WO2013045074A1 - Verfahren zum prüfen der herstellungsqualität eines optischen sicherheitsmerkmals eines wertdokuments - Google Patents

Verfahren zum prüfen der herstellungsqualität eines optischen sicherheitsmerkmals eines wertdokuments Download PDF

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WO2013045074A1
WO2013045074A1 PCT/EP2012/004011 EP2012004011W WO2013045074A1 WO 2013045074 A1 WO2013045074 A1 WO 2013045074A1 EP 2012004011 W EP2012004011 W EP 2012004011W WO 2013045074 A1 WO2013045074 A1 WO 2013045074A1
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PCT/EP2012/004011
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Shanchuan Su
Norbert Holl
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • G07D7/202—Testing patterns thereon using pattern matching
    • G07D7/2041—Matching statistical distributions, e.g. of particle sizes orientations

Definitions

  • the present invention relates to a method of checking the manufacturing quality of an optical security feature in or on a portion of a value document based on pixel data of an image of the portion, a method of inspecting an optical security feature of a value document, and an apparatus for inspecting an optical security feature of a value document.
  • value documents are understood to mean card-shaped and preferably sheet-shaped objects which, for example, represent a monetary value or an authorization and should therefore not be able to be produced arbitrarily by unauthorized persons. They therefore have security features which are not easy to manufacture, in particular to be copied, whose existence is an indication of the authenticity, i. the manufacture by an authorized agency.
  • Important examples of such value documents are identification documents, chip cards, coupons, vouchers, checks and in particular banknotes.
  • optical security features which in the context of the present invention are understood to be security features of a value document which exhibit characteristic optical properties when interacting with optical radiation, i. electromagnetic radiation in the infrared, ultraviolet or visible spectral range show.
  • optical radiation i. electromagnetic radiation in the infrared, ultraviolet or visible spectral range show.
  • the optical properties may in particular be remission and / or transmission and / or luminescence properties.
  • Certain types of security features hereinafter also referred to as human feature, are intended to be tested for authenticity without technical aids.
  • security features are in particular so-called OVD features, among which The following security features are understood that show viewing angle-dependent visual effects or their optical properties, such as color, depend on the viewing angle.
  • Such security features can impart a different image impression to a viewer at different viewing angles and, for example, show a different color or brightness impression and / or another graphic motif depending on the viewing angle.
  • Such modern human features are not easy to manufacture. Therefore, it may happen that value documents are produced with such human features that are ultimately not suitable for a test without technical aids. Similar problems can also occur with other hard-to-manufacture optical security features.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying methods for testing the manufacturing quality of optical OVD security features of value documents, which permit rapid and accurate testing of the manufacturing quality, and to provide means for carrying out the method.
  • the object is firstly achieved by a method for testing, preferably computer-aided, checking the manufacturing quality of a given optical security feature, preferably OVD security feature, in or on a predetermined portion of a value document on the basis of pixel data of pixels of a spatially resolved image of the predetermined portion, which are respectively assigned to locations in or on the section and reflect optical properties of the value document at the locations.
  • a method for testing preferably computer-aided, checking the manufacturing quality of a given optical security feature, preferably OVD security feature, in or on a predetermined portion of a value document on the basis of pixel data of pixels of a spatially resolved image of the predetermined portion, which are respectively assigned to locations in or on the section and reflect optical properties of the value document at the locations.
  • it is checked whether a first number of those pixels or a first portion of the pixels on the pixels of the image whose pixel data according to a first criterion specified for the security feature are within a first range specified for the security feature.
  • a quality signal which represents an indication of a sufficient production quality only if, according to the first criterion, the first number or the first proportion exceeds the first minimum score and the scattering exceeds the first minimum scatter, and / or this represents an indication of a manufacturing defect if the first number or proportion does not exceed the first minimum score and the scatter does not exceed the first minimum score.
  • the object is achieved by a method for checking the quality of a given optical security feature in or on a predefined section of a value document, in which the value document is illuminated with optical radiation of an optical radiation source to acquire an image of the predetermined section and emitted from the document of value Radiation is detected with a detecting device, depending on the detected radiation pixel data of pixels of the image, which are respectively assigned to locations in or on the section and optical properties of the document of value at the locations reproduced, and in which a method according to one of the preceding claims, in which the pixel data formed are used as pixel data.
  • printing quality in the case of printed security features, printing quality is preferably understood.
  • the reference to sufficient manufacturing quality is then an indication of a sufficient Print quality, the indication of the manufacturing error an indication of a printing error.
  • the methods use pixel data of pixels of an image of the predefined section of a value document in or on which the security feature is formed in the case of a genuine value document.
  • the position and shape of the section can therefore depend on the location of the security feature on a true value document or the form of the security feature.
  • the section can be predefined in particular for a specific type of value document to be checked, for banknotes, in particular, a currency and denomination or denomination of the banknotes, and the predetermined security feature to be checked.
  • the section can be given, for example, by the area of the security feature or only a predetermined part of the area occupied by the security feature.
  • the image may be a partial image of an overall image of the entire value document.
  • the pixel data of a respective pixel represent optical properties at a location associated with the respective pixel in the section of the value document.
  • the pixel data for a respective pixel may generally have multiple components representing different optical properties.
  • Two partial checks are used to check the security feature: On the one hand, it is checked whether the pixel data is within the first reference range specified for the security feature.
  • the predetermined first criterion for the pixel data is used, by means of which the position of the pixel data with respect to the first reference region can be determined. This tests whether the optical properties of the sought portion of the value document within predetermined limits, which are given for the security feature.
  • the quality signal is then formed. This is, for example, by its shape or its level, in a data signal in particular its content, again or represents whether the test has given an indication of a sufficient manufacturing quality, and / or whether the test has revealed an indication of a manufacturing defect.
  • the quality signal is formed at each test, that is, regardless of the result of the test; then there is either the indication of a sufficient manufacturing quality or the indication of a manufacturing defect again. In particular, it represents the indication of a sufficient manufacturing quality only if the first number or the first proportion exceed the first minimum score and the scattering exceed the first minimum scatter.
  • the quality signal may be used to store an indication of sufficient manufacturing quality or an indication of a manufacturing defect in a memory device.
  • the quality indication may be used alone as a criterion for a manufacturing defect in an optional further examination of the manufacturing quality of the security feature or the quality of the entire value document so that the security feature or document of value is in the presence of an indication of a manufacturing defect or if there is no indication is classified as defective in a sufficient quality of manufacture. It is, especially when considering Security documents with a total of at least two different security features, but also possible that the quality signal is merged with other quality signals that represent the manufacturing quality of other features of the value document in an overall criterion; then, if appropriate, the quality indication is used only as a necessary condition for a sufficient manufacturing quality.
  • the number of pixels of the image need only be greater than 5, it is preferably greater than 48, so that the proportion or number of pixels in the first reference region and their scattering therein are also meaningful.
  • optical security features characterized by a dispersion of optical properties within a predetermined range which is characteristic of the security feature and not falsified, for example by copying with a color copier or printing with a laser printer.
  • the method can be used to test OVD security features.
  • the security feature may be a so-called OVD security feature which can be obtained by printing with a printing ink with pigments whose remission properties are coined by the direction of incidence of optical radiation onto a respective pigment particle.
  • Such inks are also referred to as “optically variable inks”, hereinafter also referred to as “optically variable inks”.
  • a security feature with optically variable printing inks is in particular also understood to mean a security feature which is printed with a printing ink which contains pigments whose color is different from the tion of the illumination and the direction of the detection or observation depends.
  • the security feature may be a surface structure formed in the value document, in particular an embossed structure, with a pressure formed on certain flanks of the surface structure or embossed structure which has an optically variable effect.
  • an optically variable effect is understood to mean an effect in which predetermined optical properties of a structure or a security feature are considered from the direction in which the latter is viewed and / or the direction from which the structure or security feature is determined
  • the security feature is illuminated for consideration;
  • the optical properties can be colors.
  • Such surface structures in the form of embossed structures are described in the applications WO 97/17211 A1, WO 02/20280 A1, WO 2004/022355 A2, WO 2006/018232 A of the Applicant.
  • the surface structure, preferably embossed structure, in the section has bent or angled embossed structural elements which bring about a distribution of the optical properties which is difficult to falsify.
  • the test is performed using a suitable device, preferably computerized;
  • a suitable device preferably computerized;
  • computer-assisted testing is understood to mean any test with a computer. Under a computer is in the
  • the invention generally relates to a data processing device which processes the pixel data.
  • the data processing device can be an FPGA, a microcontroller or microprocessor, in particular also a DSP, or a combination of these components. comprise or comprise only one of these components.
  • it may comprise a memory in which a program is stored, in the execution of which on the computer the first method according to the invention is carried out.
  • the subject of the invention is therefore also a computer program with program code means for carrying out the first method according to the invention when the program is executed on a computer.
  • the invention also relates to a computer program product with program code means which are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out the first method according to the invention when the computer program product is executed on a computer.
  • the invention also provides a testing device for testing a given security feature of a value document by means of the method according to the invention with an optical sensor for capturing an image with pixels whose pixel data are respectively associated with locations in or on the section and reflect optical properties of the value document at the locations a memory for storing a computer program according to the invention and a computer for executing the computer program with images captured by the sensor.
  • it may be sufficient to carry out only the specified part checks.
  • it is additionally checked whether a second number of those pixels or a second portion of those pixels on the pixels of the image whose pixel data have been specified according to a second criterion prescribed for the security feature within a security feature. given second reference range exceeds a predetermined minimum for the security feature second minimum score.
  • the quality signal can then be formed so that it represents the indication of a sufficient manufacturing quality only if additionally the second number or the second proportion exceeds the second minimum score, and / or that it is an indication of a manufacturing error, if the second Number or the second portion does not exceed the second minimum score.
  • the quality signal may then be formed to represent the indication of sufficient manufacturing quality only if, in addition, the scattering of the pixel data in the second reference region exceeds the second minimum dispersion, and / or that it represents an indication of manufacturing error if the dispersion the pixel data in the second reference range does not exceed the second minimum dispersion.
  • the pixel data can reproduce any desired optical properties and for this purpose have a corresponding number of components for each location, which represent the optical properties.
  • the number of components is not limited in principle, it is preferably less than six but at least two.
  • the pixel data for each one pixel or a location have components which reflect reflectance or transmission properties in at least two, preferably three different wavelength ranges, preferably within the visible spectral range, or at least two, preferably three colors.
  • the illumination with optical radiation and the detection of radiation can be carried out so that the pixel data for each one pixel or a location have said components.
  • color components are used, although color representations in higher-dimensional color spaces are also possible.
  • the pixel data need have no further components.
  • the pixel data for a respective pixel or location have components which have remission and / or transmission properties in at least two, preferably at least three different wavelength ranges within the visible spectral range or at least two, preferably at least three colors and remissions - and / or transmission properties in a further wavelength range at least partially outside the visible spectral range, preferably in the infrared spectral range represent.
  • the illumination with optical radiation and the detection of radiation can take place in such a way that the pixel data for each one pixel or one location have the said components.
  • pixel data allows, in particular, an examination of security features which are also distinguished by characteristic properties in the non-visible optical spectral range.
  • the at least two or better three color components are preferably also used here. applies.
  • the pixel data need not have any further components. This allows a quick execution of the test.
  • color values in an arbitrary color space can in principle be used as color data.
  • an RGB or HSI color space can be used as the color space.
  • those pixel data representing properties in the visible spectral range or color values are transformed prior to testing into a device-independent color space, preferably a Lab or Luv color space, particularly preferably a CIE Lab or CIE Luv color space. far as they are not already present in such a color space, or pixel data in a device-independent color space, preferably a Lab or Luv color space, are used as pixel data representing properties in the detectable spectral range or color values.
  • this offers the advantage that a particularly simple adaptation of the method to different sensors, by means of which the pixel data are respectively detected, is made possible; on the other hand, the first and second criteria can be determined more easily.
  • the first and optionally second reference region and the first or second criterion, by means of which it is checked whether pixel data lie within the respective reference region, can be dependent on one another.
  • the reference range can be implicitly given by the respective criterion.
  • the first and / or, if used, the second criterion for determining whether pixel data lies within the first and / or second reference range, if used, may for example provide that for pixel data with n components, the reference range is also n-dimensional and accordingly - The pixel data of a pixel are in the reference range when the point given by the n components is in the reference range.
  • n is a natural number greater than 1.
  • the first and / or, if used, the second criterion for determining whether pixel data are within the first and / or second reference range, if used, may however also provide, for example Pixel data in a reference range, if only at least two predetermined components of the available components are within a correspondingly low-dimensional reference range.
  • Pixel data in a reference range if only at least two predetermined components of the available components are within a correspondingly low-dimensional reference range.
  • it is preferable to use, as the first reference area an area extending at least in one plane of a color space or lying in a plane of the color space parallel to two axes of the color space, the different colors correspond.
  • the region may thus be given by an area in the plane, ie extending only in the plane, or at least being three-dimensional and intersecting the plane, the section in the plane being an area.
  • the area of the area in the plane is finite and greater than 0.
  • the plane may be the ab- or uv-plane.
  • This embodiment allows testing of security features that exhibit a viewing angle dependent color shift effect, preferably security features with optically variable inks.
  • a region extending at least in a plane parallel to an axis which is one of the first and second reference regions may be used Luminance or brightness in one or the color space corresponds, and an axis which corresponds to a brightness or intensity in the further wavelength range at least partially outside the visible spectral range runs.
  • extends is understood here analogously to the term “extends” in the previous paragraph. Under luminance or brightness, for example, when using a lab or Luv color space, the L component is understood.
  • a hit quantity which represents the number of pixels of the image or the proportion of pixels of the image which after the predetermined criterion for the security feature in at least one predetermined for the security feature reference range for the pixel data.
  • the measure of hit can be given by the proportion or the number or one in the range of the expected values of the proportion or the number of monotonous functions of the proportion or the number. In particular, for a given resolution of the image, the proportion will be proportional to the number. Which of the alternatives is used depends, among other things, on the dimension of the reference range determined by the security feature and the type of check.
  • any variables can be used which reflect the scattering in the respective reference region.
  • a respective scattering measure can be determined which represents a scattering of the pixel data in the respective reference range or predetermined components of the pixel data in the respective reference range. Particularly preferably, only those components of the pixel data are used to determine the scatter, which are also used for checking whether pixel data lies in the respective reference range.
  • the scattering measure therefore indicates whether the pixel data or components are concentrated in a part of the reference area or rather are distributed more widely scattered therein.
  • the respective minimum scatter can then be determined as a function of the respective scattering measure.
  • a function of the pixel data to be used for the determination or at least one of the components of this pixel data which supplies a single numerical value can be used as the scattering measure.
  • the respective minimum scatter can be given by a respective minimum scatter value: The spread exceeds the minimum spread if the value of the function exceeds the respective minimum scatter value. The scatter then exceeds the scatter minimum.
  • a function of the pixel data to be used for the determination or at least one of the components of this pixel data, which has at least two components, can also be used as the scattering measure.
  • These may represent, for example, scattering of the pixel data in at least two, preferably mutually orthogonal, directions in the color space in which the pixel data or color subspace in which the respective components of the pixel data are located.
  • the minimum scatter can then be determined by a corresponding number of threshold values or scattering minima. be given.
  • scatter values for at least two, preferably mutually orthogonal, directions in the color space in which the pixel data or color subspace in which the relevant components the pixel data are to be determined are determined.
  • Each of the determined scattering values can then be compared with a corresponding threshold value.
  • a variance and / or a covariance of the pixel data or components of the pixel data held in the first and second reference regions or a monotone function of the variance or covariance can be used.
  • scattering of the projection of the pixel data or pixel data components in the reference region to a predefined direction of the reference region is used as scattering.
  • the variance of this projected data can be used as a spread measure.
  • the direction in the reference range is given as the direction along which the greatest scattering is to be expected for true value documents. This direction can be determined by examining real value documents as a reference. For example, if the reference region has the shape of an ellipse or an ellipsoid, the direction of the longest major axis of the EUipse or ellipsoid can be used as the direction.
  • a quality criterion which shows whether on the one hand the first number represented by the first score or the first fraction represented by the first score of the score one for the security on the other hand, the scattering represented by the first scattering measure exceeds a first minimum scattering predetermined for the security feature, for example given by at least one scattering minimum value.
  • This minimum value and the minimum scattering can be determined, for example, by measurements on given real value documents of sufficient quality.
  • the quality criterion can be formulated differently depending on the type of measurements. If a measure is a monotonically increasing function of the fraction or of the number or of the scatter, it can be checked, for example, whether the measure exceeds the corresponding minimum value.
  • a measure is a monotonically decreasing function of the fraction or of the number or of the scattering, it can be checked, for example, whether the measure falls below a limit value corresponding to the minimum value. If, for example, the reciprocal of the first number is used as the first hit measure, the quality criterion is met if the hit measure falls below a reciprocal of the minimum value that would have to be exceeded if the number was used as the hit measure.
  • the quality signal is then formed to additionally represent whether the second number represented by the second score or the second fraction represented by the second score measure a predetermined second score minimum value and, if used, the variance represented by the second scatter score exceed predetermined second scatter minimum value.
