WO2015044051A1 - Positionierverfahren für die positionierung eines mobilgerätes relativ zu einem sicherheitsmerkmal eines dokumentes - Google Patents

Positionierverfahren für die positionierung eines mobilgerätes relativ zu einem sicherheitsmerkmal eines dokumentes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Positionierverfahren (100) für die Positionierung eines Mobilgerätes relativ zu einem Sicherheitsmerkmal eines Dokumentes, wobei das Mobilgerät eine Anzeige umfasst, mit einem Erfassen (101) eines Bildes des Dokumentes durch das Mobilgerät, um ein Dokumentenbild zu erhalten, einem Bestimmen (103) einer Ist-Position des Mobilgerätes bezüglich des Dokumentes anhand einer perspektivischen Verzerrung eines Dokumentenmerkmals in dem Dokumentenbild, einem Bestimmen (105) einer Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild, und einem Anzeigen (107) der Ist-Position und einer Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals auf der Anzeige des Mobilgerätes.

Description

POSITIONIERVERFAHREN FÜR DIE POSITIONIERUNG EINES MOBILGERÄTES RELATIV ZU EINEM SICHERHEITSMERKMAL EINES DOKUMENTES

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Positionierung eines Mobilgerätes. Positionierverfahren für die Positionierung eines Mobilgerätes sind für eine Vielzahl von Anwendungen von Interesse. Für die Positionierung eines Mobilgerätes wird dabei üblicherweise eine absolute Position oder eine relative Position zu einem Objekt im Raum bestimmt und auf dieser Basis die Positionierung durchgeführt. Dabei sind insbesondere die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Positionierung von Bedeutung.

Ein Positionierverfahren ist beispielsweise in Y.-C. Cheng et al.,„AR-based Positioning for Mobile Devices", International Conference on Parallel Processing Workshops, Seite 63- 70, 201 1 beschrieben. Eine Visualisierung eines Koordinatensystems an einem Objekt ist beispielsweise in K. Chintamani et al., „Improved Telemanipulator Navigation Düring Display-Control Misalignments Using Augmented Reality Cues", Systems, Man and Cybernetics, Part A: Systems and Humans, 40(1 ), Seite 29-39, 2010 beschrieben.

Insbesondere die Positionierung eines Mobilgerätes relativ zu einem Sicherheitsmerkmal eines Dokumentes stellt besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit sowie Reproduzierbarkeit der Positionierung.

Die Positionierung des Mobilgerätes kann beispielsweise visuell anhand einer bebilderten Anleitung erfolgen, wobei die relative Position nicht genau bekannt ist. Somit kann die Positionierung des Mobilgerätes nur mit unzureichender Genauigkeit und Reproduzierbarkeit durchgeführt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept für die Positionierung eines Mobilgerätes relativ zu einem Sicherheitsmerkmal eines Dokumentes zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnungen. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe unter Verwendung eines Bildes des Dokumentes sowie einer Anzeige des Mobilgerätes gelöst werden kann.

Anhand einer perspektivischen Verzerrung eines Dokumentenmerkmals in dem Bild des Dokumentes kann eine Ist-Position des Mobilgerätes bezüglich des Dokumentes bestimmt werden. Durch ein Bestimmen der Position des Sicherheitsmerkmals in dem Bild des Dokumentes kann eine Ist-Position des Mobilgerätes bezüglich des Sicherheitsmerkmals bestimmt werden.

Die Ist-Position und eine Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich des Sicherheitsmerkmals können daraufhin auf der Anzeige des Mobilgerätes angezeigt werden. Dadurch wird eine genaue und reproduzierbare relative Positionierung des Mobilgerätes in Bezug zu dem Sicherheitsmerkmal des Dokumentes ermöglicht.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Positionierverfahren für die Positionierung eines Mobilgerätes relativ zu einem Sicherheitsmerkmal eines Dokumentes, wobei das Mobilgerät eine Anzeige umfasst, mit einem Erfassen eines Bildes des Dokumentes durch das Mobilgerät, um ein Dokumentenbild zu erhalten, einem Bestimmen einer Ist-Position des Mobilgerätes bezüglich des Dokumentes anhand einer perspektivischen Verzerrung eines Dokumentenmerkmals in dem Dokumentenbild, einem Bestimmen einer Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild, und einem Anzeigen der Ist-Position und einer Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals auf der Anzeige des Mobilgerätes. Dadurch wird erreicht, dass das Mobilgerät relativ zu dem Sicherheitsmerkmal des Dokumentes genau und reproduzierbar positioniert werden kann.

Das Mobilgerät kann beispielsweise ein Mobiltelefon oder ein Smartphone sein. Die Position des Mobilgerätes kann durch einen Benutzer verändert werden. Die Ist-Position und die Soll-Position des Mobilgerätes können eine Pose des Mobilgerätes sein. Unter der Pose des Mobilgerätes werden dabei eine Anordnung und eine Neigung des Mobilgerätes im Raum verstanden.

Die Anzeige des Mobilgerätes kann beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LC-Display) oder eine Dünnschichttransistoranzeige (Thin Film Transistor Display, TFT-Display) sein. Die Anzeige des Mobilgerätes kann ferner berührungsempfindlich sein. Das Sicherheitsmerkmal kann optisch erfassbar sein. Das Sicherheitsmerkmal kann blickwinkelabhängige oder beleuchtungswinkelabhangige Eigenschaften aufweisen. Das Sicherheitsmerkmal kann beispielsweise ein Hologramm sein. Das Sicherheitsmerkmal kann ferner Tinte aufweisen, welche optisch variable oder farblich changierende Eigenschaften aufweist.

Das Dokument kann beispielsweise eine Banknote sein. Das Dokument kann ferner eines der folgenden Identifikationsdokumente sein: Identitätsdokument, wie Personalausweis, Reisepass, Zugangskontrollausweis, Berechtigungsausweis, Unternehmensausweis, Steuerzeichen oder Ticket, Geburtsurkunde, Führerschein oder Kraftfahrzeugausweis, Zahlungsmittel, beispielsweise eine Bankkarte oder Kreditkarte. Das Dokument kann ein- oder mehrlagig bzw. papier- und/oder kunststoffbasiert sein. Das Dokument kann aus kunststoffbasierten Folien aufgebaut sein, welche zu einem Körper mittels Verkleben und/oder Laminieren zusammengefügt werden, wobei die Folien bevorzugt ähnliche stoffliche Eigenschaften aufweisen.

Das Bild des Dokumentes kann ein Schwarzweißbild, ein Graustufenbild, oder ein Farbbild sein. Das Bild des Dokumentes kann ferner ein Standbild eines Videos sein. Das Dokumentenmerkmal kann ein charakteristisches Merkmal des Dokumentes im Dokument, beispielsweise ein vorbekanntes geometrisches Muster, umfassen. Die perspektivische Verzerrung des Dokumentenmerkmals kann auf einer blickwinkelabhängigen Darstellung der räumlichen Anordnung des Dokumentenmerkmals basieren.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Ist-Position oder die Soll-Position des Mobilgerätes durch eine Anordnung und eine Neigung des Mobilgerätes relativ zum Sicherheitsmerkmal bestimmt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass alle räumlichen Freiheitsgrade des Mobilgerätes berücksichtigt werden können.

Die Anordnung des Mobilgerätes kann durch eine Raumkoordinate eines Punktes, beispielsweise eines Schwerpunktes des Mobilgerätes, bestimmt sein. Die Neigung des Mobilgerätes kann durch eine Winkelkoordinate einer Achse, beispielsweise einer Längsachse des Mobilgerätes, bestimmt sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Dokumentenmerkmal eine Ecke des Dokumentes, eine Kante des Dokumentes, eine geometrische Anordnung von Punkten in dem Dokument, oder eine geometrische Anordnung von Linien in dem Dokument. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die perspektivische Verzerrung des Dokumentenmerkmals effizient bestimmt werden kann.

Das Dokumentenmerkmal kann mittels eines Merkmaldetektors detektiert und extrahiert werden. Der Merkmaldetektor kann beispielsweise ein BRISK (Binary Robust Invariant Scalable Keypoint) Merkmaldetektor sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen der Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild ein Bestimmen eines Dokumententyps, wobei die Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild auf der Basis des Dokumententyps bestimmt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild effizient bestimmt werden kann.

Der Dokumententyp kann unterschiedliche Typen von Dokumenten, beispielsweise unterschiedliche Banknoten mit unterschiedlichem Nennwert oder unterschiedliche Identifikationsdokumente, kennzeichnen. Die Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokument kann für unterschiedliche Dokumententypen vorbekannt sein. Durch die Bestimmung des Dokumententyps kann die Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild somit effizient bestimmt werden. Gemäß einer Ausführungsform wird der Dokumententyp anhand einer Größe des Dokumentes im Dokumentenbild, einer Form des Dokumentes im Dokumentenbild, oder eines Vergleiches eines Dokumententypmerkmals in dem Dokumentenbild mit einem vorbestimmten Dokumententypmerkmal bestimmt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Dokumententyp effizient bestimmt werden kann.

Die Größe des Dokumentes im Dokumentenbild kann beispielsweise durch ein Bestimmen der absoluten Abmessungen des Dokumentes im Dokumentenbild bestimmt werden. Die absoluten Abmessungen können beispielsweise 5 cm x 10 cm betragen. Die Form des Dokumentes im Dokumentenbild kann beispielsweise rechteckig, quadratisch, oder kreisförmig sein. Die Form des Dokumentes im Dokumentenbild kann perspektivisch verzerrt sein.

Das Dokumententypmerkmal kann eine geometrische Anordnung von Punkten in dem Dokument, oder eine geometrische Anordnung von Linien in dem Dokument umfassen.

Das Dokumententypmerkmal kann mittels eines Merkmaldetektors detektiert und extrahiert werden. Der Merkmaldetektor kann beispielsweise ein SURF (Speeded Up Robust Feature) Merkmaldetektor sein. Das Vergleichen des Dokumententypmerkmals mit dem vorbestimmten Dokumententypmerkmal kann mittels eines Ähnlichkeitsmaßes, beispielsweise einer normalisierten Kreuzkorrelation, durchgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Ist-Position und die Soll-Position dem Dokumentenbild überlagert dargestellt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Positionierung des Mobilgerätes effizient durchgeführt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Soll-Position des Mobilgerätes mittels eines Sichtstrahls, eines Strahlbasiskreises, eines Strahlunterkreises, oder einer Soll- Horizontlinie angezeigt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Soll-Position effizient angezeigt werden kann.

Der Sichtstrahl kann die Soll-Position des Mobilgerätes in Elevation und Azimut bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals anzeigen. Der Sichtstrahl kann durch den Mittelpunkt des Strahlbasiskreises oder den Mittelpunkt des Strahlunterkreises verlaufen. Der Strahlbasiskreis kann eine Neigung des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals anzeigen. Der Strahlunterkreis kann einen Abstand der Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals anzeigen. Die Soll- Horizontlinie kann eine Rotation der Soll-Position des Mobilgerätes um den Sichtstrahl anzeigen.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Sichtstrahl, der Strahlbasiskreis, der Strahlunterkreis, oder die Soll-Horizontlinie perspektivisch verzerrt in Bezug zu der Ist- Position angezeigt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die räumliche Anordnung und Neigung des Mobilgerätes an der Soll-Position effizient dargestellt werden kann. Die perspektivische Verzerrung kann mittels einer Projektion der räumlichen Anordnung und Neigung des Mobilgerätes an der Soll-Position auf eine Anzeigeebene der Anzeige an der Ist-Position realisiert werden. Gemäß einer Ausführungsform wird die Ist-Position des Mobilgerätes mittels einer Basiskugel, eines Strahloberkreises, oder einer Ist-Horizontlinie angezeigt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Ist-Position effizient angezeigt werden kann.

