WO2019076822A1 - Authentifizierungsmuster mit kontrastelementen und komplementären flächen, gegenstand und verfahren - Google Patents

Authentifizierungsmuster mit kontrastelementen und komplementären flächen, gegenstand und verfahren Download PDF

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WO2019076822A1
WO2019076822A1 PCT/EP2018/078093 EP2018078093W WO2019076822A1 WO 2019076822 A1 WO2019076822 A1 WO 2019076822A1 EP 2018078093 W EP2018078093 W EP 2018078093W WO 2019076822 A1 WO2019076822 A1 WO 2019076822A1
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WO
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pattern
contrast
cluster
authentication
shaped
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PCT/EP2018/078093
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Inventor
Oliver Weiss
Original Assignee
Schreiner Group Gmbh & Co. Kg
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    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/80—Recognising image objects characterised by unique random patterns
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/95—Pattern authentication; Markers therefor; Forgery detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/40—Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/42—Document-oriented image-based pattern recognition based on the type of document
    • G06V30/424—Postal images, e.g. labels or addresses on parcels or postal envelopes

Definitions

  • the application relates to an authentication pattern comprising a noise pattern or other contrast pattern having contrast elements and complementary surfaces disposed therein. With such an authentication pattern, the authenticity or another property of an object or an authorization, such as an access, participation or use authorization, can be checked. Other types of authentication are feasible with such a pattern.
  • the application further relates to an article characterized with such an authentication pattern and a method for performing such authentication.
  • contrast patterns are printed or otherwise applied to the surface of labels, documents or other products, for example to identify their authenticity verifiable. Contrast patterns contain coded information which can be called up, for example, via the Internet, in particular from the database of a manufacturer, distributor or other administrator, or in any case access data for such information.
  • This information provides information on the authenticity of electronically allocated or printed codes on documents or forms, certificates, authenticity seals or labels, such as for ID cards, ID cards or other personal or product-related codes
  • physical goods such as vehicle parts or other complex products can be personalized and individually identified in this way.
  • An authentication pattern provided on a label or other document or object is usually a noise or contrast pattern that can be electronically captured by copying, scanning, photographing, filming, or other visual recording and then its authenticity is verifiable.
  • the contrast is usually a brightness contrast between different shades of gray (for example, black and white) in the mostly printed pattern, also conceivable is a color contrast or other contrast.
  • contrast patterns with patterns that are visible to the naked eye, but that are not readily interpretable include QR codes (Quick Response) on items, billboards or other brochures; also on product packaging, printed matter and parcels or their labels.
  • QR codes Quick Response
  • the pattern surface is subdivided in a matrix-like manner into a multiplicity of pixel- or cache-shaped elementary surfaces of sufficiently small elementary edge length, minimum surface or other minimum dimension to make any digital or electronic detection and subsequent reproduction of already existing contrast patterns more difficult.
  • Authentication is done by photographing a noise pattern encountered on a document, label, or product and comparing the digital photo with original, original digital artwork from previously issued patterns. If there is sufficient agreement with at least one digital original (for example, if a similarity threshold of, for example, 80% is exceeded), the photographed pattern can be considered genuine. While the lawfully used contrast patterns were created directly from the digital template, any unauthorized additional visual capture and reproduction results in additional loss of information, which, together with the existing deviations, falls below the required level of similarity; the unauthorized product is recognizable as counterfeiting or imitation on the basis of its contrast pattern, even if, by the way, the product itself was not or hardly distinguishable from the original product.
  • Authentication patterns of the above type are still very tamper-proof and form a cost-effective, anytime, anywhere verifiable security feature (such as by photographing with the smartphone) to recognize counterfeit products.
  • verifiable security feature such as by photographing with the smartphone
  • the authentication pattern according to claim 1 is characterized in that the contrast elements which are distributed over the pattern surface of the authentication or contrast pattern are contiguous clusters of a plurality of pixels, tiles or other elementary surfaces.
  • the contrast elements which are distributed over the pattern surface of the authentication or contrast pattern are contiguous clusters of a plurality of pixels, tiles or other elementary surfaces.
  • the cluster-shaped contrast elements have no uniform size and shape, but nonuniform, in particular pseudo-randomly varied cluster sizes and / or cluster shapes.
  • the pattern surface thus contains no uniformly designed contrast elements (or, if appropriate, uniformly designed according to rotation), but contrast-configured contrast elements, each with a different shape.
  • the non-uniform, in particular pseudo-randomly varying sizes and / or shapes of the respective clusters mean that each cluster-shaped contrast element covers or spans a pseudo-randomly determined number of several elementary surfaces and / or a pseudo-randomly determined surface contour.
  • the covered or spanned (generally quadratic) elementary surfaces merge into a single contiguous cluster surface of the cluster in question, which contrasts with the surrounding complementary surfaces, with clusters of different sizes occurring within the pattern surface.
  • the clusters can be clusters calculated using parameters that are designed differently depending on different pseudorandomly selected parameter values and form a set of clusters, each of which has a plurality of specimens positioned within the pattern surface.
  • the cluster shapes and / or cluster sizes of the contrast elements must be randomly varied, ie more specifically, pseudorandomly varied.
  • these non-uniformly shaped clusters may have such cluster sizes and / or cluster shapes that result from size parameters and / or shape parameters, where nonuniform, ie differently predefined values of size parameters and / or shape parameters, the variably designed cluster sizes and / or Cluster shapes of the contrast elements result.
  • contrast elements of two different shapes and / or sizes exist within the pattern surface; Preferably, however, a larger plurality of different cluster sizes and / or cluster shapes that is (at least two digits and) at least large enough that it is not possible, in lossy reproduction of the respective contrast elements whose shape and / or size clearly the form and / or size of a particular cluster that occurs in the set of used clusters.
  • the authentication patterns or contrast or noise patterns discussed herein, as exemplified herein with reference to the figures and claims, are those patterns that are embodied on an object, i. are physically and in particular permanently formed on this object.
  • the authentication or other contrast or noise pattern permanently embodied on the article is particularly formed on and / or on the surface of the article, e.g. printed, glued, lasered and / or lasered, etched, imprinted or pressed therein; it can thus be formed on, at, in and / or below the surface of the article.
  • FIG. 1 is a schematic view of an article provided with an authentication pattern
  • FIG. 2 shows a schematic view of a label provided with an authentication pattern for identifying a further article
  • FIG. 3 shows a schematic, enlarged detail view of a conventional authentication pattern
  • Figure 4 is a schematic, enlarged sectional view of an exemplary
  • FIG. 5 shows outline contours of exemplary, cluster-shaped contrast elements of different shape and size for producing an improved authentication pattern, for example according to FIG. 4, FIG.
  • FIG. 6 shows outline contours of other exemplary cluster-shaped contrast elements for creating an improved authentication pattern
  • FIGS. 8A to 8F show different contrast surfaces of the authentication pattern
  • FIG. 4 which are cluster groups formed by partial overlapping of several cluster-shaped contrast areas
  • FIG. 9A shows the authentication pattern from FIG. 4 as a digital template
  • Figure 9B is a microscopic photographic image of a real sample made by printing the master sample of Figure 9A;
  • FIG. 10A shows an arrangement of four elementary surfaces of a conventional pattern
  • FIG. 10B shows an arrangement of four blocks, each containing five by five elementary surfaces, of a contrast pattern to be realized on a reduced scale, but constructed of cluster-shaped contrast elements the center of exactly one cluster-shaped contrast element is assigned to the surface of each coarse grid block
  • FIGS. 11A to 1C are outline contours of further non-square cluster-shaped contours
  • FIG. 1 schematically shows an object 50 which is provided with a contrast pattern 1 or noise pattern 1b, namely with an authentication pattern 1a.
  • the contrast pattern 1 is arranged in a partial region of a preferably flat or only slightly curved surface of the article 50, for example printed on it, lasered or lasered, etched, imprinted, pressed in or by other processing or manufacturing steps on, in, in and /. or formed below the surface of the article 50.
  • the article may in particular be a label 40, which carries the contrast pattern 1 and is printed in the simplest case.
  • the article 50 may further be a document or passport, a document or other document such as those enumerated or claimed in the specification.
  • the authentication pattern 1; la serves as a security feature and allows authentication such that when the pattern is photographed, scanned, or otherwise copied and compared to a digital template available on the Internet or from a manufacturer, dealer, or administrator, etc., it allows for review whether the authentication pattern was produced directly using the digital template (namely by the manufacturer) or first by at least one additional copy, ie was created with the help of another, apparently unauthorized process.
  • the authentication pattern 1a gives the article 40, 50 marked in this way effective protection against plagiarism or copy protection, in particular even in the case of objects which would not offer sufficient copy protection even on account of their easily copied design.
  • FIG. 2 shows a label 40 with a contrast pattern 1 or la, 1b, which is designed similarly to FIG.
  • the pattern is formed in a surface area of, for example, at least 4 mm 2 of the label area or larger; its outlines can be chosen rectangular or in any other way.
  • inscriptions 14 such as Logos, text components, application or safety instructions or other markings of the label or product to be labeled 50; Be provided 60, optionally also other security features to protect against imitation or unauthorized removal of the labeled object 50; 60th
  • FIG. 3 shows a conventional contrast pattern 1, as currently described as the noise or authentication pattern 1b; la is used on labels or other objects for their authentication, in a schematic, greatly enlarged detail view.
  • the pattern surface 10 of the contrast pattern 1 is a matrix or a matrix or raster-shaped arrangement of pixels 2, namely square area tiles or elementary areas 3 of uniform area size distributed in two different, contrasting brightnesses on the matrix-shaped grid of the pattern area 10 are.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an authentication or noise or contrast pattern 1 proposed according to this application; la; lb also enlarged magnification.
  • a contrast pattern 1 printed on a label 40 or other product 50 does not initially reproduce the ideal grid-like structure of its digital master sample in perfect perfection.
  • a sufficient degree of similarity between the printed image and a digital template stored, for example, on the Internet or a local database, as in FIG. 4 can be recognized as part of the pattern check or authentication.
  • the ideal pattern structure according to FIG. 4 can therefore also be recognized in the real reproduction of this pattern template, in particular in the first-time original impression or in the manufacturer-side printed image of this pattern, as well as in the digital template.
  • the original pattern image can be reconstructed with sufficient accuracy to retrieve and assign the underlying digital master.
  • the measure and the required limit for the similarity between the impression and the digital master can be expressed, for example, by the number or the proportion of corresponding (lighter or darker) pixels, but information losses by the number or the frequency of pixel errors over the pattern area 10 of the Contrast pattern 1.
  • Contrast patterns as in FIG. 3 or 4 can be produced, for example, by offset printing, for example by exposure images, printing plates and production equipment intended therefor.
