JP4783021B2 - 無作為に生ずる特徴を備えた耐偽造性及び耐タンバ性ラベル - Google Patents
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Description
図1は、ファイバ光学ストランド(素線)(100)の例示的な側面図を示している。図1に示すようなファイバ光学ストランドは、様々な実装に利用して(残りの図面に関して本明細書でさらに説明するように)耐偽造性および/または耐タンバ性のラベルを供給することができる。ファイバ光学ストランド100はガラスまたはプラスチックで作ることができ、芯部102および皮膜層104を含む。この皮膜層104は、一般に芯部102より薄い。さらに、現行のいくつかのファイバ光学ストランドの太さは1ミクロンほどの細いものである。
図2は、光ファイバ・ストランド(たとえば、202および204)を備えた例示的なラベル200を示す。この各光ファイバ・ストランドは、異なった長さ、太さ、色などを有して、たとえば照明を当てている間、変化する特徴を供給することができる。実装においては、複数の光ファイバ・ストランドを切断して混合し、ラベル200内に埋め込んでもよい。たとえば、異なったタイプのファイバ光学ストランド(たとえば、異なった太さ、色、発光などを有する)を異なった長さに切断してビン内に投入し、混合することができる。その後、この混合されたファイバ光学ストランドを透明な保護物質(たとえば、透明な糊またはエポキシ樹脂などの樹脂)と一緒に媒体上に吹き付けて媒体上に無作為に埋め込まれた光ファイバを形成することができる。
図4は、例示的な耐偽造性および耐タンバ性ラベルの製造および検証方法400を示す。方法400は、図2および3に関して説明したような未処理ラベルを走査して(402)、未処理ラベルの物理的特徴に関するデータ(たとえば、ラベル上にあるファイバ光学ストランドの両端の座標)を供給する。走査されたデータは、以下の「ファイバ・データの圧縮」の見出しの項に関してさらに説明するように、任意選択で圧縮して(404)必要な格納能力(storage capacity)を少なくすることができる。走査された未処理ラベルからのデータ(402)は、符号化されて(406)、暗号化媒体証明書(MC:medium certificate)を供給する。この媒体証明書は、ラベル上の固有のファイバ・パターンを確実に(securely)識別するように考えられている。1つの実装において、媒体証明書には、図5に関連してさらに説明するように、秘密キーを用いて暗号化された署名を行うことができる。
図5は例示的な汎用ラベル製造システム500を示す。このシステム500は未処理ラベル(502)(たとえば、図2に関して説明したラベル)を処理し、含まれるファイバ・ストランド・パターンから成る暗号的に強い証明書を製造する。未処理ラベル(502)は、ラベル上にあるファイバ・ストランドのパターンを分析する汎用媒体スキャナ(504)の下を通過し、このパターンに対応する一連の幾何学的データ(たとえば、座標)の組を生成する。このパターン・データは、(図4の段階404に関して説明したような)汎用ラベル・エンコーダ(506)に供給されて、ラベル上の固有のファイバ・パターンを、確実(securely)かつ明白に(unambiguously)識別する暗号化媒体証明書(MC)を作成する。したがって、証明書とラベルの間に1対1の対応関係がある。1つの実装においては、この証明書の作成には、汎用ラベルが作られるサイト(site:現場)だけで利用することができる秘密キー(508)が必要である。
図6は例示的なアプリケーション・ラベル製造システム600を示す。アプリケーション・ラベルは、汎用ラベルを製造する業者とは別の供給業者または同一の供給業者が製造することができる。ラベル・スキャナ(602)は汎用ラベル(512)から媒体証明書(MC)を読み取る。このスキャナは媒体証明書をラベルに埋め込まれたファイバ・パターンに対して認証してもまたはしなくてもよい。媒体証明書(MC)はその後アプリケーション・ラベル・エンコーダ(604)に送られ、このエンコーダがアプリケーション・データ(606)(たとえば、製品通し番号または支払い指図書(cashier's checks)の数値情報)および供給業者固有の秘密キー(608)を取り入れ、暗号的に強いアプリケーション証明書(AC)を作成する。アプリケーション証明書(AC)はアプリケーション・データおよび媒体証明書(およびこれから物理的なラベル自体)を一意的かつ確実に(securely)識別する。この証明書はその後、アプリケーション・ラベル・プリンタ(610)で(または図4の段階410に関して説明したようにリモートで)ラベルそれ自身上に印刷される(埋め込まれる)。
