WO2004051582A2 - Verfahren und vorrichtung zur prüfung von wertdokumenten - Google Patents

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WO2004051582A2
WO2004051582A2 PCT/EP2003/013435 EP0313435W WO2004051582A2 WO 2004051582 A2 WO2004051582 A2 WO 2004051582A2 EP 0313435 W EP0313435 W EP 0313435W WO 2004051582 A2 WO2004051582 A2 WO 2004051582A2
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value
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Wolfgang Rauscher
Thomas Giering
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/06—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using wave or particle radiation
    • G07D7/12—Visible light, infrared or ultraviolet radiation
    • G07D7/1205—Testing spectral properties
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/003—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements
    • G07D7/0034—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements using watermarks

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for checking documents of value with an authenticity feature in the form of at least one luminescent substance, the document of value being irradiated with light and the luminescence radiation emanating from the document of value being detected spectrally resolved in order to determine whether this Authenticity feature is actually present in the checked value document.
  • a luminescent e.g. a fluorescent or phosphorescent authenticity feature is understood to mean a single substance or a mixture of several substances which show a luminescence behavior.
  • a system for example from the applicant's DE 23 66 274 C2.
  • this system to check the authenticity of a banknote, i.e. H. in particular, checking whether a fluorescent authenticity feature is actually present in a banknote to be checked, irradiated it and recorded the remitted fluorescence radiation in a spectrally resolved manner. The evaluation is carried out by comparing the signals from different photocells of the spectrometer.
  • the present invention is therefore based on the knowledge that a simple and reliable distinction between different authenticity features can best be obtained if a measurement vector is formed from the measurement values which correspond to different frequencies and / or frequency ranges of the luminescence radiation, and one Class assignment of the measurement vector to one of several predefined reference vectors which correspond to different authenticity features is achieved by assigning at least one class assignment area to each of the reference vectors and checking in which class assignment area the measurement vector is located.
  • the measurement vector can consist of the measurement values themselves and / or quantities derived therefrom.
  • the class assignment areas and thus the class assignment from the measurement vector to one of the reference vectors can preferably be determined by comparing the measurement vector with a plurality of reference vectors or with at least one variable which depends on at least two reference vectors.
  • a particularly preferred example of the first-mentioned variant can be that the authenticity feature, the reference vector of which has the smallest difference, such as the smallest distance from the measurement vector, is determined or can be determined as being present in the value document to be checked.
  • This procedure has become particularly important with authenticity features very similar spectral curve has proven to be much more suitable than a procedure in which it is checked whether the intensity and / or the curve of a measured luminescent radiation differs from the intensity or the curve of a reference radiation only by a maximum of a predetermined value.
  • the second variant in which the measurement vector is not compared with each individual reference vector itself, but with at least one variable derived from at least two reference vectors, significantly reduces the computational effort and is therefore particularly advantageous when high test speeds are important.
  • the size which depends on at least two reference vectors, acts as a separating surface between the two reference vectors, e.g. an (n-1) dimensional hyperplane is formed between the two n-dimensional reference vectors, the separating surface separating the class assignment areas of the two reference vectors from one another. In this case e.g. determines the position of the measurement vector in relation to the interface.
  • the test system according to the invention can preferably be expanded to include a further step in which it is checked whether or not the magnitude of the measurement vector is greater than a predetermined reference value.
  • This step will be carried out particularly preferably before the step of assigning the class assignment areas and / or the step of checking in which of these areas the measurement vector is located. This can result in significant time savings in the evaluation, since the subsequent, more time-consuming evaluation steps for checking the class assignment areas are no longer necessary if the simple amount check already delivers a negative result.
  • This procedure proves to be particularly useful when checking authenticity features whose luminescence radiation lies to a significant extent in the non-visible, such as, for example, ultraviolet or in particular in the infrared spectral range.
  • the measurement vector is thus preferably formed from measurement values in the infrared spectral range.
  • Measurement vector and the reference vectors can be standardized in the same way.
  • this can be done, for example, by normalizing to an n-1 dimensional unit sphere, so that the magnitude of all standardized vectors is the same, i.e. specifically has the value 1.
  • the measurements have a background signal, which does not result from the luminescent radiation and is superimposed on the luminescent radiation.
  • This background signal interferes with the evaluation, since the ratios of the measurement vectors to the reference vectors change significantly as a result of the normalization, depending on the level of the background signals, and can therefore lead to less precise results of the evaluation.
  • a background signal which does not result from the luminescence radiation is therefore preferably taken into account when evaluating the measured values.
  • an amount can be subtracted from the measurement values that depends on the size of the background signal.
  • the amount can vary from measured value to measured value of the measurement vector, i.e. a background vector generated by the background signal can also be used.
  • the amount will particularly preferably depend on the size of a minimum and / or maximum of the measured values and / or a ratio of several measured values to one another. If the emission spectrum of the background signal is known, then by measuring the background signal for a single or e.g. a few frequencies the background vector can be calculated. If the background vector is known, it can e.g. stored in the sensor and can be deducted from the measured values even without measurement.
  • Figure 1 is a schematic view of a test device according to a first embodiment; the FIG. 2 shows a two-dimensional representation to illustrate the method according to the invention; the
  • FIG. 3 shows a two-dimensional representation to illustrate the method of class assignment according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic view of a spectral curve L 1 measured from a bank note and a portion L 2 of the spectral curve L 1 that is based only on the luminescent radiation.
  • test system according to the invention can be used in all devices which test luminescent authenticity features.
  • checking bank notes in bank note processing devices is described below, which can be used, for example, for counting, sorting, depositing and / or paying out bank notes.
  • the test device 4 has a light source 5, a spectral sensor 6 and an evaluation device 7, which is at least connected to the spectral sensor 6 via a signal line 8.
  • the light source 5 serves for irradiating the bank note 3 with light rays 9 at an oblique angle to the bank note surface and the spectral sensor 6 for detecting and spectrally decomposing the radiation 10 reflected by the bank note surface.
  • the spectral sensor 6 preferably detects luminescent radiation 10 im using a spectrometer 6 in- infrared spectral range.
  • the signals detected by the spectral sensor 6 are transmitted via the signal line 8 to the computer-based evaluation device 7, which uses the measured signals to check whether a certain authenticity feature is present in the bank note 3.
  • the device 1 is distinguished in particular by the type of evaluation of the measurement signals in the evaluation device 7. According to one embodiment of the method according to the invention, this can be done in the following way:
  • the measurement vector X (x ⁇ , ..., x n ) is, for example, a measure of the spectral curve of the recorded luminescence radiation 10 of the bank note 3, where xi to x n are values which are based on the measurement signals from n different photo cells of the Spectral sensor 6 are formed.
  • the spectral values xi to x n can preferably correspond to the measured luminescence intensity at different frequencies or frequency ranges in an invisible to the eye, such as, for example, ultraviolet or particularly preferably infrared spectral range.