  • the print-related printing resolution is to be distinguished from the properties of the printed matrix contrast patterns and their coarser pixel sizes predefined by the pattern design; Subsequently, only the pattern properties of the patterns themselves, as they can be selected and predefined in the pattern design, are addressed.
  • the contrast pattern 1 according to FIG. 4 is basically constructed differently, as can be seen immediately when comparing FIG. 3.
  • the contrast elements formed from only one (here black) pixel 2 and only surrounded by complementary surfaces 9 of the other gray tone are missing.
  • contrast elements 5 only occur as respective contiguous clusters 15, of which each cluster consists of a plurality of mutually adjacent elementary surfaces 3 arranged in the matrix-type raster and fused together.
  • Each of these clusters thus has a more complex outer contour which runs in steps, at least in regions, in particular in those contour sections which do not interfere with further cluster-shaped contrast elements 5; 15 overlap.
  • the contrast pattern surface is free of isolated contrast elements surrounding on all sides by complementary surfaces, which consist of only a single cached or pixel-shaped elementary surface 3, ie of only a single pixel 2 would exist.
  • Conventional patterns, such as in FIG. 3, use a large number of free-standing black single pixels as well as free-standing white single pixels, in about the same frequency for both gray levels, since the proportion of light and dark elementary areas is around 50% for a contrast pattern to enable the highest possible density of information.
  • FIG. 4 there are practically no black individual pixels, and even in the edge region 11 these can be dispensed with.
  • White single pixels certainly occur in FIG.
  • FIG. 5 shows, in an enlarged view, outlines of contrast elements 5 present as clusters 15 of a plurality of adjacent elementary surfaces 3.
  • Some of these or other cluster-like contrast elements 5 composed as an example of square, elementary surface pieces; 15 can also be used as a set of cluster-shaped contrast elements of variable size and / or shape to form the novel contrast pattern.
  • each cluster-shaped contrast element 5; 15 of the set a plurality of copies distributed over the pattern surface 10 of the contrast pattern.
  • the distribution of differently shaped, individually cluster-shaped contrast surfaces 5; 15 may also be obtained by pseudo-randomly assigning a given cluster shape to a plurality of locations within the pattern area 10 and subjecting it to an individual size and / or shape change, which is also pseudorandomly determined for each location.
  • each contrast element 5; 15 whose size and / or shape, ie the outline contour can be varied by the extent and / or area distribution of each contrast element 5; 15 is set individually and in particular pseudo-randomly along a first and / or second lateral direction x, y.
  • the lateral directions x, y are main directions of the matrix-shaped basic grid of the contrast pattern, along which the pattern surface 10, for example, along equidistant lines into a multiplicity of equally sized, in particular square, pieces 2; 3 is divided.
  • each contrast element 5 is composed of elementary surfaces in such a way that the cluster diameter along the first or second lateral ral direction x, y in each case an odd number of edge lengths a of the elementary surfaces 2; 3 corresponds.
  • the area size of a cluster can be specified as the number of elementary surfaces it contains.
  • the height and width of each cluster 15 always corresponds to an even multiple of the elementary edge length a.
  • the cluster-shaped contrast elements 5; 15 preferably superimposed, ie overlapped in respective subregions of their surfaces.
  • each individual contrast element 5 can be mirror-symmetrical with respect to one or two mirror axes 16; 16a, 16b along the main lateral directions x, y and partly along diagonally extending mirror axes 17; 17a, 17b or at least be recognized within cluster groups by the set of predefined, permissible cluster outlines. All mirror axes 16, 17 pass through the center 25 of the respective cluster 5; 15, which is at least one center of symmetry and usually also the center of gravity, ie area centroid of the respective cluster 15. In Figure 5, this center 25 is located in the center of area 6 of an elementary surface 3; in contrast, in FIG. 6 on a corner 7 between four adjacent elementary surfaces 3a, 3b, 3c, 3d. Clusters of Figure 6 are also common with those of Figure 5 as a set of contrast elements 5; 15 for filling the otherwise visually complementary pattern surface 10 of the contrast pattern 1 usable.
  • FIG. 7 shows further examples of cluster-shaped contrast elements 5; 15 with only one mirror axis 16; 17, which are usually diagonal to the main lateral directions x, y; runs; they may also occur in a set of allowed outlines of individual clusters.
  • the noise pattern according to FIG. 3 that from FIG. 4 is based on predefined substructures having a more complex outline contour than the outline contour of individual elementary surfaces 3, namely on clusters 15 of predefined, in particular varied size and / or shape (for example according to FIGS. 5 to 7) ), the contrast elements 5 of the contrast pattern 1; la; form lb.
  • the cluster-shaped contrast elements 5; 15 may overlap each other;
  • a preferred additional feature of an improved contrast pattern 1; la consists in that the cluster-shaped contrast elements 5; 15 are distributed so that adjacent clusters may overlap one another, i. that many neighboring clusters (according to the statistically chosen parameter values) sometimes overlap one another. Their each consisting of several elementary pixels 2; 3 constructed contrast surfaces can therefore merge together, which often results in more complex, more extensive and less symmetrical cluster groups from adjacent clusters 15.
  • FIGS. 8A to 8F show examples of cluster groups 35 which can arise from a plurality of clusters 15 or cluster-shaped contrast elements 5 by partial overlapping of their predefined outlines.
  • the cluster groups 35 of FIGS. 8A and 8B are an overlap of two cluster-shaped contrast elements 5; As a result of the high symmetry of the individual clusters, each of them can still be recognized in a cluster group 35 on the basis of the remaining outlines, and the respective cluster center 25 can be determined ; also in the case of larger cluster groups 35 formed from three or more overlapping clusters, as in FIGS. 8C to 8F.
  • the high symmetry allows computational separation (to recover the hidden information) of fused clusters 15 of a cluster group, so that a cluster-shaped contrast element 5; 15 must not necessarily be surrounded on all sides by complementary surfaces 9 in order to be recognizable as a cluster of a very specific size, shape and / or position.
  • FIG. 9A shows a section of the authentication or contrast pattern 1; la from FIG. 4 as a digital template 30. If the surface of an object is printed with the authentication pattern or otherwise provided with this pattern, a printed image or another objective copy of this original, original lent digital pattern on the object, which (s) reproduces the originally predefined pattern.
  • FIG. 9A not only shows the digital pattern template 30 according to FIG. 4, ie the actually desired printed image, as it is mathematically or mathematically defined, but with certain deviations also the one-time printing on a label, document or article, etc. largely the same content, but always with certain deviations generated print image.
  • the printed image has certain printing inaccuracies and manufacturing tolerances, but they are low because it is the first, original printed image containing only their own deviations from the original digital pattern template 30.
  • Figure 9B shows a microscopic image 70 of an already printed image of an authentication pattern 1, 1a, 1b, i.
  • Figure 9A (which identifies, for example, a label 40 or other item 50) of the authentication pattern 1, 1a, 1b, which has been obtained by photographing through a microscope.
  • This photographically (namely, microscopically), or alternatively copied, scanned, or shot image 70 of Figure 9B forms either an authentic, printed pattern, e.g. printed again by the manufacturer.
  • the counterfeiting can only have been caused by a real, printed pattern being photographed and reprinted by the forger.
  • the microscopic-photographic reproduction in Figure 9B is already the second photographic reproduction, which therefore has appreciably larger deviations, i. has a measurably lower degree of similarity to the original digital template 30 ( Figures 4 and 9A) and / or with the original, legally first printed image.
  • This varying degree of similarity, or more precisely the similarity difference between the two cases - a photograph of the original or a photograph of a forgery already produced by photographing and reprinting - makes them both distinguishable from each other.
  • the photographic image 70 ( Figure 9B) created therefrom is to be compared to an original.
  • the comparison is usually done with a digital template 30 ( Figures 4 and 9A), which is available, for example, over the Internet at a manager, dealer or manufacturer.
  • a digital template 30 Figures 4 and 9A
  • Digital photos would then be compared to the digital photo 70 to be tested from FIG. 9B.
  • the digital template 30 (FIGS. 4 and 9A), but also the printed authentication pattern 1, has, if the clusters 15 have approximately the same average size as the individual pixels 2; 3 (see Figure 3) are printed, a more difficult to interpret pattern structure, since now even the simplest formed contrast elements 5; 15 are no longer square elementary surfaces, but are different and unpredictably large and anisotropically designed patches which are also individually offset from a matrix (coarse) grid of blocks (see below), i. visually misplaced.
  • FIG. 10A shows a detail of four pixels or elementary surfaces 2; 3 shows a conventional pattern and FIG. 10B shows four blocks 13, each of 25 pixels or elementary areas 2, realized or to be realized in (here five times) reduced scale; 3.
  • Each block 13 corresponds to a coarse grid block 13, on its surface in the statistical average in each case a cluster-shaped contrast element 5; 15 deleted. This means that over the sample surface the number of blocks 13 is the same as the number of cluster-shaped contrast elements 5; 15.
  • the cluster-shaped, novel contrast pattern 1 is designed such that the pattern area can be subdivided into equally sized blocks of (2n + 1) x (2n + 1) or (2n) x (2n) pixels, such that each individual block 13 the midpoint of a respective cluster-shaped contrast element 5; 15 deleted.
  • the respective cluster-shaped contrast element may be associated with the respective block 13 and / or positioned so that its center is located in the respective block 13. Alternatively, however, it suffices, for example, if statistically a cluster is omitted for each block 13. Exemplary positions of the centers of the clusters are marked in Figure 10B per block 13 with x; they are usually not in the middle pixel of the block concerned 13, but laterally offset.
  • FIGS. 11A to 1C show non-square, cluster-shaped filling elements 5, 15 similar to those of FIGS. 5 to 7, but with comparatively simple, less frequently occurring geometry, which however is sufficient to explain the shape design of the clusters.
  • Shown are 7 x 7 elementary surfaces 2; 3, which are each individually square or pixel-shaped and of which the middle 25 as in Figure 10B form a block 13 which corresponds to a coarse grid block, on the surface of the center of exactly one cluster-shaped contrast element 5; 15 deleted.
  • size and / or shape parameters for the clusters serve parameters that can be interpreted as a radius or a size corresponding to a radius in the two lateral directions x, y and the diagonal direction d.
  • Size and shape of the filling or contrast elements 5; 15 can be calculated using suitable formulas and pseudo-randomly selectable parameters.
  • xR corresponds to a horizontal cluster width
  • yR to a vertical cluster width (along the lateral principal directions x, y of the pattern)
  • dR to a cluster width in the diagonal direction, the widths here being interpretable as a radius.