Die Basiskugel kann eine Neigung des Mobilgerätes an der Ist-Position anzeigen. Die Basiskugel kann eben in Form eines Punktes angezeigt werden. Die Basiskugel kann an einem festen Punkt, beispielsweise dem Mittelpunkt, der Anzeige des Mobilgerätes angezeigt werden. Der Strahloberkreis kann in Bezug zu dem Strahlunterkreis skaliert werden. Der Strahloberkreis kann fest auf der Anzeige des Mobilgerätes angezeigt werden. Die Ist-Horizontlinie kann eine Rotation des Mobilgerätes an der Ist-Position anzeigen. Die Ist-Horizontlinie kann fest auf der Anzeige des Mobilgerätes angezeigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Positionierverfahren ferner ein Anzeigen eines Unterschieds zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals auf der Anzeige des Mobilgerätes. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein Abgleichen zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des Mobilgerätes vereinfacht wird.

Der Unterschied zwischen der Ist-Position und der Soll-Position kann beispielsweise mittels eines Differenzvektors zwischen der Ist-Position und der Soll-Position angezeigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Mobilgerät eine Bildkamera, wobei das Erfassen des Bildes des Dokumentes mittels der Bildkamera durchgeführt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Bild effizient erfasst werden kann.

Die Bildkamera kann einen optischen Bildsensor umfassen. Die Bildkamera kann ferner eine Bildoptik umfassen. Die Ist-Position und/oder die Soll-Position des Mobilgerätes können in Bezug zu der Bildkamera bestimmt werden. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verifikationsverfahren zum Verifizieren der Echtheit eines Dokumentes, welches ein Sicherheitsmerkmal umfasst, unter Verwendung eines Mobilgerätes, mit einem Durchführen des Positionierverfahrens für die Positionierung des Mobilgerätes relativ zu dem Sicherheitsmerkmal des Dokumentes, einem Erfassen eines Bildes des Sicherheitsmerkmals durch das Mobilgerät, um ein Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten, und einem Vergleichen eines Merkmals des Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines Referenzbildes, um die Echtheit des Dokumentes zu verifizieren. Dadurch wird erreicht, dass die Echtheit des Dokumentes effizient verifiziert werden kann. Das Sicherheitsmerkmalsbild kann ein Schwarzweißbild, ein Graustufenbild, oder ein Farbbild sein. Das Sicherheitsmerkmalsbild kann ferner ein Standbild eines Videos sein. Das Sicherheitsmerkmalsbild kann auf der Anzeige des Mobilgerätes dargestellt werden.

Das Referenzbild kann ein Schwarzweißbild, ein Graustufenbild, oder ein Farbbild sein. Das Referenzbild kann in dem Mobilgerät gespeichert sein. Das Referenzbild kann perspektivisch verzerrt oder perspektivisch entzerrt auf der Anzeige des Mobilgerätes dargestellt werden.

Das Merkmal des Sicherheitsmerkmalsbildes kann eine geometrische Anordnung von Punkten, oder eine geometrische Anordnung von Linien in dem Sicherheitsmerkmalsbild umfassen.

Das Merkmal des Referenzbildes kann eine geometrische Anordnung von Punkten, oder eine geometrische Anordnung von Linien in dem Referenzbild umfassen.

Das Merkmal des Sicherheitsmerkmalsbildes und/oder das Merkmal des Referenzbildes können mittels eines Merkmaldetektors detektiert und extrahiert werden.

Das Vergleichen des Merkmals des Sicherheitsmerkmalsbildes mit dem Merkmal des Referenzbildes kann mittels eines Ähnlichkeitsmaßes, beispielsweise einer normalisierten Kreuzkorrelation, durchgeführt werden. Die Echtheit des Dokumentes kann beispielsweise verifiziert sein, wenn das Ähnlichkeitsmaß einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Gemäß einer Ausführungsform weist das Sicherheitsmerkmal blickwinkelabhängige oder beleuchtungswinkelabhängige Eigenschaften auf. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Mehrzahl unterschiedlicher Sicherheitsmerkmalsbilder mit unterschiedlichen Merkmalen zur Verifikation der Echtheit des Dokumentes eingesetzt werden können. Das Sicherheitsmerkmal kann beispielsweise ein Hologramm sein. Das Sicherheitsmerkmal kann ferner Tinte aufweisen, welche optisch variable oder farblich changierende Eigenschaften aufweist. Die blickwinkelabhängigen und/oder beleuchtungswinkelabhängigen Eigenschaften können mittels einer räumlich-variierenden bidirektionalen Reflektanzverteilungsfunktion (Spatially Varying Bidirectional Reflectance Distribution Function, SVBRDF) dargestellt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Erfassen des Bildes des Sicherheitsmerkmals durch das Mobilgerät ein Extrahieren des Bildes des Sicherheitsmerkmals aus dem Bild des Dokumentes. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Bild des Dokumentes zum Erfassen des Bildes des Sicherheitsmerkmals eingesetzt werden kann.

Das Extrahieren des Bildes des Sicherheitsmerkmals kann auf der Basis der bestimmten Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild durchgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Erfassen des Bildes des Sicherheitsmerkmals durch das Mobilgerät ein perspektivisches Entzerren des Bildes des Sicherheitsmerkmals in Bezug zu der Ist-Position. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass ein entzerrtes Bild des Sicherheitsmerkmals angezeigt und bereitgestellt werden kann.

Durch das perspektivische Entzerren in Bezug zu der Ist-Position kann das Sicherheitsmerkmal in ebener Form angezeigt und bereitgestellt werden. Das perspektivische Entzerren kann beispielsweise mittels geometrischer Transformationsmatrizen durchgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verifikationsverfahren ein Durchführen eines weiteren Positionierverfahrens für die Positionierung des Mobilgerätes relativ zu dem Sicherheitsmerkmal des Dokumentes an einer weiteren Soll-Position, ein Erfassen eines weiteren Bildes des Sicherheitsmerkmals durch das Mobilgerät, um ein weiteres Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten, und ein Vergleichen eines Merkmals des weiteren Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines weiteren Referenzbildes, um die Echtheit des Dokumentes zu verifizieren. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine weitere blickwinkelabhängige und/oder beleuchtungswinkelabhangige Eigenschaft des Sicherheitsmerkmals durch das Mobilgerät erfasst werden kann. Die weitere Soll-Position des Mobilgerätes kann auf der Anzeige des Mobilgerätes angezeigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Mobilgerät eine Beleuchtung, wobei beim Erfassen des Bildes des Sicherheitsmerkmals durch das Mobilgerät das Sicherheitsmerkmal durch die Beleuchtung beleuchtet wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Beleuchtungswinkel bezüglich des Sicherheitsmerkmals bestimmt werden kann.

Die Beleuchtung kann Weißlicht, Infrarotlicht oder Ultraviolettlicht aussenden. Die Beleuchtung kann beispielsweise mittels einer Leuchtdiode (Light Emitting Diode, LED) oder einer Halogenlampe realisiert werden. Die Beleuchtung kann das ausgesendete Licht fokussieren und/oder bündeln.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Mobilgerät für die Erfassung eines Dokumentes, welches ein Sicherheitsmerkmal umfasst, mit einer Bildkamera zum Erfassen eines Bildes des Dokumentes, um ein Dokumentenbild zu erhalten, einem Prozessor, welcher ausgebildet ist, eine Ist-Position des Mobilgerätes bezüglich des Dokumentes anhand einer perspektivischen Verzerrung eines Dokumentenmerkmals in dem Dokumentenbild zu bestimmen, wobei der Prozessor ferner ausgebildet ist, eine Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild zu bestimmen, und einer Anzeige zum Anzeigen der Ist-Position und einer Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals. Dadurch wird erreicht, dass das Mobilgerät relativ zu dem Sicherheitsmerkmal des Dokumentes genau und reproduzierbar positioniert werden kann.

Die Bildkamera kann einen optischen Bildsensor umfassen. Die Bildkamera kann ferner eine Bildoptik umfassen. Die Ist-Position und/oder die Soll-Position des Mobilgerätes können in Bezug zu der Bildkamera bestimmt werden. Der Prozessor kann ausgebildet sein, ein Computerprogramm auszuführen. Der Prozessor kann ferner programmtechnisch eingerichtet sein.

Die Anzeige des Mobilgerätes kann beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LC-Display) oder eine Dünnschichttransistoranzeige (Thin Film Transistor Display, TFT-Display) sein. Die Anzeige des Mobilgerätes kann ferner berührungsempfindlich sein.

Das Positionierverfahren kann mittels des Mobilgerätes ausgeführt werden. Weitere Merkmale des Mobilgerätes ergeben sich unmittelbar aus der Funktionalität des Positionierverfahrens.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Bildkamera ferner ausgebildet, ein Bild des Sicherheitsmerkmals zu erfassen, um ein Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten, und ist der Prozessor ferner ausgebildet, ein Merkmal des Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines Referenzbildes zu vergleichen, um die Echtheit des Dokumentes zu verifizieren. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Echtheit des Dokumentes effizient verifiziert werden kann.

Das Verifikationsverfahren kann mittels des Mobilgerätes ausgeführt werden. Weitere Merkmale des Mobilgerätes ergeben sich unmittelbar aus der Funktionalität des Verifikationsverfahrens.

Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Positionierverfahrens oder des Verifikationsverfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird. Dadurch wird erreicht, dass das Positionierverfahren und/oder das Verifikationsverfahren automatisiert und wiederholbar ausgeführt werden können.

Der Computer kann einen Prozessor, einen Speicher, eine Eingabeschnittstelle und/oder eine Ausgabeschnittstelle umfassen. Der Computer kann in Form des Mobilgerätes realisiert werden.

Das Computerprogramm kann in Form eines maschinen-lesbaren Programmcodes vorliegen. Das Computerprogramm kann beispielsweise durch den Prozessor des Mobilgerätes ausgeführt werden. Die Erfindung kann in Hardware und/oder in Software realisiert werden.

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Positionierverfahrens für die

Positionierung eines Mobilgerätes relativ zu einem Sicherheitsmerkmal eines Dokumentes gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Verifikationsverfahrens zum Verifizieren der Echtheit eines Dokumentes, welches ein Sicherheitsmerkmal umfasst, gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Erfassungsszenarios zur Erfassung eines Bildes eines Dokumentes durch ein Mobilgerät gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Erfassungsszenarios zur Erfassung eines Bildes eines Sicherheitsmerkmals eines Dokumentes unter Verwendung einer Bildkamera und einer Beleuchtung gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Positionierungsszenarios eines

Mobilgerätes mit einer Anzeige bezüglich eines Dokumentes mit einem Sicherheitsmerkmal gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Positionierungsszenarios eines

Mobilgerätes mit einer Anzeige bezüglich eines Dokumentes mit einem Sicherheitsmerkmal gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Abgleichens einer Ist-Position mit einer

Soll-Position auf einer Anzeige eines Mobilgerätes gemäß einer Ausführungsform; und Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Abgleichens einer Ist-Position mit einer Soll-Position auf einer Anzeige eines Mobilgerätes gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Positionierverfahrens 100 für die Positionierung eines Mobilgerätes relativ zu einem Sicherheitsmerkmal eines Dokumentes gemäß einer Ausführungsform. Das Mobilgerät umfasst dabei eine Anzeige, welche in Fig. 1 nicht dargestellt ist.