  • the measurement vector X thus represents a measure of the shape, ie the course of the measured spectral curve, at least for the case n> 1, preferably of n> 5 or n>10>.
  • the banknote In order to decide whether one of the two permitted authenticity features is present in or on the banknote, it can first be checked whether the amount of the measurement vector X, i.e. ] X
  • the threshold can be 0, but is preferably chosen so that counterfeits without authenticity can already be distinguished here. In the exemplary case of FIGS. 2 and 3, this reference value R has, for example, an amount
  • this criterion is that the amount
  • R particularly preferably used for the pre-evaluation of the measurement values.
  • This can mean, for example, that this minimum value comparison of the amount
  • This variant of the upstream amount check can significantly increase the speed of the bank note check.
  • Reference vectors (Ai, ..., Ak) are assigned.
  • these areas are half-planes GA, GB, as illustrated in FIG. 3.
  • the class assignment areas are averages of finitely many half-levels.
  • the class assignment areas can now be defined either via the reference vectors A, B (in the general case Ai, ..., Ak) or via a description of the hyperplanes delimiting them.
  • That reference vector A, B is determined which has the smallest difference from the measurement vector X.
  • the distance of the measurement vector X to all possible authenticity features, in the case specifically described, to the two reference vectors A, B can be calculated.
  • the distance can be defined as the Euclidean distance between the relevant vectors, i.e. d (X, A) and d (X, B) are calculated in the example.
  • any function d (X, A) can be used with the following property: For any measurement vectors X and reference vectors A, B, d (X, A)> d (X, B) applies if
  • the class assignment areas are defined by a separating surface T which delimits the two reference vectors A, B (in the general case Ai, ..., Ak) .
  • This variant has the advantage, in particular in real-time environments, that the computing effort is reduced.
  • the measurement vector X is only assigned to one of the reference vectors A, B when their mutual distance d (X, A) or d (X, B ) does not exceed a predetermined threshold.
  • the class assignment areas GA, GB SO are limited, that the class assignment areas do not touch anymore.
  • "no man's land” is created between the class assignment areas GA, GB, ie areas that are not assigned to a class and thus not to a reference vector Ai, ..., Ak.
  • Banknotes 3 the measurement vector of which lie in these areas, can, for example, be provided with a warning after the check in the test device 4 or be placed in a special storage.
  • the probability that a measurement vector X corresponds to one of at least two reference vectors A, B is not equally distributed, but e.g. has a correlation.
  • the distance of the measurement vector X from the reference vectors A, B increases with its intensity and the intensity of the individual reference curves A, B. This means that if one of the two possible authenticity features is introduced into the checked banknote 3 in a significantly higher quantity and concentration, the distance between its reference vector A or B and the measurement vector X can also be correspondingly larger.
  • both the reference vectors A, B, and the measurement vector X is also standardized.
  • normalization to the unit circle E is carried out, for example. This means that the normalized vectors A /
  • k reference vectors Ai, ..., Ak which each have n components owning the projection onto the n-dimensional unit sphere E.
  • calculated.
  • the classification is in turn carried out for the authenticity feature, the reference vector A, B of which has the smallest distance d (X, A) d (X, B) from the measurement vector X, in the case shown the authenticity feature A.
  • the distance d (X, A) of two vectors can be, for example, the Euclidean distance of the standardized vectors X, A
  • d (X, A) can be used with the following property: For any measurement vector X and reference vector A, B, d (X, A)> d (X, B) applies if
  • the distance d (X, A) of the vectors X and A can be the angle between straight lines of origin defined by them.
  • d (X, A) X - (X, A) • Al ⁇ A ⁇ Der
  • Distance d (X, A) corresponds to the length of the plumb line from X to the straight line of origin defined by A.
  • This expression is particularly preferred when the distance has to be calculated in a time-critical manner, since this saves the time-consuming calculation of the root in the second example.
  • the banknotes 3 are preferably irradiated intermittently by the light source 5 in order, for example, to be able to measure the decay behavior of the luminescent radiation 10 in a temporally resolved manner.
  • a time-dependent representation of the measurement vectors X and / or the reference vectors A, B can also be selected with particular preference and the distance formation can be carried out as a function of time.
  • the luminescence radiation is measured only on predetermined subregions of the banknote area, which are selected in a particularly preferred manner to be nominal value-specific. This can take place, for example, in that the light source 5 illuminates only one or more special partial areas of the bank note 3 as it is transported past a test device 3, or information about the position of the respectively illuminated partial areas of the bank note 3 during the evaluation in the evaluation device 7 taken into account.
  • This location-dependent measurement of the luminescent radiation 10 can be used, for example, in order to be able to distinguish spatially coded authenticity features that are not homogeneously incorporated in the banknote paper.
  • the luminescent radiation 10 does not necessarily have to be in reflection, but it can alternatively or additionally also be measured and evaluated in transmission. As mentioned, it can be disruptive in the evaluation if the measurement signals have a background signal which does not originate from the luminescent radiation and is superimposed on the luminescent radiation 10. These disturbing background signals falsify the ratios of the individual measurement vectors to the reference vectors during normalization.
  • the spectral sensor 6 shows the spectral course of the measurement signals of an illuminated bank note 3, i.e. the dependence of the measurement signal intensity I (f) on the measurement signal frequency f is shown.
  • the portion of the measurement curve L1 that actually only originates from the luminescent radiation 10, corresponding to the curve L2 drawn in dashed lines, is, however, lower in magnitude and is overlaid by a disruptive background signal which is not due to the luminescent radiation 10.
  • a reference measurement can be carried out in a banknote gap. Measured values are recorded using the spectral sensor 6 when there is no banknote 3 in the detection range of the spectral sensor 6. The signals obtained in this way then represent a measure of the strength of the background signal and can be taken into account in the subsequent formation or evaluation of the measurement vectors, e.g. be subtracted from the measured values when measuring the following bank note 3.
  • spectral sensors 6 in which the measurement ratios in the measurement with bank note 3 are so clearly differentiated from the measurement without bank note 3 that the background signals measured in the case without bank note are not representative of the background signals measured with bank note.
  • the size of a relative, preferably the absolute minimum and / or maximum of the measurement signals can therefore be determined in a spectral range used for further evaluation. This can be, for example, a point in the spectrum at which the luminescent substances to be tested usually do not emit. In the spectrum of FIG. 4, this minimum is exemplarily at the frequency f ini and has an intensity iMini.
  • the ratio of the intensity of the luminescent radiation at two different frequencies has a constant known value.
  • the two frequencies can preferably be chosen such that they correspond to a maximum and a minimum of the spectral curve.
  • the intensity ratio I (fMa ⁇ ) / I (fMin2) of the luminescent radiation 10, corresponding to curve L2 is equal to a constant value ko.
