KR20070044050A - 신뢰성 검증 방법, 제품 및 장치 - Google Patents

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KR20070044050A
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Abstract

본 발명은 물품이 속한 클래스의 속성 형태를 식별하기 위하여 종이 또는 판지로 이루어진 물품으로부터 클래스 서명을 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 광학 빔이 물품에 조사되고 검출기 배열이 상기 물품이 상기 빔에 의해 스캔됨에 따라 상기 물품의 많은 다른 부분들로부터 산란된 빛으로부터 데이터 지점들을 수집한다. 상기 클래스 서명은 종이 펄프의 건조에 사용되는 스크린에 의하여 제조 동안 종이/판지 종이/판지에 부가된 고유 특성으로부터 도출된다. 클래스 서명의 삭제는 제조자 또는 특정 종이가 식별되도록 하는 기계를 만들게 한다.
종이, 판지, 특징 서명, 클래스 서명, 신뢰성 식별, 스캔, 산란, 간섭 방사선.

Description

신뢰성 검증 방법, 제품 및 장치{AUTHENTICITY VERIFICATION METHODS, PRODUCTS AND APPARATUSES}
본 발명은 보안 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로, 개인 식별(ID) 카드, 지폐, 상품, 문서, 또는 종이 또는 판지와 같은 섬유 시트 물질로 이루어진 다른 아이템들과 같은 물품의 신뢰성을 검증하는 것에 관한 것이다.
많은 종래 전자 인증 보안 시스템들은 제조자 외에는 어느 누구도 수행하기 어려운 프로세스들에 의존하며, 이러한 어려움은 주요 장치의 비용, 기술적 노하우의 복잡성 또는 바람직하게는 둘 다에 의해 부과될 수 있다. 이러한 예들은 지폐 내의 투명무늬(watermark) 및 신용카드 또는 여권 상의 홀로그램(hologram)을 제공하는 것이다. 불행하게도, 범죄자들은 좀 더 정교해지고 원래의 제조자들이 생산할 수 있었던 어떤 것도 실질적으로 재생산할 수 있다.
이 때문에, 각 토큰을 유일하게 하는 성질 법칙에 의해 관리되는 몇몇 프로세스들을 사용하여, 좀 더 중요하게는 측정할 수 있고 따라서 후속하는 검증의 기초로 사용될 수 있는 유일한 특징을 갖는 보안 토큰들을 생성하는 것에 의존하는 인증 보안 시스템들로의 공지된 접근법이 있다. 이러한 접근법에 따르면, 토큰들은 유일한 특성을 가질 수 있도록 제조되고 측정된다. 그 특성은 다음으로 컴퓨터 데 이터 베이스에 저장, 또는 다시 말해 보유될 수 있다. 이러한 형식의 토큰들은 예를 들면, 지폐, 여권, ID 카드, 중요한 서류와 같은 운반 물품에 구현될 수 있다. 결과적으로 운반 물품이 다시 측정될 수 있고, 그들이 일치하는지를 확인하기 위하여 측정된 특성이 데이터베이스 내에 저장된 특성들과 비교된다.
이 일반적인 접근법에서, 서로 다른 물리적 효과들을 사용하는 것이 제안되어 왔다. 복수의 종래 기술 문헌[1-4]에 고려되어 있는 하나의 물리적 효과는 유일한 특징을 제공하기 위하여 전형적으로 특별한 토큰의 형태인 물품의 내재된 특성들로부터 레이저 반점을 사용하는 것이다. 이러한 기술들에 따르면, 특별한 토큰의 전체와 같은 넓은 영역이 조준된 레이터 빔으로 조사되어야 하며, 결과 반점 패턴의 상당한 고체각 부분이 CCD로 표현되어야 하며, 그에 의하여 조사된 영역의 반점 패턴 이미지를 획득하는 것은 큰 배열의 데이터 지점들로 이루어진다.
좀 더 최근에, 유일한 특징이 물품 위에 집중된 레이저 광선을 스캐닝하고, 많은 수의 독립적인 데이터 지점들을 수집하기 위하여 물품의 많은 다른 부분들로부터 산란된 빛으로부터 전형적으로 500개 이상의 데이터 지점들을 수집하는 것에 의하여 획득되는 다른 레이저 반점 기반 기술이 개발되었다[5]. 물품의 많은 다른 부분들을 특정하는 많은 수의 독립 신호 속성들을 수집하는 것에 의하여, 스캐닝된 물품의 부분에 유일한 디지털 서명이 계산될 수 있다. 이 기술은 가공되지 않은 종이, 판지 또는 플라스틱을 포함하는 매우 다양한 물품들의 표면으로부터 유일한 서명을 제공할 수 있게 한다.
이 기술의 중요한 응용은 이하에서 "마스터 데이터베이스"로 언급되는 저장 된 서명들의 데이터베이스로부터의 보안 검증이다. 예를 들면, 향수 공장에서 각 향수 병 박스는 서명을 획득하기 위하여 판독기에 의해 스캐닝될 수 있고, 이러한 서명은 마스터 데이터베이스로 들어간다. 마스터 데이터베이스는 생산된 모든 물품들, 즉 향수 박스로부터의 서명을 포함한다. 나중에, 필드 검증에서, 판독기는 서명을 획득하기 위하여 임의의 향수 박스를 스캐닝하는데 사용될 수 있고, 이 서명은 마스터 데이터베이스 내에 보유된 일치하는 서명이 있는지 여부를 확인하기 위하여 마스터 데이터베이스와 비교된다. 만약 일치하는 것이 없다면, 물품은 위조품으로 간주된다. 만약 일치하는 것이 있다면, 그 물품은 진품으로 간주된다.
예를 들면 국제 보안, 시민증 또는 대량의 상품들과 관련된 많은 응용에서, 마스터 데이터베이스 내에 저장된 서명의 수는 매우 클 수 있다. 목록들의 수는 아마 몇백만 개, 몇천만 개 또는 심지어 몇억 개 일 수 있다. 예를 들면, 이것은 이 기술이 인구가 많은 나라의 여권 또는 운전 면허 검증을 위하여 사용되는 경우일 것이다.
대부분의 응용에서 마스터 데이터베이스의 검색이 합리적인 시간 내에 수행될 수 있어야 한다. 합리적이라는 것은 응용마다 다양하지만, 많은 응용들에 대하여 최대 합리적인 시간은 몇 초에 불과할 수 있다. 이것은 물품의 수가 많아진다면 달성하기 어렵게 될 것이다.
따라서, 가능하면 데이터베이스를 참조하지 않고 모든 진품들에 특이한 특성에 근거하여 다른 종류의 물품 검증을 수행할 수 있게 되는 것이 바람직하다. 이것은 각 물품의 유일한 특성에 근거한 긍정 검증 프로세스만큼 안전하진 않는 반면, 많은 명백한 외국인들 또는 위조품들을 찾아낼 수 있는 부정 테스트를 수행하고 제공하는 것을 용이하게 할 것이다. 예를 들면, 그것은 유일한 서명에 근거한 검증 전에 선(先)심사로 사용될 수 있다.
출원인의 레이저 반점 기반 보안 기술의 초기 개발 동안, 출원인은 동일한 묶음으로부터의 두 장의 종이에 대하여 측정된 특성 신호들 사이의 무작위 매칭 의 계산 확률이 이론적으로 예상했던 것만큼 낮지 않다는 것을 발견하고는 놀랐다. 하나의 특정 실시예에서, 계산은 정의된 에러 임계값 내로 주어진 두 장의 종이 매칭의 가정적인 무작위 특징 서명들의 확률이 약 106분의 1이 존재함을 가리켰다. 그러나, 시험 동안, 이러한 특성 매칭은 실제로 하루에 여러번 관찰되었다. 이것은 특징 서명이 전체적으로 무작위적이지 않고 하나의 종이장으로부터 다음까지 일정한 정보의 요소를 포함함을 가리킨다.
이하의 조사는 종이 조각들 사이의 무작위 부정확한 매칭의 증가하는 기회를 초래하는 인공 신호의 발생을 일으킨다는 것을 가리킨다. 따라서, 물품의 잘못된 식별 가능성을 감소시키기 위하여 출원인의 장치는 인공 신호의 영행을 제공하도록 미리 동작된다.
인공 신호는 스스로 종이 표면이 스캔됨에 따라 광검출기로부터 도출되는 출력 신호 내에서 발견되는 하나 이상의 주파수 요소를 나타낸다. 임의의 특정 인공 신호 내에서 발견되는 주파수 요소의 주기 및 수는 종이 표면에 대한 스캐닝 빔의 방향에 의존한다. 종이 제조 공정을 관찰함에 따라, 출원인은 현재 인공 신호들이 건조 공정 동안 종이 펄프로부터 수분을 제거하기 위하여 사용되는 스크린으로부터 도출된다고 판단했다[6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]. 그러한 스크린은 전형적으로 종이 상에 임의의 가시적 표시를 남기지 않도록 설계되는 반면, 스크린은 여전히 원래 종이 제조 공정 동안 종이에 상당한 인쇄를 첨가한다. 출원인은 그들이 관찰할 수 있는 인공 신호들이 스크린에 의해 첨가된 인쇄에 의한 것이라고 판단했다. 다른 실험들은 인공 신호가 때때로 동일한 묶음으로부터 취해진 종이장들에 대하여 공통적이라는 것을 나타낸다. 추가적으로, 연구는 인공 신호들이 시간에 따라 안정적이고 특정 종이장이 구겨지거나 문질러지는 것에 의하여 손상된 경우에도 남아있다는 것을 나타낸다. 그러나, 흥미롭게 서로 다른 공급기로부터의 종이는 일반적으로 서로 다른 인공 신호들을 소유한다는 것이 발견되었다.
따라서, 인공 신호들은 특정 스크린 또는 스크린 제품 형태를 사용하여 이루어진 임의의 종이에 특징을 나타내기 때문에 유용한 정보들을 수반한다. 게다가, 매우 다양한 스크린 형태, 재료 및 모양이 주어지면, 이 효과는 특정 스크린 또는 스크린 형태를 사용하여 이루어진 종이, 즉 특정 소스로부터의 종이를 식별하기 위한 클래스 서명을 제공하는데 적절함을 나타낸다.
클래스 서명을 제공하기 위하여 인공 신호를 사용하는 것에 의하여 종이의 제조 소스가 식별될 수 있다. 이것은 그것의 소유자에 대한 매우 낮은 레벨의 보안성을 제공하지만, 특정 개인의 서명에 관계없이 그 물품이 진품일 수 없음을 명백하게 가리키기 때문에 신뢰성에 대한 부정 테스트를 사용하기 위한 유용한 기술을 제공한다.
또한, 이러한 기술의 사용은 제조된 모든 종이장이 기설정된 특징 서명을 제공하기 위하여 스캔되지 않아도 됨을 보장한다. 그에 의하여, 이 기술은 그러한 기설정된 특징 서명의 많은 데이터 세트의 저장에 대한 필요성을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 클래스 서명을 획득하기 위하여, 종이는 그것의 표면 어디나 스캔될 수 있다. 이것은 스캔 빔에 의해 스캔되는 종이의 정확한 기록에 대한 필요성을 감소시키는 것을 돕는다.
따라서, 본 발명의 제1 태양에 따르면, 판독 체적 내에 위치된 종이 또는 판지로 이루어진 물품을 분석하기 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 광학 빔으로 물품을 스캐닝하기 위한 스캐너, 상기 빔이 판독 체적을 스캐닝할 때 획득된 신호들로부터 데이터 지점들의 세트를 수집하기 위한 검출기 배열, 물품이 상기 물품의 고유 특성으로부터 알려진 속성 형태의 물품을 식별하는 기설정된 클래스 서명을 소유하고 있는지 여부를 결정하도록 상기 데이터 지점들의 세트를 프로세싱하기 위한 데이터 획득 및 프로세싱 모듈을 포함한다. 상기 데이터 지점들에서 서로 다른 것들을 상기 스캔 동안 서로 다른 시간에 획득된 신호에 관한 것이다. 다양한 실시예에서, 상기 소스는 간섭 빔이 상기 물품을 거의 수직 입사로 때리도록 상기 판독 채적을 향하여 상기 간섭 빔을 조사하도록 탑재된다.
물품의 고유 특성의 주기적인 변화는 클래스 서명을 제공하기 위하여 사용될 수 있는 인공 신호를 발생시킬 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 클래스 서명은 결정된 클래스 서명에 대한 데이터 지점들의 세트의 수학적 변환을 수행하는 것에 의하여 획득된다. 다음으로 측정된 클래스 서명과 기설정된 클래스 서명 사이의 매칭은 물품이 기설정된 클래스 서명의 클래스와 관련된 속성 형태를 갖는지에 대한 지표가 된다. 다양한 실시예에서, 상기 데이터 지점들의 세트의 하나 이상의 푸리에 변환들(FTs)이 인공 신호를 식별하기 위하여 계산된다. FT 스펙트럼 또는 하나 이상의 피크들이 다음으로 클래스 서명으로 사용될 수 있다.
데이터 지점들의 세트의 선택된 서브세트들이 또한 분석될 수 있다. 예를 들면, 그러한 서브세트들은 데이터 지점들의 변형된 세트에서 가장 큰 진폭 피크를 일으키는 서브세트을 결정하기 위하여 분석될 수 있다. 그러한 서브세트들은 다양한 방향에서 물품 상에 수행되는 스캔에 대응하는 데이터 지점들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 서브세트는 회전 스캔의 부분을 형성하는 호에서 획득된 데이터 지점들을 포함할 수 있다.
기설정된 클래스 서명은 휴대용 판독기로부터 원격으로 위치되거나 판독기 내에 포함될 수 있는 데이터베이스 내에 제공될 수 있다. 장치가 클래스 서명을 사용하기 때문에 데이터베이스는 상대적으로 작을 수 있다. 기설정된 클래스 서명은 또한 향상된 보안을 위하여 암호화될 수 있다. 클래스 서명을 기설정된 클래스 서명에 일치시키는 것에 의하여, 이러한 특징을 포함하는 장치가 제조자/기RP 등에 따라 종이/판지로 이루어진 물품의 초기 보안 검사를 제공할 수 있다. 예를 들면, 장치는 물품이 US 여권 종이로 이루어지지 않거나, UK 지폐로 이루어지지 않는 등을 운영자에게 알려줄 수 있다.
상기 장치는 추가적으로 상기 스캔 동안 상기 빔과 물품의 상대적인 위치를 측정하기 위한 인코더/디코더 모듈을 포함할 수 있다.