Das Positionierverfahren 100 umfasst ein Erfassen 101 eines Bildes des Dokumentes durch das Mobilgerät, um ein Dokumentenbild zu erhalten, ein Bestimmen 103 einer Ist- Position des Mobilgerätes bezüglich des Dokumentes anhand einer perspektivischen Verzerrung eines Dokumentenmerkmals in dem Dokumentenbild, ein Bestimmen 105 einer Position des Sicherheitsmerkmals in dem Dokumentenbild, und ein Anzeigen 107 der Ist-Position und einer Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals auf der Anzeige des Mobilgerätes.

Mittels des Positionierverfahrens 100 kann das Mobilgerät relativ zu dem Sicherheitsmerkmal des Dokumentes genau und reproduzierbar positioniert werden. Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verifikationsverfahrens 200 zum Verifizieren der Echtheit eines Dokumentes, welches ein Sicherheitsmerkmal umfasst, gemäß einer Ausführungsform. Das Verifikationsverfahren 200 wird dabei unter Verwendung eines Mobilgerätes durchgeführt, welches in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Das Verifikationsverfahren 200 umfasst ein Durchführen 201 des Positionierverfahrens für die Positionierung des Mobilgerätes relativ zu dem Sicherheitsmerkmal des Dokumentes, ein Erfassen 203 eines Bildes des Sicherheitsmerkmals durch das Mobilgerät, um ein Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten, und ein Vergleichen 205 eines Merkmals des Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines Referenzbildes, um die Echtheit des Dokumentes zu verifizieren.

Mittels des Verifikationsverfahrens 200 kann die Echtheit des Dokumentes effizient verifiziert werden. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Erfassungsszenarios 300 zur Erfassung eines Bildes eines Dokumentes 301 durch ein Mobilgerät 305 gemäß einer Ausführungsform. Das Dokument 301 umfasst ein Sicherheitsmerkmal 303. Das Mobilgerät 305 umfasst eine Anzeige 307, eine Bildkamera 309, eine Beleuchtung 31 1 , und einen Prozessor 313.

Das Mobilgerät 305 ist für die Erfassung des Dokumentes 301 , welches das Sicherheitsmerkmal 303 umfasst, ausgebildet. Das Mobilgerät 305 umfasst die Bildkamera 309 zum Erfassen eines Bildes des Dokumentes 301 , um ein Dokumentenbild zu erhalten, den Prozessor 313, welcher ausgebildet ist, eine Ist-Position des Mobilgerätes 305 bezüglich des Dokumentes 301 anhand einer perspektivischen Verzerrung eines Dokumentenmerkmals in dem Dokumentenbild zu bestimmen, wobei der Prozessor 313 ferner ausgebildet ist, eine Position des Sicherheitsmerkmals 303 in dem Dokumentenbild zu bestimmen, und die Anzeige 307 zum Anzeigen der Ist-Position und einer Soll-Position des Mobilgerätes 305 bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals 303. Die Bildkamera 309 kann ferner ausgebildet sein, ein Bild des Sicherheitsmerkmals 303 zu erfassen, um ein Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten. Der Prozessor 313 kann ferner ausgebildet sein, ein Merkmal des Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines Referenzbildes zu vergleichen, um die Echtheit des Dokumentes 301 zu verifizieren.

Das Dokument 301 kann beispielsweise eine Banknote sein. Das Dokument 301 kann ferner eines der folgenden Identifikationsdokumente sein: Identitätsdokument, wie Personalausweis, Reisepass, Zugangskontrollausweis, Berechtigungsausweis, Unternehmensausweis, Steuerzeichen oder Ticket, Geburtsurkunde, Führerschein oder Kraftfahrzeugausweis, Zahlungsmittel, beispielsweise eine Bankkarte oder Kreditkarte. Das Dokument 301 kann ein- oder mehrlagig bzw. papier- und/oder kunststoff basiert sein. Das Dokument 301 kann aus kunststoff basierten Folien aufgebaut sein, welche zu einem Körper mittels Verkleben und/oder Laminieren zusammengefügt werden, wobei die Folien bevorzugt ähnliche stoffliche Eigenschaften aufweisen.

Das Sicherheitsmerkmal 303 kann optisch erfassbar sein. Das Sicherheitsmerkmal 303 kann blickwinkelabhängige oder beleuchtungswinkelabhängige Eigenschaften aufweisen. Das Sicherheitsmerkmal 303 kann beispielsweise ein Hologramm sein. Das Sicherheitsmerkmal 303 kann ferner Tinte aufweisen, welche optisch variable oder farblich changierende Eigenschaften aufweist. Das Mobilgerät 305 kann beispielsweise ein Mobiltelefon oder ein Smartphone sein. Die Position des Mobilgerätes 305 kann durch einen Benutzer verändert werden. Die Ist- Position und die Soll-Position des Mobilgerätes 305 können eine Pose des Mobilgerätes 305 sein. Unter der Pose des Mobilgerätes 305 werden dabei eine Anordnung und eine Neigung des Mobilgerätes 305 im Raum verstanden.

Die Anzeige 307 des Mobilgerätes 305 kann beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LC-Display) oder eine Dünnschichttransistoranzeige (Thin Film Transistor Display, TFT-Display) sein. Die Anzeige 307 des Mobilgerätes 305 kann ferner berührungsempfindlich sein.

Die Bildkamera 309 kann einen optischen Bildsensor umfassen. Die Bildkamera 309 kann ferner eine Bildoptik umfassen. Die Ist-Position und/oder die Soll-Position des Mobilgerätes 305 können in Bezug zu der Bildkamera 309 bestimmt werden.

Die Beleuchtung 31 1 kann Weißlicht, Infrarotlicht oder Ultraviolettlicht aussenden. Die Beleuchtung 31 1 kann beispielsweise mittels einer Leuchtdiode (Light Emitting Diode, LED) oder einer Halogenlampe realisiert werden. Die Beleuchtung 31 1 kann das ausgesendete Licht fokussieren und/oder bündeln.

Der Prozessor 313 kann ausgebildet sein, ein Computerprogramm auszuführen. Der Prozessor 313 kann ferner programmtechnisch eingerichtet sein.

In dem Erfassungsszenario 300 ist schematisch das Erfassen eines Bildes des Dokumentes 301 durch das Mobilgerät 305 dargestellt.

Das Dokument 301 mit dem Sicherheitsmerkmal 303 befindet sich dabei unterhalb des Mobilgerätes 305. Der rechte obere Teil des Dokumentes 301 und das Sicherheitsmerkmal 303 werden dabei durch das Mobilgerät 305 verdeckt und schematisch auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes 305 angezeigt.

Das Bild des Dokumentes 301 mit dem Sicherheitsmerkmal 303 kann mittels der Bildkamera 309 erfasst werden. Beim Erfassen des Bildes kann das Sicherheitsmerkmal 303 mittels der Beleuchtung 31 1 beleuchtet werden. Das Bild des Dokumentes 301 mit dem Sicherheitsmerkmal 303 kann kontinuierlich während einer Bewegung des Mobilgerätes 305 erfasst werden. Dabei kann die Anzeige 307 in Echtzeit aktualisiert werden. Das Bild des Dokumentes 301 mit dem Sicherheitsmerkmal 303 kann ein Standbild eines Videos sein. Der Prozessor 313 kann ausgebildet sein, die Ist-Position des Mobilgerätes 305 bezüglich des Dokumentes 301 oder des Sicherheitsmerkmals 303 auf der Basis des erfassten Bildes zu bestimmen. Die Ist-Position und die Soll-Position des Mobilgerätes 305 können auf der Anzeige 307 angezeigt werden. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Erfassungsszenarios 400 zur Erfassung eines Bildes eines Sicherheitsmerkmals 303 eines Dokumentes 301 unter Verwendung einer Bildkamera 309 und einer Beleuchtung 31 1 gemäß einer Ausführungsform.

Die Position der Bildkamera 309 relativ zu dem Sicherheitsmerkmal 303 kann mittels eines Vektors d dargestellt werden. Die Position der Beleuchtung 31 1 relativ zu dem Sicherheitsmerkmal 303 kann mittels eines Vektors I dargestellt werden. Die relative Position der Bildkamera 309 zu der Beleuchtung 31 1 kann mittels eines Vektors o dargestellt werden. Der Vektor o kann mittels einer Rotation R um die Bildkamera 309 beschrieben werden.

Die blickwinkelabhängigen und/oder beleuchtungswinkelabhängigen Eigenschaften des Sicherheitsmerkmals 303 können mittels einer räumlich-variierenden bidirektionalen Reflektanzverteilungsfunktion (Spatially Varying Bidirectional Reflectance Distribution Function, SVBRDF) dargestellt werden. Durch das Bestimmen der Ist-Position des Mobilgerätes bezüglich des Sicherheitsmerkmals 303, sind die Vektoren d, I und o bestimmbar und können für eine Indizierung der SVBRDF verwendet werden.

Wenn sich die Beleuchtung 31 1 , beispielsweise die LED-Beleuchtung, in einer festen Position bezüglich der Bildkamera 309 befindet, verbleiben gemäß einer Ausführungsform nur 3 Freiheitsgrade als Eingang für die SVBRDF. Gemäß einer Ausführungsform entfällt ein Freiheitsgrad der SVBRDF.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Positionierungsszenarios 500 eines Mobilgerätes mit einer Anzeige 307 bezüglich eines Dokumentes 301 mit einem Sicherheitsmerkmal 303 gemäß einer Ausführungsform. Das Positionierungsszenario 500 umfasst einen Sichtstrahl 501 , einen Strahlbasiskreis 503, einen Strahlunterkreis 505, eine erste Soll-Horizontlinie 507A, eine zweite Soll-Horizontlinie 507B, eine Basiskugel 509, einen Strahloberkreis 51 1 , eine erste Ist-Horizontlinie 513A und eine zweite Ist- Horizontlinie 513B. Der Sichtstrahl 501 kann die Soll-Position des Mobilgerätes in Elevation und Azimut bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals 303 anzeigen. Der Sichtstrahl 501 kann durch den Mittelpunkt des Strahlbasiskreises 503 oder den Mittelpunkt des Strahlunterkreises 505 verlaufen. Der Strahlbasiskreis 503 kann eine Neigung des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals 303 anzeigen. Der Strahlunterkreis 505 kann einen Abstand der Soll-Position des Mobilgerätes bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals 303 anzeigen. Die erste Soll-Horizontlinie 507A und/oder die zweite Soll-Horizontlinie 507B können eine Rotation der Soll-Position des Mobilgerätes um den Sichtstrahl 501 anzeigen. Die Basiskugel 509 kann eine Neigung des Mobilgerätes an der Ist-Position anzeigen. Die Basiskugel 509 kann eben in Form eines Punktes angezeigt werden. Die Basiskugel 509 kann an einem festen Punkt, beispielsweise dem Mittelpunkt, der Anzeige 307 des Mobilgerätes angezeigt werden. Der Strahloberkreis 51 1 kann in Bezug zu dem Strahlunterkreis 505 skaliert werden. Der Strahloberkreis 51 1 kann fest auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes angezeigt werden. Die erste Ist-Horizontlinie 513A und/oder die zweite Ist-Horizontlinie 513B können eine Rotation des Mobilgerätes an der Ist-Position anzeigen. Die erste Ist-Horizontlinie 513A und/oder die zweite Ist-Horizontlinie 513B können fest auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes angezeigt werden. Das Positionierungsszenario 500 verdeutlicht die Positionierung eines Mobilgerätes mit einer Anzeige 307 bezüglich eines Sicherheitsmerkmals 303 eines Dokumentes 301 . Die Soll-Position wird dabei mittels des Sichtstrahls 501 , des Strahlbasiskreises 503, des Strahlunterkreises 505, der ersten Soll-Horizontlinie 507A und der zweiten Soll- Horizontlinie 507B dargestellt. Die Ist-Position wird dabei mittels der Basiskugel 509, des Strahloberkreises 51 1 , der ersten Ist-Horizontlinie 513A und der zweiten Ist-Horizontlinie 513B dargestellt.

