルおよびパワー図についての詳細説明は特許文献９および１０を参照されたい。
【００２６】
次に照合精度を上げるためパワー図に画像処理を行った。紙のしわ、汚れ、印刷などは多くの場合長い波長としてパワー図中央付近にあらわれる。よってハイパスフィルターおよびバンドパスフィルターを用いて、長波長の領域を割愛したり、必要な周波数領域のみを取り出したりして照合計算すればより照合精度を高めることができる。また画素の一部もしくは全体のデータをべき乗するなどの他の処理をかけることでも照合精度を高めることが可能である。本実施例では中心から２０画素距離以内のスペクトルを除去するハイパスフィルターをかけたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
基準参照データとしての基準参照紙の周期成分データ（以下参照用データ）を格納しておくデータベース部17は外部記憶装置16に設けることが好ましいが、メモリー14に入れてもかまわない。データベース部に集積しておく参照用データは、真贋判定したい試料と同一の読取条件、例えば読取機、露出や絞りなどの画像取り込み条件、拡大率、画像分解能、輝度分解能などで取り込んだ透過画像そのものでもよいし、読取った透過画像を試料と同様の周波数解析方法で作成したパワースペクトルなどであってもよい。本実施例では、データベース部は外部記憶装置に設け、参照用データは読取った透過画像を試料と同様の周波数解析方法で作成したパワー図にした。参照用データとしてのパワー図は、同一マーキング法で製造した参照用紙10枚の平均パワー図を用いた。
【００２８】
真贋判定の方法について述べる。真贋判定したい試料紙の周期的に変動する紙物性マークを読取機で読取った後、上記のようにして周波数解析して得た試料のパワー図と、データベース部の参照用データのパワー図との類似度を相互相関法により求めた。本実施例において類似度は0〜1の値を示し、１に近いほど両者は類似しているということを示す。相互相関法および類似度については特許文献１０などに詳しく説明がある。類似度の計算をした結果を表2に示す。同一マーキング方法で作った紙同士の類似度は０．８以上となり、異なるマーキング法の紙同士では類似度は０．８を下回った。本実施例では類似度０．８を以上の場合に「真」、それ以外の場合を「贋」として判定し、判定結果を出力部22で出力した。出力部２２は求められたパワースペクトルおよび類似度の判定結果を出力するプリンターやディスプレーなどの出力部であり、本実施例ではディスプレーを用いた。
【００２９】
【表２】

【００３０】
【発明の効果】
紙がもつ周期的物性の由来原因である少なくとも一つ以上の製造工程部位を変えることにより紙の製造時に意図した複数の周期的に変動する物性を紙に付与し、その周期成分を周波数解析して抽出し、照合することで、金券や機密重要書類の高度な偽造防止効果およびセキュリティ効果を得られる真贋判別方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する装置・システムの概念図
【符号の説明】
４：紙の取り込み装置
６：透過光源
８：ＣＣＤカメラ
１２：画像取込部
１４：メモリー
１８：周波数解析部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for determining the authenticity of paper relating to the prevention of counterfeiting of vouchers such as securities, gift certificates and lottery tickets, and security measures for confidential documents such as contracts and personal information documents.
[0002]
[Prior art]
There are various methods for preventing counterfeiting of vouchers such as securities, gift certificates, and lottery tickets, such as those using printing / patterning technology, and papers with special features. Examples of printing and patterning technologies include fluorescent inks, infrared absorbing inks, thermo and photochromic inks, latent image patterns using halftone dots and moiré interference, polarization of liquid crystal materials, and light interference Special decorative effect patterns such as a multilayer thin film that changes color depending on the viewing angle, micro printing that prints fine characters, and the like are described in detail in Patent Document 1 and the like. Yes.
[0003]
Examples of papers that have been specially crafted include various materials such as magnetic materials, phosphors, nacreous materials, metal vapor-deposited materials, IC chips, and threads. Many proposals such as

Patent Documents

2, 3, and 4 have been made.