  • a linear offset i.e. a deduction of a constant value I ÜÜ or Io from the measurement intensity I (f) of the measurement curve L2
  • another non-linear offset can also be deducted, in which the deducted value varies with the frequency f.
  • the amount can differ from the measured value to the measured value of the measurement vector, i.e. a background vector generated by the background signal can also be used.
  • the background vector can be calculated by measuring the background signal at one or more frequencies. If the background vector is known, it can e.g. stored in the sensor and subtracted from the measured values even without measurement.
  • the procedure according to the invention consequently enables simple and reliable checking and differentiation of authenticity features, in particular with a very similar spectral profile, which may be contained in documents of value.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten mit einem Echtheitsmerkmal in Form von zumindest einer lumineszierenden Substanz. Dadurch, dass aus den Messwerten, welche unterschiedlichen Frequenzen und/ oder Frequenzbereichen der Lumineszenzstrahlung entsprechen, ein Messvektor gebildet wird, und eine Zuordnung des Messvektors zu einem von mehreren vorgegebenen Referenzvektoren, die unterschiedlichen Echtheitsmerkmalen entsprechen, dadurch erfolgt, dass den Referenzvektoren jeweils zumindest ein Klassenzuordnungsgebiet zugeordnet und geprüft wird, in welchem Klassenzuordnungsgebiet sich der Messvektor befindet, kann eine einfache und sichere Unterscheidung auch von Echtheitsmerkma len mit sehr ähnlichem Spektralverhalten erreicht werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten mit einem Echtheitsmerkmal in Form zumindest einer lu- mineszierenden Substanz, wobei das Wertdokument mit Licht bestrahlt und die vom Wertdokument ausgehende Lumineszenzstrahlung spektral aufge- löst erf asst wird, um zu bestimmen, ob das Echtheitsmerkmal im geprüften Wertdokument tatsächlich vorhanden ist.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem lumineszierenden, wie z.B. einem fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Echtheitsmerk- mal eine einzelne Substanz oder eine Mischung von mehreren Substanzen verstanden, die ein Lumineszenzverhalten zeigen.
*
Es gibt eine Reihe von bekannten Systemen zur Echtheitsprüfung solcher Wertdokumente. Ein System ist beispielsweise aus der DE 23 66 274 C2 der Anmelderin bekannt. Bei diesem System wird zur Prüfung der Echtheit einer Banknote, d. h. im speziellen der Prüfung, ob ein fluoreszierendes Echtheitsmerkmal tatsächlich in einer zu prüfenden Banknote vorhanden ist, diese bestrahlt und die remittierte Fluoreszenzstrahlung spektral aufgelöst erfaßt. Die Auswertung erfolgt durch einen Vergleich der Signale von unter- schiedlichen Photozellen des Spektrometers.
Dieses Verfahren arbeitet zwar in den meisten Fällen sehr zuverlässig, allerdings kann es insbesondere dann, wenn es mehrere mögliche Echtheitsmerkmale gibt, die ein sehr ähnliches Spektralverhalten haben, zu Schwie- rigkeiten bei der Unterscheidung und damit der Entscheidung geben, welches dieser Echtheitsmerkmale tatsächlich im geprüften Wertdokument vorhanden ist. Davon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten bereitzustellen, welche eine Unterscheidung auch von Echtheitsmerkmalen mit ähnlichem Spektralverlauf auf einfache und sichere Weise ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die vorliegende Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, daß eine einfache und sichere Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Echtheits- merkmalen dann am besten gewonnen werden kann, wenn aus den Meßwerten, welche unterschiedlichen Frequenzen und/ oder Frequenzbereichen der Lumineszenzstrahlung entsprechen, ein Meßvektor gebildet wird, und eine Klassenzuordnung des Meßvektors zu einem von mehreren vorgegebenen Referenzvektoren, die unterschiedlichen Echtheitsmerkmalen entspre- chen, dadurch erfolgt, daß den Referenzvektoren jeweils zumindest ein Klassenzuordnungsgebiet zugeordnet jund geprüft wird, in welchem Klassenzuordnungsgebiet sich der Meßvektor befindet. Der Meßvektor kann dabei aus den Meßwerten an sich und/ oder daraus abgeleiteten Größen bestehen.
Bevorzugt kann die Bestimmung der Klassenzuordnungsgebiete und damit die Klassenzuordnung vom Meßvektor zu einem der Referenzvektoren durch einen Vergleich des Meßvektors mit mehreren Referenzvektoren oder mit zumindest einer Größe erfolgen, welche von mindestens zwei Referenzvektoren abhängt.
Ein besonders bevorzugtes Beispiel der erstgenannten Variante kann sein, daß das Echtheitsmerkmal, dessen Referenzvektor den kleinsten Unterschied, wie z.B. den kleinsten Abstand zum Meßvektor aufweist, als im zu prüfenden Wertdokument vorhanden bestimmt wird bzw. bestimmbar ist. Diese Vorgehensweise hat sich insbesondere bei Echtheitsmerkmalen mit sehr ähnlichem Spektralverlauf als wesentlich geeigneter erwiesen als eine Vorgehensweise, bei der geprüft wird, ob sich die Intensität und/ oder der Verlauf einer gemessenen Lumineszenzstrahlung nur um maximal einen vorgegebenen Wert von der Intensität bzw. dem Verlauf einer Referenz- Strahlung unterscheidet.
Die zweitgenannte Variante, bei der kein Vergleich des Meßvektors mit jedem einzelnen Referenzvektoren selbst, sondern mit mindestens einer aus mindestens zwei Referenzvektoren abgeleiteten Größe durchgeführt wird, vermindert den Rechenaufwand signifikant und ist deshalb insbesondere dann von Vorteil, wenn es auf hohe Prüf geschwindigkeiten ankommt. Ein besonders bevorzugtes Beispiel hierfür ist, daß die Größe , welche von mindestens zwei Referenzvektoren abhängt, als eine Trennfläche zwischen den zwei Referenzvektoren, wie z.B. eine (n-1) dimensionale Hyperebene zwi- sehen den zwei n-dimensionalen Referenzvektoren gebildet wird, wobei die Trennfläche die Klassenzuordnungsgebiete der zwei Referenzvektoren voneinander trennt. In diesem Fall wird z.B. die Lage des Meßvektors in Bezug auf die Trennfläche bestimmt.