상기 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 상기 인코더/디코더 모듈로부터 획득된 상대적 측정 위치 정보를 사용하는 것에 의하여 클래스 서명을 결정하기 전에 데이터 지점들의 세트를 선형화하도록 더 동작할 수 있다. 상기 세트 내의 연속적인 데이터 지점들이 상기 스캔 동안 그들의 점유 시간 및 위치에 관하여 동일하게 위치됨을 보장하기 위하여 상기 데이터 지점들의 세트를 변경시키는 것에 의하여, 스캐닝 프로세스에 의해 유도된 비선형 움직임 결과가 대부분 제거될 수 있다.
상기 검출기 배열은 상기 판독 체적의 각각 서로 다른 부분으로부터의 산란을 감지하도록 배열되고 설계된 복수의 검출기 채널을 포함할 수 있다. 각 검출기 채널은 각각의 클래스 서명을 결정하기 위하여 사용되는 시간 순서(또는, 등자적으로 선형 스캔 위치 순서)의 데이터 세트를 제공할 수 있다. 두 개 이상의 그러한 각각의 클래스 서명들은 향상된 신호 대 노이즈 비율을 갖는 클래스 서명의 측정을 제공하기 위하여 평균화될 수 있다. 복수의 검출기들이 유일한 특징 반응을 결정하기 위한 다양한 실시예들에 사용되며, 평균화 기능을 통합하는 것은 장치의 비용 또는 복잡성을 상당히 증가시키지 않는다.
특정 실시예들에서 데이터 지점들 중 서로 다른 것들은 판독 체적 내의 빔의 선형 스캐닝에 의해 획득된다. 스캐닝은 빔과 판독 체적의 상대적 움직임을 나타낸다. 선형 스캔의 사용은 그것이 기계적으로 간단하고 구현에 상대적으로 비용이 싸기 때문에 유용한다. 선형 스캔은 또한 서명 스캔을 발생시키는 인쇄 방향이 미리 결정되어 있는 경우에 유용하다(예를 들면, 제조시 종이가 항상 스크린에 대하여 특정 방향으로 절단되는 경우). 선형 스캔은 발생한 데이터 지점의 세트가 클래스 서명 추출을 위하여 최소의 프로세싱만을 요구하기 때문에 일반적으로 클래스 서명을 결정할 때 상대적으로 빠르다.
다양한 다른 실시예들에서, 데이터 지점들의 서로 다른 것들은 판독 체적에서 빔의 회전 스캐닝에 의해 획득된다. 이 예들에서, 나중에 데이터 지점들의 프로세싱은 클래스 서명을 결정하기 위하여 사용될 수 있는 클래스 서명을 판독할 때 정확하게 물품의 위치를 결정할 필요가 없다. 바람직하게, 회전 스캐닝이 휴대용 스캐너를 사용하여 수행될 때 그러한 스캐너는 물품의 어느 곳에나 위치할 수 있다. 따라서 이러한 형태의 휴대용 스캐너는 현장에서 물품의 다량 위탁으로부터 샘플 셋트의 물품들의 빠른 스캔을 수행할 필요가 있는 고객 관리국과 같은 개인이 사용한다.
본 발명의 다양한 실시예들은 클래스 서명을 검증하기 위한 스캔과 유일한 특징 서명을 검증하기 위한 스캔 모두를 수행하도록 동작할 수 있다. 특징 서명의 검증은 클래스 서명의 검증에 따라 조건부적으로 또는 명령으로 수행될 수 있다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 종이 또는 판지로 이루어진 물품을 분석하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 판독 체적 내에 물품을 위치시키는 단계, 광학 빔으로 상기 물품을 스캐닝하는 단계, 상기 빔이 상기 판독 체적을 스캐닝할 때 획득된 신호들로부터 데이터 지점들의 세트를 수집하는 단계, 및 상기 물품이 상기 물품의 고유 특성으로부터 알려진 속성 형태의 물품들을 식별하는 기설정된 서명 정보를 소유하고 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 데이터 지점들의 세트를 프로세싱하는 단계를 포함한다. 상기 데이터 지점들에서 서로 다른 것들을 상기 스캔 동안 서로 다른 시간에 획득된 신호에 관한 것이다.
본 발명의 이러한 태양에 따른 방법은 여기서 설명되는 본 발명의 제1 태양에 따른 장치에 의해 구현되거나 제공될 수 있는 하나 이상의 기능들/동작들을 수행하기 위한 방법 단계들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 태양에 따른 장치는 본 발명의 제2 태양에 따른 방법을 구현하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 제1 태양에 따른 장치는 상기 물품을 분석하는 방법을 수행하는 것에 의하여 물품의 신뢰성을 검증하는데 사용될 수 있다. 상기 장치는 특정 물품이 예상 클래스 서명을 갖는지 여부를 조사하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 그것은 향수 박스가 250×400 마이크로 미터 공간의 직사각형 격자의 인쇄로부터 발생한 인공 신호로부터 도출된 클래스 서명을 갖거나, 지폐가 300 마이크로 미터 대변을 갖는 대칭 육각 격자의 인쇄로부터 발생한 인공 신호로부터 도출된 클래스 서명을 갖는 것으로 예상될 수 있다. 복잡한 형태의 인쇄로부터 도출된 클래스 서명을 사용하는 것 또한 가능하다. 예를 들면, 클래스 서명은, 하트 모양이나, 별 모양 등인 인쇄로부터 도출될 수 있다.
게다가, 장치는 기설정된 패턴을 인쇄하는 것에 의하여 종이/판지에 계획적으로 인코딩된 정보를 복구하기 위하여 사용될 수 있다. 그러한 패턴은 가시적일 필요는 없다. 예를 들면, 정보는 종이 제조 동안 사용되는 맞춤 스크린에 의해 종이에 인코딩된 클래스 서명으로부터 복구될 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 종이 또는 판지 물품을 제조하기 위한 스크린이 제공된다. 상기 스크린은 알려진 속성 형태를 가진 물품을 식별하는 기설정된 클래스 서명을 제공하기 위하여 종이 또는 판지 물품에 맞춤 인쇄 패턴을 첨가하도록 배열되고 설계된 복수의 소자들을 포함한다. 상기 스크린은 기설정된 클래스 서명일 제공하도록 물품의 인쇄의 의도적인 첨가를 위한 것이다. 상기 스크린은 종이 제조 산업에서 사용되는 스크린 내에 현재 발견되지 않는 패턴의 인쇄를 제공하는 맞춤 스크린이다. 그러한 맞춤 스크린은 복잡한 형태의 인쇄 패턴들을 또한 제공할 수 있다.
지시된 바와 같이, 이러한 태양은 기설정된 클래스 서명을 제공하도록 상기 물품에 인쇄의 의도적 첨가에 관한 것이다. 상기 스크린은 제조 동안 또는 제조 후 종이 또는 판지에 원하는 인쇄를 첨가하는 임의의 수단일 수 있다. 예를 들면, 스크린은 구멍난 표면일 수 있거나, 판, 배선 등으로 구성될 수 있다.
일반적인 스크린은 중이 또는 판지로 주기적인 인쇄 패턴을 첨가하도록 공간적으로 배열된 소자들을 포함한다. 주기적 패턴을 사용하는 것에 의하여 클래스 서명을 결정하기 위한 스캔이 종이 상의 어디에서나 수행될 수 있다. 그러한 주기적 인쇄 패턴은 또한 FT 또는 다른 분석 기술을 사용하여 검출에 적합한 강한 주파수 요소를 구비한 데이터 지점들을 제공할 수 있다.
그러나, 특별히 패터닝된 스크린은 다양한 기능적 형태, 대칭성 등에 따라 종이의 표면 구조의 공간적 변조를 운반하는 인쇄 효과의장점을 가질 수 있다.
공간 변조는 예를 들면 이진 데이터 비트와 같은 데이터를 인코딩하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 공간 변조는 처프 변조(chirped modulation), 초주기성 변조(super-periodicity modulation), 진폭 변조, 위상 편이 변조(phase shift keying modulation), 및 주파수 편이 변조(frequency shift keying modulation)를 사용하여 데이터를 인코딩하도록 제공될 수 있다.
인쇄 패턴은 또한 복잡한 형태들을 혼합한 것일 수 있다. 예를 들면, 별, 하트 등과 같은 비대칭 형태들 또는 다양하게 변하는 대칭도를 가진 형태들이 인공 신호로 다중 주파수 요소를 제공하기 위하여 통합될 수 있다. 클래스 서명 인식을 위한 복잡한 다중 주파수 요소의 사용은 복제를 어렵게 하고 인식될 수 있는 가능한 클래스 서명들의 수를 증가시킬 수 있다.
하나 이상의 비트 시퀀스들이 또한 인코딩을 위한 인쇄 패턴을 사용하는 것에 의하여 종이 또는 판지에 인코딩될 수 있다. 이것은 종이 또는 판지로 정보를 통합하기 위한 많은 가능성을 제공한다. 예를 들면, 제조자를 식별하는 정보, 중이가 만들어진 기계, 예상 클래스 서명과 관련된 암호화된 정보 등이 종이 자체에 인코딩될 수 있다. 게다가, 이전에 설명된 바와 같이 이러한 정보는 강하고 가시적이지 않게 저장될 수 있다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 맞춤 인쇄 패턴을 포함하는 종이 또는 판지 물품을 제조하는 방법이 제공된다. 본 발명의 이 태양에 따른 방법은 맞춤 인쇄 패턴을 첨가하기 위하여 본 발명의 제3 태양에 따른 스크린을 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제5 태양에 따르면, 알려진 속성 타입에 속하는 물품을 식별하기 위하여 클래스 서명을 제공하는 맞춤 인쇄 패턴을 포함하는 종이 또는 판지 물품이 제공된다. 상기 인쇄 패턴은 가시적(visible)이지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 인쇄 패턴은 아무것도 사용하지 않는 육안에는 가시적이지 않을 수 있다.
종이/판지의 맞춤 인쇄 패턴은 주기적일 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 인쇄 패턴은 처프 변조(chirped modulation), 초주기성 변조(super-periodicity modulation), 진폭 변조, 위상 편이 변조(phase shift keying modulation), 및 주파수 편이 변조(frequency shift keying modulation) 기술들 중 하나 이상에 따라 제공되는 공간 변조를 통합시킨다. 하나 이상의 비트 시퀀스를 상기 종이 또는 판지에 인코딩한 인쇄 패턴을 사용하는 것이 또한 가능하다.
주요 실시예들이 도면과 관련하여 설명된다. 이 실시예들은 클래스 서명을 검출하고 또한 선택적으로 유일한 특징 서명을 검출하기 위하여 사용될 수 있다. 검출기 채널들은 특징 서명이 검출되어야 할 때 간단한 광 검출기들 형태의 개별 검출기 구성요소들로 이루어질 수 있다. PIN 다이오드 또는 포토다이오드들과 같이 다른 간단한 개별 구성요소들이 사용될 수 있다. 검출기 배열과 같이 통합된 검출기 구성요소들이 또한 장치의 비용 및 복잡성이 추가됨에도 불구하고 사용될 수 있다.
스캔될 물품 상에 빔의 조사 각을 변경시키는 초기 실험으로부터 측정들 사이에 물품이 손상된 경우에도 작은 변화만을 가지고 동일한 표면으로부터 반복적으로 측정될 수 있는 특징을 획득하기 위하여 실제로 빔은 스캔될 표면에 거의 직각으로 입사되는 것이 중요함이 판명되었다.
따라서, 물품을 거의 직각 입사로 때리도록 판독 체적 상에 빔을 조사시킬 수 있게 소스를 탑재하는 것이 바람직하다. 거의 직각 입사란 ±5, 10, 또는 20도를 의미한다. 선택적으로 빔은 물품에 비스듭한 입사각을 가지도록 조사될 수 있다. 이것은 일반적으로 빔이 물품 위에서 스캔되는 경우에 부정적 영향을 가질 것이다.
상세한 설명에서 설명되는 판독기에서, 검출기 배열은 판독 체적으로부터 산란된 방사선을 검출하기 위하여 배열된다. 그러나, 물품이 투명하다면, 검출기들은 전송 경로에 배열될 수 있다.
일 그룹의 실시예들에서, 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 기설정된 인코딩 프로토콜을 따라 신호 요소를 식별하고, 그것으로부터 기설정된 특징 서명을 발생시키도록 데이터 지점들을 더 분석하도록 동작한다. 기설정된 인코딩 프로토콜의 특징은 대부분의 실시예에서, 상수, 즉 산란 신호 강도에 근거하여 관찰된다. 특별히, 일반적인 바코드 프로토콜은 바코드가 인쇄되는 곳에 사용되거나, 그렇지 않으면, ID 바코드나 좀 더 복잡한 패턴의 2D 바코드의 경우 스트립의 형태로 물품에 적용될 수 있다. 이 경우, 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 기설정된 특징 서명이 판독 체적 내에 위치한 물품을 판독하는 것에 의해 획득된 특징 서명과 매칭되는지 여부를 확립하기 위한 비교를 수행하도록 동작할 수 있다. 결과적으로, 종이와 같은 물품은 바코드와 같은 그것의 특징 서명의 디지털적으로 설계된 버전을 가지도록 표시될 수 있다. 기설정된 특징 서명은 일방 함수로, 즉 비밀 키를 요구하는 비대칭 암호화 알고리즘을 사용하여 물품의 특징 서명으로부터 획득되어야 한다. 이것은 위조 물품을 판독하고 암호화 기술에 따라 판독기의 스캔을 나타내는 라벨을 프린트하기 원하는 판독기로 인증되지 않는 제3자에 대한 방어벽으로 작용할 수 있다. 전형적으로, 바코드 라벨 또는 다른 표시가 공개 키에 의해 해결되지 않은 암호를 나타낼 것임, 비밀 키가 인증된 라벨 소유자에게 보유될 것이다.
기설정된 특징 서명 및 클래스 서명과 같은 서명들의 데이터베이스가 제공된다. 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 데이터베이스에 접속하여, 그 데이터베이스가 판독 체적 내에 위치한 물품의 특징 서명 또는 클래스 서명에 대한 매칭을 포함하는지 여부를 확립하기 위한 비교를 수행하도록 동작할 수 있다. 데이터베이스는 판독기 장치의 일부를 형성하는 대량 저장 장치의 일부일 수 있거나, 원격 위치에 있어 이동 통신 링크를 통하여 판독기에 의해 접근될 수 있다. 이동 통신 링크는 무선, 유선을 포함하는 임의의 종래 형태를 취할 수 있고, 인터넷을 통하여 사용가능할 수 있다. 데이터 수집 및 프로세싱 모듈은 적어도 일부 동작 모드에서 매칭이 발견되지 않은 경우 특징 서명 또는 클래스 서명이 데이터베이스에 추가되도록 할 수 있다. 이러한 동작은 자명한 이유에서 일반적으로 인증된 사용자에게만 허용될 수 있다.