These were originally considered to have anti-counterfeiting effects because it was difficult to imitate them with special techniques, but the effects have been reduced because the techniques have become more common with the penetration of technical contents. Although these plural techniques are also used in combination, there is a need for an authentication method that further enhances the effect of preventing forgery.
[0004]
In the storage and management of confidential documents such as contracts and personal information documents, new security problems have arisen in connection with the spread of electronic documents with the development of IT. Recently, the need for knowledge management is increasing in government agencies and companies, such as information services using IT and the efficiency of business reforms, and document services that convert all paper documents to electronic documents. Electronic documents have the advantage that they are less expensive to store and move than paper documents. On the other hand, since the traces of duplication and alteration are difficult to understand and information can be easily disseminated to an unspecified number of people via the Internet, electronic documents have the disadvantages of low security and legal evidence. . In order to make up for this drawback, it is considered to give additional information to the electronic data itself. For example, authentication information or encryption information is appended to electronic data (see Patent Documents 5 and 6), and time information is added to a digital optical recording medium for recording (see Patent Document 7). However, the technology such as cryptanalysis is also advanced, so the safety is not always sufficient. In addition, in order to actually comprehensively manage the security of electronic documents and to provide legal proof ability, it takes a large amount of cost to introduce the system, so that the digitization of documents has not progressed very easily.
[0005]
Therefore, important paper documents with high confidentiality are stored in a high-security information warehouse without being digitized unnecessarily. When important paper documents are needed, it is necessary to take them out of the warehouse and obtain them. However, there is a risk that the documents will be lost when moving, and the cost for moving them. In order to make up for this, the necessary documents are digitized and transmitted only when necessary. As a result, the cost can be minimized while maintaining security. In order to further improve security, a method that scans important paper documents and cannot easily digitize them is required. As one of such methods, a method of preventing image copy of a specific manuscript, such as banknotes and securities, by registering image data of a specific manuscript in advance and requiring authentication information when copying the manuscript (Patent Document) 8) may be applied. However, it is actually difficult to register all the image data of an infinite variety of important documents, and a method that can easily determine the authenticity of a specific manuscript is required.
[0006]
On the other hand, in the paper quality analysis field, frequency analysis is performed on the unevenness of the paper to identify the cause of unevenness and calculate the formation index. Paper identification method and device using this paper quality frequency analysis technology (see Patent Document 9), and paper that assists in criminal investigations to identify the history of paper used in threats and papers left at the crime scene Has been devised (see Patent Document 10).
[0007]
[Patent Document 1]
Patent Publication 2001-96997
[Patent Document 2]
Patent Publication Showa 52-33444
[Patent Document 3]
Patent Publication 2002-319006
[Patent Document 4]
Patent Publication 2000-256994
[Patent Document 5]
Patent Publication 11-143361
[Patent Document 6]
Patent Publication 11-261550
[Patent Document 7]
Patent Publication 09-128901
[Patent Document 8]
Patent Publication 04-205272
[Patent Document 9]
Patent Publication 2000-76514
[Patent Document 10]
Patent Publication 2000-146952
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an authenticity determination method capable of obtaining an advanced anti-counterfeiting effect and a security effect of a cash voucher and confidential important document, which cannot be achieved by conventional techniques.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs a configuration according to the following invention (1).
