RU2103740C1 - Способ проверки денежных банкнот - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способам распознавания подлинности документов с предварительным контрольным тестированием и может быть использовано для определения подлинных и фальшивых денежных знаков, а также для проверки финансовых документов. Способ позволяет надежно выявлять фальшивые банкноты. Способ основан на измерении двух независимых индивидуальных пространственно-протяженных признаков обрабатываемой банкноты, один из которых (признак текстуры бумаги) характеризует индивидуальные особенности банкноты, порождаемые технологией производства бумаги для банкнот, а другой (типографский признак) - индивидуальные особенности, порождаемые полиграфическим процессом печати банкнот, и последующем взаимном сравнении этих признаков с эталонным значением, которое соответствует заданной комбинации аналогичных признаков подлинной банкноты, формируемой при контрольном тестировании подлинной банкноты в процессе ее изготовления. Первый признак измеряется путем просвечивания чистой зоны банкноты первым сканирующим лазерным лучом с длиной волны λ₁ , а второй признак - путем считывания типографского признака вторым лазерным лучом с длиной волны λ₂ , отражающейся от поверхности банкноты. 1 ил.

Description

Изобретение относится к способам распознавания подлинности документов с предварительны контрольным тестированием и может быть использовано для определения подлинности и фальшивых денежных знаков, а также для проверки финансовых документов.

Известен способ проверки предметов, заключающийся в облучении источником света предмета, на который нанесено кодовое поле с шаблоном, преобразовании прошедшего через предмет светового потока в электрический сигнал, по которому осуществляют опознавание или неопознавание предмета [1].

Недостатком данного способа является низкая достоверность результатов распознавания при работе с денежными знаками.

Известен способ для проверки подлинности банкнот, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что поверхность банкноты облучают двумя сканирующими оптическими лучами с различными длинами волн, первым из которых банкноту просвечивают, прошедший световой поток преобразуют в электрический сигнал с последующим преобразованием его в первый цифровой код и запоминанием последнего, значение которого используют при сравнении с эталонным значением, полученным при контрольном тестировании банкноты, результат совпадения с которым служит подтверждением подлинности банкнот, при этом при контрольном тестировании банкноты при ее изготовлении эталонное значение формируют путем выполнения вышеперечисленных операций в той же последовательности до получения первого цифрового кода, который запоминают в качестве эталонного значения [2].

Однако данный способ не позволяет учитывать как текстуру бумаги и полиграфические признаки банкноты, так и специфику сочетания полиграфических признаков и текстуры, а определяют лишь общую степень прозрачности бумаги банкноты. Указанные недостатки приводят к низкой вероятности распознавания фальшивых банкнот.

Цель изобретения - повышение вероятности распознавания фальшивых банкнот и повышение надежности определения подлинности банкнот.

Способ проверки денежных банкнот заключается в том, что поверхность проверяемой банкноты облучают двумя сканирующими оптическими лучами с различными длинами волн, первым из которых банкноту просвечивают, преобразуют прошедший световой поток в электрический сигнал с последующим преобразованием его в первый цифровой код и запоминанием последнего, значение которого используют при сравнении с эталонным значением, полученным при контрольном тестировании банкноты, результат совпадения с которым используется для проверки подлинности банкноты. Одновременно с просвечиванием банкноты осуществляют отражение от поверхности проверяемой банкноты второго сканирующего оптического луча и отраженный световой поток преобразуют в электрический сигнал с последующим преобразованием его во второй цифровой код и запоминанием последнего. При сравнении с эталонным значением используют заданную цифровую комбинацию из первого и второго цифровых кодов. При этом первый цифровой код формируют из первого электрического сигнала путем измерения значений текстуры бумаги банкноты. Эталонное значение банкноты получают путем контрольного тестирования банкноты при ее изготовлении путем выполнения тех же операций в той же последовательности до получения заданной цифровой комбинации между первым и вторым цифровыми кодами, которую запоминают в качестве эталонного значения.

Сущность изобретения поясняется на чертеже.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ проверки денежных банкнот.

Устройство содержит первый лазерный источник 1 излучения, второй лазерный источник 2 излучения, банкнота 3, первый сканер 4, второй сканер 5, первый приемник 6 излучения, первый аналого-цифровой преобразователь 7 (АЦП), блок 8 определения текстуры бумаги, первый блок 9 буферной памяти, синхронизатор 10, второй приемник излучения, второй аналого-цифровой преобразователь 12 (АЦП), цифровой преобразователь 13, второй блок 14 буферной памяти; блок 15 формирования заданной цифровой комбинации, коммутатор 16, блок 17 сравнения и блок 18 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Первый и второй лазерные источники излучения 1 и 2, имеющие разные длины волн, одновременно облучают банкноту 3. Длину волны первого лазерного источника излучения 1 выбирают такой, чтобы бумага банкноты была частично прозрачной для данного излучения, а длину волны второго лазерного источника излучения 2 такой, чтобы это излучение хотя бы частично отражалось от поверхности банкноты. Возможными значениями длин волн могут быть следующие:

Первый и второй сканеры 4 и 5 осуществляют последовательный просмотр поверхности банкноты: первый сканер 4, работающий в однострочном режиме, просматривает чистую зону, свободную от знаков типографской печати, а второй сканер 5, работающий в растровом режиме, просматривает зону со специфическим для данной банкноты типографским признаком (например, зону расположения номинала или номера банкноты), причем размеры первой зоны выбирают много большими поперечного размера волокна бумаги, а поперечный размер первого сканирующего оптического луча - много меньше поперечного размера волокна бумаги банкноты.