데이터베이스를 사용할 때, 서명을 저장하는 것 외에, 데이터베이스 내의 서명과 서류의 스캔된 사본, 여권 소지자의 사진, 상품의 제조 시간 및 위치에 대한 상세사항, 또는 상품의 의도 판매 목적에 대한 상세사항(예를 들면, 회색 수입을 추적하기 위하여)과 같은 물품에 관한 다른 정보를 연관시키는데 유용할 수 있다.
상술한 바와 같이 판독기 장치는 예를 들면, 생산 라인에서 연속적인 물건을 판독하는 것에 의하여 특징 서명으로 데이터베이스를 구축하기 위하여, 및/또는 예를 들면, 나중에 필드 사용에서 물품의 신뢰성을 검증하기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명은 종이 및 판지와 같이, 다양한 서로 다른 종류의 일반적으로 작은 섬유 종이 재료들로 이루어진 물품의 식별을 허용한다.
본 발명의 다양한 실시예들은 물품이 위조되었는지 여부가 확인되도록 한다. 이것은 만약 접착 테이프와 같은 접착 결합된 투명 필름들이 서명을 생성하는데 사용되는 스캔된 영역을 덮는다면 가능하다. 예를 들어 패키징 박스를 여는 것과 같이 만약 테이프가 물품을 변경하기 위하여 제거되어야 한다면, 접착 결합은 그 아래 있는 표면을 반드시 변경시키도록 선택될 수 있다. 결과적으로, 유사한 테이프가 박스를 재봉인하기 위하여 사용된다 하더라도, 이것은 검출될 수 있을 것이다.
종이 또는 판지란 나무 펄프 프로세스를 사용하여 이루어진 임의의 물품을 의미한다. 종이 또는 판지는 코팅 처리되거나 셀로판과 같은 투명 재료로 충전되거나 덮여질 수 있다. 만약 표면의 오랜 기간 안정을 특별히 고려한다면, 종이는 예를 들면, 아크릴 분사 투명 코팅 처리될 수 있다.
본 발명은 이하의 리스트의 예들로부터 종이 또는 판지 물품에 대하여 특별히 유용하도록 고려된다:
1. 주권, 선하증권, 여권, 정부간 협약, 법령집, 차량 주행성 증명, 임의의 신뢰성 증명서와 같은 소중한 서류들
2. 예를 들면, 메일 시스템의 봉투, 법 집행 추적을 위한 지폐와 같이 추적 목적의 임의 서류
3. 상품의 패키징
4. 패션 아이템과 같은 디자이너 제품의 브랜드 라벨
5. 화장품, 약품 또는 다른 제품의 패키징
본 발명은 또한 패키징, 서류 또는 의류를 포함하는 다양한 다른 타입의 물품의 식별을 허용한다. 상기 물품은 패키징 내에 포함될 수 있고, 선택적으로 패키징은 위조 방지 방식으로 봉인될 수 있다. 선택적으로 패키징은 시각적인 송상 없이 풀어질 수 없는 커넥터로 고정된 태그와 같이 물품에 부속물일 수 있다. 이것은 약품, 화장품 및 향수, 및 예를 들면, 항공기, 차량 또는 배에 대한 스페어 부품에 특별히 유용하다.
요약하면, 특징 서명 또는 클래스 서명은 몇몇 경우에 패키징과 같이 상품에 부수적인 것으로부터 획득될 수 있으며, 다른 경우에는 서류의 표면 또는 상품의 표면 구조와 같이 객체 자체로부터 획득될 수 있다. 본 발명은 예를 들면 회색 시장 수입품 또는 위조품을 제어하기 위한 많은 실질적인 응용을 발견할 수 있다. 그러한 응용에서, 휴대용 판독기들이 고객 사무국 또는 무역 기준 사무국들에 의해 사용될 수 있다.
특징 서명 또는 클래스 서명은 대부분의 응용에서 디지털 서명으로 인코딩될 수 있다. 현재 기술로 디지털적으로 인코딩된 특징 서명의 전형적인 크기는 200 비트 내지 8k비트일 것이며, 높은 보안성을 위하여 약 2k의 디지털 서명 사이즈를 갖는 것이 가장 바람직하다. 클래스 서명은 물품을 식별하기 위한 좀 덜 안전한 메커니즘을 제공하기 때문에 특징 서명보다 더 적은 비트를 사용하여 인코딩될 수 있다. 디지털적으로 인코딩된 서명들은 암호화 알고리즘을 사용하여 스스로 인코딩될 수 있다.
도 1은 본 발명을 구현하는 판독기 장치의 개략적인 측면도이다.
도 2는 판독기 장치의 판독 체적이 어떻게 그것을 가로지르는 긴 빔을 스캐닝하는 것에 의해 n번 샘플링되는지를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 판독기 장치의 기능적 구성요소의 개략적인 블럭도이다.
도 4는 판독 장치의 외관을 보여주는 판독기의 사시도이다.
도 5는 판독기 장치의 대안 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 6a는 방향성 빛 수집 및 전체 조사에 근거하여 본 발명을 구현하는 판독기의 대안 이미지 배열을 측면도로 개략적으로 도시한다.
도 6b는 방향성 검출이 긴 빔으로 지역적인 조사와 조합하여 사용되는 본 발명을 구현하기 판독기에 대한 다른 대안 이미지 배열의 광학적 범위를 평면도로 개략적으로 도시한다.
도 7a는 인코더 신호로 선형화한 후 단일 광검출리로부터 취해진 데이터 지점들의 세트의 데이터를 도시한다.
도 7b는 도 7a에 도시된 데이터 지점들의 세트의 FT이다.
도 8a는 FT 피크의 진폭이 종이가 스캔 방향에 대하여 회전함에 따라 어떻게 변하는지를 도시한다.
도 8b는 가장 강한 FT 피크의 파장이 종이가 스캔 방향에 대하여 회전합에 따라 어떻게 변하는지를 도시한다.
도 9는 클래스 서명이 어떻게 물품으로부터 측정되고 인증 또는 기록되는지를 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 10a는 광검출기 신호 및 인코더 신호로 이루어진 도 1의 판독기를 사용한 단일 광검출기로부터의 미가공 데이터를 도시한다.
도 10b는 인코더 신호로 선형화하고 크기를 평균화한 후 도 8a의 광검출기 데이터를 도시한다.
도 10c는 평균 레벨에 따라 디지털화된 후 도 8b의 데이터를 나타낸다.
도 11은 물품의 서명이 스캔으로부터 어떻게 발생하는지를 도시하는 흐름도이다.
도 12는 스캔으로부터 획득된 물품의 서명이 서명 데이터베이스에 대하여 어떻게 검증될 수 있는지를 도시하는 흐름도이다.
도 13의 (a)는 종이 또는 판지로 이루어진 물품응로부터 클래스 서명을 결정하기 위한 회전 스캐닝 장치에 사용되는 회전 스캐너를 도시한다.
도 13의 (b)는 도 13의 (a)에 도시된 회전 스캐너의 하우징에 적합한 덮개를 도시한다.
도 14a 및 14b는 함께 클래스 서명이 회전 스캔을 사용하여 어떻게 물품으로부터 측정되고 인증 또는 기록되는지를 도시하는 흐름도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 장치가 어떻게 동작하는지를 나타내는 흐름도이다.
도 16a 내지 16c는 본 발명을 구현하는 다양한 맞춤 스크린을 개략적으로 도 시한다.
도 1은 본 발명을 구현하는 판독기 장치(1)의 개략적인 측면도이다. 광 판독기 장치(1)는 장치의 판독 체적 내에 배열된 물품(미도시)으로부터의 서명을 측정하기 위한 것이다. 판독 체적은 하우징(12) 내의 슬릿인 판독 구멍(10)에 의해 형성된다. 하우징(12)은 장치의 메인 광학 부품들을 포함한다. 슬릿은 x 방향으로 주로 확장되어 있다(도면에 삽입된 축들을 참조하라). 주요 광학 부품들은 간섭 레이저 빔(15)을 발생시키기 위한 레이저 소스(14) 및 k개의 광검출기 소자들로 이루어진 검출기 배열(16)이며, 이 예에서, k=4이며, 16a, 16b, 16c 및 16d로 라벨링된다. 레이저 빔(15)은 원통형 렌즈(18)에 의하여 y 방향(도면의 평면에 수직인 방향)으로 확장되고 판독 구성의 평면에 놓여 있는 긴 초점으로 초점이 맞춰진다. 예시적인 견본 판독기에서, 긴 초점은 약 2mm의 주(主) 축 크기 및 약 40 마이크로미터의 부(副) 축 크기를 갖는다. 이러한 광학 부품들은 서브어셈블리(20) 내에 포함된다. 도시된 실시예에서, 네 개의 검출기 소자들(16a, 16b, 16c 및 16d)이 판독 체적 내에 존재하는 물품으로부터 반사되어 산란된 빛을 수집하기 위하여 빔 축과 맞물린 배열의 다른 각의 빔 축 편차의 각 측에 분포된다. 예시적인 전형에서, 편차 각은 -70, -20, +30 및 +50도이다. 각 빔 축의 각 측의 각들은 같지 않도록 선택되고 따라서 그들이 수집하는 데이터 지점들이 가능한 독립적일 수 있다. 모든 네 개의 검출 소자들은 공통 평면상에 배열된다. 광검출기 소자들(16a, 16b, 16c 및 16d)은 간섭 빔이 판독 체적으로부터 산란될 때 하우징 내에 위치된 물품으로부 터 산란된 빛을 검출한다. 도시된 바와 같이, 소스는 레이저 빔(15)의 빔 축이 z 방향으로 되도록 탑재되고, 따라서, 직각 입사로 판독 구멍 내의 물품을 때릴 것이다.
일반적으로, 초점의 깊이가 커서 z 방향으로 위치한 물품들 내의 임의의 차이점들이 판독 구멍의 평면에서 빔의 크기에 상당한 변화를 가져오지 않도록 하는 것이 바람직하다. 예시적인 전형에서, 초점 깊이는 좋은 결과를 생성하기에 충분히 큰 0.5mm이다. 초점 깊이, 구멍 수치 및 작업 거리의 파라미터들은 상호 독립적이며, 점 크기와 초점 깊이 사이에는 잘 알려진 트레이드 오프(trade off)가 일어날 수 있다.
드라이브 모터(22)는 화살표 26에 의해 지시된 바와 같이 적절한 베어링(24) 또는 다른 수단들을 통하여 광학 서브어셈블리(20)의 선형적 이동을 제공하기 위하여 하우징(12) 내에 배치된다. 따라서 드라이브 모터(22)는 간섭 빔을 판독 구멍(10)에 대하여 x 방향으로 선형적으로 이동시키는 기능을 하며, 그래서 빔(15)은 긴 초점의 주 축에 가로지르는 방향으로 스캔된다. 간섭 빔(15)은 간섭 빔에 수직인 평면 즉, 판독 구멍일 설치된 하우징 벽의 평면에서의 판독 체적의 돌출보다 훨씬 작은 xz 평면(도면의 평면)의 단면을 갖도록 그것의 초점에서의 크기가 조정되기 때문에, 드라이브 모터(22)의 스캔은 간섭 빔(15)이 드라이버 모터(22)의 동작 아래의 판독 체적의 많은 다른 부분들을 샘플링하도록 할 것이다.
도 2는 이러한 샘플링을 도시하기 위하여 포함되며, 판독 영역이 어떻게 그것을 가로지르는 긴 빔을 스캐닝하는 것에 의하여 n번 스캐닝 되는지를 도시하는 개략적인 사시도이다. 드라이버의 동작 하에 판독 구멍을 따라 스캐닝됨에 따라, 초점이 맞춰진 레이저 빔의 샘플링 위치는 길이 "l" 및 너비 "w"을 샘플링하는 1부터 n까지의 인접하는 사각형들에 의해 표현된다. 데이터 수집은 드라이브가 슬릿을 따라 스캐닝됨에 따라 각 n개의 위치에서의 신호를 수집하도록 이루어진다. 결과적으로, 판독 체적의 n개의 다른 도시된 부분들로부터의 산란과 관련된 k×n개의 데이터 지점들의 시퀀스가 수집된다.
x 방향 즉, 스캔 방향을 따라 슬릿(10)에 인접한 하우징(12)의 내면 상에 형성된 거리 표시들(28)이 개략적으로 도시된다. x 방향으로의 표시들 사이의 예시적인 간격은 300 마이크로미터이다. 이러한 표시들은 이하에서 좀 더 자세히 설명되는 바와 같이, 긴 초점의 설계에 의해 샘플링되고 x 방향으로 데이터의 선형성을 제공한다. 이 측정은 슬릿에 인접하는 표시들(28)의 영역으로부터 빛을 수집하도록 배열된 방향성 검출기인 추가 광트랜지스터(19)에 의해 수행된다.
대안 실시예에서, 이 표시들(28)은 광학 서브어셈블리(20)의 일부인 전용 인코더 방출기/검출 모듈(19)에 의해 판독된다. 인코더 방출기/검출기 모듈들은 바코드 판독기에 사용된다. 예를 들면, 우리는 초점이 맞춰진 발광 다이오드(LED) 및 광검출기에 근거한 Asilent HEDS-1500 모듈을 사용한다. 모듈 신호는 여분의 검출기 채널로 PIC ADC로 공급된다.
전형적으로, 프린트된 특징들이 약 200㎛ 내지 600㎛ 사이의 주기성을 갖는 제조 공정 동안 종이 상에 제공된다. 따라서 데이터 지점들의 샘플링은 존재할 수 있는 가능한 가장 작은 프린트된 특징들을 검출하기 위하여 적어도 매 100㎛ 이하 로 이루어져야 한다. 하나의 동작 모드에서, 장치는 매 90㎛마다 하나의 데이터 지점을 획득하기 위하여 또는 다라서 k개의 검출기들을 위한 데이터 지점들의 세트를 위치시키기 위하여 빠르지만 상대적으로 거친 초기 스캔을 수행할 수 있다. 다음으로 이 데이터 지점들의 세트 중 하나 이상의 클래스 서명을 결정하기 위하여 이하에서 설명될 기술들을 사용하여 분석될 수 있다. 만약 클래스 서명에 대한 매칭이 발견된다면, 다음으로 장치는 개별 물품의 유일한 특징 서명을 측정하고자 할 것이다.