(1) Paper authenticity determination method using periodically changing paper physical properties, wherein the periodically changing paper physical properties are two or more of paper-making wire, cloth and roll used in the paper manufacturing process. It is caused by a member composed of a combination of the above, and at least part of the paper is irradiated with light, and the amount of transmission or reflection is subjected to frequency analysis processing, and the wavelength, direction, and intensity of the periodic component are output. Authentic paper according to at least one selected from a vertical direction, a horizontal line, a horizontal direction, a horizontal direction other than the vertical direction and a horizontal direction when cutting the paper into a predetermined size, and printing A method for determining the authenticity of a paper for comparing and comparing the physical properties of a paper for which authenticity is determined and a genuine paper , characterized in that the directions of periodic components of the paper are always checked in the same direction.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. First, a method for giving paper a plurality of periodically changing properties will be described. Factors that cause paper to have periodically changing physical properties in the paper manufacturing process include wire and dandy rolls in the paper making process, suction holes in the suction roll in the dewatering process, grooved and felt base joints in the nip roll, and drying. A number of members such as a canvas and a dryer roll in the process, and an embossing roll in the post-paper-making process can be mentioned, but the invention is not limited to these. The shape of these members is reflected in the surface shape of the paper and becomes a periodic mark.
[0011]
Taking wire as an example, there are various weaves such as single weave, 1.5 double weave, double weave, 2.5 double weave, triple double weave, special triple double weave, and horizontal 3.5 double weave. Since there are also various types, there are various periodic marks given to the paper even if only the wire mark is taken. Similarly, there are various patterns on rolls such as dandy rolls, suction rolls, nip rolls, and emboss rolls, and patterns can also be created by covering the roll surface with a film having a periodic concavo-convex pattern. There are very many types. The same applies to fabrics such as felt and canvas. In this way, by combining factors that give a variety of periodically changing paper physical properties, it is possible to put a complicated and diverse mark on the paper. Furthermore, it is possible to create a large number of combinations by replacing at least one of the above-mentioned factors that give periodic physical properties, wires, rolls, and felts with other ones having different periodicities. Different kinds of periodic marks can be given.
[0012]
Paper with a mark in this way is usually cut to a predetermined size, but if the direction of cutting is changed, the direction of the periodic mark will change when the same size paper is aligned, so even if the same method is used Even the printed paper has a periodic mark that looks different. That is, many types of periodic marks can be created depending on the cutting direction. The cutting direction is not particularly limited to the vertical grid and the horizontal grid, and it is possible to cut with a grid other than these. The cutting method is not particularly limited as long as a sheet guillotine cutting, a punching machine, a sheet cutter, and a rotary cutter are used.
[0013]
By the way, the periodic component of the mark differs depending not only on the cutting direction but also on the front and back of the paper. Therefore, it is necessary to always collate in the same direction at the time of mark collation. Normally, paper on which nothing is printed is rarely used for authenticity determination, so that the direction can always be made the same depending on the direction of printing applied to the paper surface. Even if it is necessary to authenticate unprinted paper, it is possible to indicate the direction by wrapping the paper and cutting a part of the top of the paper, so the same orientation is always used. It is possible to collate with. If it is not desired to specify the orientation, there is no problem if a collation method using an image processing method called a ring mask method disclosed in Patent Document 10 is used.
[0014]
Next, an authentication method using the periodic mark given to paper will be described. A periodic mark given to each of genuine paper (reference paper) and paper to be judged authenticity (authentication judgment sample paper) is read as a physical property. That is, each periodic mark is converted into a periodically changing physical property signal, and the periodicity of each signal is subjected to frequency analysis. The periodic component data of the reference paper and authenticity determination sample paper obtained by frequency analysis is checked by a computer. Details will be described below.
[0015]
The physical property referred to here is, for example, the amount of light rays or energy rays. It is possible to irradiate the paper with light or energy rays, read the transmission amount and / or reflection amount, and obtain a signal of a physical property value that varies periodically. Therefore, the reader basically has a light source, a sensor for reading light transmission and / or reflection, and a portion for fixing paper. You may attach a paper conveyance and discharge part to a reader as needed. Visible light, beta rays, soft X-rays, etc. can be used as the light source, and sensors corresponding to the respective light sources can be used. However, beta rays and soft x-rays are radiation, and are visible when general use is considered. A reader using a light source and a sensor is preferred. As a preferred reader, a drum scanner, a flatbed scanner, a film scanner, a CCD camera, an image pickup tube and the like which are generally used can be considered, but the method is not particularly limited. That is, any light source can be used as long as the reader has a mercury fluorescent lamp, a halogen lamp, a xenon fluorescent lamp, and an LED as the light source, and a CCD sensor and a multi-photoplier as the sensor. The signal thus obtained by the reader is taken into the computer.