  • the quality signal can then be formed so that it additionally represents the indication of a sufficient manufacturing quality only if additionally the second number or the second proportion of the second Minimum hit value and, if used, the scatter exceeds the second minimum scatter, for example given by at least one second scatter minimum value, and / or that it represents an indication of a manufacturing error if the second number or the second part does not exceed the second minimum hit value and / or the second scattering is less than the second minimum scatter.
  • the invention also provides a test device for testing a given security feature, preferably an OVD security feature, of a value document by means of the method according to the invention with an optical sensor for capturing an image with pixels whose pixel data are respectively associated with locations in or on the section and reproduce optical properties of the value document at the locations, a memory for storing a computer program according to the invention and a computer for executing the computer program with images acquired by the sensor.
  • a given security feature preferably an OVD security feature
  • the method according to the invention has the advantage that no complicated optical sensors are necessary to acquire the pixel data.
  • a spatially resolving sensor for detecting a color image particularly preferably additionally for detecting an image in the invisible, optical spectral region, can preferably be used.
  • the value document can be transported past an illumination source which emits optical radiation which strikes the document of value as at least one beam of rays converging with respect to a plane of convergence.
  • a bundle of optical radiation convergent with respect to a convergence plane is understood to be a radiation beam whose rays project onto the plane designated as the convergence plane a convergent radiation beam in the plane results.
  • the convergence plane can preferably run parallel to the transport direction and orthogonal to the plane of the value document.
  • the illuminating device generates an illumination strip extending transversely to the transport direction on the value document, wherein the optical radiation does not fall parallel to the document of value projected geometrically into a plane transverse to the transport direction and orthogonally projected onto a plane of the document of value.
  • the value document can also be illuminated from and with a convergent convergence beam of optical radiation from only one illumination direction, and the radiation emanating from a respective illuminated location can be detected only from one detection direction.
  • the lighting direction is understood to be the direction obtained by averaging over all the beams of the beam.
  • the illumination direction and / or the detection direction and / or the convergence plane with an ordinal preferably enclose an angle of less than 5 ° with respect to a plane of the value document. This is especially true when testing OVD security features with optically variable inks.
  • the illumination direction and / or the detection direction with a normal to one plane of the value document have an angle between 0 °, preferably 5 °, and 15 °.
  • Printing inks or security features which have a surface structure, preferably embossed structure with a pressure formed on certain flanks of the embossed structure, cause the scattering of the optical properties are generally very small. Nevertheless, the dispersion is good
  • the resolution of the image in the methods is preferably better than 0.4 mm ⁇ 0.4 mm, particularly preferably better than 0.3 mm ⁇ 0.3 mm.
  • FIGS. 2 a and b show schematic representations of an optical sensor of the value document processing device in FIG. 1 transverse to a transport direction in which value documents are transported, and from above onto a transport plane in the value documents 3 shows a schematic representation of an example of a value document to be examined in the form of a banknote,
  • FIG. 3 is a schematic representation of an example of an optical security feature to be tested of the value document in FIG. 3
  • FIG. 5 shows a simplified flowchart for a first embodiment of a method for checking an optical security feature in or on a section of a value document that can be carried out in the value document processing device in FIG. 1 with the sensor in FIGS. 2 a and 2 b, a schematic representation of FIG Distributions of pixel data in an RB plane and a G-IR plane for the security feature Fig. 4, 7 is a simplified flowchart for a second embodiment of a method for checking an optical security feature in or on a portion of a value document,
  • Fig. 8 is a simplified flow diagram for a third embodiment of a method for testing an optical security feature in or on a portion of a value document.
  • Fig. 9 is a schematic representation of distributions of pixel data in an HS plane and an I-IR plane for the security feature in Fig. 4,
  • FIG. 10 is a simplified flowchart for another embodiment of a method for testing an optical security feature in or on a portion of a value document.
  • FIG. 11 is a simplified flowchart for another embodiment of a method for testing an optical security feature in or on a portion of a value document.
  • FIG. 12 is a schematic representation of distributions of pixel data in an a-b plane and an L-IR plane for the security feature in FIG. 4.
  • a device 10 for checking the quality and sorting of documents of value, in the example banknotes, in FIG. 1 is used, inter alia, for checking the manufacturing quality of documents of value 12 in the form of banknotes and for sorting depending on the result of the testing of the manufacturer. development quality.
  • the apparatus 10 has an input tray 14 for input of value documents 12 to be processed, a separator 16 that can access value documents 12 in the input tray 14, a transport device 18 that transports value documents along a transport path 22, and a switch 20 at a branch of the transport path 22, after the switch 20 at the end of one of the two transport path branches an output tray 26 and at the end of the other of the two transport path branches a banknote shredder or banknote shredder 28.
  • a sensor arrangement 24 is arranged, which serves for detecting characteristics of individually supplied value documents 12 and formation of the characteristics reproducing sensor signals.
  • a control device 30 is connected at least to the sensor arrangement 24 and the switch 20 via signal connections and serves for evaluation of sensor signals of the sensor arrangement 24, in particular for checking the manufacturing quality of value documents detected by the sensor arrangement 24, and for controlling at least the switch 20 depending on the result of the evaluation of the sensor signals.
  • the sensor arrangement 24 comprises at least one sensor for this purpose; In this exemplary embodiment, only one optical sensor 32 for spatially resolved detection of color properties and of IR properties is provided, which detects optical-radiation remitted from the value document. In other embodiments, at least one further sensor, e.g. for another property, be provided.
  • the sensor 32 detects an overall image of the value document in four spectral ranges accordingly the three color channels red, green and blue and in the infrared spectral range (IR channel), which is represented by corresponding sensor signals.
  • IR channel infrared spectral range
  • control device 30 From the analog and / or digital sensor signals of the sensor 32, pixel data of pixels of the overall image are determined by the control device 30 in a sensor signal evaluation, which are relevant for checking the banknotes with respect to their manufacturing quality.
  • the control device 30 has an evaluation device 31, which is integrated in the example in the control device 30, but in other embodiments, but also part of the sensor assembly 24, preferably the sensor 32 may be.
  • the control device 30 has a processor 34 and a memory 36 connected to the processor 34 in which at least one computer program with program code is stored, in the execution of which the processor 34 in a first function as the evaluation device 31 Evaluates sensor signals, in particular for testing the manufacturing quality of a tested value document, and thereby performs, inter alia, a method described below using the sensor signals and the pixel data.
  • the processor controls the device or, according to the evaluation, the transport device 18.
  • the evaluation device 31 therefore forms a computer in the sense of the present invention.
  • the control device 30 further has a data interface 37.
  • the evaluation device 31 more precisely the processor 34 therein, after determination of pixel data, a predetermined criterion for the manufacturer Check the quality of the position of the document of value, which includes at least some of the recorded properties and reference data.
  • control device 30 controls the control device 30, in particular the processor 34 therein the transport device 18, more specifically the switch 20, so that the tested value document according to its determined manufacturing quality for storage in the output tray 26 or destruction to the banknote shredding device 28 is transported.
  • the device 10 further has a user interface 35 which is connected to the control device via a signal connection and by means of which the control device 30 can detect control commands of a user who inputs this via the user interface 35.
  • a touch-sensitive display device or a touchscreen is provided as the user interface 35, which is controlled by the control device 30 to display predetermined information, and its signals indicating the operation by a user, ie. H.
  • touches of a user represent, detected.
  • the type, ie the currency and the denomination, of the value documents to be processed is first detected by means of the user interface 35 and stored in the control device 30.
  • the possible types of value documents are specified here.
  • the control device 30 detects the sensor signals, determines in dependence on these a manufacturing quality of the respective value document and controls depending on the result, the switch 20 so that the examined value documents are fed according to their determined manufacturing quality of the output tray 26 or the Bariknotenverrüchtungs recommended 28. When a value document is fed to the banknote destruction device 28, it is destroyed directly.
  • the sensor 32 is designed to acquire images for three colors and IR radiation.
  • it is designed as a line sensor which, during the transport of a value document past the sensor 32, comprises a sequence of line images which are arranged in a direction transverse to the direction of the line, i. H. in the transport direction, a picture of the value document.
  • a lighting device 38 for illuminating a transverse to the transport direction T strip extending in a transport plane E (in Fig.
  • the senor 32 comprises a detector 40 arranged in the radiation beam emitted by the illumination device 38, which part the radiation of the illumination device 38 shaded.
  • the illumination Processing device 38 via a plurality of transversely to the transport direction T linearly arranged radiation sources 39 for visible light and IR radiation and two deflecting elements 41 for bundling the radiation on a strip in a transport plane for the document of value 12 and on the value document 12, ie for generating a lighting strip.
  • the illumination device 38 generates a convergent beam which is projected onto a plane of convergence orthogonal to the transport plane E (in FIG. 2 a) and to the direction of transport T.
  • the emitted radiation beam is first divided by the detection device 40 into two sub-beams which are brought together again by the deflection devices 41 to form a convergent beam.
  • the maximum opening angle ⁇ between a perpendicular to the transport plane or the detection direction D and the outermost in the plane beam of the bundle is at most 40 °, preferably the highest 30 °.
  • the rays are not strongly focused; rather, the radiation is diffuse.
  • the illumination direction B results as a mean over the directions of all the beams of the beam and is due to the symmetrical course of the sub-beams substantially parallel to the detection direction D.
  • detection means 40 are used in the example, four line scan 42, 42 ', 42 ", 42"' with not shown, arranged in the beam path in front of these red, green blue and IR filters for detecting red, green or blue or
  • Each of the line scan cameras has a respective detector array with cell-like arranged photodetection elements in front of which the filter is arranged which corresponds to the color component of the remitted optical component to be detected by the respective line scan camera Radiation corresponds.
  • the sensor 32 may include further optical elements, in particular for imaging or focusing, which are not shown here.
  • the detector lines of photodetection elements are arranged parallel to each other.
  • the sensor 32 is thus constructed and arranged such that the value document is illuminated with optical radiation from a direction B orthogonal to the plane of the value document or parallel to a normal to the transport plane in which the document of value is transported, and from the document of value 12 outgoing, reflected optical radiation from a direction D orthogonal to the plane of the value document or parallel to the illumination direction is detected.
  • the intensity data represent pixel data describing the properties of pixels 44 of a line image representing the cell-shaped area of the value document 12 detected by the sensor 32.
  • An image captured by the sensor 32 is therefore composed of pixels arranged in a rectangular matrix and is described by the pixel data.
  • the resolution of the sensor 32 is at least so great that a pixel corresponds to an area of at most 0.3 mm ⁇ 0.3 mm on the value document.
  • Each of the pixels is assigned as pixel data next to a number i representing the position in the image, color values n, gi, bi and IRi for red, green and blue and IR remission.
  • the signal processing device 44 can generate and generate RGB color values after calibration from detection signals of the detector lines 42, 42 ', 42 "and 42'".
  • an optical security feature 46 is checked in the example, which is given in this example by the value "100" in OVI pressure. If a viewer tilts the value document in a suitable direction, he recognizes a change in the color of the print or the value.
  • the actual security feature 46 is located in a section 48 of the value document, which is indicated by hatching in FIGS. 4 and 5.
  • the pixels are shown in a higher resolution than in FIG. 4, but because of the schematic representation are not real relationships.
  • the memory 36 is used in a section serving as part of the evaluation device 31 and thus in FIG This example is stored in the control device 30, a program that when executed by the evaluation device 31, ie here the processor 34, the following Steps of a method for testing the manufacturing quality of a given security feature of value documents performs.
  • step S10 the evaluation device 31 detects by means of the sensor 32 an overall image of the value document to be checked, whose type, i. the currency and the denomination, after the above input by the user known and stored in the controller 30.
  • the sensor 32 captures entire images of the value documents, more specifically the pixel or image data representing the overall images, in the example full-area images with three color channels, namely red, green and blue (RGB channels) and an IR reflectance value;
  • the type of pixel data has already been described above.
  • the pixel data thus indicate optical properties of the value document as a function of the location on the value document.
  • the pixel data are transmitted to the evaluation device 31 and detected by this.
  • preprocessing of the detected data in the sensor 32 or the evaluation device 31 can be carried out in this step, in which the image data is transformed, in particular filtered, to compensate for background noise, for example.
  • step S12 the processor 34 or the value means 31 determines, depending on the type of the value document, the position of the portion of the value document in which the optical security feature must be found in a genuine value document. For this purpose, first a recognition of the position of the edges of the value document can be carried out, in relation to which the position of the security feature can be given.
  • the section or image of the section is indicated in FIG. 4 by hatching.
  • the evaluation device 31 determines a for the security feature predetermined portion corresponding evaluation area 50 or ROI (region of interest) in the image resulting from the known location of the security feature on real value documents of the given type relative to the outlines of the value documents and an ascertained in the image outline of the value document.
  • the evaluation device 31 can resort in particular to the results of the search or recognition of edges of the value document in the overall image, in order then to position the ROI in the overall image depending on the position of the edges in the overall image, ie to select corresponding pixel data
  • the processor 34 determines in step S16 the pixel data of the pixels of the overall image corresponding to locations in that section; this corresponds to a determination of an image with the security element.
  • the evaluation device 31 then carries out steps for actually testing the security feature.
  • two reference areas where pixel data should be used to test the security feature The first reference region lies in the RB plane of the RGB color space (see Fig. 6 (a)), the second in a plane spanned by the G color values and the IR reflection axis (see Fig. 6 (see Fig. 6). b)).
  • the reference ranges and the parameters for the criteria have been determined before the method is performed, that for a given set of other print fresh value documents of the type with sufficient print quality as reference documents, the pixel data for those pixels that are also used in the test.
  • the mean values of the RB components or G-IR components and their variances and covariances are then determined assuming a normal distribution in order to determine the respective reference range and the respective criterion according to which pixel data are within the respective reference range.
  • the first reference area and the first criterion are then given by determining, for the pixel-related pixel data of the first criterion, the R and B components, the Mahalanobis distance in the RB plane and checking whether the Mahalanobis Distance is less than a given first maximum distance value.
  • the parameters for calculating the Mahalanobis distance depend in a known manner on the previously determined mean values, variances and the covariances. Accordingly, the maximum distance value was determined on the basis of the reference documents.
  • the second reference range and the second criterion are given by the fact that for pixel data of a pixel, in this case the G and IR components, the Mahalanobis distance in the G-IR plane which is dependent on the corresponding mean values, variances and covariances is determined and checked whether the Mahalanobis distance is less than a predetermined second maximum distance value determined for the reference documents.
  • the portion itself is used as a measure of the proportion of the pixel data that lie within the respective reference range.
  • a minimum hit value is determined which must be exceeded by the hit dimension, in this case the proportion of pixel data in the respective reference region, and which is characteristic for a security feature with sufficient manufacturing quality or a value document having such a security feature.
  • a minimum score can be determined by examining the reference value documents.
  • its square may be used at a maximum square distance value.
  • the scattering of the pixel data lying within the first reference range is determined and compared with a minimum scatter value representing the minimum scatter.
  • the total variance ie the sum of the variances of the R component and the B component, is used as scattering or scattering measure.
  • the total variance ie the sum of the variances of the R component and the B component, is determined as the first scattering measure for each of the reference value documents for the pixel data within the first reference range.
  • a scattering mean value al scattering minimum value is then determined which must be exceeded by a first scattering measure determined for a security feature to be tested, so that the manufacturing quality of the security feature can be regarded as adequate.
  • the results for the dispersion of value documents whose security feature does not have a sufficient manufacturing quality can also be used, if available.
  • the evaluation device 31 determines in step S18 what proportion of the pixel data for pixels corresponding to locations in the section 48 lie within the first reference area, by calculating the Mahalanobis distance in the RB plane for each pixel and having is compared to the maximum distance value. If the Mahalanobis distance is less than or equal to the maximum distance value, the pixel data will be in the first reference range, otherwise outside. After determining the The share is compared with the predetermined first minimum hit value.
  • step S20 the evaluation device 31 or the processor 34 checks whether a first scattering of the pixel data lying within the first reference range is greater than a predetermined MS scattering, in this example given by a first scattering minimum value. This sum is compared with the predetermined first scattering minimum value.
  • step S22 the evaluation device 31 or the processor 34 then determines, in accordance with step S24, the proportion of that pixel data of the pixel used for checking the security feature, i. the pixels in the portion 48 which lie within the second reference range by checking, for the pixel data of a respective one of the pixels, whether the Mahalano bis distance in the G-IR plane is smaller than the corresponding second maximum distance value. If the proportion is determined, the processor 34 checks whether it exceeds the corresponding second minimum hit value.
  • step S24 the evaluation device 31 or the processor 34, depending on the tests in steps S18 to S22, forms a quality signal which, for example by its level or its shape, indicates an indication of a sufficient manufacturing quality, ie whether the security feature is genuine is viewed or not.
  • the quality signal is used to store a corresponding value in the memory 36.
  • the quality signal is formed in such a way that it represents an indication of a sufficient production quality only if the first number or the first proportion exceeds the first minimum score value, the first distribution exceeds the first minimum distribution value and the second proportion exceeds the second minimum score value.
