KR101924855B1 - 물체의 진위를 검출하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

광원이 시준 또는 텔레센트릭 광을 물체에 의해 정의된 평면의 법선에 대하여 소정의 각도로 상기 인증 영역을 향하게 하여 충돌하는 물체의 진위를 판정하는 시스템으로서, 광의 일부는 인증 영역으로부터 반사되고 다른 일부는 인증 영역으로부터 산란되며, 인증 영역에 초점을 맞춘 이미저(imager)는 산란광의 포커싱 된 이미지를 획득하고, 이미지는 인증 영역의 표면 특성 - 산란 현상과 관련된 이미지 특징을 포함하며, 프로세서는 상기 획득된 이미지의 부분과 상기 인증 영역에 대응하는 저장 이미지의 대응하는 부분 사이의 대응을 결정하고, 상기 프로세서는 상기 획득된 이미지가 상기 저장된 이미지와 일치할 때 상기 객체를 인증된 것으로 식별하고, 상기 프로세서는 상기 획득된 이미지가 상기 저장된 이미지와 부합하지 않을 때 상기 객체를 인증되지 않은 것으로 식별한다.

Description

물체의 진위를 검출하기 위한 시스템 및 방법｛SYSTEM AND METHOD FOR OBJECT AUTHENTICITY DETECTION｝
본 발명은 일반적으로 화상 및 이미지 처리 기술에 관한 것으로서, 특히 적어도 표면 특성 산란현상과 관련된 이미지 특성을 포함하는 획득된 이미지에 따라 물체의 진위를 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 물건의 위조는 원래 물건을 제조하는 제조업체의 수입에 영향을 미치며 유통 업체 도매 업체 및 소매 업체의 수입에도 영향을 미칠 수 있고, 위조품 시장은 연간 수천억 달러에 달하는 것으로 추정되며, 위조된 물체를 검출하기 위한 방법, 장치 및 시스템이 당 업계에 공지되어 있다. 예를 들면, 전자 회로(예컨대 수동 또는 능동 무선 주파수 식별 - RFID 회로)가 대상에 포함된다. 추가의 예로서 홀로그램과 같은 고유한 패턴을 갖는 소모성 태그, 스펙트럼 패턴을 갖는 태그 등이 대상에 첨부된다. 이러한 방법, 장치 및 시스템은 특별히 설계되었으며 자체 위조될 수 있다. 대안적으로, 물체 표면의 이미지를 분석하는 시스템 및 방법도 사용된다. 예를 들면, 이러한 시스템 및 방법은 물체의 진품 여부를 결정하기 위해 물체 또는 물체 영역의 스페클 패턴(speckle pattern)을 획득 및 분석한다. 이러한 방법은 스페클 패턴(speckle pattern)으로 알려진 광학 인터페로그램(interferogram)을 생성하기 위해 빛으로 조사된 물체 표면을 사용한다.
콜리노(Colineau) 등의 미국 특허 출원공개 제2006/0104103호(발명의 명칭 "물체의 광학인증 및 식별방법 및 그 장치"; 특허문헌 1 참조)는 간섭광(coherent light)이 특정된 조명 조건하에서 기준 물체의 부분 산란 표면을 조명하는 시스템 및 방법을 개시하며, 조명 파라미터의 다양한 공칭 값에 대해 얻은 스페클 패턴을 기록한다. 그런 다음 물체가 조명되고 그 이미지가 유사한 공칭 조건 하에서 캡쳐되고 각각의 얻어진 스페클 패턴이 기록된 스페클 패턴과 비교된다. 콜리노( Colineau) 등에 의해 개시된 시스템은 레이저원(laser source)을 갖는 광학 기록 장치, 저장 장치 및 레이저원(laser source)을 갖는 광학 판독 장치를 포함하며, 광학 장치의 파라미터는 변경 가능하다. 광학 장치의 변경 가능한 파라미터는 레이저 빔에 대한 물체의 파장, 방출 방향, 레이저 빔의 초점, 레이저원의 위치, 경사 및 위치 중 적어도 하나를 포함한다. 콜리노(Colineau) 등에 의해 개시된 시스템의 일 실시 예에 따르면, 시스템은 주어진 파라미터의 값이 허용 가능한 값(예컨대, 물체에 대한 판독 시스템의 특정 위치의 경우)의 범위로부터 무작위로 추출될 수 있는지를 검증하고, 관찰된 신호는 실제로 예상되는 신호이며, 따라서 원하는 보안 수준을 선택할 수 있다.
샤마(Sharma) 등의 미국 특허 출원공개 제2014/0205153호(발명의 명칭 "물리적 물체의 인증 및 검증에 관한 시스템, 방법 및 컴퓨터-액세스 가능한 매체"; 특허문헌 2 참조)는 물리적 물체를 인증하는 방법을 개시하며, 초기에 물리적인 물체의 표시되거나 표시되지 않은 부분의 이미지가 백색광 조명 하에서 얻어지고, 그런 다음 물체 영역의 첫 번째 현미경 이미지 또는 비디오가 저장되며, 이 첫 번째 현미경 이미지에는 질감 얼룩 스페클 패턴이 포함되고, 서술자는 객체 불변 기울기 히스토그램 알고리즘 또는 가버 변환(Gabor transform) 및 주성분 분석 절차의 조합을 사용하여 계산되며, 물체의 진위 여부를 검증할 때 소정의 영역이 선택되고, 현미경(예를 들면, USB 현미경)에 의해 획득된 실제 물체의 이미지 또는 비디오가 선택된다. 현미경은 현미경으로 통합된 휴대전화와 같은 휴대용 장치(handheld device) 또는 현미경으로 통합된 디지털 카메라일 수 있다. 두 번째 현미경 이미지 또는 비디오가 저장되고 이 이미지의 저 차원 표시는 예컨대 불변 가버 주성분 분석(Gabor Principal Component Analysis)를 사용하여 계산된다. 다음에, 제 1 현미경 이미지와 제 2 현미경 이미지를 비교한다. 이 비교는 서술자들 사이의 유클리드 거리(Euclide an distance)에 따라 예를 들면 서술자들을 매칭시킴으로써 수행된다. 제 1 및 제 2 스페클 패턴 사이의 유사성이 미리 결정된 양과 같거나 초과하면, 물리적 물체는 인증된 것으로 결정되고, 그렇지 않으면 물리적 물체는 인증되지 않는다.
특허문헌 1 : 미국 특허 출원공개 제2006/0104103호 공개공보, 특허문헌 2 : 미국 특허 출원공개 제2014/0205153호 공개공보.
본 발명의 목적은 물체의 진위를 결정하기 위한 새로운 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따라 물체의 진위를 결정하기 위한 시스템이 제공되며, 이 시스템은 광원, 이미저(imager) 및 프로세서를 포함하고, 이미저에는 화상센서가 포함되며, 프로세서는 이미저와 결합되고, 광원은 물체 상 인증 영역을 향해 빛을 보내며, 빛은 시준(視準) 및 텔레센트릭(telecntric) 중 하나이고, 빛은 물체에 의해 정의된 평면의 법선에 대하여 소정의 경사각으로 인증 영역에 충돌하며, 광의 일부는 인증 영역에서 정반사 영역을 향해 반사되고, 빛의 다른 부분은 인증 영역에서 산란되어 있으며, 이미저(imager)에는 화상센서가 포함되고, 이미저는 인증 영역에 초점을 맞추며, 이미저는 산란 된 빛의 하나 이상의 초점을 맞춘 이미지를 얻으며, 이미지는 적어도 인증 영역의 표면특성 산란 현상과 관련된 이미지 특성을 포함하고, 정반사 영역과 화상센서에 의해 정의된 영역은 공간에서 상호 배타적이며, 프로세서는 적어도 하나의 획득된 이미지의 적어도 일부와 적어도 하나의 저장된 이미지의 대응하는 부분 간의 대응을 결정하고, 상기 적어도 하나의 저장된 이미지는 또한 상기 인증 영역에 대응하며, 프로세서는 획득된 이미지의 적어도 일부가 적어도 하나의 저장된 이미지의 대응하는 부분에 대응할 때 물체를 인증된 것으로 식별하고, 획득된 이미지의 적어도 일부가 적어도 하나의 저장된 이미지의 대응하는 부분에 대응하지 않을 때, 프로세서는 물체를 인증되지 않은 것으로 식별하며, 경사각은 산란광이 센서면에서 일관되게 간섭하도록 결정된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 물체의 진위를 결정하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 광원과 이미저 및 프로세서를 포함하고, 프로세서는 이미저 및 광원과 결합되며, 광원은 물체 상 인증 영역을 향하여 빛을 방출하고, 빛은 방출된 스펙트럼 스킴(spectral scheme)을 나타내며, 방출된 스펙트럼 스킴(spect ral scheme)은 2 개의 각각 방출된 스펙트럼 범위에 걸쳐 적어도 2 개의 파장을 포함하고, 방출된 광은 인증 영역에 충돌하여 산란된 스펙트럼 범위에서 산란하며, 이미저의 스펙트럼 응답은 적어도 2 개의 획득된 스펙트럼 범위를 포함하고, 이미저는 인증 영역에 초점을 맞추고 있으며, 이미저는 산란된 빛에 대해 적어도 하나의 초점을 맞춘 이미지를 얻고, 획득된 이미지는 스펙트럼적으로 적어도 2개의 스펙트럼 인증 이미지로 구성되며, 각각의 스펙트럼 인증 이미지는 획득 된 스펙트럼 범위 중 각각의 스펙트럼 범위에 대응하고, 각각의 스펙트럼 인증 이미지는 각각의 이미지 특징을 포함하며, 프로세서는 2개의 스펙트럼 범위에 대응하는 2 이상의 스펙트럼 인증 이미지 각각과 동일한 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지 간의 대응을 결정하고, 프로세서는 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 적어도 일부가 서로 일치할 때 물체를 인증된 것으로 식별한다. 상기 프로세서는 상기 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 적어도 일부가 서로 대응하지 않을 때 상기 물체를 인증되지 않은 것으로 식별한다.
본 발명은 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해되고 인식될 것이다.