Eine Positionierung des Mobilgerätes relativ zu dem Sicherheitsmerkmal 303 des Dokumentes 301 kann dadurch erfolgen, dass die Basiskugel 509 zunächst innerhalb des Strahlbasiskreises 503 angeordnet wird. Anschließend kann der Strahloberkreis 51 1 mit dem Strahlunterkreis 505 in Übereinstimmung gebracht werden. Abschließend kann die erste Ist-Horizontlinie 513A mit der ersten Soll-Horizontlinie 507A in Übereinstimmung gebracht werden. Zudem kann die zweite Ist-Horizontlinie 513B mit der zweiten Soll- Horizontlinie 507B in Übereinstimmung gebracht werden. Das Positionierungsszenario 500 verdeutlicht die geometrischen Verhältnisse der Positionierung oder Ausrichtung. Ein Abgleichen der Ist-Position oder der momentanen Sicht mit einer Soll-Position oder einer Referenzsicht kann, gemäß einer Ausführungsform, durchgeführt werden durch ein Abgleichen der Sichtstrahlrichtung, der Position, beispielsweise der Basiskugel 509 auf der Anzeige 307 mit dem Strahlbasiskreis 503, und dem Strahloberkreis 51 1 mit dem Strahlunterkreis 505, und der Orientierung, beispielsweise der Soll-Horizontlinie 507A, 507B oder des virtuellen Horizonts auf dem Strahl mit der Ist-Horizontlinie 513A, 513B oder dem virtuellen Horizont auf der Anzeige 307. Der Durchmesser des Strahloberkreises 51 1 kann, gemäß einer Ausführungsform, bezüglich des Durchmessers des Strahlunterkreises 505 adaptiv angepasst oder skaliert werden. Der Sichtstrahl 501 wird, gemäß einer Ausführungsform, nicht angezeigt.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Positionierungsszenarios 600 eines Mobilgerätes 305 mit einer Anzeige 307 bezüglich eines Dokumentes 301 mit einem Sicherheitsmerkmal 303 gemäß einer Ausführungsform. Das Mobilgerät 305 umfasst ferner eine Bildkamera 309, eine Beleuchtung 31 1 und einen Prozessor 313.

Die Soll-Position ist mittels des Sichtstrahls 501 , des Strahlbasiskreises 503, des Strahlunterkreises 505, der ersten Soll-Horizontlinie 507A und der zweiten Soll- Horizontlinie 507B bezüglich der Ist-Position des Mobilgerätes 305 räumlich dargestellt.

Die Soll-Position wird mit dem Sichtstrahl 501 , dem Strahlbasiskreis 503, dem Strahlunterkreis 505, der ersten Soll-Horizontlinie 507A und der zweiten Soll-Horizontlinie 507B auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes 305 perspektivisch angezeigt und dem erfassten Bild des Dokumentes 301 überlagert dargestellt.

Die Ist-Position wird mittels der Basiskugel 509, des Strahloberkreises 51 1 , der ersten Ist- Horizontlinie 513A und der zweiten Ist-Horizontlinie 513B auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes 305 angezeigt. Durch ein Bewegen des Mobilgerätes 305 kann die Ist-Position in Übereinstimmung mit der Soll-Position gebracht werden. Die angezeigte Ist-Position und die angezeigte Soll- Position können dabei in Echtzeit aktualisiert werden.

Nach erfolgter Positionierung des Mobilgerätes 305 bezüglich des Sicherheitsmerkmals 303 kann ein Bild des Sicherheitsmerkmals 303 durch die Bildkamera 309 erfasst werden. Beim Erfassen des Bildes des Sicherheitsmerkmals 303 kann das Sicherheitsmerkmal 303 durch die Beleuchtung 31 1 beleuchtet werden. Der Prozessor 313 kann ausgebildet sein, ein Merkmal des Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines Referenzbildes zu vergleichen, um die Echtheit des Dokumentes 301 zu verifizieren.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgleichens einer Ist-Position mit einer Soll-Position auf einer Anzeige 307 eines Mobilgerätes gemäß einer Ausführungsform.

In Diagramm 701 befindet sich das Mobilgerät bei einer ersten Ist-Position relativ zu der Soll-Position. In Diagramm 703 befindet sich das Mobilgerät bei einer zweiten Ist-Position relativ zu der Soll-Position. In Diagramm 705 befindet sich das Mobilgerät bei einer dritten Ist-Position relativ zu der Soll-Position. In Diagramm 707 befindet sich das Mobilgerät bei einer vierten Ist-Position relativ zu der Soll-Position. Bei der ersten Ist-Position ist das Mobilgerät nicht positioniert. Bei der zweiten Ist-Position und der dritten Ist-Position ist das Mobilgerät teilweise positioniert. Bei der vierten Ist-Position ist das Mobilgerät positioniert.

Die Ist-Position wird mittels einer Basiskugel, eines Strahloberkreises, einer ersten Ist- Horizontlinie und einer zweiten Ist-Horizontlinie auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes angezeigt. Die Ist-Position wird in Form durchgezogener Linien angezeigt.

Die Soll-Position wird mittels eines Sichtstrahls, eines Strahlbasiskreises, eines Strahlunterkreises, einer ersten Soll-Horizontlinie und einer zweiten Soll-Horizontlinie auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes perspektivisch angezeigt. Die Soll-Position wird in Form gestrichelter Linien angezeigt.

Ein Abgleichen der Ist-Position mit der Soll-Position kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden. Ausgehend von der ersten Ist-Position des Mobilgerätes in Diagramm 701 kann zunächst die Basiskugel in dem Strahlbasiskreis angeordnet werden. Zudem kann das Mobilgerät direkt in den Sichtstrahl positioniert werden. Somit kann eine Positionierung des Mobilgerätes in Azimut und Elevation relativ zum Sicherheitsmerkmal erreicht werden. Diese Positionierung entspricht der zweiten Ist-Position des Mobilgerätes in Diagramm 703.

Anschließend kann der Strahloberkreis mit dem Strahlunterkreis in Übereinstimmung gebracht werden. Somit kann eine Positionierung des Mobilgerätes bezüglich des Abstandes zum Sicherheitsmerkmal erreicht werden. Diese Positionierung entspricht der dritten Ist-Position des Mobilgerätes in Diagramm 705.

Abschließend kann die erste Ist-Horizontlinie mit der ersten Soll-Horizontlinie in Übereinstimmung gebracht werden. Zusätzlich kann die zweite Ist-Horizontlinie mit der zweiten Soll-Horizontlinie in Übereinstimmung gebracht werden. Somit kann eine Positionierung des Mobilgerätes bezüglich einer Rotation um den Sichtstrahl erreicht werden. Diese Positionierung entspricht der vierten Ist-Position des Mobilgerätes in Diagramm 707. Das Mobilgerät ist nun positioniert. Die Ist-Position ist mit der Soll-Position abgeglichen.

Gemäß einer Ausführungsform wird somit eine Positionierung oder Ausrichtung einer Ist- Position an einer Soll-Position oder einer Referenzansicht erreicht. Diagramm 701 entspricht dabei einer Start-Position, Diagramm 703 einer Positionierung eines Basispunktes, Diagramm 705 einer Positionierung einer Blickrichtung, und Diagramm 707 einer Positionierung einer Rotation um den Sichtstrahl.

Gemäß einer Ausführungsform kann dadurch ein interaktives System für die Verifikation von blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen bereitgestellt werden, welches eine SVBRDF unter Verwendung einer Beleuchtung, beispielsweise einer eingebauten Leuchtdiode (LED) an dem Mobilgerät, erfasst. Der Benutzer kann einen Überblick über relevante Soll-Positionen oder Blickrichtungen für eine Verifikation erhalten, welche farblich kodiert bezüglich der Entscheidungen des Benutzers sein können. Das System kann dem Benutzer ein genaues Abgleichen gegebener Soll-Positionen oder Referenzansichten und ein Vergleichen von Änderungen oder von Wechseln holographischer oder anderer Sicherheitsmerkmale mit korrespondierenden Referenzbildern oder Referenzerscheinungen ermöglichen.

Gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht Diagramm 701 eine nicht-ausgerichtete Ist-Position, Diagramm 703 ein Ausrichten einer Richtung, Diagramm 705 ein Einstellen eines Abstandes, und Diagramm 707 ein Ausrichten einer Rotation. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgleichens einer Ist-Position mit einer Soll-Position auf einer Anzeige 307 eines Mobilgerätes gemäß einer Ausführungsform.

In Diagramm 801 befindet sich das Mobilgerät bei einer ersten Ist-Position relativ zu der Soll-Position. In Diagramm 803 befindet sich das Mobilgerät bei einer zweiten Ist-Position relativ zu der Soll-Position. Bei der ersten Ist-Position ist das Mobilgerät nicht positioniert. Bei der zweiten Ist-Position ist das Mobilgerät positioniert.

Die Ist-Position wird mittels einer Basiskugel, eines Toleranzbereiches 805 des Strahloberkreises, eines Toleranzbereiches 807A der ersten Ist-Horizontlinie und eines Toleranzbereiches 807B der zweiten Ist-Horizontlinie auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes angezeigt. Die Ist-Position des Mobilgerätes wird in Form durchgezogener Linien angezeigt. Die Soll-Position wird mittels eines Sichtstrahls, eines Strahlbasiskreises, eines Strahlunterkreises, einer ersten Soll-Horizontlinie und einer zweiten Soll-Horizontlinie auf der Anzeige 307 des Mobilgerätes perspektivisch angezeigt. Die Soll-Position wird in Form gestrichelter Linien angezeigt. Ein Abgleichen der Ist-Position mit der Soll-Position kann gemäß Fig. 7 unter Berücksichtigung der Toleranzbereiche 805, 807A, 807B durchgeführt werden. Dadurch kann eine Positionierung des Mobilgerätes relativ zu dem Sicherheitsmerkmal innerhalb vorbestimmter Genauigkeitstoleranzwerte erreicht werden. Auf der Anzeige 307 können ein erstes Anzeigefeld 809 und/oder ein zweites Anzeigefeld 81 1 angezeigt werden. Auf dem ersten Anzeigefeld 809 kann beispielsweise ein Referenzbild angezeigt werden. Auf dem zweiten Anzeigefeld 81 1 kann beispielsweise ein perspektivisch entzerrtes Bild des Sicherheitsmerkmals in Bezug zu der Ist-Position angezeigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine kontinuierliche Extraktion und Anzeige eines Bildes oder Patches in Echtzeit durchgeführt werden. Diagramm 801 entspricht einer nicht-positionierten oder nicht-ausgerichteten Ist-Position. Diagramm 803 entspricht einer positionierten oder ausgerichteten Ist-Position. Das Referenzbild oder das Referenzpatch können jeweils im oberen Teil der Anzeige 307 liegen. Weitere Elemente können Bereiche zur Positionierung oder Ausrichtung verkörpern.