Das erfindungsgemäße Prüfsystem kann bevorzugt dahingehend erweitert werden, daß es einen weiteren Schritt aufweist, bei dem geprüft wird, ob der Betrag des Meßvektors größer als ein vorgegebener Referenzwert ist oder nicht. Dieser Schritt wird besonders bevorzugt vor dem Schritt der Zuordnung der Klassenzuordnungsgebiete und/ oder dem Schritt der Prüfung, in welchem dieser Gebiete sich der Meßvektor befindet, durchgeführt werden. Hierdurch kann eine signifikante Zeitersparnis bei der Auswertung erreicht werden, da die nachfolgenden zeitaufwendigeren Auswertungsschritte der Prüfung der Klassenzuordnungsgebiete nicht mehr notwendig sind, wenn bereits die einfache Betragsprüfung ein negatives Ergebnis liefert. Diese Vorgehensweise erweist sich insbesondere bei der Prüfung von Echtheitsmerkmalen als sinnvoll, deren Lumineszenzstrahlung in signifikantem Maße im nicht-sichtbaren, wie z.B. ultravioletten oder insbesondere im infraroten Spektralbereich liegt. Durch diesen Betragsvergleich kann z.B. bereits eine Reihe von nicht passenden Merkmalen in gefälschten Wertdokumenten erkannt werden, die nur im sichtbaren Spektralbereich emittieren. Unter anderem aus den vorgenannten Gründen wird der Meßvektor somit vorzugsweise aus Meßwerten des infraroten Spektralbereichs gebildet.
Vorzugsweise kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, daß der
Meßvektor und die Referenzvektoren in einer gleichen Weise normiert werden. Bei n-dimensionalen Meß- und Referenzvektoren kann dies beispielsweise durch eine Normierung auf eine n-1 dimensionale Einheitskugel geschehen, so daß der Betrag aller normierten Vektoren gleich, d.h. im spezi- eilen den Wert 1 hat.
Eine solche Normierung hat den Vorteil, daß ein einfacher Vergleich des Meßvektors mit den Referenzvektoren ermöglicht wird, der weitgehend unabhängig davon ist, in welcher Menge oder Konzentration das Echtheits- merkmal in der Banknote tatsächlich eingebracht ist bzw. wie hoch die Gesamtintensität der gemessenen Strahlung tatsächlich ist. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren der Farbraumanalyse beispielsweise, bei denen die Absolutwerte der einzelnen Farbanteile für eine korrekte Farbbestimmung wesentlich sind, ist dies bei der erfindungsgemäßen Lumineszenzprüfung nicht zwingend erforderlich, da es hierbei im wesentlichen nur auf die Form der erfaßten Spektralkurven, und nicht aber auf deren absolute Intensitätswerte ankommt.
Insbesondere im vorstehend genannten Fall der Normierung kann es sich als Nachteil erweisen, daß die Messungen ein Hintergrundsignal aufweisen, welches nicht von der Lumineszenzstrahlung herrührt und die Lumineszenzstrahlung überlagert. Dieses Hintergrundsignal stört bei der Auswertung, da sich durch die Normierung die Verhältnisse der Meßvektoren zu den Referenzvektoren signifikant in Abhängigkeit vom der Höhe der Hin- tergrundsignale ändern und dadurch zu ungenaueren Ergebnissen der Auswertung führen können.
Vorzugsweise wird deshalb bei der Auswertung der Meßwerte ein Hinter- gundsignal berücksichtigt, welches nicht von der Lumineszenzstrahlung herrührt. Im speziellen kann, zur Bildung des Meßvektors, von den Meßwerten ein Betrag abgezogen werden, der von der Größe des Hintergundsignals abhängt. Der Betrag kann von Meßwert zu Meßwert des Meßvektors verschieden sein, d.h. es kann auch ein durch das Hintergrundsignal erzeugter Hintergrundvektor verwendet werden. Der Betrag wird besonders bevor- zugt abhängig sein von der Größe eines Minimums und /oder Maximums der Meßwerte und/ oder einem Verhältnis mehrerer Meßwerte zueinander. Ist das Emissionsspektrum des Hintergrundsignals bekannt, so kann durch Messung des Hintergrundsignals bei einer einzigen oder z.B. einigen wenigen Frequenzen der Hintergrundvektor berechnet werden. Ist der Hinter- grundvektor bekannt, so kann er z.B. im Sensor hinterlegt gespeichert werden und auch ohne Messung von den Meßwerten abgezogen werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich durch die beigefügten abhängigen Ansprüche und die nachfolgende Beschreibung bevor- zugter Ausführungsbeispiele. Dabei zeigt die
Figur 1 eine schematische Ansicht auf eine Prüfvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel; die Figur 2 eine zweidimensionale Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens; die
Figur 3 eine zweidimensionale Darstellung zur Veranschaulichung des er- findungsgemäßen Verfahrens der Klassenzuordnung und die
Figur 4 eine schematische Ansicht einer von einer Banknote gemessenen Spektralkurve Ll und eines nur auf die Lumineszenzstrahlung zurückgehenden Anteils L2 der Spektralkurve Ll.
Das erfindungsgemäße Prüfsystem kann in allen Vorrichtungen verwendet werden, welche lumineszierende Echtheitsmerkmale prüfen. Obwohl nicht darauf beschränkt, wird im folgenden die besonders bevorzugte Variante der Prüfung von Banknoten in Banknotenbearbeitungsvorrichtungen be- schrieben, die beispielsweise zum Zählen, Sortieren, Einzahlen und/ oder Auszahlen von Banknoten dienen können.
Die Figur 1 stellt im speziellen eine Vorrichtung 1 dar, die neben an sich bereits bekannten Komponenten, welche nicht mit abgebildet sind, unter ande- rem eine Transporteinrichtung 2 aufweist, mittels derer Banknoten 3 vereinzelt an einer Prüfeinrichtung 4 vorbei transportiert werden. Die Prüfeinrichtung 4 kann zur Prüfung der Echtheit, des Zustande bzw. des Nennwerts der Banknoten 3 ausgelegt sein. Im speziellen weist die Prüf einrichtung 4 dabei eine Lichtquelle 5, einen Spektralsensor 6 und eine Auswertungseinrichtung 7 auf, welche über eine Signalleitung 8 zumindest mit dem Spektralsensor 6 verbunden ist. Die Lichtquelle 5 dient dabei zur Bestrahlung der Banknote 3 mit Lichtstrahlen 9 in einem schrägen Winkel zur Banknotenoberfläche und der Spektralsensor 6 zur Erfassung und spektralen Zerlegung der von der Banknotenoberfläche remittierten Strahlung 10. Bevorzugt erfaßt der Spek- tralsensor 6 mittels eines Spektrometers 6 Lumineszenzstrahlung 10 im in- fraroten Spektralbereich. Die vom Spektralsensor 6 erfassten Signale werden über die Signalleitung 8 an die EDV-basierte Auswertungseinrichtung 7 übertragen, die anhand der gemessenen Signale überprüft, ob ein bestimmtes Echtheitsmerkmal in der Banknote 3 vorhanden ist.