  • a numerical range between 1.5 and 4.0 may be prefilled with interval steps of 0.5; Within this range of values, the three parameters for each contrast element 5; 15 given individually and pseudorandomly and from this with the aid of a mathematical pixel shape function shape and size of this contrast element 5; 15 calculated.
  • relative coordinates of all 25 elementary areas (as well as the elementary areas of adjacent rows and columns) relative to the position of the mean elementary area of block 13 whose pixel center also represents the center of this 5x5 pixel block 13 are expressed as relative coordinates relX, relY (for example with parameter values -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3).
  • the relative positions relX, relY are input to a suitable mathematical formula for calculating the brightness values of the respective pixels in addition to the parameters xR, yR and dR in order to obtain the brightness value for each pixel point (for example a brightness value of 0.0 for the color white and a value of 1.0 for black).
  • a comparison is made with a vector length originating from the block center of the block 13, formed from the root of the absolute values of the squares of both relative coordinates relX and relY with a directional critical radius, the directionality being determined by the ratio between the vertical to the horizontal deviation relY / relX is parameterized.
  • some of these coordinates were reduced by 0.001 to avoid dividing by zero.
  • the evaluation of the above formula for each elementary area 3 or each pixel 2 as a function of its position and the predefined parameter values xR, yR and dR then supplies the cluster shapes of FIGS. 11A to 1 IC.
  • the above example shows how the geometries of cluster-shaped filling elements 5; 15 based on pseudo-random parameters xR, yR, dR of suitable parameter values are computationally definable in order to produce systematically, but nevertheless pseudo-randomly, a still more difficult to reconstruct, particularly forgery-proof contrast pattern.
  • the position of the clusters is varied pseudorandomly, in particular by pseudorandom offset offsets relative to the centers of, for example, blocks 13 (in this case, 5 ⁇ 5 in each case) -Pixeln).
  • pseudorandom offset offsets relative to the centers of, for example, blocks 13 (in this case, 5 ⁇ 5 in each case) -Pixeln).
  • the block size does not need 13 to the size of the conventionally individually distributed pixels 2; 3 to be downsized;
  • a novel, cluster-based contrast pattern whose clusters are printed larger than previously the individual pixels 2 or elementary surfaces 3 is sufficient
  • Safety advantage over the conventional pattern, since a pattern with exclusively cluster-shaped pattern structure thanks to the variable shape, size and / or offset positions of the cluster-shaped contrast elements 5; 15 is computationally more difficult to reconstruct from a photographed pattern than a pattern with additional single pixels.
  • edge length of the square pixel fields 2; 3 can therefore be chosen larger than conventionally required, so that despite lower pixel density, a security advantage is achieved.
  • the authentication pattern can be printed in a variable, optimally selectable print resolution, in view of the typical resolution smartphones or other readers to maximize the similarity difference achievable when photographing and comparing an authentic pattern versus a nonauthentic pattern.
  • digital pattern templates for authentic, legally assigned or misprinted contrast patterns and / or photographic or other images produced from stock are used as comparison samples.
  • a manufacturer, dealer, or administrator of any printed or otherwise issued authentication pattern can create and store a digital image that facilitates counterfeit detection when compared later with a digital image of any potentially foreign or fake contrast pattern. If such a precautionary created and preserved digital image of each authentic sample is used as a reference instead of the digital template, the differences between the authentic, printed patterns and their digital templates no longer affect the comparison as a source of error, since there are two photographs of real printed patterns be compared. Those information losses resulting from the printing of the authentic pattern and the creation of a digital image thereof as a reference image are already taken into account in this photographic reference image and need no longer be excluded when compared with an image of a foreign, unknown authentication pattern. This leads to an enlargement of the counterfeiting distance between authentic and non-authentic contrast patterns or digital images of them.
  • the design of the digital original can be optimized for the printing processes used for its imprint, as well as for the channel properties of the photo camera or other image recording device for producing the photographic reference images.
  • the grain size of the digital Vorläge or the pitch of the contrast pattern to be used to the resolution limits of the printing process and / or the image pickup device can be adjusted.
  • All embodiments may, instead of with black and white also formed in different grayscale elementary surfaces, possibly with more than two gray levels or with other types of contrasts (eg, color contrasts).
  • contrasts eg, color contrasts
  • digital color photos can also be created and stored as reference images.

Abstract

Es wird ein Authentifizierungsmuster (la) vorgeschlagen, mit dem die Echtheit oder eine andere Eigenschaft eines Gegenstands oder eine Berechtigung überprüfbar und/oder eine sonstige Authentifizierung durchführbar ist, wobei das Authentifizierungsmuster (la) ein Rauschmuster (lb) oder ein sonstiges Kontrastmuster (1) umfasst, das durch Kopieren, Scannen, Fotografieren, Filmen oder sonstiges bildliches Aufzeichnen erfassbar ist, mit bloßem Auge jedoch visuell nicht auflösbar ist, wobei das Kontrastmuster (1) zumindest Folgendes aufweist: - eine Musterfläche (10), - eine Vielzahl von Kontrastelementen (5), die innerhalb der Musterfläche (10) verteilt an geordnet, durch komplementäre Flächen (9) zumindest stellenweise voneinander ge trennt und als Helligkeitskontrast oder sonstiger Kontrast gegenüber den komplementären Flächen (9) erfassbar sind, - eine matrixförmige Aufteilung der Musterfläche (10) in quadratische, kacheiförmige oder anderweitig pixelförmige Elementarflächen (3) einer einheitlichen, für das Kontrast muster (1) charakteristischen kleinstmö glichen Kantenlänge (a), Flächengröße (f) oder sonstigen Mindestabmessung, wobei die Kontrastelemente (5) jeweils zusammenhängende Cluster (15) aus einer jeweiligen Mehrzahl einander benachbarter Elementarflächen (3) sind und wobei innerhalb der Musterfläche (10) die clusterförmigen Kontrastelemente (5; 15) eine uneinheitliche, pseudozufällig variierte Größe und/oder Form besitzen.

Description

Beschreibung
Authentifizierungsmuster mit Kontrastelementen und komplementären Flächen, Gegenstand und Verfahren
Die Anmeldung betrifft ein Authentifizierungsmuster, das ein Rauschmuster oder anderweitiges Kontrastmuster mit darin angeordneten Kontrastelementen und dazu komplementären Flächen umfasst. Mit solch einem Authentifizierungsmuster ist die Echtheit oder eine sonstige Eigenschaft eines Gegenstands oder eine Berechtigung, etwa eine Zugangs-, Teil- nähme- oder Nutzungsberechtigung überprüfbar. Auch andere Arten von Authentifizierungen sind mit einem solchen Muster durchführbar. Die Anmeldung betrifft ferner einen Gegenstand, der mit einem solchen Authentifizierungsmuster gekennzeichnet ist, sowie ein Verfahren zum Durchführen einer solchen Authentifizierung. In zahlreichen Anwendungsgebieten, bei denen ein Schutz vor unbefugter Nachahmung, Fälschung oder Manipulation erforderlich ist, werden auf die Oberfläche von Etiketten, Dokumenten oder sonstigen Produkten Kontrastmuster aufgedruckt oder anderweitig angebracht, um z.B. deren Echtheit überprüfbar zu kennzeichnen. Kontrastmuster enthalten kodierte Informationen, die etwa über das Internet abrufbar, insbesondere aus der Datenbank eines Herstellers, Händlers oder sonstigem Verwalters abrufbar sind, oder jedenfalls Zugangsdaten zu solchen Informationen. Diese Informationen (Seriennummern, Mitgliedsnummern etc.) geben z.B. Auskunft über die Echtheit von elektronisch zugeteilten oder in gedruckter Form weitergegebenen Codes auf Dokumenten oder Formblättern, Urkunden, Echtheitssiegeln oder Etiketten, etwa für Ausweise, ID-Karten oder sonstige personen- o- der produktbezogene Identitätsnachweise, Eintrittskarten, Berechtigungsausweise, Zah- lungs- oder Buchungsnachweise oder Kennzeichen etc. Auch gegenständliche Waren wie Fahrzeugteile oder andere komplexe Produkte können auf diese Weise personalisiert und individuell identifiziert werden. Ein Authentifizierungsmuster, das auf einem Etikett oder sonstigen Dokument oder Gegenstand vorgesehen ist, ist meist ein Rausch- oder Kontrastmuster, das durch Kopieren, Scannen, Fotografieren, Filmen oder sonstige bildliche Aufzeichnung elektronisch erfassbar und dann auf seine Echtheit überprüfbar ist. Als Kontrast dient meist ein Helligkeitskontrast zwischen verschiedenen Graustufen (beispielsweise Schwarz und Weiß) im zumeist aufgedruckten Muster, denkbar ist auch ein Farbkontrast oder sonstiger Kontrast. Es gibt Kontrastmuster mit Musterfiächen, die mit bloßem Auge erkennbar, doch lediglich nicht ohne Weiteres interpretierbar sind; dazu gehören QR-Codes (Quick Response) auf Gegenständen, Werbeplakaten oder sonstigem Prospektmaterial; ferner auf Produktverpackungen, Drucksachen und Paketsendungen oder deren Aufklebern. Bei der vorliegenden Anmeldung hingegen geht es nicht um solche bereits visuell erkennbare Muster, sondern um solche Kontrast- und Authentifizierungsmuster, bei denen die Musterelemente absichtlich so klein dimensioniert sind, dass sie nicht nur mit bloßem Auge nicht erkennbar, sondern auch durch Abfotografieren und erneutes Ausdrucken nicht in hinreichender Auflösung reproduzierbar sind, um eine unbefugte Nachahmung solcher Muster zu verhindern. Die Musterfläche ist matrixförmig in eine Vielzahl pixel- oder kacheiförmiger Elementar- flächen hinreichend klein gewählter elementarer Kantenlänge, Mindestfiäche oder sonstiger Mindestabmessung unterteilt, um jedes digitale bzw. elektronische Erfassen und anschließende Reproduzieren bereits existierender Kontrastmuster zu erschweren.