[0016]
The period of the periodic mark on the paper is at least about 0.1 mm or more. Therefore, for example, when measuring the amount of transmitted light as spot digital information like a CCD camera, the measurement is performed. The interval between points may be 0.04 mm or more. (Although finer than this, it only takes time to process the data, but it is not a problem.)
In addition, there is no particular upper limit on the period to be given, but in many cases, since it is desired to obtain a large number of data in a small area, the period is preferably 2 mm or less. Correspondingly, if the interval is too large, the periodic component cannot be correctly evaluated. Therefore, the measurement point interval is preferably 1 mm or less.
The measurement point interval is the same as the sampling interval when the analog measurement information is digitized and processed.
Furthermore, the measurement may be performed in only one direction of the paper or a combination of information in two directions. Alternatively, a two-dimensional measurement may be performed, but a two-dimensional measurement is preferable, and information is accurate accordingly.
The length of the measurement part in one direction is preferably at least 10 mm or more, more preferably about 20 to 500 mm, considering the general texture of paper.
[0017]
The computer has a memory for storing the signal fetched from the reader, a frequency analysis unit for analyzing the periodicity of the stored signal, an external storage device for storing frequency data as a reference for authenticity determination, and a frequency analysis result. It consists of a calculation unit, an output unit, and the like that compare and determine authenticity.
The flow of processing in the computer will be specifically described. The signal acquired from the reader is stored in a memory, but it may be stored in an external storage device. Examples of the external storage device include a hard disk, a magnetic disk, an optical disk, and a magneto-optical disk. Subsequently, the stored signal is subjected to frequency analysis. As a method of frequency analysis, Fourier transform, wavelet transform, discrete cosine transform, Hadamard transform, etc. can be considered, but the method is not limited. The same applies to whether these conversions are performed in one dimension for a linear signal or in two dimensions for a planar signal.
[0018]
The authenticity discrimination method compares the reference reference frequency component data of the reference paper with the frequency component data of the authenticity determination sample paper, and checks whether they match. First, the data of the reference paper and the authenticity determination sample paper are stored in the computer. This data may be a read signal of paper physical properties that fluctuates periodically, or may be a result of frequency analysis applied to the read signal. The read signal itself may be an image read by a reader or numerical data for constituting the image. As a result of applying the frequency analysis, for example, a power spectrum (numerical value, power diagram) of Fourier transform can be cited. As a verification algorithm for authenticity discrimination, a mathematical method such as a cross-correlation method or a shortest distance method can be considered, but the present invention does not limit the method.
[0019]
Paper may be wrinkled, smudged, and the like, but since these have almost no periodicity, they have little effect on the comparison and comparison of the physical properties of the above-mentioned periodically varying paper applied to the paper. However, in the case of printed paper, there may be periodicity such as halftone dots or rippled patterns in the printing, and if they are similar to the above-mentioned periodically changing paper physical properties that were previously applied to the paper, May affect collation. For this reason, in order to increase the collation accuracy, frequency analysis may be performed on a non-printed portion, or the print pattern may be changed to one having a small collation effect. In addition, as will be described later, collation accuracy can be increased by applying image processing using a filter or the like.
[0020]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these Examples. In this embodiment, a transmission image of a target paper is taken, and a frequency component data is obtained by performing a two-dimensional discrete Fourier transform, which is one of frequency analysis, and a frequency component of a paper whose authenticity is determined as a reference reference paper. The similarity between the two is obtained from the data by the matching algorithm shown below, and when the value is equal to or greater than a certain threshold value, it is determined to be true, and when the value is equal to or less than the threshold value, it is determined to be a fake.