図7は、暗号化ハッシュ関数(たとえば、メッセージ・ダイジェスト5(MD5))を使用する例示的なアプリケーション証明書作成方法700を示す。当然、他の暗号的に強いハッシュ関数または暗号化は作動する。アプリケーションラベルエンコーダ(604)は、ラベル媒体証明書のハッシュ(HMC)702を取り入れ、アプリケーション・データ(AD)606の後にハッシュ値(HMC)を追加して拡張アプリケーション・データ(EAD)(704)を形成する。アプリケーション・ラベル秘密キーKappl−priv(608)は、EADの暗号化署名(SIGEAD)(706)を製造するために使用される。その後アプリケーション・データ(AD)、媒体証明書のハッシュ(HMC)およびEAD署名(SIGEAD)を結合する(たとえば、AC=AD+HMC+SIGEAD)ことによって、アプリケーション証明書(AC)を供給することができる。
図8は例示的なラベル検証システム800を示す。1つの実装において、このシステム800は2段階の実証過程を用いている。1番目に、システム800はアプリケーション証明書を媒体証明書と照合する。2番目に、システム800は媒体証明書を物理的ラベルと照合する。これらの2段階は論理的に独立したものであるが、実際にはこれらは1つのデバイス内に実装することができる。
正当な媒体証明書およびアプリケーション証明書を作成するための秘密キーは、偽造者の手の届く範囲外に確実に(securely)に保存されていると想定している。偽造者が、本物に見えるファイバ・ベースのラベル、すなわち図8に関して説明した検証手順に合格できるもの、を製造する唯一の残された実行可能なやり方は、実在する本物のラベルをほとんど正確に複製することであり、このことは本物のラベルに見られる光ファイバのパターンを複製することを意味する。複製のコストには3つの要素がある。すなわち、複製システムを設置するコスト(セットアップ・コスト)、ラベルを複製するコスト(複製コスト)、および本物のラベルのパターンを取得するコスト(事前習得コスト(pre-master cost))の3つである。
本明細書で説明したラベル・システムによれば、各ラベルは、それぞれ他と異なり、複写するのが非常に困難であるので、これらのラベルは、耐偽造性および/または耐タンバ性が要求される広範な応用に好適である。
1つの実装において、1回につきファイバ・ストランドの2つの開口部のうちの1つだけが照明を当てられる。結果として、各ファイバ・ストランドは、たとえば任意に選ばれた原点を基準に4つの座標(たとえば、ラベル表面は2次元のためストランドの各開口部に対し2つの座標)で表すことができる。したがって、光ファイバ・パターンの完全なマップ(または取り込み関数)は、
図9は、固定パーティション走査のための例示的システム900を示す。図に示すように、ラベルはM×N個の仮想タイル(図9では2×3)に分割することができる。このタイル(902〜912)は個別に次々と照明が当てられる。タイルの1つ(910)に照明が当てられ、一方、他のタイル(902〜908および912)は暗いままである。明るくされたファイバ開口部がタイル904、906、908および912内に現れ、小さなドット(たとえば、914および916)として表される。明るくされてないファイバ開口部はタイル902、904、906、908および912内に現れ、両端にドットの無い線(たとえば、918および920)として表される。
Msub−div(P)={L1,L2,…,LM×N}
R(Msub−div(P))={R(C2 1),R(C3 1),…,R(Ci k),…}
剛体カメラ変換Tを見いだすことは、星座マッチング法(star-constellation matching)、点パターン・マッチング法などの方法を適用することによって行うことができる。
走査線走査法は、1次元の移動(one-dimensional movement)でラベル表面を動的に走査することによって、固定パーティション・スキャナに改良を加えるものである。それゆえ、偽造の攻撃(counterfeiting attacks)に対してより頑強にできる。
走査されたファイバ・データは、検出誤差およびラベルにおける磨耗やひっかき傷の両方を許容することができる画像処理と幾何学的適合アルゴリズムの組合せを用いて処理することができる。
pj'=T1→2(T2→3(…TN−1→N(pj))) (式1)
を用いてこの座標系に変換される。
Q1={(x1 1,y1 1),…,(x1 m,y1 m)}
Q2={(x2 1,y2 1),…,(x2 n,y2 n)}
で表される1組の点から成るとする。
M={(x1 j1,y1 j1)→(x2 k1,y2 k1),…,(x1 jL,y1 jL)→(x2 kL,y2 kL)}となる。
上式で、1≦I≦Lを満たすすべてのI、L(LはMの大きさ)に対して、(x1 ji,y1 ji)∈P1、(x2 ki,y2 ki)∈P2であり、‖(x,y),(u,v)‖は2点(x,y)と(u,v)のユークリッド距離L2であるとすると、‖T(x1 ji,y1 ji),(x2 ki,y2 ki)‖<δである。 マッチングMから、移動変換Tのパラメータを推定することができ、それは、3×3のアフィン行列で記述することができる。