Die Authentifizierung, d.h. Echtheitsprüfung erfolgt, indem ein auf einem Dokument, Eti- kett oder Produkt angetroffenes Rauschmuster fotografiert und das digitale Foto mit her- stellerseitigen, ursprünglichen Digitalvorlagen von bereits herausgegebenen Mustern verglichen wird. Bei ausreichender Übereinstimmung mit zumindest einer Digitalvorlage (etwa bei Überschreitung eines Grenzwerts für den Ähnlichkeitsgrad von z.B. 80 %) kann das fotografierte Muster als echt gelten. Während die rechtmäßig im Verkehr befindlichen Kontrastmuster direkt anhand der Digitalvorlage erstellt wurden, ergibt jedes unbefugte, zusätzliche bildliche Erfassen und Reproduzieren zusätzliche Informationsverluste, die gemeinsam mit den bereits vorhandenen Abweichungen den erforderlichen Grenzwert hinsichtlich des notwendigen Ähnlichkeitsgrades unterschreiten; das unbefugt gekennzeichnete Produkt wird anhand seines Kontrastmusters als Fälschung oder Nachahmung erkenn- bar, selbst wenn das Produkt selbst im Übrigen vom Originalprodukt nicht oder kaum unterscheidbar wäre. Authentifizierungsmuster der obigen Art sind bislang noch sehr fälschungssicher und bilden ein kostengünstiges, jederzeit und überall rasch überprüfbares Sicherheitsmerkmal (etwa durch Fotografieren mit dem Smartphone), um gefälschte Produkte zu erkennen. Trotz der Wirksamkeit heutiger Authentifizierungsmuster ist es jedoch wünschenswert, den Sicherheitsvorsprung gegenüber kontinuierlich weiterentwickelten Fälschungs-, Mani- pulations- und Reproduktionsmethoden zu erhöhen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Authentifizierungsmuster und beliebige damit gekennzeichnete Gegenstände bereitzustellen, die noch besser als herkömmlich von gefälschten oder unbefugt hergestellten, nachgeahmten und/oder weitergegebenen Au- thentifizierungsmustern und damit gekennzeichneten Gegenständen unterscheidbar sind. Ferner soll die Erkennung und Unterscheidung einerseits rechtmäßig autorisierter und andererseits nachgeahmter bzw. gefälschter Kontrastmuster und Produkte noch einfacher, noch leichter und/oder noch schneller durchführbar sein.
Diese Aufgabe wird durch das Authentifizierungsmuster gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das Authentifizierungsmuster gemäß Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontrastelemente, die über die Musterfiäche des Authentifizierungs- bzw. Kontrastmusters ver- teilt sind, zusammenhängende Cluster aus jeweils mehreren Pixeln, Kacheln oder sonstigen Elementarflächen sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kontrastmustern bilden nicht mehr einzelne Pixel oder sonstige quadratische, matrixförmig angeordnete Elementarfiä- chen einzeln die jeweiligen Kontrastelemente, sondern nur noch Aggregate, d.h. Cluster aus jeweils mehreren zusammenhängenden, d.h. benachbarten Elementarflächen werden als Kontrastelemente verwendet. Dabei besitzen die clusterförmigen Kontrastelemente keine einheitliche Größe und Form, sondern uneinheitliche, insbesondere pseudozufällig variierte Cluster-Größen und/oder Cluster-Formen. Die Musterfiäche enthält somit keine einheitlich gestalteten (oder ggfs. nach Rotation betrachtet einheitlich gestalteten) Kontrastelemente, sondern untereinander unterschiedlich gestaltete, jeweils clusterförmige Kon- trastelemente. Durch die clusterartige Zusammenballung jeweils mehrerer Elementarfiä- chen zu Clustern nicht vorhersagbarer Cluster-Form und/oder Cluster-Größe, für die es im Gegensatz zu einfachen Kachelmustern keine einheitlichen Standardmaße mehr gibt, ent- steht beim versuchsweisen Reproduzieren des Musters ein zusätzliches Maß an Unsicherheit und Fehleranfälligkeit, das die Differenz der erzielbaren Ähnlichkeitsgrade erhöht, wenn einerseits ein autorisiertes und andererseits ein nicht-autorisiertes Authentifizierungs- muster mit einer nachweislich echten Originalvorlage verglichen werden; der Sicherheits- abstand zwischen beiden Fällen wird dadurch erhöht. Der Aufbau der Musterfläche aus unvorhersehbar geformten und/oder aus in unvorhersehbaren Größen (etwa ausgedrückt als Anordnung und/oder Anzahl von Elementarkacheln pro jeweiligem Cluster) vorkommenden Kontrastelementen führt zu einem zusätzlichen Gewinn an Sicherheitsvorsprung für ein autorisiertes Authentifizierungsmuster gegenüber einem nicht-autorisierten Authentifi- zierungsmuster.
Die uneinheitlichen, insbesondere untereinander pseudozufällig variierend gestalteten Größen und/oder Formen der jeweiligen Cluster bedeuten, dass jedes clusterförmige Kontrastelement eine pseudozufällig festgelegte Anzahl von mehreren Elementarflächen und/oder eine pseudozufällig festgelegte Flächenkontur abdeckt bzw. überspannt. Dabei verschmelzen insbesondere die abdeckten bzw. überspannten (i.d.R. quadratischen) Elementarflächen zu einer einzigen zusammenhängenden, gegenüber den umliegenden komplementären Flächen kontrastierenden Cluster-Fläche des betreffenden Clusters, wobei innerhalb der Musterfläche verschieden große Cluster vorkommen. Die Cluster können insbesondere mit Hilfe von Parametern errechnete Cluster sein, die in Abhängigkeit von unterschiedlichen, pseudozufällig gewählten Parameterwerten unterschiedlich gestaltet sind und einen Satz von Clustern bilden, von denen jeweils eine Vielzahl von Exemplaren innerhalb der Musterfläche positioniert ist. Es braucht aber sich nicht jedes einzelne Cluster bzw. Kontrastelement von jedem übrigen Cluster bzw. Kontrastelement hinsichtlich seiner Form oder Größe zu unterscheiden, da durchaus Cluster bzw. Kontrastelements identischer Form und Größe mehrfach, d.h. wiederholt innerhalb der Musterfläche vorkommen dürfen. Gerade bei einem vordefinierten„Satz" auftretender C luster-Formen und/oder Cluster-Größen o- der einer sonstigen Auswahl oder Vorauswahl zulässiger C luster-Formen und/oder Cluster- Größen, die in der Musterfläche verkörpert sind, kann je nach Ausführungsform sogar er- wünscht sein, dass (auch gerade angesichts der großen Anzahl innerhalb der Musterfläche unterzubringender Kontrastelemente) die verschiedenen C luster-Formen und/oder Cluster- Größen in größeren Stückzahlen vorkommen und nicht für jedes einzelne Kontrastelement eine neue, sonst nirgends innerhalb der Musterfläche auftretende Cluster-Form oder Clus- ter-Größe gesucht werden muss. Zumindest aber muss eine gewisse Vielzahl bzw. Mehrzahl unterschiedlicher Cluster-Formen und/oder Cluster-Größen vorhanden sein. Ferner müssen die Cluster-Formen und/oder Cluster-Größen der Kontrastelemente zufällig variiert sein, d.h. genauer gesagt pseudozufällig variiert sein. Insbesondere können diese uneinheitlich geformten Cluster solche Cluster-Größen und/oder Cluster-Formen besitzen, die sich aus Größenparametern und/oder Formparametern ergeben, wobei uneinheitliche, d.h. unterschiedlich vorgegebene Werte von Größenparametern und/oder Formparametern die variiert gestalteten Cluster-Größen und/oder Cluster-Formen der Kontrastelemente ergeben. Im einfachsten Fall existieren innerhalb der Musterfläche Kontrastelemente zweier verschiedener Formen und/oder Größen; vorzugsweise jedoch eine größere Mehrzahl unterschiedlicher Cluster-Größen und/oder Cluster-Formen, die (vorzugsweise mindestens zweistellig und) zumindest so groß ist, dass es nicht gelingt, bei verlustbehafteter Reproduktion der jeweiligen Kontrastelemente deren Form und/oder Größe eindeutig der Form und/oder Größe eines bestimmten Clusters, der in dem Satz verwendeter Cluster vorkommt, zuzuordnen.
Im Übrigen handelt es sich bei den hier behandelten Authentifizierungsmustern bzw. Kontrast- oder Rauschmustern, wie sie hier in exemplarischen Ausführungsformen anhand der Figuren und Ansprüche erläutert sind, um solche Muster, die an einem Gegenstand ausgebildet bzw. verkörpert, d.h. an diesem Gegenstand körperlich und insbesondere dauerhaft ausgebildet sind. Das am Gegenstand dauerhaft verkörperte Authentifizierungs- oder sonstige Kontrast- oder Rauschmuster ist insbesondere an und/oder auf der Oberfläche des Gegenstands ausgebildet, z.B. aufgedruckt, aufgeklebt, aufgelasert und/oder darin eingelasert, eingeätzt, einbelichtet oder eingepresst ist; es kann somit auf, an, in und/oder unter der Oberfläche des Gegenstandes ausgebildet sein.
Exemplarische Ausführungsbeispiele werden nachfolgend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Gegenstandes, der mit einem Authentifizie- rungsmuster versehen ist, Figur 2 eine schematische Ansicht eines mit einem Authentifizierungsmuster versehenen Etiketts zum Kennzeichnen eines weiteren Gegenstandes,
Figur 3 eine schematische, vergrößerte Ausschnittansicht eines herkömmlichen Au- thentifizierungsmusters,
Figur 4 eine schematische, vergrößerte Ausschnittansicht eines exemplarischen
Ausführungsbeispiels eines verbesserten Authentifizierungsmusters, Figur 5 Umrisskonturen exemplarischer, clusterförmiger Kontrastelemente unterschiedlicher Form und Größe zum Erzeugen eines verbesserten Authentifizierungsmusters etwa gemäß Figur 4,
Figur 6 Umrisskonturen anderer exemplarischer, jeweils clusterförmiger Kontras- telemente zur Erstellung eines verbesserten Authentifizierungsmusters,
Figur 7 Umrisskonturen weiterer exemplarischer clusterförmiger Kontrastelemente mit teilweise anderer Symmetrie und Geometrie als in den Figuren 5 und 6, die Figuren 8A bis 8F unterschiedliche Kontrastflächen des Authentifizierungsmusters aus
Figur 4, die durch teilweise Überlappung mehrerer clusterförmiger Kontrastflächen entstandene C luster gruppen sind,
Figur 9A das Authentifizierungsmuster aus Figur 4 als digitale Mustervorlage,
Figur 9B ein mikroskopisch gewonnenes fotografisches Abbild eines realen Musters, das durch Drucken der Mustervorlage aus Figur 9A hergestellt wurde,
Figur 10A eine Anordnung von vier Elementarflächen eines herkömmlichen Musters,
Figur 10B eine Anordnung von vier, jeweils fünf mal fünf Elementarflächen enthaltende Blöcken eines in verkleinertem Maßstab zu realisierenden, dafür aber aus clusterförmigen Kontrastelementen aufgebauten Kontrastmusters, bei dem auf die Fläche jedes Grob-Rasterblocks der Mittelpunkt genau eines clusterförmigen Kontrastelements entfällt, und die Figuren 11 A bis 1 IC Umrisskonturen weiterer, nicht-quadratischer clusterförmiger
Kontrastelemente zur Erläuterung der Konturberechnung.