  • a basis of the methods in FIG. 5 is illustrated in FIG.
  • a second exemplary embodiment in FIG. 7 differs from the first exemplary embodiment in that the evaluation device 31 performs as an additional step S28 a check as to whether the scattering of the pixel data within the second reference range exceeds a second scatter minimum value specified for the security feature.
  • the second minimum scatter value was previously set analogous to the first minimum scatter value.
  • the scattering measure used here is the total variance in the G-IR plane, ie the sum of the variances of the G components and the IR components of those pixel data which lie in the second reference range.
  • the second scattering minimum value can be determined analogously to the first exemplary embodiment.
  • the evaluation device 31 executes step S26 'instead of step S26.
  • step S26 differs from the step S26 only in that the quality signal is formed so that it is only an indication of a sufficient manufacturing quality, if in addition to the conditions in the first embodiment, the scatter of the Pi xel poems within the second reference range exceeds the predetermined second scattering minimum value. This leads to a further increased accuracy of the test for optical security features, which also have a typical scattering in the G-IR properties.
  • FIG. 8 shows a corresponding variant of the first exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 6.
  • the steps S20 to S26 are adapted to the other color space; In particular, the reference ranges and the corresponding criteria are adapted accordingly. For them, therefore, the same reference numerals are used in Fig. 8, as in the first embodiment.
  • the chrominance (hue) H, the saturation S and the intensity I are now used as pixel data in the color space HSI.
  • the method steps S20 to S26 formally correspond to those of the corresponding steps of the first exemplary embodiment, where a and b are replaced by H and S and the reference ranges can be selected, for example, corresponding to FIG.
  • FIGS. 10 to 12 differ from the preceding exemplary embodiments in that on the one hand the signal processing device 44 of the sensor generates color values after calibration from detection signals of the detector lines 42, 42 ', 42 "and 42'". can and can be used to a good approximation as color coordinates in the standardized CIE XYZ color space.
  • a respective step S18 ' is provided, in which the pixel data are transformed into a device-independent color space, in the example a different CIE color space, so that the following steps follow in a corresponding manner, in particular by another Specification of the reference ranges and the criteria are adapted.
  • the computer 34 transforms at least the pixel data for the section into a device-independent color space, in the example the CIE Lab color space. In the example, all pixel data of the overall image are transformed. In other embodiments, this step may also be performed in conjunction with one of the preceding steps.
  • the pixel data in the CIE Lab color space is then used for the following process steps. These steps are indicated in the figures by the use of a "T” instead of an "S”, but are different from the steps of those previously described except for the use of corresponding matched reference ranges and criteria for pixel data to be in the respective reference range embodiments.
  • the first reference region lies in the ab plane of the CIE-Lab color space (see Fig. 13 (a)), the second in a plane spanned by the luminance axis of the CIE Lab color values and the IR remission axis ( see Fig. 13 (b)).
  • Figs. 13 (a) and 13 (b) for a bill, the distributions of pixel data of pixels corresponding to an OVI area are in the ab color plane and the L-IR plane shown.
  • Evident is a typical for the OVI element scattering of the pixel data, which lie within an elliptic curve representing a curve of equal Mahalanobis distances. If a normal copier color were used to forge the security feature, pixel data could possibly result that had the same average value in the ab plane, but not the characteristic scatter. The same applies in the example for the pixel data in the L-IR plane.
  • the reference ranges and the parameters for the criteria have been determined prior to the execution of the method by detecting the pixel data for those pixels which are also used in the test for a given set of other fresh-print value documents of the relevant type as reference documents. For this pixel data, the mean values of the ab components or L-IR components and their variances and covariances are then determined assuming a normal distribution in order to determine the respective reference range and the respective criterion according to which pixel data are within the respective reference range.
  • the first reference range and the first criterion are then given by checking, for the Mahalanobis distance, for the pixel data of a pixel relevant for the first criterion, the a and b components, the Mahalanobis distance in the ab plane and checking is less than a predetermined first maximum distance value.
  • the parameters for calculating the Mahalanobisdistanz depend in a known manner on the previously determined averages, variances and the covariances. Accordingly, the maximum distance value is determined on the basis of the reference documents.
  • the second reference range and the second criterion are given analogously in that for pixel data of a pixel, in this case the L and IR components, the Mahalanobis distance in the L-IR plane which is dependent on the corresponding mean values, variances and covariances is determined and checked becomes, whether the Mahalanobis distance is smaller than a predetermined second maximum distance value determined for the reference value documents.
  • the proportion itself is used in the present example. Therefore, for each of the reference regions, a minimum hit value is determined which must be exceeded by the hit dimension, in this case the proportion of pixel data in the respective reference region, and which is characteristic for a security feature with sufficient manufacturing quality or a value document having such a security feature. Such a minimum score can be determined by examining the reference value documents.
  • the scattering of the pixel data that lies within the first reference range is additionally determined and compared with a minimum scatter value.
  • the scattering or scattering measure is the total variance, i. uses the sum of the variances of the a and b components.
  • the first variance is the total variance, i. determines the sum of the variances of the a and b components. From the distribution of the determined total variances, a scattering mean value al is then determined as the minimum scattering value which must be exceeded by a first scattering measure determined for a security feature to be tested so that the manufacturing quality of the security feature can be considered sufficient.
  • the evaluation device 31 determines in step T20 which portion of the pixel data for pixels which correspond to locations in the section 48 lie within the first reference area, by For each pixel, the Mahalanobis distance in the ab plane is calculated and compared to the maximum distance value. If the Mahalanobis distance is less than or equal to the maximum distance value, the pixel data will be in the first reference range, otherwise outside. After determining the proportion, the proportion is compared with the predetermined first minimum hit value.
  • step T22 the evaluation device 31 or the processor 34 checks whether a first scatter of the pixel data lying within the first reference range is greater than a predetermined minimum scatter value. This sum is compared with the predetermined first minimum scatter value.
  • step T24 the evaluation device 31 or the processor 34 then determines, in accordance with step S24, the proportion of that pixel data of the pixel used for checking the security feature, ie. the pixels in the section 48 that are within the second reference area by checking for the pixel data of each of the pixels whether the Mahalanobis distance in the L-IR plane is smaller than the corresponding second maximum distance value. If the proportion is determined, the processor 34 checks whether it exceeds the corresponding second minimum hit value.
  • step T26 the evaluation device 31 or the processor 34 forms a quality signal as a function of the tests in steps T24 to T28, as in the first exemplary embodiment.
  • a further exemplary embodiment in FIG. 11 differs from the first exemplary embodiment in that the evaluation device 31 performs as an additional step T28 a check as to whether the scattering of the pixel data within the second reference region exceeds a second scatter minimum value specified for the security feature.
  • the second scattering minimum value was previously determined analogously to the first scattering minimum value.
  • the scattering measure used here is the total variance in the L-IR plane, ie the sum of the variances of the L components and the IR components of those pixel data which lie in the second reference range.
  • the second scattering minimum value can be determined analogously to the first exemplary embodiment.
  • the evaluation device 31 executes the step T26 'instead of the step T26.
  • step T26 differs from step T26 analogously to the third exemplary embodiment only in that the quality signal is formed in such a way that it only indicates an adequate manufacturing quality if, in addition to the conditions in the first exemplary embodiment, the scattering of the pixel data within the second reference range exceeds the predetermined second minimum scatter value. This leads to a further increased accuracy of the test for optical security features, which also have a typical scattering in the L-IR properties.
  • step S16 may differ from the above-described exemplary embodiments in that in step S16 the section is only a rectangle in a center of the security feature, but not the smallest rectangle surrounding the security feature.
  • pixel data that only reproduces colors is used.
  • the second criterion and the second reference range can then be given by the fact that the L-component must be within a predetermined value range, so that the pixel data are within the second reference range.
  • Still further Ausbowvingsbeiriel differ from the described embodiments in that as optical security feature an embossed structure is used with a formed on certain edges of the embossed structure pressure having an optically variable effect. Such embossed structures are described in applications WO 97/17211 A1,
  • Still further embodiments differ from the described exemplary embodiments only in that a sensor is used as the sensor, as described in WO 96/36021 A1, the contents of which are incorporated by reference into the description.
  • Still other embodiments differ from those previously described in that no IR component is present.
  • the second reference range is then one-dimensional and the second criterion adapted accordingly.
  • step S10 a step Sil is performed, in which the type is automatically determined. More precisely, the evaluation device 31 or the processor 34 determines the type, ie the currency and the denomination, of a value document to be checked in this step S12 as a function of the pixel data acquired by means of the sensor 32. Different types are given. The value document can then, if possible, be assigned to one of the predefined types. In the example, value documents whose format depends on the type are to be checked. The evaluation device 31 can therefore first perform a search or recognition of edges of the banknote in the image.
  • the format of the value document can be used to determine the denomination or denomination and thus the type from the set of possible value-document types.
  • Still other embodiments differ from the preceding embodiments in that as scattering measure two scatters in two mutually orthogonal directions in the corresponding color space are used. The directions are given by the eigenvectors of the variance matrix of the pixel data or pixel data components for the security feature of the reference documents in the respective reference regions. The variance of the projection of the pixel data onto the one eigenvector and the variance of the projection of the pixel data onto the other eigenvector are then used as scattering.
  • a threshold value is predetermined, which can be determined in each case by evaluation of pixel data for the reference documents analogous to the first embodiment.
  • the thresholds represent the minimum spread. The spread exceeds the minimum spread if the variance for one of the directions is greater than the threshold associated with the particular direction.
  • the evaluation device can be integrated into the sensor.
  • Other embodiments may differ from the preceding embodiments in that, instead of a line camera, a camera is provided with a field of detection elements arranged in the form of a matrix.
  • sensor sections spaced apart from one another are provided for detecting at least different components of the pixel data in the transport direction.
  • two parts could be provided, one of which comprises illumination and camera for the detection of optical properties in the visible spectral range and the other illumination and camera for the detection of optical properties in the non-visible spectral range, in particular IR range.
  • the detected, in the example two, images must be brought to coincidence or positioned one above the other during the evaluation, so that the necessary number of components is available for a location.

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Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zum Prüfen der Herstellungsqualität, vorzugsweise Druckqualität, eines vorgegebenen optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem vorgegebenen Abschnitt eines Wertdokument auf der Basis von Pixeldaten von Pixeln eines Bildes des vorgegebenen Abschnitt, die jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben, bei dem geprüft wird, ob eine erste Anzahl derjenigen Pixel oder ein erster An- teil derjenigen Pixel an den Pixeln des Bildes, deren Pixeldaten nach einem ersten vorgegebenen Kriterium innerhalb eines für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen ersten Referenzbereichs liegen, einen für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen ersten Treffermindestwert übersteigt, und ob eine erste Streuung der Pixeldaten derjenigen Pixel, die nach dem ersten Kriterium innerhalb des ersten Referenzbereichs für die Pixeldaten liegen, eine für das Sicherheitsmerkmal vorgegebene erste Mindeststreuung übersteigt, und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung ein Qualitätssignal gebildet wird, das nur dann einen Hinweis auf eine hinreichende Druckqualität darstellt, wenn die erste Anzahl bzw. der erste Anteil den ersten Treffermindestwert und die Streuung die erste Mindeststreuung überschreiten.

Description

Verfahren zum- Prüfen der Herstellungsqualität eines optischen Sicherheitsmerkmals eines Wertdokuments
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen der Herstellungsqualität eines optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem Abschnitt eines Wertdokuments auf der Basis von Pixeldaten eines Bildes des Abschnitts, ein Verfahren zum Prüfen eines optischen Sicherheitsmerkmals eines Wertdokuments und eine Vorrichtung zum Prüfen eines optischen Sicherheitsmerkmals eines Wertdokuments.
Unter Wertdokumenten werden dabei karten- und vorzugsweise blattförmi- ge Gegenstände verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Sicherheitsmerkmale auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d.h. die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Ausweisdokumente, Chipkarten, Coupons, Gutscheine, Schecks und insbesondere Banknoten.
Von besonderem Interesse sind optische Sicherheitsmerkmale, unter denen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Sicherheitsmerkmale eines Wertdo- kuments verstanden werden, die charakteristische optische Eigenschaften bei der Wechselwirkung mit optischer Strahlung, d.h. elektromagnetischer Strahlung im infraroten, ultravioletten oder sichtbaren Spektralbereich, zeigen. Die optischen Eigenschaften können insbesondere Remissionsund/ oder Transmissions- und/ oder Lumineszenzeigenschaften sein.
Bestimmte Typen von Sicherheitsmerkmalen, im folgenden auch als Humanmerkmal bezeichnet, sind dazu vorgesehen, ohne technische Hilfsmittel auf Echtheit geprüft werden zu können. Beispiele für solche Sicherheitsmerkmale sind insbesondere sogenannte OVD-Merkmale, unter denen im Folgenden Sicherheitsmerkmale verstanden werden, die betrachtungswinkelabhängige visuelle Effekte zeigen bzw. deren optische Eigenschaften, beispielsweise die Farbe, vom Betrachtungswinkel abhängen. Solche Sicherheitsmerkmale können einem Betrachter unter unterschiedlichen Betrach- tungswinkeln einen unterschiedlichen Bildeindruck vermitteln und beispielsweise je nach Betrachtungswinkel einen anderen Färb- oder Helligkeitseindruck und/ oder ein anderes graphisches Motiv zeigen. Solche modernen Humanmerkmale sind allerdings nicht einfach herzustellen. Daher kann es passieren, daß Wertdokumente mit solchen Humanmerkmalen her- gestellte werden, die sich letztlich nicht hinreichend für eine Prüfung ohne technische Hilfsmittel eignen. Ahnliche Probleme können auch bei anderen, schwer herzustellenden optischen Sicherheitsmerkmalen auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Prüfung der Herstellungsqualität von optischen OVD-Sicherheitsmerk- malen von Wertdokumenten anzugeben, die eine schnelle und genaue Prüfung der Herstellungsqualität erlauben, sowie Mittel zur DurcHuhrung des Verfahrens zu schaffen.
Die Aufgabe wird erstens gelöst durch ein Verfahren zum Prüfen, vorzugs- weise computergestützten, Prüfen der Herstellungsqualität eines vorgegebenen optischen Sicherheitsmerkmals, vorzugsweise OVD-Sicherheitsmerk- mals, in oder auf einem vorgegebenen Abschnitt eines Wertdokuments auf der Basis von Pixeldaten von Pixeln eines ortsaufgelösten Bildes des vorge- gebenen Abschnitts, die jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben. Bei dem Verfahren wird geprüft, ob eine erste Anzahl derjenigen Pixel oder ein erster Anteil derjenige Pixel an den Pixeln des Bildes, deren Pixeldaten gemäß einem ersten für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen Kriterium innerhalb eines für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen ersten Re- ferenzbereichs für die Pixeldaten liegen, einen für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen ersten Treffermindestwert übersteigt, und ob eine Streuung der Pixeldaten derjenigen Pixel die nach dem ersten Kriterium innerhalb des ersten Referenzbereichs liegen, eine für das Sicherheitsmerkmal vorgegebene ersten Mindeststreuung übersteigt, und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung ein Qualitätssignal gebildet wird, das nur dann einen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität darstellt, wenn nach dem ersten Kriterium die erste Anzahl bzw. der erste Anteil den ersten Treffermindestwert und die Streuung die erste Mindeststreuung überschreiten, und/ oder das einen Hinweis auf eine Herstellungsfehler darstellt, wenn die erste Anzahl bzw. der erste Anteil den ersten Treffermindestwert und die Streuung die erste Mindeststreuung nicht überschreitet.
Die Aufgabe wird zweitens gelöst durch ein Verfahren zum Prüfen der Her- Stellungsqualität eines vorgegebenen optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem vorgegebenen Abschnitt eines Wertdokuments, bei dem zur Erfassung eines Bildes des vorgegebenen Abschnitts das Wertdokument mit optischer Strahlung einer optischen Strahlungsquelle beleuchtet und von dem Wertdokument ausgehende Strahlung mit einer Erfassungseinrichtung er- faßt wird, in Abhängigkeit von der erfaßten Strahlung Pixeldaten von Pixeln des Bildes, die jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben, gebildet werden und bei dem ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird, bei dem als Pixeldaten die gebildeten Pixel- daten verwendet werden.
Unter der Herstellungsqualität wird im Fall von gedruckten Sicherheitsmerkmalen vorzugsweise die Druckqualität verstanden. Der Hinweis auf die hinreichende Herstellungsqualität ist dann ein Hinweis auf eine hinreichen- de Druckqualität, der Hinweis auf den Herstellungsfehler ein Hinweis auf einen Druckfehler.