Die Vorrichtung 1 ist insbesondere durch die Art der Auswertung der Meßsignale in der Auswertungseinrichtung 7 ausgezeichnet. Dies kann beispielsweise gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf folgende Weise geschehen:
Es werden alle oder zumindest eine Teilmenge der Meßwerte des Spektral- sensors 6, die jeweils unterschiedlichen Frequenzen bzw. Frequenzbereichen entsprechen, als Meßvektor X dargestellt. Der Meßvektor X=(xι, ... , xn) sei beispielsweise ein Maß für die Spektralkurve der aufgenommenen Lumines- zenzstrahlung 10 der Banknote 3, wobei xi bis xn Werte sind, welche auf der Grundlage der Meßsignale von n verschiedenen Photozellen des Spektralsensors 6 gebildet werden. Die Spektralwerte xi bis xn können dabei bevorzugt der gemessenen Lumineszenzintensität bei unterschiedlichen Frequenzen bzw. Frequenzbereichen in einem für das Auge unsichtbaren, wie z.B. ultravioletten oder besonders bevorzugt infraroten Spektralbereich entsprechen. Der Meßvektor X stellt somit zumindest für den Fall n>l, bevorzugt von n>5 oder n>10> ein Maß für die Form, d.h. den Verlauf der gemessenen Spektralkurve dar.
Es wird nun auf die nachfolgend exemplarisch beschriebene Weise ein Vergleich dieses Meßvektors X mit k vorgegebenen Referenzvektoren A:,..., Ak durchgeführt. Der besseren Anschaulichkeit halber wird mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 eine einfache Fallgestaltung beschrieben, bei welcher der Meßvektor X nur zwei Meßwerte xi und x2 aufweist, d. h. die Vektordimen- sion n gleich 2 ist. In diesem Fall wird der Meßvektor X durch einen Punkt X im zweidimensionalen Diagramm der Figur 2 und der Figur 3 repräsentiert, wobei jede Achse des Diagramms einer anderen Koordinate des Meßvektors X entspricht.
Die Vektoren A=(aι/ ..., an) und B=(bι, ..., bn) sind dabei in exemplarischer Weise zwei vorgegebene Referenzvektoren Aι= A, A2= B, die den Spektralkurven von zwei möglichen Echtheitsmerkmalen entsprechen, von denen eines eventuell in der geprüften Banknote 3 vorhanden sein kann.
Um zu entscheiden, ob überhaupt eines der beiden erlaubten Echheitsmerk- male in oder auf der Banknote vorhanden ist, kann zunächst überprüft werden, ob der Betrag des Meßvektors X , d.h. ] X | eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Ist dies nicht der Fall, kann bereits hier die Banknote als unecht zurückgewiesen werden. Die Schwelle kann 0 sein, wird bevorzugt aber so gewählt, daß Fälschungen ohne Echtheitsmerkmal bereits hier sicher unterscheidbar sind. Dieser Referenzwert R hat im exemplarischen Fall der Figuren 2 und 3 beispielsweise einen Betrag |R| von 0,4. Mit dieser Prüfung können auch Fälschungen aussortiert werden, bei denen die Echtheitsmerkmale zwar an sich vorhanden, aber in zu geringer Konzentration vorliegen. Dies ist deshalb besonders bevorzugt, weil bei der beschriebenen Variante im infraroten Spektralbereich gemessen wird und Fälschungen üblicherweise Intensitäten in diesem Spektralbereich aufweisen, die entweder vernachlässigbar oder zumindest wesentlich geringer als die Intensitäten der Echtheitsmerkmale A, B in echten Banknoten 3 sind.
Wie erwähnt wird dieses Kriterium, daß der Betrag |X| des Meßvektors X mindestens einem Referenzwert R entsprechen muß, besonders bevorzugt zur Vorauswertung der Meßwerte verwendet. Dies kann beispielsweise bedeuten , daß zuerst dieser Mindestwertvergleich des Betrages |X| des Meß- vektors X durchgeführt wird, bevor die Klassenzuordnung des Referenzvek- tors A, B mit kleinstem Unterschied zum Meßvektor X durchgeführt wird. Diese Variante der vorgeschalteten Betragsprüfung kann die Geschwindigkeit der Banknotenprüfung signifikant erhöhen.
Liegt der Betrag des Meßvektors X über der vorgegebenen Schwelle, ist zu entscheiden, welches der Echtheitsmerkmale A, B tatsächlich in der Banknote 3 vorhanden ist.
Hierzu kann folgende Prozedur implementiert werden: Der affine Raum IRn, in dem sich die Mess- und Referenzvektoren (X, Ai,..., Ak) befinden, wird in Klassenzuordnungsgebiete Gi c 5R" (i = 1, ... , /) eingeteilt, wobei diese den
Referenzvektoren (Ai,..., Ak) zugeordnet sind. Im einfachsten Fall gibt es für jeden Referenzvektor genau ein Klassenzuordnungsgebiet, im allgemeinen Fall kann es mehrere Klassenzuordnungsgebiete pro Referenzvektor geben. Um zu entscheiden, welches Echtheitsmerkmal in oder auf der Banknote 3 vorhanden ist, wird festgestellt, in welchem Klassenzuordnungsgebiet Gm der Meßvektor X liegt, d.h. es wird der Index m gesucht mit X <= Gm . Im dargestellten zweidimensionalen Beispiel sind diese Gebiete Halbebenen GA, GB, wie in Figur 3 veranschaulicht ist. Im allgemeinen Fall sind die Klassenzu- Ordnungsgebiete Durchschnitte von endlich vielen Halbebenen.
Die Klassenzuordnungsgebiete können nun entweder über die Referenzvektoren A, B (im allgemeinen Fall Ai,..., Ak) oder über eine Beschreibung der sie begrenzenden Hyperebenen definiert werden.
Im erstgenannten Fall wird beispielsweise derjenige Referenzvektor A, B bestimmt, der den kleinsten Unterschied zum Meßvektor X aufweist. Hierzu kann der Abstand des Meßvektors X zu allen möglichen Echtheitsmerkmalen, im speziell beschriebenen Fall also zu den beiden Referenzvektoren A, B berechnet werden. Der Abstand kann als euklidischer Abstand zwischen den betreffenden Vektoren, im Beispiel also d(X,A) und d(X,B) berechnet werden. An Stelle des euklidischen Abstands kann jede Funktion d(X, A) verwendet werden mit folgender Eigenschaft: Für beliebige Messvektoren X und Referenzvektoren A, B gilt d(X, A) > d(X,B) genau dann wenn | X-A | > | X-B | gilt.
Alternativ kann man diese Prozedur auf eine andere Weise implementieren, welche exakt zum gleichen Ergebnis führt: Die Klassenzuordnungsgebiete werden im zweitgenannten Fall durch eine Trennfläche T definiert, welche die beiden Referenzvektoren A, B (im allgemeinen Fall Ai,..., Ak) begrenzt. Diese Variante hat insbesondere in Echtzeitumgebungen den Vorteil, dass der Rechenaufwand verringert wird.
