RU2344054C2

RU2344054C2 - Способ кодирования латентного изображения

Info

Publication number: RU2344054C2
Application number: RU2005140153/12A
Authority: RU
Inventors: Лоренс Дэвид МАККАРТИ (AU); Лоренс Дэвид МАККАРТИ; Герхард Фредерик СВИДЖЕРС (AU); Герхард Фредерик СВИДЖЕРС
Original assignee: Коммонвелс Сайнтифик Энд Индастриал Рисеч Организейшен
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2009-01-20
Also published as: EP1641628A4; WO2005002880A1; US7916343B2; CA2529388C; EP1641628A1; JP2007524281A; US20070098961A1; WO2005002880A8; EP1641628B1; CA2529388A1; RU2005140153A

Abstract

Изобретение относится к средствам защиты от несанкционированного копирования банкнот, ценных бумаг, документов и касается способа кодирования латентного изображения. Способ включает обеспечение наличия подлежащего кодированию латентного изображения, имеющего множество латентных элементов изображения, каждый из которых обладает визуальной характеристикой, принимающей значение из заданного набора значений; обеспечение наличия вторичного паттерна, имеющего множество вторичных элементов изображения и способного обеспечить декодирование указанного латентного изображения после того, как оно будет закодировано; установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения; и формирование первичного паттерна, содержащего множество первичных элементов изображения, которые соответствуют указанным вторичным элементам изображения, смещенным в зависимости от значений визуальной характеристики латентных элементов изображения, которым соответствуют указанные вторичные элементы изображения. Способ реализовывает изготовление средств защиты, предназначенных для повышения надежности мер против подделок ценных документов. 4 н. и 56 з.п. ф-лы, 26 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу кодирования латентного изображения. Варианты изобретения могут применяться при изготовлении средств защиты, которые используются для проверки подлинности документа или средства оплаты, например полимерной банкноты.

Уровень техники

Для того чтобы предотвратить несанкционированное копирование или изменение документов, в частности банкнот, подобные документы часто снабжаются средствами защиты от копирования. Такие средства защиты должны либо непосредственно препятствовать копированию, либо делать очевидным факт произведенного копирования. Несмотря на широкое разнообразие доступных технологий, сохраняется потребность в новых технологиях, которые могут быть использованы для создания средств защиты.

Раскрытие изобретения

Согласно изобретению предлагается способ кодирования латентного изображения, включающий:

а) обеспечение наличия подлежащего кодированию латентного изображения, имеющего множество латентных элементов изображения, каждый из которых обладает визуальной характеристикой, принимающей значение из заданного набора значений;

б) обеспечение наличия вторичного паттерна (вторичной оптической структуры), имеющего множество вторичных элементов изображения и способного обеспечить декодирование латентного изображения после того, как оно будет закодировано;

в) установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения; и

г) формирование первичного паттерна (первичной оптической структуры), содержащего множество элементов изображения, соответствующих указанным вторичным элементам изображения, смещенным в зависимости от значений визуальной характеристики латентных элементов изображения, которые поставлены в соответствие с вторичными элементами изображения.

Элементы изображения обычно представляют собой пикселы (т.е. наименьшие доступные элементы изображения). Однако в некоторых вариантах эти элементы могут быть больше, чем пикселы. Так, например, каждый элемент изображения может состоять из четырех пикселов.

Визуальная характеристика, как правило, относится к плотности элементов изображения. Так, если латентное изображение является черно-белым, визуальная характеристика может представлять собой градацию (оттенок) по нейтральной серой шкале. Если же латентное изображение является цветным, визуальная характеристика может представлять собой значение насыщенности оттенка в соответствующем латентном элементе изображения.

Количество значений в заданном наборе значений визуальной характеристики в типичном случае будет зависеть от конфигурации вторичного паттерна. Вторичный паттерн обычно будет состоять из прямоугольных групп элементов изображения, расположенных таким образом, чтобы в случае наложения вторичного паттерна с заданным смещением на самого себя он обеспечил подавление собственного изображения. Количество элементов изображения в каждой группе элементов изображения ограничивает количество значений в указанном заданном наборе.

Например, типичный вторичный паттерн, предназначенный для использования при кодировании черно-белого латентного изображения, представляет собой прямоугольную структуру, состоящую из множества полностью непрозрачных вертикальных линий, ширина каждой из которых составляет N пикселов. Эти линии отделены одна от другой полностью прозрачными линиями такой же ширины. При этом вторичный паттерн обеспечивает возможность кодирования латентного изображения, имеющего не более N+1 различных оттенков серого.

Согласно одному из вариантов изобретения количество (S) визуальных характеристик выбирают в соответствии с уравнением

S=(WR/25,4X)+1,

где

W - ширина первичного паттерна, подлежащего распечатыванию;

R - разрешение принтера, выраженное в точках на квадратный дюйм;

Х - ширина первичного паттерна в пикселах.

В некоторых вариантах установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения предусматривает ассоциирование латентных элементов изображения с вторичными элементами изображения, после чего вторичные элементы изображения смещают в зависимости от значения визуальной характеристики латентных элементов изображения, с которыми они ассоциированы.

В других вариантах установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения предусматривает разбиение латентного изображения на маски, соответствующие каждому значению визуальной характеристики, с формированием частичных вторичных паттернов со смещением и использование масок для модифицирования частичных вторичных паттернов со смещением, а также комбинирование частичных вторичных паттернов со смещением с формированием первичного паттерна.

В типичных случаях вторичный паттерн и латентное изображение будут иметь прямоугольную форму, так что их элементы изображения будут организованы в виде прямоугольного массива. Соответственно смещение элементов изображения будет, как правило, производиться вдоль оси этого прямоугольного массива. Однако массив элементов изображения может иметь и иную форму.

В одном из вариантов, согласно которому вторичные элементы изображения смещают вдоль оси прямоугольного массива, а визуальная характеристика имеет S различных значений, вторичные элементы изображения, ассоциированные с латентными элементами изображения, имеющими первое значение визуальной характеристики, смещают в горизонтальном направлении на один элемент изображения. При переходе к каждому очередному значению визуальной характеристики увеличивают смещение соответствующих элементов изображения на один элемент изображения, так что S-oe значение визуальной характеристики соответствует смещению на S элементов изображения.

Вместе с тем, возможно также использование многочисленных иных вариантов смещения. Например, смещение (D) может быть задано в соответствии с выражением D=(N-1)×[(S-S_min)/(S_N-S_min)], где S - значение смещаемой визуальной характеристики, S_min - значение наименьшей плотности визуальной характеристики, а S_N - значение наибольшей плотности визуальной характеристики.

Как правило, способ по изобретению будет дополнительно включать формирование латентного изображения из исходного изображения путем обработки исходного изображения, направленной на уменьшение количества значений визуальной характеристики, имеющихся в исходном изображении, до количества значений, которые требуется иметь в латентном изображении.

Изобретение охватывает также способ кодирования нескольких латентных изображений, включающий:

а) обеспечение наличия подлежащих кодированию латентных изображений, причем каждое латентное изображение имеет множество латентных элементов изображения, каждый из которых обладает визуальной характеристикой, принимающей значение из заданного набора значений;

б) обеспечение наличия, по меньшей мере, одного вторичного паттерна, причем вторичный паттерн или каждый из вторичных паттернов имеет множество вторичных элементов изображения и способен обеспечить декодирование одного или более латентных изображений после того, как они будут закодированы;

в) установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения во вторичном паттерне, предназначенном для декодирования указанного латентного изображения;

г) формирование для каждого вторичного паттерна первичного паттерна, содержащего множество первичных элементов изображения, соответствующих указанным вторичным элементам изображения, смещенным в зависимости от значений визуальной характеристики латентных элементов изображения, которые поставлены в соответствие с вторичными элементами изображения, и

д) комбинирование первичных паттернов под различными углами между паттернами с образованием составного первичного паттерна, кодирующего каждое из указанных латентных изображений.