Figur 1 zeigt schematisch einen Gegenstand 50, der mit einem Kontrastmuster 1 bzw. Rauschmuster lb, nämlich mit einem Authentifizierungsmuster la versehen ist. Das Kontrastmuster 1 ist in einem Teilbereich einer vorzugsweise ebenen oder nur schwach ge- krümmten Oberfläche des Gegenstandes 50 angeordnet, beispielsweise auf ihn aufgedruckt, aufgelasert oder eingelasert, eingeätzt, einbelichtet, eingepresst oder durch sonstige Bearbeitungs- oder Herstellungsschritte auf, an, in und/oder unter der Oberfläche des Gegenstandes 50 ausgebildet. Der Gegenstand kann insbesondere ein Etikett 40 sein, das das Kontrastmuster 1 trägt und im einfachsten Fall damit bedruckt ist. Der Gegenstand 50 kann weiterhin ein Dokument oder Ausweis, eine Urkunde oder ein sonstiges Schriftstück etwa der in der Beschreibungseinleitung aufgezählten oder beanspruchten Arten sein. Das Authentifizierungsmuster 1; la dient als Sicherheitsmerkmal und ermöglicht eine Authentifizierung in der Weise, dass das Muster, wenn es fotografiert, gescannt oder anderweitig kopiert und mit einer im Internet oder bei einem Hersteller, Händler oder Verwalter etc. ver- fügbaren digitalen Mustervorlage verglichen wird, eine Überprüfung ermöglicht, ob das Authentifizierungsmuster direkt unter Verwendung der digitalen Mustervorlage (nämlich durch den Hersteller) hergestellt wurde oder erst durch mindestens einmaliges zusätzliches Kopieren, d.h. mit Hilfe eines weiteren, offenbar nicht autorisierten Vorgangs entstanden ist. Das Authentifizierungsmuster la verleiht dem so gekennzeichneten Gegenstand 40, 50 einen effektiven Plagiats- oder Kopierschutz, insbesondere auch bei Gegenständen, die selbst aufgrund ihrer leicht kopierbaren Bauweise keinen hinreichenden Kopierschutz bieten würden.
Figur 2 zeigt ein Etikett 40 mit einem ähnlich wie in Figur 1 gestalteten, beispielsweise aufgedruckten Kontrastmuster 1 bzw. la, lb. Das Muster ist in einem Flächenbereich von beispielsweise mindestens 4 mm^ der Etikettenfläche oder größer ausgebildet; seine Umrisse können rechteckig oder in beliebiger anderer Weise gewählt werden. In sonstigen Flächenbereichen des Etiketts 40 außerhalb des Musters können Beschriftungen 14 wie z.B. Logos, Textbestandteile, Anwendungs- oder Sicherheitshinweise oder sonstige Kennzeichnungen des Etiketts oder des zu etikettierenden Produkts 50; 60 vorgesehen sein, wahlweise auch weitere Sicherheitsmerkmale zum Schutz vor Nachahmung oder unbefugtem Entfernen von dem etikettierten Gegenstand 50; 60.
Figur 3 zeigt ein herkömmliches Kontrastmuster 1 , wie es derzeit als Rausch- bzw. Au- thentifizierungsmuster lb; la an Etiketten oder anderen Gegenständen zu deren Authentifizierung verwendet wird, in schematischer, stark vergrößerter Ausschnittansicht. Die Musterfläche 10 des Kontrastmusters 1 ist eine Matrix bzw. eine matrix- oder rasterförmige Anordnung von Pixeln 2, nämlich von quadratischen Flächenkacheln bzw. Elementarflä- chen 3 einheitlicher Flächengröße, die in zwei unterschiedlichen, zueinander kontrastierenden Helligkeiten auf das matrixförmige Raster der Musterfläche 10 verteilt sind.
Im Vorgriff auf die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele der weiteren Figuren und der Patentansprüche werden hier Elementarflächen der einen von zwei Gestaltungsweisen (beispielsweise schwarz oder zumindest dunkel oder anderweitig kontrastierend) als„Kontrastelemente" 5 bezeichnet, wohingegen Elementarflächen der anderen der beiden Gestaltungsweisen (beispielsweise weiß oder hell bzw. in einem anderen Grauton als die Kontrastelemente) als„komplementäre Flächen" 9 bezeichnet werden. Gleiches gilt für die Figuren 4 bis 1 IC. Kontrastelemente 5 einerseits und komplementäre Flächen 5 andererseits sind zueinander komplementär; dort, wo kein Kontrastelement 5 liegt, liegt eine komplementäre Lückenfläche 9 und umgekehrt. Die Zuordnungen von hellen und dunklen (oder anderweitig auf zweierlei Weise ausgebildeten) Ausgestaltungen der Elementarflächen 3 zu den Bezeichnungen„Kontrastelement" 5 einerseits und„komplementäre Fläche" 9 andererseits sind austauschbar. Zumindest eine von beiden Ausgestaltungen (entweder die Kontrastelemente oder die komplementären Flächen) werden gemäß dieser Anmeldung anders als herkömmlich gestaltet, um das Reproduzieren und das Rekonstruieren eines Kontrastmusters weiter zu erschweren. Das herkömmliche Kontrastmuster in Figur 3 jedoch weist keine solchen Zusatzmerkmale auf, sondern besteht aus pseudozufällig verteilten Pixeln 2 bzw. Elementarflächen 3 zweierlei Helligkeiten, die als solche einzeln über die Musterfläche 10 des Kontrastmusters 1 verteilt sind. Durch die quasi-zufällige Verteilung stoßen häufig benachbarte quadratische Elementarflächen (mit Kanten einheitlicher Kantenlänge a und einheitlicher Flächengröße f=a2) zusammen. Dort, wo sich größere zusammenhängende Flächenstücke aus mehreren schwarzen oder aus mehreren weißen Elementarflächen 3 ergeben, ist dies die zufällige Folge der Verteilung der einzelnen Elementarflächen 3 selbst, denn zusätzlich existiert eine Vielzahl einzelner, isolierter schwarzer wie auch weißer Pixel bzw. Elementarflächen 2; 3, die an ihren vier Rändern nur von solchen der komplementären Helligkeit oder Beschaffenheit umgeben sind. Dies zeigt, dass die Elementarflächen 3 der kleinstmö glichen, quadratischen Einheitsfiäche jeweils einzeln, d.h. als elementare Einzelfiächenstücke, über die Musterfiäche (und zwar zufällig bzw. pseudozufällig) verteilt wurden.
Figur 4 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines gemäß dieser Anmeldung vorgeschlagenen Authentifizierungs- bzw. Rausch- oder Kontrastmusters 1; la; lb in ebenfalls vergrößertem Abbildungsmaßstab. Ebenso wie bei einem herkömmlichen Kontrastmuster aus Figur 3 gibt ein auf ein Etikett 40 oder sonstiges Produkt 50 aufgedrucktes Kontrastmuster 1 den ideal-rasterförmigen Aufbau seiner digitalen Mustervorlage ursprünglich nicht in vollkommener Perfektion wieder. Dennoch ist im Falle eines echten Musters ein ausreichendes Maß an Ähnlichkeit zwischen dem Druckbild und einer z.B. im Internet oder einer lokalen Datenbank gespeicher- ten digitalen Mustervorlage wie in Figur 4 im Rahmen der Musterprüfung bzw. Authentifizierung erkennbar. Der ideale Musteraufbau gemäß Figur 4 kann daher außer in der digitalen Mustervorlage auch in der realen Wiedergabe dieser Mustervorlage, insbesondere im erstmaligen, ursprünglichen Abdruck bzw. im herstellerseitigen Druckbild dieses Musters wiedererkannt werden. Dabei ist das ursprüngliche Musterbild ungeachtet von Druck- und Fertigungstoleranzen (beispielsweise solchen eines Druckprozesses oder einer Druckmaschine) ausreichend genau rekonstruierbar, um die zugrundeliegende digitale Mustervorlage wiederzufinden und zuzuordnen. Das Maß und der erforderliche Grenzwert für die Ähnlichkeit zwischen Abdruck und digitaler Mustervorlage können z.B. durch die Anzahl oder den Anteil übereinstimmender (heller bzw. dunkler) Pixel ausgedrückt werden, Infor- mationsverluste hingegen über die Anzahl oder die Häufigkeit von Pixelfehlern über die Musterfläche 10 des Kontrastmusters 1. Kontrastmuster wie in Figur 3 oder 4 sind beispielsweise durch Offsetdruck herstellbar, etwa durch Belichter, Druckformen und dafür bestimmte Herstellungsgeräte. Die drucktechnisch bedingte Druckauflösung ist jedoch von den Eigenschaften der gedruckten Matrix-Kontrastmuster und deren durch das Musterdesign vordefinierten, gröberen Pixelgrö- ßen zu unterscheiden; nachfolgend werden lediglich die Mustereigenschaften der Muster selbst, wie sie bei der Mustergestaltung wählbar und vordefmierbar sind, angesprochen.
Während in Figur 3 die Pixel bzw. Elementarflächen 2; 3 beider komplementärer Graustufen als Einzelflächen innerhalb der Musterfläche pseudozufällig verteilt sind, ist das Kon- trastmuster 1 gemäß Figur 4 grundsätzlich anders aufgebaut, wie beim Vergleich mit Figur 3 auf Anhieb erkennbar ist. In dem Kontrastmuster 1 aus Figur 4 fehlen aus nur einem (hier schwarzen) Pixel 2 gebildete, nur von komplementären Flächen 9 des anderen Grautons umgebene Kontrastelemente. Stattdessen kommen Kontrastelemente 5 nur noch als jeweils zusammenhängende Cluster 15 vor, von denen jeder Cluster aus einer Mehrzahl ei- nander benachbarter, im matrixförmigen Raster angeordneter Elementarflächen 3 besteht, die miteinander verschmolzen sind. Jeder dieser Cluster besitzt somit eine komplexere Außenkontur, die zumindest bereichsweise treppenstufenförmig verläuft, insbesondere in denjenigen Konturabschnitten, die nicht mit weiteren clusterförmigen Kontrastelementen 5; 15 überlappen.