본 발명은 프로세서로 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 적어도 일부가 서로 대응할 때 물체를 인증된 것으로 식별하고, 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 적어도 일부가 서로 대응하지 않을 때 물체를 인증되지 않은 것으로 식별함으로써 적어도 표면 특성 산란현상과 관련된 이미지 특성을 포함하는 획득된 이미지에 따라 물체의 진위를 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 물체의 진위를 결정하기 위한 시스템의 개략도,
도 2a 및 2b는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 물체의 진위를 검출하기 위한 시스템의 개략도,
도 2c는 qhs 발명의 다른 실시 예에 따른 '경사 조명 영상'으로 획득된 이미지의 예시적인 설명을 나타낸 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 스펙트럼 다이어그램들의 개략도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도면의 예시적인 설명을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 동작하는 물체의 신뢰성을 결정하기 위한 방법의 개략도,
도 6a는 종래의 광학기를 사용하는 이미지 획득 시스템의 개략도,
도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 텔레센트릭 광학장치를 사용하는 이미지 획득 시스템의 개략도,
도 6c는 종래의 광학장치를 이용하는 조명 시스템의 개략도,
도 6d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 텔레센트릭 광학장치를 사용하는 조명 시스템의 개략도,
도 6e 및 도 6f는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지의 개략도이다.
본 발명은 물체를 식별하고 물체의 진위를 결정하기 위한 시스템을 제공함으로써 종래 기술의 단점을 극복한다. 본 발명에 따르면, 광원은 물체 상의 인증 영역을 향하여 광을 방출하고, 인증 영역은 표면 특성 및 재료 특성을 나타내며, '표면특성'이라는 용어는 물리적 질감, 거칠기 및 흠집, 균열과 같은 불규칙성과 관련이 있고, '재료 특성'이라는 용어는 분광 반사율(즉, 각 파장에 대한 입사광의 파워에 대한 산란 및 반사광의 파워의 비), 분광 흡수(즉, 흡수된 광 파워와 입사된 광 파워 사이의 비율), 분극(즉, 입사광에 대한 산란광 및 반사광의 편광 상태의 변화)과 관련이 있으며, 표면 특성은 인증 영역의 표면에서 빛의 반사 및 산란에 영향을 미치고, 상기 광은 인증 영역의 표면에 충돌하여 그로부터 산란하고 반사하며, 여기에서 '반사광'이라는 용어는 인증 영역의 표면으로부터 정면으로 편향된 광에 관한 것이다(즉, 인증 영역으로부터의 광의 편향 각은 인증 영역에서의 광의 입사각과 동일하다). '산란광'이라는 용어는 인증 영역의 표면에서 확산 편향된 빛과 관련이 있다.
인증 영역으로부터 산란광의 적어도 일부는 이미저의 화상센서에 충돌하고,이미저는 하나 이상의 인증 영역에 초점을 맞춘 이미지(즉, 이미저의 초점 심도 내에서 획득된 이미지)를 획득하며, 획득된 이미지는 적어도 표면 특성 산란 현상과 관련된 이미지 특성을 포함하고, 이러한 이미지 특성은 예를 들면 스페클 패턴 또는 표면 불균일(예컨대, 스크래치, 균열 또는 돌출)의 표현이며, 즉, 이미지 특성은 이미지에서 식별 가능하다.
프로세서는 동일한 인증 영역 또는 인증 영역 유형에도 해당하는 획득된 이미지 또는 이미지와 저장된 이미지 간의 대응 관계를 결정하고, 획득된 이미지 또는 이미지가 저장된 이미지 또는 이미지와 일치할 때 프로세서는 물체를 인증된 것으로 식별하며, 획득된 이미지 또는 이미지가 저장된 이미지 또는 이미지와 일치하지 않을 때 프로세서는 물체를 인증되지 않은 것으로 식별한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광은 물체 평면의 법선에 대해(즉, 인증 영역에서) 경사 각도로 인증 영역에 충돌하고, 이 경사각은 아래에서 더 설명되는 바와 같이 단일 픽셀에 의해 관찰되는 영역 내에서 입사광의 일관성을 유지하기에 충분히 작아야하며, 또한, 화상센서에 의해 정의된 영역과 정반사 영역은 공간에서 상호 배타적이고, 획득된 이미지는 표면 특성 산란 현상과 관련된 이미지 특성을 포함하며, 전술한 바와 같이 이들 이미지 특성은 예를 들면, 스페클 패턴 또는 표면 불규칙(예컨대 스크래치, 균열 또는 돌출)의 표현이고, 특히, 스페클 패턴에 부가하여 획득된 이미지의 표면 불균일의 표현은 표면 불균일 표현을 포함하지 않는 이미지를 사용할 때 잘못된 검출의 확률에 비해 불확실 물체의 오 검출 확률을 더 감소시키고, 경사 각도에서 인증 영역을 비추는 것은 식별 카드, 신용 카드, 안경, 부분적으로 옷을 반사하는 부분 등과 같은 위조 검출을 위해 정반사 표면을 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 방출된 광은 방사된 스펙트럼 스킴(spectral scheme)을 나타내고, 방출된 스펙트럼 스킴(spectral scheme)은 둘 이상의 방출된 스펙트럼 범위에 걸쳐 적어도 두 개의 파장을 포함하며, 방출된 광은 인증 영역에 충돌하여 산란 된 스펙트럼 범위에서 산란 및 반사하고, 인증 영역 상의 각 픽셀에 의해 관찰된 각 영역으로부터 산란 된 광은 각각의 산란 된 스펙트럼 스킴을 나타내며, 각각의 산란 된 스펙트럼 스킴의 각 파장에 대응하는 세기는 그 영역의 표면 특성 및 그의 재료 특성에 의존하고, 인증 영역으로부터의 산란 된 광의 적어도 일부는 이미저의 화상센서 상에 충돌하며, 이미저는 이미저의 분광반응에 대한 산란광으로 인해 생기는 인증 영역의 하나 이상의 초점을 맞춘 이미지를 얻고, 이미저의 분광반응에는 적어도 두 개의 스펙트럼 범위가 포함되며, 획득된 각각의 스펙트럼 범위는 대응하는 스펙트럼 인증 이미지와 관련되고, 즉, 획득된 이미지는 스펙트럼 인증 이미지로 구성된다. 각각의 스펙트럼 인증 이미지는 픽셀(즉, 해당 스펙트럼 범위 내)의 스펙트럼 스킴과 관련된 각각의 이미지 특성(즉, 표면 특성 산란 현상과 관련된 특성)을 포함하고, 프로세서는 적어도 하나의 스펙트럼 인증 이미지와 또한 동일한 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지 간의 대응 관계를 결정하고 그에 따라 물체의 진위를 결정하며, 2 개의 각각의 스펙트럼 범위에 대응하는 2 개 이상의 스펙트럼 인증 이미지를 사용하면, 단일 이미지만이 사용될 때 오 검출의 가능성에 비해 오 검출의 가능성이 감소한다.
일반적으로 인증 영역은 그 위에 입사되는 광의 파장 또는 파장에 의존하는 산란 특성을 나타내고, 이러한 파장 의존 산란 특성은 본 명세서에서 "산란광의 분광반응"이라고도 하며, 산란 특성은 각 픽셀에 의해 관찰된 영역에서 인증 영역의 표면 특성 및 재료 특성과 관련되고, 결과적으로, 인증 영역에 입사하는 상이한 파장을 나타내는 광은 상이한 스페클 패턴을 가져야 하며, 다시 말해 스페클 패턴의 어두운 영역과 밝은 영역의 위치와 모양은 파장과 스펙트럼 스킴에 따라 다를 수 있다. 표면 불규칙성은 또한 각각의 파장 의존 산란 특성을 나타내고, 산란 된 빛의 스펙트럼 응답은 이러한 표면 불규칙성의 구조와 관련이 있으며, 따라서 산란된 빛에 기초한 이미지는 표면 특성 산란 현상과 관련된 이미지 특성을 나타낸다.
물체의 진위성을 확인하거나 결정하고 공개된 기술에 따라 시스템을 사용하고자하는 사용자는 이미저를 인증 영역으로 향하게 하고, 시스템은 표시(예컨대, 디스플레이를 통한 시각적 표시 또는 물체가 인증된 디스플레이를 통한 오디오 표시)를 사용자에게 제공한다.
이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 물체의 신뢰성을 결정하기 위한 일반적으로 100으로 표시된 시스템의 개략도가 도시되어 있다. 시스템(100)은 이미저(102), 광원(104), 프로세서(106), 데이터베이스 (107)를 포함하고, 이미저(102)는 화상센서(103)를 포함하며, 상기 시스템(100)은 광원 광학장치(110) 및 화상 광학장치(112)를 포함하고 선택적으로 빔 분리기 (108)를 포함하며, 상기 프로세서(106)는 광원(104) 및 데이터베이스(107)와 함께 이미저(102)와 결합되고, 상기 광원 광학장치(110)는 광원(104) 및 빔 분리기(108)와 광학적 결합을 이루며, 상기 화상 광학장치(112)는 이미저(102) 및 빔 분리기 (108)와 광학적으로 결합되어 있고, '광학적으로 결합된'이라는 용어는 두 요소, 즉 광자의 동일한 광학 경로 상에 위치된 제 1 요소와 제 2 요소를 지칭하며, 상기 광자가 제 1 요소와 제 2 요소 사이의 광학 경로 상에 위치된 다른 광학 요소(예를 들면, 렌즈, 광학 릴레이, 빔 분리기, 확산기, 그리드, 프리즘, 회절기, 거울)를 통과하더라도 하나의 요소를 나가는 광자는 제 2 요소에 도달한다.