Согласно изобретению предлагается также первичный паттерн, кодирующий латентное изображение. Первичный паттерн по изобретению содержит множество первичных элементов изображения, которые могут быть декодированы посредством вторичного паттерна, содержащего множество вторичных элементов изображения, и которые смещены относительно соответствующих им вторичных элементов изображения. При этом значения смещений определены в зависимости от значений визуальных характеристик латентных элементов изображения, соотнесенных с соответствующими вторичными элементами изображения.

Предложенный первичный паттерн может быть изготовлен тиснением на полимерной основе.

Другие свойства изобретения станут понятны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов его осуществления.

Краткое описание чертежей

Далее предпочтительные варианты изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 представлено исходное изображение, иллюстрирующее пример реализации второго варианта способа по изобретению.

На фиг.2 представлено латентное изображение, полученное из изображения по фиг.1.

На фиг.3а, 3b, и 3с представлены маски, использованные в варианте, который иллюстрируется фиг.1.

Фиг.4 иллюстрирует различные смещения, используемые для различных оттенков.

Фиг.5 иллюстрирует частичные вторичные паттерны со смещениями, соответствующими смещениям, представленным на фиг.4.

Фиг.6-13 иллюстрируют, каким образом маскированные частичные вторичные паттерны могут быть скомбинированы для формирования латентного изображения.

Фиг.14 и 15 иллюстрируют, каким образом можно наблюдать латентное изображение, используя декодирующий экран, представляющий собой вторичный паттерн.

Фиг.16 иллюстрирует фазовые смещения влево и вправо.

Фиг.17 иллюстрирует первичный паттерн с восемью оттенками.

На фиг.18 паттерн по фиг.17 представлен после проведения сглаживания с целью сведения оттенков только к черному и белому цветам.

Осуществление изобретения

В каждом из предпочтительных вариантов способ, соответствующий этому варианту, используется для формирования первичного паттерна (первичной пространственной структуры), в котором закодировано латентное изображение. Первичный паттерн в каждом случае формируется путем модифицирования вторичного паттерна с учетом соответствия, установленного между вторичным паттерном и латентным изображением, подлежащим кодированию. Вторичный паттерн именуется также декодирующим экраном. Латентное изображение может быть сделано видимым путем взаимного наложения первичного и вторичного паттернов. В случае кодирования более одного латентного изображения формируется составной первичный паттерн.

Черно-белые варианты

Согласно первому и второму предпочтительным вариантам способ по изобретению используется для кодирования черно-белых (нецветных) изображений. В данных вариантах набор значений визуальной характеристики, который используется в качестве основы для определения того, какие смещения должны быть приложены к вторичному паттерну, представляет собой набор различных оттенков (градаций) серого.

В первом и втором предпочтительных вариантах изобретения элементами изображения являются пикселы. В контексте изобретения термин "пиксел" обозначает наименьший элемент изображения, который может быть реализован в рамках выбранного процесса воспроизведения, например отображения на дисплее, выведения на принтер и др.

В данных вариантах вторичный паттерн состоит из прямоугольных групп пикселов, расположенных таким образом, что если вторичный паттерн будет наложен с определенным смещением на этот же вторичный паттерн, его изображение будет полностью перекрыто (в пределах взаимного наложения обоих экземпляров вторичного паттерна). Каждый пиксел в пределах одной группы является либо полностью непрозрачным (черным), либо полностью прозрачным (белым). Непрозрачные и прозрачные группы пикселов расположены, по меньшей мере, по одной координате с чередованием, по меньшей мере, близким к регулярному. Данные группы далее будут именоваться "суперпикселами". Вторичный паттерн в типичном случае будет представлять собой прямоугольный массив пикселов. Однако этому паттерну может быть придана и иная желательная форма. Например, вторичный паттерн может иметь форму звезды.

Типичный вторичный паттерн для кодирования черно-белого латентного изображения состоит из множества полностью непрозрачных вертикальных линий, каждая из которых имеет ширину, соответствующую N пикселам, причем эти линии разделены прозрачными линиями такой же ширины. Подобный вторичный паттерн может быть использован для кодирования латентного изображения, имеющего до N+1 различных уровней по нейтральной (серой) шкале.

В каждом из рассматриваемых вариантов латентное изображение формируется из исходного изображения. Применительно к черно-белым вариантам исходное изображение обычно представляет собой картинку, состоящую из массива пикселов, соответствующих различным оттенкам серого. Однако исходное изображение может быть и цветным изображением, которое перед формированием из него латентного изображения подвергается дополнительной обработке для того, чтобы сформировать черно-белое преобразуемое изображение. Исходное изображение становится видным, в упрощенном виде, в качестве латентного изображения при взаимном наложении первичного и вторичного паттернов.

В черно-белых вариантах латентное изображение представляет собой картинку, состоящую из прямоугольных блоков пикселов. Каждый блок образован пикселами, имеющими одинаковый уровень по серой шкале. Количество уровней по серой шкале, которые могут иметь место в различных блоках, соответствует тому значению, которое необходимо для воспроизведения латентного изображения. Уровни (оттенки) серого, используемые в латентном изображении, образуют набор, ограниченный по сравнению с соответствующим набором в исходном изображении. Эти уровни (оттенки) могут выбираться различным образом и могут находиться в интервале от чисто черного до чисто белого цветов. При этом блоки пикселов в латентном изображении не обязательно должны иметь тот же размер, что и суперпикселы. Однако во многих вариантах изобретения размеры данных блоков и суперпикселов совпадают.

Максимальное количество (N_S) оттенков, которые могут быть использованы в латентном изображении, определяется разрешением используемого метода воспроизведения и предпочтительным размером групп пикселов во вторичном паттерне. Более конкретно количество кодируемых оттенков не может превосходить N_S = (1 + количество пикселов в суперпикселе вторичного паттерна).

В первом предпочтительном варианте вторичный паттерн представляет собой прямоугольный массив (матрицу) пикселов. После того, как будет выбран подходящий вторичный паттерн, его преобразуют в первичный паттерн с применением математической обработки и в следующем порядке.

1. Выбирают общее количество (N_S) возможных оттенков серого исходя из строения вторичного паттерна (т.е. из максимального количества оттенков, которое способен закодировать вторичный паттерн). Используя стандартные методы обработки изображения, известные специалистам, производят обработку исходного изображения и его преобразование в цифровую форму с получением изображения, содержащего N_S различных оттенков серого. Данное изображение является латентным изображением.

2. Каждому пикселу латентного изображения приписывают уникальный адрес (р, q) в зависимости от его положения в матрице [p×q] пикселов (если исходное изображение или первичный паттерн не является прямоугольным массивом, то положение пиксела может быть задано относительно произвольного начала координат предпочтительно таким образом, чтобы получить положительные значения для всех координат p и q).

3. Каждый пиксел латентного изображения обозначают как S_m, где m - целое число, лежащее между 1 и N_S, S₁ - наиболее бледный (наименее интенсивный) оттенок серого, a S_NS - самый темный (наиболее интенсивный) оттенок серого.

4. Каждый пиксел латентного изображения обозначают как принадлежащий одному из уровней S₁-S_NS.

5. Каждому пикселу вторичного паттерна приписывают аналогичный уникальный адрес (р, q) в зависимости от его положения в матрице [р×q] пикселов.

6. Обозначение S₁-S_NS каждого пиксела (р, q) латентного изображения далее приписывают соответствующему пикселу (р, q) вторичного паттерна, чтобы таким образом установить соответствие между пикселами в латентном изображении и пикселами во вторичном паттерне.