Благодаря волокнистой структуре материала бумаги, используемой для изготовления банкнот, сама бумага обладает очень специфической внутренней стохастической текстурой. Указанная текстура является случайной для каждой конкретной банкноты и в тоже время обладает достаточно устойчивыми статистическими признаками (такими как, например, автокорреляционная функция) для каждого типа (например, номинала) банкнот. Наличие такой текстуры приводит к модуляции проходящего через банкноту сканирующего лазерного излучения.

Прошедшее сквозь банкноту излучение первого лазерного источника излучения 1 воспринимается первым приемником излучения 6. Первый приемник излучения 6 формирует первый электрический сигнал V(t), где t₁≤t_N≤ t₂, t₁ - момент начала сканирования банкноты, t₂ - момент окончания сканирования банкноты. Первый электрический сигнал V(t) с помощью АЦП 7 дискретизируется, квантуется и преобразуется в последовательность цифровых отсчетов V₁, V₂...V_N, где

, Δt₁ - интервал дискретизации. Эти цифровые отсчеты V₁, V₂,..., V_N вводятся в блок 8 измерения текстуры бумаги, который осуществляет анализ полученных цифровых данных и определяет значения текстуры бумаги. В качестве значений текстуры могут использоваться как сама последовательность цифровых отсчетов, уплотненная тем или иным способом сокращения избыточности, так и оценки статистических параметров указанной последовательности цифровых отсчетов текстуры. В предпочтительном варианте значениями текстуры бумаги являются:
1. Среднее значение

.

2. Стандартное отклонение

.

3. Интервал корреляции

где I = 1, 2,..., N/2$
4. Моменты третьего и четвертого порядка

5. Амплитуды преобладающих частот энергетического спектра

где f₁ и f₂ - первые две преобладающие частоты спектра.

В блоке 8 значения текстуры упорядочиваются в виде первого цифрового кода
Ω₁= (V₁,V,z,a,b,A₁,A₂)
который поступает в первый блок 9 буферной памяти, где по команде синхронизатора 10 запоминается.

Отраженное от банкноты 3 излучение второго лазерного источника излучения принимается вторым приемником излучения 11, преобразующим световой поток во второй электрический сигнал V(t), где τ₁≤ t ≤ τ₂ τ₁ - момент начала сканирования сканером 5, τ₂ - момент окончания сканирования. В АЦП 12 второй электрический сигнал V(t) дискретизируется, квантуется и преобразуется в последовательность цифровых отсчетов V₁, V₂,...,V_M где

, Δτ - интервал дискретизации.

Эти цифровые отсчеты последовательно заводятся в цифровой преобразователь 13 в виде последовательного кода V₁, V₂,...V_M. Блок 13 анализирует последовательность цифровых отсчетов и формирует второй цифровой код - код типографского признака банкноты 3. Типографским признаком банкноты может быть номинал банкноты, номер ее серии и т.д. В предпочтительном варианте типографским признаком является номинал банкноты. Каждому номиналу банкноты соответствует своя эталонная последовательность цифровых отсчетов:
банкноты номиналом L₁ дают последовательность U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{1}}{\text{1}}$ ,U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{1}}{\text{2}}$ ... U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{1}}{\text{2}}$ ;
банкноты номиналом L₂ дают последовательность U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{1}}$ ,U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ ... U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ ;
банкноты номиналом L_R дают последовательность U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{R}}{\text{1}}$ ,U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{2}}$ ... U $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{R}}{\text{2}}$ ;
В блоке 13 текущая последовательность отсчетов сравнивается с вышеуказанным эталонными последовательностями, которые определяются при эталонном тестировании, и формируется второй цифровой код Ω₂ , равный номиналу банкноты, для которого произошло совпадение сравниваемых последовательностей, при этом: Ω₂ = [D], где D - один из возможных номиналов банкноты (L₁, L₂ ... или L_R).

Полученный второй цифровой код Ω₂ поступает во второй блок 14 буферной памяти, где под действием соответствующей команды синхронизатора 10 он запоминается.

После этого под действием соответствующих команд синхронизатора 10 осуществляется одновременное считывание первого цифрового кода Ω₁ из первого блока 9 буферной памяти и второго цифрового кода Ω₂ из второго блока 14 буферной памяти и передача считанных кодов в блок 15 формирования заданной цифровой комбинации.