화상센서 또는 센서들(103; 예컨대 전하 결합소자 - CCD 센서 또는 상보형 금속 산화물 반도체 - CMOS 센서)은 각각의 스펙트럼 밴드 또는 밴드에서 감도를 나타내며, 예를 들면, 화상센서(103)는 가시 스펙트럼 대역에서 민감하고, 적색, 녹색 및 청색 공간(즉, 이미저(102)가 RGB 카메라 임)에서 컬러 이미지를 획득할 수 있으며, 예컨대, 화상센서(103)는 가시 스펙트럼 대역에서 민감하고 단색 이미지를 획득 할 수 있고, 다른 예로서 이미저(102)는 각각의 스펙트럼 대역에서 각각이 감도를 나타내는 둘 이상의 센서를 포함하는 멀티 스펙트럼 이미저일 수 있다. 예를 들면, 이들 센서는 IR 대역에서 감도를 나타내는 적외선(IR) 센서, 가시 대역에서 감도를 나타내는 센서(즉, 단색 센서 또는 컬러 센서) 및 UV 대역에서 감도를 나타내는 자외선(UV) 센서일 수 있으며, 광원(104)은 선택된 스펙트럼 대역 또는 그 일부에서 광(즉, 전자기 에너지)을 방출한다. 광원(104)은 예컨대 발광 다이오드(LED) 또는 LED, 형광 램프 또는 램프, 텅스텐 램프 또는 램프, UV 램프 등일 수 있고, 예를 들면, 광원(104)은 근적외선(NIR) 및 UV 대역에서만 광을 방출 할 수 있으며, 이미저(102)는 NIR 및 UV 대역에서 이미지를 획득한다. 원하는 스펙트럼 밴드 또는 그러한 필터들의 수에 대응하는 스펙트럼 필터는 광원(104) 상에 장착될 수 있고, 대안적으로 광원(104)은 각각 대응하는 파장 또는 대응하는 스펙트럼 대역에 걸친 파장의 광을 방출하는 수 개의 발광기를 포함할 수 있으며, 상기 발광기는 동시에 또는 순차적으로 광을 방출 할 수 있고, 일반적으로 이미저(102)의 분광반응은 광원(104)에 의해 방출된 광의 스펙트럼 밴드와 적어도 부분적으로 중첩된다.
상기 광원(104)은 광원 광학장치(110)를 통해 빔 분리기(108)를 향하여 광을 방출하고, 광원(104)이 수 개의 발광체를 포함할 때 모든 발광체는 동일한 방향을 향해 광을 방출하며, 광원(104)에 의해 방출된 광은 강한 간섭성 광 (예컨대, 레이저 광), 부분 간섭성 광 또는 LED와 같은 저 간섭성 광일 수 있고, 일반적으로 광 간섭성은 거리 또는 시간에 걸친 광의 다양한 파면의 위상들 사이의 상관 관계와 관련되며, 광원(104)에 의해 방출된 상기 광은 단색광 또는 다색광 일 수 있다.
빔 분리기(108)는 물체(118)의 인증 영역(116)을 향하여 광을 지향시키고, 인증 영역(116)은 그 표면 및 표면 질감에 대응하는 광 반사 및 산란 특성을 나타내며, 인증 영역(116)으로부터 산란된 광은 빔 분리기(108) 및 화상 광학장치 (112)를 통해 이미저(102)를 향해 지향되고 화상센서(103)에 입사하며, 이미저 (102)는 인증 영역(116)의 하나 이상의 포커싱 된 이미지(120)를 획득하고, 인증 영역(116)의 획득된 포커싱된 이미지(120)는 적어도 인증 영역(116)의 표면 특성에 관한 이미지 특성(122)을 포함하며, 이들 이미지 특성(122)은 예를 들면, 스페클 패턴 또는 스크래치, 돌출부 등과 같은 표면 불규칙부의 이미지 또는 둘 다이다.
프로세서(106)는 데이터베이스(107)에 저장되고 또한 물체의 인증 영역 또는 인증 영역 유형에 대응하는 획득된 이미지 또는 이미지들과 저장된 이미지 또는 이미지들 간의 대응 관계를 결정하고, 프로세서(106)는 예를 들면 두 이미지들 간의 상관 관계를 결정함으로써 획득된 이미지와 저장된 이미지 간의 대응 관계를 결정하며, 예컨대 프로세서(106)는 이미지의 선택된 사분면들 사이의 상관을 결정함으로써 획득 및 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 대응하는 부분들 간의 대응 관계를 결정할 수 있고, 따라서, 인증 영역(116)의 일부가 손상되더라도 또는 획득된 이미지의 일부가 손상된 경우에도 프로세서(106)는 여전히 이미지들 간의 대응 관계를 결정할 수 있다. 프로세서(106)는 정규화된 상관의 최대값이 소정의 임계값 이상일 때 2 개의 이미지가 서로 대응한다고 결정하고, 이 임계값은 가능한 최대 상관값 (즉, 상관이 정규화될 때 1에 대한)에 대해 정의될 수 있다(예를 들면, 임계값은 가능한 최대 상관 값의 일부일 수 있다). 또 다른 예로서 픽셀 시프트들(즉, 상관 함수의 수평축 상의 세그먼트)의 결정된 세그먼트에서 임계값은 상관 값들의 분산 또는 평균에 대해 정의될 수 있으며, 결정된 세그먼트는 최대값이 위치한 세그먼트와 다르고(예컨대 임계값은 결정된 분산 또는 평균의 배수로 정의된다.), 또한, 허프 변환(Hough Transform) 기술은 이러한 스크래치에 대응하는 이미지의 라인을 검출함으로써 획득된 이미지 또는 이미지들에서 스크래치를 식별하는 데 사용될 수 있으며, 프로세서(106)는 획득된 이미지 또는 이미지들이 저장된 이미지 또는 이미지들에 대응할 때 물체(118)가 인증된 것으로 식별하고, 프로세서(106)는 식별된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들이 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들에 대응하지 않을 때 물체(118)가 비 인증인 것으로 식별하며, 일반적으로 인증 영역은 물체의 일부이거나 거기에 부착될 수 있다(예를 들면, 스티커).
본 발명에 따른 시스템은 일반적으로 다양한 표면 특성을 갖는 다양한 표면, 예컨대 다양한 물체에서 볼 수 있는 완전히 산란하는 표면, 부분 반사면, 경면 반사면을 나타내는 다양한 물체(예를들면, 신용 카드, 고급 시계)와 함께 사용되고, 시스템을 다양한 표면에 적용하려면 반사광이 화상센서에 충돌하지 않도록 시스템을 구성해야 하며, 이를 위해, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시스템에서 텔레센트릭 또는 콜리메이트 된 광원으로부터 비롯된 광은 물체 평면의 법선에 대해 경사 각도로 인증 영역에 충돌하고, 또한, 화상센서에 의해 한정된 영역과 정반사 영역은 후술되는 바와 같이 공간(즉, 화상센서에 의해 정의된 영역과 정반사 영역이 겹치지 않는다)에서 상호 배타적이며, 평행광 또는 텔레센트릭 광으로 표면을 조명하고, 화상 센서에 의해 한정된 영역과 정반사 영역 사이의 비 중첩은 본 명세서에서는 '경사 조명 영상'으로 언급된다.
이제, 본 발명의 다른 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 물체의 진위를 검출하기 위한 일반적으로 참조 번호 150의 시스템 개략도인 도 2a 및 도 2b를 참조한다. 도 2a를 참조하면, 시스템(150)은 이미저(152), 광원(154), 프로세서(156), 데이터베이스(157)를 포함하고, 이미저(152)는 화상센서(153)를 포함하며, 시스템 (150)은 광원 광학장치(160) 및 화상 광학장치(162)를 포함하고, 선택적으로 시스템(150)은 빔 분리기(158) 및 조리개(168)를 더 포함하며, 프로세서(156)는 이미저 (152), 광원(154) 및 데이터베이스(157)와 결합되고, 광원 광학장치(160)는 광원 (154) 및 빔 분리기(158)와 광학적으로 결합되며, 화상 광학장치(162)는 이미저 (152) 및 빔 분리기(158)와 광학적으로 결합되고, 광원 광학장치(160)는 콜리메이팅 광학장치 또는 텔레센트릭 광학장치 중 하나이며, 도 2a에서 조리개(168)는 빔 분리기(158)와 화상 광학장치(162) 사이에 위치되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 조리개(168)는 대안적으로 화상 광학장치(162)와 이미저(152) 사이에 위치될 수 있다.
광원(104; 도 1)과 유사한 광원(154)은 광을 광원 광학장치(160)를 통해 빔 분리기(158)를 향하게 하고, 광원 광학장치(160)는 통과하는 광을 시준(collimate)하여 광선(1741, 1742 및 1743)과 같은 평행 광이 빔 분리기(158)를 향하도록 지향시키며, 빔 분리기(158)는 광원(154)으로부터 물체의 인증 영역의 표면(166)을 향하여 광을 편향시키고, 광은 인증 영역에서 물체 평면의 법선에 대해 경사 각도로 표면(166) 상에 충돌하며, 광의 경사 충돌 각은 광원(154) 또는 빔 분리기(158) 또는 광원 광학장치(160)를 원하는 각도로 회전시킴으로써 달성된다.
빛은 한 표면(166)에 충돌하며, 광의 일부는 산란되고 다른 일부는 반사되며(즉, 정 반사된다), 정반사 광은 정반사 영역(164)과 같이 정반사 광이 진행되는 정반사 영역을 정의하고, 즉, 정반사 영역(164)은 정반사 된 광의 빔에 의해 한정된 공간 내의 영역에 관련된다.
상술 한 바와 같이 화상센서(153)와 정반사 영역(164)에 의해 규정되는 영역은 공간적으로 상호간에 배타적이고, 일 예시에 따르면 조리개(168)는 정반사 광이 화상센서(153)에 충돌하는 것을 차단하며, 대안적으로, 이미저(152)는 정반사 영역(164)과 화상센서(103)에 의해 한정된 영역이 겹치지 않고 정반사된 광이 화상 센서(103) 상에 충돌하지 않도록 위치되고, 결과적으로 이미저(152)는 표면(166)으로부터 산란된 광만에 기인한 표면 (166)의 이미지를 획득한다.
프로세서(156)는 전술한 것과 유사하게 획득된 이미지와 저장된 이미지 간의 대응 관계를 결정하고, 프로세서(156)는 획득된 이미지 또는 이미지가 데이터베이스(157)에 저장된 이미지 또는 이미지들에 대응할 때, 인증된 물체에 대응하는 것으로서 표면(166)을 식별하며, 프로세서(156)는 획득된 이미지 또는 이미지들이 저장된 이미지 또는 이미지들에 대응하지 않을 때 비표준 물체에 대응하는 것으로서 표면(166)을 식별한다.