Um zu testen, ob ein Meßvektor X in einem Klassenzuordnungsgebiet d liegt (d.h. X e G,. ), muß man für alle Gt begrenzenden Trennflächen T prü- fen, ob X auf der „richtigen" Seite liegt. Als Trennfläche lassen sich vorzugsweise n-1-dimensionale Hyperebenen T z.B. als Punktemengen {(Vi ,..-*. v„) e 5R" | uxyx + ... + unyn - u0 = θ) beschreiben, wobei («, ,..., --„) ein Normalenvektor der Hyperebene T ist. Das Vorzeichen von u xx + ... + unxn - u0 gibt nun an, auf welcher Seite der Hyperebene T die Messung X liegt.
Um die Erkennungssicherheit zu erhöhen, kann in einer bevorzugten Ausprägung des Verfahrens gefordert werden, daß eine Zuordnung des Meßvektors X zu einem der Referenzvektoren A, B erst dann erfolgt, wenn ihr gegenseitiger Abstand d(X, A) bzw. d(X, B) eine vorgegebene Schwelle nicht überschreitet.
Es kann in diesem Sinne festgelegt werden, daß die Klassenzuordnungsgebiete GA, GB SO eingegrenzt werden, daß sich die Klassenzuordnungsgebiete nicht mehr berühren. Auf diese Weise entsteht zwischen den Klassenzuordnungsgebieten GA, GB "Niemandsland", d.h. Bereiche, die keiner Klasse und damit keinem Referenzvektor Ai,..., Ak zugeordnet sind. Banknoten 3, deren Meßvektor in diesen Bereichen liegen, können z.B. mit einem Warnhinweis versehen nach der Prüfung in der Prüfeinrichtung 4 ausgesteuert bzw. in eine spezielle Ablage umgelegt werden.
In einer möglichen Erweiterung des Verfahrens wird bei der Festlegung der Klassenzuordnungsgebiete berücksichtigt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Messvektors X einem von mindestens zwei Referenzvektoren A, B entspricht, nicht gleichverteilt ist, sondern z.B. eine Korrelation aufweist.
Bei den bisher beschriebenen Verfahren ist allerdings zu beachten, daß der Abstand des Meßvektors X von den Referenzvektoren A, B mit seiner Inten- sität und der Intensität der einzelnen Referenzkurven A, B zunimmt. Dies führt dazu, daß dann, wenn einer der beiden möglichen Echtheitsmerkmale in wesentlich höherer Menge und Konzentration in die geprüfte Banknote 3 eingebracht ist, auch der Abstand seines Referenzvektors A bzw. B zum Meßvektor X in entsprechender Weise größer sein kann.
Um ein Abstandsmaß der Echtheitsmerkmale A, B zu finden, welches unabhängig von der gemessenen Gesamtintensität bzw. der Menge und Konzentration der einzelnen Echtheitsmerkmale in der Banknote 3 ist, werden in einer besonders vorteilhaften Ausprägung der Erfindung sowohl die Refe- renzvektoren A, B, als auch der Meßvektor X normiert. Im Fall der zweidi- mensionalen Darstellung nach Figur 2 wird beispielsweise eine Normierung auf den Einheitskreis E durchgeführt. Das bedeutet, daß die normierten Vektoren A/|A| (also A durch Betrag von A), B/|B| und X/|X| gebildet werden, welche alle einen normierten Betrag von 1 haben. Im allgemeinen n- dimensionalen Fall von k Referenzvektoren Ai, ..., Ak, die jeweils n Kompo- nenten besitzen, erfolgt die Projektion auf die n-dimensionale Einheitskugel E.
Mit dieser Normierung werden alle Meßvektoren X, die sich nur in der Län- ge unterscheiden, identifiziert. Sie liegen wie in der Figur 2 gezeigt ist, auf Ursprungsgeraden durch den Messvektor X. Diese Vorgehensweise entspricht dem Übergang vom affinen Raum IRn in einen projektiven Raum IP11"1, dessen Elemente im zugehörigen affinen Raum Ursprungsgeraden sind, die im folgenden ebenfalls durch die zugehörenden Vektoren X, A, B... beschrieben werden. Der Übergang in einen projektiven Raum hat sich insbesondere bei der Prüfung von Echtheitsmerkmalen als sehr vorteilhaft herausgestellt, die ein ähnliches Spektralverhalten haben.
Um die Zuordnung des Messvektors X zu einem der im Beispiel gezeigten Referenzvektoren A, B zu treffen, wird im einfachsten Fall nun der Abstand d(X,A) und d(X,B) des normierten Meßvektors X /|X| zu allen normierten Referenzvektoren A/|A| bzw. B/|B| berechnet. Die Klassifizierung erfolgt dabei wiederum für das Echtheitsmerkmal, dessen Referenzvektor A, B den kleinsten Abstand d(X,A) d(X,B) zum Meßvektor X hat, im abgebildeten Fall also das Echtheitsmerkmal A.
Als Abstand d(X,A) zweier Vektoren kann in diesem und im vorgenannten Fall beispielsweise der euklidische Abstand der normierten Vektoren X, A
verwendet werden: An Stelle des euklidischen Abstands
Figure imgf000013_0001
kann jede Funktion d(X,A) verwendet werden mit folgender Eigenschaft: Für beliebige Messvektoren X und Referenzvektoren A, B gilt d(X,A) > d(X,B) genau dann wenn
gilt.
Figure imgf000013_0003
Figure imgf000013_0002
In einem ersten Beispiel kann als Abstand d(X,A) der Vektoren X und A der Winkel zwischen durch sie definierten Ursprungsgeraden verwendet werden.
In einem zweiten Beispiel kann als Abstand d(X,A) der Vektoren X und A folgender Ausdruck verwendet werden: d(X, A) = X - (X, A) • Al\A\ Der
Abstand d(X,A) entspricht hier der Länge des Lots von X auf die durch A definierte Ursprungsgerade.
In einem weiteren Beispiel kann als Abstand d(X,A) der Vektoren X und A
folgender Ausdruck verwendet werden: d(X, A) = X - {X, A) - A/\A Die¬
ser Ausdruck ist besonders dann bevorzugt, wenn der Abstand zeitkritisch berechnet werden muß, da man sich hier die aufwendige Berechnung der Wurzel im zweiten Beispiel erspart.
In einem weiteren Beispiel kann als Abstand d(X, A) der Vektoren X und A
der Ausdruck verwendet werden, wobei g eine belie-
Figure imgf000014_0001
bige streng monotone Funktion ist
Zum vorstehend detailliert beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Weiterbildungen und Alternativen denkbar.