Zumindest im Kernbereich 12 der Musterfläche 10, der keine Randgebiete 11 umfasst und daher den Hauptflächenbereich des Kontrastmusters 1 bildet, ist die Kontrastmusterfläche frei von isolierten, allseitig durch komplementäre Flächen umgebenden Kontrastelementen, die aus nur einer einzigen kacheiförmigen oder pixelförmigen Elementarfläche 3, d.h. aus nur einem einzigen Pixel 2 bestehen würden. Herkömmliche Muster wie etwa in Figur 3 bewitzen eine große Anzahl freistehender schwarzer Einzelpixel wie auch freistehender weißer Einzelpixel, und zwar in etwa gleicher Häufigkeit für beide Graustufen, zumal der Anteil heller und dunkler Elementarflächen bei einem Kontrastmuster bei jeweils ca. 50 % liegt, um eine möglichst hohe Informationsdichte zu ermöglichen. Dagegen gibt es in Figur 4 praktische keine schwarzen Einzelpixel, und selbst im Randbereich 11 sind diese verzichtbar. Weiße Einzelpixel kommen in Figur 4 durchaus vor; sie entstehen jedoch nur als elementare komplementäre Flächen zwischen diagonal benachbarten clusterförmigen Kontrastelementen 5; 15 dort, wo diese einander gerade noch nicht überlappen. Obwohl das Kontrastmuster 1 aus Figur 4 grobkörniger aussieht als das aus Figur 3, sind die Cluster 15, auf eine ähnliche Größe wie die Einzelpixel in Figur 3 verkleinert, noch schwieriger drucktechnisch zu reproduzieren. Daher entsteht ein zusätzlicher Sicherheitsvorsprung gegenüber Kontrastmustern aus Figur 3. Ein Grund hierfür ist, dass die cluster- förmigen Kontrastelemente 5; 15 des Musters in Figur 4 "analoger" aussehen als quadratische oder zumindest von einer ideal-quadratischen Flächenvorlage stammende Elementar- fiächen 2; 3, wie sie in Figur 3 eindeutig als elementare Einzelbestandteile zum Aufbau des Gesamtmusters erkennbar sind. Dieser Sicherheitsvorsprung ist durch Merkmale der Unteransprüche weiter steigerbar, die nachstehend mit Bezug auf die weiteren Figuren erläu- tert werden.
Figur 5 zeigt vergrößert dargestellt Umrisse von als Cluster 15 aus mehreren benachbarten Elementarfiächen 3 vorliegenden Kontrastelementen 5. Einige dieser oder anderer exemplarisch aus quadratischen, elementaren Flächenstücken zusammengesetzten clusterartigen Kontrastelemente 5; 15 können auch als Satz von clusterförmigen Kontrastelementen variabler Größe und/oder Form verwendet werden, um das neuartige Kontrastmuster zu bilden. Dabei wird von jedem clusterförmigen Kontrastelement 5; 15 des Satzes eine Vielzahl an Exemplaren über die Musterfläche 10 des Kontrastmusters verteilt. Die Verteilung unterschiedlich geformter, einzeln jeweils clusterförmig ausgebildeter Kontrastfiächen 5; 15 kann auch dadurch erhalten werden, dass eine vorgegebene Clusterform pseudozufällig einer Vielzahl von Orten innerhalb der Musterfiäche 10 zugeordnet und einer individuellen Größen- und/oder Formveränderung unterworfen wird, die ebenfalls pseudozufällig für jede Position bestimmt wird. Beispielsweise ist für die Vielzahl clusterförmiger Kontrastelemente 5; 15 deren Größe und/oder Form, d.h. die Umrisskontur dadurch variierbar, dass die Ausdehnung und/oder Flächenverteilung jedes Kontrastelements 5; 15 entlang einer ersten und/oder zweiten lateralen Richtung x, y individuell und insbesondere pseudozufällig festgelegt wird. Die lateralen Richtungen x, y sind dabei Hauptrichtungen des mat- rixförmigen Grundrasters des Kontrastmusters, entlang derer die Musterfiäche 10 z.B. entlang äquidistanter Linien in eine Vielzahl gleich großer, insbesondere quadratischer Flä- chenstücke 2; 3 unterteilt ist. In Figur 5 ist jedes Kontrastelement 5 so aus Elementarflächen zusammengesetzt, dass der Clusterdurchmesser entlang der ersten oder zweiten late- ralen Richtung x, y jeweils einer ungeraden Anzahl von Kantenlängen a der Elementarflächen 2; 3 entspricht. Die Flächengröße eines Clusters ist als Anzahl der darin enthaltenen Elementarflächen angebbar. In Figur 6 hingegen entspricht die Höhe und Breite jedes Clusters 15 stets einem geradzahligen Vielfachen der elementaren Kantenlänge a. In beiden Figuren 5, 6 sind die clusterförmigen Kontrastelemente 5; 15 vorzugsweise auch überlagert, d.h. in jeweiligen Teilbereichen ihrer Flächen überlappt. Jedes einzelne Kontrastelement 5 kann jedoch spiegelsymmetrisch bezüglich einer oder zweier Spiegelachsen 16; 16a, 16b entlang der lateralen Hauptrichtungen x, y und teils auch entlang diagonal dazu verlaufender Spiegelachsen 17; 17a, 17b sein oder jedenfalls anhand des Satzes vordefinierter, zulässiger Cluster-Umrisse, auch innerhalb von Clustergruppen wiedererkannt werden. Alle Spiegelachsen 16, 17 führen durch den Mittelpunkt 25 des jeweiligen Clusters 5; 15, der zumindest ein Symmetriemittelpunkt und meist auch der Schwerpunkt, d.h. Flächenschwerpunkt des jeweiligen Clusters 15 ist. In Figur 5 liegt dieser Mittelpunkt 25 in der Flächenmitte 6 einer Elementarfläche 3; in Figur 6 hingegen auf einer Ecke 7 zwischen vier benachbarten Elementarflächen 3a, 3b, 3c, 3d. Cluster aus Figur 6 sind auch gemeinsam mit denjenigen aus Figur 5 als Satz von Kontrastelementen 5; 15 zum Füllen der ansonsten visuell komplementären Musterfläche 10 des Kontrastmusters 1 verwendbar.
Figur 7 zeigt weitere Beispiele clusterförmiger Kontrastelemente 5; 15 mit nur einer Spiegelachse 16; 17, die meist diagonal zu den lateralen Hauptrichtungen x, y; verläuft; sie können in einem Satz zugelassener Umrisse von Einzelclustern ebenfalls vorkommen. Anders als das Rauschmuster gemäß Figur 3 beruht dasjenige aus Figur 4 auf vordefmier- ten Unterstrukturen mit komplexerer Umrisskontur als der Umrisskontur einzelner Ele- mentarflächen 3, nämlich auf Clustern 15 vordefinierter, insbesondere variierter Größe und/oder Form (etwa gemäß den Figuren 5 bis 7), die die Kontrastelemente 5 des Kontrastmusters 1; la; lb bilden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die clusterförmigen Kontrastelemente 5; 15 einander überlappen dürfen; insbesondere sind die Parameterbereiche für die zulässige Größe der Cluster, für die zulässigen Umrisskonturen der Cluster und/oder für die zulässigen Fehlpositionierungen der Cluster-Mittelpunkte (insbesondere relativ zu regelmäßig angeordneten Mittelpunkten matrixförmig angeordneter Blöcke) nicht durch eine Bedingung eingeschränkt, welche Überlappungen von benachbarten Clustern miteinander verbieten würde.
Ein bevorzugtes Zusatzmerkmal eines verbesserten Kontrastmusters 1; la besteht darin, dass die clusterförmigen Kontrastelemente 5; 15 so verteilt sind, dass benachbarte Cluster einander überlappen dürfen, d.h. dass viele benachbarte Cluster (gemäß den statistisch gewählten Parameterwerten) mitunter einander überlappen. Ihre jeweils aus mehreren Ele- mentarpixeln 2; 3 aufgebauten Kontrastflächen können daher miteinander verschmelzen, wodurch aus benachbarten Clustern 15 häufig noch komplexere, ausgedehntere und weniger symmetrische Clustergruppen entstehen.
Die Figuren 8A bis 8F zeigen Beispiele von Clustergruppen 35, die aus jeweils mehreren Clustern 15 bzw. clusterförmigen Kontrastelementen 5 durch teilweise Überlappung ihrer vordefinierten Umrisse entstehen können. Die Clustergruppen 35 der Figuren 8A und 8B sind als Überlappung je zweier clusterförmiger Kontrastelemente 5; 15 erkennbar, nämlich als Überlagerung des ersten Clusters mit dem letzten bzw. vorletzten Cluster aus Figur 5. Infolge der hohen Symmetrie der einzelnen Cluster ist jedes von ihnen anhand der verblei- benden Umrisslinien auch in einer Clustergruppe 35 noch erkennbar und der jeweilige Clustermittelpunkt 25 bestimmbar; auch bei größeren, aus drei oder mehr überlappenden Clustern gebildeten Clustergruppen 35 wie in den Figuren 8C bis 8F. Die hohe Symmetrie ermöglicht das rechnerische Separieren (zur Rückgewinnung der verborgenen Informationen) miteinander verschmolzener Cluster 15 einer Clustergruppe, sodass ein clusterförmi- ges Kontrastelement 5; 15 nicht zwangsläufig allseitig von komplementären Flächen 9 umgeben sein muss, um als Cluster einer ganz bestimmten Größe, Form und/oder Position erkennbar zu sein.
Figur 9A zeigt ausschnittweise das Authentifizierungs- bzw. Kontrastmuster 1; la aus Fi- gur 4 als digitale Mustervorlage 30. Wird die Oberfläche eines Gegenstands mit dem Au- thentifizierungsmuster bedruckt oder auf andere Weise mit diesem Muster versehen, entsteht ein Druckbild oder eine sonstige gegenständliche Kopie dieses originalen, ursprüng- lieh digitalen Musters auf dem Gegenstand, welche(s) das ursprünglich vordefinierte Muster wiedergibt. Insofern zeigt Figur 9A nicht nur die digitale Mustervorlage 30 gemäß Figur 4, d.h. das eigentlich gewünschte Druckbild, wie es rechnerisch bzw. mathematisch definiert wird, sondern mit gewissen Abweichungen zugleich auch das durch einmaliges Dru- cken auf einem Etikett, Dokument oder Gegenstand etc. weitgehend inhaltsgleiche, aber immer mit gewissen Abweichungen erzeugte Druckbild. Das Druckbild besitzt gewisse drucktechnische Ungenauigkeiten und fertigungstechnische Toleranzen, die aber gering sind, weil es das erste, original gedruckte Abbild ist, das nur eigene Abweichungen von der ursprünglichen digitalen Mustervorlage 30 enthält.