도 2b를 참조하면, 시준된 광선(1741 및 1742)은 표면(166)에 충돌하고, 광선(1741 및 1742) 사이의 거리 'L'은 표면(166)상에서 단일 픽셀에 의해 덮인 영역의 길이에 대응하며, 거리 'd'는 표면(166)에서 각각의 광선(1741 및 1742)과 관련된 파면 사이의 차에 대응하고, 상기 거리(d)는 광 간섭 길이(ξ)보다 작아야 하며(예를 들면, 백색 광원의 경우 1㎛ 정도), 표면(166) 상에 광선이 충돌하는 각도(θ), 거리(d) 및 거리(L)는 다음의 수학식 1과 같이 된다:
[수학식 1]
sinθ = d/L
거리(L)는 다음의 수학식 2와 같이 실제 픽셀 크기(즉, 화상센서 상의) 및 화상 광학장치의 배율에 의존한다:
[수학식 2]
L = P/M
여기서 P는 실제 픽셀 크기이고, M은 화상 광학장치의 배율이다. 상기한 바에 따르면, 광 간섭 길이(ξ)는 수학식 3과 같이 주어진 픽셀 크기 및 결정된 화상 광학장치 배율에 대해 광선이 표면(166)에 충돌할 수 있는 거리 d(즉, ξ > τ) 및 최대 각도(θ)보다 커야 한다:
[수학식 3]
Figure 112017080689799-pct00001
예컨대 픽셀 크기가 5 마이크로 미터(μm) (즉, P = 5μm)이고 배율이 1 (즉, M = 1)인 일반적인 CMOS 센서를 사용하는 이미저의 경우, 빛이 표면(166) 상에 충돌할 수 있는 최대 각도(θ)는 0.2 라디안(즉, θ < 0.2 라디안)이고, 광원(154)이 간섭 광원(예를 들면, 레이저)일 때, 거리(d)에 대한 제한은 적용되지 않는다는 것을 유의해야 한다. 그러나, 표면 평면의 법선에 대해 경사 각도로 조명 표면(166)이 여전히 필요하다.
전술한 경사 조명 영상은 표면(166)에 관련된 다양한 이미지 특성(172)이 획득된 이미지에서 식별될 수 있는 이미지(170)를 생성하고, 상술한 바와 같이 이들 이미지 특성(172)은 예를 들면, 스페클 패턴 또는 스크래치, 균열 돌출부 등과 같은 표면 불규칙성이며, 저장된 이미지 또는 이미지들 또한 '경사 조명 영상'으로 획득될 때, 이러한 이미지 특성은 또한 저장된 이미지 또는 이미지들에서 식별되고, 표면 요철의 표현을 포함하지 않는 화상을 사용할 때 잘못된 검출의 확률에 비해 비표준 물체의 오 검출의 가능성을 감소시킬 수 있다.
이제 본 발명의 다른 실시 예에 따라 경사 조명 영상으로 획득된 일반적으로 180으로 표시된 이미지의 예시적인 설명인 도 2c를 참조한다. 이미지(180)에서 관찰된 인증 영역의 면적은 대략 5 × 5 mm 이고, 획득된 이미지(180)에서 스페클 패턴 및 스크래치(182)와 같은 이미지 특성들이 또한 이미지에서 식별된다.
전술한 바와 같이 인증 영역은 그 위에 입사되는 광의 파장에 의존하는 산란 특성을 나타내고, 이러한 산란 특성은 각 픽셀에 의해 관찰된 영역에서 인증 영역의 표면 특성 및 재료 특성과 관련되며, 산란 된 광의 분광반응은 또한 이들 표면 특성(예컨대, 경사, 깊이 등)의 구조와 관련된다. 따라서, 인증 영역으로부터의 다중 스펙트럼 산란 광에 기초한 이미지는 화상센서에 입사하는 광의 파장에 의존하는 표면 특성(surface feature) 산란 현상과 관련된 이미지 특성을 나타내고, 예를 들면, 스페클 패턴의 어두운 영역과 밝은 영역의 위치와 모양은 파장과 스펙트럼 스킴에 따라 여러 가지로 다를 수 있으며, 따라서 멀티 스펙트럼 광으로 물체를 조명하고 컬러 또는 멀티 스펙트럼 이미저로 이미징하면 시스템에 사용할 수 있는 정보량이 증가한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 광원에 의해 방출된 광은 방출된 스펙트럼 스킴을 나타내고, 방출된 스펙트럼 스킴은 적어도 2 개의 방출된 스펙트럼 범위 각각에 걸쳐 적어도 2 개의 파장을 포함하며, 방출된 광은 인증 영역에 충돌하고 산란하여 반사되고, 인증 영역으로부터 산란된 광의 적어도 일부는 이미저의 화상센서에 충돌하고, 이미저는 이미저의 분광반응에 대해 산란된 빛으로 인해 생기는 인증 영역의 하나 이상의 초점을 맞춘 이미지를 획득하며, 이미저의 분광반응은 적어도 2 개의 획득된 스펙트럼 범위를 포함하고, 획득된 각각의 스펙트럼 범위는 대응하는 스펙트럼 인증 이미지와 관련되며, 프로세서는 적어도 하나의 스펙트럼 인증 이미지와, 이미저의 동일한 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지 간의 대응을 결정하고 그에 따라 물체의 진위를 결정하고, 2 개의 각각의 스펙트럼 범위에 대응하는 2 개 이상의 스펙트럼 인증 이미지를 사용하면, 단일 이미지만이 사용될 때 오 검출의 가능성에 비해 오 검출의 가능성이 감소 된다.
도 1을 다시 참조한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 일반적으로 각각 참조 부호 200 및 220으로 지칭되는 스펙트럼 다이어그램의 개략도를 나타낸 도 3a 및 도 3b를 참조한다. 광원(104)은 광원 광학장치(110)를 통해 빔 분리기(108)를 향하여 광을 방출하고, 방출된 빛은 방출된 스펙트럼 스킴을 나타내며, 본 명세서의 '스펙트럼 스킴'이라는 용어는 광의 파장 구성(즉, 파장 및 그 각각의 진폭)에 관한 것이고, 방출된 스펙트럼 스킴은 적어도 2 개의 각각의 방출된 스펙트럼 범위(예를 들면, 이미저(102)가 또한 민감한 가시 광선 대역, 적외선 대역 또는 자외선 대역 또는 이들의 조합에서의 파장)에 걸쳐 하나 이상의 파장을 포함하며, 광원(104)이 간섭성 광을 방출할 때, 방출된 스펙트럼 스킴은 둘 이상의 방출 스펙트럼 범위 각각에 걸쳐 적어도 2 개의 파장을 포함하고, 광원(104)이 비 간섭 성 또는 부분 간섭성 광을 방출할 때, 방출된 스펙트럼 스킴은 적어도 2 개의 스펙트럼 대역을 포함하며, 광원(104)은 간섭성 및 비간섭성 또는 부분 간섭성 광의 조합을 방출할 수 있고, 도 3a를 참조하면, 스펙트럼 다이어그램(200)은 예시적인 방출된스펙트럼 스킴(202)을 나타내며, 방출된 스펙트럼 스킴(202)은 각각의 방출된 스펙트럼 범위(2041, 2042 및 2043)에 걸쳐 9 개의 상이한 파장, λ1, λ2, λ3, λ4, λ5, λ6, λ7, λ8 및 λ9에서 피크를 나타내고, 예컨대 방출된 스펙트럼 범위(2041, 2042 및 2043)는 모두 가시적인 대역 내에 있을 수 있으며, 추가의 예로서, 방출된 스펙트럼 범위(2041)는 적외선 대역에 있고, 방출된 스펙트럼 범위 (2042)는 가시 대역에 있으며, 방출된 스펙트럼 범위(2043)는 자외선 대역에 있고, 또 다른 예로서, 방출된 스펙트럼 범위(2041)는 적외선 대역에 있고 방출된 스펙트럼 범위(2042 및 2043)는 가시 대역 내에 있으며, 방출된 스펙트럼 스킴은 예를 들면, 여기에 기술된 바와 같은 이산 파장을 포함한다. 그러나, 일반적으로 방출된 스펙트럼 스킴은 반드시 균일하지는 않지만 관심 있는 스펙트럼 대역 내에서 연속적일 수 있음을 알아야 하며, 또한, 방출된 스펙트럼 스킴은 하나의 방출된 스펙트럼 범위에서 연속적이며 또 다른 방출된 스펙트럼 범위에서 이산적일 수 있고, 빔 분리기(108)는 물체(118)의 인증 영역(116)을 향하여 광을 지향시킨다.
광은 인증 영역(116)의 표면에 충돌하여 그로부터 산란하고 반사하며, 인증 영역상의 각 픽셀에 의해 관찰된 각 영역으로부터 산란된 광은 각각의 산란된 스펙트럼 스킴을 나타내고, 일반적으로, 반사된 스펙트럼 스킴의 진폭은 인증 영역( 116)의 표면 특성 및 재료 특성에 의존한다.
부분 또는 산란된 광(즉, 시스템(100)을 향하는 부분)은 빔 분리기(108) 및 화상 광학장치(112)를 통해 이미저(102)를 향하고, 즉, 인증 영역(116)으로부터 산란된 광의 적어도 일부는 화상 센서(103)에 충돌하며, 이미저(102)는 인증 영역 (116)의 하나 이상의 포커싱된 이미지 또는 이미지들[예컨대 이미지(120)]를 획득하고, 인증 영역(116)의 획득된 포커싱된 이미지 또는 이미지들은 적어도 스페클 패턴을 포함하며(즉, 스페클 패턴은 이미지에서 식별 가능하다). 획득된 이미지는 추가적인 이미지 특성(예를 들면, 스크래치, 균열 또는 돌출)을 포함할 수 있고, 이미저(102)의 분광반응은 적어도 2 개의 획득된 스펙트럼 범위를 포함하며, 획득된 각각의 스펙트럼 범위는 대응하는 스펙트럼 인증 이미지와 관련되고, 산란 회절의 파장 의존성 및/또는 인증 영역으로부터의 광의 반사의 결과로서, 각각의 스펙트럼 인증 이미지는 표면 특성 산란 현상과 관련된 상이한 이미지 특성을 나타낼 수 있으며, 도 3b를 참조하면, 스펙트럼 다이어그램(220)은 각각의 스펙트럼 범위(2241, 2242 및 2243)에 걸쳐 단일 픽셀에 충돌하는 광의 예시적인 획득된 스펙트럼 스킴(2221, 2222 및 2223)을 도시하고, 획득된 스펙트럼 스킴은 각 픽셀마다 다를 수 있으며, 이 획득된 스펙트럼 스킴은 특정 픽셀에 의해 관찰된 영역의 표면 특성 및 재료 특성과 관련이 있고, 획득된 스펙트럼 스킴들의 스펙트럼 범위는 부분적으로 중첩될 수 있음에 유의해야 하며, 예컨대 스펙트럼 범위(2242 및 2243)는 부분적으로 서로 중첩된다.