7. Выполняют математическую операцию по отношению к каждому индивидуальному пикселу вторичного паттерна для того, чтобы переместить его вдоль одной из осей изображения в зависимости от оттенка (S_m) серого, приписанного данному пикселу. Такое перемещение может производиться вправо или влево или вверх или вниз, или одновременно по обеим координатным осям. При этом могут использоваться различные варианты смещений. В соответствии с одним из вариантов пиксел перемещают следующим образом:

на 1 пиксел для S₁

…

на N_S пикселов для S_NS,

в общем случае

на m пикселов для S_m.

В альтернативном варианте можно использовать соответствующую формулу, например:

D=(N_S-1)×[(S-S_min)/(S_max-S_min)],

где через D обозначено смещение (т.е. количество пикселов, на которое нужно сдвинуть данный пиксел).

Приемлемый метод состоит также в приписывании равноотстоящих значений D конкретным значениям оттенков с использованием соответствующей таблицы.

Ассоциирование наиболее темного оттенка с наибольшим смещением может быть изменено на обратное, т.е. аналогичный результат может быть получен и при связывании с наибольшим смещением самого светлого оттенка.

Приведенные зависимости обеспечивают широкий интервал контраста и, следовательно, позволяют легко различить латентное изображение при взаимном наложении вторичного и первичного паттернов. Для других применений более подходящими могут оказаться какие-либо иные зависимости.

Результирующее изображение обычно называют первичным. В этом изображении (первичном паттерне) пикселы вторичного паттерна перемещены в соответствии с оттенком серого для пиксела латентного изображения, с которым они связаны.

Согласно второму предпочтительному варианту после выбора соответствующей структуры вторичного паттерна этот паттерн преобразуется посредством последовательного выполнения следующих дискретных операций (например, человеком, работающим на компьютере, снабженном соответствующим программным обеспечением, в пошаговом режиме).

1. Исходя из строения вторичного паттерна определяется и выбирается общее количество возможных оттенков (N_S).

2. С использованием стандартных методов обработки изображения, известных специалистам, производится обработка исходного изображения и его преобразование в цифровую форму с получением изображения, содержащего N_S различных оттенков серого. Данное изображение является латентным изображением.

3. После этого латентное изображение разбивается на N_S масок. Каждая маска содержит только пикселы, принадлежащие одному оттенку серого (т.е. оттенку, находящемуся в интервале S₁-S_NS). Эта операция производится с использованием известных методов, реализованных в коммерчески доступных программах работы с изображениями. После того как маски сформированы, каждая маска содержит уникальный набор пикселов из латентного изображения. При этом каждый пиксел латентного изображения может находиться только в одной из масок. Если все маски правильно скомбинировать, может быть восстановлено исходное изображение.

4. Для каждой маски создается частичный вторичный паттерн, причем смещение в каждом частичном вторичном паттерне соответствует оттенку тех пикселов в латентном изображении, которым соответствует данная маска. Эти частичные вторичные паттерны со смещением обозначаются, как S*₁-S*_NS. При этом смещения могут производиться вправо или влево или вверх или вниз, или одновременно по двум координатам. Величина смещения определяется посредством математической операции (алгоритма), осуществляемой для каждого индивидуального пиксела с оттенком S₁-S_NS. Для каждого оттенка используется различное смещение. Может быть использован широкий набор смещений. В одном из вариантов смещение для каждого пиксела определяется следующим образом:

на 1 пиксел для S*₁

…

на N_S пикселов для S*_NS,

в общем случае

на m пикселов для S*_m.

D=(N_S-1)×[(S-S*_min)/(S*_NS-S*_min)],

Приведенные зависимости обеспечивают широкий интервал контраста. Для других применений более подходящими могут оказаться какие-либо иные зависимости.

5. Далее маски используются для вырезания секций соответствующих частичных вторичных паттернов со смещением и для связывания тем самым пикселов латентного изображения с частичными вторичными паттернами. Получаемые при этом N_S маскированных частичных вторичных паттернов представляют собой части вторичного паттерна со смещением.

6. После этого маскированные вторичные паттерны объединяют (рекомбинируют) в первичный паттерн. Таким образом, первичный паттерн представляет собой смещенный вариант вторичного паттерна, в котором смещение индивидуальных пикселов вторичного паттерна основано на соотношении, установленном между пикселами в латентном изображении и во вторичном паттерне.

Варианты с цветными изображениями

Способы согласно третьему и четвертому вариантам изобретения пригодны для получения цветовых эффектов в кодированных цветных изображениях. В этих вариантах уровень насыщенности является той визуальной характеристикой, которая используется в качестве базы для кодирования изображения. Как и в первом, и во втором вариантах элементы изображения представляют собой пикселы.

Для облегчения понимания строения вторичного паттерна согласно третьему и четвертому вариантам изобретения целесообразно сослаться на черно-белый (Ч-Б) вторичный паттерн в первом и во втором вариантах. Цветной вторичный паттерн может быть получен из Ч-Б вторичного паттерна путем подстановки регулярным образом пикселов, имеющих выбранные вторичные оттенки, вместо групп черных пикселов в черно-белом вторичном паттерне. В результате вторичный паттерн имеет регулярную конфигурацию вторичных оттенков. Такие регулярные конфигурации могут включать изменение регулярным и повторяющимся образом оттенка каждого следующего пиксела или множества пикселов. Уровни насыщенности этих вторичных оттенков совпадают с максимальными уровнями насыщенности, обнаруживаемыми в латентном изображении. Прозрачные (белые) зоны могут быть заполнены черным цветом или оставлены белыми в зависимости от требований метода разделения цветов.

В рассматриваемых вариантах вторичные оттенки представляют собой цвета, которые могут быть выделены из цветного исходного изображения с помощью различных средств, известных специалистам данной отрасли. Вторичный оттенок в комбинации с другими вторичными оттенками при конкретном уровне насыщенности (интенсивности) позволяет обеспечить восприятие более широкого диапазона цветов, чем это может потребоваться для воспроизведения преобразуемого изображения. Примерами вторичных оттенков являются красный, зеленый и синий цвета в цветовой системе RGB. Другой цветовой системой, которая может быть применена для получения вторичных оттенков, является цветовая система CYMK.

В рассматриваемых вариантах насыщенность соответствует уровню интенсивности конкретного первичного оттенка в пределах индивидуального пиксела исходного изображения. Уровень "бесцветный" соответствует самой низкой доступной насыщенности; наивысшая насыщенность соответствует максимальной интенсивности, с которой может быть воспроизведен вторичный оттенок. Насыщенность может быть выражена в относительных единицах (бесцветный оттенок = 0, максимально насыщенный оттенок = 1) или в процентах (бесцветный оттенок = 0%, максимально насыщенный оттенок = 100%), а также с помощью любых других стандартизованных значений, применяемых специалистами.

Как и в первом, и во втором вариантах латентное изображение в типичном случае будет формироваться из исходного изображения. Исходное изображение обычно представляет собой картинку, состоящую из массива пикселов, соответствующих вторичным оттенкам с различной насыщенностью для каждого вторичного оттенка. Исходное изображение становится видным, в упрощенном виде, в качестве латентного изображения, при взаимном наложении первичного и вторичного паттернов. При этом латентное изображение является цифровой версией исходного изображения, образованной массивом пикселов.

Максимальное количество (N_S) уровней насыщенности для конкретного вторичного оттенка, которые могут быть различимыми в латентном изображении, определяется разрешением используемого метода воспроизведения и предпочтительным размером групп пикселов во вторичном паттерне. Количество кодируемых уровней насыщенности не может превосходить N_S = (1 + количество пикселов в суперпикселе вторичного паттерна).

Характеристики третьего и четвертого вариантов определяются также количеством вторичных оттенков (N_H), используемых в применяемом методе разделения цветов.

Согласно третьему варианту после того, как выбрана приемлемая структура вторичного паттерна, выполняются следующие операции по математическому преобразованию вторичного паттерна в первичный паттерн.

1. Определяют и задают общее количество уровней насыщенности (N_S) на основе композиции вторичного паттерна.

