JP4950124B2 - 可変データギロシェパターン - Google Patents

Description

本発明は、人が認識できる英数字情報、図形情報又は画像情報に背景として特に適用される周期的ラインパターンの印刷システムに関する。

印刷システムが出現して以来、プリンタは印刷ドキュメントの偽造と不正コピーを禁止する方法を模索してきた。刷板の浮き出し印刷パターンの複雑さを高める方法は、日常的に紙幣を眺めているため大抵の人になじみのある１つの方法である。銀行小切手、セキュリティドキュメント（機密保護書類）、債券や他の金融書類は、不正の複製を禁止するために複雑な背景パターンを有する印刷ドキュメントの別の例である。また別の例としては、パスポート、ソーシャルセキュリティカードなどの身分証明書類がある。クレジットカードには複雑な背景パターンがあるだけでなく、現在ではこのようなカードの検証及び認証を向上させるためにホログラフィーも埋め込まれている。

印刷ドキュメントに関する限りでは、共通の複雑な背景パターンはギロシェ（ｇｕｉｌｌｏｃｈｅ：装飾模様）ラインパターン、即ち絡み合った曲線状に流れるラインで構成された装飾パターン又は境界線である。図５は、ギロシェを例示する小切手のパターンである。ギロシェパターンは複製を難しくするようにデザインされているため、セキュリティ機能として役立つことができる。しかし、ギロシェパターンには、適用されるパターンや情報が本質的に一定の場合が多い、という欠点がある。従って、パターンの性質が一定であるということは、パターンが印刷される全てのドキュメント上のパターンが共通であり、同一であることを意味する。パターンは、ドキュメントが一般的に使用される前に予め印刷されていることが多い（例えば小切手など）。

より具体的には、このような背景パターンは複製を難しくするようにデザインされているが、同時にこれらの背景パターンは一定である。つまり、パスポートはその国で発行される全てのパスポートと同一のパターンを有し、紙幣はその国で発行される紙幣と同一のパターンを有し、クレジットカードは同一のパターンを有する、などである。Ｎ枚のクレジットカードを偽造するには１つのパターンを再生成すれば十分なため、ギロシェによって提供されるセキュリティの程度は実際には減少する。そのため、例えばクレジットカード番号がギロシェに埋め込まれ、これによって各クレジットカードが（デコーダに対しては）異なるパターンを有する一方で人が同一の視覚的印象を受けるような可変ギロシェを有することが望ましく、このような可変ギロシェを有することで大きな改善がもたらされるであろう。

印刷部数が１部しか作成されていない単一のドキュメントでさえも、埋め込まれる情報が何であろうとその情報が偽造や不正コピーをしようとする人には視覚的に認識できないように、特定のドキュメントを一意に、より詳細に識別するセキュリティ情報の埋込みが必要である。

また、画像に情報を埋め込む種々のデジタル透かし方法がある。しかし、このような方法の殆どは主に連続階調画像タイプの画像のためにデザインされたものである。これらの方法は、個々のピクセルの強度（カラー）を変調することが多い。これらの方法は、ラインパターンに適用されると、確実に印刷することのできない孤立したピクセルを生じてしまう。

このようなセキュリティ機能アプリケーションの全てに共通する１つの態様は、改変及び偽造を防止／禁止する何らかの情報をドキュメントに加えることである。例えば、特許文献１及び２は、フォント定義を用いて文書の中に識別のための装飾テキストや相関マークテキストを埋め込む方法を記載している。
米国特許出願第２００７／０１３９６８０号公報 米国特許出願第２００７／０１３９６８１号公報

このように、セキュリティデータを印刷ドキュメント内によりうまく隠し、１つのドキュメントの作成部数が１部であってもセキュリティ情報がうまく実施されるようにこの特定のドキュメントに固有のセキュリティデータを埋め込むことのできるシステムが必要である。

本明細書に示す態様によると、印刷ドキュメントへの埋込みセキュリティデータとして特に有用な可変データギロシェフォントパターン、及びこれを含むシステム及び方法が提供される。周期的ラインのベースパターンは、ギロシェパターンを形成するために複数のベースパターンの集合において継ぎ目なくタイリング（並べて配置）可能に組み合わせられるよう構成された外側部分を有する。ベースパターンの内側部分は可変変形（歪み）ラインパターンを含み、この変形においては、複数の特徴的（区別可能）な可変変形が所定のテンプレート記号のセットにそれぞれ対応する。これらのテンプレート記号の配列は、印刷ドキュメントのための事前決定可能で復号可能なセキュリティデータを実際に含む一般的なギロシェパターンに見える。