프로세서(106)는 획득된 이미지로부터 스펙트럼 범위(2241, 2242 및 2243) 각각에 대응하는 인증 영역(116)의 적어도 하나의 스펙트럼 인증 이미지를 식별하고, 예를 들면, 프로세서(106)는 획득된 스펙트럼 범위(2241 및 2242)를 사용하고 그에 대응하는 각각의 스펙트럼 인증 이미지를 식별하며, 그 다음 프로세서(106)는 동일한 획득된 스펙트럼 범위에 또한 대응하는 식별된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들 및 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들(데이터베이스(107)에 저장된) 간의 대응 관계를 결정하고, 식별된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들이 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들에 대응하는 경우, 프로세서(106)는 물체(118)를 인증된 것으로 식별하며, 식별된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들이 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들에 대응하지 않을 때 프로세서(106)는 물체(118)를 인증되지 않은 것으로 식별하고, 일반적으로 사용되는 스펙트럼 범위의 조합은 미리 결정될 수 있고, 랜덤하게 또는 주기적으로(즉, 스펙트럼 범위 조합의 그룹으로부터) 결정될 수 있다.
다음은 도 1을 참조하면서 컬러 이미징 기법을 채용하는 물체의 인증을 결정하는 예이다. 광원(104)은 예컨대 공지된 스펙트럼 스킴으로 광을 방출하는 LED이고, 또한, 광원(104)은 물체(118)의 인증 영역(116)을 향해 공지된 방사 스펙트럼 스킴으로 광을 방출하는 표준 광원(예를 들면, CIE D65 광원, CIE D50 광원, CIE F 시리즈 광원 등)일 수 있으며, 광은 인증 영역(116)으로 입사한다. 그러나, 인증 영역에 충돌하는 모든 광이 거기에서 흩어지는 것은 아니고, 일부 파장은 물체( 118)에 의해 흡수되거나 부분적으로 흡수될 수 있으며, 전술한 바와 같이 인증 영역(116)은 이미저(102)를 향하여 입사하는 광의 일부를 산란시키고, 이미저(102)는 예를 들면, RGB 컬러 공간에서 컬러 이미지를 획득할 수 있는 화상 센서(103)와 같은 화상 센서를 포함하며, 따라서, 이미저(102)는 3 개의 획득된 스펙트럼 범위, 적색 획득 스펙트럼 범위, 녹색 획득 스펙트럼 범위 및 청색 획득 스펙트럼 범위에 걸쳐 RGB 이미지를 획득하고, 또한, 획득된 스펙트럼 범위 각각은 대응하는 스펙트럼 인증 이미지와 관련되며, 즉, 획득된 이미지는 스펙트럼 인증 이미지로 구성된다. 따라서, 획득된 이미지가 RGB 이미지인 경우, 획득된 적색, 녹색 및 청색 각각에 대응하는 3 개의 스펙트럼 인증 이미지가 있으며, 각각의 스펙트럼 인증 이미지는 인증 영역(116)의 표면 산란 현상과 관련된 이미지 특성을 포함하고, 즉, 표면 특성은 표면 특성 산란 현상과 관련된 이미지 특성이 이미지에서 식별 가능하다.
프로세서(106)는 적어도 하나의 스펙트럼 인증 이미지를 사용하고, 프로세서(106)는 이러한 스펙트럼 인증 이미지 또는 이미지들이 또한 동일한 스펙트럼 범위 또는 범위들에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지에 대응하는지 여부를 결정하며, 예를 들면, 프로세서(106)는 청색 및 적색 스펙트럼 범위를 선택하고 이에 대응하는 스펙트럼 인증 이미지를 식별하고, 프로세서(106)는 청색 획득 스펙트럼 범위에 대응하는 식별된 스펙트럼 인증 이미지와 데이터베이스(107)에 저장된 청색 획득 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지 간의 대응 관계를 결정하며, 프로세서(106)는 또한 적색 획득 스펙트럼 범위에 대응하는 식별된 스펙트럼 인증 이미지와 데이터베이스(107)에 또한 저장된 적색 획득 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지 간의 대응 관계를 결정하고, 프로세서(106)가 적색 및 청색 스펙트럼 범위 모두에 대응하는 식별된 스펙트럼 인증 이미지가 적색 및 청색 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지에 대응한다고 결정하면, 프로세서(106)는 인증된 것으로 물체(118)를 식별하며, 그렇지 않으면, 프로세서(106)는 물체(116)를 비인증인 것으로 식별한다.
RGB 이미지에 관한 상기 예에 계속해서 도면의 예시적인 예인 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 일반적으로 도면부호 250 및 252는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인증을 위한 자기 상관 및 상호 상관을 나타내고, 다이어그램(250 및 252)은 컬러 이미징 기술의 장점을 도시하며, 도 4a의 다이어그램(250)은 적색 스펙트럼 인증 이미지의 자기 상관의 결과를 나타내고, 알 수 있는 바와 같이, 적색 스펙트럼 인증 이미지의 자기 상관의 피크 값은 하나이며, 도 4b의 다이어그램 (252)은 적색 스펙트럼 인증 이미지와 청색 스펙트럼 인증 이미지 간의 교차 상관 결과를 나타내고, 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 적색 스펙트럼 인증 이미지와 청색 스펙트럼 인증 이미지 간의 상호 상관 값의 최대값은 1보다 현저히 낮으며, 이는 두 이미지가 공통점을 공유할지라도 이들 두 이미지에 포함된 정보가 서로 다르다는 것을 의미하고(예 : 이들 이미지의 스페클 패턴이 다를 수 있음), 이와 같이, 일반적으로 프로세서(106)가 2 개의 상이한 스펙트럼 범위에 대응하는 2 이상의 스펙트럼 인증 이미지를 사용하는 경우, 단일 스펙트럼 인증 이미지를 사용하는 시스템에 비해 비표준 물체의 오 검출의 가능성이 감소 된다.
전술한 '경사 조명 영상' 기술 및 '컬러 이미징(color imaging)' 기술은 병용적으로 사용될 수 있음을 알아야 하고, 예를 들어 도 2a를 다시 참조하면, 광 방출 광원(154)은 다색 광(즉, 적어도 2 개 각각의 방출된 스펙트럼 범위에 걸쳐 적어도 2 개의 파장을 포함하는 방출 된 스펙트럼 스킴을 나타낸다) 및 이미저(152)의 스펙트럼 응답은 적어도 두 개의 획득된 스펙트럼 범위를 포함하며, 여기서 각각의 획득된 스펙트럼 범위는 전술한 바와 같이 상응하는 스펙트럼 인증 이미지와 관련되며, 다른 예로서 도 1을 다시 참조하면, 광원 광학장치(110)는 시준 광학장치 또는 텔레센트릭 광학장치이고, 광원(104)으로부터 방출된 광은 인증 영역(116)을 향하여 유도되어 인증 영역에서 물체 평면에 대한 법선에 대해 경사진 각도로 인증 영역(116)에 충돌하며, 경사 조명은 광원(104) 또는 빔 분리기(108) 또는 광원 광학장치(110)를 원하는 각도 및 위치로 회전시킴으로써 달성되고, '경사 조명 영상' 기술 및 '컬러 이미징' 기술이 함께 사용되면, 이들 기술 중 하나만이 사용될 때 오 검지 확률에 비해 비표준 객체의 오 검출 확률이 감소 되며, 전술한 바와 같이 경사 조명을 사용함으로써 반사 또는 부분 반사 표면을 갖는 물체를 인증할 수 있고, 또한, 본 발명의 실시 예들 중 어느 하나에 따른 물체 인증 시스템에서 배율은 1보다 작다(즉, 시스템은 현미경 영상 시스템이 아니다), 따라서 인증 영역에 관한 시스템에 대한 위치 결정은 1보다 큰 배율을 갖는 시스템에 비해 단순화된다.
정상 조명 및 정상 영상(즉, 전술한 경사 조명 영상 기술이 아닌)으로 영상 기술을 사용하는 경우, 부분 반사 표면 및 경면 반사 표면의 획득된 이미지의 평균 픽셀 값은 표면 특성 산란 현상(예를 들면, 스페클 패턴 또는 스크래치)과 관련된 이미지 특성과 관련된 픽셀 값보다 클 수 있다. 따라서 표면 특성 산란 현상과 관련된 이미지 특성은 반드시 이미지에서 식별 가능하지 않아야 하고(즉, 표면 특성 산란 현상과 관련된 이미지 특성의 픽셀 값은 픽셀 값의 LSB(Least Significant Bit)보다 작으므로 획득된 이미지에서 식별 할 수 없음), 빛의 세기를 증가시키려고 시도하면, 픽셀의 적어도 일부에서 포화가 야기 될 것이다(즉, 정반사로 인해).
이제 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 동작하는 물체의 진정성을 결정하는 방법의 개략도인 도 5를 참조한다. 단계(300)에서 광은 물체 상의 인증 영역을 향하고, 광은 방출된 스펙트럼 스킴을 나타내며, 방출된 스펙트럼 스킴은 적어도 2 개 각각의 스펙트럼 범위에 걸쳐 적어도 2 개의 파장을 포함하고, 상기 광은 인증 영역의 표면에 충돌하여 그로부터 산란하고 반사하며, 인증 영역 상의 각 픽셀에 의해 관찰된 각 영역으로부터 산란된 광은 각각의 산란된 스펙트럼 스킴을 나타내고, 선택적으로 광은 물체 평면의 법선에 대해 경사 각도로 인증 영역에 충돌하며, 도 1을 참조하면 광원(104)은 물체(118) 상의 인증 영역(116)을 향해 광을 지향시킨다.