[0021]
First, 10 types of paper were prepared by different marking methods. The marking methods are summarized in Table 1. Three types of wire, two types of felt, and two types of embossing rolls were combined. The paper produced by the above marking was cut into A6 size. The cutting was performed such that the long side direction coincided with the direction of 30 degrees counterclockwise with respect to the paper flow, the width direction, and the flow direction. Each marking No. Papers made by the methods 1 to 10 are called papers 1 to 10, respectively.
[0022]
[Table 1]

[0023]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an embodiment of the authenticity discrimination device according to the present invention.
The reader 2 inputs a transmissive image, and illuminates a transmissive manuscript table (not shown) on which a paper sample fed by the paper take-in drive device 4 is placed, and a paper sample placed on the transmissive manuscript table. A light source 6 and a CCD camera 8 that captures a transmission image of the illuminated paper sample are provided. The reading unit was prepared using a color image scanner (ES-2200 and transmission original unit ESA4FLU: manufactured by Seiko Epson Corporation). Reading conditions were a transparent original unit / positive film mode, an image reading resolution of 200 dpi, vertical and horizontal 300 × 300 pixels, and luminance resolution of 8 bits (monochrome 256 gradations).
The processing conditions are not fixed to these conditions. The image reading resolution is not a problem if it follows the sampling theorem generally called in the field of image processing, but it is preferable that the image reading resolution is as low as possible within the range according to the sampling theorem. Specifically, the reading resolution may be as low as possible within a range smaller than half the shortest wavelength of the periodic component to be analyzed. This is because if the reading resolution is high, the amount of data becomes meaninglessly large. In the present embodiment, since the shortest analysis wavelength is 0.26 mm, the lowest reading resolution of 200 dpi = 0.127 mm / dot smaller than 0.26 mm / 2 = 0.13 mm is selected. In general, even if the periodic component on the paper is small, it is about 0.1 mm, so that it can sufficiently cope with a reading resolution of about 600 dpi. The image size (number of pixels) and luminance resolution are determined by the performance of the frequency analysis unit described below. In this embodiment, the transmission image is the target, but the present invention is not limited to this, and a reader for the reflection image may be used.
[0024]
The image capturing unit 12 captures image data representing a grayscale image from the reader 2, and can be realized by an image board or the like. The memory 14 stores the image data captured by the image reading unit 12 and provides it for calculation. The image signal can be recorded and stored in an external storage device 16 such as a hard disk, flexible disk, CD-R, or MO disk.
The memory 14, the frequency analysis unit 18, and the calculation unit 20 constitute an image data processing unit. In this embodiment, the image data processing unit uses an image processing analysis apparatus DA-5000S (manufactured by Oji Scientific Instruments) with two-dimensional fast Fourier transform (FFT) as optional software. The frequency analysis unit 18 obtains frequency analysis data from the transmission image data stored in the memory 14. In this embodiment, processing is performed using a range of 256 pixels in the vertical and horizontal directions of the transmission image data stored in the memory 14, but the pixel size is not particularly limited to this size. Depending on the type of frequency analysis software, the upper limit of the image size (number of pixels) that can be processed may be determined. In this embodiment, the image size of 256 pixels in the vertical and horizontal directions is the upper limit of the processing amount. The larger the pixel size used for processing, the higher the analysis accuracy, but the processing time may be longer depending on the performance of the computer. A method of selecting an appropriate size according to the processing performance of the computer is preferable. By the way, this is another reason why it is not good if the reading resolution is too high when reading an image. When there is an image size at the upper limit of processing, if the reading resolution is high, the reading area is reduced, and the number of input periodic components to be read is reduced, so that the analysis and determination accuracy is reduced.