開示される実施形態の他の特徴は、複数の区別可能な記号をそれぞれ表す複数の区別可能なラインパターンからなるフォント体系であり、ラインパターンの各々は外側部分及び内側部分を有する。外側部分は、継ぎ目なくタイリング可能に組み合わせられるようにラインパターンの各々において同一である。内側部分は、対応する区別可能な記号を表す識別可能な変形を含む。この変形は、このフォント体系を含むドキュメントの走査時のデジタル復号において識別可能である。

本発明の一態様は、印刷ドキュメントへの埋込みセキュリティデータとして特に有用な可変データギロシェパターンであって、外側部分及び内側部分を有するベースパターンであって、前記外側部分が、組み合わせられる複数の前記ベースパターンが継ぎ目なくタイリング可能に組み合わせられて前記ギロシェパターンを形成するよう構成されており、前記内側部分が可変パターン変形からなる、ベースパターンを含み、複数の前記ベースパターン内に配置された複数の区別可能な前記可変パターン変形がそれぞれ所定のテンプレート記号のセットに対応することを特徴とする。

前記可変データギロシェパターンにおいて、前記内側部分の前記可変パターン変形が肉眼では実質的に認識できないものであってよい。

前記可変データギロシェパターンにおいて、前記ベースパターンは、前記ギロシェパターンを形成する前記ベースパターンのうち隣接する前記ベースパターンとラインの不連続性を生じない周期的ラインを含んでいてよい。

前記可変データギロシェパターンにおいて、配列における前記ライン不連続性を更に避けるため、前記内側部分の前記可変パターン変形が前記外側部分内に継ぎ目なしで配置されていてもよい。

前述のように、ギロシェパターンなどの周期的ラインパターンは、グラフィックデザインにおいて小切手及び紙幣のようなセキュリティドキュメント用に一般的に使用されている。

定義上は、矩形「ベースパターン」の繰り返し、即ちモザイク細工によって周期的パターンを生成することができるが、他の空間タイリング形状及びタイルシフト／オフセットも可能であり、本明細書の開示範囲内として考慮に入れられる。ベースパターンは、２つのベースパターンが互いに隣接して配置された場合に、配置方向が水平方向でも垂直方向でも人工的な不連続性が生じないという特性をもつ。図１は周期的パターン１０の一例であり、図２は図１のベースパターン１２（拡大）を示している。よって、図１は図２のベースパターンを継ぎ目なしでタイリング可能に組み合わせたものである。本明細書を通して使用される「ラインパターン」という用語は、ギロシェ処理で生成される古典的なラインパターンや図形パターン、アイコンなどを含む全般的なものとみなされることが図１から明らかである。

ベースパターンはパターンフレーム境界の外側部分１４を含み、ラインパターンは他の末端部２２と嵌まり合うように整列配置される末端部２０を有し、複数のベースパターン１２が隣接して複数反復されるように集まっている。また、ベースパターン１２は、ベースパターンの側壁から内方に離間された内側部分２４を有するが、パターン配列のラインの不連続性が容易にわかるのを同様に避けるため、内側部分のラインも外側部分のラインと殆ど継ぎ目なしで整列配置されている。

図３は図２のベースパターンの変形を含む。図２及び図３といった拡大図でさえも、図２と図３をよく調べて比べてみなければ点３０、３２及び３４で生じている変形を識別することができない。しかし、この変形は、図３のデジタル化コーディングにおける走査で識別できるほど十分に大きいものである。

図３と同様に、個々に又は集合として識別可能な複数の区別可能な変形が、記号のセット、即ちテンプレートのアルファベットに対応するように設定されていることが、本実施の形態の開示特徴である。これにより、このような変形されたベースパターンのセットをドキュメントに埋め込むことで、所望のセキュリティデータ又は識別データが印刷ドキュメントに含まれる。