단계(302)에서 인증 영역의 하나 이상의 포커싱 된 이미지가 획득되고, 이미지는 적어도 두 개의 획득된 스펙트럼 범위와 관련되며, 획득된 각각의 스펙트럼 범위는 산란된 스펙트럼 범위에 포함된 파장의 적어도 일부를 포함하고, 도 1을 참조하면, 이미저(102)는 인증 영역(116)의 하나 이상의 포커싱 된 이미지를 획득하며, 도 3c를 참조하면, 이미지는 획득된 스펙트럼 범위(224, 2242 및 2243) 중 적어도 2 개와 관련된다.
단계(304)에서 각각의 획득 스펙트럼 범위에 대응하는 적어도 2 개의 스펙트럼 인증 이미지가 식별되고, 각각의 획득된 스펙트럼 범위는 예컨대 미리 결정되거나, 랜덤하게 또는 주기적으로 결정될 수 있으며, 도 1을 참조하면, 프로세서(106)는 각각의 획득 스펙트럼 범위에 대응하는 적어도 2 개의 스펙트럼 인증 이미지를 식별한다.
단계(306)에서 각각의 식별된 인증 이미지와 저장된 스펙트럼 인증 이미지 간의 대응 관계가 결정되고, 저장된 스펙트럼 인증 이미지는 식별된 스펙트럼 인증 이미지의 동일한 획득 스펙트럼 범위에 대응하며, 도 1을 참조하면, 프로세서(106)는 각각의 식별된 스펙트럼 인증 이미지와 저장된 스펙트럼 인증 이미지 간의 대응을 결정하고, 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 그 부분이 서로 대응할 때 방법은 단계(308)로 진행하며, 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 그 부분이 서로 대응하지 않으면, 방법은 단계(310)로 진행한다.
단계(308)에서 물체는 인증된 것으로 식별되고, 도 1을 참조하면, 프로세서(106)는 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 그 부분이 서로 대응할 때 물체를 인증된 것으로 식별한다.
단계(310)에서 물체는 인증되지 않은 것으로 식별되고, 도 1을 참조하면, 프로세서(106)는 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지 또는 그 부분이 서로 대응하지 않을 때 물체를 비 인증으로 식별한다.
인증 영역(116)은 소정의 산란 및 반사 특성을 나타낼 수 있다. 따라서, 선택된 방사 스펙트럼 스킴을 나타내는 광이 인증 영역(116)에 충돌할 때, 획득된 이미지 내의 픽셀 그룹의 획득된 스펙트럼 스킴은 그룹 내의 픽셀에 의해 관찰된 영역의 평균 산란된 스펙트럼 스킴이 되어야 한다. 따라서, 공간 스페클 정보는 손실되지만, 표면의 평균 반사 특성이 결정될 수 있고, 전술한 바와 같이 이미저 (102)는 인증 영역(118)의 포커스 된 이미지를 획득하며, 프로세서(106)는 예를 들면, 획득된 이미지의 픽셀 그룹의 평균 컬러 값을 결정하고, 컬러 값은 대응하는 컬러 공간에서 결정되며, 결과적인 평균 이미지는 낮은 해상도를 가지고 컬러 패턴을 나타내고(즉, 컬러 패턴은 균일할 수 있다), 평균 색상 값과 관련된 정보는 물체와 관련된 추가 정보를 제공한다. 따라서, 픽셀 그룹의 평균 컬러 값은 물체의 진위를 결정하기 위한 추가 파라미터(즉, 독립적으로 또는 다른 파라미터와 함께)로서 사용될 수 있고, 프로세서(106)는 평균 컬러 값을 데이터베이스에 저장된 이미지의 컬러 값과 비교하며, 저해상도 이미지는 또한 이하에 더 설명되는 바와 같이 물체 코딩된 식별자(예컨대 바 코드)를 식별하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 이미저(102)는 인증 영역(116)의 포커스 된 이미지를 획득하고, 획득된 이미지(즉, 또한 포커싱 된 이미지)가 저장된 이미지와 비교되기 때문에, 저장되고 식별된 스펙트럼 인증 이미지에 포함된 표면 특성은 동일해야 한다. 그러나, 획득된 이미지를 획득하는 동안 및 저장된 이미지를 획득하는 동안의 조건은 다를 수 있고, 이러한 상이한 조건들은 예를 들면, 획득 동안 디 포커스(defocus) 및 시스템의 광축에 대한 인증 영역의 측 방향 위치와 관련되며, 인증 영역의 표면 특성은 그 위에 충돌하는 광을 산란시키고 회절 효과를 가지므로, 이미저(102)의 센서면에서 생성된 표면 특성(surface feature) 산란 현상과 관련된 이미지 특성은 광원(104), 물체(118) 및 이미저(102) 간의 상대적인 측 방향 위치의 변화 및 영상 광학장치의 초점면의 변화에 따라 변한다[즉 디 포커싱 (defocusing) 및 이미지 배율의 변화도 포함한다.].
디 포커싱 및 횡 방향 위치의 변화에 대해 시스템(100)과 물체(118) 사이의 상대적인 운동으로 화상 감도를 줄이기 위해 텔레센트릭 광학장치가 화상 광학장치(112)에 채용될 수 있다. 이제도 6a 및 도 6b를 참조한다. 도 6a는 종래의 광학장치를 이용하는 이미지 획득 시스템(350)을 개략적으로 도시 한 도면이다. 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 텔레센트릭 광학장치를 사용하는 이미지 획득 시스템(380)을 개략적으로 도시 한 도면이다. 도 6a를 참조하면, 시스템(350)은 이미저(352), 조리개(354) 및 화상 광학장치(356)를 포함하고, 이미저(352)는 화상센서(358)를 포함하며, 조리개(354)는 화상센서(358) 및 화상 광학장치(356)와 광학적으로 결합되고, 종래의 광학장치가 채용될 때 시스템(350)은 각도 시야를 나타낸다. 따라서 화상센서(358)의 각 픽셀에 충돌하는 광의 경로를 나타내는 원뿔(362 및 364)과 같은 콘은 상이한 방향을 나타낸다. 다시 말해서 화상센서(358)의 각 픽셀에 의해 수집된 광은 상이한 원뿔 방위를 나타낸다. 결과적으로, 화상 광학장치(356)와 물체 표면(360) 사이의 거리가 증가할 때 물체 배율은 감소하고(즉, 인간의 시력과 유사하다), 이 배율 변경은 투시 오차(perspective error)로 알려진 효과를 가져 오며, 물체와 화상 광학장치(356) 사이의 상대 위치가 시스템(350)의 광학 축(366)을 따라 변함에 따라 물체와 관련된 정밀한 측정을 하는 능력을 제한하며, 상이한 배향을 나타내는 상이한 원뿔을 갖는 광을 모으는 것은 물체와 화상 광학장치(356) 사이의 상대 위치를 갖는 변화가 발생할 때 영상 특성을 변화시킨다.
텔레센트릭 광학장치는 기존 광학장치의 원근법 오차 특성을 완화한다. 따라서 이미지 특성은 물체와 화상 광학장치 사이의 상대 위치의 변화와 유사하게 유지되고, 도 6B를 참조하면, 시스템(380)은 이미저(382), 조리개(384) 및 화상 광학장치(386)를 포함하며, 이미저(382)는 화상센서(388)를 포함하고, 조리개(384)는 화상센서(388) 및 화상 광학장치(386)와 광학적으로 결합되며, 화상 광학장치(386)로부터 임의의 거리에서 시스템(380)은 항상 동일한 시야를 나타낼 것이다. 또한 화상센서(388)의 각각의 픽셀에 충돌하는 광의 경로를 나타내는 원뿔(392 및 394)과 같은 콘은 유사한 방위를 나타내고, 환언하면 화상센서(388) 내의 모든 픽셀은 유사한 방위를 나타내는 원뿔(392 및 394)과 같은 원뿔로부터 빛을 모은다. 그러므로 화상 광학장치는 물체와 화상 광학장치(384) 사이의 상대 위치 (즉, 측 방향 위치 또는 광학 축(396)을 따르는 위치 또는 양자 모두)와 무관하게 모든 픽셀에 대해 유사한 광 콘을 나타내는 광을 수집해야 한다. 결과적으로, 화상 특성은 물체와 화상 광학장치(356) 사이의 상대 위치의 변화에 관계없이 실질적으로 유사하게 유지된다.
또한, 광원 광학장치는 또한 텔레센트릭(telecentric) 일 수 있다. 이제 도 6c 및 도 6d를 참조한다. 도 6c는 종래의 광학장치를 사용하는 조명 시스템(400)을 개략적으로 도시 한 도면이다. 도 6d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 구성되고 작동되는 텔레 센트릭 광학장치를 사용하는 조명 시스템(420)을 개략적으로 도시 한 도면이다. 도 6c를 참조하면, 조명 시스템(400)은 광원(402), 조리개(404) 및 광원 광학장치(406)를 포함하고, 조리개(404)는 광원(402) 및 광원 광학장치(406)와 광학적으로 결합되며, 표면 특성의 이미지는 원뿔(410 및 412)과 같은 조명 콘의 방향에 민감하다. 따라서, 물체(408)와 광원 광학장치(406) 사이의 상대 위치의 변화(즉, 횡 방향 위치 또는 광학 축(414)을 따르는 위치 또는 양쪽 모두)는 각각의 상대 위치에 대해 상이한 이미지를 초래하고, 텔레센트릭 조명 광학장치는 이러한 현상을 완화할 수 있으며, 도 6d를 참조하면, 조명 시스템(420)은 광원 (422), 조리개(424) 및 광원 광학장치(426)를 포함하고, 조리개(424)는 광원(422) 및 광원 광학장치(426)와 광학적으로 결합되고, 광원 광학장치는 텔레센트릭 광학장치이며, 텔레센트릭 광원 광학장치(426)는 각 물체 위치에 대해 유사한 발산 및 배향을 갖는 원뿔(430 및 432)과 같은 유사한 콘을 나타내는 표면(428)에 충돌하는 광선을 초래하고, 선택적으로 광원 광학장치(426)는 모든 광선(즉, 주 광선뿐만 아니라)이 물체(428)를 향하는 방향이 평행하거나 또는 횡 방향 이동에 독립적인 화상을 유지하기에 충분히 작은 각도로 발산하는 시준 광학장치일 수 있다.