2. С использованием стандартных алгоритмов обработки изображения, известных специалистам, осуществляют обработку исходного изображения и его преобразование в цифровую форму с получением латентного изображения, которое формируют таким образом, чтобы оно включало максимальное количество уровней насыщенности в каждом из оттенков цвета.

3. Последовательно анализируют каждый пиксел в латентном изображении, чтобы определить насыщенность вторичного оттенка в пикселе.

4. Каждому пикселу латентного изображения приписывают уникальный адрес [(р, q)nh] в зависимости от его положения в матрице [р×q] и от его оттенка nh (nh=1 для оттенка номер 1, nh=2 для оттенка номер 2, … nh=N_H для оттенка номер N_H). Как и в первом предпочтительном варианте, координаты могут быть заданы относительно произвольной точки, а не как положения в матрице, особенно когда латентное изображение не является прямоугольным массивом пикселов.

5. Каждый уровень насыщенности обозначают как S_m, где S₁ соответствует самому низкому уровню насыщенности, a S_NS - наиболее интенсивному уровню насыщенности (m - целое число между 1 и N_S). Вторичный оттенок в каждом пикселе латентного изображения обозначают как соответствующий одному из уровней S₁-S_NS, так что пиксел соответственно адресуется как [(р, q)nh, S_m].

6. Аналогичным образом каждому пикселу вторичного паттерна приписывают уникальный адрес [(р, q)nh, ns] в зависимости от его положения в матрице [р×q], его оттенка и насыщенности. После этого вторичный паттерн разделяют на Х блоков пикселов (X - целое число), причем каждый блок представляет наименьший из возможных повторяющихся элементов вторичного паттерна. Адреса пикселов в каждом блоке модифицируют таким образом, чтобы они содержали номер (х) блока, т.е. придают им вид [(р, q)nh, ns, х] (х - целое число в интервале между 1 и X).

7. Пикселам [(р, q)nh, S_m] в латентном изображении приписывают номер х блока, равный номеру блока для пиксела вторичного паттерна, имеющего такие же значения р и q, независимо от соответствующих значений nh и S_m. Пикселы в латентном изображении теперь имеют адрес [(р, q)nh, S_m, х], в котором значение х соответствует аналогичному значению того пиксела вторичного паттерна, который имеет такие же значения р и q. Таким образом устанавливается соответствие между пикселами в латентном изображении и пикселами во вторичном паттерне.

8. Используя латентное изображение, рассчитывают среднюю насыщенность S_m ^av для каждого оттенка nh по всем пикселам в каждом блоке х. При этом каждому блоку приписывают дескриптор {Sm¹, Sm², … S_m ^nh}x для того, чтобы характеризовать среднее значение насыщенности S_m для каждого оттенка nh в каждом блоке х. Расчетное среднее значение может принимать только один из доступных уровней насыщенности. S_m - это значение насыщенности, которое затем будет использоваться для расчета требуемого смещения пикселов вторичного паттерна.

9. В каждом блоке х вторичного паттерна производят смещение пикселов, соответствующих каждому оттенку nh, по одной из осей изображения в зависимости от уровня насыщенности (S_m) оттенка в дескрипторе {Sm¹, Sm², … S_m ^hn}x данного блока. Это смещение может производиться по любой из двух осей, однако возможно и комбинированное смещение по двум осям одновременно. Как и в предыдущих вариантах, могут использоваться различные варианты смещений. В соответствии с одним из вариантов пиксел перемещают следующим образом:

на 1 пиксел для S₁

…

на N_S пикселов для S_NS,

в общем случае на m пикселов для S_m.

D=(N_S-1)×[(S-S_min)/(S_max-S_min)],

Ассоциирование наиболее интенсивной насыщенности с наибольшим смещением может быть изменено на обратное, т.е. аналогичный результат может быть получен и при связывании с наибольшим смещением наименее интенсивной насыщенности.

Получаемое при этом изображение представляет собой первичный паттерн, который, по существу, является смещенной версией вторичного паттерна и в котором смещение зависит от соотношения, установленного между пикселами латентного изображения и пикселами вторичного паттерна.

Согласно четвертому варианту после того, как выбрана приемлемая структура вторичного паттерна, выполняются следующие операции для того, чтобы вручную преобразовать вторичный паттерн в первичный.

2. С использованием стандартных алгоритмов обработки изображения, известных специалистам, осуществляют обработку исходного изображения и его преобразование в цифровую форму с получением латентного изображения.

3. Производят разделение цветов в латентном изображении на множество цветовых оттенков, используя стандартные методы обработки изображения. Каждое изображение для одного оттенка соответствует черно-белой картинке, полученной по результатам цветоделения исходного изображения, в которой оттенок серого характеризует конкретную насыщенность конкретного цветового оттенка.

4. Каждое изображение, соответствующее одному оттенку, подвергают анализу с целью определить наивысший уровень насыщенности каждого вторичного оттенка. Найденные значения затем используют для того, чтобы определить уровни насыщенности вторичных оттенков, как это будет более подробно описано далее.

5. С использованием стандартных алгоритмов обработки изображения динамический диапазон для каждого изображения, соответствующего одному оттенку, расширяют, насколько это возможно (предел такого расширения может варьироваться в зависимости от применяемого программного обеспечения). После этого динамический уровень сводят к N_S уровням насыщенности с последующим повторным расширением динамического диапазона.

6. С применением стандартных, коммерчески доступных программ, таких как Photoshop (предлагаемый фирмой Adobe Systems Incorporated, www.adobe.com), каждое изображение, соответствующее одному оттенку, разделяют на N_S масок, каждая из которых содержит только пикселы, принадлежащие одному оттенку (т.е. принадлежащие S*₁-S*_NS). Каждая маска содержит уникальный набор пикселов из соответствующего изображения, причем каждый пиксел встречается только в одной из масок. Если скомбинировать все подобные маски одного вторичного набора при правильных значениях соответствующих им уровней насыщенности, будет восстановлено исходное изображение.

7. Путем цветоделения вторичного паттерна создают N_H частичных паттернов, каждый из которых содержит только единственный вторичный оттенок.

8. Затем для каждой маски создают частичный вторичный паттерн со смещением, соответствующий ее оттенку и насыщенности. Уровни насыщенности обозначают, как S*₁-S*_NS. При этом смещения могут производиться вправо или влево или вверх или вниз, или одновременно по двум координатам. Величина смещения определяется посредством математической операции (алгоритма), осуществляемой для каждого индивидуального пиксела S₁-S_NS. Для каждого из значений S*₁-S*_NS имеет место отличное от других смещение. Может быть использован широкий набор смещений. В одном из вариантов смещение для каждого пиксела определяется следующим образом:

на 1 пиксел для S*₁

…

на N_S пикселов для S*_NS,

в общем случае

на m пикселов для S*_m.

D=(N_S-1)×[(S-S*_min)/(S*_NS-S*_min)],

Приемлемый метод состоит также в приписывании равноотстоящих значений D конкретным значениям уровней насыщенности с использованием соответствующей таблицы.

9. Далее маски используются для вырезания секций соответствующих частичных вторичных паттернов со смещением и для связывания тем самым пикселов латентного изображения с частичными вторичными паттернами. Каждый из получаемых при этом N_S×N_H частичных вторичных паттернов со смещением представляет собой сборку частей соответствующего вторичного паттерна со смещением.

10. После этого частичные вторичные паттерны объединяют (рекомбинируют) в первичный паттерн. Таким образом, первичный паттерн представляет собой смещенный вариант вторичного паттерна, в котором смещение основано на уровнях насыщенности пикселов латентного изображения, с которыми было установлено соответствующее отношение.

Альтернативные варианты

В описанные варианты осуществления изобретения могут быть внесены различные модификации. В частности, хотя элементами изображения, как правило, являются пикселы, в некоторых вариантах могут применяться элементы изображения более крупные, чем пикселы. Например, каждый элемент изображения может состоять из 4 пикселов в конфигурации 2×2.