Obwohl beispielsweise der Fall von nur zwei möglichen Echtheitsmerkmalen beschrieben und in den Figuren dargestellt wurde, ist selbstverständlich auch eine Verallgemeinerung auf mehr als zwei Echtheitsmerkmale möglich. Ebenso ist selbstverständlich eine Verallgemeinerung auf Meß- und Referenzvektoren X, Ai, ..., Ak, möglich, die mehr als n= 2 Komponenten, d. h. mehr als zwei spektrale Meßwerte pro Banknote 3 aufweisen. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, daß die Lumineszenzstrahlung 10 einer Banknote 3 zu verschiedenen Zeiten gemessen und dies bei der Auswertung berücksichtigt wird. Zum einen kann hierbei festgestellt werden, ob die gemessene Strahlung 10 der geprüften Banknote 3 tatsächlich das für die jeweilige Lumineszenzart zu erwartende Zeitverhalten hat. Bevorzugt werden die Banknoten 3 hierbei zeitlich intermittierend durch die Lichtquelle 5 bestrahlt, um z.B. das Abklingverhalten der Lumineszenzstrahlung 10 zeitlich aufgelöst messen zu können. In diesem Fall kann besonders bevorzugt auch eine zeitabhängige Darstellung der Meßvektoren X und/ oder der Referenzvektoren A, B gewählt und die Abstandsbildung zeitabhängig durchgeführt werden.
Eine weitere Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Mes- sung der Lumineszenzstrahlung nur an vorbestimmten Teilbereichen der Banknotenfläche erfolgt, welche in besonders bevorzugter Weise nennwertspezifisch gewählt sind. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Lichtquelle 5 nur einen oder mehrere spezielle Teilbereiche der Banknote 3 beim Vorbeitransport an einer Prüf einrichtung 3 beleuchtet, bzw. Inf orma- tionen über die Lage der jeweils beleuchteten Teilbereiche der Banknote 3 bei der Auswertung in der Auswertungseinrichtung 7 berücksichtigt. Diese ortsabhängige Messung der Lumineszenzstrahlung 10 kann beispielsweise dazu verwendet werden, um auch räumlich codierte Echtheitsmerkmale, die im Banknotenpapier nicht homogen eingebracht sind, unterscheiden zu können.
Des weiteren muß die Lumineszenzstrahlung 10 auch nicht zwingend in Reflexion, sondern sie kann alternativ oder zusätzlich auch in Transmission gemessen und ausgewertet werden. Wie erwähnt wurde, kann es bei der Auswertung störend sein, wenn die Meßsignale ein Hintergrundsignal aufweisen, welches nicht von der Lumineszenzstrahlung herrührt und die Lumineszenzstrahlung 10 überlagert. Diese störenden Hintergrundsignal verfälschen bei der Normierung die Verhältnisse der einzelnen Meßvektoren zu den Referenzvektoren.
Zur Veranschaulichung der Problematik ist in der Figur 4 in schematischer Weise mit der durchgezogen gezeichneten Linie Ll der durch den Spektralsensor 6 gemessene spektrale Verlauf der Meßsignale einer beleuchteten Banknote 3, d.h. die Abhängigkeit der Meßsignalintensität I (f) von der Meßsignalfrequenz f dargestellt. Der tatsächlich nur von der Lumineszenzstrahlung 10 stammende Anteil der Meßkurve Ll, entsprechend der gestrichelt gezeichneten Kurve L2, ist allerdings vom Betrag her niedriger und durch ein störendes Hintergrundsignal überlagert, welches nicht auf die Lumines- zenzstrahlung 10 zurückgeht.
Um dieses Hintergrundsignal herauszurechnen, kann zum einen eine Referenzmessung in einer Banknotenlücke durchgeführt werden. Es werden dabei gerade dann mittels des Spektralsensors 6 Meßwerte aufgenommen, wenn sich keine Banknote 3 im Erfassungsbereich des Spektralsensors 6 befindet. Die so gewonnen Signale stellen dann ein Maß für die Stärke des Hintergrundsignals dar und können bei der nachfolgenden Bildung oder Auswertung der Meßvektoren berücksichtigt, z.B. von den Meßwerten bei der Messung der nachfolgenden Banknote 3 abgezogen werden.
Es gibt allerdings Spektralsensoren 6, bei denen die Meßverhältnisse bei der Messung mit Banknote 3 im Vergleich zur Messung ohne Banknote 3 so deutlich unterschieden sind, daß die beim Fall ohne Banknote gemessenen Hintergrundsignale nicht repräsentativ für die mit Banknote gemessenen Hintergrundsignale sind. Alternativ kann deswegen z.B. die Größe eines relativen, vorzugsweise des absoluten Minimums und/ oder Maximums der Meßsignale in einem zur weiteren Auswertung benutzen Spektralbereich bestimmt werden. Dies kann z.B. eine Stelle im Spektrum sein, an der die zu prüfenden lumineszie- renden Substanzen üblicherweise nicht emittieren. Im Spektrum der Figur 4 befindet sich dieses Minimum exemplarisch bei der Frequenz f ini und hat eine Intensität iMini. Indem nun zumindest vom nachfolgend weiter auszuwertenden Anteil des Spektrums dieser minimale .Intensitätswert IMM abge- zogen wird, d.h. für den betrachteten Spektralbereich die Differenz I(f) - IMM gebildet wird, erhält man ein effektives Meßsignal, welches im wesentlichen nur noch auf die Luminezenzstrahlung 10, entsprechend der Kurve L2 zurückgeht und bei der die Hintergrundsignale im wesentlichen abgezogen . sind.
Eine weitere Variante ist folgende: Da die nachzuweisenden lumineszieren- den Substanzen eine vorbekannte Spektralkurve haben, so hat das Verhältnis der Intensität der Lumineszenzstrahlung bei zwei unterschiedlichen Frequenzen einen konstanten vorbekannten Wert. Die beiden Frequenzen kön- nen vorzugsweise so gewählt sein, daß sie einem Maximum und einem Minimum der Spektralkurve entsprechen. Beim Fall der Figur 4 sei z.B. das Intensitätsverhältnis I(fMaχ)/I(fMin2) der Lumineszenzstrahlung 10, entsprechend Kurve L2, gleich einem konstanten Wert ko. Die tatsächlich bei der Prüfung der Banknote 3 gewonnene Meßkurve Ll weist allerdings ein Inten- sitätsverhältnis I(fMa )/I(fMin2) = lMax/lMin2 auf, das geringer ist als dieser Wert ko. Dieser Unterschied ist gerade durch die Hintergrundsignale bewirkt, die das Lumineszenzspektrum L2 überlagernden.
Es wird nun berechnet, um welches Maß Io die Intensität des gesamten Spek- trums I(f) gesenkt werden muß, damit das Intensitätsverhältnis I(f ax)/I(fMiιώ) wiederum dem für die zu erwartende Lumineszenzstrahlung 10 typischen Wert ko entspricht. Durch Abzug dieses Werts Io vom gesamten betrachteten Spektralbereich der Kurve L2 erhält man wiederum ein effektives Meßsignal, welches im wesentlichen nur noch auf die Luminezenz- Strahlung 10, entsprechend der Kurve L2 zurückgeht, und bei der die Hintergrundsignale im wesentlichen abgezogen sind.