텔레센트릭 광학장치의 효과를 설명하기 위해 도 6e 및 도 6f를 참조한다. 도 6e는 2 개의 예시적인 이미지(450 및 452)의 개략도이고, 도 6f는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 2 개의 예시적인 이미지(460 및 462)의 개략도이다. 이미지(450, 452, 460 및 462)는 본 발명에 따라 구성된 시스템을 사용하는 실험 동안 획득되었고, 이미지(450, 452, 460 및 462)에서 관찰되는 인증 영역의 면적은 대략 5 × 5 밀리미터이다. 도 6e를 참조하면, 이미지(450 및 452)는 광원이 시준되고, F- 수가 낮고 "정규의" 화상 광학장치가 채용되는 직물 물체의 이미지를 묘사한다. 그러나 이미지(450)는 포커싱 된 이미지이고, 이미지(452)는 직물 물체의 디 포커스 된 이미지이며, 도 6e에 도시된 바와 같이 이미지(452)의 스페클 패턴은 이미지(450)의 스페클 패턴에 비해 변하였고, 도 6f를 참조하면, 이미지(460 및 460)는 광원이 평행화 되고, F- 수가 높고, "텔레 센트릭(telecentric)" 화상 광학장치가 채용되는 텍스타일 대상의 이미지를 나타낸다. 그러나, 이미지(460)는 포커싱 된 이미지이고, 이미지(462)는 텍스타일 물체의 디 포커스 된 이미지이다. 도 6f에서 알 수 있는 바와 같이, 이미지(462)의 스페클 패턴은 이미지(460)에서의 스페클 패턴에 비해 변하지 않았고, 이미지(460)의 f- 수는 이미지(450)의 f- 수보다 높다는 것을 주목해야 하며, 도 6a에 도시된 바와 같은 종래의 화상 및 도 6e의 상응하는 이미지(450)는 배율, 비네팅 및 디 포커싱을 변화시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 인증 영역(116)은 소정의 반사 특성을 나타낼 수 있다. 따라서, 선택된 방사 스펙트럼 스킴을 나타내는 광이 인증 영역(116)에 충돌할 때 인증 영역(116)은 알려진 반사 스펙트럼 스킴을 반영해야 하고, 그럼에도 불구하고, 물체 내부로부터 다중 산란을 겪은 배경 광 또는 인증 영역(116)으로부터의 광은 편광 상태 및 그 코히런스 길이를 잃고, 따라서 인증 영역(116)의 이미지에 추가적인 잡음을 도입하며, 신호 대 잡음비(SNR) 및 배경 및 다중 산란광에 의해 발생 된 이미저의 동적 범위의 감소를 피하기 위해, 평행 편광자가 사용될 수 있고, 환언하면, 광원(104)에 의해 방출된 광 및 화상센서 상에 입사하는 광은 예를 들면 편광자에 의해 동일한 미리 결정된 방향으로 편광된다. 따라서, 동일한 미리 결정된 방향으로 편광을 나타내지 않는 빛의 강도가 감소 되어야 한다.
잘못된 검출의 확률을 더 줄이기 위해 이미저(102)는 바코드, 빠른 응답 (QR) 코드 또는 물체(118)에 첨부된 물체 또는 물체 배치의 임의의 다른 물체 부호화된 식별자를 획득할 수 있고, 물체 부호화된 식별자의 이미지는 인증 영역의 동일한 획득된 이미지일 수 있으며, 대안적으로, 코딩된 식별자의 이미지는 상이한 이미지(즉, 별도로 획득됨) 일 수 있지만 인증 영역의 이미지에 링크될 수 있고, 프로세서(106)는 물체 코딩된 식별자를 식별하고, 코딩된 식별자와 데이터베이스(107)에 저장된 코딩된 식별자를 비교하며, 프로세서(106)는 물체의 인증을 결정하는 파라미터로서 물체 코딩된 식별자를 사용하고, 또한, 일단 물체 고유 식별자가 식별되면, 이 고유 식별자는 물체를 인증하는데 사용되는 저장된 이미지의 포인터로서 이용될 수 있으며, 이는 동일한 물체 고유 식별자를 가져야한다.
산란 현상에 대응하는 이미지 특성은 시스템과 인증 영역 간의 상대적인 방향에 따라 변할 수 있기 때문에 물체는 인증 시스템과 인증 영역 사이의 권장되는 상대적 방향을 나타내는 심볼을 포함할 수 있고, 표시된 상대적인 방위는 저장된 이미지가 획득된 상대 방위와 유사하다(즉, 저장된 이미지가 획득된 하나 이상의 상대 방위가 있을 수 있다.).
본 발명에 따른 시스템은 휴대용 장치상에 위치될 수 있음을 주목한다. 예컨대 시스템은 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터에 통합될 수 있고, 이와 같이 이미저, 광원, 광원 광학장치 및 화상은 휴대용 장치에 통합될 수 있으며, 이미저 및 광원은 휴대용 장치의 프로세서에 연결되어야 하고, 예를 들면, 시스템은 휴대용 장치에 부착될 수 있고(예컨대 자석 또는 흡착 컵의 도움으로), 추가 예로서 휴대형의 이미지, 광원 및 프로세서가 사용될 수 있지만, 특히 경사 조명 기술이 채용되는 경우 부가적인 광학 장치가 이용되어야 하며(예를 들면, 휴대용 장치에 부착되어야 한다), 대안적으로 시스템은 WiFi 또는 블루투스 또는 유선 통신 링크와 같은 무선 통신 링크를 갖는 독립형 시스템일 수 있고, 또 다른 예로서 시스템은 휴대용 장치에 부착될 수 있으며(예를 들면, 자석 또는 흡착 컵의 도움으로), 또한 데이터베이스는 휴대용 장치 또는 원격 위치에 있을 수 있고, 데이터베이스가 원격 위치(예컨대 제조업자)에 있을 때, 프로세서는 통신 네트워크(예를 들면, 인터넷)를 통해 데이터베이스와 결합 될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템이 휴대용 장치상에 위치될 때, 휴대용 장치는 이미지 획득 동안 이동하여 이미지의 흐려짐을 초래할 수 있다. 따라서 시스템은 시스템의 움직임을 검출하는 모션 센서(예를 들면, 가속도계, 자이로 - 센서)를 포함할 수 있고, 대안적으로 시스템의 움직임은 2 개의 연속적인 이미지를 상호 상관시킴으로써 검출될 수 있으며, 이미지들 간의 상호 상관이 한 픽셀보다 적으면 시스템이 고정된 것으로 결정되고, 시스템은 센서가 시스템이 정지 상태임을 나타낼 때만 이미지를 획득한다.
일반적으로, 이미지(즉, 저장된 이미지 또는 인증을 위해 사용된 획득 된 이미지) 획득 동안의 시스템과 물체 사이의 거리는 획득 동안 동일하고 일정해야 하며, 이를 위해 소정의 폭을 나타내는 물리적인 스페이서가 사용되고, 여기서 시스템은 공간의 일 단부에 위치되고 물체는 다른 단부에 위치되며, 물리적 공간은 시스템의 하우징에 통합될 수 있고, 스페이서는 튜브의 형태를 나타낼 수 있으므로 획득된 이미지상에 배경 광이 미치는 영향을 감소시킨다.
도 1 및 2a, b와 관련하여 상기 설명된 본 발명은 그 위에 충돌하는 광을 반사하는 인증 영역에 관련된다. 그러나 본 발명은 또한 그 위에 충돌하는 광을 전송하는 인증 영역에도 적용 가능하고, 이를 위해 광원과 이미저는 광원에 의해 방출된 빛이 인증 영역을 통과하여 이미저에 충돌하도록 인증 영역의 반대편에 위치해야하며, 반사 스펙트럼 스킴 대신에 인증 영역으로부터 나오는 광은 전송된 스펙트럼 스킴을 나타내야 한다.
일반적으로, 본 발명은 물체를 구매하는데 관심이 있는 잠재 고객에 의해 사용될 수 있고, 시스템이 사용자의 위치(예를 들면, GPS 또는 WiFi)를 식별할 수 있는 휴대용 장치와 함께 사용될 때, 질문이 획득된 포커스 된 스페클 이미지로 데이터베이스(107)에 전송되며, 사용자의 위치를 포함할 수 있고(예컨대 사용자의 주소, 사용자의 좌표), 데이터베이스로부터의 응답은 물체의 유효한 벤더(vendor) 또는 벤더(vendor)의 등급에 대응하는 사용자 위치의 표시를 포함할 수 있다.
또한 시스템(예를 들면, 스팸 이미지를 데이터베이스로 보내는 사용자)의 오용을 피하기 위해 질문 식별자가 제공된 경우에만 질문이 데이터베이스로 전송되고, 이 질문 식별자는 벤더에 의해 제공되는 코드, 벤더 식별자(예컨대 스토어의 이름) 또는 물체 고유 식별자일 수 있으며, 벤더 식별자는 획득된 이미지에서 식별 가능할 수 있고, 예를 들면, 벤더 식별자를 포함하는 카드가 인증 영역 근처에 배치되며, 프로세서는 쿼리 식별자를 결정하고 쿼리 식별자가 유효한 벤더 또는 제품에 해당하는지 결정하고, 쿼리 식별자가 유효한 벤더 또는 제품에 해당하는 경우에만 프로세서는 물체의 인증을 결정한다.
본 발명에 따른 시스템은 게임과 같은 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들면, 혼합 현실 게임에서 실제 물체는 그 스페클된 이미지에 따라 식별되고 게임의 일부로서 식별될 수 있다. 다른 예로서 체스 게임에서의 사각형은 그 스페클된 이미지에 따라 고유하게 식별될 수 있다. 부가적인 예로서 본 발명에 따른 시스템은 카드 게임에서 카드를 인증하여 추가의 카드가 게임에 도입될 확률을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 다른 예로서, 모듈러(modular) 구조들에서 본 발명에 따른 시스템은 서로 끼워 맞춤될 일치하는 모듈들을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해 예를 들면 시스템은 획득된 이미지에 따라 제 1 모듈을 식별하고, 따라서 사용자는 2 개의 모듈이 합치한다는 것을 어느 정도 확실하게 판정할 수 있다.