(たとえば、図5および6に関して説明したように)ラベル製造段階の間にスキャナはファイバ端部の参照単一マップ(reference single map)を作成する。このマップは、後で「ファイバ・データの圧縮」の見出しの項に関連して説明するように、圧縮し、媒体証明書として、暗号法を使用して符号化することができる。(図8に関して説明したような)ラベル検証段階のときに、この走査手順を再度適用して、含まれるファイバ・パターンについての第2のマップを生成することができる。(図11に関して説明したような)同じ、ポイント・マッチング方法(point-matching method)を適用して、2つのマップが同じファイバ・パターンを表しているかどうかを決定することができる。
種々の実装において、あるラベル上の各ファイバの位置を圧縮する2つのクラスのアルゴリズムを使用することができる。このアルゴリズムのクラスは両方とも3段階から成っている。
(両方のクラスについて)ラベルの実際の面にわたって画素照度の確率分布関数(probability distribution function:PDF)を計算する。この段階は製造過程およびラベルの区域上のファイバの期待される分布に依存する。PDFを解析的に計算して製造前にシステムの挙動(振る舞い)(system behavior)を推定することができる。しかしながら、最良の結果を得るには、製造ラインの出力を統計的に分析して正確なPDFを計算する必要がある。100×100画素行列で走査され、および20画素に相当するファイバ長を備えた、正方形のについて数値計算されたPDFの一例が、図16に示されている。
a.[クラスI]ファイバの各端部間のベクトルは、使用するビットをできるだけ少なくするために符号化することができる。各ベクトルは、独立して、算術コーダー(arithmetic coder)を使用して符号化することができる。ラベル部分内の或る「アンカー」画素Aに対して、以下のごとくその部分内の別の特異な画素を指すベクトルは符号化することができる。その部分内の(Aとは異なる)すべての画素は、Aからの距離の降順に格納される。距離が同じ画素は、それが明るくされる確度(likelihood:尤度)に従って格納される。格納リスト中の画素は、P={P1・・・Pn}で表される。各画素Piは、Pの中でPiが最初のまたは2番目の、明るくされた画素である対数確度(log-likelihood:対数尤度)に等しいいくつかのビットを使用して、格納リスト中で符号化することができる。
a.[クラスI]非対称な巡回セールスマン問題(asymmetric traveling salesman problem)の変形として最適化問題をモデル化することができる。この問題は、グラフG;各ノードが明るくされた画素を表し、2つのノード間の各端部の重みはそのベクトルを表すのに使用されたビットの数を表す、を使用してモデル化される。限られたビット供給に対して、できるだけ多くのノードを辿るようなグラフG内の経路が望ましい。これはNP問題(NP-hard problem)(すなわち、非決定論的なチューリング機械によって多項式時間で解くことができる問題よりも本質的にもっと難しい複雑なクラスの決定問題)である。
図17は、無作為に埋め込まれた光ファイバを用いる偽造され難くおよび/または耐タンバ性のラベルの供給に関して本発明で説明した方法を実装するのに使用することができる一般的なコンピュータ環境1700を示す。このコンピュータ環境1700は、計算環境の一つの最良の実施例であるが、コンピュータおよびネットワークの各構成の使用または機能性の範囲について、なんらかの制限を示唆しようとするものではない。コンピュータ環境1700は、例示的なコンピュータ環境1700に示される各構成要素のどれか1つまたは組合せに関してそれに依存したり、または条件を持つものと解釈すべきではない。
本発明を構造的特長および/または方法論的作用に特有な言い方で説明してきたが、添付の請求項に規定した発明は必ずしも説明した特定の特徴または作用に限定されないことを理解すべきである。むしろ、この特定の特徴および作用は、請求項の発明を実施する例示的な形態として開示されている。
110 漏洩光
100 ファイバ光学ストランド
108 伝導光
200 例示的なラベル
202、204 ファイバ光学ストランド
302、304 2つの点の対
500 汎用ラベル製造システム
502 未処理ラベル
504 汎用媒体スキャナ
506 汎用ラベル・エンコーダ
508 汎用ラベル秘密キー
510 汎用ラベル・プリンタ
512 汎用ラベル
600 アプリケーション・ラベル製造システム
602 ラベル・スキャナ