Bei den Verfahren werden Pixeldaten von Pixeln eines Bildes des vorgege- benen Abschnitts eines Wertdokuments verwendet, in oder auf dem das Sicherheitsmerkmal bei einem echten Wertdokument ausgebildet ist. Die Lage und Form des Abschnitts kann sich daher nach der Lage des Sicherheitsmerkmals auf einem echten Wertdokument bzw. der Form des Sicherheitsmerkmals richten. Der Abschnitt kann dabei insbesondere für einen be- stimmten Typ von zu prüfendem Wertdokument, bei Banknoten insbesondere einer Währung und Stückelung bzw. Denomination der Banknoten, und das vorgegebene zu prüfende Sicherheitsmerkmal vorgegeben sein. Der Abschnitt kann beispielsweise durch die Fläche des Sicherheitsmerkmals oder nur einen vorgegebenen Teil der von dem Sicherheitsmerkmal einge- nommenen Fläche gegeben sein. Das Bild kann insbesondere ein Teilbild eines Gesamtbildes des gesamten Wertdokuments sein.
Die Pixeldaten eines jeweiligen Pixels geben optische Eigenschaften an einem dem jeweiligen Pixel zugeordneten Ort in dem Abschnitt des Wertdoku- ments wieder. Die Pixeldaten für ein jeweiliges Pixel können im allgemeinen mehrere Komponenten aufweisen, die verschiedene optische Eigenschaften darstellen.
Zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals werden zwei Teilprüfungen herange- zogen: Zum einen wird geprüft, ob die Pixeldaten innerhalb des ersten Referenzbereichs hegen, der für das Sicherheitsmerkmal vorgegeben ist. Hierzu wird das vorgegebene erste Kriterium für die Pixeldaten verwendet, mittels dessen die Lage der Pixeldaten in Bezug auf den ersten Referenzbereich ermittelbar ist. Damit wird geprüft, ob die optischen Eigenschaften des unter- suchten Abschnitts des Wertdokuments innerhalb vorgegebener Grenzen liegen, die für das Sicherheitsmerkmal vorgegeben sind. Zum anderen wird geprüft, ob die Streuung der Pixeldaten innerhalb des ersten Referenzbereichs die für das Sicherheitsmerkmal vorgegebene erste Mindeststreuungs- mindestwert übersteigt. Das bedeutet, daß geprüft wird, ob die Pixeldaten in dem ersten Referenzbereich nur in einem Teil des ersten Referenzbereichs konzentriert oder eher in diesem breiter gestreut verteilt sind.
In Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung wird dann das Qualitätssignal gebildet. Dieses gibt, beispielsweise durch seine Form oder seinen Pegel, bei einem Datensignal insbesondere seinen Inhalt, wieder bzw. stellt dar, ob die Prüfung einen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität ergeben hat, und/ oder ob die Prüfung einen Hinweis auf einen Herstellungsfehler ergeben hat. Vorzugsweise wird das Qualitätssignal bei jeder Prüfung, d.h. unabhängig vom Ergebnis der Prüfung gebildet; dann gibt es entweder den Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität oder den Hinweis auf einen Herstellungsfehler wieder. Insbesondere stellt es den Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität nur dann dar, wenn die erste Anzahl bzw. der erste Anteil den ersten Treffermindestwert und die Streuung die erste Mindeststreuung überschreiten. Das Qualitätssignal kann zur Speicherung eines Hinweises auf eine hinreichende Herstellungsqualität oder eines Hinweises auf einen Herstellungsfehler in einer Speichereinrichtung verwendet werden. Der Qualitätshinweis kann bei einer optionalen weiteren Prüfung der Herstellungsqualität des Sicherheitsmerkmals oder der Prüfung der Her- Stellungsqualität des gesamten Wertdokuments allein als Kriterium für einen Herstellungsfehler verwendet werden, so daß das Sicherheitsmerkmal bzw. Wertdokument bei Vorliegen des Hinweises auf einen Herstellungsfehler oder bei Fehlen eines Hinweises auf eine hinreichende Herstellungsqualität als fehlerhaft klassifiziert wird. Es ist, insbesondere bei der Prüfung von Wertdokumenten mit insgesamt wenigstens zwei verschiedenen Sicherheitsmerkmalen, aber auch möglich, daß das Qualitätssignal mit anderen Qualitätssignalen, die die Herstellungsqualität anderer Merkmale des Wertdokuments darstellen, in einem Gesamtkriterium zusammengeführt wird; dann wird der Qualitätshinweis gegebenenfalls nur als notwendige Bedingung für eine hinreichende Herstellungsqualität verwendet.
Obwohl die Anzahl der Pixel des Bildes nur größer als 5 zu sein braucht, ist sie vorzugsweise größer als 48, so daß der Anteil bzw. die Anzahl der Pixel in dem ersten Referenzbereich und deren Streuung darin auch aussagekräftig sind.
Damit wird die Prüfung von optischen Sicherheitsmerkmalen ermöglicht, die sich durch eine Streuung von optischen Eigenschaften innerhalb eines vorgegebenen Bereichs auszeichnen, die charakteristisch für das Sicherheitsmerkmal und nicht einfach, beispielsweise durch Kopieren mit einem Farbkopierer oder Drucken mit einem Laserdrucker, zu fälschen ist. Insbesondere kann das Verfahren zur Prüfung von OVD-Sicherheitsmerkmalen verwendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Sicherheitsmerkmal ein sogenanntes OVD-Sicherheitsmerkmal sein, das durch Druck mit einer Druckfarbe mit Pigmenten erhalten werden kann, deren Remissionseigenschaften von der Einfallsrichtung optischer Strahlung auf ein jeweiliges Pig- mentteilchen geprägt wird. Solche Druckfarben werden auch als "optically variable inks", im folgenden auch als "optisch variable Druckfarben", bezeichnet. Unter einem Sicherheitsmerkmal mit optisch variablen Druckfarben wird insbesondere auch ein Sicherheitsmerkmal verstanden, das mit einer Druckfarbe gedruckt ist, die Pigmente enthält, deren Farbe von der Rieh- tung der Beleuchtung und der Richtung der Detektion bzw. Beobachtung abhängt.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform kann das Sicherheitsmerkmal eine in dem Wertdokument ausgebildete Oberflächenstruktur, insbesondere eine Prägestruktur, mit einem auf bestimmten Flanken der Oberflächenstruktur bzw. Prägestruktur ausgebildeten Druck sein, die einen optisch variablen Effekt aufweist. Unter einem optisch variablen Effekt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Effekt verstanden, bei dem vorgegebene opti- sehe Eigenschaften einer Struktur oder eines Sicherheitsmerkmals von der Richtung, aus der diese bzw. dieses betrachtet wird, und/ oder der Richtung aus der die Struktur bzw. das Sicherheitsmerkmal zur Betrachtung beleuchtet wird, abhängen; insbesondere kann es sich bei den optischen Eigenschaften um Farben handeln. Solche Oberflächenstrukturen in Form von Präge- strukturen sind in den Anmeldungen WO 97/17211 AI, WO 02/20280 AI, WO 2004/022355 A2, WO 2006/018232 A der Anmelderin beschrieben. Vorzugsweise besitzt die Oberflächenstruktur, vorzugsweise Prägestruktur, in dem Abschnitt gebogene oder gewinkelte geprägte Strukturelemente, die eine nur schwer zu fälschende Verteilung der optischen Eigenschaften mit sich bringen.
Bei dem ersten Verfahren erfolgt die Prüfung unter Verwendung einer geeigneten Vorrichtung, vorzugsweise computergestützt; unter "computergestütztem Prüfen" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung jegliche Prü- fung mit einem Computer verstanden. Unter einem Computer wird im
Rahmen der Erfindung allgemein eine Datenverarbeihmgseinrichtung verstanden, die die Pixeldaten verarbeitet. Insbesondere kann die Datenverarbeitungseinrichtung dazu ein FPGA, einen Mikrocontroller oder Mikroprozessor, insbesondere auch einen DSP, oder eine Kombination dieser Kompo- nenten umfassen oder nur eine dieser Komponenten aufweisen. Weiter kann sie einen Speicher umfassen, in dem ein Programm gespeichert ist, bei dessen Ausführung auf dem Computer das erfindungsgemäße erste Verfahren ausgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um das erste erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das erfindungsgemäße erste Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Prüfeinrichtung zur Prüfung eines vorgegebenen Sicherheitsmerkmals eines Wertdokuments mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem optischen Sensor zur Erfassung eines Bildes mit Pixeln, deren Pixeldaten jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben, einem Speicher zur Speicherung eines erfindungsgemäßen Computerprogramms und einem Computer zur Ausführung des Computerprogramms mit von dem Sensor erfaßten Bildern. Prinzipiell kann es genügen, nur die genannten Teilprüfungen vorzunehmen. Vorzugsweise wird jedoch zusätzlich geprüft, ob eine zweite Anzahl derjenigen Pixel oder ein zweiter Anteil derjenigen Pixel an den Pixeln des Bildes, deren Pixeldaten gemäß einem zweiten für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen Kriterium innerhalb eines für das Sicherheitsmerkmal vorge- gebenen zweiten Referenzbereichs liegen, einen für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen zweiten Treffermindestwert übersteigt. Das Qualitätssignal kann dann so gebildet werden, daß es den Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität nur dann darstellt, wenn zusätzlich die zweite Anzahl bzw. der zweite Anteil den zweiten Treffermindestwert übersteigt, und/ oder daß es einen Hinweis auf eine Herstellungsfehler darstellt, wenn die zweite Anzahl bzw. der zweite Anteil den zweiten Treffermindestwert nicht überschreitet. Diese Variante bietet den Vorteil, daß eine differenziertere Prüfung des Sicherheitsmerkmals möglich wird.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung kann geprüft werden, ob eine Streuung der Pixeldaten derjenigen Pixel, die gemäß dem zweiten Kriterium innerhalb des zweiten Referenzbereichs liegen, eine für das Sicherheitsmerkmal vorgegebene zweite Mindeststreuung übersteigt. Das Qualitätssignal kann dann so gebildet wird, daß es den Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität nur dann darstellt, wenn zusätzlich die Streuung der Pixeldaten in dem zweiten Referenzbereich die zweite Mindeststreuung überschreitet, und/ oder daß es einen Hinweis auf einen Herstellungsfehler darstellt, wenn die Streuung der Pixeldaten in dem zweiten Referenzbereich die zweite Mindeststreuung nicht überschreitet. Diese Ausführungsform erlaubt insbesondere die Prüfung von Sicherheitsmerkmalen die wenigstens zwei verschiedene charakteristisch streuende optische Eigenschaften aufweisen.
Die Pixeldaten können prinzipiell beliebige optische Eigenschaften wieder- geben und hierzu eine entsprechende Anzahl von Komponenten für jeden Ort aufweisen, die die optischen Eigenschaften darstellen. Obwohl die Anzahl der Komponenten prinzipiell nicht beschränkt ist, liegt sie vorzugsweise unter sechs, beträgt aber wenigstens zwei. Bei einer ersten Ausführiingsform weisen die Pixeldaten für jeweils ein Pixel bzw. einen Ort Komponenten auf, die Remissions- oder Transmissionseigenschaften in wenigstens zwei, vorzugsweise drei verschiedenen Wellenlängenbereichen, vorzugsweise innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs, oder wenigstens zwei, vorzugsweise drei Farben wiedergeben. Hierzu kann das Beleuchten mit optischer Strahlung und das Erfassen von Strahlung so erfolgen, daß die Pixeldaten für jeweils ein Pixel bzw. einen Ort die genannten Komponenten aufweisen. Bei einer Darstellung von Farben werden vorzugsweise wenigstens zwei, besser drei Farbkomponenten verwendet, ob- wohl auch Farbdarstellungen in höherdimensionalen Farbräumen möglich sind. Insbesondere brauchen die Pixeldaten bei einer Variante außer Farbkomponenten in einem dreidimensionalen Farbraum keine weiteren Komponenten aufzuweisen. Dies erlaubt eine schnelle Ausführung der Prüfung. Bei einer zweiten Ausführungsform weisen die Pixeldaten für jeweils ein Pixel bzw. einen Ort Komponenten auf, die Remissions- und/ oder Transmissionseigenschaften in wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei verschiedenen Wellenlängenbereichen innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs oder wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Farben und Re- missions- und/ oder Transmissionseigenschaften in einem weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs, vorzugsweise im infraroten Spektralbereich, darstellen. Hierzu kann das Beleuchten mit optischer Strahlung und das Erfassen von Strahlung so erfolgen, daß die Pixeldaten für jeweils ein Pixel bzw. einen Ort die genann- ten Komponenten aufweisen. Die Verwendung von solchen Pixeldaten erlaubt insbesondere eine Prüfung von Sicherheitsmerkmalen, die sich auch durch charakteristische Eigenschaften im nicht sichtbaren optischen Spektralbereich auszeichnen. Bei einer Darstellung von Farben werden auch hier vorzugsweise die wenigstens zwei, bzw. besser drei Farbkomponenten ver- wendet. Insbesondere brauchen die Pixeldaten bei einer Variante außer Farbkomponenten in einem zwei- oder dreidimensionalen Farbraum und einer Komponente für die optischen Eigenschaften in dem nicht sichtbaren Spektralbereich keine weiteren' Komponenten aufzuweisen. Dies erlaubt eine schnelle Ausführung der Prüfung.
Bei diesen beiden Ausführungsformen können, wenn die Pixeldaten Farbdaten bzw. Farbkomponenten umfassen, prinzipiell als Farbdaten Farbwerte in einem beliebigen Farbraum verwendet werden. Beispielsweise kann als Farbraum ein RGB- oder HSI-Farbraum verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch diejenigen Pixeldaten, die Eigenschaften im sichtbaren Spektralbereich bzw. Farbwerte darstellen, vor dem Prüfen in einen geräteunabhängigen Farbraum, vorzugsweise einen Lab- oder Luv-Farbraum, besonders bevorzugt einen CIE Lab- bzw. CIE Luv-Farbraum, transformiert, so- weit sie nicht bereits in einem solchen Farbraum vorliegen, oder es werden als Pixeldaten, die Eigenschaften im sicntbaren Spektralbereich bzw. Farbwerte darstellen, Pixeldaten in einem geräteunabhängigen Farbraum, vorzugsweise einen Lab- oder Luv-Farbraum, verwendet. Dies bietet zum einen den Vorteil, daß eine besonders einfache Anpassung des Verfahrens an ver- schiedene Sensoren, mittels derer die Pixeldaten jeweils erfaßt werden, ermöglicht wird; zum anderen können das erste bzw. das zweite Kriterium einfacher ermittelt werden.
Der erste und gegebenenfalls zweite Referenzbereich und das erste bzw. zweite Kriterium, mittels dessen geprüft wird, ob Pixeldaten innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs liegen, können voneinander abhängig sein. Insbesondere kann der Referenzbereich implizit durch das jeweilige Kriterium gegeben sein. Das erste und/ oder, falls verwendet, das zweite Kriterium zur Ermittlung, ob Pixeldaten innerhalb des ersten und/ oder, falls verwendet, zweiten Referenzbereich liegen, kann beispielsweise vorsehen, daß bei Pixeldaten mit n Komponenten der Referenzbereich auch n-dimensional ist und dementspre- chend die Pixeldaten eines Pixels im Referenzbereich liegen, wenn der durch die n Komponenten gegebene Punkt in dem Referenzbereich liegt. Hierbei ist n eine natürliche Zahl größer als 1. Das erste und/ oder, falls verwendet, das zweite Kriterium zur Ermittlung, ob Pixeldaten innerhalb des ersten und/ oder, falls verwendet, zweiten Referenzbereich liegen, kann aber bei- spielsweise auch vorsehen, daß Pixeldaten in einem Referenzbereich liegen, wenn nur wenigstens zwei vorgegebene Komponenten der zur Verfügung stehenden Komponenten innerhalb eines entsprechend niedrigdimensiona- len Referenzbereichs liegen. Insbesondere kann bei der Verwendung von Pixeldaten, die Farben wiedergeben, vorzugsweise als erster Referenzbereich ein Bereich verwendet werden, der sich wenigstens in einer Ebene eines Farbraums erstreckt oder in einer Ebene des Farbraums liegt, die parallel zu zwei Achsen des Farbraums verläuft, die verschiedenen Farben entsprechen. Der Bereich kann also durch ein Gebiet in der Ebene gegeben sein, d.h. sich nur in der Ebene erstrecken, oder wenigstens dreidimensional sein und die Ebene schneiden, wobei der Schnitt in der Ebene ein Gebiet ist. Die Fläche des Gebiets in der Ebene ist dabei endlich und größer als 0. Insbesondere kann bei Verwendung eines Lab- oder Luv-Farbraums die Ebene die a-b- bzw. u-v-Ebene sein. Diese Ausführungsform erlaubt die Prüfung von Sicherheitsmerkmalen, die einen vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbkippeffekt zeigen, vorzugsweise von Sicherheitsmerkmalen mit optisch variablen Druckfarben. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Fall, daß die Pixeldaten auch wenigstens eine optische Eigenschaft außerhalb des sichtbaren Spektrums wiedergeben, als erster oder zweiter Referenzbereich ein Bereich verwendet werden, der sich wenigstens in einer Ebene erstreckt, die parallel zu einer Ach- se, die einer Luminanz oder Helligkeit in einem bzw. dem Farbraum entspricht, und einer Achse, die einer Helligkeit bzw. Intensität in dem weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs entspricht, verläuft. Der Begriff "erstreckt" wird hier analog zu dem Begriff "erstreckt" im vorherigen Absatz verstanden. Unter Luminanz oder Helligkeit wird beispielsweise bei Benutzung eines Lab- bzw. Luv- Farbraums die L-Komponente verstanden.