В блоке 15, который конструктивно может быть выполнен в виде вычислителя, из первого и второго цифровых кодов Ω₁ и Ω₂ формируется заданная цифровая комбинация Ω/ . В качестве заданной цифровой комбинации может использоваться логическая разность кодов Ω₁ и Ω₂, логическая сумма, произведение, циклическая перестановка и т.д. В предпочтительном варианте в качестве заданной комбинации используется простое объединение кодов Ω₁ и Ω₂ посредством их последовательного соединения

Заданная цифровая комбинация Ω через коммутатор 16, вход которого под действием соответствующей команды синхронизатора 10 соединяется с первым выходом коммутатора, поступает в блок 17 сравнения.

В блоке 17 сравнения производится двухступенчатое сравнение полученной данной цифровой комбинации Ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{1}}$ ,Ω с эталонными значениями

, хранящимися в блоке 18 памяти. Каждое из эталонных значений имеет вид комбинации A $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{1}}$ и A $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{2}}$ , где D^э, V^э, v^э, Z^э, a^э, b^э, Ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{1}}$ ,Ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{2}}$ ... Ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{U}}$ - среднее значение, стандартное отклонение, интервал корреляции, моменты третьего и четвертого порядков и амплитуды преобладающих частот эталона.

Эталонные значения Ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{1}}$ ,Ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{2}}$ ... Ω $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{э}}{\text{U}}$ , соответствующие банкнотам разного номинала, формируются устройством при контрольном тестировании банкнот при их изготовлении и через коммутатор 16, вход которого в это время за счет соответствующей команды синхронизатора 10 соединен с вторым выходом коммутатора, последовательно вводятся в блок 16 памяти, где они по командам синхронизатора 10 запоминаются.

В процессе сравнения каждое из вышеупомянутых эталонных значений Ω последовательно считывается из блока 16 памяти и сравнивается в блоке 17 по двухступенчатой схеме с заданной цифровой комбинацией

.

На первой ступени сравнения в блоке 17 сравниваются коды типографского признака банкноты
ΩΩ
т. е. проверяется соответствие номинала проверяемой банкноты номиналу банкноты, использовавшейся при контрольном тестировании.

Если имеет место соответствие номиналов, то выполняется вторая ступень сравнения, на которой производится поразрядное сравнение текстур проверяемой и контрольной банкнот.

Ω
Если сравнение дает совпадение сравниваемых величин, то проверяемая банкнота классифицируется как подлинная, а если совпадение кодов отсутствует, то классифицируется как фальшивая.

Способ обеспечивает высокую надежность проверки подлинности банкнот и распознавания фальшивых банкнот. При использовании в качестве типографского признака банкноты ее порядкового номера, а в качестве значений текстуры последовательность цифровых отсчетов, складывается следующая ситуация. В одной серии банкнот одного номинала (например, по 100 руб.) имеется 10⁸ различных номеров. Текстура бумаги банкноты определяется при числе отсчетов 1000. Если для изготовления фальшивых банкнот удалось тем или иным способом использовать натуральную госзнаковскую бумагу, что само по себе маловероятно, то вероятность случайного получения нужного соответствия комбинации номера банкноты и цифрового кода текстуры бумаги банкноты ее контрольному значению равна 10⁸, т.е. в среднем только одна из 10⁸ фальшивых банкнот будет идентифицирована как подлинная. В способе прототипе, где бумага банкноты характеризуется двумя отсчетами, вероятность совпадения составляет 10^-3.

Если же фальшивомонетчики при изготовлении фальшивых банкнот попытаются с помощью устройства, реализующего данный способ, подобрать для бумаги с имеющейся текстурой такой номер банкноты, который бы в сочетании с кодом ее текстуры соответствовал одному из эталонных значений заданной цифровой комбинации из таблицы в памяти блока памяти 18, то при умеренном ограничении на быстродействие устройства (не более 10 обращений к блоку памяти 18 и последующих сравнений в секунду) перебор всех возможных комбинаций для выявления и ручного подбора нужного номера для конкретно изготавливаемой фальшивой банкноты с конкретной текстурой бумаги займет около одного месяца. При отсутствии же у фальшивомонетчиков натуральной госзнаковской бумаги подобрать нужную оптическую текстуру бумаги без соответствующей государственной бумагоделательной и сырьевой базы практически невозможно.

Claims (1)

1. Способ проверки денежных банкнот, заключающийся в том, что поверхность банктноты облучают двумя сканирующими оптическими лучами с различными длинами волн, первым из которых банкноту просвечивают, прошедший через банкноту световой поток преобразуют в первый электрический сигнал с последующим формированием первого цифрового кода и запоминанием последнего, значение которого используют при сравнении с эталонным значением, полученным при контрольном тестировании банкноты, результат совпадения с которым служит подтверждением проверки подлинности банкноты, отличающийся тем, что одновременно с просвечиванием банкноты осуществляют отражение от поверхности банкноты второго сканирующего оптического луча и отраженный световой поток преобразуют во второй цифровой код и запоминанием последнего, а при сравнении с эталонным значением используют заданную цифровую комбинацию между первым и вторым цифровыми кодами, при этом первый цифровой код формируют из первого электрического сигнала путем измерения значений текстуры бумаги банкноты, а эталонное значение банкноты получают путем контрольного тестирования банкноты при ее изготовлении путем выполнения тех же операций в той же последовательности до получения заданной цифровой комбинации между первым и вторым цифровыми кодами, которую запоминают.