결과적으로 또는 선택적으로, 좀 더 정교한 해결이 이루어질 수 있다. 이 스캔은 특징 서명을 측정하거나, 클래스 서명 및 특징 서명 모두를 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 40 마이크로미터의 예시적인 부 초점 크기 및 2cm의 x 방향 스캔 길이로, n=500이고 k=4인 200개의 데이터 지점들이 주어진다. 바람직한 보안 레벨, 물품 형식, 검출기 채널들의 수 "k" 및 다른 인자들에 따라 k x n의 값의 전형적인 범위는 100 < k×n < 10,000으로 예상된다. 검출기들의 수(k)를 증가시키는 것이 핸들링, 프린팅 등을 통하여 물품의 표면 악화에 대한 측정 감도를 향상시킨다는 것이 또한 발견되었다. 사실, 데이터에 사용되는 견본들로, 엄지 법칙은 독립적인 데이터 지점들의 총 수 즉, k×n은 매우 다양한 표면들에 수용가능한 높은 보안 레벨을 주기 위하여 500개 이상이어야 한다.
도 3은 판독기 장치의 기능적 구성요소들의 개략적인 블록도이다. 모터(22)는 전기 링크(23)를 통하여 프로그램 가능한 인터럽트 제어기(PIC)(30)에 연결된다. 검출기 모듈(16)의 검출기들(16a, 16b, 16c 및 16d)은 개별 전기 연결선들 (17a, 17b, 17c 및 17d)을 통하여 PIC(30)의 일부인 아날로그 디지털 변환기(ADC)에 연결된다. 유사한 전기 연결선(21)이 표시 판독 검출기(19)를 PDC(30)에 연결한다. 광 또는 무선 링크들이 전기 링크들 대신 또는 전기 링크들과 조합하여 사용될 수 있음이 이해될 것이다. PIC(30)는 시리얼 연결(32)을 통하여 개인 컴퓨터(PC)(34)와 인터페이스한다. PC(34)는 데스크탑, 랜탑 또는 휴대용 PC일 수 있다. PC의 대안으로, 예를 들면, 개인 휴대용 보조 단말기(PDA) 또는 전용 자자 장치 유닛과 같은 다른 지능 장치들이 사용될 수 있다. PIC(30) 및 PC(34)는 집합적으로 검출기들(16a, 16b, 16c 및 16d)에 의해 수집된 데이터 지점들의 세트로부터 물품의 서명을 결정하기 위한 데이터 획득 및 프로세싱 모듈(36)을 형성한다. PC(34)는 인터페이스 연결(38)을 통하여 데이터베이스(dB)(40)에 접근한다. 데이터베이스(40)는 PC(34) 상의 메모리 내에 존재하거나, 그것의 드라이브 상에 저장될 수 있다. 선택적으로, 데이터베이스(40)는 PC(34)로부터 멀리 떨어져 있어, 예를 들면, 이동 전화 서비스들 또는 인터넷과 결합된 무선 지역 네트워크(LAN)를 사용하는 것과 같은 무선 연결에 의해 접속될 수 있다. 게다가, 데이터베이스(40)는 PC(34) 상에 지역적으로 저장될 수 있으나, 원격 소스로부터 주기적으로 다운로드될 수 있다.
데이터베이스(40)는 미리 기록된 서명들의 라이브러리를 포함한다. 이 실시예에 대한 변형에서 데이터베이스(40)는 오직 기 설정된 클래스 서명의 라이브러리만을 포함한다. PC(34)는 사용 중 데이터베이스(40)에 접근하여 데이터베이스(40)가 판독 체적 내에 위치된 물품의 서명에 대한 매칭를 포함하는지 여부를 확인하기 위하여 비교를 수행하도록 프로그램된다. PC(34)는 또한 매칭이 발견되지 않을 경우, 데이터 베이스에 서명이 추가되도록 프로그램된다. 이 사용 모드는 인증된 사용자에 의한 사용을 위하여 보유되고, 검증 목적으로 필드 내에서 배타적으로 사용될 시스템으로부터 생략될 수 있다.
도 4는 판독기 장치(10)의 외관을 도시하는 사시도이다. 하우징(12) 및 슬릿 모양의 판독 구멍(10)이 관찰된다. 물리적 위치 보조기(42)가 또한 나타나고, 판독 구멍(10)에 대하여 고정된 위치에 주어진 형태의 물품을 위치시키기 위하여 제공된다. 도시된 예에서, 물리적 위치 보조기(42)는 문서의 모서리 또는 패키징 박스가 위치될 수 있는 직각 받침대의 형태이다. 이것은 물품이 스캔될 필요가 있을 때면 언제나 물품의 동일한 부분이 판독 구멍(10)에 위치될 수 있게 한다. 단일 각 받침대 또는 등가물이 종이 시트, 여권, ID 카드 및 패키징 박스와 같은 잘 정의된 모서리를 구비한 물품들에 대하여 충분하다.
문서 공급기(feeder)가 물품 위치가 일치하는 것을 보장하기 위하여 제공된다. 예를 들면, 장치는 문서 스캐너, 사진 복사, 또는 문서 관리 시스템에 대하여 어떠한 종래 형태도 따를 수 있다. 패키징 박스에 대하여, 대안으로 예를 들면, 직사각형 박스의 바닥을 수용하기 위하여 직사각형 단면 홀이 제공되거나, 튜브 박스(예를 들면, 원통형 박스)의 바닥을 수용하기 위하여 원형 단면 홀과 같은 적절한 가이드 홀이 제공될 수 있다.
물리적 위치 보조기(42)는 판독기 장치(10)가 클래스 서명 및 특징 서명 모두를 조사하는 경우에 제공된다. 그러나, 이러한 특징 또는 그것의 등가적인 특징 은 오직 클래스 서명에 대한 조사만을 수행하는 판독기 장치(1)의 변형예에서는 존재할 필요가 없다.
도 5는 물품의 묶음을 검사하기 위한 판독기 장치(1')를 도시하는 대안 실시예의 개략적인 사시도이다. 판독기는 패키징 물품들이 위치될 수 있는 컨베이어 벨트(44)에 근거하며, 도시의 간략화를 위하여 단지 하나의 물품(5) 만이 도시된다. 물품(5) 상의 판독 영역(10')이 물품(5)이 컨베이어 벨트(44)를 지나갈 때 고정 레이저 빔(15)에 의해 스캐닝된다. 레이저 빔(15)은 컨베이어 벨트(44)의 옆 위치에 고정 배치된 레이저 소스(14)에 의해 발생한다. 레이저 소스(14)는 컨베이어 벨트(44) 위를 높이 "h"로 통과하고 그에 의하여 판독 영역(10)을 스캔하기 위하여 높이 "h"에서 물품(5)과 교차하는, z 방향으로(즉, 바닥에 평행한) 나아가는 연필 모양의 거의 평행한 빔을 생성하기 위하여 완전한 빔 초점 렌즈(미도시)를 구비한다. 빔 단면은 점, 즉 원이거나(예를 들면, 완전한 구형 렌즈로 생성된 경우), y 방향으로 확장된 선(예를 들면, 완전한 원통 렌즈로 생성된 경우)일 수 있다. 단지 하나의 물품만이 도시되고 있으나, 유사한 물품의 스트림이 이송될 수 있으며, 빔(15)을 통과하는 동안 연속적으로 스캐닝될 수 있음이 자명할 것이다.
컨베이어 기반 판독기 장치의 기능적 구성요소들은 상술한 독립 판독기 장치의 기능적 구성요소들과 유사하다. 단지 실제 차이는 스캔 빔과 물품 사이의 적절한 상대적 이동을 발생시키기 위하여 레이저 빔보다 물품이 이동한다는 것이다.
컨베이어 기판 판독기는 물품의 연속적인 판독에 의해 서명을 구비한 데이터베이스에 클래스/특징 서명을 기록하기 위하여 생산 라인이나 대량 저장 환경에서 사용될 수 있는 것으로 판단된다. 제어에 따라, 각 물품은 기록된 서명이 검증될 수 있음을 확인하기 위하여 다시 스캔될 수 있다. 이것은 일렬로 동작하는 두 개의 시스템으로 수행될 수 있거나, 각 물품이 두 번 지나가는 하나의 시스템으로 수행될 수 있다. 집단 스캐닝은 또한 판매점(POS)에서, POS 장치 구성요소에 근거한 판독 장치를 사용하여 적용될 수 있다.
상술한 실시예들은 작은 여기 영역을 포함하는 훨씬 큰 영역에서 산란되는 빛 신호를 수용하는 검출기와 조합하는 작은 단면의 간섭 광빔을 구비한 지역화된 여기(excitation)에 근거한다. 훨씬 큰 영역의 여기와 결합된 지역화된 영역으로부터의 빛만을 수집하는 방향성 검출기에 근거하는 대신 기능적으로 등가인 광한 시스템을 설계하는 것이 가능하다.
도 6a는 방향성 광 수집 및 간섭 빔으로 덮개 조명에 근거한 본 발명을 구현하는 판독기에 대한 이미지 배열을 측면도로 개략적으로 도시한다. 어레이 검출기(48)가 원통형 마이크로렌즈 어레이(46)와 조합하여 배열되어, 검출기 어레이(48)의 인접 스트림들은 판독 체적 내에서 대응하는 인접 스트립들로부터의 빛만을 수집한다. 도 2를 참조하면, 각 원통형 마이크로렌즈들은 n개의 샘플링 스트립들 중 하나로부터의 빛 신호를 수집하도록 배열된다. 간섭 조명은 전체 판독 체적의 덮개 조명으로 대체될 수 있다(도면에 미도시).
지역적 여기 및 지역적 검출의 조합을 구비한 하이브리드 시스템이 또한 몇몇 경우에 유용할 수 있다.
도 6b는 방향성 검출기들이 긴 빔을 구비한 지역적 조명과 조합하여 사용되 는 본 발명을 구현하는 판독기에 대한 하이브리드 이미지 배열의 광학 풋프린트가 평면도로 개략적으로 도시된다. 이 실시예는 방향성 검출기들이 제공된 도 1의 실시예의 발전으로 고려될 수 있다. 이 실시예에서, 방향성 검출기들의 세 개의 열이 제공되며, 각 열은 "l×w" 여기 스트립을 따라 서로 다른 부분으로부터의 빛을 수집하도록 타케팅된다. 판독 체적의 평면으로부터의 수집 영역은 점선 원으로 도시되고, 따라서, 예를 들면, 제1 열의 검출기들은 여기 스트립의 상부로부터의 빛 신호를 수집하고, 제2 열의 검출기들은 여기 스트립의 중간부로부터의 빛 신호를 수집하며, 제3 열의 검출기들은 여기 스트립의 하부로부터의 빛 신호를 수집한다. 각 검출기 열은 약 l/m 직경의 원형 수집 영역을 갖는 것으로 도시되며, 여기서 m은 여기 스트립의 하위분할의 수이며, 이 예에서, m=3이다. 이러한 방식으로, 독립적인 데이터 지점들의 수는 주어진 스캔 길이(l)에 대하여 m배만큼 증가할 수 있다. 이하에서 더 설명될 바와 같이, 방향성 검출기들의 하나 이상의 다른 열들이 반점 패턴을 샘플링하는 빛 신호를 수집하는 것 외의 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 열들 중 하나는 바코드 스캐닝에 최적화된 방법으로 빛 신호를 수집하도록 사용될 수 있다. 이 경우라면, 대조를 위한 스캐닝 시에만 교차상관을 획득하는 것이 바람직하지 않기 때문에 일반적으로 그 열이 하나의 검출기만을 포함하는 것이 충분할 것이다.
이제 본 발명을 수행하는데 적절한 다양한 판독기 장치들의 주 구성 구성요소 및 기능적 구성요소들을 설명하면, 서명을 결정하는데 사용되는 숫자 프로세싱이 지금부터 설명된다. 이 숫자 프로세싱은 PIC(30)에 종속된 몇몇 소자들과 PC(34) 상에서 동작하는 컴퓨터 프로그램의 대부분으로 구현된다.
도 7a는 인코더 신호로 선형화한 후 도 1의 판독기의 단일 광검출기(16a, 16b, 16c 및 16d)로부터 취해진 데이터 지점들의 세트의 데이터를 도시한다. x 축의 지점 수는 판독 체적 내에 위치되고 간섭 빔에 의해 스캔된 표준 A4 종이로부터 샘플링된 데이터 지점들에 대응한다.
도 7b는 도 7a에 도시된 선형화된 데이터 지점들의 세트의 FT를 도시한다.
도 7a에서 데이터 지점들의 세트가 매우 무작위적으로 나타난 반면, 도 7b의 데이터 지점들은 422㎛에서 강한 피크를 나타낸다는 점을 주지하라. 우리는 종이의 표면 상의 다른 위치 및 동일한 종이묶음으로부터 취해진 서로 다른 종이들에 대하여 동일한 클래스 서명을 도출했다. 유사한 스캔 및 다른 제조자로부터의 종이를 사용한 FT가 87㎛의 피크 파장을 생성하며, 이 피크 파장이 서로 다른 망상 조직으로 이루어진 종이들 사이를 구별할 수 있는 클래스 서명을 제공하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 가리킨다.
FT 피크의 파장은 간섭 빔 스캔 방향에 대하여 종이가 향하는 방향에 따르는 것으로 관찰된다. 예를 들면, 제1 종이는 "인물화" 방향으로 스캔될 때 422㎛의 피크 파장을 나타내며, "풍경화" 방향으로 스캔될 때 274㎛의 피크 파장을 나타낸다. 추가로, 종이의 일 측은 때때로 다른 측보다 더 강한 FT 피크를 줄 수 있다. 우리는 이것이 종이 제조 동안 망상 조직과 접촉한 종이의 측에서 발생한 더 강한 표면 주름 때문이라고 생각한다.
우리는 종이에 대한 자연적 및 의도적 열화 및 손상이 클래스 서명을 변경시 키거나 판독불가능하게 하는지를 발견하기 위하여 종이의 강도 테스트를 수행한다. 특별히 우리는 종이를 구기거나 종이 표면을 강하게 문지른다. 비록 스펙트럼의 낮은 파장 쪽에서 좀 더 많은 노이즈가 관찰되었지만, 클래스 서명에 어떤 강한 변화도 발견되지 않았다. 우리는 또한 종이를 의료 살균기 내의 고압 스팀에 노출시켰다. FT 피크는 살균 후에도 여전히 명백하게 관찰할 수 있는 반면, 그것의 파장은 426㎛에서 418㎛로 1.7% 감소하는 것으로 관찰되었다. 우리는 이것이 스팀에서 나와 건조시 종이 섬유들의 수축에 기인한 것으로 보았다. 종이의 시각적 관찰은 종이가 살균에서 강하게 열화되는 것을 보여준다. 그러나, 이 정도의 손상은 일반적인 응용에서 예상되지 않는다.