Zur Prüfung, ob die Anzahl der Pixel oder der Anteil der Pixel in einem jeweiligen Referenzbereich den Treffermindestwert übersteigt, kann bei- spiels weise ein Treff ermaß ermittelt werden, das die Anzahl derjenigen Pixel des Bildes oder der Anteil derjenigen Pixel des Bildes wiedergibt, die nach dem für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen Kriterium in wenigstens einem für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen Referenzbereich für die Pixeldaten liegen. Das Treffermaß kann durch den Anteil bzw. die Anzahl oder eine im Bereich der zu erwartenden Werte des Anteils bzw. der Anzahl monotone Funktion des Anteils bzw. der Anzahl gegeben sein. Insbesondere wird bei einer vorgegebenen Auflösung des Bildes der Anteil proportional zu der Anzahl sein. Welche der Alternativen zum Einsatz kommt, hängt unter anderem von der durch das Sicherheitsmerkmal bestimmten Dimension des Referenzbereichs und der Art der Prüfung ab.
Zur Charakterisierung der Streuung können prinzipiell beliebige Größen verwendet werden, die die Streuung in dem jeweiligen Referenzbereich wiedergeben. Zur Prüfung, ob die jeweilige Streuung der Pixeldaten innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs größer als die jeweilige Mindeststreuung ist, kann vorzugsweise ein jeweiliges Streuungsmaß ermittelt werden, das eine Streuung der Pixeldaten in dem jeweiligen Referenzbereich bzw. vorgegebener Komponenten der Pixeldaten in dem jeweiligen Referenzbereich darstellt. Besonders bevorzugt werden zur Ermittlung der Streuung nur diejenigen Komponenten der Pixeldaten verwendet, die auch zur Prüfung verwendet werden, ob Pixeldaten in dem jeweiligen Referenzbereich liegen. Das Streuungsmaß gibt daher an, ob die Pixeldaten bzw. Komponenten in einem Teil des Referenzbereichs konzentriert oder eher in diesem breiter gestreut verteilt sind. Die jeweilige Mindeststreuung kann dann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Streuungsmaß festgelegt werden.
Als Streuungsmaß kann beispielsweise eine Funktion der zur Ermittlung zu verwendenden Pixeldaten bzw. wenigstens einer der Komponenten dieser Pixeldaten verwendet werden, die einen einzelnen Zahlenwert liefert. In diesem Fall kann die jeweilige Mindeststreuung durch einen jeweiligen Streuungsmindestwert gegeben sein: Die Streuung übersteigt die Mindeststreuung, wenn der der Wert der Funktion den jeweiligen Mindeststreuungswert übersteigt. Die Streuung übersteigt dann den Streuungsmindestwert.
Als Streuungsmaß kann jedoch auch eine Funktion der zur Ermittlung zu verwendenden Pixeldaten bzw. wenigstens einer der Komponenten dieser Pixeldaten verwendet werden, die wenigstens zwei Komponenten aufweist. Diese können beispielsweise Streuungen der Pixeldaten in für wenigstens zwei, vorzugsweise zueinander orthogonale, Richtungen in dem Farbraum, in dem die Pixeldaten, bzw. Farbteilraum, in dem die betreffenden Komponenten der Pixeldaten liegen, darstellen. Die Mindeststreuung kann dann durch eine entsprechende Anzahl von Schwellwerten bzw. Streuungsmin- destwerten gegeben sein. Zur Prüfung, ob die jeweilige Streuung der Pixeldaten innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs größer als die jeweilige Mindeststreuung ist, können dann Streuungswerte für wenigstens zwei, vorzugsweise zueinander orthogonale, Richtungen in dem Farbraum, in dem die Pixeldaten, bzw. Farbteilraum, in dem die betreffenden Komponenten der Pixeldaten liegen, ermittelt werden. Jeder der ermittelten Streuungswerte kann dann mit einem entsprechenden Schwellwert verglichen werden.
Beispielsweise kann als Funktion für das erstes und/order zweite Streu- ungsmaß bzw. erste und/oder zweite Streuung eine Varianz und/ oder eine Kovarianz der in dem ersten bzw. zweiten Referenzbereich hegenden Pixeldaten bzw. Komponenten der Pixeldaten oder eine monotone Funktion der Varianz oder Kovarianz verwendet werden. Es ist aber auch möglich, daß als Streuung eine Streuung der Projektion der Pixeldaten bzw. Pixeldatenkomponenten in dem Referenzbereich auf eine vorgegebene Richtung des Referenzbereichs verwendet wird. In diesem Fall kann beispielsweise als Streuungsmaß die Varianz dieser projizierten Daten verwendet werden. Vorzugsweise wird als Richtung diejenige Richtung in dem Referenzbereich vorgegeben, entlang derer für echte Wertdokumente die größte Streuung zu erwarten ist. Diese Richtung kann durch Untersuchung von echten Wertdokumenten als Referenz ermittelt werden. Hat der Referenzbereich beispielsweise die Form einer Ellipse oder eines Ellipsoids kann als Richtung die Richtung der längste Hauptachse der EUipse bzw. des Ellipsoids verwendet werden.
Es kann dann ein Qualitätskriterium geprüft werden, das wiedergibt, ob zum einen die durch das erste Treffermaß dargestellte erste Anzahl bzw. der durch das erste Treffermaß dargestellte erste Anteil einen für das Sicher- heitsmerkmal vorgegebenen ersten Treffermindestwert und zum anderen die durch das erste Streuungsmaß dargestellte Streuung eine für das Sicherheitsmerkmal vorgegebene erste Mindeststreuung, beispielsweise gegeben durch wenigstens einen Streuungsmindestwert, überschreitet. Dieser Min- destwert und die Mindeststreuung können beispielsweise durch Messungen an vorgegebenen echten Wertdokumenten hinreichender Qualität ermittelt werden. Das Qualitätskriterium kann dabei in Abhängigkeit von der Art der Maße unterschiedlich formuliert sein. Ist ein Maß eine monoton steigende Funktion des Anteils bzw. der Anzahl bzw. der Streuung, kann beispielswei- se geprüft werden, ob das Maß den entsprechenden Mindestwert überschreitet. Ist ein Maß dagegen eine monoton fallende Funktion des Anteils bzw. der Anzahl bzw. der Streuung, kann beispielsweise geprüft werden, ob das Maß einen dem Mindestwert entsprechenden Grenzwert unterschreitet. Wird als erstes Treffermaß also beispielsweise der Kehrwert der ersten An- zahl verwendet, ist das Qualitätskriterium erfüllt, wenn das Treffermaß einen Kehrwert des Mindestwertes unterschreitet, der bei Verwendung der Anzahl als Treffermaß überschritten werden müßte.'
Bei der Prüfung auf das Überschreiten des zweiten Treffermindestwertes bzw. der zweiten Mindeststreuung, beispielsweise wenigstens eines zweiten Streuungsmindestwertes, kann analog vorgegangen werden. Das Qualitätssignal wird dann so gebildet, daß es zusätzlich wiedergibt, ob die durch das zweite Treffermaß dargestellte zweite Anzahl bzw. der durch das zweite Treffermaß dargestellte zweite Anteil einen vorgegebenen zweiten Treffer- mindestwert und, soweit verwendet, die durch das zweite Streuungsmaß dargestellte Streuung einen vorgegebenen zweiten Streuungsmindestwert überschreiten. Das Qualitätssignal kann dann so gebildet werden, daß es den Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität zusätzlich nur dann darstellt, wenn zusätzlich die zweite Anzahl bzw. der zweite Anteil den zweiten Treffermindestwert und, soweit verwendet, die Streuung die zweite Mindeststreuung, beispielsweise gegeben durch wenigstens einen zweiten Streuungsmindestwert, übersteigen, und/ oder daß es einen Hinweis auf eine Herstellungsfehler darstellt, wenn die zweite Anzahl bzw. der zweite An- teil den zweiten Treffermindestwert nicht überschreitet und/ oder die zweite Streuung die zweite Mindeststreuung unterschreitet.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Prüf einrichtung zur Prüfung eines vorgegebenen Sicherheitsmerkmals, vorzugsweise eines OVD- Sicherheitsmerkmals, eines Wertdokuments mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem optischen Sensor zur Erfassung eines Bildes mit Pixeln, deren Pixeldaten jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben, einem Speicher zur Speicherung eines erfindungsgemäßen Compu- terprogramms und einem Computer zur Ausführung des Computerprogramms mit von dem Sensor erfaßten Bildern.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß zur Erfassung der Pixeldaten keine aufwendigen optischen Sensoren notwendig sind. So kann vorzugsweise zur Erfassung des Bildes bzw. der Pixeldaten ein ortsauflösender Sensor zur Erfassung eines Farbbilds, besonders bevorzugt zusätzlich zur Erfassung eines Bildes im nicht sichtbaren, optischen Spektralbereich verwendet werden. Vorzugsweise kann das Wertdokument an einer Beleuchtungsquelle vorbeitransportiert werden, die optische Strahlung abgibt, die als wenigstens ein bezüglich einer Konvergenzebene konvergierendes Strahlenbündel auf das Wertdokument trifft. Unter einem bezüglich einer Konvergenzebene konvergenten Bündel optischer Strahlung wird dabei ein Strahlenbündel verstanden, dessen Strahlen auf die als Konvergenzebene bezeichnete Ebene projiziert ein konvergentes Strahlenbündel in der Ebene ergibt. Dabei kann die Konvergenzebene vorzugsweise parallel zur Transportrichtung und orthogonal zu der Ebene des Wertdokuments verlaufen. Besonders bevorzugt erzeugt die Beleuchtimgseinrichtung einen sich quer zur Transportrichtung erstreckenden Beleuchtungsstreifen auf dem Wertdo- kument, wobei die optische Strahlung geometrisch in eine Ebene quer zur Transportrichtung und orthogonal auf eine Ebene des Wertdokuments projiziert nicht parallel auf das Wertdokument fällt.
Das Wertdokument kann auch und von dieser mit einem bezüglich einer Konvergenzebene konvergenten Bündel optischer Strahlung aus nur einer Beleuchtungsrichtung beleuchtet, und die von einem jeweils beleuchteten Ort ausgehende Strahlung nur aus einer Erfassungsrichtung erfaßt werden. Unter der Beleuchtungsrichtung wird die durch Mittelung über alle Strahlen des Bündels erhaltene Richtung verstanden. Vorzugsweise schließen dabei die Beleuchtungsrichtung und/oder die Erfassungsrichtung und/ oder die Konvergenzebene mit einer Normalen auf eine Ebene des Wertdokuments einen Winkel kleiner als 5° ein. Dies gilt insbesondere bei der Prüfung von OVD-Sicherheitsmerkmalen mit optisch variablen Druckfarben. Zur Prüfung von Sicherheitsmerkmalen, die eine Prägestruktur mit einem auf bestimmten Flanken der Prägestruktur ausgebildeten Druck aufweisen, kann es bevorzugt sein, daß die Beleuchtungsrichtung und/ oder die Erfassungsrichtung mit einer Normalen auf eine Ebene des Wertdokuments einen Winkel zwischen 0°, vorzugsweise 5°, und 15° einschließen. Die Elemente, die bei OVD-Sicherheitsmerkmalen mit optisch variablen
Druckfarben oder Sicherheitsmerkmalen, die eine Oberflächenstruktur, vorzugsweise Prägestruktur mit einem auf bestimmten Flanken der Prägestruktur ausgebildeten Druck aufweisen, die Streuung der optischen Eigenschaften bewirken, sind in der Regel sehr klein. Um die Streuung dennoch gut erfassen zu können, ist die Auflösung des Bildes bei den Verfahren vorzugsweise besser als 0,4 mm x 0,4 mm, besonders bevorzugt besser als 0,3 mm x 0,3 mm.
Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wertdokumentbearbeitungsvor- richtung, Fig. 2a und b schematische Darstellungen eines optischen Sensors der Wert- dokumentbearbeitungsvorrichtung in Fig. 1 quer zu einer Transportrichtung, in der Wertdokumente transportiert werden, und von oben auf eine Transportebene, in der Wertdokumente transportiert werden, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein zu untersuchendes Wertdokument in Form einer Banknote,
. 4 eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein zu prüfendi optisches Sicherheitsmerkmal des Wertdokuments in Fig. 3
. 5 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zum Prüfen eines optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem Abschnitt eines Wertdokuments, das in der Wertdo- kumentbearbeitungsvorrichtung in Fig. 1 mit dem Sensor in Fig. 2a und 2b durchgeführt werden kann, eine schematische Darstellung von Verteilungen von Pixeldaten in einer R-B-Ebene und einer G-IR-Ebene für das Sicherheitsmerkmal Fig. 4, Fig. 7 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für eine zweite Ausführungsform eines Verfahrens zum Prüfen eines optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem Abschnitt eines Wertdokuments,
Fig. 8 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für eine dritte Ausführungsform eines Verfahrens zum Prüfen eines optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem Abschnitt eines Wertdokuments, Fig. 9 eine schematische Darstellung von Verteilungen von Pixeldaten in einer H-S-Ebene und einer I-IR-Ebene für das Sicherheitsmerkmal in Fig. 4,
Fig. 10 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Prüfen eines optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem Abschnitt eines Wertdokuments,
Fig. 11 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm für eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Prüfen eines optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem Abschnitt eines Wertdokuments, und
Fig. 12 eine schematische Darstellung von Verteilungen von Pixeldaten in einer a-b-Ebene und einer L-IR-Ebene für das Sicherheitsmerkmal in Fig. 4.
Eine Vorrichtung 10 zur Qualitätsprüfung und Sortierung von Wertdokumenten, im Beispiel Banknoten, in Fig. 1 dient unter anderem zur Prüfung der Herstellungsqualität von Wertdokumenten 12 in Form von Banknoten und zur Sortierung in Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung der Herstel- lungsqualität. Die Vorrichtung 10 verfügt über ein Eingabefach 14 für die Eingabe von zu bearbeitenden Wertdokumenten 12, einen Vereinzeier 16, der auf Wertdokumente 12 in dem Eingabefach 14 zugreifen kann, eine Transporteinrichtung 18, die Wertdokumente entlang eines Transportpfades 22 transportiert und eine Weiche 20 an einer Verzweigung des Transportpfades 22 aufweist, nach der Weiche 20 an dem Ende eines der beiden Transportpfadzweige ein Ausgabefach 26 und an dem Ende des anderen der beiden Transportpfadzweige eine Banknotenvernichtungseinrichtung bzw. Banknotenshredder 28. Entlang des durch die Transporteinrichtung 18 gege- benen Transportpfades 22 ist vor der Weiche 20 und nach dem Vereinzeier 16 eine Sensoranordnung 24 angeordnet, die zur Erfassung von Eigenschaften vereinzelt zugeführter Wertdokumente 12 und Bildung von die Eigenschaften wiedergebenden Sensorsignalen dient. Eine Steuereinrichtung 30 ist wenigstens mit der Sensoranordnung 24 und der Weiche 20 über Signalver- bindungen verbunden und dient zur Auswertung von Sensorsignalen der Sensoranordnung 24, insbesondere zur Prüfung der Herstellungsqualität von von der Sensoranordnung 24 erfaßter Wertdokumente, und zur An- steuerung wenigstens der Weiche 20 in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung der Sensorsignale.
Die Sensoranordnung 24 umfaßt dazu wenigstens einen Sensor; in diesem Ausfuhrungsbeispiel ist nur ein optischer Sensor 32 zur ortsaufgelösten Erfassung farblicher Eigenschaften und von IR-Eigenschaften vorgesehen, der von dem Wertdokument remittierte optische Strahlung erfaßt. In anderen Ausführungsbeispielen kann noch wenigstens ein weiterer Sensor, z.B. für eine andere Eigenschaft, vorgesehen sein.
Während des Vorbeitransports eines Wertdokuments erfaßt der Sensor 32 ein Gesamtbild des Wertdokuments in vier Spektralbereichen entsprechend den drei Farbkanälen Rot, Grün und Blau und im infraroten Spektralbereich (IR-Kanal), das durch entsprechende Sensorsignale dargestellt wird.
Aus den analogen und/ oder digitalen Sensorsignalen des Sensors 32 werden von der Steuereinrichtung 30 bei einer Sensorsignalauswertung Pixeldaten von Pixeln des Gesamtbildes ermittelt, die für die Überprüfung der Banknoten in Bezug auf deren Herstellungsqualität relevant sind. Hierzu verfügt die Steuereinrichtung 30 über eine Auswerteeinrichtung 31, die im Beispiel in die Steuereinrichtung 30 integriert ist, in anderen Ausführungsbeispielen aber auch Teil der Sensoranordnung 24, vorzugsweise des Sensors 32 sein kann.