604 アプリケーション・ラベル・エンコーダ
606 アプリケーション・データ
608 アプリケーション・ラベル秘密キー
610 アプリケーション・ラベル・プリンタ
612 アプリケーション・ラベル
614 アプリケーション・ラベル
800 アプリケーション・ラベル検証システム
802 媒体スキャナ
804 ラベル・スキャナ
806 汎用ラベル公開キー
808 MC値とMCがPに対応しているか?
810 AC値とACがMCに対応しているか?
812 アプリケーション・ラベル公開キー
900 固定パーティション走査のための例示的システム
902、904、906、908、910、912 タイル
914、916 明るくされた開口部を有するファイバ光学ストランド
918、920 明るくされた開口部を有しないファイバ光学ストランド
1000 走査線走査システム
1002 照明チャンバ
1004 映像化チャンバ
1006 緑色超高輝度発光ダイオード(LED)
1008 照明窓
1010 ラベル
1012 ファイバ・ストランド
1014 映像化チャンバ
1016 映像化窓
1018 ビデオ・カメラ
1020 スキャナの移動方向
1400 連続したショットの対応関係を示す図
1402 対応関係を示す矢印
1500 1つの光ファイバ・ラベルの(線1502で分けられた)2つの別々の走査線走査から得た点適合の結果を示す図
1502 スキャン#1の図とスキャン#2の図の境界
1504 適合点
1506 不適合点
1508 ガイド・パターン
1700 コンピューティング環境
1742 モニタ
1744 ビデオ・アダプタ
1726 データ媒体インターフェース
1726 オペレーティング・システム
1728 アプリケーション・プログラム
1730 プログラム・モジュール
1732 プログラム・データ
1748 リモート・コンピューティング・デバイス
1758 リモート・アプリケーション・プログラム
1754 ネットワーク・アダプタ
1708 システム・バス
1704 処理装置
1740 I/Oインターフェース
1706 システム・メモリ
1730 他のプログラム・モジュール
1746 プリンタ
1736 マウス
1734 キーボード
1738 その他のデバイス
Claims (48)
- ラベルの複数の特徴を秘密キーで符号化して媒体証明書を含むラベルを供給すること、
前記媒体証明書を公開キーで復号化すること、および
前記復号化された媒体証明書を前記ラベルの複数の特徴と照合、検証して前記ラベルが本物かどうか決定すること
を備え、
前記ラベルの複数の特徴は、前記ラベル上にある複数の光ファイバ・ストランドの座標を備えることを特徴とする方法。 - 前記媒体証明書は、前記ラベルと共に供給されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記媒体証明書は、前記ラベルと共に供給され、前記媒体証明書はバーコードおよびRFIDを含む群から選択される1つまたは複数の項目によって表されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記媒体証明書は、遠隔地から供給されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記媒体証明書は、データベースに格納されたデータによって遠隔地から供給されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記検証することは、
前記ラベルの少なくとも2つのショットを得ること、
前記ラベルのショットからデータを抽出すること、
前記抽出されたデータの移動変換関数を決定すること、および
前記ラベルの複数の特徴の多次元マップを形成すること
を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ラベルの複数の特徴の前記多次元マップは、約2次元、3次元、および4次元を含む群から選択される次元を有することを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記抽出されたデータは、ガイド・パターン座標および明るくされているファイバ端部の座標を含む群から選択されるデータを備えることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記ラベルの複数の特徴の前記多次元マップは、圧縮されていることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記ラベルの複数の特徴に関するデータは、符号化に先立ち圧縮されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ラベルの複数の特徴は、光ファイバ長、光ファイバ曲率、光ファイバ相対光強度、光ファイバの発光、光ファイバの色