В некоторых вариантах после формирования первичного паттерна часть (или части) первичного паттерна может быть заменена (могут быть заменены) соответственно на часть (или части) вторичного паттерна для того, чтобы сделать различение закодированного изображения более трудным.

Дополнительные меры обеспечения защищенности могут включать использование цветных красок (чернил), доступных только для изготовителей подлинных банкнот или других защищенных документов, а также флуоресцентных красок. Кроме того, изображения могут встраиваться внутрь сеток или контуров, имеющих специальный профиль.

Способ, соответствующий, по меньшей мере, первому и второму предпочтительным вариантам изобретения, может быть использован для кодирования двух или более изображений в одном первичном паттерне, например, когда один первичный паттерн образует вторичный паттерн для другого первичного паттерна и наоборот. Данная задача решается формированием двух первичных паттернов с использованием способа, описанного выше. Затем первичные паттерны комбинируют под углом, который может составлять 90° (что обеспечивает наибольший контраст) или под каким-либо меньшим углом. Паттерны комбинируют путем накладывания под желаемым углом, а затем, в зависимости от желательного уровня контраста, сохраняют либо наиболее темный, либо наиболее светлый пиксел в наложенных изображениях.

Используя цифровые методы, можно закодировать в одном составном первичном паттерне 3, 4, 5 или более латентных изображений. При комбинировании нескольких латентных изображений могут быть использованы различные методы, обеспечивающие повышение качества изображения и/или защищенность составного первичного паттерна. Выбор конкретных методов этого типа будет зависеть от характера латентных изображений, от их количества, а также от того, с применением одного и того же или различных вторичных паттернов должен декодироваться первичный паттерн.

Обработка зон пересечения первичных паттернов в составном вторичном паттерне может осуществляться различным образом, например, с применением логических операций, таких как "И", "ИЛИ" или "исключающее ИЛИ", или вычитание, или сложение до достижения конкретных пороговых значений. При этом перечисленные подходы могут выбираться индивидуально для конкретных пересечений или для пересечений, относящихся к конкретным первичным паттернам в составном первичном паттерне. Тем самым достигается оптимизация в отношении различимости изображений для конкретных латентных изображений и задач.

Использование описанных подходов направлено на комбинирование пикселов в зоне пересечения таким образом, чтобы обеспечить наибольший контраст в сочетании со стремлением к наибольшей скрытности. Способность осуществлять подобные усовершенствования является важным достоинством цифровых методов применительно к различным вариантам изобретения.

При комбинировании двух или более первичных паттернов можно использовать вторичные паттерны (далее именуемые "экранами"), имеющие различную ширину или периодичность. Например, первый экран может иметь ширину, равную четырем пикселам, а второй экран - пяти пикселам. В результате для декодирования двух различных первичных паттернов, закодированных в единственном первичном паттерне, будут нужны два различных вторичных паттерна. Такое решение обеспечивает дополнительную защиту: действительно, если первый экран утратит свою надежность, изображение, закодированное вторым экраном, останется защищенным. Кроме того, использование различных экранов повышает контраст между различными первичными паттернами в составном первичном паттерне, что позволяет легче декодировать отдельные первичные паттерны составного паттерна. Данный принцип может быть распространен на случаи, когда в одном составном первичном паттерне закодированы три или более изображений.

Когда два или более первичных паттернов комбинируют под углами, отличными от 90°, первичные паттерны будут взаимодействовать друг с другом. Это взаимодействие будет проявляться, по меньшей мере, как появление картины муара. В более сильно выраженных случаях может иметь место частичное декодирование изображений. Когда такое явление имеет место в отдельном паттерне, оно именуется "самодекодированием".

Например, если в одном первичном паттерне объединены три первичных паттерна, невозможно скомбинировать все первичные паттерны под углом 90°. Другая проблема состоит в том, что пересечения двух первичных паттернов приведут к созданию фиксированного экрана, так что третий первичный паттерн будет занимать определенное положение по фазе по отношению к этим пересечениям. Для устранения данной проблемы необходимо выбирать углы таким образом, чтобы избежать образования полос муара и самодекодирования.

Один из факторов, влияющих на выбор оптимальных углов между экранами, заключается в ширине линий. Если два экрана (вторичных паттерна) взаимно ориентированы под углом 90°, очевидным выбором угла для третьего экрана представляется 45°. Однако это справедливо только в случае, когда линии имеют одинаковую ширину. Если же линии экранов имеют различную ширину (т.е. для "проявления" каждого изображения требуется отдельный экран, а не тот же самый экран, просто развернутый на другой угол), то зона пересечения экранов под прямым углом будет соответствовать прямоугольнику, а не квадрату. В этом случае диагональ прямоугольника будет ориентирована под углом, отличным от 45°. Хороший контраст имеет место, когда третье изображение развернуто под таким же углом, что и длинная диагональ параллелограмма, образующегося в результате пересечения двух первых наборов линий независимо от первого угла разворота.

Отсюда следует, что третий первичный паттерн локализуется, в основном, в "белой области", свободной от первых двух изображений. Однако это может привести к самодекодированию. Чтобы избежать его, названые углы следует изменить на 5-10°, чтобы ослабить эффект самодекодирования при сохранении довольно высокого контраста.

Для комбинирования первичных паттернов могут быть применены и другие методы. В частности, в случае тройного составного первичного паттерна и изображения, построенного в обычной 8-разрядной нейтральной шкале, количество возможных градаций составит только 256. Если каждый первичный паттерн имеет только уровни 0 и 255 (соответствующие черному и белому), то при суммировании указанных трех первичных паттернов методом простого сложения диапазон возможных оттенков составит от 0 до 765. Такой диапазон невозможно обработать с использованием обычных программных пакетов по обработке изображений. Однако за счет сжатия диапазона значений для отдельных первичных паттернов до 0-85 в суммарном тройном первичном паттерне будут иметься четыре уровня, соответствующие значениям 0, 85, 170, 255. Пример объединенного первичного паттерна, полученного таким методом, приведен на фиг.17.

Если подобный паттерн требовалось бы отпечатать методом офсетной печати, понадобились бы 4 краски и 4 печатные формы. При этом совмещение печатных форм должно быть идеальным, так что данная задача печатания была бы весьма сложной.

Однако изображение может быть преобразовано с использованием алгоритма сглаживания (dither) Флойда-Стейнберга (Floyd-Steinberg) в содержащее только белые и черные пикселы с получением показанного на фиг.18 паттерна, не вызывающего трудностей при печатании.

Специалистам в данной области техники должно быть также понятно, что может быть разработана также программа, способная преобразовывать значения уровней в интервале 0-765 только в черные и белые элементы изображения.

Первичный паттерн обеспечивает наилучшую защиту от подделок, если его изготовление лежит на пределе возможностей современной технологии печати, т.е. если он использует максимальное разрешение, которое можно реализовать.

Если количество S оттенков (уровней) выбрано следующим образом:

S=(WR/25,4X)+1,

где W - требуемая ширина первичного паттерна в отпечатанном виде,

R - разрешение принтера в количестве точек на квадратный дюйм (DPI), a

Х - цифровое разрешение первичного паттерна в пикселах,

то для того чтобы незаконно скопировать первичный паттерн, подделыватель должен будет обеспечить такое же или превосходящее разрешение.

Специалистам будет понятно, что первичные паттерны могут представлять собой как позитивы, так и негативы. В частности, черные и белые линии выглядят так же, как белые и черные. Однако при комбинировании двух или более паттернов в некоторых случаях негатив способен обеспечить более высокий контраст. В качестве примера рассмотрим позитивный и негативный варианты двух первичных паттернов, скомбинированных при совместном развороте под прямым углом.

Двойной первичный паттерн с углом взаимного разворота, равным 90°, будет на 75% черным и на 25% белым, тогда как его негатив будет на 75% белым и на 25% черным.