Die Steuereinrichtung 30 verfügt neben einer entsprechenden Schnittstelle für den Sensor 32 über einen Prozessor 34 und einen mit dem Prozessor 34 verbundenen Speicher 36, in dem wenigstens ein Computerprogramm mit Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung der Prozessor 34 in einer ersten Funktion als Auswerteeinrichtung 31 die Sensorsignale, insbesondere zur Prüfung der Herstellungsqualität eines geprüften Wertdokuments, auswertet und dabei unter anderem ein im Folgenden beschriebenes Verfahren unter Verwendung der Sensorsignale bzw. der Pixeldaten ausführt. In einer zweiten Funktion steuert der Prozessor die Vorrichtung bzw. entsprechend der Auswertung die Transporteinrichtung 18 an. Die Auswerteeinrichtung 31 bildet daher einen Computer im Sinne der vorliegenden Erfindung. Die Steuereinrichtung 30 verfügt weiter über eine Datenschnitt- stelle 37.
Im Betrieb kann die Auswerteeinricht ng 31, genauer der Prozessor 34 darin, nach Ermittlung von Pixeldaten ein vorgegebenes Kriterium für die Her- Stellungsqualität des Wertdokuments prüfen, in das wenigstens einige der erfaßten Eigenschaften und Referenzdaten eingehen.
In Abhängigkeit von der ermittelten Herstellungsqualität steuert die Steuer- einrichtung 30, insbesondere der Prozessor 34 darin die Transporteinrichtung 18, genauer die Weiche 20, so an, daß das geprüfte Wertdokument entsprechend seiner ermittelten Herstellungsqualität zur Ablage in das Ausgabefach 26 oder zur Vernichtung zu der Banknotenvernichtungseinrichtung 28 transportiert wird.
Die Vorrichtung 10 verfügt weiter über eine Benutzerschnittstelle 35, die bzw. der mit der Steuereinrichtung über eine Signalverbindung verbunden ist und mittels derer Steuereinrichtung 30 Steuerbefehle eines Benutzers erfassen kann, die dieser über die Benutzerschnittstelle 35 eingibt. Im Beispiel ist als Benutzer Schnittstelle 35 eine berührungsempfindliche Anzeigeeinrichtung bzw. ein Touchscreen vorgesehen, die bzw. der zur Anzeige von vorgegebenen Informationen von der Steuereinrichtung 30 angesteuert wird, und dessen Signale, die die Bedienung durch einen Benutzer, d. h. hier Be- rührungen eines Benutzers, darstellen, erfaßt.
Zur Prüfung der Herstellungsqualität von druckfrischen Wertdokumenten 12, d. h. nach deren Herstellung, aber vor der Ausgabe durch eine Zentralbank, wird zunächst mittels der Benutzerschnittstelle 35 der Typ, d.h. die Währung und die Denomination, der zu verarbeitenden Wertdokumente erfaßt und in der Steuereinrichtung 30 gespeichert. Dabei sind die möglichen Typen von Wertdokumenten vorgegeben. Danach werden in das Eingabefach 14 als Stapel eingelegte Wertdokumente 12 von dem Vereinzeier 16 vereinzelt und vereinzelt der Transporteinrichtung 18 zugeführt, die die vereinzelten Wertdokumente 12 der Sensoranordnung 24 zuführt. Diese erfaßt op- tische Eigenschaften der Wertdokumente 12, im Beispiel das Farbbild mit zusätzlichem IR-Kanal, wobei Sensorsignale gebildet werden, die die entsprechenden Eigenschaften des Wertdokuments wiedergeben. Die Steuereinrichtung 30 erfaßt die Sensorsignale, ermittelt in Abhängigkeit von diesen eine Herstellungsqualität des jeweiligen Wertdokuments und steuert in Abhängigkeit von dem Ergebnis die Weiche 20 so an, daß die untersuchten Wertdokumente entsprechend ihrer ermittelten Herstellungsqualität dem Ausgabefach 26 oder der Bariknotenverrüchtungseinrichtung 28 zugeführt werden. Bei Zuführung eines Wertdokuments zu der Banknotenvernich- tungseinrichtung 28 wird dieses direkt vernichtet.
Der Sensor 32 ist zur Erfassung von Bildern für drei Farben und IR- Strahlung ausgebildet. Im Beispiel ist er als Zeilensensor ausgebildet, der während des Vorbeitransports eines Wertdokuments an dem Sensor 32 vor- bei eine Folge von Zeilenbildern umfaßt, die in einer Richtung quer zur Richtung der Zeile, d. h. in Transportrichtung, ein Bild des Wertdokuments ergeben. Er umfaßt im vorliegenden Beispiel, in den Fig. 2a und 2b nur extrem vereinfacht schematisch dargestellt, eine Beleuchtungseinrichtung 38 zur Beleuchtung eines quer zur Transportrichtung T verlaufenden Streifens in einer Transportebene E (in Fig. 2b parallel zur Zeichenebene) für das Wertdokument 12 bzw. in einer Ebene des Wertdokuments 12 mit konvergentem, weißem Licht und IR-Strahlung während des Vorbeitransports des Wertdokuments über dessen gesamte Ausdehnung quer zur Transportrichtung T. Weiter umfaßt der Sensor 32 eine in dem von der Beleuchtungseinrichtung 38 abgegebenen Strahlenbündel angeordnete Erfassungseinrichtung 40, die einen Teil der Strahlung der Beleuchtungseinrichtung 38 abschattet.
Um eine Beleuchtungsrichtung B und eine Detektionsrichtung D orthogonal zu einer Ebene des Wertdokuments zu ermöglichen, verfügt die Beleuch- tungseinrichtung 38 über mehrere quer zu der Transportrichtung T linien- förmig angeordnete Strahlungsquellen 39 für sichtbares Licht und IR- Strahlung sowie zwei Umlenkelemente 41 zu Bündelung der Strahlung auf einen Streifen in einer Transportebene für das Wertdokument 12 bzw. auf dem Wertdokument 12, d. h. zur Erzeugung eines Beleuchtungsstreifens. Wie in Fig. 2a zu erkennen erzeugt die Beleuchtungseinrichtung 38 ein projiziert auf eine orthogonal zur der Transportebene E (in Fig. 2a die Zeichenebene) und zu der Transportrichtung T parallel verlaufende Konvergenzebene konvergentes Strahlenbündel. Das abgegebene Strahlenbündel wird dabei durch die Erfassungseinrichtung 40 zunächst in zwei Teilbündel aufgeteilt, die durch die Umlenkeinrichtungen 41 wieder zu einem konvergenten Strahlenbündel zusammengeführt werden. Der maximale Öffnungswinkel α zwischen einer Senkrechten auf die Transportebene bzw. der Detekti- onsrichtung D und dem in der Ebene äußersten Strahl des Bündels beträgt dabei höchstens 40°, vorzugsweise höchstes 30°. In einer Ebene orthogonal zu der Transportrichtung T sind die Strahlen dagegen nicht stark gebündelt; vielmehr ist die Strahlung diffus. Die Beleuchtungsrichtung B ergibt sich als Mittel über die Richtungen aller Strahlen des Bündels und ist wegen des symmetrischen Verlaufs der Teilbündel im wesentlichen parallel zu der De- tektionsrichtung D.
Als Erfassungseinrichtung 40 dienen im Beispiel vier Zeilenkameras 42, 42', 42", 42"' mit nicht gezeigten, im Strahlengang vor diesen angeordneten Rot-, Grün- Blau- und IR-Filtern zur Erfassung von roten, grünen bzw. blauen bzw. IR- Anteilen der von dem Wertdokument remittierten optischen Strahlung der Beleuchtungseinrichtung 38. Jede der Zeilenkameras verfügt über jeweils eine Detektorzeile mit zellenförmig angeordneten Photodetektionse- lementen, vor denen jeweils der Filter angeordnet ist, der dem von der jeweiligen Zeilenkamera zu detektierenden Farbanteil der remittierten optischen Strahlung entspricht. Der Sensor 32 kann noch weitere optische Elemente, insbesondere zur Abbildung bzw. Fokussierung umfassen, die hier nicht gezeigt sind. Die Detektorzeilen von Photodetektionselementen sind parallel zueinander angeordnet. Der Sensor 32 ist daher so aufgebaut und angeord- net, daß das Wertdokument aus einer Richtung B orthogonal zu der Ebene des Wertdokuments bzw. parallel zu einer Normalen auf die Transportebene, in der das Wertdokument transportiert wird, mit optischer Strahlung beleuchtet und von dem Wertdokument 12 ausgehende, remittierte optische Strahlung aus einer Richtung D orthogonal zu der Ebene des Wertdoku- ments bzw. parallel zu der Beleuchtungsrichtung erfaßt wird.
Zur Erfassung eines Farbbildes eines Wertdokuments 12 wird dieses in Transportrichtung T an dem Sensor 32 mit konstanter Geschwindigkeit vorbeitransportiert, wobei in konstanten Zeitabständen mit den Zeilenkameras 42, 42', 42" und 42"' Intensitätsdaten orts- und färb- bzw. spektralbereichs- aufgelöst erfaßt werden. Die Intensitätsdaten stellen Pixeldaten dar, die die Eigenschaften von Pixeln 44 eines Zeilenbildes beschreiben, das den von dem Sensor 32 erfaßten zellenförmigen Bereich des Wertdokuments 12 wiedergibt. Durch Aneinandersetzen der Zeilenbilder entsprechend der zeitli- chen Reihenfolge der Erfassung, d.h. entsprechende Zuordnung der Pixeldaten, wird dann ein Gesamtbild des Wertdokuments mit Pixeln erhalten, denen jeweils Pixeldaten zugeordnet sind, die optische Eigenschaften des Wertdokuments, nämlich Farbwerte für Rot, Grün, Blau und die IR- Remission wiedergeben bzw. darstellen.
Ein von dem Sensor 32 erfaßtes Bild setzt sich daher aus in einer Rechteckmatrix angeordneten Pixeln zusammen und wird durch die Pixeldaten beschrieben. In der Veranschaulichung des Bildes eines Wertdokuments 12 in Fig. 3 sind der Übersichtlichkeit halber nur einige der Pixel 44 gezeigt, die zudem stark vergrößert dargestellt sind. Im Ausführungsbeispiel ist die Auflösung des Sensors 32 wenigstens so groß, daß ein Pixel einer Fläche von höchstens 0,3mm x 0,3 mm auf dem Wertdokument entspricht. Jedem der Pixel sind als Pixeldaten neben einer Nummer bzw. Zahl i, die die Lage in dem Bild wiedergibt, Farbwerte n, gi, bi und IRi für Rot, Grün und Blau und IR-Remission zugeordnet. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Signalverarbeitungseinrichtung 44 nach Kalibrierung aus Detektionssignalen der Detektorzeilen 42, 42', 42" und 42'" RGB-Farbwerte erzeugen kann und erzeugt. Die Eigenschaftsdaten können zur einfacheren Darstellung zu einem Vektor V, gegeben durch die Komponenten (i, r,, gi, bi , IRi) *=Ι,Ν zusammengefaßt werden, wobei N die Anzahl der Pixel ist.
Zur Prüfung des Wertdokuments wird im Beispiel unter anderem ein optisches Sicherheitsmerkmal 46 geprüft, das in diesem Beispiel durch die Wert- angäbe "100" in OVI-Druck gegeben ist. Kippt ein Betrachter das Wertdokument in geeigneter Richtung, erkennt er einen Wechsel der Farbe des Drucks bzw. der Wertangabe.
Das eigentliche Sicherheitsmerkmal 46 befindet sich in einem Abschnitt 48 des Wertdokuments, der in Fig. 4 und Fig. 5 durch Schraffur gekennzeichnet ist. In Fig. 5 sind die Pixel in einer höheren Auflösung als in Fig. 4 gezeigt, stellen jedoch wegen der schematischen Darstellung nicht reale Verhältnisse dar. Zur Prüfung der Wertdokumente ist in dem Speicher 36 in einem als Teil der Auswerteeinrichtung 31 dienenden Abschnitt und damit in diesem Beispiel in der Steuereinrichtung 30 ein Programm gespeichert, das bei Ausführung durch die Auswerteeinrichtung 31, d.h. hier den Prozessor 34, die folgenden Schritte eines Verfahrens zur Prüfung der Herstellungsqualität eines vorgegebenen Sicherheitsmerkmals von Wertdokumenten durchführt.
In Schritt S10 erfaßt die Auswerteeinrichtung 31 mittels des Sensors 32 ein Gesamtbild des zu prüfenden Wertdokuments, dessen Typ, d.h. die Währung und die Denomination, nach der oben geschilderten Eingabe durch den Benutzer bekannt und in der Steuereinrichtung 30 gespeichert ist.
In diesem Beispiel erfaßt der Sensor 32 Gesamtbilder der Wertdokumente, genauer die Gesamtbilder darstellende Pixel- bzw. Bilddaten, im Beispiel vollflächige Bilder mit drei Farbkanälen, nämlich rot, grün und blau (RGB- Kanäle) und einem IR-Remissionswert; die Art der Pixeldaten wurde bereits oben beschrieben. Die Pixeldaten geben somit optische Eigenschaften des Wertdokuments in Abhängigkeit vom Ort auf dem Wertdokument an. Die Pixeldaten werden an die Auswertevorrichtung 31 übermittelt und von dieser erfaßt. Je nach Art des Sensors kann in diesem Schritt noch eine Vorverarbeitung der erfaßten Daten in dem Sensor 32 oder der Auswerteeinrichtung 31 durchgeführt werden, bei der die Bilddaten beispielsweise zur Kompensation von Hintergrundrauschen transformiert, insbesondere gefil- tert, werden.
Danach ermittelt der Prozessor 34 bzw. die Aus Werteeinrichtung 31 in Schritt S12 in Abhängigkeit von dem Typ des Wertdokuments die Lage des Abschnitts des Wertdokuments, in dem das optische Sicherheitsmerkmal bei einem echten Wertdokument aufzufinden sein muß. Dazu kann zunächst eine Erkennung der Lage der Ränder des Wertdokuments durchgeführt werden, in Bezug auf die die Lage des Sicherheitsmerkmals gegeben sein kann. Der Abschnitt bzw. da Bild des Abschnitts ist in Fig. 4 durch Schraffur gekennzeichnet. Dazu bestimmt die Auswerteeinrichtung 31 einen dem für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen Abschnitt entsprechenden Auswertebereich 50 bzw. ROI (region of interest) in dem Bild, der sich aus der bekannten Lage des Sicherheitsmerkmals auf echten Wertdokumenten des vorgegebenen Typs relativ zu den Umrissen der Wertdokumente und einem in dem Bild ermittelten Umriß des Wertdokuments ergibt. Hierzu kann die Auswertevorrichtung 31 insbesondere auf die Ergebnisse der Suche bzw. Erkennung von Rändern des Wertdokuments in dem Gesamtbild zurückgreifen, um dann in Abhängigkeit von der Lage der Ränder in dem Gesamtbild den ROI in dem Gesamtbild zu positionieren, d.h. entsprechende Pixeldaten auszu- wählen
Aus dem Gesamtbild ermittelt der Prozessor 34 dann in Schritt S16 die Pixeldaten der Pixel des Gesamtbildes, die Orten in diesem Abschnitt entsprechen; dies entspricht einer Ermittlung eines Bildes mit dem Sicherheitsele- ment.