Blickwinkelabhängige Sicherheitsmerkmale, z.B. Hologramme, ändern ihr Aussehen in Abhängigkeit von Betrachtungswinkel oder Blickrichtung d, und vorhandener Beleuchtungen oder Lichtquellen.

Zur Prüfung solcher Sicherheitsmerkmale oder Merkmale wird üblicherweise eine bebilderte Anleitung verwendet. Dabei kann die jeweilige Person verschiedene Soll- Ansichten oder Referenzansichten, welche jeweils durch ein Referenzbild oder Beispielbild gegeben sein können, mit dem zu prüfenden Sicherheitsmerkmal oder Element abgleichen. Bei diesem Vorgang ist die Beleuchtungssituation üblicherweise nicht festgelegt. Auch ist nicht gewährleistet, dass die Person das Sicherheitsmerkmal oder Element aus der gewünschten Richtung betrachtet oder dass alle gegebenen Soll- Ansichten oder Referenzansichten geprüft werden.

Mit dem beschriebenen Ansatz kann gewährleistet werden, dass der das blickwinkelabhängige Sicherheitsmerkmal oder Element enthaltende Bildbereich oder Patch aus den gewünschten Positionen aufgenommen wird, und dass sein Aussehen weitgehend invariant bezüglich umgebender Beleuchtungen oder Lichtquellen ist.

Es kann vereinfachend angenommen werden, dass der Dokumententyp oder die Dokumentklasse, z.B. 50 Euro Schein, samt Referenzlayout bekannt ist. Außerdem kann angenommen werden, dass die Lage des Dokumentes relativ zur Kamera des Mobilgerätes oder Aufnahmegerätes, d.h. extrinsische Parameter, bekannt ist und genau verfolgt oder getrackt werden kann. Beispielsweise kann eine Erkennung und/oder ein planares Verfolgen oder Tracking von Bildern mit Mobilgeräten oder Mobiltelefonen durchgeführt werden.

Die Kamera kann durch ihre intrinsischen Parameter, z.B. Hauptpunkt, Brennweite, etc. beschrieben werden. Das Verfolgungssystem oder Trackingsystem kann extrinsische Parameter als Rotation und Translation liefern, welche für die Platzierung von Zusatzinformationen, z.B. gemäß dem Referenzlayout, über dem Dokument verwendet werden können. Eine mobile Erfassung oder Aufnahme eines Hologramms kann folgendermaßen durchgeführt werden. Da die Weltkoordinaten des Sicherheitsmerkmals oder Elements, d.h. das Referenzlayout des Dokumententyps oder der Dokumentklasse bei z=0, und auch die Kameraparameter bekannt sind, kann mit den extrinsischen Parametern in der Folge der Bildbereich, welcher das Sicherheitsmerkmal oder Element umfasst, für das aktuelle Eingangsbild berechnet werden. Folglich kann eine Homographie H zwischen der Ebene des Dokumentes im erfassten Bild oder Eingangsbild und seinem Referenzlayout geschätzt werden. Der das Sicherheitsmerkmal oder Element umfassende Bildbereich kann somit bei verfügbarer Verfolgungsinformation oder Trackinginformation unabhängig von der aktuellen Lage des Dokumentes, ermittelt und entzerrt werden.

Die Erscheinung oder das Aussehen jedes Bildpunktes (x, y) am Dokument und damit auch des Bildbereiches oder Patches kann abhängig von Art und Verteilung der Beleuchtungen oder Lichtquellen in der Umgebung sein. Die Erscheinung oder das Aussehen kann jedoch maßgeblich durch Verwendung einer dominanten Beleuchtung oder Lichtquelle mit Einfallsrichtung I bestimmt werden. Die Intensität I jedes Farbkanals kann somit abhängig vom Bildpunkt, der Richtung der Beleuchtung oder Lichtquelle I und der Betrachtungsrichtung d sein. Es gilt somit l=l(x; y; I; d) mit 6 Freiheitsgraden. Dies kann einer Spatially Varying Bidirectional Reflectance Distribution Function (SVBRDF) entsprechen.

Es zeigt sich, dass eine Beleuchtung oder Lichtquelle, beispielsweise eine Leuchtdiode (LED), mit geringem Abstand zum Sicherheitsmerkmal oder Element, beispielsweise 10 cm, verwendet werden kann. Um den Arbeitsraum nicht unnötig einzuschränken, kann die Beleuchtung oder Lichtquelle an der Kamera angebracht werden. Bei mobilen Geräten kann die relative Lage zwischen Kamera und Beleuchtung oder Lichtquelle, beispielsweise der Leuchtdiode (LED), durch einen Translationsvektor o beschrieben werden.

Die Richtung der Beleuchtung oder Lichtquelle ist damit proportional zur Position der Kamera und dem mit der Kamerarotation R rotierten Translationsvektor o. Bei fixem Abstand d zum Dokument ist die Kameraposition selbst nur ein rotierter Vektor. Demnach kann ein Freiheitsgrad entfallen. Da man zur Verifikation an starken Änderungen interessiert ist, kann beispielsweise auf eine kontinuierliche Repräsentation verzichtet werden, und lediglich entsprechende Soll-Bildbereiche oder Referenzpatches erfasst oder aufgenommen werden. Wenn in dieser Position oder Anordnung gewährleistet werden kann, dass das Mobilgerät oder Aufnahmegerät die jeweilige Soll-Position oder Referenzposition einnimmt, ist auch die Erscheinung oder das Aussehen des Bildbereiches oder Patches reproduzierbar. Damit wird eine Prüfung des Sicherheitsmerkmals oder Elements möglich. Die Position oder Raumlage, beispielsweise in Form extrinsischer Parameter, umfasst jedoch noch immer 6 Freiheitsgrade. Der Benutzer soll demnach zu den jeweiligen Soll-Positionen oder Referenzpositionen geführt werden. Dafür kann ein intuitiver Ansatz zur Positionierung oder Ausrichtung an einer beliebigen 3D Soll-Position oder Referenzpose eingesetzt werden. Der Ansatz basiert auf den Prinzipien Kimme und Korn sowie virtueller Horizont.

Durch die vorhandene Verfolgungsinformation oder Trackinginformation können für die aktuelle Ansicht spezifische Ausrichtungselemente, beispielsweise ein Sichtstrahl oder Sehstrahl, Kreise für Kimme und Korn, Horizontlinien oder Balken für den virtuellen Horizont, direkt über dem Dokument platziert und in Echtzeit nachgeführt werden. Die weiteren zur Positionierung oder Ausrichtung eingesetzten Elemente können statisch auf der Anzeige oder dem Bildschirm bleiben.

Der Abgleich kann in 3 Schritten erfolgen. Der Benutzer kann zunächst das Kamerazentrum mit dem Basispunkt der Soll-Ansicht oder Referenzansicht abgleichen, d.h. den statischen roten Punkt in der Mitte der Anzeige oder des Bildschirms. Danach können die Kamerarotation und der Abstand adaptiert werden, beispielsweise mittels grüner Kreise oder Kimme und Korn. In einem letzten Schritt kann die Rotation um den Sichtstrahl abgeglichen werden, beispielsweise mittels blau/schwarzer Horizontlinien oder Balken oder einem virtuellen Horizont. Nun kann ein Bild erfasst oder aufgenommen und der relevante Bildbereich oder das relevante Patch durch die vorhandene Positions- oder Lageinformation extrahiert werden.

Der Ansatz zur Erfassung oder Aufnahme von blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen oder Elementen kann trotz rein manueller Positionierung oder Ausrichtung eine hohe Genauigkeit bezüglich des Abgleichs der Soll-Ansichten oder Referenzansichten erreichen. Der Vergleich des Bildbereiches oder Patches kann mittels einer normalisierten Kreuzkorrelation (Normalized Cross Correlation, NCC) durchgeführt werden. Demnach ist die Erscheinung oder das Aussehen des Sicherheitsmerkmals oder Elements je Soll-Ansicht oder Referenzansicht reproduzierbar. Eine automatische Aufnahme bei Annäherung an die jeweilige Soll-Position oder Referenzpose ist ebenfalls möglich. Eine Umsetzung ist aufgrund der vorhandenen Positions- oder Lageinformation durch das Verfolgungssystem oder Trackingsystem möglich.

Die Erfindung ermöglicht eine reproduzierbare Erfassung oder Aufnahme von blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen oder Elementen als Grundlage zur manuellen oder automatischen Verifikation oder Prüfung von Sicherheitsmerkmalen oder Elementen auf mobilen Geräten.

Im Gegensatz zu bebilderten Anleitungen kann eine eindeutige Verknüpfung von Betrachtungsrichtung und Erscheinung oder Aussehen gewährleistet werden. Dabei wird keine stationäre Anordnung oder spezielle Ausrüstung benötigt. Auch können Abweichungen der Ist-Position oder Aufnahmeposition von der Soll-Position oder Idealposition ermittelt und dargestellt werden. Zudem kann eine Automatisierung der Erfassung oder Aufnahme durch eine Auswertung einer Abweichung von der nähersten oder ähnlichsten Soll-Position oder Referenzlage und der aktuellen Ist-Position oder Lage des Mobilgerätes durchgeführt werden.

Ein Arbeitsablauf kann die folgenden Schritte umfassen. Zunächst kann ein Bestimmen oder eine Erkennung des Dokumententyps oder der Dokumentklasse durchgeführt werden. Anschließend kann eine Verfolgung des Dokumentes und eine Visualisierung des zugehörigen Layouts durchgeführt werden. Danach kann eine Selektion des zu prüfenden Sicherheitsmerkmals oder Elements erfolgen. Anschließend kann eine Anzeige verfügbarer Soll-Ansichten oder Referenzansichten, je Ansicht, erfolgen. Danach kann eine Annäherung des Mobilgerätes durch den Benutzer und ein Auslösen des Erfassungsvorgangs oder Aufnahmevorgangs durchgeführt werden. Anschließend kann ein manueller Vergleich von Referenzbild oder Referenzpatch und erfasstem oder aufgenommenem Bild oder Patch erfolgen. Abschließend kann der Benutzer eine lokale Entscheidung treffen. Die globale Entscheidung bezüglich Echtheit kann durch den Benutzer erfolgen.

Eine Erweiterung kann die folgenden Möglichkeiten umfassen. Zunächst kann eine kontinuierliche Extraktion und Anzeige des entzerrten Hologramm-Bildbereiches oder Hologramm-Patches durchgeführt werden. Zudem kann ein automatischer Vergleich des entzerrten Bildbereiches oder Patches mit einer zugehörigen Soll-Ansicht oder Referenzansicht beispielsweise mittels einer mittelwertfreien normalisierten Kreuzkorrelation (Zero-mean Normalized Cross Correlation, ZNCC) durchgeführt werden. Darüber hinaus kann beispielsweise ein Kantenbild des Bildbereiches oder Patches mit einem adäquaten Ähnlichkeitsmaß, z.B. einer Hausdorff-Distanz, oder einer Kombination mehrerer Ähnlichkeitsmaße eingesetzt werden.