[0025]
As a result of the frequency analysis processing, a power spectrum is output as a numerical table and its diagram (power diagram). The power spectrum indicates the wavelength, direction, and intensity of the periodic component. In the power diagram, one bright spot represents one periodic component. The azimuth viewed from the center of the diagram showing the periodicity indicates the direction of the periodic component, the brightness of the bright spot indicates the intensity of the periodic component, and the closer the bright spot is to the center, the more the wavelength of the periodic component is Indicates big. In the power diagram of this embodiment, the wavelength of the periodic component is 25.4 / 200 × 256 / n (mm) at the point where the distance pixel from the center of the diagram is n. For detailed description of the power spectrum and the power diagram, see Patent Documents 9 and 10.
[0026]
Next, image processing was performed on the power diagram in order to increase the matching accuracy. Paper wrinkles, smudges, printing, etc. often appear as long wavelengths near the center of the power diagram. Therefore, collation accuracy can be further improved by performing collation calculation by omitting a long wavelength region or extracting only a necessary frequency region by using a high pass filter and a band pass filter. In addition, it is possible to improve the collation accuracy by applying other processing such as raising some or all of the data to the power. In this embodiment, a high-pass filter that removes a spectrum within a distance of 20 pixels from the center is applied, but the present invention is not limited to this.
[0027]
The database unit 17 for storing the periodic component data (hereinafter referred to as reference data) of the standard reference paper as the standard reference data is preferably provided in the external storage device 16, but may be stored in the memory 14. The reference data accumulated in the database section is the same transmission conditions as the sample that you want to determine the authenticity, such as the reader, the image capturing conditions such as exposure and aperture, magnification, image resolution, and luminance resolution. Alternatively, the read transmission image may be a power spectrum created by the same frequency analysis method as that of the sample. In this embodiment, the database unit is provided in the external storage device, and the reference data is a power diagram in which the read transmission image is created by the same frequency analysis method as that of the sample. As a power diagram as reference data, an average power diagram of 10 reference sheets manufactured by the same marking method was used.
[0028]
The method of authenticity determination is described. After reading the paper physical property mark of the sample paper whose accuracy is to be determined periodically with a reader, the power diagram of the sample obtained by frequency analysis as described above and the power diagram of the reference data in the database section Similarity was obtained by cross-correlation method. In this embodiment, the similarity is a value between 0 and 1, and the closer to 1, the more similar the two are. The cross-correlation method and the similarity are described in detail in Patent Document 10 and the like. Table 2 shows the result of the similarity calculation. The similarity between papers made with the same marking method was 0.8 or more, and the similarity between papers with different marking methods was less than 0.8. In this embodiment, when the degree of similarity is 0.8 or more, it is determined as “true”, and other cases are determined as “贋”, and the determination result is output by the output unit 22. The output unit 22 is an output unit such as a printer or a display that outputs the obtained power spectrum and similarity determination result. In this embodiment, a display is used.
[0029]
[Table 2]

[0030]
【The invention's effect】
By changing at least one manufacturing process site that is the origin of the periodic physical properties of paper, the paper is given a plurality of periodically varying physical properties intended during paper manufacture, and the periodic components are subjected to frequency analysis. By extracting and collating them, we were able to provide an authentication method that can obtain a high level of anti-counterfeiting and security effects for cash vouchers and confidential documents.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of an apparatus / system for carrying out the method of the present invention.
4: Paper capture device 6: Transmitted light source 8: CCD camera 12: Image capture unit 14: Memory 18: Frequency analysis unit

Claims

A method for determining the authenticity of a paper using a periodically changing paper physical property, wherein the periodically changing paper physical property is a combination of two or more papermaking wires, cloths and rolls used in the paper manufacturing process. And at least a part of the paper is irradiated with light, the amount of transmission or reflection is subjected to frequency analysis processing, and the wavelength, direction, and intensity of the periodic component are output, and The periodic component of the genuine paper by at least one selected from the longitudinal direction, the lateral direction, the orientation direction other than the longitudinal eye and the lateral direction, and the printing direction when cutting the paper into a predetermined size, and printing A method for determining the authenticity of paper that compares the physical properties of the paper to be judged authentic and the authentic paper , characterized in that the direction of the paper is always checked in the same direction.