、および光ファイバの太さを含む群から選択される1つまたは複数の特徴を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- アプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けることをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- アプリケーション・データを備えるアプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けることをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 秘密キーを使用することによって供給されるアプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けることをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- アプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けること、
前記アプリケーション証明書が前記媒体証明書に対応していることを検証して、前記ラベルが本物かどうか決定すること
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記アプリケーション証明書の前記検証は、公開キーを使用することによって実行されることを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 実行時に、請求項1に記載の前記方法を実行する、コンピュータが実行可能な指示を格納する1つまたは複数のコンピュータ可読の媒体。
- ラベルの複数の特徴を符号化して媒体証明書を含むラベルを供給すること、
前記媒体証明書に対応する識別インディシアを供給すること、および
前記識別インディシアを前記ラベルの複数の特徴と照合、検証して前記ラベルが本物かどうか決定すること
を備え、
前記ラベルの複数の特徴は、前記ラベル上にある複数の光ファイバ・ストランドの座標を備えることを特徴とする方法。 - 前記媒体証明書は、秘密キーを使用することによって供給されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記検証することは、公開キーを使用することによって実行されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記識別インディシアは、前記ラベルと共に供給されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記ラベルの複数の特徴は、光ファイバ長、光ファイバ曲率、光ファイバ相対光強度、光ファイバの発光、光ファイバの色、および光ファイバの太さを含む群から選択される1つまたは複数の特徴を備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記識別インディシアは前記ラベルと共に供給され、前記識別インディシアはバーコードおよびRFIDを含む群から選択される1つまたは複数の項目であることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記識別インディシアは、遠隔地から供給されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記識別インディシアは、データベースに格納されたデータによって遠隔地から供給されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記検証することは、
前記ラベルの少なくとも2つのショットを得ること、
前記ラベルのショットからデータを抽出すること、
前記抽出されたデータの移動変換関数を決定すること、および
前記ラベルの複数の特徴の多次元マップを形成すること
を備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。 - 