Des Weiteren kann eine automatische Erfassung oder Aufnahme bei besserer Übereinstimmung mit einer Soll-Ansicht oder Referenzansicht durchgeführt werden. Zudem kann eine Anzeige des letzten erfassten oder aufgenommenen Bildbereiches oder Patches bei Annäherung an eine Soll-Ansicht oder Referenzansicht erfolgen und eine Möglichkeit zur neuerlichen Bewertung bereitgestellt werden.

Somit kann sich der Arbeitsablauf an die Vorgangsweise mittels einer bebilderten Anleitung anlehnen, bei welcher typischerweise ein kontinuierlicher Abgleich erfolgt. Durch den automatischen Vergleich der Bildbereichsdaten oder Patch-Daten kann durch das System eine Vorentscheidung getroffen werden, welche zu jeder Zeit durch den Benutzer korrigierbar sein kann.

Wenn durch die automatische Erfassung oder Aufnahme neue Daten zur Verfügung stehen, kann der automatische Vergleich wiederholt werden und die Visualisierung der getroffenen Entscheidung aktualisiert werden. Das System kann damit lokal, hinsichtlich der aktuellen Ansicht, und global, hinsichtlich des Sicherheitsmerkmals oder Elements, bezüglich einer Ähnlichkeit, beispielsweise mittels eines Ähnlichkeitsmaßes, entscheiden.

Es besteht somit auch die Möglichkeit, automatisiert eine Zusammenfassung der verwendeten Entscheidungsbasis zu erstellen, welche je nach Ansicht alle relevanten aufgenommenen Daten, beispielsweise die Position oder Lage der Aufnahme, den entzerrten Bildbereich oder das entzerrte Patch, und das quantitative Ergebnis des Vergleiches, umfassen kann. Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur mobilen interaktiven Hologramm-Verifikation.

Eine Verifikation von Papierdokumenten ist ein wichtiger Bestandteil der Überprüfung einer Identität einer Person, einer Zugangsautorisierung oder eines Zahlungsmittels. Viele Dokumente, wie beispielsweise Pässe oder Papierscheine, umfassen Hologramme oder andere blickwinkelabhängige Sicherheitsmerkmale oder Elemente, welche schwierig zu fälschen sind und daher verwendet werden, um die Echtheit dieser Dokumente zu verifizieren. Blickwinkelabhängige Sicherheitsmerkmale oder Elemente ändern ihre Erscheinung basierend sowohl auf der Sichtrichtung als auch der dominanten Beleuchtungen oder Lichtquellen, wodurch spezielle Kenntnisse und Ausbildungen benötigt werden, um originale Sicherheitsmerkmale oder Elemente von Fälschungen zu unterscheiden.

Es kann ein interaktives Verfahren für Mobilgeräte eingesetzt werden, welches die Erkennung der Dokumente mit der interaktiven Verifikation der blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmale oder Elemente kombiniert oder integriert. Das System kann das Papierdokument erkennen und verfolgen, eine Benutzerführung zur Sichtpositionierung oder Sichtausrichtung bereitstellen, und ein gespeichertes Bild der Erscheinung des Sicherheitsmerkmals oder Elements anzeigen, und abhängig von der momentanen Sicht des Dokumentes ebenfalls Benutzerentscheidungen aufnehmen. Die zugrundeliegende räumlich-veränderliche BRDF Repräsentation von blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen oder Elementen kann modelliert und erfasst werden.

Die Durchführbarkeit des Überprüfens solcher Sicherheitsmerkmale oder Elemente mit einem mobilen Augmented Reality (AR) System unter Verwendung von Informationen aus einem Echtzeit-Verfolgungssystem, welches auf Hardware läuft, kann betrachtet werden. Das System kann bei einem effizienten Erfassen dieser Sicherheitsmerkmale oder Elemente assistieren und einen Vergleich für den Benutzer zwischen der erwarteten Erscheinung eines blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmals und dem real beobachteten bei der momentanen Sichtrichtung darstellen.

In diesem Kontext kann ein Ansatz zur aktiven Positionierung oder Ausrichtung eines Mobilgerätes an einer 3D Soll-Position oder Referenzpose unter Verwendung von Kimme und Korn und eines virtuellen Horizonts eingesetzt werden. Der Benutzer kann dann entscheiden, ob das Sicherheitsmerkmal oder Element als echt akzeptiert oder abgelehnt wird. Während ein Vergleich von einem einzelnen Sichtpunkt zu einer Ablehnung führen kann, ist es wünschenswert, alle wichtigen Sichtrichtungen, welche unterschiedliche Erscheinungen darstellen, für eine Akzeptierung zu überprüfen. Folglich kann das System den Benutzer zu den unterschiedlichen Richtungen führen und den Fortschritt entlang des Weges aufnehmen. Blickwinkelabhängige Sicherheitsmerkmale stellen Bilder bereit, welche sich abhängig sowohl von der Sichtrichtung als auch von der dominanten Beleuchtungsrichtung oder Lichtrichtung deutlich verändern. Daher kann ein einfaches einzelnes Texturbild die vollständige Erscheinung solcher Sicherheitsmerkmale üblicherweise nicht erfassen. Blickwinkelabhängige Sicherheitsmerkmale oder Elemente können beschrieben werden unter Verwendung einer räumlich-variierenden BRDF (SVBRDF) Darstellung, welche es erlaubt, sowohl die Abhängigkeit von Sicht- und Beleuchtungswinkeln als auch die räumliche Variation der Bilder zu erhalten. Zudem sind besonders planare, dünne Oberflächen, beispielsweise gedruckte Dokumente, von Interesse und daher genaue Modelle mit Selbstabschattungs- oder Unteroberflächenstreueffekten nicht von Bedeutung.

Da jedoch eine handgeführte mobile Anwendung vorgesehen ist, bei der sich sowohl das Mobilgerät als auch das Dokument bewegen können, ist eine volle BRDF Repräsentation wünschenswert im Gegensatz zu einer Oberflächenlichtfeldrepräsentation. Folglich kann ein 6D Erscheinungsmodell je Farbkanal verwendet werden, wobei die Strahlung I eine Funktion sowohl des Ortes (x; y) auf dem Dokument, als auch der einfallenden Beleuchtungsrichtung oder Lichtrichtung I und der Sichtrichtung d ist, gemäß:

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Die Richtungsvektoren I und d weisen Einheitslänge auf und haben daher nur 2 Freiheitsgrade. In der Anwendung ist eine Darstellung eines repräsentativen Bildes des blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmals oder Elements für den Benutzer hauptsächlich von Interesse. Dadurch können mehrere vereinfachende Annahmen getroffen werden. Es kann angenommen werden, dass die gesamte Strahlung von einem Punkt auf dem Sicherheitsmerkmal oder Element durch eine einzige Hauptbeleuchtungsrichtung oder Hauptlichtquellenrichtung dominiert wird. Folglich kann auf ein Integrieren über alle einfallenden Beleuchtungsrichtungen oder Lichtrichtungen verzichtet werden, und ein einziger Schnappschuss oder eine einzige Bildaufnahme kann ausreichend bei gegebener dominanter Richtung sein. Zudem kann auf eine volle radiometrische Kalibrierung und ein Steuern einer automatischen Belichtung oder eines Weißabgleichs in der Kamera verzichtet werden. Dadurch kann ein einfaches Erfassen der Erscheinung in Form einer Menge von Bildern, welche durch die Sichtrichtung d und die Beleuchtungsrichtung oder Lichtrichtung I indiziert werden, erreicht werden.

Es wird nicht versucht, ein glattes BRDF Modell zu schätzen, welches alle Punkte auf dem Sicherheitsmerkmal oder Element umfasst, hingegen werden die einzelnen Bilder als endgültige Repräsentation verwendet. Dadurch werden deutliche Wechsel in der Erscheinung erhalten, wenn das Sicherheitsmerkmal oder Element von einer Ansicht zu einer anderen wechselt, sowie die Details im räumlichen Bereich.

In der Praxis kann die dominante Beleuchtungsrichtung oder Lichtrichtung eine Herausforderung für die mobile Positionierung darstellen. Ohne vorheriges Wissen darüber, ist eine Indizierung in die Liste der Erscheinungsbilder eine Herausforderung. Daher kann eine Beleuchtung oder Lichtquelle, beispielsweise eine Leuchtdiode (LED), an einem Mobilgerät als eine konstante Beleuchtungsquelle in dem Szenario wiederverwendet werden. Da diese üblicherweise nahe bei der Kamera liegt, kann sie einfach andere Beleuchtungen oder Lichtquellen in der Umgebung dominieren.

Da die Beleuchtung oder Lichtquelle, beispielsweise die Leuchtdiode (LED), mit einem Offsetvektor o in Bezug zu der Kamera befestigt ist, ist die Beleuchtungsrichtung oder Lichtrichtung I nun eine Funktion der Kameraposition oder Kamerapose in Bezug zu dem Dokument. Die Beleuchtungsrichtung oder Lichtrichtung ist nun proportional zu der Kameraposition oder Kameralage P plus Offsetvektor o, welcher durch die Kamerarotation in Weltkoordinaten rotiert ist.

Für einen festen Abstand zu der Oberfläche, ist P ebenfalls lediglich ein rotierter Vektor, und es kann eine ähnliche Gleichung für die Sichtrichtung erhalten werden.

Figure imgf000030_0001
Folglich kann die Repräsentation auf ein 5D Modell reduziert werden, welches durch die volle 3D Kamerarotation und die Lage (x; y) auf dem Dokument indiziert wird.

Ein mobiles Augmented Reality (AR) Gerät kann zur Verifikation eines Hologramms eingesetzt werden. Durch ein visuelles Verfolgen des bekannten Dokumentes kann das System die momentane Sichtrichtung und/oder Kamerapose schätzen. Die Kamerarotation indiziert die Mehrzahl von Erscheinungsbildern eines Referenzsicherheitsmerkmals oder Referenzelementes. Anschließend wird das Referenzbild zum Vergleichen mit einem Bild angezeigt, welches beispielsweise aus dem Live-Videobild erfasst werden kann.

Dieser Ansatz benötigt keine weitere Eingabe des Benutzers neben dem Abdecken aller möglicher Sichtrichtungen und Orientierungen. Üblicherweise gibt es jedoch nur eine feste Menge unterschiedlicher Erscheinungen, welche mit einer Menge von Hauptsichtrichtungen in Beziehung stehen. Daher kann das System eine aktive Benutzerführungskomponente aufweisen, welche den Benutzer anleitet, spezifisch diese Menge von Hauptsichtrichtungen zu vergleichen.

Zu Beginn erfolgt die Erkennung des unbekannten Dokuments, welches verifiziert werden soll. Für diese Aufgabe kann eine mobile visuelle Such-Pipeline eingesetzt werden, welche unabhängig auf dem Mobilgerät läuft. Dazu können SURF-Merkmale berechnet werden, in einem hierarchischen k-Means Baum angeordnet werden, und eine geometrische Verifikation mittels einer robusten Homographie-Schätzung durchgeführt werden, um räumliche Information wiedereinzuführen. Dies stellt eine angemessene Erkennungsleistung bereit und skaliert bis zu einer großen Anzahl von Dokumenten. Danach kann ein natürlicher Merkmalsverfolger mit einem repräsentativen Beispiel der erkannten Dokumentenklasse oder des erkannten Dokumententyps konfiguriert werden.