Figur 9B zeigt ein mikroskopisch gewonnenes Abbild 70 eines bereits gedruckten Abbilds eines Authentifizierungsmusters 1, la, lb, d.h. ein von dem Authentifizierungsmuster 1, la, lb aus Figur 9A (das z.B. ein Etikett 40 oder einen sonstigen Gegenstand 50 kennzeichnet) nochmals erzeugtes Abbild 70, welches durch Fotografieren durch ein Mikro- skop hindurch gewonnen wurde. Dieses fotografisch (nämlich mikroskopisch) oder alternativ durch Kopieren, Scannen oder Filmen gewonnene Abbild 70 aus Figur 9B bildet entweder ein authentisches, gedrucktes Muster, das z.B. durch den Hersteller gedruckt wurde, erneut ab. Falls jedoch das gedruckte und abfotografierte Muster gefälscht ist, kann die Fälschung nur dadurch entstanden sein, dass ein echtes, gedrucktes Muster durch den Fäl- scher fotografiert und erneut ausgedruckt wurde. In diesem Fall ist die mikroskopisch- fotografische Wiedergabe in Figur 9B bereits die zweite fotografische Reproduktion, die deshalb spürbar größere Abweichungen, d.h. ein messbar geringeres Maß an Ähnlichkeit mit der originalen digitalen Mustervorlage 30 (Figuren 4 und 9A) und/oder mit dem ursprünglichen, rechtmäßig erstmalig gedruckten Abbild aufweist. Dieses unterschiedlich hohe Maß an Ähnlichkeit, genauer gesagt die Ähnlichkeitsdifferenz zwischen beiden Fällen - einer Fotografie vom Original oder einer Fotografie von einer bereits durch Fotografieren und erneutes Drucken entstandenen Fälschung - macht beide voneinander unterscheidbar.
Um zu überprüfen, ob das zugrundeliegende gedruckte Authentifizierungsmuster echt oder gefälscht ist, ist das davon erstellte fotografische Abbild 70 (Figur 9B) mit einem Original zu vergleichen. Der Vergleich erfolgt üblicherweise mit einer digitalen Mustervorlage 30 (Figuren 4 und Figur 9A), die beispielsweise über das Internet bei einem Verwalter, Händler oder Hersteller abrufbar ist. Als Alternative wird hier vorgeschlagen, für den Vergleich nicht (oder nicht allein) die digitale Mustervorlage 30 heranzuziehen, sondern ein (z.B. vorsorglich erstelltes) fotografisches oder sonstiges Abbild eines nachweislich authentischen Abdrucks der digitalen Mustervorlage 30. Mit einer Vielzahl solcher (zur späteren Authentizitätsprüfung erstellten, in einer Datenbank oder im Internet gespeicherten) Digi- talfotos wäre dann das zu prüfende Digitalfoto 70 aus Figur 9B zu vergleichen.
Nach digitaler Bildaufbereitung des Abbilds 70 aus Figur 9B verbleibt ein Rest an Unähn- lichkeit, der quantitativ zu bemessen ist und durch Vergleich mit einem Grenzwert für das erforderliche Maß an Ähnlichkeit zu vergleichen ist. Sind dabei die Unähnlichkeiten hin- reichend gering, d.h. ist das Maß an Übereinstimmung bzw. Ähnlichkeit (etwa in Form richtig erkannter Pixel der Farben Schwarz oder Weiß) ausreichend hoch, so ist das abgebildete Muster auf dem Etikett oder sonstigen Gegenstand echt.
Bereits die digitale Mustervorlage 30 (Figur 4 und 9A), aber ebenso das gedruckte Authen- tifizierungsmuster 1 besitzt, wenn die Cluster 15 in ungefähr gleicher Durchschnittsgröße wie herkömmlich die Einzelpixel 2; 3 (vgl. Figur 3) gedruckt werden, einen nochmals schwieriger zu interpretierenden Musteraufbau, da nun selbst die am einfachsten geformten Kontrastelemente 5; 15 keine quadratischen Elementarflächen mehr sind, sondern unterschiedlich und unvorhersehbar groß und anisotrop gestaltete Flecken sind, die zudem noch individuell gegenüber einem matrixförmigen (Grob-)Raster von Blöcken (s. weiter unten) versetzt, d.h. visuell fehlpositioniert zu sein scheinen.
Aus einem fotografischen Abbild (Figur 9B) eines erstellten Musterabdrucks ist daher ein als digitale Mustervorlage wiedererkennbares, ihr ausreichend ähnliches, durch digitale Rekonstruktion erhaltenes digitales Vergleichsmuster nochmals schwieriger errechenbar, wenn das fotografierte Muster kein authentischer Originalabdruck, sondern ein nochmals kopierter Abdruck war. In diesem Fall (nachgeahmtes, gefälschtes Muster) fallen die bei der versuchsweisen Rückberechnung der Vorlage entstehenden zusätzlichen Informationsverluste erheblich größer aus, als wenn die beteiligten Muster lediglich herkömmliche Quadratmatrixmuster mit nur ausnahmsweise größeren Kontrastelementen 5 sind. Dies führt zu einem zusätzlichen Sicherheitsvorsprung gegenüber künftig denkbaren Fälschungstechniken und zu einem zusätzlichen Sicherheitsabstand zwischen Fälschung und Original. Letzteres äußert sich in einer vergrößerten Differenz zwischen den Ähnlichkeitsgraden in beiden Fällen (Rekonstruktion eines Originals bzw. einer Fälschung durch Vergleich mit vielen nachweislich authentischen Mustern, d.h. mit deren Digitalvorlagen oder mit Digitalfotos ihrer authentischen, erstmaligen Abdrucke).
Alternativ oder zusätzlich zur Größe und/oder Form der Cluster 5; 15 ist optional auch die Position der Cluster, d.h. ihrer Clustermittelpunkte 25, von Cluster zu Cluster pseudozufällig variiert. Figur 10A zeigt ausschnittweise vier Pixel bzw. Elementarflächen 2; 3 eines herkömmlichen Musters und Figur 10B zeigt vier in (hier fünffach) verkleinertem Maßstab realisierte oder zu realisierende Blöcke 13 aus je 25 Pixeln bzw. Elementarflächen 2; 3. Jeder Block 13 entspricht einem Grobraster-Block 13, auf dessen Fläche im statistischen Mittel jeweils ein clusterförmiges Kontrastelement 5; 15 entfällt. Dies bedeutet, dass über die Musterflä- che die Anzahl der Blöcke 13 genauso groß ist wie die Anzahl der clusterförmigen Kontrastelemente 5; 15. Das clusterförmige, neuartige Kontrastmuster 1 ist so gestaltet, dass die Musterfläche in gleich große Blöcke aus (2n+l)x(2n+l) oder aus (2n)x(2n) Pixeln unterteilbar ist, dass auf jeden einzelnen Block 13 der Mittelpunkt durchschnittlich eines jeweiligen clusterförmigen Kontrastelements 5; 15 entfällt. Das jeweilige clusterförmige Kontrastelement kann dem jeweiligen Block 13 zugeordnet sein und/oder so positioniert sein, dass sein Mittelpunkt in dem jeweiligen Block 13 angeordnet ist. Alternativ genügt jedoch beispielsweise, wenn auf jeden Block 13 statistisch ein Cluster entfällt. Beispielshafte Positionen der Mittelpunkte der Cluster sind in Figur 10B je Block 13 mit x gekennzeichnet; sie liegen meist nicht in dem mittleren Pixel des betreffenden Blocks 13, sondern lateral versetzt dazu.
Die Figuren 11 A bis 1 IC zeigen nicht-quadratische, clusterförmige Füllelemente 5, 15 ähnlich denjenigen aus den Figuren 5 bis 7, jedoch mit vergleichsweise einfacher, seltener auftretender Geometrie, die jedoch zur Erläuterung der Formgestaltung der Cluster aus- reicht. Dargestellt sind 7 x 7 Elementarflächen 2; 3, die einzeln jeweils quadratisch bzw. pixelförmig sind und von denen die mittleren 25 wie in Figur 10B einen Block 13 bilden, der einem Grobraster-Block entspricht, auf dessen Fläche der Mittelpunkt genau eines clusterförmigen Kontrastelements 5; 15 entfällt. Als Größen- und/oder Formparameter für die Cluster dienen Parameter, die als Radius oder eine einem Radius entsprechende Größenangabe in den beiden lateralen Richtungen x, y sowie der diagonalen Richtung d interpretierbar sind. Diese Parameter werden nachstehend als xR, yR und dR abgekürzt; sie betragen im Fall der Figur I IB jeweils 4,0, während in Figur 1 IC der erste Parameter xR lediglich 1,5 statt 4,0 beträgt; die anderen beiden Parameter betragen jeweils 4,0. In Figur 11 A ist yR = 4,0 gewählt; die anderen beiden Parameter betragen jeweils 1,5. Die in den Figuren 11A bis 1 IC jeweils schwarzen Flächen zeigen an, welche der quadratischen Elementarflächen (mit der Kantenlänge a und der als kleinst- möglich definierten Mindestfläche f = a2) jeweils zum Cluster des jeweils dargestellten clusterförmigen Füllelement 5; 15 gehören. Für die übrigen, nicht geschwärzten Pixel gibt der Zahlenwert von 0,0 an, dass sie lediglich zu nicht unausgefüllten, d.h. weiß oder jedenfalls komplementär erscheinenden Lückenflächen 9 gehören.