Es sei betont, daß anstelle eines linearen Offsets, d.h. eines Abzugs eines konstanten Werts I ÜÜ bzw. Io von der Meßintensität I(f) der Meßkurve L2, auch ein anderer, nichtlinearer Offset abgezogen werden kann, bei dem der abgezogenen Wert mit der Frequenz f variiert. D.h., der Betrag kann von Meßwert zu Meßwert des Meßvektors verschieden sein, d.h. es kann auch ein durch das Hintergrundsignal erzeugter Hintergrundvektor verwendet werden. Dies macht dann Sinn, wenn auch die Hintergrundsignale einen nicht-linearen Verlauf, d.h. einen über alle Frequenzen f nicht konstanten Betrag haben. Ist das Emissionsspektrum des Hintergrundsignals bekannt, so kann durch Messung des Hintergrundsignals bei einer einzigen oder mehreren Frequenzen der Hintergrundvektor berechnet werden. Ist der Hintergrundvektor bekannt, so kann er z.B. im Sensor gespeichert und auch oh- ne Messung von den Meßwerten abgezogen werden.
Zudem können die genannten Verfahren zur Kompensation der Hintergrundsignale auch unabhängig vom Gegenstand der Hauptansprüche auch bei anderen Lumineszenzauswerteverfahren mit Vorteil eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht folglich eine einfache und sichere Prüfung und Unterscheidung von Echtheitsmerkmalen, insbesondere mit sehr ähnlichem Spektralverlauf, die in Wertdokumenten enthalten sein können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten (3) mit einem Echtheitsmerkmal in Form zumindest einer lumineszierenden Substanz, wobei das Wertdokument (3) mit Licht (9) bestrahlt und die vom Wertdokument (3) ausgehende Lumineszenzstrahlung (10) spektral aufgelöst erfaßt wird, um zu bestimmen, ob das Echtheitsmerkmal im Wertdokument (3) vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
aus den Meßwerten, welche unterschiedlichen Frequenzen und/ oder Frequenzbereichen der Lumineszenzstrahlung (10) entsprechen, ein Meßvektor (X) gebildet wird, und eine Klassenzuordnung des Meßvek- tors (X) zu einem von mehreren vorgegebenen Referenzvektoren (Ai, ..,
Ak), die unterschiedlichen Echtheitsmerkmalen entsprechen, dadurch erfolgt, daß den Referenzvektoren (Ai, .., Ak) jeweils zumindest ein Klassenzuordnungsgebiet (Gi, .., Gi) zugeordnet und geprüft wird, in welchem Klassenzuordnungsgebiet (Gi, .., Gi) sich der Meßvektor (X) befin- det.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfverfahren einen weiteren Schritt aufweist, bei dem geprüft wird, ob der Betrag (|X|) des Meßvektors (X) größer als ein vorgegebener Referenzwert (R) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Prüfung, ob der Betrag (|X|) des Meßvektors (X) größer als ein vorgegebener Referenzwert (R) ist, vor dem Schritt der Klassenzuordnung des Meßvektors (X) zu einem von mehreren vorgegebenen Referenzvektoren (Ai, .., Ak) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßvektor (X) und die Referenzvektoren
(Aι,...,Ak) normiert werden.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassenzuordnung vom Meßvektor (X) zu einem der Referenz vektoren (Am) durch einen Vergleich des Meßvektors (X) mit mehreren Referenzvektoren (Ai, .., Ak) und/ oder mit zumindest einer Größe (T) erfolgt, welche von mindestens zwei Referenzvektoren (Ai, .., Ak) abhängt.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassenzuordnung vom Meßvektor (X) zu einem der Referenzvektoren (Am) dadurch erfolgt, daß der kleinste Unterschied, wie z.B. der kleinste Abstand (d(X,A )) vom Meßvektor (X) zu den Referenzvektoren (Ai, .„ Ak) bestimmt wird.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe (T), welche von mindestens zwei Referenzvektoren (A, B) abhängt, als eine Trennfläche (T) zwischen den zwei Referenzvektoren (A, B), wie z.B. eine (n-1) dimensionale Hyperebene (T) zwischen den zwei n-dimensionalen Referenzvektoren (A, B) gebildet wird, wobei die Trennfläche (T) die Klassenzuordnungsgebiete (GA, GB) der zwei Referenzvektoren (A, B) voneinander trennt.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klassenzuordnung vom Meßvektor (X) zu einem der Referenzvektoren ( Am) dadurch bestimmt wird, daß die Lage des Meßvektors (X) in Bezug auf die Trennfläche (Tbestimmt wird.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem zu prüfenden Wertdokument (3) die Lumineszenzstrahlung (10) zeitaufgelöst gemessen wird, wobei der Vergleich von Meßvektor (X) und Referenzvektoren (A, B) zeitabhängig erfolgen kann.
10. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Lumineszenzstrahlung (10) nur an einem oder mehreren vorbestimmten Teilbereichen der Wertdokumen- tenfläche erfolgt, welche nennwertspezifisch vorbestimmt sein können.
11. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßvektor (X) Meßwerte des infraroten oder ultravioletten, d.h. eines nicht sichtbaren Spektralbereichs umfaßt.
12. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswertung der Meßwerte ein Hintergund- signal (L2-L1) berücksichtigt wird, welches nicht von der Lumineszenzstrahlung (10) herrührt.
13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Meßvektors von den Meßwerten ein Betrag abgezogen wird, der von der Größe des Hintergundsignals (L2-L1) abhängt.
14. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag abhängig ist von der Größe eines Minimums und/ oder Maximums der Meßwerte und/ oder einem Verhältnis zweier Meßwerte.
5. Vorrichtung (1) zur Prüfung von Wertdokumenten (3) mit einem Echtheitsmerkmal in Form zumindest einer lumineszierenden Substanz, mit einer Lichtquelle (5) zur Bestrahlung des Wertdokuments (3) und einem Spektralsensor (6), um die vom Wertdokument (3) ausgehende Lumines- zenzstrahlung (10) spektral aufgelöst zu erfassen, und mit einer Auswertungseinrichtung (7), die mit dem Spektralsensor (6) verbunden ist, um zu bestimmen, ob das Echtheitsmerkmal im Wertdokument (3) vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Auswertungseinrichtung (7) so ausgestaltet ist, daß aus den Meßwerten, welche unterschiedlichen Frequenzen und/ oder Frequenzbereichen der Lumineszenzstrahlung (10) entsprechen, ein Meßvektor (X) gebildet wird, und eine Klassenzuordnung des Meßvektors (X) zu einem von mehreren vorgegebenen Referenzvektoren (Ai, .„ Ak), die unterschiedlichen Echtheitsmerkmalen entsprechen, dadurch erfolgt, daß den Referenzvektoren (Ai, .., Ak) jeweils zumindest ein Klassenzuordnungsgebiet (Gi, .., Gi) zugeordnet und geprüft wird, in welchem Klassenzuordnungsgebiet sich der Meßvektor (X) befindet.
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