In den Schritten S18 bis S24 führt die Auswerteeinrichtung 31 dann Schritte zur eigentlichen Prüfung des Sicherheitsmerkmals aus. Im vorliegenden Beispiel werden zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals zwei Referenzbereiche verwendet, in denen Pixeldaten liegen sollten. Der erste Referenzbereich liegt in der R-B-Ebene des RGB-Farbraums (vgl. Fig. 6(a)), der zweite in einer Ebene, die durch die G-Farbwerte und die IR- Remissionsachse aufgespannt wird (vgl. Fig. 6(b)). i
Im vorliegenden Beispiel sind die Referenzbereiche und die Parameter für die Kriterien vor Ausführung des Verfahrens dadurch ermittelt worden, daß für eine vorgegebene Menge von anderen druckfrischen Wertdokumenten des Typs mit hinreichender Druckqualität als Referenzdokumente die Pixel- daten für diejenigen Pixel erfaßt werden, die auch bei der Prüfung verwendet werden. Für diese Pixeldaten werden dann zur Ermittlung des jeweiligen Referenzbereichs und des jeweiligen Kriteriums, nach dem Pixeldaten innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs liegen, die Mittelwerte der R-B- Komponenten bzw. G-IR-Komponenten und deren Varianzen und Kovarianzen unter Annahme einer Normalverteilung ermittelt. Der erste Referenzbereich und das erste Kriterium sind dann dadurch gegeben, daß für die für das erste Kriterium relevanten Pixeldaten eines Pixels, die R- und B- Komponenten, die Mahalanobis-Distanz in der R-B-Ebene ermittelt wird und geprüft wird, ob die Mahalanobis-Distanz kleiner als ein vorgegebener erster Höchstdistanzwert ist. Die Parameter zur Berechnung der Mahalanobis-Distanz hängen in bekannter Weise von den zuvor ermittelten Mittelwerten, Varianzen und den Kovarianzen ab. Entsprechend wurde der Höchstdistanzwert auf der Basis der Referenzdokumente ermittelt. Analog sind der zweite Referenzbereich und das zweite Kriterium dadurch gegeben, daß für Pixeldaten eines Pixels, hier die G- und IR-Komponenten, die von den entsprechenden Mittelwerten, Varianzen und Kovarianzen abhängige Mahalanobis-Distanz in der G-IR-Ebene ermittelt und geprüft wird, ob die Mahalanobis-Distanz kleiner als ein vorgegebener zweiter Höchstdistanzwert ist, der für die Referenzwertdokumente ermittelt wurde. Als Treffermaß für den Anteil der Pixeldaten, die innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs liegen, wird im vorliegenden Beispiel jeweils der Anteil selbst verwendet. Daher wird für jeden der Referenzbereiche ein Treffermindestwert festgelegt, der durch das Treffermaß, hier also den Anteil der Pixeldaten in dem jeweiligen Referenzbereich überschritten werden muß und der für ein Sicherheitsmerkmal mit hinreichender Herstellungsqualität bzw. ein Wertdokument mit einem solchen Sicherheitsmerkmal charakteristisch ist. Ein solcher Treffermindestwert kann durch Untersuchung der Referenzwertdokumente ermittelt werden. In anderen Ausfiihrungsbeispielen kann statt der Mahalanobis-Distanz deren Quadrat bei einem Höchstquadratdistanzwert verwendet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zusätzlich die Streuung der Pixeldaten ermittelt, die innerhalb des ersten Referenzbereichs liegen, und mit einem Streuungsmindestwert, der die Mindeststreuung darstellt, verglichen. Als Streuung bzw. Streuungsmaß wird dabei die Gesamtvarianz, d.h. die Summe der Varianzen der R- und der B-Komponente verwendet. Zur Festle- gung des Streuungsmindestwertes wird für jedes der Referenzwertdokumente für die Pixeldaten innerhalb des ersten Referenzbereichs als erstes Streuungsmaß die Gesamtvarianz, d.h. die Summe der Varianzen der R- und der B-Komponente ermittelt. Aus der Verteilung der ermittelten Gesamtvarianzen wird dann ein Streuungsmittelwert al Streuungsmindestwert festge- legt, der von einem für ein zu prüfendes Sicherheitsmerkmal ermittelten ersten Streuungsmaß überschritten werden muß, damit die Herstellungsqualität des Sicherheitsmerkmals als hinreichend gelten kann. Bei dieser Festlegung können auch die Ergebnisse für die Streuung bei Wertdokumenten, deren Sicherheitsmerkmal keine hinreichende Herstellungsqualität hat, ver- wendet werden, falls solche vorhanden sind.
Zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals ermittelt die Auswerteinrichtung 31 daher in Schritt S18, welcher Anteil der Pixeldaten für Pixel, die Orten in dem Abschnitt 48 entsprechen, innerhalb des ersten Referenzbereichs liegen, indem für jedes Pixel die Mahalanobis-Distanz in der R-B-Ebene berechnet und mit dem Höchstdistanz wert verglichen wird. Ist die Mahalanobis- Distanz kleiner als der oder gleich dem Höchstdistanzwert, liegen die Pixeldaten in dem ersten Referenzbereich, sonst außerhalb. Nach Ermitteln des Anteils wird der Anteil mit dem vorgegebenen ersten Treffermindestwert verglichen.
Im Schritt S20 prüft die Auswerteeinrichtung 31 bzw. der Prozessor 34, ob eine erste Streuung der Pixeldaten, die innerhalb des ersten Referenzbereichs liegen, größer als eine vorgegebene M ndeststreuung, in diesem Beispiel gegeben durch einen ersten Streuungsmindestwert, ist. Diese Summe wird mit dem vorgegebenen ersten Streuungsmindestwert verglichen. In Schritt S22 ermittelt die Auswerteeinrichtung 31 bzw. der Prozessor 34 dann entsprechend Schritt S24 den Anteil derjenigen Pixeldaten der zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals verwendetem Pixel, d.h. der Pixel in dem Abschnitt 48, die innerhalb des zweiten Referenzbereichs liegen, indem für die Pixeldaten eines jeweiligen der Pixel jeweils geprüft wird, ob die Mahalano- bis-Distanz in der G-IR-Ebene kleiner als der entsprechende zweite Höchst- distanzwert ist. Wird der Anteil ermittelt, prüft der Prozessor 34, ob dieser den entsprechenden zweiten Treffermindestwert übersteigt.
In Schritt S24 bildet die Auswerteeinrichtung 31 bzw. der Prozessor 34 in Abhängigkeit von den Prüfungen in den Schritten S18 bis S22 ein Qualitätssignal, das, beispielsweise durch seinen Pegel oder seine Form, einen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität wiedergibt, d.h. ob das Sicherheitsmerkmal als echt angesehen wird oder nicht. Mit dem Qualitätssi- gnal wird ein entsprechender Wert in dem Speicher 36 gespeichert. Das Qua- litätssignal wird so gebildet, daß es nur dann einen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität darstellt, wenn die erste Anzahl bzw. der erste Anteil den ersten Treffermindestwert, die erste Streuung den ersten Streuungsmindestwert und der zweite Anteil den zweiten Treffermindestwert überschreiten. Eine Grundlage der Verfahren in Figur 5 ist in Fig. 6 veranschaulicht. Gezeigt sind dort für eine Banknote die Verteilungen von Pixeldaten von Pixeln, die einem OVI-Bereich entsprechen, in der R-B-Farbebene und der G- IR-Ebene. Zu erkennen ist eine für das OVI-Element typische Streuung der Pixeldaten, die innerhalb einer elliptischen Kurve liegen, die eine Kurve gleicher Mahalanobis-Distanzen darstellt. Würde eine normale Kopiererfarbe zur Fälschung des Sicherheitsmerkmals verwendet, könnten sich vielleicht Pixeldaten ergeben, die denselben Mittelwert in der R-B-Ebene aufwiesen, nicht aber die charakteristische Streuung. Entsprechendes gilt im Beispiel für die Pixeldaten in der G-IR-Ebene.
Ein zweites Ausführungsbeispiel in Fig. 7 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel zum einen darin, daß die Auswerteeinrichtung 31 als zusätzlichen Schritt S28 eine Prüfung durchführt, ob die Streuung der Pixeldaten innerhalb des zweiten Referenzbereichs einen für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen zweiten Streuungsmindestwert übersteigt. Der zweite Streuungsmindestwert wurde zuvor analog zu dem ersten Streuungsmindestwert festgelegt. Als Streuungsmaß wird hier die Gesamtvarianz in der G-IR-Ebene verwendet, d.h. die Summe der Varianzen der G-Komponenten und der IR-Komponenten derjenigen Pixeldaten, die in dem zweiten Referenzbereich liegen. Der zweite Streuungsmindestwert kann analog zum ersten Ausführungsbeispiel ermittelt werden. Zum anderen führt die Auswerteeinrichtung 31 statt des Schritts S26 den Schritt S26' aus. Dieser unterscheidet sich von dem Schritt S26 allein dadurch, daß das Qualitätssignal so gebildet wird, daß es nur dann einen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität darstellt, wenn zusätzlich zu den Bedingungen im ersten Ausführungsbeispiel auch die Streuung der Pi- xeldaten innerhalb des zweiten Referenzbereichs den vorgegebenen zweiten Streuungsmindestwert übersteigt. Dies führt zu einer nochmals erhöhten Genauigkeit der Prüfung bei optischen Sicherheitsmerkmalen, die auch in den G-IR-Eigenschaften eine typische Streuung aufweisen.
Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den ersten Ausführungsbeispielen dadurch, daß ein Schritt S18 vorgesehen ist, in dem eine Transformation der Farbkomponenten in einen anderen Farbraum, im Beispiel den HSI-Farbraum vorgesehen ist. Fig. 8 zeigt eine entsprechende Vari- ante des ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 9 eine Fig. 6 entsprechende Darstellung.
Die Schritte S20 bis S26 sind an den anderen Farbraum angepaßt; insbesondere sind die Referenzbereiche und die entsprechenden Kriterien entspre- chend angepaßt. Für sie werden daher in Fig. 8 dieselben Bezugszeichen verwendet, wie im ersten Ausführungsbeispiel. Als Pixeldaten im Farbraum HSI werden nun die Buntheit (hue) H, die Sättigung S und die Intensität I verwendet. Die Verfahrensschritte S20 bis S26 entsprechen formal denen der entsprechenden Schritte des ersten Ausführungsbeispiels, wobei a und b durch H und S ersetzt sind und die Referenzbereiche beispielsweise entsprechend Fig. 9 gewählt sein können.
Analog ergibt sich ein dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechendes Ausführungsbeispiel für den HSI-Farbraum.
Weitere Ausführungsbeispiele in den Figuren 10 bis 12 unterscheiden sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß zum einen die Signalverarbeitungseinrichtung 44 des Sensors nach Kalibrierung aus Detektionssignalen der Detektorzeilen 42, 42', 42" und 42'" Farbwerte erzeu- gen kann und erzeugt, die in guter Näherung als Farbkoordinaten in dem genormten CIE XYZ-Farbraum verwendet werden können. Zum anderen ist nach dem Schritt S16 des Verfahrens jeweils ein Schritt S18' vorgesehen, in dem die Pixeldaten in einen geräteunabhängigen Farbraum, im Beispiel ei- nen anderen CIE-Farbraum transformiert werden, so daß die folgenden Schritte in entsprechender Weise, insbesondere durch eine andere Angabe der Referenzbereiche und der Kriterien angepaßt sind.
In dem prinzipiell optionalen, aber vorteilhaften Schritt S18 transformiert der Computer 34 wenigstens die Pixeldaten für den Abschnitt in einen geräteunabhängigen Farbraum, im Beispiel den CIE Lab-Farbraum. Im Beispiel werden alle Pixeldaten des Gesamtbildes transformiert. In anderen Ausführungsbeispielen kann dieser Schritt auch zusammen mit einem der vorhergehenden Schritte durchgeführt werden.
Die Pixeldaten in dem CIE-Lab-Farbraum werden dann für die folgenden Verfahrensschritte verwendet. Diese Schritte sind in den Figuren durch die Verwendung eines "T" anstelle eines "S" gekennzeichnet, unterscheiden sich aber bis auf die Verwendung entsprechende angepaßter Referenzbereiche und Kriterien dafür, daß sich Pixeldaten in dem jeweiligen Referenzbereich liegt, nicht von den Schritten der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals werden zwei Referenzbereiche verwendet, in denen Pixeldaten liegen sollten. Der erste Referenzbereich hegt in der a-b-Ebene des CIE-Lab-Farbraums (vgl. Fig. 13(a)), der zweite in einer Ebene, die durch die Luminanzachse der CIE-Lab-Farbwerte und die IR- Remissionsachse aufgespannt wird (vgl. Fig. 13(b)). In den Fig. 13 (a) und 13 (b) sind für eine Banknote die Verteilungen von Pixeldaten von Pixeln, die einem OVI-Bereich entsprechen, in der a-b-Farbebene und der L-IR-Ebene gezeigt. Zu erkennen ist eine für das OVI-Element typische Streuung der Pixeldaten, die innerhalb einer elliptischen Kurve liegen, die eine Kurve gleicher Mahalanobis-Distanzen darstellt. Würde eine normale Kopiererfarbe zur Fälschung des Sicherheitsmerkmals verwendet, könnten sich vielleicht Pixeldaten ergeben, die denselben Mittelwert in der a-b-Ebene aufwiesen, nicht aber die charakteristische Streuung. Entsprechendes gilt im Beispiel für die Pixeldaten in der L-IR-Ebene.
Die Referenzbereiche und die Parameter für die Kriterien sind vor Ausfüh- rung des Verfahrens dadurch ermittelt worden, daß für eine vorgegebene Menge von anderen druckfrischen Wertdokumenten des betreffenden Typs als Referenzdokumenten die Pixeldaten für diejenigen Pixel erfaßt werden, die auch bei der Prüfung verwendet werden. Für diese Pixeldaten werden dann zur Ermittlung des jeweiligen Referenzbereichs und des jeweiligen Kri- teriums, nach dem Pixeldaten innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs liegen, die Mittelwerte der a-b-Komponenten bzw. L-IR-Komponenten und deren Varianzen und Kovarianzen unter Annahme einer Normalverteilung ermittelt. Der erste Referenzbereich und das erste Kriterium sind dann dadurch gegeben, daß für die für das erste Kriterium relevanten Pixeldaten eines Pixels, die a- und b-Komponenten, die Mahalanobis-Distanz in der a-b- Ebene ermittelt wird und geprüft wird, ob die Mahalanobisdistanz kleiner als ein vorgegebener erster Höchstdistanzwert ist. Die Parameter zur Berechnung der Mahalanobisdistanz hängen in bekannter Weise von den zuvor ermittelten Mittelwerten, Varianzen und den Kovarianzen ab. Entsprechend wird der Höchstdistanzwert auf der Basis der Referenzdokumente ermittelt. Analog sind der zweite Referenzbereich und das zweite Kriterium dadurch gegeben, daß für Pixeldaten eines Pixels, hier die L- und IR-Komponenten, die von den entsprechenden Mittelwerten, Varianzen und Kovarianzen abhängige Mahalanobis-Distanz in der L-IR-Ebene ermittelt und geprüft wird, ob die Mahalanobis-Distanz kleiner als ein vorgegebener zweiter Höchstdi- stanzwert ist, der für die Referenzwertdokumente ermittelt wurde. Als Treffermaß für den Anteil der Pixeldaten, die innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs liegen, wird im vorliegenden Beispiel jeweils der Anteil selbst ver- wendet. Daher wird für jeden der Referenzbereiche ein Treffermindestwert festgelegt, der durch das Treffermaß, hier also den Anteil der Pixeldaten in dem jeweiligen Referenzbereich überschritten werden muß und der für ein Sicherheitsmerkmal mit hinreichender Herstellungsqualität bzw. ein Wertdokument mit einem solchen Sicherheitsmerkmal charakteristisch ist. Ein solcher Treffermindestwert kann durch Untersuchung der Referenzwertdokumente ermittelt werden.
Im Ausführungsbeispiel in Fig. 10 wird zusätzlich die Streuung der Pixeldaten ermittelt, die innerhalb des ersten Referenzbereichs liegen, und mit ei- nem Streuungsmindestwert verglichen. Als Streuung bzw. Streuungsmaß wird dabei die Gesamtvarianz, d.h. die Summe der Varianzen der a- und der b-Komponente verwendet. Zur Festlegung des Streuungsmindestwertes wird für jedes der Referenzwertdokumente für die Pixeldaten innerhalb des ersten Referenzbereichs als erstes Streuungsmaß die Gesamtvarianz, d.h. die Summe der Varianzen der a- und der b-Komponente ermittelt. Aus der Verteilung der ermittelten Gesamtvarianzen wird dann ein Streuungsmittelwert al Streuungsmindestwert festgelegt, der von einem für ein zu prüfendes Sicherheitsmerkmal ermittelten ersten Streuungsmaß überschritten werden muß, damit die Herstellungsqualität des Sicherheitsmerkmals als hinrei- chend gelten kann.
Zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals ermittelt die Auswerteinrichtung 31 in Schritt T20, welcher Anteil der Pixeldaten für Pixel, die Orten in dem Abschnitt 48 entsprechen, innerhalb des ersten Referenzbereichs liegen, indem für jedes Pixel die Mahalanobis-Distanz in der a-b-Ebene berechnet und mit dem Höchstdistanzwert verglichen wird. Ist die Mahalanobis-Distanz kleiner als der oder gleich dem Höchstdistanzwert, liegen die Pixeldaten in dem ersten Referenzbereich, sonst außerhalb. Nach Ermitteln des Anteils wird der Anteil mit dem vorgegebenen ersteh Treffermindestwert verglichen.
Im Schritt T22 prüft die Auswerteeinrichtung 31 bzw. der Prozessor 34, ob eine erste Streuung der Pixeldaten, die innerhalb des ersten Referenzbereichs liegen, größer als ein vorgegebener Streuungsmindestwert ist. Diese Summe wird mit dem vorgegebenen ersten Mindeststreuungswert verglichen.
In Schritt T24 ermittelt die Auswerteeinrichtung 31 bzw. der Prozessor 34 dann entsprechend Schritt S24 den Anteil derjenigen Pixeldaten der zur Prüfung des Sicherheitsmerkmals verwendetem Pixel, d.h. der Pixel in dem Ab- schnitt 48, die innerhalb des zweiten Referenzbereichs hegen, indem für die Pixeldaten eines jeweiligen der Pixel jeweils geprüft wird, ob die Mahalanobis-Distanz in der L-IR-Ebene kleiner als der entsprechende zweite Höchst- distanzwert ist. Wird der Anteil ermittelt, prüft der Prozessor 34, ob dieser den entsprechenden zweiten Treffermindestwert übersteigt.