前記ラベルの複数の特徴の前記多次元マップは、約2次元、3次元、および4次元を含む群から選択される次元を有することを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記抽出されたデータは、ガイド・パターン座標および明るくされているファイバ端部の座標を含む群から選択されるデータを備えることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記ラベルの複数の特徴の前記多次元マップは、圧縮されていることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記ラベルの複数の特徴に関するデータは、符号化に先立ち圧縮されていることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- アプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けることをさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- アプリケーション・データを備えるアプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けることをさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 秘密キーを使用することによって供給されるアプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けることをさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記媒体証明書のハッシュ値によって供給されるアプリケーション証明書を前記媒体証明書に連結することをさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- アプリケーション証明書を前記媒体証明書に連結することをさらに備え、前記アプリケーション証明書は、アプリケーション・データに前記媒体証明書のハッシュ値を追加して拡張されたアプリケーション・データを形成することによって供給されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- アプリケーション証明書を前記媒体証明書に関連付けること、
前記アプリケーション証明書が前記媒体証明書に対応していることを検証して、前記ラベルが本物かどうか決定すること
をさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。 - 前記アプリケーション証明書の前記検証は、公開キーを使用することによって実行され
ることを特徴とする請求項36に記載の方法。 - 実行時に、請求項18に記載の前記方法を実行するコンピュータが実行可能な指示を格納することを特徴とする1つまたは複数のコンピュータ可読の媒体。
- プロセッサ、
前記プロセッサに結合されたシステム・メモリ、
前記プロセッサに機能的に作用するように結合されてラベルの複数の特徴を走査する媒体スキャナ、
前記ラベルの複数の特徴を媒体証明書として符号化するラベル・エンコーダ、および
前記媒体証明書を前記ラベル上に印刷するラベル・プリンタ
を備え、
前記ラベルの複数の特徴は、前記ラベル上にある複数の光ファイバ・ストランドの座標を備えることを特徴とするシステム。 - 前記走査されたラベルの複数の特徴に関するデータは、符号化に先立ち圧縮されていることを特徴とする請求項39に記載のシステム。
- 前記ラベル・プリンタは、さらにアプリケーション証明書を前記ラベル上に印刷することを特徴とする請求項39に記載のシステム。
- 前記ラベルの複数の特徴は、光ファイバ長、光ファイバ曲率、光ファイバ相対光強度、光ファイバの発光、光ファイバの色、および光ファイバの太さを含む群から選択される1つまたは複数の特徴を備えることを特徴とする請求項39に記載のシステム。
- 前記媒体証明書を前記ラベルの複数の特徴と照合、検証するラベル・スキャナをさらに備えることを特徴とする請求項39に記載のシステム。
- 前記媒体証明書に関連付けられたアプリケーション・データをアプリケーション証明書として符号化するアプリケーション・ラベル・エンコーダをさらに備えることを特徴とする請求項39に記載のシステム。
- 前記ラベルの媒体証明書を走査するラベル・スキャナ、および
前記ラベルの複数の特徴を走査する検証用媒体スキャナを備える検証システム
をさらに備え、
公開キーを使用して前記媒体証明書を復号化し、前記復号化された媒体証明書が、前記検証用媒体スキャナによって走査された前記ラベルの複数の特徴と適合する場合は、そのラベルを本物であると宣言することを特徴とする請求項39に記載のシステム。 - 前記適合は閾値に基づいて決定されることを特徴とする請求項45に記載のシステム。
- 前記ラベルの媒体証明書を走査するラベル・スキャナ、および
前記ラベルの複数の特徴を走査する検証用媒体スキャナを備える検証システム
をさらに備え、
公開キーを使用して前記媒体証明書を復号化し、前記復号化された媒体証明書が前記検証用媒体スキャナによって走査された前記ラベルの複数の特徴に適合しない場合はそのラベルを偽造であると宣言することを特徴とする請求項39に記載のシステム。 - 前記適合は閾値に基づいて決定されることを特徴とする請求項47に記載のシステム。
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