При дальнейшем добавлении паттернов их комбинация будет становиться все более темной (при условии суммирования черных компонентов). В результате негатив будет становиться все более светлым.

Соответственно в зависимости от характера латентных изображений может оказаться желательным на конкретных этапах процесса объединения паттернов использовать различные комбинации позитива и негатива. Например, после объединения двух первых первичных паттернов тройного составного паттерна и перед добавлением к ним третьего первичного паттерна может быть выполнен переход к негативу.

Такой вариант процесса имеет следующие преимущества:

(а) Он делает первичный паттерн более сложным и, следовательно, затрудняет его копирование.

(б) Появляется возможность сгенерировать диапазон тонов (оттенков), который может способствовать встраиванию первичного паттерна в существующее изображение.

(в) Обеспечивается возможность улучшения контраста.

Согласно одному из вариантов первичный и вторичный паттерны уменьшают в размерах, так что элементы, образующие первичный и вторичный паттерны, становятся меньше длины волны видимого света, т.е. они являются невидимыми, пока не произойдет их взаимодействие.

Методы, пригодные для формирования подобных первичных и вторичных паттернов, включают ультрафиолетовую (УФ) лазерную литографию и электроннолучевую технологию.

Как уже было отмечено, фазовые смещения могут быть направлены вправо или влево. Хотя согласно предпочтительному варианту такие смещения производятся вправо, данное правило принято только ради удобства. Смещения влево могут иметь такую же эффективность. Данный принцип иллюстрируется фиг.16.

На этой фигуре элементы 161, 164 смещены влево, а элементы 162, 163 смещены вправо. Однако элементы 161, 162 будут декодированы, как имеющие одинаковый оттенок. Элементы 163, 164 также будут декодированы, как имеющие одинаковый оттенок. Пунктирная линия 165 указывает положение декодирующего экрана, при котором обеспечивается правильное воспроизведение изображения.

При условии, что принимаются меры, чтобы избежать коллизий между элементами, смещаемыми вправо и влево, и те, и другие элементы могут быть скомбинированы в составе одного закодированного изображения. Один из подходов, направленных на то, чтобы избежать коллизий, состоит в разделении элементов, смещенных влево и вправо, по различным горизонтальным строкам элементов. Такие строки элементов, смещенных влево или вправо, не обязательно должны быть чередующимися или расположенными в соответствии с какой-то регулярной конфигурацией. При этом использование подобных элементов может быть предусмотрено используемым алгоритмом генерирования уникального экрана.

Достоинство использования комбинаций смещений вправо и влево заключается в ослаблении эффектов "медальона" (рельефности), которые могут проявляться в отсутствие указанных смещений. Эффект рельефности может привести к визуализации некоторых первичных паттернов (структур) без декодирования. Следовательно, использование указанных смещений существенно улучшает скрытность.

В то время как приведенное обсуждение смещений влево и вправо ограничивается конфигурациями, использующими декодирующий экран, состоящий из вертикальных линий, те же соображения применимы и в случае горизонтальных или наклонных линий. Если бы элементы изображения состояли из точек, их можно было бы смещать в любых направлениях только в той степени, в которой такое смещение необходимо для получения требуемого оттенка. При этом смещения могут также быть направленными вверх и вниз.

Первичные паттерны необязательно должны быть отпечатаны. В одном из вариантов предусматривается создание рельефной микроструктуры, полученной совместным использованием электронного пучка и фотолитографии и предназначенной, например, для применения в качестве части полимерных банкнот.

В типичном случае первичный паттерн будет состоять из рельефного массива пикселов размерами 30 мкм × 30 мкм, причем каждый пиксел состоит из нескольких (3 или 4) субпиксельных участков. Положение (т.е. смещение) этих субпиксельных участков в пределах каждого пиксела первичного паттерна представляет собой средство кодирования изображения. Субпиксельные участки на штампе для тиснения будут иметь высоту 20-30 мкм; как следствие такой относительно большой высоты оказывается возможным получение оттисков этих участков непосредственно на полимерной основе. В данном варианте вторичный паттерн также представляет собой тисненую микроструктуру, причем считывание латентного изображения происходит посредством интерференции преломляющегося света в форме полос муара между двумя тиснеными участками.

Применение предпочтительных вариантов изобретения

Способ согласно предпочтительным вариантам настоящего изобретения может быть использован для изготовления средств защиты, предназначенных для повышения надежности мер против подделок применительно к таким объектам, как билеты, паспорта, лицензии, деньги и почтовые отправления. Другие полезные применения могут включать кредитные карты, идентификационные карты с фотографиями, билеты, финансовые инструменты, банковские чеки, дорожные чеки, одежные ярлыки, лекарства, алкогольные напитки, видеокассеты и аналогичные продукты, свидетельства о рождении, карты регистрации транспортных средств, документы, связанные с землепользованием, и визы.

Обычно средство защиты будет реализовываться путем встраивания первичного паттерна в один из перечисленных документов или изделий с обеспечением отдельного декодирующего экрана в форме, которая включает в себя вторичный паттерн. Однако можно также поместить первичный паттерн на одном конце банкноты, а вторичный паттерн - на другом ее конце. Такое решение позволит удостовериться, что банкнота не является поддельной.

Специалистам будет понятно, что рассмотренные варианты изобретения соответствуют цифровой технологии формирования латентного изображения, основанной на селективных смещениях элементов декодирующего экрана. Существование различных вариантов обеспечивает высокую гибкость кодирования латентного изображения. Другими словами, первичные паттерны или составные первичные паттерны могут быть сформированы или модифицированы таким образом, чтобы повысить скрытность или контраст в латентном изображении. Например, цифровые методы позволяют осуществлять выбор направлений смещения нерегулярным образом (например, влево в одном случае и вправо в другом). Тем самым достигается улучшенная скрытность латентного изображения. Аналогичным образом ассоциирование самого темного оттенка с наибольшим смещением может быть изменено на обратное (т.е. наибольший сдвиг для самого светлого оттенка даст аналогичный результат). Альтернативно, если это представляется желательным, данная связь может быть сделана нерегулярной. Действительно, алгоритм смещения может задаваться широким набором различных формул. Эти формулы можно, например, выбирать из условия оптимизации контраста, делая тем самым латентное изображение лучше различимым при взаимном наложении первичного и вторичного паттернов. Для других применений более подходящими окажутся другие формулы.

Пример

В данном примере будет использован способ, соответствующий второму варианту настоящего изобретения.

На фиг.1 приведен пример исходного изображения. Это изображение имело очень низкое разрешение (104 на 147 пикселов) и 256-цветовых оттенков, хотя из соображений удобства оно представлено как черно-белое изображение.

Цветное изображение, иллюстрируемое фиг.1, было преобразовано в черно-белое, причем было произведено выравнивание градаций серого для достижения их максимального разделения. Затем с применением оптимизированного метода "медианного среза" (median cut) и аэродиффузии (aero diffusion) изображение было сведено к использованию четырех оттенков серого. Полученный результат иллюстрируется фиг.2.

В терминах 8-разрядной цветовой шкалы RGB оттенки в данном изображении описываются следующим образом: [228R/228G/228B], [164R/164G/164/B], [98R/98G/98B] и [28R/28G/28B]. Дальнейшее выравнивание было признано необязательным, поскольку полный диапазон градаций в результате модуляции фазы составил бы от 50% до 100% (черный цвет) при наличии потерь, обусловленных использованием прозрачной среды.

Данное изображение было разбито на маски, соответствующие требуемым оттенкам (следует при этом отметить, что самый светлый оттенок [228R/228G/228B] будет служить фоном и поэтому не требует маски).

На фиг.3а, 3b, 3с представлены маски для оттенков (градаций) 28, 98 и 164 соответственно. Эти маски являются позитивами, поскольку черные зоны определяют участки, которые будут заполнены различными оттенками.