In Schritt T26 bildet die Auswerteeinrichtung 31 bzw. der Prozessor 34 in Abhängigkeit von den Prüfungen in den Schritten T24 bis T28 ein Qualitätssignal, wie im ersten Ausführungsbeispiel. Ein weiteres Ausführungsbeispiel in Fig. 11 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel zum einen darin, daß die Auswerteeinrichtung 31 als zusätzlichen Schritt T28 eine Prüfung durchführt, ob die Streuung der Pixeldaten innerhalb des zweiten Referenzbereichs einen für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen zweiten Streuungsmindestwert übersteigt. Der zweite Streuungsmindestwert wurde zuvor analog zu dem ersten Streuungsmindestwert festgelegt. Als Streuungsmaß wird hier die Gesamtvarianz in der L-IR-Ebene verwendet, d.h. die Summe der Varianzen der L- Komponenten und der IR-Komponenten derjenigen Pixeldaten, die in dem zweiten Referenzbereich liegen. Der zweite Streuungsmindestwert kann analog zum ersten Ausführungsbeispiel ermittelt werden.
Zum anderen führt die Auswerteeinrichtung 31 statt des Schritts T26 den Schritt T26' aus. Dieser unterscheidet sich analog zum dritten Ausführungs- beispiel von dem Schritt T26 allein dadurch, daß das Qualitätssignal so gebildet wird, daß es nur dann einen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität darstellt, wenn zusätzlich zu den Bedingungen im ersten Aus- führungsbeispiel auch die Streuung der Pixeldaten innerhalb des zweiten Referenzbereichs den vorgegebenen zweiten Streuungsmindestwert über- steigt. Dies führt zu einer nochmals erhöhten Genauigkeit der Prüfung bei optischen Sicherheitsmerkmalen, die auch in den L-IR-Eigenschaf ten eine typische Streuung aufweisen.
Weitere Ausführungsbeispiele können sich von den zuvor geschilderten Ausfuhrungsbeispielen dadurch unterscheiden, daß in Schritt S16 der Abschnitt nur ein Rechteck in einem Zentrum des Sicherheitsmerkmals ist, nicht aber das kleinste, das Sicherheitsmerkmal umgebende Rechteck.
In noch weiteren Ausführungsbeispielen werden Pixeldaten verwendet, die nur Farben wiedergeben. Das zweite Kriterium und der zweite Referenzbereich können dann dadurch gegeben sein, daß die L-Komponente in einem vorgegebenen Wertbereich liegen muß, damit die Pixeldaten innerhalb des zweiten Referenzbereichs liegen. Noch weitere Ausfuhrvingsbeispiele unterscheiden sich von den beschriebenen Ausführungsbeispielen darin, daß als optisches Sicherheitsmerkmal eine Prägestruktur mit einem auf bestimmten Flanken der Prägestruktur ausgebildeten Druck verwendet wird, die einen optisch variablen Effekt aufweist. Solche Prägestrukturen sind in den Anmeldungen WO 97/ 17211 AI,
WO 02/20280 AI, WO 2004/022355 A2, WO 2006/018232 AI der Anmelderin beschrieben.
Noch weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den geschilder- ten Ausführungsbeispielen nur dadurch, daß als Sensor ein Sensor verwendet wird, wie er der WO 96/36021 AI beschrieben ist, deren Inhalt insoweit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird.
Andere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den geschilderten Ausführungsbeispielen, in denen der HSI- oder der CIE Lab- Farbraum verwendet werden, dadurch, daß nur der erste Referenzbereich verwendet wird, so daß die Schritte S28 bzw. T28 entfallen können und die Schritte S26 bzw. T26 entsprechend geändert sind, so daß das Qualitätssignal nur gebildet wird, wenn die Anzahl der Pixeldaten im ersten Referenzbereich den Mindestanteilswert und die Streuung der Pixeldaten innerhalb des ersten Referenzbereichs den ersten Mindeststreuungswert übersteigen.
Noch weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor beschriebenen dadurch, daß keine IR-Komponente vorhanden ist. Der zweite Referenzbereich ist dann eindimensional und das zweite Kriterium entsprechend angepaßt.
Andere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den bis hierher beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Eingabe des Wertdo- kumenttyps durch einen Benutzer entfällt, und statt nach Schritt S10 ein Schritt Sil ausgeführt, in dem der Typ automatisch ermittelt wird. Genauer ermittelt die Auswerteinrichtung 31 bzw: der Prozessor 34 in diesem Schritt S12 in Abhängigkeit von den'mittels des Sensors 32 erfaßten Pixeldaten den Typ, d.h. die Währung und die Denomination, eines zu prüfenden Wertdokuments. Dabei sind verschiedene Typen vorgegeben. Dem Wertdokument kann dann, wenn möglich, einer der vorgegebenen Typen zugeordnet werden. Im Beispiel sollen Wertdokumente geprüft werden, deren Format vom Typ abhängt. Die Auswerteeinrichtung 31 kann daher zuerst eine Suche bzw. Erkennung von Rändern der Banknote in dem Bild durchführen. Aus den erkannten Rändern kann sie das Format des Wertdokuments die Denomination bzw. Stückelung und damit den Typ aus der Menge der vorgegebenen möglichen Wertdokumenttypen ermitteln. Noch weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß als Streuungsmaß zwei Streuungen in zwei zueinander orthogonalen Richtungen in dem entsprechenden Farbraum verwendet werden. Die Richtungen sind dabei durch die Eigenvektoren der Varianzmatrix der Pixeldaten bzw. Pixeldatenkomponenten für das Sicherheitsmerkmal der Referenzdokumente in den jeweiligen Referenzbereichen gegeben. Es werden dann als Streuung die Varianz der Projektion der Pixeldaten auf den einen Eigenvektor und die Varianz der Projektion der Pixeldaten auf den anderen Eigenvektor verwendet. Für jede der Richtungen ist dann ein Schwellwert vorgegeben, der jeweils durch Auswertung von Pixeldaten für die Referenzdokumente analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel ermittelt werden kann. Die Schwellwerte stellen die Mindeststreuung dar. Die Streuung übersteigt die Mindeststreuung, wenn die Varianz für eine der Richtungen größer ist als der der jeweiligen Richtung zugeordnete Schwellwert. In weiteren Ausfuhrungsbeispielen kann die Auswerteeinrichtung in den Sensor integriert sein. Andere Ausführungsbeispiele können sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch unterscheiden, daß statt einer Zeilenkamera eine Kamera mit einem Feld von matrixförmig angeordneten Detektionsele- menten vorgesehen ist. In noch weiteren Ausführungsbeispielen sind zur Erfassung von wenigstens verschiedener Komponenten der Pixeldaten in Transportrichtung voneinander beabstandete Sensorabschnitte vorgesehen. Beispielsweise könnten zwei Teile vorgesehen sein, von denen einer Beleuchtung und Kamera für die Erfassung optischer Eigenschaften im sichtbaren Spektralbereich und der an- dere Beleuchtung und Kamera für die Erfassung optischer Eigenschaften im nichtsichtbaren Spektralbereich, insbesondere IR-Bereich, umfaßt. In diesem Fall müssen bei der Auswertung zunächst die erfaßten, im Beispiel beiden, Bilder zur Deckung gebracht bzw. übereinander positioniert werden, so daß für einen Ort die notwendige Anzahl von Komponenten zur Verfügung steht.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zum Prüfen der Herstellungsqualität, vorzugsweise der Druckqualität, eines vorgegebenen optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem vorgegebenen Abschnitt eines Wertdokument auf der Basis von Pixeldaten von Pixeln eines Bildes des vorgegebenen Abschnitt, die jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben, bei dem geprüft wird, ob eine erste Anzahl derjenigen Pixel oder ein erster Anteil derjenigen Pixel an den Pixeln des Bildes, deren Pixeldaten nach einem ersten vorgegebenen Kriterium innerhalb eines für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen ersten Referenzbereichs Hegen, einen für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen ersten Treffermindestwert übersteigt, und ob eine erste Streuung der Pixeldaten derjenigen Pixel, die nach dem ersten Kriterium innerhalb des ersten Referenzbereichs für die Pixeldaten liegen, eine für das Sicherheitsmerkmal vorgegebene erste Mindeststreuung übersteigt,
und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Prüfung ein Qualitätssignal gebildet wird, das nur dann einen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität darstellt, wenn die erste Anzahl bzw. der erste Anteil den ersten Treffermindestwert und die Streuung die erste Mindeststreuung überschreiten, und/ oder das einen Hinweis auf einen Herstellungsfehler darstellt, wenn die erste Anzahl bzw. der erste Anteil den ersten Treffermindestwert und die Streuung die ersten Mindeststreuung nicht überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zusätzlich geprüft wird, ob eine zweite Anzahl derjenigen Pixel oder ein zweiter Anteil derjenigen Pixel an den Pixeln des Bildes, deren Pixeldaten nach einem zweiten Kriterium innerhalb eines für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen zweiten Referenzbereichs liegen, einen für das Sicherheitsmerkmal vorgegebenen zweiten Treffermindestwert übersteigt, und das Qualitätssignal so gebildet wird, daß es den Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität nur dann darstellt, wenn zusätzlich die zweite Anzahl bzw. der zweite
Anteil den zweiten Treffermindestwert übersteigt, und/ oder daß es einen Hinweis auf eine Herstellungsfehler darstellt, wenn die zweite Anzahl bzw. der zweite Anteil den zweiten Treffermindestwert nicht überschreitet, und
vorzugsweise geprüft wird, ob eine zweite Streuung der Pixeldaten derjenigen Pixel, die nach dem zweiten Kriterium innerhalb des zweiten Referenzbereichs liegen, eine für das Sicherheitsmerkmal vorgegebene zweite Mindeststreuung übersteigt, und das Qualitätssignal so gebildet wird, daß es den Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität nur dann darstellt, wenn zusätzlich die Streuung der Pixeldaten in dem zweiten Referenzbereich die zweiten Mindeststreuung überschreitet, und/ oder daß es einen Hinweis auf einen Herstellungsfehler darstellt, wenn die Streuung der Pixeldaten in dem zweiten Referenzbereich die zweite Mindeststreuung nicht überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Pixeldaten für jeweils ein Pixel bzw. einen Ort Komponenten aufweisen, die Remissions- oder Transmissionseigenschaften in wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei verschiedenen Wellenlängenbereichen, vorzugsweise innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs, oder Farben wiedergeben.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Pixeldaten für jeweils einen Ort Komponenten aufweisen, die Remissions- und/ oder Transmissionseigenschaften in wenigstens zwei, vorzugsweise drei ver- schiedenen Wellenlängenbereichen innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs oder Farben und Remissions- und/ oder Transmissionseigenschaften in einem weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs, vorzugsweise im infraroten Spek- tralbereich, darstellen.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem diejenigen Pixeldaten, die Eigenschaften im sichtbaren Spektralbereich bzw. Farbwerte darstellen, vor dem Prüfen in einen geräteunabhängigen Farbraum, vor- zugs weise einen Lab- oder Luv-Farbraum, transformiert werden oder als Pixeldaten, die Eigenschaften im sichtbaren Spektralbereich bzw. Farbwerte darstellen, Pixeldaten in einem geräteunabhängigen Farbraum, vorzugsweise einen Lab- oder Luv-Farbraum, verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem als erster Referenzbereich ein Bereich verwendet wird, der sich wenigstens in einer Ebene erstreckt, die parallel zu zwei Achsen eines Farbraums verläuft, die verschiedenen Farben entsprechen.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6 und Anspruch 2, bei dem als erster oder zweiter Referenzbereich ein Bereich verwendet wird, der sich wenigstens in einer Ebene erstreckt, die parallel zu einer Achse, die einer Luminanz oder Helligkeit entspricht, und einer Achse, die einer Helligkeit in dem weiteren Wellenlängenbereich wenig- stens teilweise außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs entspricht, verläuft.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als erste und/ order zweite Streuung eine Varianz und/ oder eine Kovarianz der in dem ersten bzw. zweiten Referenzbereich liegenden Pixeldaten bzw. Komponenten der Pixeldaten oder eine monotone Funktion der Varianz oder Kovarianz verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Randbildpixeldaten von Pixeln eines Randbildabschnitts, die jeweils Orten innerhalb eines vorgegebenen Randbereichs entlang wenigstens eines Teils eines Randes des Abschnitts, vorzugsweise innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einem Rand des Abschnitts, zugeordnet sind, verwendet werden, aus den Randpixeldaten ein den Zustand des Wertdokuments in dem Abschnitt wiedergebender lokaler Zustandswert ermittelt wird, und der lokale Zustandswert bei dem Prüfen des ersten/ oder zweiten Anteils bzw. der ersten und/ oder zweiten Anzahl und/ oder der ersten und/ oder zweiten Streuung verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem Pixeldaten vor dem Prüfen korrigiert werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das erste Kriterium und/ oder der erste Referenzbereich und/ oder das zweite Kriterium und/ oder der zweite Referenzbereich in Abhängigkeit von dem lokalen Zustandswert geändert oder vorgegeben werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Si- cherheitsmerkmal ein OVD-Sicherheitsmerkmal mit einer optisch variablen Druckfarbe ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Sicherheitsmerkmal eine Oberflächenstruktur, vorzugsweise eine Prägestruktur ist, die einen optisch variablen Effekt aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Prägestruktur gebogene oder gewinkelte geprägte Strukturelemente aufweist.
15. Verfahren zum Prüfen der Herstellungsqualität, vorzugsweise der Druckqualität, eines vorgegebenen optischen Sicherheitsmerkmals in oder auf einem vorgegebenen Abschnitt eines Wertdokuments, bei dem zur Erfassung eines Bildes des vorgegebenen Abschnitts das Wertdokument mit optischer Strahlung einer optischen Strahlungsquelle beleuchtet und von dem Wertdokument ausgehende Strahlung erfaßt wird, in Abhängigkeit von der erfaßten Strahlung Pixeldaten von Pixeln des Bildes, die jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben, gebildet werden und
bei dem ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird, bei dem als Pixeldaten die gebildeten Pixeldaten ver- wendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Beleuchten mit optischer Strah- lung und das Erfassen von Strahlung so erfolgt, daß die Pixeldaten für jeweils ein Pixel bzw. einen Ort Komponenten aufweisen, die Remissions- oder Transmissionseigenschaften in wenigstens zwei, vorzugsweise drei verschiedenen Wellenlängenbereichen, vorzugsweise innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs, oder wenigstens zwei, vorzugsweise drei Farben wiedergeben.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, bei dem das Beleuchten mit optischer Strahlung und das Erfassen von Strahlung so erfolgt, daß die Pixeldaten für jeweils ein Pixel bzw. einen Ort Komponenten aufweisen, die Remissions- und/ oder Transmissionseigenschaften in wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei verschiedenen Wellenlängenbereichen innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs oder wenigstens zwei, vorzugsweise drei Farben und Remissions- und/ oder Transmissionseigenschaften in einem weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise außerhalb des sichtbaren Spektralbereichs, vorzugsweise im infraroten Spektralbereich, darstellen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem das Wertdokument an einer Beleuchtungsquelle vorbeitransportiert und von dieser mit einem konvergenten Bündel optischer Strahlung nur aus einer Beleuch- tungsrichtung beleuchtet wird, und die von einem jeweils beleuchteten Ort ausgehende Strahlung nur aus einer Erfassungsrichtung erfaßt wird und bei dem vorzugsweise die Beleuchtungsrichtung und/ oder die Erfassungsrichtung mit einer Normale auf eine Ebene des Wertdokuments einen Winkel kleiner als 5° einschließen.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem bei der Erfassung der von dem Wertdokument ausgehenden Strahlung Randbildpixeldaten, die jeweils Orten innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einem Rand des Abschnitts zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an diesen Orten wiedergeben, gebildet werden.
20. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
21. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen, wenn das Computerpro- grammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
22. Verfahren zur Qualitätsprüfung druckfrischer Wertdokumente, die ein vorgegebenes optisches Sicherheitsmerkmal in oder auf einem vorgegebenen Abschnitt des Wertdokuments aufweist, bei dem für die Wertdo- kumente ein Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19 durchgeführt wird und
wenn das Qualitätssignal für eines der Wertdokumente keinen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität darstellt, zerstört wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem für ein Wertdokument, für das das Qualitätssignal für eines der Wertdokumente keinen Hinweis auf eine hinreichende Herstellungsqualität darstellt, die Pixeldaten und/ oder bei der Prüfung ermittelte Daten in einer Speichereinrichtung so gespeichert werden, daß sie auch nach Ende der Prüfung der Wertdokumente zuge- griffen werden kann.
24. Prüfeinrichtung zur Prüfung der Herstellungsqualität eines vorgegebenen Sicherheitsmerkmals eines Wertdokuments mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 19 mit einem optischen Sensor zur Er- fassung eines Bildes mit Pixeln, deren Pixeldaten jeweils Orten in bzw. auf dem Abschnitt zugeordnet sind und optische Eigenschaften des Wertdokuments an den Orten wiedergeben, einem Speicher zur Speicherung eines Computerprogramms nach Anspruch 20 und einem Computer zur Ausführung des Computerprogramms mit von dem Sensor erfaßten Bildern.
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