도 8a는 FT 피크의 진폭이 종이가 스캔 방향에 대하여 90° 회전함에 따라 어떻게 변하는지를 도시한다. 종이의 움푹 들어간 곳은 408㎛×274㎛ 크기의 직사각형 격자를 형성시키는 것으로 판단된다. 0°에서 빔 스캐닝 방향은 408㎛의 주기적으로 위치한 격자 오목부에 직각이다. 강한 신호들은 0°, 45° 및 90°에서 나타난다. 90° 신호는 스캐닝 방향이 274㎛ 주기적으로 위치한 격자 오목부에 수직일 때 나타난다.
도 8b는 종이가 스캔 방향에 대하여 회전함에 따라, 가장 강한 FT 피크의 파장이 각에 따라 어떻게 변하는지를 도시한다. 가장 강한 FT 피크의 파장은 각이 0°부터 100°까지 변함에 따라 약 408㎛에서 매우 강하게 유지된다. 우리는 클래스 서명에 대응되는 FT의 피크가 스캐닝 레이저 방향이 제조 망상 조직으로부터 온 표면 주름의 긱 축의 약 ±10° 내에 있을 때 가장 잘 관찰된다. 이것은 긴 레이저 점(약 2mm 길이)의 돌출이 회전 각이 약 10°를 초과하면 주름들 사이의 공간에 유사해지기 때문이다.
도 9는 클래스 서명이 물품으로부터 어떻게 측정되고, 인증 또는 기록되는지를 도시하는 흐름도이다.
단계 A1은 스캔 모터가 시작되는 초기 단계이다. 스캔 모터는 속도 v로 움직이도록 프로그램된다.
단계 A2는 각 광검출기들에서 광학 강도가 전체 스캔 길이 동안 약 매 1ms 마다 획득되는 데이터 획득 단계이다. 샘플 지점들 사이의 시간 간격은 △t이다. 동시에, 인코더 신호가 시간의 함수로 획득된다. 만약 스캔 모터가 높은 선형성 정확도를 갖는다면(예를 들어, 스텝 모터(stepper motor)), 인코더 신호는 획득될 필요가 없다는 점을 주지하라. 데이터는 ADC(31)로부터의 데이터를 가져오는 PIC(30)에 의해 획득된다. 데이터 지점들은 PIC(30)로부터 PC(34)로 실시간으로 전송된다. 선택적으로, 데이터 지점들은 PIC(30) 내의 매모리에 저장되었다가 그 후 스캔 종료시 PC(34)로 전송될 수 있다. 각 스캔에서 수집된 검출 채널당 데이터 지점들의 수(n)는 이하에서 N으로 정의된다. 또한, 값 ak(i)가 광검출기로부터 i번째 저장된 강도 값으로 정의되며, 여기서 i는 1부터 N까지이다. 그러한 스캔으로부터 획득된 두 개의 미가공 데이터들의 세트가 도 10A에 도시된다.
단계 A3는 스캔 헤드 리턴 단계이다. 스캔 모터는 후속하는 스캔 동작의 준비로 스캐닝 메커니즘을 리셋하기 위하여 그것의 초기 위치로 역회전된다.
단계 A4는 선택적인 선형화 단계이다. 만약 수행된다면, 이 단계는 인코더 이행이 시간에 따라 고르게 분포되도록 하기 위하여 ak(i)를 부분적으로 확장 및 감축시키는 수치 내삽법(內揷法)을 적용한다. 이것은 모터 부분의 부분적 변화를 보정한다. 이 단계는 PC(34)에서 컴퓨터 프로그램에 의해 수행된다.
단계 A5는 ak(i)의 푸리에 변환의 FT 진폭 스펙트럼 Ak(i)이 계산되는 FT 단계이다. 이 단계는 k개의 데이터 지점들의 세트에 개별적으로 빠른 푸리에 변환(FFT)의 적용에 의해 컴퓨터 프로그램 제어 하의 PC(34)에서 수행된다. 선택적으로 평균화된 FT 진폭 스펙트럼은 각각의 k개의 개별 스펙트럼으로부터 계산될 수 있다.
단계 A6는 i=0(DC 구성요소)을 제외하고 Ak(i)를 최대로하는 i값이 식별되는 식별 단계이다. 이 인덱스(ipeak)는 컴퓨터 프로그램 제어 하에서 PC(34)에서 식별된다.
단계 A7는 식 λpeak=2π/(ipeak×v△t)에 따라 PC(34)에서 ipeak와 관련된 파장이 결정되는 계산 단계이다. 피크 파장(λpeak)은 다음으로 클래스 서명으로 사용된다.
단계 A8은 결정 지점이다. 물품이 기록된 클래스 서명을 가지고 있다면 다음 단계는 단계 A9이다. 반면, 물품이 클래스 서명의 측정에 의해 인증되었다면, 다음 단계는 단계 A10이다. PC(34)는 단계 A8 다음에 어떤 단계가 오는지를 결정하도록 프로그램된다.
단계 A9는 클래스 서명을 저장하는 단계이다. 종이의 설명과 관련된 클래스 서명값(λpeak)을 포함하는 기록이 PC(34)에 의해 데이터베이스에 저장된다. 데이터베이스(40)는 광학 판독기 장치(1)로부터 원격에 위치할 수 있으며, 기록은 그들 사이의 전송 전에 안전하게 암호화될 수 있다.
단계 A10은 클래스 서명을 검증하는 단계이다. PC(34)는 기 설정된 에러 오차한계 내에서 매칭이 발견될 때까지 데이터베이스(40) 내의 모든 목록들과 λpeak를 비교한다. PC(34)는 다음으로 어떤 것이 발견된다면 매칭 종이 형태에 대한 기록 목록 설명을 디스플레이한다. 매칭이 발견되지 않는다면, PC(34)는 선택적으로 다른 데이터베이스로 검색을 확장하고자 할 수 있다. 선택적으로, 어떠한 매칭되 사용가능하지 않다는 메시지가 디스플레이될 수 있다. 선택적으로, 임의의 클래스 파일이 발견되었는지 발견되지 않았는지에 따라, PC(34)는 다음으로 물품을 유일하게 식별하기 위하여 물품으로부터의 특징 서명이 기 결정된 특징 서명과 매칭되는지 여부를 결정하기 위한 분석을 수행할 수 있다.
도 10a는 도 1의 판독기의 광검출기들(16a, 16b, 16c 및 16d) 중 하나로부터의 미가공 데이터를 도시한다. 그래프는 지점 수(n)(도 2를 참조하라)에 대한 임의 유닛(a.u.) 내의 신호 강도(I)를 도시한다. I=0 내지 250 사이의 위쪽의 오르내리는 트레이스(trace)는 광검출기 16a로부터의 미가공 신호 데이터이다. 아래쪽 트레이스는 약 I=50인 표시들(28)(도 2를 참조하라)로부터 획득된 인코더 신호이다.
도 10b는 인코더 신호로 선형화한 후의 도 10a의 광검출기 데이터를 도시한다. 또한, 강도의 평균이 계산되어 강도 값으로부터 마이너스(-) 되었다. 따라서 프로세싱된 데이터 값은 0 위아래로 오르내린다.
도 10c는 디지털화 후의 도 10b의 데이터를 도시한다. 채용된 디지털화 기술은 임의의 양의 강도 값을 1로 설정하고 임의의 음의 강도 값을 0으로 설정한 간단한 이진법이다. 다중-상태 디지털화가 대신 사용될 수 있거나, 많은 다른 디지털화 방법 중 임의의 것이 사용될 수 있음이 자명할 것이다. 디지털화의 가장 중요한 특징은 단지 동일한 디지털화 기술이 일관되게 적용되는 것이다.
도 11는 물품의 서명이 스캔으로부터 어떻게 발생하는지를 나타내는 흐름도이다.
단계 S1은 각 광검출기에서 전체 스캔 길이 동안 약 매 1ms마다 광학 강도가 획득되는 데이터 획득 단계이다. 유사하게, 인코더 신호가 시간의 함수로 획득된다. 스캔 모터가 높은 선형화 정확도를 가지고(예를 들면 스텝 모터일 수 있다) 그래서 데이터의 선형화가 요구되지 않을 수도 있다는 점을 주지하라. 데이터는 ADC(31)로부터 데이터를 가져오는 PIC(30)에 의해 획득될 수 있다. 데이터 지점들은 실시간으로 PIC(30)로부터 PC(34)로 전달된다. 선택적으로, 데이터 지점들은 PIC(30) 내의 메모리에 저장될 수 있고 그 후 스캔 종료시 PC(34)로 전달될 수 있다. 각 스캔에서 수집되는 검출기 채널당 데이터 지점들의 수(n)는 이하에서 N으로 정의된다. 또한, 값 ak(i)는 i가 1부터 N까지 변할 때 광검출기(k)로부터 i번째 저 장된 강도 값이다. 그러한 스캔으로부터 획득된 두 개의 미가공 데이터 세트의 예들이 도 10a에 도시된다.
단계 S2는 인코더 이행이 시간에 따라 고르게 분포되도록 하기 위하여 ak(i)를 부분적으로 확장 및 감축시키는 수치 내삽법(內揷法)을 사용한다. 이것은 모터 속도의 부분적 변화를 보정한다. 이 단계는 PC(34)에서 컴퓨터 프로그램에 의해 수행된다.
단계 S3은 선택적인 단계이다. 수행된다면, 이 단계는 데이터를 시간에 대하여 수학적으로 미분한다. 데이터에 약한 평활(Smoothing) 함수를 적용시키는 것이 또한 바람직할 수 있다. 미분은 상관 (반점) 속성에 상대적인 신호로부터의 비상관 속성들을 감소시키는 기능을 하기 때문에 매우 구조화된 표면에 유용할 수 있다.
단계 S4는 각 광검출기에 대하여 N개의 데이터 지점들에 대한 기록된 신호의 평균이 취해지는 단계이다. 이 평균값은 이전에 언급된 인공 신호에 대응된다. 각 광검출기에 대하여, 이 평균값은 데이터가 0 강도를 중심으로 분포되도록 모든 데이터 지점들로부터 빼진다. 선형화 및 계산된 평균의 뺄셈 후에 스캔 데이터 세트의 예를 도시하는 도 10b를 참조하라.
단계 S5는 스캔의 디지털 서명 표현을 계산하기 위하여 아날로그 광검출기 데이터를 디지털화한다. 디지털 서명은 ak(i)>0인 경우 이진수 "1"에 매칭시키고 ak(i)≤0인 경우 이진수 "0"에 매칭시키는 규칙을 적용하는 것에 의하여 획득된다. 디지털화된 데이터 세트는 i가 1부터 N까지 변할 때 dk(i)로 정의된다. 물품의 서명 은 바람직하게는 단지 설명된 강도 데이터의 디지털화된 서명 외의 다른 구성요소에 통합될 수 있다. 이러한 추가 광학 서명 구성요소가 이제 설명된다.
단계 S6은 작은 "견본" 디지털 서명이 생성되는 선택적인 단계이다. 이것은 m개의 인접하는 판독 그룹들과 함께 평균화하는 것에 의하여, 또는 좀 더 바람직하게는 c번째 데이터 지점을 가져오는 것에 의하여 수행되며, 여기서 c는 견본의 비교 인자이다. 후자는 평균화가 노이즈를 분균형적으로 증폭시키기 때문에 바람직하다. 다음으로 단계 S5에서 사용된 것과 동일한 디지털화 기술이 감소한 데이터 세트에 적용된다. 견본 디지털화는 tk(i)로 정의되며, 여기서 i는 1부터 N/c까지 변하며, c는 비교 인자이다.
단계 S7은 복수의 검출기 채널들이 존재할 때 적용가능한 선택적인 단계이다. 추가 구성요소는 서로 다른 광검출기로부터 획득된 강도 데이터 사이에 계산된 교차상관 요소이다. 2개의 채널에 대하여 하나의 가능한 교차상관 계수가 존재하며, 3개의 채널에 대하여는 3개까지, 4개의 채널에 대하여는 6개까지의 교차상관 계수가 존재한다. 교차상관 계수들은 그들이 물질 형태의 좋은 지표임이 발견되었기 때문에 유용한다. 따라서 그들은 클래스 서명을 분석하는 것으로부터 도출된 정보를 보강하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 주어진 형태의 여권과 같은 특정 형태의 서류, 또는 레이저 프린터 용지에 대하여, 교차상관 계수들은 항상 예측가능한 범위 내에 놓여 있는 것으로 나타난다. 규준화된 교차상관은 ak(i)와 al(i) 사이에서 계산될 수 있고, 여기서 k≠이며, k, l은 모든 광검출기 채널 수에 따라 변한다. 규준화된 교차상관 함수 Γ는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112007020280610-PCT00001
특징 서명의 검증 프로세싱에서 교차상관 계수의 사용이 이하에서 좀 더 설명된다.
단계 S8은 신호 강도 분포를 나타내는 간단한 강도 평균값을 계산하기 위한 다른 선택적인 단계이다. 이것은 서로 다른 검출기들에 대한 각 평균값들의 전체 평균이거나, ak(i)의 평균 제곱근(rms) 값과 같은 각 검출기에 대한 평균의 전체 평균일 수 있다. 만약 검출기들이 상술한 판독기에서와 같이 직각 입사각의 측에서 쌍으로 배열된다면, 각 검출기들 쌍에 대한 평균이 사용될 수 있을 것이다. 강도 값은 샘플의 전체 반사율 또는 거칠기의 간단한 지표이기 때문에 따라, 물질 형태에 대한 좋은 원료 필터인 것으로 판단되었다. 예를 들면, 평균값, 즉 DC 배경을 제거한 후에 규준화되지 않은 rms 값을 강도 값으로 사용할 수 있다.
물품을 스캐닝한 것으로부터 획득된 서명 데이터는 검증 목적의 서명 데이터베이스 내에 보유된 기록들과 비교될 수 있고/있거나 기존 데이터베이스를 확장하기 위하여 새로운 서명 기록을 추가하기 위하여 데이터베이스에 기록될 수 있다.
새로운 데이터 기록은 단계 S5에서 획득된 디지털 서명뿐 아니라, 선택적으로 각 광검출기 채널에 대하여 단계 S6에서 획득된 작은 견본 버전을 포함할 수 있으며, 단계 S7에서 획득된 교차상관 계수들 및 단계 S8에서 획득된 평균값(들) 또 한 포함할 수 있다. 선택적으로, 견본들은 빠른 검색을 위하여 최적화된 각각의 개별 데이터베이스 상에 저장될 수 있고, (견본들을 포함한) 데이터의 나머지는 메인 데이터베이스 상에 저장될 수 있다.