Die natürliche Merkmalsverfolgungs-Implementierung kann in Echtzeit direkt auf dem Mobilgerät laufen. Der Verfolger kann durch ein Schätzen einer Position oder Pose aus angepassten BRISK-Merkmalen initialisiert werden, welche aus einer gegebenen Vorlage extrahiert werden, welche während einer visuellen Suche ausgewählt wird. Sowohl die Detektion als auch das Verfolgen können auf der Annahme basieren, dass planare Objekte betrachtet werden. Dies trifft auf Papierdokumente oft nicht zu. Da dies in den meisten Fällen nicht zu einem Verfolgungsfehler führt, jedoch zu Positions- oder Posen- Jitter, können die Positionen oder Posen in einem Ringpuffer geglättet werden, um die Stabilität zu verbessern. Ein Mitteln der Position oder Pose über 2-3 Rahmen oder Bilder kann die Sicht stabilisieren, während die eingeführte Verzögerung für diese spezielle Anordnung klein ist.

Das System führt den Benutzer, um einen Rahmen oder ein Bild von der gleichen Sichtrichtung und unter der gleichen Beleuchtungsrichtung oder Lichtrichtung zu erfassen, wie in der Referenzbildmenge erfasst wurde. Unter Verwendung einer Beleuchtung, beispielsweise einer Leuchtdiode (LED), des Mobilgerätes oder des Mobiltelefons als dominante Beleuchtung oder Lichtquelle, wird die Aufgabe vereinfacht zum Positionieren oder Ausrichten der momentanen Ist-Position oder Pose des Mobilgerätes oder des Mobiltelefons, welches durch den Benutzer verwendet wird, mit mehreren Soll-Positionen oder Referenzansichten, welche 6 Freiheitsgrade aufweisen.

Ein visueller Führungsansatz, welcher auf zwei Ansätzen basiert, nämlich Kimme und Korn sowie einem virtuellen Horizont, kann eingesetzt werden, um ein Gerät an einer beliebigen 3-dimensionalen Soll-Position oder Referenzpose mit hoher Genauigkeit zu positionieren oder auszurichten.

Kimme und Korn können eingesetzt werden, um die Sichtrichtung eines Benutzers an der Richtung des Gerätes auszurichten. Für diese Aufgabe können geformte Ausrichtungsmarkierungen eingesetzt werden, welche bei einem vorgegebenen Abstand auf dem Geräte angeordnet sind. Eine Berücksichtigung des Abstandes oder der Skalierung hängt von der Aufgabe ab und kann eine Kalibrierungsprozedur umfassen. Dies kann für Zielmechanismen eingesetzt werden. Der virtuelle Horizont kann ein Pegelindikator sein, welcher eingesetzt wird, wenn ein Gerät relativ zum Boden ausgerichtet werden soll. Das Instrument kann dabei den Pegel des Objektes relativ zur Erdgravitation anzeigen. Implementierungsvarianten reichen von einfachen Wasserpegelmessungen für mechanische Aufgaben bis zu elektronischen Geräten in Flugzeugen.

Basierend auf diesen Ansätzen, kann eine Sichtausrichtung in drei Schritte unterteilt werden. Die Richtung des Sichtstrahls, d.h. Kimme und Korn, die Lage entlang des Strahls, und die Rotation auf gleicher Ebene, d.h. der virtuelle Horizont, können abgeglichen werden. Es ist wünschenswert, den Benutzer dabei durch die Schritte zu führen, sodass eine genaue Ausrichtung durchgeführt werden kann. Der Führungsansatz kann mittels eines interaktiven mobilen Gerätes realisiert werden. Die Kimme und Korn Positionierung kann durch zwei große Kreise realisiert werden, welche einen Start- und einen Endpunkt des Sichtstrahls markieren. Unter Verwendung der intrinsischen Parameter der Kamera, kann der untere Strahlkreis skaliert werden, sodass er vollständig mit dem oberen Kreis überlappt, sobald Richtung und Abstand abgeglichen sind. Zur einfacheren Ausrichtung kann zusätzlich ein kleiner Strahlbasiskreis eingesetzt werden, welcher vorgesehen ist, mit einer kleinen Kugel zu überlappen, welche auf der Geräteanzeige fixiert ist. Ihre Skalierung kann auch an die intrinsischen Parameter angepasst werden. Die virtuelle Horizontanordnung kann zwei Linien, welche an der Oberseite des Strahls angeordnet sind, und zwei entsprechende Linien, welche auf der Anzeige fixiert sind, umfassen. Unter Verwendung zweier unterschiedlicher Farben für jede Linie, kann eine mögliche Mehrdeutigkeit der Rotation um die optische Achse berücksichtigt werden. Das folgende Farbschema kann verwendet werden, um den 3-schrittigen Ausrichtungsoder Positionierungsansatz zu unterstützen. Rot für die Basiskugel oder die Anzeige- Kugel sowie für den kleinen Strahlbasiskreis, grün für den Strahlunterkreis oder großen Strahlbasiskreis sowie für den Strahloberkreis oder Oberstrahlkreis, und blau/gelb für die Horizontlinien oder den virtuellen Horizont.

Abhängig von der ähnlichsten, bezüglich einer Orientierung, Soll-Position oder Referenzpose, kann eine automatische Vorauswahl durch das System durchgeführt werden, wobei die vollständige Kimme und Korn und virtuelle Horizont Position nur für die ausgewählte Soll-Position oder Referenzpose gezeichnet wird. Die Ähnlichkeit kann beispielsweise mittels eines Ähnlichkeitsmaßes oder einer Ähnlichkeitsmetrik bestimmt werden. Wenn der Benutzer eine Auswahl trifft, kann die Farbe des Sichtstrahls oder Referenzstrahls angepasst werden. Dadurch erhält der Benutzer eine kurze Zusammenfassung seiner Entscheidungen, wenn er die Anordnung von weiter weg sieht und weiß zudem, wo keine Entscheidung bis zu diesem Punkt aufgenommen wurde. Der letzte erfasste Strahl, welcher der momentanen Soll-Position oder Referenzpose zugeordnet ist, kann ebenfalls gezeichnet werden, sodass der Benutzer einen Eindruck erhalten kann, wie gut die erfassten Ansichten passen.

Die Wahl der Soll-Positionen oder Referenzposen kann von dem Hologramm, beispielsweise durch die Anzahl von Übergängen, abhängen und kann durch die spezielle Anordnung eingeschränkt sein, welche verwendet wird. Für jede Ansicht sind eine stabile Verfolgung und eine reproduzierbare Erscheinung wünschenswert. In der Praxis scheint es vernünftig zu sein, in etwa bei einem konstanten Abstand von dem Hologramm zu arbeiten, was zu einem halbkugelförmigen Erfassungsraum führt. Für die Holgramme können beispielsweise 2 bis 6 Ansichten mit einer stabilen Erscheinung der Bereiche bei einem Abstand von ungefähr 10 cm erfasst oder aufgenommen werden.

Während der Verifikation kann eine Bilderfassung durch den Benutzer ausgelöst werden, wenn die Positionierung oder Ausrichtung einer Soll-Position oder Referenzpose und der momentanen Ist-Position oder Pose für eine genaue visuelle Rückmeldung als nah genug erachtet wird. In diesem Fall kann eine Autofokus-Aktion ausgelöst werden und die Verfolgungsposition oder Verfolgungspose bezüglich Stabilität geprüft werden, bevor das momentane Bild oder der momentane Rahmen und die entsprechende Position oder Pose aufgenommen werden. Dies ist vorgesehen, um ein Erfassen oder Aufnehmen von Positions- oder Posen-Jitter oder von verwackelten Bereichen zu verhindern.

Es kann angenommen werden, dass das Hologramm planar ist und es kann eine Begrenzungsbox des Holgramms in das Bild unter Verwendung der momentanen Position oder Pose projiziert werden. Anschließend kann eine Bildtransformation in Bezug zu dem Hologramm-Bereich auf der unverzerrten Vorlage geschätzt werden und folglich das Sub- Bild, welches das Hologramm umfasst, verzerrt werden. Folglich entspricht die Erscheinung des verzerrten Bereiches der ausgewählten Sichtrichtung. Dies erlaubt einen effizienten Vergleich. Dieser Bereich kann direkt neben einem Referenzbildbereich oder Referenzbereich angezeigt werden. Die Ähnlichkeit kann durch einen Benutzer bewertet werden, um Zustimmung, Unsicherheit oder Ablehnung der Verifikation auszudrücken.

Die Durchführbarkeit eines Erfassens und Überprüfens blickwinkelabhängiger Sicherheitsmerkmale oder Elemente unter Verwendung von Mobilgeräten kann betrachtet werden. Zu diesem Zweck kann eine bereichsbasierte SVBRDF Repräsentation mit einem Mobilgerät unter Verwendung einer dominanten Beleuchtung oder Lichtquelle in einer festen Lage relativ zu einer Kamera des Mobilgerätes erfasst werden. Dann kann ein Benutzer ein blickwinkelabhängiges Sicherheitsmerkmal oder Element durch ein Vergleichen des erfassten Live-Bildes mit einer gespeicherten SVBRDF Repräsentation verifizieren. Um den Vorgang zu vereinfachen, kann ein Führungsansatz, welcher auf Kimme und Korn und einem virtuellen Horizont basiert, eingesetzt werden. Dies erlaubt dem Benutzer, die Position oder Pose des Gerätes oder des Telefons mit voraufgenommenen Ansichten des Hologramms in Übereinstimmung zu bringen. Dieser Ansatz kann in einem mobilen interaktiven Augmented Reality (AR) System implementiert werden, welches die Dokumentenerkennung und -Verfolgung durchführt und die Holgramm-Verifikation unterstützt. Somit kann ein vollautomatisches Verifikationssystem mit einer automatischen Bilderfassung und einer automatischen Zusammenfassung realisiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform ändern blickwinkelabhängige Sicherheitsmerkmale oder Elemente, wie beispielsweise Hologramme oder Elemente, welche Tinte aufweisen, welche optisch variable oder farblich changierende Eigenschaften aufweist, ihre Erscheinung abhängig von dem Blickwinkel und/oder der Art der Beleuchtungen oder Lichtquellen in der Umgebung. Gemäß einer Ausführungsform wird auf ein Erfassen der gesamten Repräsentation des Sicherheitsmerkmals verzichtet und werden lediglich wenige ausgewählte Soll-Positionen oder Posen eingesetzt.

Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme einer SVBRDF von blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen oder Elementen mit Mobilgeräten.

Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme von blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen oder Elementen auf Dokumenten mittels Mobilgeräten oder Mobiltelefonen und Repräsentation als SVBRDF in Form von Detailbildern zur Prüfung von Dokumenten.

Das Erfassen blickwinkelabhängiger Sicherheitsmerkmale oder Elemente kann mit einem Erfassen einer räumlich-variierenden BRDF (SVBRDF) durchgeführt werden. Diese 6D Funktion kann die Strahlungsmenge charakterisieren, die von jedem Oberflächenpunkt reflektiert wird, bei Blick aus Richtung d und Beleuchtung aus Richtung I.