よって、ラインパターンのこのようなわずかな幾何学変形は、実質的には肉眼では認識できないが、このような幾何学変形をどのような数の記号のフォントアルファベットとしても有効に使用することができる。

埋込み処理は、１）周期的ラインパターンテンプレートのセットを生成するテンプレート生成と、２）入力記号を表すパターンをドキュメントに挿入する記号の埋込み、という２つの部分を含む。前者は、システム設計者によって一般にオフラインで一度行われ、後者はユーザによってドキュメント作成時に行われる。

テンプレート生成の際、各テンプレートが、概ねベースパターンに似ているが細部はベースパターンと異なるように、Ｎ個のテンプレートのセット（Ｎは埋め込む記号の数）を生成する。このような生成は、ベースパターンをわずかに変更することによって達成可能である。わずかな変更を行うには種々の方法がある。以下は１つの所望の実施形態である。

ベースパターンを選択し（図４の４０）、Ｍ×Ｋの格子をベースパターンに適用する。ここで、Ｍ及びＫは水平及び垂直それぞれの方向においてベースパターンに含まれる格子点の数である。格子点は（ｍ，ｋ）によって索引付けられ、ここで０≦ｍ＜Ｍ及び０≦ｋ＜Ｋである。ｄ≦ｍ≦Ｍ−ｄ、ｄ≦ｋ＜Ｋ−ｄ（ｄは所定の小さな正整数）であるベースパターンの内側の各格子点（ｍ，ｋ）に対し、２つの乱数ｒ＿ｘ（ｍ，ｋ）及びｒ＿ｙ（ｍ，ｋ）を生成する。次のように基本的なパターンを局所的にシフトすることにより、ベースパターンと同一サイズのテンプレートを生成する。即ち、１）ピクセルがベースパターン内側の格子点（ｍ，ｋ）上にある場合、このピクセルを［ｒ＿ｘ（ｍ，ｋ），ｒ＿ｙ（ｍ，ｋ）］だけシフトする、２）ピクセルがベースパターンの境界（非内側）格子点上にある場合はシフトを行わない、３）ピクセルが格子上にない場合、そのシフトは隣接する最も近い４つの格子点のシフトの補間とする。いずれの標準的な補間方法も、双線形補間などに適用することができる。具体的には、ピクセル（ｘ，ｙ）のシフトベクトルＳ _xyを下記のように決定する。
Ｓ _ｘｙ＝αβＳ _ij＋α（１−β）Ｓ _(i+1)j＋（１−α）βＳ _i(j+1)＋
（１−α）（１−β）Ｓ _(i+1)(j+1)
式中、Ｓ _ij、Ｓ _(i+1)j、Ｓ _i(j+1)及びＳ _(i+1)(j+1)は左上、左下、右上及び右下それぞれの格子点のシフトベクトルである。係数α及びβは下記のように得られる。
α＝ｘ／Ｓ_x−ｉ
β＝ｙ／Ｓ_y−ｊ
式中、Ｓ_x及びＳ_yは水平方向及び垂直方向それぞれの隣接格子点間の距離である。

前述の手順によって４２で生成したテンプレートは、ベースパターンにわずかな変形を加えたものである。乱数を変えることでＮ個のテンプレートを生成することができる。パターンの境界に近いピクセルはシフトされないため、テンプレートの境界領域はベースパターンと同一である。そのため、２つのテンプレートが互いに隣接して配置されたときに明らかな不連続性が生じない。図３は、図２に示されるベースパターンのために生成された例示的なテンプレートパターンである。

ドキュメントのデザインが周期的ラインパターンのセットを複数含む場合、パターンのカラーが分離可能であるならば、これらの各々に情報を個々に埋め込むことができる。

テンプレートパターンが生成されると、記号の埋込みは、変形されたベースパターンをテンプレート記号として関連付けて（即ち、セキュリティコードを構成するように所定の順序で配列して）所望のコードを形成する（４４）ことによって容易になる。例えば、記号はキーボードの英数字に対応することができる。埋め込む記号ごとに、その記号を表すテンプレートパターンを用いて元の周期的パターンと置き換える。図５は、持ち主の名前が埋め込まれた例示的な小切手を示している。このように、十分に区別可能なテンプレート記号が、見たところはベースパターンが一貫して反復されているかのように埋め込まれているため、セキュリティ情報は含まれてはいるが効果的に隠されている。