도 12은 스캔으로부터 획득된 물품의 서명이 서명 데이터베이스에 대하여 어떻게 검증될 수 있는지를 도시하는 흐름도이다.
간단한 실시예에서, 데이터베이스는 간단히 특징 서명 데이터의 전체 세트에 근거한 매칭을 발견하기 위하여 검색될 수 있다. 그러나, 검증 프로세스의 속도를 향상시키기 위하여 프로세스는 바람직하게는 더 작은 견본을 사용하고 이제 설명될 바와 같이 계산된 평균값과 교차상관 계수들에 근거한 선검사(pre-screeing)을 수행한다.
검증 단계 V1은 스캔 단계 S1 내지 S8을 수행하기 위하여 상술한 과정에 따라 물품을 스캔하는 검증 프로세스의 제1 단계이다.
검증 단계 V2는 각 견본 목록을 가져와서 그것과 tk(i+j) 사이의 매칭 비트 수를 계산한다. 여기서 j는 스캔된 영역의 위치에서 에러를 보상하기 위하여 변경되는 비트 편차이다. j값 매칭 비트의 최대 수를 주는 견본 목록을 위하여 결정된다. 이것은 다음 프로세싱에 사용되는 "히트(hit)"이다.
검증 단계 V3는 스캔된 디지털 서명에 대한 기록으로 저장된 전체 디지털 서명을 분석하기 전에 수행되는 선택적인 선검사 테스트이다. 이 선검사에서, 스캔 단계 S8로부터 획득된 rms 값은 히트의 데이터베이스 기록에서 대응 저장 값과 비 교된다. "히트"는 각각의 평균값들이 기정의된 범위 내에 있지 않다면, 추가 프로세싱으로부터 배제된다. 그리고 물품은 비검증된 것으로 거절된다(즉, 검증 단계 V6으로 뛰어 넘어서 불합격 결과를 발행한다).
검증 단계 V4는 전체 디지털 서명을 분석하기 전에 수행되는 다른 선택적인 선검사 테스트이다. 이러한 선검사에서, 스캔 단계 S7에서 획득된 교차상관 계수들은 히트의 데이터베이스 기록 내에 대응 저장값과 비교된다. "히트"는 각각의 교차상관 계수들이 기정의된 범위 내에 있지 않다면 거절된다. 그리고 물품은 비검증된 것으로 거절된다(즉, 검증 단계 V6으로 뛰어 넘어서 불합격 결과를 발행한다). 선택적으로, 선검사는 물품의 클래스 서명의 결과에 근거할 수 있다.
검증 단계 V5는 스캔 단계 S5에서 획득된 스캔된 디지털 서명과 히트의 데이터베이스 기록 내에 대응 저장된 값 사이의 메인 비교이다. 전체 저장된 디지털화된 서명 dk db(i)은 k개의 검출기 채널에서 q개의 인접 비트들의 n개의 블록들로 분할된다. 즉, 블록당 q×k 비트들이 존재한다. q의 일반적인 값은 4이고 k의 일반적인 값은 4이며, 따라서 일반적으로 블록당 16비트를 만든다. q×k 비트들은 다음으로 저장된 디지털 서명 dk db(i+j) 내의 q×k 대응 비트들과 매칭된다. 만약 그 블록 내의 매칭 비트의 수가 기정의된 임계값(zthreshold)보다 크거나 같다면, 매칭 블록들의 수는 증가한다. 일반적인 zthreshold의 값은 13이다. 이것은 모든 n개의 블록들에 대하여 반복된다. 이 전체 프로세스는 매칭 블록들의 최대 수가 발견될 때까지 스 캔된 영역의 위치에서 에러를 보상하기 위한 서로 다른 편차 값들(j)에 대하여 반복된다. 매칭 블록의 최대 수로 M을 정의하면, 임시 매칭의 확률은 다음과 같이 계산된다.
Figure 112007020280610-PCT00002
여기서 s는 임의의 두 개의 블록들 사이의 우연한 매칭 확률이며(이것은 다음에 zthreshold의 선택된 값에 종속한다), M은 매칭 블록들의 수이고, p(M)은 M개 이상의 블록들이 우연히 매칭될 가능성이다. s의 값은 유사한 물질의 서로 다른 객체들의 스캔으로부터 즉, 종이 서류의 복수의 스캔 등으로부터 블록을 데이터베이스 내의 블록과 비교하는 것에 의하여 결정된다. q=4, k=4, zthreshold=13의 경우에, 우리는 s의 전형적인 값이 0.1이라는 것을 발견했다. 만약 q×k 비트들이 완전히 독립적이라면, 확률 이론은 zthreshold=13에 대하여 x=0.01로 나타날 것이다. 우리가 실험적으로 높은 값을 발견한 것은 k개의 검출기 채널들 사이의 상관과 레이저 점 너비를 제한하는 것에 의한 블록 내의 인접하는 비트들 사이의 상관 때문이다. 종이 조각의 전형적인 스캔은 그 종이 조각에 대한 데이터베이스 목록과 비교할 때 전체 510개의 블록들로부터 약 314개의 매칭 블록들을 발생시킨다. 상술한 식에 대하여 M=314, n=510, s=0.1로 설정하면, 10-177의 우연한 매칭 확률이 주어질 것이다.
검증 단계 V6은 검증 프로세스의 결과를 발행한다. 검증 결과 V5로부터 획득 된 확률 결과는 기준이 기설정된 확률 임계값인 합격/불합격 테스트에 사용될 수 있다. 이 경우, 확률 임계값은 시스템에 의한 레벨로 설정될 수 있거나, 사용자에 의해 선택된 레벨로 설정된 변수 파라미터일 수 있다. 선택적으로 확률 결과는 확률 자체의 미가공 형태로 또는 관련 용어(예를 들면, 매칭되지 않음(no match)/약한 매칭(poor match)/좋은 매칭(good match)/훌륭한 매칭(excellent match)) 또는 다른 분류를 사용하여 변경된 형태로, 신뢰 레벨로 사용자에게 출력될 수 있다.
다양한 방법들이 가능함은 자명할 것이다. 예를 들면, 선검사 요소로 교차상관 계수들을 프로세싱하는 것 대신에, 그들은 메인 서명의 일부로서 디지털화된 강도 데이터와 함께 프로세싱될 수 있다. 예를 들면, 교차상관 계수들/클래스 서명들이 디지털화되어 디지털화된 강도 데이터에 추가될 수 있다. 교차상관 계수들/클래스 서명들은 또한 디지털화되어 히트를 발견하기 위하여 디지털화된 강도 데이터의 견본에 대하여 상술한 것과 동일한 방법으로 검색될 수 있는 비트 스트링 등을 발견하기 위하여 사용될 수 있다.
상술한 예들은 물품이 오직 하나의 방향으로 스캔되는 선형 스캔에 관한 것이다. 그러한 스캔에서, 물품, 또는 좀 더 특별히 프린트된 패턴은 제어되고 재현가능한 방식으로 배열될 필요가 있다. 모든 가능한 방향으로 스캐닝하는 것에 의하여 이러한 제한을 극복한 회전 스캐너가 이제 설명된다.
도 13의 (a)는 종이 또는 판지로 이루어진 물품으로부터 클래스 서명을 결정하기 위한 회전 스캐닝 장치에 사용되는 회전 스캐너(100)를 도시한다. 스캐너(100)는 하우징(110) 내에 회전가능하게 탑재된 스캔 헤드(102)를 포함한다. 스캔 헤드(102)는 위치 인코더 모듈(106)에 인접하는 회전 팔(104) 상에 탑재된다. 회전 팔은 드라이브 모터(108)에 동작가능하게 결합된다.
도 13의 (b)는 도 13의 (a)에 도시된 회전 스캐너(100)의 하우징(110)에 적합한 덮개(120)를 도시한다. 덮개(120)는 아치형 슬롯(124)이 형성된 평평한 표면부(122)를 구비한다. 아치형 슬롯(124)은 360°의 각에서 각 126을 마이너스한 것으로 범위가 정해진다. 이 실시예에서, 아치형 슬롯(124)은 270°의 각으로 범위가 정해진다. 이것은 스캔 헤드(102)가 약 270°의 호를 스캔할 수 있고, 따라서, 종이의 모든 가능한 방향들을 샘플링할 수 있게 한다.
도 13의 (a) 및 13의 (b)에 도시된 회전 스캐닝 장치는 이전에 설명된 선형 스캐닝 장치와 유사한 스캐닝 시스템에 통합될 수 있다. 이 경우, 선형 스캐닝 장치 감지 시스템은 도 13의 (a) 및 13의 (b)의 회전 버전으로 대체되는 반면, 데이터 프로세싱 장치는 도 14와 관련하여 이하에서 설명되는 방법을 구현하기 위하여 재프로그램된다.
이 실시예의 두 개의 주요 장점이 있다. 먼저, 매칭이 획독될 때까지, 스펙트럼의 관찰된 세트와 통이 형태의 데이터베이스 사이의 맞춤이 서로 다른 각에서 시작될 수 있기 때문에 종이와 스캐너의 상대적인 방향을 알 필요가 없다는 것이다. 이것은 스캐너가 종이 표면 어디에나 내려질 수 있으며 클래스 파일이 보고된다는 것을 의미한다. 두 번째로, 클래스 서명은 현재 서로 다른 스캔 방향으로부터 취해진 특징들의 조합으로 구성될 수 있기 때문에 더 높은 레벨의 보안성이 제공된다는 것이다. 예를 들면, 클래스 서명을 형성하는 전송된 데이터 지점들의 세트가 직사각형 망상 구조의 두 개의 별개 주기성을 갖도록 사용될 수 있다. 다른 예들은 주어진 주기성의 육각형 망상 구조를 식별하고 동일한 주기성의 정사각형 망상 구조로부터 그것을 구별하기 위한 것과 같이 망상 구조의 회전 대칭의 차수를 결정하기 위한 것이다.
도 14a 및 14b는 함께 클래스 서명이 회전 스캔을 사용하여 어떻게 물품으로부터 측정되고, 인증 또는 기록되는지를 도시하는 흐름도를 도시한다.
단계 R1은 스캔 모터가 시작되는 초기 단계이다. 스캔 모터는 속도 v로 움직이도록 프로그램된다.
단계 R2는 각 광검출기에서 전체 스캔 길이 동안 약 매 1ms마다 광학 강도가 획득되는 데이터 획득 단계이다. 샘플 지점들 사이의 시간 간격은 △t이다. 유사하게, 인코더 신호가 시간의 함수로 획득된다. 스캔 모터가 높은 선형화 정확도를 가지고(예를 들면 스텝 모터일 수 있다) 그래서 데이터의 선형화가 요구되지 않을 수도 있다는 점을 주지하라. 인코더 신호는 위치 인코더 모듈(106)이 슬롯(124)에 인접하는 덮개(120) 상에 제공된 표시들을 통과할 때를 검출하는 것에 의하여 제공될 수 있다. 데이터는 ADC(31)로부터 데이터를 가져오는 PIC(30)에 의해 획득될 수 있다. 데이터 지점들은 실시간으로 PIC(30)로부터 PC(34)로 전달된다. 선택적으로, 데이터 지점들은 PIC(30) 내의 메모리에 저장될 수 있고 그 후 스캔 종료시 PC(34)로 전달될 수 있다. 각 스캔에서 수집되는 검출기 채널당 데이터 지점들의 수(n)는 이하에서 N으로 정의된다. 또한, 값 ak(i)는 i가 1부터 N까지 변할 때 광검출기(k) 로부터 i번째 저장된 강도 값이다.
단계 R3는 스캔 헤드 리턴 단계이다. 스캔 모터는 후속하는 스캔 동작의 준비로 스캐닝 메커니즘을 리셋하기 위하여 그것의 초기 위치로 역회전된다.
단계 R4는 선택적인 선형화 단계이다. 만약 수행된다면, 이 단계는 인코더 이행이 시간에 따라 고르게 분포되도록 하기 위하여 ak(i)를 부분적으로 확장 및 감축시키는 수치 내삽법(內揷法)을 적용한다. 이것은 모터 부분의 부분적 변화를 보정한다. 이 단계는 PC(34)에서 컴퓨터 프로그램에 의해 수행된다.
단계 R5는 i0를 0으로 설정하는 초기화 단계이다.
단계 R6는 데이터 지점들의 서브세트들이 전체 스캔으로부터 생성되는 단계이다. I가 i 0 +△i에서 i 0 +△I까지 변하는 ak(i)의 서브세트들 bk(i)가 생성된다. 도8b와 관련하여 상술한 바와 같이, △I는 스캐너의 호의 약 10°에 대응해야 한다.
단계 R7은 bk(i)의 푸리에 변환의 FT 진폭 스펙트럼 Bk(i)이 계산되는 FT 단계이다. 이 단계는 k개의 데이터 지점들의 세트에 개별적으로 빠른 푸리에 변환(FFT)의 적용에 의해 컴퓨터 프로그램 제어 하의 PC(34)에서 수행된다. 선택적으로 평균화된 FT 진폭 스펙트럼은 복수의 검출기들이 스캐너 헤드(102)에 제공될 것이기 때문에 각각의 k개의 개별 스펙트럼으로부터 계산될 수 있다. 각 변환에 사용되는 데이터의 짧은 시퀀스 때문에, FT 피크는 선형 스캔에 대한 것보다 더 넓고 덜 강하다. 그럼에도 불구하고, 특정 조건 하에서, 스펙트럼의 세트는 종이에 대한 좋은 클래스 서명을 형성시킨다.
단계 R8은 i=0(DC 구성요소)을 제외하고 Bk(i)를 최대로하는 i값이 식별되는 식별 단계이다. 이 인덱스(ipeak)는 컴퓨터 프로그램 제어 하에서 PC(34)에서 식별된다.
단계 R9는 Bk(i)의 평균의 제곱근(r.m.s)이 결정되는 단계이다. Bk(i)의 r.m.s는 다음을 사용하여 계산한다.