В качестве вторичного паттерна должны использоваться черные линии шириной, равной трем пикселам принтера, разделенные интервалами, также равными трем пикселам принтера. С использованием вторичного паттерна в качестве исходной структуры различные оттенки будут кодироваться с применением фазового смещения, которое равно нулю, одному, двум и трем пикселам принтера соответственно для самого светлого оттенка (оттенка 228), оттенка 164, оттенка 98 и оттенка 28. Разумеется, подобное смещение не обеспечит точного соответствия исходным оттенкам, однако это несоответствие повлияет только на контраст и яркость конечного наблюдаемого изображения.

Фазовые смещения иллюстрируются в форме диаграмм, на фиг.4а, 4b, 4с и 4d соответственно для оттенков 28, 98, 164 и 228. В каждом случае верхняя строка относится к вторичному паттерну, а нижняя - к вторичному паттерну со смещением (т.е. к первичному паттерну).

Был приготовлен комплект из четырех вторичных паттернов со смещением, соответствующим требуемой разности фаз (показанной на фиг.4). Эти паттерны иллюстрируются фиг.5a-5d, относящимися соответственно к оттенкам 28, 98, 164 и 228. Представленные на чертежах частичные вторичные паттерны в 18 раз превышают по своим линейным размерам размеры исходных масок портрета, т.е. их размеры составляют 1872×2646 пикселов. Три маски также были увеличены в размерах со 104×147 пикселов до 1872×2646 пикселов. Данное увеличение было осуществлено для того, чтобы гарантировать, что будет иметься достаточное количество пикселов для определения оттенков в конечном изображении. По существу, каждый пиксел первоначального латентного изображения был расширен до суперпиксела, составляющего 18×18 пикселов. Следовательно, его оттенок может быть задан паттерном в виде линий, образованных нормальными пикселами.

Для того чтобы скомбинировать частичные вторичные паттерны, в качестве фона был использован оттенок 228, части которого были замещены другими оттенками в следующем порядке.

Сначала была применена маска для оттенка 164 для того, чтобы высветлить требуемые участки на изображении, соответствующем оттенку 228, как это показано на фиг.6. На фиг.7 в увеличенном масштабе показана часть фиг.6, соответствующая области, заключенной в рамку.

Вслед за этим маска для оттенка 164 была использована для того, чтобы маскировать линейное изображение для оттенка 164, как это показано на фиг.8. И в этом случае деталь этого изображения (часть правого глаза, помещенная в рамку на фиг.8) показана в увеличенном масштабе на фиг.9. Изображение, приведенное на фиг.8, было добавлено к изображению, показанному на фиг.6, с получением изображения, показанного на фиг.10. Изображение правого глаза в увеличенном масштабе, соответствующее изображению по фиг.10, показано на фиг.11.

Описанный процесс был повторен с использованием изображения, показанного на фиг.10, для добавления элементов, соответствующих оттенку 98, таким же образом, как это было описано применительно к оттенку 164.

После этого описанные операции были повторены для оттенка 98 с целью получения полного латентного изображения, приведенного на фиг.12. Деталь этого изображения в увеличенном масштабе показана на фиг.13.

Фиг.14 и 15 иллюстрируют появление латентного изображения, напоминающего исходное латентное изображение, при наложении вторичного паттерна на изображение, представленное на фиг.12 и 13.

Claims

1. Способ кодирования латентного изображения, включающий
а) обеспечение наличия подлежащего кодированию латентного изображения, имеющего множество латентных элементов изображения, каждый из которых обладает визуальной характеристикой, принимающей значение из заданного набора значений;
б) обеспечение наличия вторичного паттерна, имеющего множество вторичных элементов изображения и способного обеспечить декодирование указанного латентного изображения после того, как оно будет закодировано;
в) установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения; и
г) формирование первичного паттерна, содержащего множество элементов изображения, которые соответствуют указанным вторичным элементам изображения, смещенным в зависимости от значений визуальной характеристики латентных элементов изображения, которым соответствуют указанные вторичные элементы изображения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает выбор, в качестве указанной визуальной характеристики, значения из набора оттенков серого.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает выбор, в качестве указанной визуальной характеристики, значений насыщенности оттенков латентных элементов изображения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает формирование вторичного паттерна, содержащего прямоугольные группы элементов изображения, расположенные таким образом, чтобы в случае наложения вторичного паттерна с заданным смещением на самого себя он обеспечил подавление собственного изображения.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что включает формирование вторичного паттерна, содержащего прямоугольную структуру, состоящую из множества непрозрачных вертикальных линий, ширина каждой из которых составляет N элементов изображения и которые отделены одна от другой прозрачными линиями с шириной, составляющей N элементов изображения, причем указанный вторичный паттерн обеспечивает возможность кодирования латентного изображения, имеющего не более N+1 различных оттенков серого.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные элементы изображения представляют собой пикселы.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что количество визуальных характеристик выбирают с учетом метода печатания, подлежащего использованию при печатании первичного паттерна,

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что количество (S) визуальных характеристик выбирают в соответствии с уравнением
S=(WR/25,4X)+1,
где W - ширина первичного паттерна, подлежащего распечатыванию;
R - разрешение принтера, выраженное в точках на квадратный дюйм;
Х - ширина первичного паттерна в пикселах.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения предусматривает ассоциирование латентных элементов изображения с вторичными элементами изображения, после чего вторичные элементы изображения смещают в зависимости от значения визуальной характеристики латентных элементов изображения, с которыми они ассоциированы.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения предусматривает разбиение латентного изображения на маски, соответствующие каждому значению визуальной характеристики, с формированием частичных вторичных паттернов со смещением и использование масок для модифицирования частичных вторичных паттернов со смещением, а также комбинирование частичных вторичных паттернов со смещением с формированием первичного паттерна.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные вторичные и первичные элементы изображения организованы в виде прямоугольного массива.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что вторичные элементы изображения смещают вдоль оси прямоугольного массива.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что вторичные элементы смещают вдоль оси прямоугольного массива, а визуальная характеристика имеет S различных значений, при этом вторичные элементы изображения, ассоциированные с латентными элементами изображения, имеющими первое значение визуальной характеристики, смещают в горизонтальном направлении на один элемент изображения, а при переходе к каждому очередному значению визуальной характеристики увеличивают смещение соответствующих элементов изображения на один элемент изображения, так что S-oe значение визуальной характеристики соответствует смещению на S элементов изображения.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что вторичные элементы смещают вдоль оси прямоугольного массива, а визуальная характеристика имеет S различных значений, при этом вторичные элементы изображения, ассоциированные с латентными элементами изображения, имеющими первое значение визуальной характеристики, смещают, задавая смещение (D) в соответствии с выражением D=(N-1)·[(S-S_min)/(S_N-S_min)], где S - значение смещаемой визуальной характеристики, S_min - значение, соответствующее наименьшей плотности визуальной характеристики, a S_N - значение, соответствующее наибольшей плотности визуальной характеристики.

15. Способ по п.1, дополнительно включающий формирование латентного изображения из исходного изображения путем обработки исходного изображения, направленной на уменьшение количества значений визуальной характеристики, имеющихся в исходном изображении, до количества значений, которые требуется иметь в латентном изображении.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что смещение вторичных элементов изображения включает смещение элементов изображения различных частей указанного вторичного паттерна в различных направлениях.