ドキュメントのデジタル化の際に、埋め込んだ情報を回復することができる。回復処理は、ラインの抽出及びテンプレートの照合という２つのステップを含む。

まず、周期的ラインパターンを抽出する。ラインパターンのカラーは一般に用紙の背景やドキュメントの他の部分とはかなり区別のつくものであるため、閾値処理又は簡単なカラー（色）距離の比較を用いてラインパターンを容易に得ることができる。具体的には、ピクセルのカラーとラインパターンのカラーとの距離が所定の閾値よりも小さい場合、このピクセルをラインパターンの一部と判断する。複数の周期的パターンが含まれている場合、前述の手順を用いてこれらの各々を個別に抽出することができる。

次に、抽出したラインパターンを、各々がベースパターンと同一のサイズであるばらばらの矩形ブロックに分ける。次いで、各ブロックをＮ個のテンプレートと照合する。この照合では、殆ど全ての標準的なテンプレート照合方法を用いることができる。テンプレートとデータの間に生じうる重ね合せの誤差に対処するため、−ＲからＲ個（Ｒは所定の正整数である）のピクセルだけテンプレートを水平及び垂直双方の方向にシフトする。最良の重ね合せ位置でマッチングスコアが最も高いテンプレートに関連付けられた記号を検出記号として決定する。具体的には下記の通りである。

検出記号＝ａｒｇＭａｘ_0<n<NＭａｘ_-R<shift__x<R,-R<shift__y<Rｍａｔｃｈｓｃｏｒｅ［ｄａｔａ，ｔｅｍｐｌａｔｅ（ｎ），ｓｈｉｆｔ＿ｘ，ｓｈｉｆｔ＿ｙ］

認証（例えば、埋め込まれた名前情報を小切手上の名前と比較する）、手続き管理（例えば小切手の処理）及び銀行取引の自動化（例えば、小切手のドル額をユーザの口座に記録）を含む多くの異なる目的に、読み出した情報を使用することができる。埋め込まれた情報を含むラインパターンのわずかな幾何学変形は印刷適性の問題を生じず、従来の印刷システム内で容易に実施可能である。

請求の範囲は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにおける実施の形態を含むことができる。

本明細書に用いられる「プリンタ」という単語は、デジタルコピー機、製本機械、ファクシミリ装置、多機能マシンなど、目的に応じて印刷出力機能を行ういずれの装置も含んでいる。

ベースパターン要素の繰返しからなる、ギロシェパターンなどの周期的ラインパターンである。 図１を構成するベースパターン要素の表現である。 図２のベースパターンの幾何学的歪み（変形）を含むラインパターンである。 本発明のフォント体系を作成する方法を示すフローチャートである。 セキュリティ情報又は識別情報として認識可能な変形されたたベースパターンのフォント体系を含むことができる背景ラインパターンを有する銀行小切手である。

符号の説明

１０ 周期的パターン
１２ ベースパターン
１４ 外側部分
２０、２２ 末端部
２４ 内側部分
３０、３２、３４ 点

Claims (4)

1. 印刷ドキュメントへの埋込みセキュリティデータとして有用な可変データギロシェパターンであって、
   外側部分及び内側部分を有するベースパターンであって、前記外側部分が、組み合わせられる複数の前記ベースパターンが継ぎ目なくタイリング可能に組み合わせられて前記ギロシェパターンを形成するよう構成されており、前記内側部分が可変パターン変形からなる、ベースパターンを含み、
   複数の前記ベースパターン内に配置された複数の区別可能な前記可変パターン変形がそれぞれ所定のテンプレート記号のセットに対応することを特徴とする、
   可変データギロシェパターン。
2. 前記内側部分の前記可変パターン変形が肉眼では実質的に認識できないことを特徴とする、請求項１に記載の可変データギロシェパターン。
3. 前記ベースパターンが、前記ギロシェパターンを形成する前記ベースパターンのうち隣接する前記ベースパターンとラインの不連続性を生じない周期的ラインを含むことを特徴とする、請求項１に記載の可変データギロシェパターン。
4. 配列における前記ライン不連続性を更に避けるため、前記内側部分の前記可変パターン変形が前記外側部分内に継ぎ目なしで配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の可変データギロシェパターン。