Figure 112007020280610-PCT00003
주어진 스캔 각(φ)에 대하여, 우리는 진폭 스펙트럼의 최대 피크 높이를 검색하고 그것을 진폭 스펙트럼의 r.m.s값으로 나누었다. 우리는 이 비율이 피크가 나머지 스펙트럼에 비하여 얼마나 더 높은지를 말해주기 때문에 이것을 피크 의의(significance)로 부른다. 약 3 내지 4보다 낮은 피크 의의는 명백하게 정의된 피크가 없다는 것을 의미한다. 약 4보다 높은 피크 의의는 잘 정의된 피크를 가리킨다. 만약 피크 의의가 약 3 내지 4보다 위에 있다면, 우리는 피크의 중심에서의 파장을 측정한다. 만약 피크 의의가 약 3 내지 4보다 작다면, 우리는 데이터를 버리고 φ의 다음 값으로 통과한다. 따라서 우리는 φ에 대한 피크 파장 그래프를 그릴 수 있으나, 잘 정의된 피크가 존재하는 곳에서 호의 부분이 제한된다. 이 그림은 스캔된 종이에 대한 클래스 서명을 형성시킨다.
도 8a는 종이로부터의 실제 측정에 대하여 진폭 스펙트럼의 r.m.s. 값에 대한 진폭 스펙트럼에서 가장 강한 피크의 진폭 비율을 도시한다. 명백하게 상당한 피크가 각 0도 내지 15도 사이에서 관찰될 수 있으며, 약한 피크는 45도 내지 090도 사이에서 나타난다. 0도에 가까운 가장 강한 피크에 초점을 맞추어, 도 8b는 이 피크의 파장을 각의 함수로 나타낸다. 408㎛의 대략적인 상수 파장이 발견되고 이것은 종이에 대한 클래스 서명을 형성한다. 도 8b에 도시될 수 있는 각에 대한 파장의 종속에서 약간 위로 올라간 커브는 스캔 방향이 변함에 따라 파장의 1/cos(각) 돌출 때문이다.
단계 R10은 비율 결정 단계이다. 비율 B(ipeak/rms)가 계산되고 저장된다.
단계 R11은 i0가 증가하는 증가 단계이다.
단계 R12는 i0=N이라 하더라도 단계 R6가 수행되게 하는 루프 테스팅 단계이다. 만약 i0=N이라면, 단계 R13이 수행된다.
단계 R13은 비율 B(ipeak/rms)를 최대로 하는 i0인 ipeak가 결정되는 글로벌 피크 데이터 지점 결정 단계이다.
단계 R14는 식 λpeak=2π/(ipeak×v△t)에 따라 PC(34)에서 ipeak와 관련된 파장이 결정되는 계산 단계이다. 피크 파장(λpeak)은 다음으로 클래스 서명으로 사용된다.
단계 R15는 결정 지점이다. 물품이 기록된 클래스 서명을 가지고 있다면 다음 단계는 단계 R16이다. 반면, 물품이 클래스 서명의 측정에 의해 인증되었다면, 다음 단계는 단계 R17이다. PC(34)는 단계 R15 다음에 어떤 단계가 오는지를 결정 하도록 프로그램된다.
단계 R16은 클래스 서명을 저장하는 단계이다. 종이의 설명과 관련된 클래스 서명값(λpeak)을 포함하는 기록이 PC(34)에 의해 데이터베이스에 저장된다. 데이터베이스(40)는 광학 판독기 장치(1)로부터 원격에 위치할 수 있으며, 기록은 그들 사이의 전송 전에 안전하게 암호화될 수 있다.
단계 R17은 클래스 서명을 검증하는 단계이다. PC(34)는 기 설정된 에러 오차한계 내에서 매칭이 발견될 때까지 데이터베이스(40) 내의 모든 목록들과 λpeak를 비교한다. PC(34)는 다음으로 어떤 것이 발견된다면 매칭 종이 형태에 대한 기록 목록 설명을 디스플레이한다. 매칭이 발견되지 않는다면, PC(34)는 선택적으로 다른 데이터베이스로 검색을 확장하고자 할 수 있다. 선택적으로, 어떠한 매칭되 사용가능하지 않다는 메시지가 디스플레이될 수 있다. 선택적으로, 임의의 클래스 파일이 발견되었는지 발견되지 않았는지에 따라, PC(34)는 다음으로 물품을 유일하게 식별하기 위하여 물품으로부터의 특징 서명이 기 결정된 특징 서명과 매칭되는지 여부를 결정하기 위한 분석을 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 장치가 어떻게 동작하는지를 나타내는 흐름도이다.
단계 A1은 프로세스의 시작이다. 프로세스는 PC(34)의 제어 하에 있다.
단계 A2는 판독 체적 내에 분석될 물품을 위치시키는 단계이다. 이 단계는 수동으로 또는 자동으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 종이 공급가가 장치 판독 체 적 내에 종이/판지 물품들을 위치시키기 위하여 사용될 수 있거나, 휴대용 스캐너가 물품 상에 위치될 수 있다.
단계 A3는 물품을 스캐닝하는 단계이다. 일 실시예에서, 이것은 선형 스캔을 사용하여 물품에 대하여 빔을 이동시키는 것을 포함한다. 그러나, 여기에 설명된 형식의 회전 스캔이 이 단계를 수행하기 위하여 사용될 수 있다.
단계 A4는 판독 체적에 대한 스캔 위치를 측정하는 단계이다. 스캔 기간 동안 스캐너의 위치에 관한 정보가 기록된다. 이 단계는 스캔이 진행되는 동안 PIC(30)를 통하여 인코더/디코더(19)로부터 데이터를 판독하는 것에 의하여 스캐너의 위치를 감시하는 PC(34)에 의해 수행된다.
단계 A5는 데이터 지점들의 세트가 순차적으로 저장되는 데이터 수집 단계이다. 검출기들(16a 내지 16d)로부터의 각 데이터 지점들의 세트는 PC(34)에 의해 평균화되고 평균화된 데이터 지점들의 세트로 저장된다.
단계 A6는 선형화 단계이다. PC는 세트 내의 연속적인 데이터 지점들이 스캔 동안 그들의 점유 시간 EH는 위치에 대하여 동일한 곳에 위치되는 것을 보장하기 위하여 데이터 지점들의 세트를 변경시키도록, 단계 A4에서 획득된 상대적 측정 위치 정보를 사용하는 것에 의하여 클래스 서명을 결정하기 전에 데이터 지점들의 세트를 선형화한다.
단계 A7은 변환 단계이다. PC(34)는 평균화된 데이터 지점들의 세트에 빠른 푸리에 변환(FFT)을 적용한다. FFT 또는 다른 변환이 하나 이상의 피크를 포함하는 변환된 데이터 세트를 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
단계 A8은 클래스 서명을 결정하는 것과 관련이 있다. 단계 A7에서 결정된 변환의 진폭 피크들은 디지털 신호를 도출하기 위한 임계값이다. 이 디지털 신호는 클래스 서명으로 사용된다.
단계 A9는 비교 단계이다. 클래스 서명은 데이터베이스(40)에 저장된 기설정된 클래스 서명의 데이터베이스와 비교된다.
단계 A10은 결정 단계이다. 만약 클래스 서명에 대한 매칭이 데이터베이스(40) 내에 발견되지 않는다면, 장치는 단계 A11을 진행한다. 그렇지 않고, 클래스 서명에 대한 매칭이 발견되면, 장치는 클래스 서명을 검증하기 위하여 단계 A12를구현하는 것을 진행한다.
단계 A11은 장치가 물품의 클래스 서명이 인식되지 않음을 장치의 운용자에게 알려줄 수 있는 거절 단계이다. 운용자는 다음으로 이 통지에 따라 행동할 방법을 결정할 수 있다.
단계 A12는 특징 서명을 결정하는 단계이다. 이 단계는 상술한 바와 같은 특징 서명을 결정하기 위한 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 측정된 특징 서명들을 비교하기 위하여 데이터베이스 내의 모든 특징 서명에 대하여 데이터베이스(40)를 검색하기 전에, PC(34)는 검색을 위하여 기설정된 특징 서명들의 서브세트를 선택할 수 있다. 이것은 측정된 특징 서명과의 매칭을 위한 검색 속도를 빠르게 한다. 추가적으로, 이 실시예에서, 장치는 클래스 및 특징 서명 모두를 도출하기 위하여 스캔 동안 획득된 동일한 데이터 지점들의 세트를 사용할 수 있다.
단계 A13은 다른 결정 단계이다. 만약 특징 서명에 대한 매칭이 데이터베이 스(40) 내에서 발견되지 않는다면, 장치는 상술한 단계 A11로 진행한다.
단계 A14는 클래스 및 특징 서명 모두가 인식되는 것에 도달되는 단계이다. 이 단계에서 다양한 표시 및 행동들이 일어난다. 예를 들면, 종이/판지 물품이 유효하게 식별되는 표시가 장치의 운영자에게 디스플레이될 수 있으며, 바람직하게는 자동 잠금 해제가 활성화되는 등이다.
상술한 설명으로부터, 종이 또는 판지와 같은 물질로 이루어진 물품들이 그 물질을 간섭 방사선에 노출시키고, 그 물질로부터 간섭 방사선의 산란을 측정하는 데이터 지점들의 세트를 수집하며, 상기 데이터 지점들의 세트로부터 상기 물품의 클래스/특징 서명을 결정하는 것에 의하여 식별될 수 있음이 이해될 것이다.
또한 스캔 영역이 물품의 크기 또는 위치 면에 본질적으로 임의적이라는 것이 이해될 것이다. 원한다면, 스캔은 예를 들면 더 큰 2차원 영역을 덮을 수 있도록 주사된 선형 스캔일 수 있다.
또한, 이것이 물품을 간섭 방사선에 노출시키고, 상기 물품의 고유 구조로부터 간섭 방사선의 산란을 측정한 데이터 지점들의 세트를 수집하며, 상기 데이터 지점들의 세트로부터 상기 상품의 클래스/특징 서명을 결정하는 것에 의하여 그것의 패키징, 서류 또는 의류에 달린 아이템에 의해 상품을 식별하기 위하여 어떻게 적용될 수 있는지가 이해될 것이다.
수치 프로세싱의 상술한 설명으로부터, 빔 지역화의 열화가 시스템에 큰 영향을 미치진 않지만, 우연한 매칭 확률을 증가시키는 것에 의하여 그것의 성능을 악화시킬 것이라는 점이 이해될 것이다. 따라서, 장치는 급작스런 고장보다 성능 면에서 지속적으로 점진적인 악화를 가져오는 장치 변화에 대하여 강하다. 어떤 경우든, 응답 데이터 내에서 특징 최소 특성 크기를 확인하기 위하여 수집된 데이터의 자가보정을 수행하는 것에 의하여, 판독기의 자가 테스트를 수행하고 그에 의하여 임의의 장치 문제를 알아내는 것은 간단하다.
예를 들면 종이 또는 판지에 적용될 수 있는 다른 보안 측정은 스캔된 영역에 투명한 실(seal, 예를 들면 접착 테이프)을 접착하는 것이다. 접착제는 그것의 제거가 검증 스캔을 수행하기 위하여 반드시 보호되어야 하는 그 아래 표면 구조를 파괴시킬만큼 충분히 강한 것으로 선택된다.
상술한 바와 같이, 판독기는 본 발명을 구현하기 위하여 특별히 설계된 장치 내에 구현될 수 있다. 다른 경우에 판독기는 사진 복사 기계, 문서 스캐너, 문서 관리 시스템, POS 장치, ATM, 비행기 티켓 탑승권 판독기 또는 다른 장치와 같이 다른 기능으로 주로 설계된 장치에 적절한 보조 구성요소를 추가하는 것에 의하여 설계될 수 있다.
도 16a 내지 16g 는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 맞춤 스크린을 도시한다. 이 스크린은 표준 종이-제조 프로세스에 사용될 수 있다. 인쇄는 원하는 클래스 서명을 제공하기 위하여 제공될 수 있다. 그러한 인쇄는 1차원 또는 2차원 패턴 변형들을 결합시킬 수 있다. 인쇄된 패턴들은 스캐너가 패턴의 원하는 주파수 요소를 검출하는 것을 보장하기 위하여 스캐너 길이보다 작은 또는 같은 주기성을 가진 주기적인 것일 수 있다.
맞춤 스크린은 표준 종이 제조 스크린을 대체하기 위하여 사용될 수 있다.
스크린을 제조하기 위한 다양한 기술들 및 재료들이 본 기술분야에서 잘 알려져 있으며(예를 들면 참조 [6] 내지 [13]을 보라), 이들이 맞춤 스크린을 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 스크린은 스테인레스 스틸, 폴리머 재료 등오루 형성된 배선, 판 등을 사용하여 제조될 수 있다.
도 16a는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤 스크린(160)을 도시한다. 맞춤 스크린(160)은 제1 방향(y-축)으로 규칙적인 간격으로 위치된 배선 격자(161a 내지 161n)를 포함한다. 규칙적으로 위치된 개별적인 배선들(162a 내지 162n)의 형성된 그룹은 제1 방향을 가로지르는 제2 방향(x-축)으로 규칙적인 간격(164)으로 제공된다. 따라서 이러한 스크린(160)에 의해 남겨진 인쇄는 제1 방향으로 단일 주파수 요소를 갖는다. 그것은 또한 제2 방향으로 2개의 주파수 요소를 갖는다. 제1 요소는 배선들(164)의 그룹의 위치을 반영하고, 제2 요소는 내부 와이어 위치(165)를 반영한다.
도 16b는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤 스크린(170)을 도시한다. 맞춤 스크린(170)은 제1 방향(y-축)으로 규칙적인 간격(173)에 위치된 배선들(171a 내지 171n)의 격자를 포함한다. 배선들(172a 내지 172n)의 위치된 그룹은 제1 방향을 가로지르는 제2 방향(x-축)으로 규칙적 간격(174)으로 제공된다. 제1 방향으로 제공된 배선 그룹들(172a 내지 172n)은 그룹 내의 개별 배선들 사이의 공간이 선형적으로 증가하는 처프(chirped) 패턴에 따라 위치된다.
따라서 이러한 스크린에 의해 남겨진 인쇄는 제1 방향으로 단일 주파수 요소를 갖는다. 그것은 또한 그룹들(172a 내지 172n) 내의 배선들에 적용된 처프 공간 변조로부터 도출된 제2 방향으로 분산된 주파수 신호뿐 아니라, 제2 방향으로의 그룹들 사이에 공간(174)으로부터 도출된 주파수 요소를 갖는다.
도 16c는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤 스크린(180)을 도시한다. 맞춤 스크린(180)은 제1 방향(y-축)으로 규칙적인 간격에 위치된 배선들(181a 내지 181n)의 격자를 포함한다. 다양한 배선들의 그룹들(182a 내지 182n)이 제1 방향을 가로지르는 제2 방향(x-축)으로 규칙적 간격(184)으로 제공된다. 하나의 그러한 그룹들이 위치될 수 있는 곳에, 이 실시예에서, 좀 더 가깝게 패키징된 배선 그룹에 통합된 그룹(182c)이 제공된다.