17. Способ кодирования нескольких латентных изображений, включающий
а) обеспечение наличия подлежащих кодированию латентных изображений, причем каждое латентное изображение имеет множество латентных элементов изображения, каждый из которых обладает визуальной характеристикой, принимающей значение из заданного набора значений;
б) обеспечение наличия, по меньшей мере, одного вторичного паттерна, причем вторичный паттерн или каждый из вторичных паттернов имеет множество вторичных элементов изображения и способен обеспечить декодирование одного или более латентных изображений после того, как они будут закодированы;
в) установление взаимного соответствия между латентными элементами изображения и вторичными элементами изображения во вторичном паттерне, предназначенном для декодирования указанного латентного изображения;
г) формирование для каждого вторичного паттерна первичного паттерна, содержащего множество первичных элементов изображения, соответствующих указанным вторичным элементам изображения, смещенным в зависимости от значений визуальной характеристики латентных элементов изображения, которые поставлены в соответствие с вторичными элементами изображения, и
д) комбинирование первичных паттернов под различными углами между паттернами с образованием составного первичного паттерна, кодирующего каждое из указанных латентных изображений.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что все латентные изображения кодируют с использованием единственного вторичного паттерна.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что для каждого латентного изображения формируют отдельный вторичный паттерн.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что указанные отдельные вторичные паттерны конфигурируют с возможностью кодирования различных количеств визуальных характеристик, причем латентные изображения имеют различные количества визуальных характеристик.

21. Способ по п.17, отличающийся тем, что первичные паттерны комбинируют с обеспечением максимального контраста между указанными паттернами.

22. Способ по п.17, отличающийся тем, что первичные паттерны комбинируют с обеспечением контраста между указанными паттернами при отсутствии эффектов самодекодирования.

23. Способ по п.17, отличающийся тем, что первичные паттерны комбинируют под углами, отстоящими на 5-10° от угла, который обеспечивает максимальный контраст между указанными паттернами.

24. Способ по п.17, отличающийся тем, что используют два первичных паттерна, скомбинированных при угле между ними, составляющем 90°.

25. Способ по п.17, отличающийся тем, что используют три первичных паттерна, углы между которыми выбирают в интервале 35-55°.

26. Способ по п.17, отличающийся тем, что перед комбинированием паттернов один или более паттернов преобразуют в негатив (негативы).

27. Способ по п.17, отличающийся тем, что в зонах взаимного наложения паттернов элементы изображения комбинируют таким образом, чтобы обеспечить сочетание контраста и скрытности.

28. Способ по п.17, отличающийся тем, что первичные паттерны комбинируют путем суммирования визуальных характеристик налагающихся элементов изображения с получением объединенного первичного паттерна и осуществляют сглаживание объединенного первичного паттерна с получением черно-белого составного первичного паттерна.

29. Первичный паттерн, кодирующий латентное изображение, причем первичный паттерн содержит множество первичных элементов изображения, которые могут быть декодированы посредством вторичного паттерна, содержащего множество вторичных элементов изображения, и которые смещены относительно соответствующих им вторичных элементов изображения, причем значения смещений определены в зависимости от значений визуальных характеристик латентных элементов изображения, соотнесенных с соответствующими вторичными элементами изображения.

30. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что визуальные характеристики представляют собой набор оттенков серого.

31. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что визуальные характеристики представляют собой значения насыщенности оттенков латентных элементов изображения.

32. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что вторичный паттерн содержит прямоугольные группы элементов изображения, расположенные таким образом, чтобы в случае наложения вторичного паттерна с заданным смещением на самого себя он обеспечил подавление собственного изображения.

33. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что вторичный паттерн содержит прямоугольную структуру, состоящую из множества непрозрачных вертикальных линий, ширина каждой из которых составляет N элементов изображения и которые отделены одна от другой прозрачными линиями с шириной, составляющей N элементов изображения, причем указанный вторичный паттерн выполнен с возможностью кодирования латентного изображения, имеющего не более N+1 различных оттенков серого.

34. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что указанные элементы изображения представляют собой пикселы.

35. Первичный паттерн по п.34, отличающийся тем, что количество (S) визуальных характеристик выбирают в соответствии с уравнением
S=(WR/25,4X)+1,
где W - ширина первичного паттерна, подлежащего распечатыванию;
R - разрешение принтера, выраженное в точках на квадратный дюйм;
Х - ширина первичного паттерна в пикселах.

36. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что первичные элементы изображения организованы в виде, по существу, прямоугольного массива.

37. Первичный паттерн по п.36, отличающийся тем, что вторичные элементы изображения смещены вдоль оси прямоугольного массива.

38. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что визуальная характеристика имеет S различных значений, при этом вторичные элементы изображения, ассоциированные с латентными элементами изображения, имеющими первое значение визуальной характеристики, смещены в горизонтальном направлении на один элемент изображения, а при переходе к каждому очередному значению визуальной характеристики смещение соответствующих элементов изображения увеличивается на один элемент изображения, так что S-oe значение визуальной характеристики соответствует смещению на S элементов изображения.

39. Первичный паттерн по п.37, отличающийся тем, что вторичные элементы смещены вдоль оси прямоугольного массива, а визуальная характеристика имеет S различных значений, при этом вторичные элементы изображения, ассоциированные с латентными элементами изображения, имеющими первое значение визуальной характеристики, смещены с выбором смещения (D) в соответствии с выражением D=(N-1)∙[(S-S_min)/(S_N-S_min)], где S - значение смещаемой визуальной характеристики, S_min - значение, соответствующее наименьшей плотности визуальной характеристики, a S_N - значение, соответствующее наибольшей плотности визуальной характеристики.

40. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что первичные элементы изображения из различных частей первичного паттерна смещены в различных направлениях относительно вторичных элементов изображения.

41. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что представляет собой средство защиты.

42. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что представляет собой новый товар.

43. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что образует часть документа или финансового инструмента.

44. Первичный паттерн по п.29, отличающийся тем, что изготовлен тиснением на полимерной основе.

45. Составной первичный паттерн, кодирующий несколько латентных изображений, при этом составной первичный паттерн содержит взаимно наложенные первичные паттерны, каждый из которых расположен под углом к другим паттернам и содержит множество первичных элементов изображения, которые могут быть декодированы посредством вторичного паттерна, содержащего множество вторичных элементов изображения, причем первичные элементы изображения смещены относительно соответствующих им вторичных элементов изображения, а значения смещений определены в зависимости от значений визуальной характеристики латентных элементов изображения, соотнесенных с соответствующими вторичными элементами изображения.

46. Составной паттерн п.45, отличающийся тем, что обеспечивает возможность декодирования всех латентных изображений посредством одного вторичного паттерна.

47. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что требует использования отдельного вторичного паттерна для декодирования каждого из латентных изображений.

48. Составной паттерн по п.47, отличающийся тем, что различные вторичные паттерны предназначены для использования при кодировании различных количеств визуальных характеристик, причем различные латентные изображения имеют различные количества визуальных характеристик.

49. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что первичные паттерны скомбинированы с обеспечением максимального контраста между ними.

50. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что первичные паттерны скомбинированы с обеспечением контраста между указанными паттернами при отсутствии эффектов самодекодирования.

51. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что первичные паттерны скомбинированы под углами, отстоящими на 5-10° от угла, который обеспечивает максимальный контраст между указанными паттернами.

52. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что сформирован с использованием двух первичных паттернов, скомбинированных при угле между ними, составляющем 90°.

53. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что сформирован с использованием трех первичных паттернов, скомбинированных при углах между ними, выбранных в интервале 35-55°.

54. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что перед комбинированием первичных паттернов один или более первичных паттернов преобразован (преобразованы) в негатив (негативы).

55. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что в зонах взаимного наложения первичных паттернов элементы изображения скомбинированы таким образом, чтобы обеспечить сочетание контраста и скрытности.

56. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что первичные паттерны скомбинированы путем суммирования визуальных характеристик налагающихся элементов изображения с получением объединенного первичного паттерна и с последующим сглаживанием объединенного первичного паттерна с получением черно-белого составного первичного паттерна.

57. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что представляет собой средство защиты.

58. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что представляет собой новый товар.

59. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что образует часть документа или финансового инструмента.

60. Составной паттерн по п.45, отличающийся тем, что изготовлен тиснением на полимерной основе.
Приоритет по пунктам:

07.07.2003 - пп.1-3, 9, 13, 29-31, 38;

24.10.2003 - пп.4-8, 10-12, 14-28, 32-37, 39-60.