Gemäß einer Ausführungsform werden reproduzierbare Bilderfassungsergebnisse von blickwinkelabhängigen Sicherheitsmerkmalen oder Elementen, beispielsweise im Innenraum, erreicht. Dabei können scharfe oder deutliche Wechsel in der Erscheinung erhalten werden. Zudem kann eine relativ kleine Menge von Bilddaten und Posen- Information gespeichert werden. Dadurch kann ein Aufnehmen blickwinkelabhängiger Sicherheitsmerkmale oder Elemente mit Mobilgeräten erreicht werden, welches zur Dokumentenverifikation geeignet ist. Gemäß einer Ausführungsform wird ein halb-automatischer Ansatz mit automatischem Erfassen und Abgleichen während der Laufzeit durchgeführt.

Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausrichtung eines Mobilgerätes an einer beliebigen Position oder Pose mit 6 Freiheitsgraden für Augmented Reality (AR) Anwendungen.

Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Ansatz zur aktiven Ausrichtung eines Gerätes, beispielsweise eines mobilen Gerätes, an einer 3D Soll-Position oder Referenzpose mittels Kimme und Korn und einem virtuellen Horizont. Basierend auf diesen Konzepten, kann die Positionierung in drei Schritte aufgeteilt werden. Zunächst kann die Richtung des Sichtstrahls abgeglichen werden, beispielsweise mittels Kimme und Korn. Danach kann die Entfernung am Strahl abgeglichen werden, beispielsweise für die Skalierung. Danach kann die Rotation um den Strahl berücksichtigt werden, beispielsweise mittels des virtuellen Horizonts.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Ausrichtungsprozess in 3 Schritte aufgeteilt mit visueller Rückmeldung während des Prozesses, hoher Ausrichtungsgenauigkeit, der Möglichkeit, Abweichungen zu visualisieren, und der Möglichkeit, dem Benutzer zusätzliche Hinweise bereitzustellen. Dadurch kann eine intuitive Ausrichtung eines Gerätes an eine beliebige Position oder Pose mit 6 Freiheitsgraden und visueller Rückmeldung realisiert werden. Durch die Erfindung kann eine hohe Ausrichtungsgenauigkeit mittels einer einfachen oder unbeschränkten Anordnung realisiert werden, welche für kleine Augmented Reality (AR) Bereiche geeignet ist, und für mobile Anwendungen eingesetzt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein halb-automatischer Ansatz eingesetzt, welcher die endgültige Positionierung oder Ausrichtung durch eine automatische Auswahl von Positionen oder Posen verbessert, welche besser zu der vorgegebenen Soll-Position oder Referenzpose passen. Dadurch kann die kognitive Belastung eines Benutzers reduziert werden. BEZUGSZEICHENLISTE

100 Positionierverfahren für die Positionierung eines Mobilgerätes

101 Erfassen eines Bildes des Dokumentes

103 Bestimmen einer Ist-Position des Mobilgerätes

105 Bestimmen einer Position des Sicherheitsmerkmals

107 Anzeigen der Ist-Position und einer Soll-Position

200 Verifikationsverfahren zum Verifizieren der Echtheit eines Dokumentes

201 Durchführen des Positionierverfahrens

203 Erfassen eines Bildes des Sicherheitsmerkmals

205 Vergleichen eines Merkmals des Sicherheitsmerkmalsbildes

300 Erfassungsszenario

301 Dokument

303 Sicherheitsmerkmal

305 Mobilgerät

307 Anzeige

309 Bildkamera

31 1 Beleuchtung

313 Prozessor

400 Erfassungsszenario

500 Positionierungsszenario

501 Sichtstrahl

503 Strahlbasiskreis

505 Strahlunterkreis

507A Erste Soll-Horizontlinie

507B Zweite Soll-Horizontlinie

509 Basiskugel

51 1 Strahloberkreis

513A Erste Ist-Horizontlinie

513B Zweite Ist-Horizontlinie 600 Positionierungsszenario Diagramm Diagramm Diagramm Diagramm Diagramm Diagramm ToleranzbereichA ToleranzbereichB Toleranzbereich Anzeigefeld Anzeigefeld

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Positionierverfahren (100) für die Positionierung eines Mobilgerätes (305) relativ zu einem Sicherheitsmerkmal (303) eines Dokumentes (301 ), wobei das Mobilgerät (305) eine Anzeige (307) umfasst, mit:
Erfassen (101 ) eines Bildes des Dokumentes (301 ) durch das Mobilgerät (305), um ein Dokumentenbild zu erhalten;
Bestimmen (103) einer Ist-Position des Mobilgerätes (305) bezüglich Dokumentes (301 ) anhand einer perspektivischen Verzerrung
Dokumentenmerkmals in dem Dokumentenbild;
Bestimmen (105) einer Position des Sicherheitsmerkmals (303) in dem Dokumentenbild; und
Anzeigen (107) der Ist-Position und einer Soll-Position des Mobilgerätes (305) bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals (303) auf der Anzeige (307) des Mobilgerätes (305).
Positionierverfahren (100) nach Anspruch 1 , wobei die Ist-Position oder die Soll- Position des Mobilgerätes (305) durch eine Anordnung und eine Neigung des Mobilgerätes (305) relativ zum Sicherheitsmerkmal (303) bestimmt wird.
Positionierverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dokumentenmerkmal eine Ecke des Dokumentes (301 ), eine Kante des Dokumentes (301 ), eine geometrische Anordnung von Punkten in dem Dokument (301 ), oder eine geometrische Anordnung von Linien in dem Dokument (301 ) umfasst. 4. Positionierverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (105) der Position des Sicherheitsmerkmals (303) in dem Dokumentenbild ein Bestimmen eines Dokumententyps umfasst, und wobei die Position des Sicherheitsmerkmals (303) in dem Dokumentenbild auf der Basis des Dokumententyps bestimmt wird. Positionierverfahren (100) nach Anspruch 4, wobei der Dokumententyp anhand einer Größe des Dokumentes (301 ) im Dokumentenbild, einer Form des Dokumentes (301 ) im Dokumentenbild, oder eines Vergleiches eines Dokumententypmerkmals in dem Dokumentenbild mit einem vorbestimmten Dokumententypmerkmal bestimmt wird.
Positionierverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ist- Position und die Soll-Position dem Dokumentenbild überlagert dargestellt werden.
Positionierverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Soll-Position des Mobilgerätes (305) mittels eines Sichtstrahls (501 ), eines Strahlbasiskreises (503), eines Strahlunterkreises (505), oder einer Soll- Horizontlinie (507A, 507B) angezeigt wird.
Positionierverfahren (100) nach Anspruch 7, wobei der Sichtstrahl (501 ), der Strahlbasiskreis (503), der Strahlunterkreis (505), oder die Soll-Horizontlinie (507A, 507B) perspektivisch verzerrt in Bezug zu der Ist-Position angezeigt wird.
Positionierverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ist- Position des Mobilgerätes (305) mittels einer Basiskugel (509), eines Strahloberkreises (51 1 ), oder einer Ist-Horizontlinie (513A, 513B) angezeigt wird.
Positionierverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Positionierverfahren (100) ferner ein Anzeigen eines Unterschieds zwischen der Ist-Position und der Soll-Position des Mobilgerätes (305) bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals (303) auf der Anzeige (307) des Mobilgerätes (305) umfasst.
Positionierverfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Mobilgerät (305) eine Bildkamera (309) umfasst, und wobei das Erfassen (101 ) des Bildes des Dokumentes (301 ) mittels der Bildkamera (309) durchgeführt wird.
Verifikationsverfahren (200) zum Verifizieren der Echtheit eines Dokumentes (301 ), welches ein Sicherheitsmerkmal (303) umfasst, unter Verwendung eines Mobilgerätes (305), mit: Durchführen (201 ) des Positionierverfahrens (100) für die Positionierung des Mobilgerätes (305) relativ zu dem Sicherheitsmerkmal (303) des Dokumentes (301 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ;
Erfassen (203) eines Bildes des Sicherheitsmerkmals (303) durch das Mobilgerät (305), um ein Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten; und
Vergleichen (205) eines Merkmals des Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines Referenzbildes, um die Echtheit des Dokumentes (301 ) zu verifizieren.
Verifikationsverfahren (200) nach Anspruch 12, wobei das Sicherheitsmerkmal (303) blickwinkelabhängige oder beleuchtungswinkelabhängige Eigenschaften aufweist.
Verifikationsverfahren (200) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Erfassen (203) des Bildes des Sicherheitsmerkmals (303) durch das Mobilgerät (305) ein Extrahieren des Bildes des Sicherheitsmerkmals (303) aus dem Bild des Dokumentes (301 ) umfasst.
Verifikationsverfahren (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Erfassen (203) des Bildes des Sicherheitsmerkmals (303) durch das Mobilgerät (305) ein perspektivisches Entzerren des Bildes des Sicherheitsmerkmals (303) in Bezug zu der Ist-Position umfasst.
Verifikationsverfahren (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Verifikationsverfahren (200) ein Durchführen eines weiteren Positionierverfahrens (100) für die Positionierung des Mobilgerätes (305) relativ zu dem Sicherheitsmerkmal (303) des Dokumentes (301 ) an einer weiteren Soll-Position nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , ein Erfassen eines weiteren Bildes des Sicherheitsmerkmals (303) durch das Mobilgerät (305), um ein weiteres Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten, und ein Vergleichen eines Merkmals des weiteren Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines weiteren Referenzbildes umfasst, um die Echtheit des Dokumentes (301 ) zu verifizieren. Verifikationsverfahren (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Mobilgerät (305) eine Beleuchtung (31 1 ) umfasst, und wobei beim Erfassen (203) des Bildes des Sicherheitsmerkmals (303) durch das Mobilgerät (305) das Sicherheitsmerkmal (303) durch die Beleuchtung (31 1 ) beleuchtet wird. 18. Mobilgerät (305) für die Erfassung eines Dokumentes (301 ), welches ein Sicherheitsmerkmal (303) umfasst, mit: einer Bildkamera (309) zum Erfassen eines Bildes des Dokumentes (301 ), um ein Dokumentenbild zu erhalten; einem Prozessor (313), welcher ausgebildet ist, eine Ist-Position des Mobilgerätes (305) bezüglich des Dokumentes (301 ) anhand einer perspektivischen Verzerrung eines Dokumentenmerkmals in dem Dokumentenbild zu bestimmen, wobei der Prozessor (313) ferner ausgebildet ist, eine Position des Sicherheitsmerkmals (303) in dem Dokumentenbild zu bestimmen; und einer Anzeige (307) zum Anzeigen der Ist-Position und einer Soll-Position des Mobilgerätes (305) bezüglich der Position des Sicherheitsmerkmals (303).
Mobilgerät (305) nach Anspruch 18, wobei die Bildkamera (309) ferner ausgebildet ist, ein Bild des Sicherheitsmerkmals (303) zu erfassen, um ein Sicherheitsmerkmalsbild zu erhalten, und wobei der Prozessor (313) ferner ausgebildet ist, ein Merkmal des Sicherheitsmerkmalsbildes mit einem Merkmal eines Referenzbildes zu vergleichen, um die Echtheit des Dokumentes (301 ) zu verifizieren.
Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Positionierverfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 oder des Verifikationsverfahrens (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.
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