이 스크린에 의해 남겨진 인쇄는 제1 방향으로 단일 주파수 요소를 갖는다. 그것은 또한 제2 방향으로 세 개의 주파수 신호를 갖는다. 제1 요소는 배선 그룹의 공간(184)을 반영하고, 제2 요소는 배선 사이 공간을 반영한다. 그러나, 제3 요소는 제1 요소보다 높은 주파수로 나타나지 않는다. 제3 요소는 그룹(182c) 내의 배선에 가까운 패키징으로부터 도출된다.
제3 주파수 요소를 관찰하는 것에 의하여, 그룹(182c)의 공간을 갖는 배선 그룹의 종이 제조 동안 사용이 검출될 수 있다. 이것은 이진 신호를 인코딩하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 그룹의 배선 사이 공간들은 이진수 디지트 또는 바이트의 시퀀스의 인코딩을 가능하게 하기 위하여 제공될 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 그러한 바이트들은 다양한 정보를 인코딩하는데 사용될 수 있다.
도 16d는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤 스크린(190)을 도시한다. 맞춤 스크린(190)은 제1 방향(y-축)으로 규칙적인 간격(193)에 위치된 배선들(191a 내지 191n)의 격자를 포함한다. 배선들(192a 내지 192n)의 위치된 그룹은 제1 방향을 가로지르는 제2 방향(x-축)으로 규칙적 간격(174)으로 제공된다. 그룹 내의 배선들(192a 내지 192n)은 사인파적으로 변하는 패턴에 따라 위치된다.
이 스크린에 의해 남겨진 인쇄는 제1 방향으로 단일 주파수 요소를 갖는다. 그것은 또한 그룹들(192a 내지 192n) 내의 배선들에 적용되는 사인파적인 공간 변조로부터 도출된 제2 방향으로 분산된 주파수 신호를 갖는다. 다양한 실시예에서, 사인파적인 공간 변조는 다양한 인코딩 기술을 제공하기 위하여 변조될 수 있는 캐리어 신호로 동작한다. 예를 들면, 위상 편이 변조가 배선의 적절한 공간화에 의해 종이에 적용될 패턴으로 사인파적으로 인코딩된 캐리어에 적용될 수 있다.
도 16e는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤 스크린(200)을 도시한다. 맞춤 스크린(200)은 제1 방향(y-축)으로 규칙적인 간격(203)에 위치된 배선들(201a 내지 201n)의 격자를 포함한다. 그룹들 내의 위치된 배선들(201a 내지 201n)은 스스로 규칙적 간격(206)으로 위치된다. 규칙적으로 위치된 배선들의 그룹들(202a 내지 202n)은 또한 제1 방향을 가로지르는 제2 방향(y-축)으로 규칙적인 간격(204)으로 제공된다.
이 스크린(200)에 의해 남겨진 인쇄는 제1 방향으로 두 개의 주파수 성분을 제2 방향으로 두 개의 주파수 성분을 갖는다. 제1 방향에서 제1 요소는 배선들의 그룹(201a 내지 201n)들의 공간들(203)을 반영하고, 제2 요소는 배선 사이의 공간(206)을 반영한다. 제2 방향으로의 제1 요소는 배선들의 그룹(202a 내지 202n) 사이의 공간(204)을 반영하고 제2 요소는 배선 사이의 공간(205)을 반영한다.
도 16f는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤 스크린(210)을 도시한다. 맞춤 스크린(210)은 규칙적인 2차원 패턴으로 위치된 복수의 교차 형태의 구멍들(202)을 포함하는 판(201)을 포함한다. 그러한 스크린은 종이 재료를 에칭하거나 펀칭하는 것에 의해 형성될 수 이TEk.
도 16g는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤 스크린(220)을 도시한다. 맞춤 스크린(220)은 규칙적인 2차원 패턴으로 위치된 반복하는 구성 패턴들(222, 224)을 포함하는 판(221)을 포함한다. 이 패턴은 서로 다른 크기의 원형 구멍들(222, 224)의 선태적인 그룹들의 반복하는 시퀀스를 포함하고 개수는 규칙적인 간격(223)으로 위치한 격자 배열로 설정된다. 제1 그룹의 원형 구멍(222)의 제1 그룹은 3×3 배열의 함께 그룹화된 원형 구멍들로 구성된다. 제2 그룹의 원형 구멍(224)은 2×2 배열의 함께 그룹화된 원형 구멍들로 구성된다. 제1 및 제2 그룹(222, 224)은 판(221)의 거의 동일한 표면 영역을 점유한다.
스크린(220)에 의해 남겨진 인쇄는 격자 간격(223)으로부터 유도된 주파수 성분 및 구멍들의 그룹(222, 224)으로부터 발생한 좀 더 복잡한 응답을 갖는다. 그러한 응답은 맞춤 스크린(220)을 사용하여 이루어진 종이/판지에 대한 클래스 서명을 제공하기 위하여 측정되고 사용될 수 있다.
도시된 스크린들에 의해 이루어진 인쇄들이 푸리에 변환 또는 다른 종류의 변환 분석을 사용하여 클래스 서명을 결정하기 위한 기능적 분석을 위하여 수정가능하다는 것이 자명할 것이다.
본 발명이 특정 실시예가 설명되고 있지만, 많은 변형/추가 및/또는 대체가 본 발명의 사상 및 범위 내에서 이루어질 수 있음이 자명할 것이다.
본 명세서 내에 포함되어 있음
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[13] WO 2004/020734

Claims (37)

  1. 광학 빔으로 물품을 스캐닝하기 위한 스캐너;
    상기 빔이 판독 체적을 스캐닝할 때 획득된 신호들로부터 데이터 지점들의 세트를 수집하기 위한 검출기 장치;
    물품이 상기 물품의 고유 특성으로부터 알려진 속성 형태의 물품을 식별하는 기설정된 클래스 서명을 소유하고 있는지 여부를 결정하도록 상기 데이터 지점들의 세트를 프로세싱하기 위한 데이터 획득 및 프로세싱 모듈을 포함하고,
    상기 데이터 지점들에서 서로 다른 것들을 상기 스캔 동안 서로 다른 시간에 획득된 신호와 관련된 것을 특징으로 하는 판독 체적 내에 위치된 종이 또는 판지로 이루어진 물품 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 상기 데이터 지점들의 세트가 상기 물품의 고유 특성들 내의 주기적 변화를 가리키는 서명 정보를 포함하는지 여부를 결정하기 위하여 상기 데이터 지점들의 세트를 분석하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 상기 데이터 지점들에 적용된 수학적 변환의 결과로부터 측정된 클래스 서명을 도출하고, 상기 측정된 클래스 서명을 하나 이상의 기설정된 클래스 서명과 비교하도록 동작하며, 상기 측정된 클래스 서명과 기설정된 클래스 서명 사이의 매칭이 상기 물품이 매칭된 기설정된 클래스 서명과 관련된 속성 형태임을 가리키는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캔 동안 상기 빔과 물품의 상대적인 위치를 측정하기 위한 인코더/디코더 모듈을 더 포함하며,
    상기 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 상기 세트 내의 연속적인 데이터 지점들이 상기 스캔 동안 그들의 점유 시간 및 위치에 관하여 동일하게 위치됨을 보장하기 위하여 상기 데이터 지점들의 세트를 변경시키도록 상기 인코더/디코더 모듈로부터 획득된 상대적 측정 위치 정보를 사용하는 것에 의하여 클래스 서명을 결정하기 전에 데이터 지점들의 세트를 선형화하도록 더 동작하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 상기 데이터 지점들의 세트로부터 특징 서명을 결정하도록 더 동작하며, 상기 특징 서명은 동일한 속성 형태의 다른 물질로부터의 개별 물품을 구별하기 위한 것임을 특징으로 하는 물품 분석 장치
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품의 고유 특성들은 원래 제조 프로세스 동안 상기 종이 또는 판지에 인쇄되는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐너는 선형 스캐닝 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐너는 회전 스캐닝 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캐너는 상기 물품을 향하여 거의 수직 입사로 빔을 투사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기 배열은 상기 판독 체적의 각각 서로 다른 부분으로부터의 산란을 감지하도록 배열되고 설계된 복수의 검출기 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 획득 및 프로세싱 모듈은 상기 복수의 검출기 채널들로부터 수집된 복수의 데이터 지점들의 세트를 평균화하고 상기 평균화된 데이터 세트로부터 상기 클래스 서명을 결정하도록 더 동작하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 장치.
  12. 판독 체적 내에 물품을 위치시키는 단계;
    광학 빔으로 상기 물품을 스캐닝하는 단계;
    상기 빔이 상기 판독 체적을 스캐닝할 때 획득된 신호들로부터 데이터 지점들의 세트를 수집하는 단계; 및
    상기 물품이 상기 물품의 고유 특성으로부터 알려진 속성 형태의 물품들을 식별하는 기설정된 서명 정보를 소유하고 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 데이터 지점들의 세트를 프로세싱하는 단계를 포함하며,
    상기 데이터 지점들에서 서로 다른 것들을 상기 스캔 동안 서로 다른 시간에 획득된 신호와 관련된 것을 특징으로 하는 종이 또는 판지로 이루어진 물품 분석 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 데이터 지점들의 세트를 프로세싱하는 단계는 상기 데이터 지점들의 세트가 상기 물품의 고유 특성들 내의 주기적 변화를 가리키는 서명 정보를 포함하는 지 여부를 결정하기 위하여 상기 데이터 지점들의 세트를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 데이터 지점들의 세트를 프로세싱하는 단계는 상기 데이터 지점들에 적용된 수학적 변환의 결과로부터 측정된 클래스 서명을 도출하고, 상기 측정된 클래스 서명을 하나 이상의 기설정된 클래스 서명과 비교하는 단계를 포함하며, 상기 측정된 클래스 서명과 기설정된 클래스 서명 사이의 매칭이 상기 물품이 매칭된 기설정된 클래스 서명과 관련된 속성 형태임을 가리키는 것을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스캔 동안 상기 빔과 물품의 상대적인 위치를 측정하는 단계; 및
    상기 세트 내의 연속적인 데이터 지점들이 상기 스캔 동안 그들의 점유 시간 및 위치에 관하여 동일하게 위치됨을 보장하기 위하여 상기 데이터 지점들의 세트를 변경시키도록 상대적 측정 위치 정보를 사용하는 것에 의하여 클래스 서명을 결정하기 전에 데이터 지점들의 세트를 선형화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 지점들의 세트로부터 특징 서명을 결정하도록 상기 데이터 지점들의 세트를 프로세싱하는 단계를 더 포함하며, 상기 특징 서명은 동일한 속성 형태의 다른 물질로부터의 개별 물품을 구별하기 위한 것임을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품의 고유 특성은 통상의 제조 프로세스 동안 상기 종이 또는 판지에 첨가된 인쇄들인 것을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품의 스캐닝 단계는 선형 스캔을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  19. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품의 스캐닝 단계는 회전 스캔을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물품을 향하여 상기 빔을 거의 수직 입사로 투사시키는 단계를 포함하는 물품 분석 방법.
  21. 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판독 체적의 각각 서로 다른 부분으로부터의 산란을 감지하도록 배열되고 설계된 복수의 배열된 검출기 채널로부터 복수의 데이터 지점들의 세트를 수집하는 단계를 포함하며 것을 특징으로 하는 물품 분석 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 클래스 서명을 결정하기 위하여 순차적으로 사용되는 데이터 세트를 제공하기 위하여 상기 복수의 검출기 채널들로부터 수집된 복수의 데이터 지점들의 세트를 평균화하는 단계를 더 포함하는 물품 분석 장치.
  23. 알려진 속성 형태를 가진 물품을 식별하는 기설정된 클래스 서명을 제공하기 위하여 종이 또는 판지 물품에 맞춤 인쇄 패턴을 첨가하도록 배열되고 설계된 복수의 소자들을 포함하는 종이 또는 판지 물품을 제조하기 위한 스크린.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 주기적인 것을 특징으로 하는 스크린.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 처프 변조(chirped modulation), 초주기성 변조(super- periodicity modulation), 진폭 변조, 위상 편이 변조(phase shift keying modulation), 및 주파수 편이 변조(frequency shift keying modulation) 기술들 중 하나 이상에 따라 제공되는 공간 변조를 혼합시킨 것을 특징으로 하는 스크린.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 하나 이상의 비트 시퀀스를 종이 또는 판지로 인코딩하는 것을 특징으로 하는 스크린.
  27. 물품이 맞춤 인쇄 패턴을 첨가하기 위하여 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 스크린을 사용하는 단계를 포함하는 맞춤 인쇄 패턴을 포함하는 종이 또는 판지 물품의 제조 방법.
  28. 알려진 속성 타입에 속하는 물품을 식별하기 위하여 클래스 서명을 제공하는 맞춤 인쇄 패턴을 포함하는 종이 또는 판지 물품.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 가시적(visible)이지 않은 것을 특징으로 하는 종이 또는 판지 물품.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 주기적인 것을 특징으로 하는 종이 또는 판지 물품.
  31. 제28항 내지 제30항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 처프 변조(chirped modulation), 초주기성 변조(super-periodicity modulation), 진폭 변조, 위상 편이 변조(phase shift keying modulation), 및 주파수 편이 변조(frequency shift keying modulation) 기술들 중 하나 이상에 따라 제공되는 공간 변조를 혼합시킨 것을 특징으로 하는 종이 또는 판지 물품.
  32. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 하나 이상의 비트 시퀀스를 상기 종이 또는 판지에 인코딩한 것을 특징으로 하는 종이 또는 판지 물품.
  33. 실질적으로 첨부된 도면의 도 9, 11, 12, 14A, 14B, 15 및 17을 참조하여 상술한 바와 같이 종이 또는 판지로 이루어진 물품을 분석하는 방법.
  34. 실질적으로 첨부된 도면의 도 1 내지 6b, 13의 (a) 및 13의 (b)를 참조하여 상술한 바와 같이 판독 체적 내에 위치된 종이 또는 판지로 이루어진 물품을 분석하는 장치.
  35. 실질적으로 여기에 상술한 바와 같은 종이 또는 판지의 제조 스크린.
  36. 실질적으로 여기에 상술한 바와 같은 맞춤 인쇄 패턴을 포함하는 종이 또는 판지 물품의 제조 방법.
  37. 실질적으로 여기에 상술한 바와 같은 종이 또는 판지 물품.
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