당업자는 본 발명이 상기에 구체적으로 도시되고 설명된 것에 한정되지 않음을 이해할 것이고, 오히려 본 발명의 범위는 다음의 청구 범위에 의해서만 정의됨은 물론이다.
100, 150, 350, 380, 400, 420 : 시스템 102, 152, 352, 382 : 이미저
103, 153, 358, 388 : 화상센서 104, 154, 402, 422 : 광원
106, 156 : 프로세서 107, 157 : 데이터베이스
108, 158 : 빔 분리기 112, 162, 356 : 화상 광학장치
110, 160, 356, 386 : 광원 광학장치 116 : 인증 영역
118, 408, 428 : 물체 120, 170, 180 : 이미지
122, 172 : 이미지 특성 160 : 광원 광학장치
164 : 정반사 영역 166, 428 : 표면
168, 354, 384, 404, 424 : 조리개 172 : 이미지 특성
1741, 1742, 1743 : 광선 182 : 스크래치
200, 220 : 스펙트럼 다이어그램 202 : 스펙트럼 스킴
2041, 2042, 2043 : 스펙트럼 범위 360 : 물체 표면
2221, 2222, 2223 : 스펙트럼 스킴 366 : 광학 축
2241, 2242 , 2243 : 스펙트럼 범위 362, 364, 392, 394 : 원뿔
406, 426 : 광원 광학장치 410, 412 : 원뿔
450, 452, 460, 462 : 이미지

Claims (20)

  1. 광의 일부는 인증 영역으로부터 정반사 영역을 향하여 반사되고, 상기 광의 다른 부분은 상기 인증 영역으로부터 산란되며, 물체에 의해 정의된 평면의 법선에 대하여 소정의 경사각으로 인증 영역에 충돌하는 시준(視準) 및 텔레센 트릭 중 하나인 상기 광을 물체 위의 인증 영역(116)을 향해 지향시키는 광원(104)과;
    상기 정반사 영역과 화상 센서에 의해 정의된 영역은 공간적으로 배타적이며, 산란광의 적어도 하나의 포커싱 된 적어도 상기 인증 영역의 표면 특성 산란 현상과 관련된 특징을 포함하는 이미지(118)를 획득하고, 상기 인증 영역에 초점을 맞추며, 화상 센서(103)를 포함하는 이미저(102) 및;
    상기 적어도 하나의 저장된 이미지는 또한 상기 인증 영역에 대응하고, 상기 이미저(102)와 결합되며, 상기 적어도 하나의 획득된 이미지의 적어도 일부와 적어도 하나의 저장된 이미지의 대응하는 부분 사이의 대응을 결정하는 프로세서(106)로 이루어져;
    상기 프로세서(106)는 상기 획득된 이미지의 상기 적어도 일부가 상기 적어도 하나의 저장된 이미지의 상기 대응하는 부분에 대응할 때 상기 물체를 인증된 것으로서 식별하고,
    상기 프로세서(106)는 상기 획득된 이미지의 상기 적어도 일부가 상기 적어도 하나의 저장된 이미지의 상기 대응하는 부분에 대응하지 않을 때 상기 물체를 비인증인 것으로 식별하며,
    경사각(θ)은 상기 산란된 광이 센서면에서 간섭성 있게 간섭하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광원(104)으로부터 방출된 상기 광은 방출된 스펙트럼 스킴(spectral scheme)을 나타내며, 상기 방출된 스펙트럼 스킴(spectral scheme)은 적어도 2 개의 방출된 스펙트럼 범위 각각에 걸쳐 적어도 2 개의 파장을 포함하고,
    상기 이미저(102)의 스펙트럼 응답은 적어도 2 개의 획득된 스펙트럼 범위를 포함하고, 각각의 획득된 스펙트럼 범위는 대응하는 스펙트럼 인증 이미지와 관련되며, 상기 획득된 이미지는 스펙트럼 인증 이미지로 스펙트럼 적으로 구성되고, 각각의 상기 스펙트럼 인증 이미지는 각각의 이미지 특성을 포함하며,
    상기 프로세서(106)는 2 개의 스펙트럼 범위에 대응하는 2 이상의 스펙트럼 인증 이미지 각각의 적어도 일부와 동일한 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 대응하는 부분 사이의 대응 관계를 결정하고,
    상기 프로세서(106)는 상기 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 상기 적어도 일부가 서로 대응할 때 상기 물체를 인증된 것으로 식별하며,
    상기 프로세서(106)는 상기 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 상기 적어도 일부가 서로 대응하지 않을 때 상기 물체를 인증되지 않은 것으로 식별하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 이미저(102)는 적색, 녹색 및 청색 공간에서 이미지를 획득하는 적색, 녹색, 및 청색 이미저 이며,
    상기 이미저(102)의 상기 스펙트럼 응답은 적색 스펙트럼 범위, 녹색 스펙트럼 범위 및 청색 스펙트럼 범위를 포함하고,
    상기 획득된 이미지는 적색 스펙트럼 인증 이미지, 녹색 스펙트럼 인증 이미지 및 청색 스펙트럼 인증 이미지의 스펙트럼 적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 방출된 스펙트럼 스킴(spectral scheme)은 공지되어 있고,
    상기 프로세서(106)는 상기 획득된 이미지의 픽셀 그룹의 평균 컬러 값을 더 결정하고 상기 평균 컬러 값을 상기 저장된 이미지의 픽셀 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 방출된 스펙트럼 스킴은 관심 있는 스펙트럼 밴드 내에서 연속적이거나, 하나의 방사된 스펙트럼 범위 내에서 연속적이고 또 다른 방사 스펙트럼 범위에서는 이산적이거나 그리고 관심의 스펙트럼 밴드에서 이산적인 것 중의 하나인 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서(106)는 상기 적어도 하나의 획득된 이미지의 상기 적어도 일부와 상기 적어도 하나의 저장된 이미지의 상기 대응하는 부분 사이의 상관 관계를 결정함으로써 대응 관계를 결정하고,
    상기 적어도 하나의 획득된 이미지의 상기 적어도 일부는 최대 상관 값이 소정의 임계값을 초과할 때 상기 적어도 하나의 저장된 이미지의 상기 대응하는 부분에 대응하는 것으로 고려되는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 임계값은 가능한 최대 상관 값에 대해 정의되는 것을 특징으로하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 임계값은 픽셀 시프트 들의 결정된 세그먼트에서 상기 상관 값들의 분산 및 평균 중 하나에 관련하여 정의되고, 상기 결정된 세그먼트는 상기 최대 상관 값이 위치되는 세그먼트와는 다른 것인 것을 특징으로하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 광원은 비 간섭성 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 광원은 간섭성 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 획득된 이미지는 물체 코딩된 식별자를 더 포함하고, 상기 프로세서(106)는 코딩된 식별자를 식별하고 코딩된 식별자와 데이터베이스에 저장된 식별자를 비교하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 광원에 의해 방출된 상기 광 및 상기 화상 센서 상에 입사하는 광은 평행하게 편광되는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  13. 제 1항에 있어서, 이미저와 광학적으로 결합된 화상 광학장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 화상 광학장치는 텔레센트릭 광학장치인 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서(106)는 상기 시스템의 위치를 식별하고 그것에 따라 벤더의 유효성을 검증하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 광원(104)과 상기 이미저(102)와 광학적으로 결합된 빔 분리기를 더 포함하고, 상기 빔 분리기는 상기 광원(104)에 의해 방출된 광을 상기 소정의 경사각으로 상기 인증 영역을 향해 편향시키는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  17. 제 1항에 있어서, 광원 및 빔 분리기와 광학적으로 결합되는 광원 광학장치를 더 포함하며, 상기 광원 광학장치는 시준 광학장치 및 텔레센트릭 광학장치(telecentric optics) 중 하나인 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  18. 제 1항에 있어서, 이미지 센서 상에 충돌하는 정 반사광을 차단하기 위해 상기 이미저와 상기 물체 사이에 위치된 조리개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  19. 광이 방출된 스펙트럼 스킴을 나타내고, 상기 방출된 스펙트럼 스킴은 적어도 2 개의 파장을 포함하며, 상기 방출된 광이 상기 인증 영역에 충돌하고 산란 된 스펙트럼 범위에 걸쳐 산란하고, 물체 위의 인증 영역을 향하여 광을 방출하는 광원과; 이미저의 스펙트럼 응답은 적어도 2 개의 획득된 스펙트럼 범위를 포함하고, 상기 이미저는 상기 인증 영역에 초점을 맞추며, 산란된 광의 적어도 하나의 포커싱 된 이미지(118)를 획득하고, 화상 센서(103)를 포함하는 이미저(102) 및; 프로세서는 2 개의 스펙트럼 범위에 대응하는 2 이상의 스펙트럼 인증 이미지 각각과 동일한 스펙트럼 범위에 대응하는 저장된 스펙트럼 인증 이미지 사이의 대응 관계를 결정하고, 상기 이미저 및 상기 광원과 결합되는 프로세서로 이루어져
    상기 획득된 이미지는 적어도 2 개의 스펙트럼 인증 이미지들로 스펙트럼 적으로 구성되고,
    각각의 스펙트럼 인증 이미지는 상기 획득된 스펙트럼 범위들 중 각각의 스펙트럼 인증 이미지에 대응하며,
    각각의 상기 스펙트럼 인증 이미지는 각각의 이미지 특성을 포함하고,
    상기 프로세서는 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 적어도 일부가 서로 대응할 때 상기 물체를 인증된 것으로서 식별하고,
    상기 프로세서는 식별되고 저장된 스펙트럼 인증 이미지의 적어도 일부가 서로 대응하지 않을 때 상기 물체를 비 인증으로 식별하는 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 광은 시준 및 텔레센트릭 중 하나이면서 상기 물체에 의해 한정된 평면의 법선에 대해 소정의 경사각으로 상기 인증 영역에 충돌하고, 상기 화상 센서 및 상기 정반사 영역에 의해 규정되는 영역은 공간적으로 배타적 인 것을 특징으로 하는 물체의 진위를 결정하는 시스템.
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