Größe und Form der Füll- bzw. Kontrastelemente 5; 15 sind mit Hilfe geeigneter Formeln und pseudozufällig wählbaren Parametern errechenbar. Im vorliegenden Fall entspricht xR einer horizontalen Clusterbreite, yR einer vertikalen Clusterbreite (entlang der lateralen Hauptrichtungen x, y des Musters) und dR einer Clusterbreite in diagonaler Richtung, wobei die Breiten hier als Radius interpretierbar sind. Für diese drei Parameter kann beispielsweise ein Zahlenbereich zwischen 1,5 und 4,0 mit Intervallschritten von 0,5 vordefmiert werden; innerhalb dieses Wertebereichs werden die drei Parameter für jedes Kontrastelement 5; 15 individuell und pseudozufällig vorgegeben und daraus mit Hilfe einer mathematischen Pixelformfunktion Form und Größe dieses Kontrastelements 5; 15 errechnet. Dazu werden Relativkoordinaten aller 25 Elementarflächen (sowie der Elementarflächen benachbarter Zeilen und Spalten) relativ zu der Position der mittleren Elementarfläche des Blocks 13, deren Pixelzentrum zugleich die Mitte dieses 5 x 5 -Pixelsblocks 13 darstellt, als Relativkoordinaten relX, relY ausgedrückt (beispielsweise mit Parameterwerten -3, -2, -1, 0, 1 , 2, 3). Die Relativpositionen relX, relY werden zusätzlich zu den Parametern xR, yR und dR in eine geeignete mathematische Formel zur Errechnung der Helligkeitswerts der jeweiligen Pixel eingegeben, um für jeden Pixelpunkt den Helligkeitswert (beispielsweise einen Helligkeitswert von 0,0 für die Farbe Weiß und einen Wert von 1,0 für Schwarz) zu errechnen. Eine Berechnung der Clusterform kann beispielsweise mit der folgenden Excel-Formel erfolgen:
= WENN(WURZEL(ABS(relX)A2+ABS(relY)A2) <= (MIN(MAX(ABS(relX);
ABS(relY))/MIN(ABS(relX-0,001);ABS(relY-0,001));3,5)-l)/2,5 *
WENN(ABS(relX)>ABS(relY);xR;yR) + (l-(MIN(MAX(ABS(relX);
ABS(relY))/MIN(ABS(relX-0,001);ABS(relY-0,001));3,5)- l)/2,5)*dR;l;0) Damit ergeben sich beispielsweise die Clusterumrisse der Figuren 11 A bis 1 IC. Die Wahl der Parameter xR, yR und dR in den Figuren I IA und I IB erweist sich als geeigneter als in Figur 1 IC, wo sich eine teils konkave Clusterform mit seitlichen Einbuchtungen ergibt; die anderen beiden konvexen Clusterkonturen sind auch drucktechnisch geeigneter. Die Parameter sind daher möglichst so zu wählen, dass Cluster mit konkaven Umrissbereichen wie in Figur 1 IC, wo weiße Pixel von mehr als zwei schwarzen Pixeln des Clusters 5; 15 umgeben sind, nicht oder nur selten vorkommen.
Gemäß obiger Formel erfolgt ein Vergleich mit einer vom Blockzentrum des Blocks 13 ausgehenden Vektorlänge, gebildet aus der Wurzel der Absolutbeträge der Quadrate beider Relativkoordinaten relX und relY mit einem richtungsabhängigen kritischen Radius, wobei die Richtungsabhängigkeit durch das Verhältnis zwischen der vertikalen zur horizontalen Abweichung relY/relX parametrisiert wird. In obiger Formel wurden diese Koordinaten teils um 0,001 verringert, um eine Division durch Null zu vermeiden. Die Auswertung der obigen Formel für jede Elementarfläche 3 bzw. jedes Pixel 2 in Abhängigkeit von seiner Position und den vordefinierten Parameterwerten xR, yR und dR liefert dann die Clusterformen der Figuren 11A bis 1 IC.
Das obige Beispiel zeigt, wie die Geometrien clusterförmiger Füllelemente 5; 15 basierend auf pseudozufälligen Parametern xR, yR, dR geeigneter Parameterwerte rechnerisch defi- nierbar sind, um systematisch, aber dennoch pseudozufällig ein noch schwerer rekonstruierbares, besonders fälschungssicheres Kontrastmuster zu erzeugen. Dadurch ergibt sich z.B. ein Satz typischer Clustergrößen und Clusterformen für Einzelcluster 15, die sich im Kontrastmuster optional auch teilweise überlappen können. Alternativ oder zusätzlich zur Variation von Größe und Form der Cluster kann vorgesehen sein, dass die Position der Cluster (bzw. ihrer Mittelpunkte) pseudozufällig variiert wird, insbesondere durch pseudozufällig vorgegebene Offsetverschiebungen gegenüber den Mittelpunkten beispielsweise der Blöcke 13 (hier exemplarisch aus jeweils 5 x 5-Pixeln). Dadurch sind laterale Verschiebungen der Cluster definierbar, die nur einem Bruchteil der typischen, durchschnittlichen Clustergröße entsprechen, was eine rechnerische Rekonstruktion eines Kontrastmusters aus Figur 9A weiter erschwert.
In der Praxis braucht die Blockgröße 13 nicht bis auf die Größe der herkömmlich einzeln verteilten Pixel 2; 3 verkleinert zu werden; infolge des kaum noch vorhersehbaren oder vorhersagbaren Aufbaus eines Authentifizierungsmusters (Figuren 4 und 9A) gegenüber einem herkömmlichen Muster (Figur 3) genügt auch ein neuartiges, clusterbasiertes Kontrastmuster, dessen Cluster größer abgedruckt sind als bisher die einzelnen Pixel 2 bzw. Elementarflächen 3, um einen Sicherheitsvorsprung gegenüber dem herkömmlichen Mus- ter zu erzielen, da ein Muster mit ausschließlich clusterförmigen Musteraufbau dank der variablen Form, Größe und/oder Offset-Positionen der clusterförmigen Kontrastelemente 5; 15 rechnerisch schwieriger aus einem abfotografierten Muster rekonstruierbar ist als ein Muster mit zusätzlichen Einzelpixeln. Dies bedeutet, dass bei einem auf clusterförmigen Kontrastelementen beruhenden Muster 1; la; lb bereits eine größere Kantenlänge a der Einzelpixel 2 ausreicht, um einen Sicherheitsvorsprung bezüglich der Fälschungssicherheit zu erreichen. Die Kantenlänge der quadratischen Pixelfelder 2; 3 kann daher größer als herkömmlich erforderlich gewählt werden, sodass trotz geringerer Pixeldichte ein Sicherheitsvorsprung erzielt wird.
Ferner ist es dank der tropfen- oder fleckenförmigen Clusterumrisse der Füllelemente nicht mehr erforderlich, dass die Anzahl der Elementarflächen 2; 3 pro Längenabschnitt einen ganzzahligen Bruchteil der drucktechnisch herstellbaren Druckauflösung (typischerweise gemessen in dpi) beträgt; stattdessen ist nun die Größe der das clusterartige Muster erge- benden Einzelflächen unabhängig von der Auflösung des verwendeten Geräts zur Herstellung der Druckform wählbar. Daher kann das Authentifizierungsmuster in einer variablen, optimal wählbaren Druckauflösung gedruckt werden, um angesichts der typischen Auflö- sungen von Smartphones oder anderer Lesegeräte den Ähnlichkeitsunterschied zu maxi- mieren, der beim Fotografieren und Vergleichen eines authentischen Musters gegenüber einem nichtauthentischen Muster erzielbar ist. Als Vergleichsmuster dienen beispielsweise digitale Mustervorlagen für authentische, rechtmäßig vergebene bzw. verdruckte Kontrastmuster und/oder auf Vorrat erstellte fotografische oder sonstige Abbildungen von diesen. So kann beispielsweise ein Hersteller, Händler oder Verwalter von jedem gedruckten oder anderweitig ausgegebenen Authentifi- zierungsmuster ein digitales Abbild erstellen und speichern, das bei einem späteren Ver- gleich mit einem digitalen Abbild eines beliebigen, möglicherweise fremden oder gefälschten Kontrastmusters den Fälschungsnachweis erleichtert. Wird anstelle der digitalen Mustervorlage solch ein vorsorglich erstelltes und aufbewahrtes digitales Abbild jedes authentischen Musters als Referenz herangezogen, wirken sich die Abweichungen zwischen den authentischen, verdruckten Mustern und ihren digitalen Mustervorlagen nicht mehr als Fehlerquelle auf den Vergleich aus, da nun zwei Fotografien realer Druckmuster miteinander verglichen werden. Diejenigen Informationsverluste, die durch das Drucken des authentischen Musters und die Erstellung einer digitalen Aufnahme davon als Referenzbild entstehen, sind in diesem fotografischen Referenzbild schon berücksichtigt und brauchen beim Vergleich mit einem Abbild eines fremden, unbekannten Authentifizierungsmusters nicht mehr herausgerechnet zu werden. Dies führt zu einer Vergrößerung des Fälschungsabstands zwischen authentischen und nicht authentischen Kontrastmustern bzw. Digitalbildern von ihnen.
Die Gestaltung der Digitalvorlage lässt sich an die für ihren Abdruck verwendeten Druck- prozesse sowie an die Kanaleigenschaften der Fotokamera oder anderweitigen Bildaufnah- meeinrichtung zum Erstellen der fotografischen Referenzbilder optimieren. Beispielsweise kann die Körnung der Digital vorläge bzw. das Rastermaß des zu verwendenden Kontrastmusters an die Auflösungsgrenzen des Druckprozesses und/oder des Bildaufnahmegerätes angepasst werden.
Alle Ausführungsbeispiele können statt mit schwarzen und weißen auch mit in verschiedenen Graustufen ausgebildeten Elementarflächen, evtl. auch mit mehr als zwei Graustufen oder mit anderen Arten von Kontrasten (beispielsweise Farbkontrasten) realisiert sein. Insbesondere können auch digitale Farbfotos als Referenzbilder erstellt und gespeichert werden.
Bezugszeichenliste
1 Kontrastmuster
la Authentifizierungsmuster
lb Rauschmuster
2 Pixel
3; 3a, 3b, 3c, 3d Elementarfläche
5 Kontrastelement
6 Flächenmitte
7 Ecke
8 Kante
9 komplementäre Fläche
10 Musterfläche
11 Randgebiet
12 Kernbereich
13 Block
14 Beschriftung
15 Cluster
16; 16a, 16b Spiegelachse
17; 17a, 17b Spiegelachse
18 Elementarfläche eines Kontrastelements 19 Elementarfläche einer komplementären Fläche 25 Mittelpunkt
30 digitale Mustervorlage
35 Clustergruppe
40 Etikett
50; 60 Gegenstand
70 digitales Abbild
a Kantenlänge
f Flächengröße
laterale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Authentifizierungsmuster (la), mit dem die Echtheit oder eine andere Eigenschaft eines Gegenstands (50; 60) oder eine Berechtigung überprüfbar und/oder eine sonstige Authenti- fizierung durchführbar ist,
wobei das Authentifizierungsmuster (la) ein Rauschmuster (lb) oder ein sonstiges Kontrastmuster (1) umfasst, das durch Kopieren, Scannen, Fotografieren, Filmen oder sonstiges bildliches Aufzeichnen erfassbar ist, mit bloßem Auge jedoch visuell nicht auflösbar ist,
wobei das Kontrastmuster (1) zumindest Folgendes aufweist:
- eine Musterfläche (10),
- eine Vielzahl von Kontrastelementen (5), die innerhalb der Musterfläche (10) verteilt angeordnet, durch komplementäre Flächen (9) zumindest stellenweise voneinander getrennt und als Helligkeitskontrast oder sonstiger Kontrast gegenüber den komplementä- ren Flächen (9) erfassbar sind,
- eine matrixförmige Aufteilung der Musterfläche (10) in quadratische, kacheiförmige oder anderweitig pixelförmige Elementarflächen (3) einer einheitlichen, für das Kontrastmuster (1) charakteristischen kleinstmö glichen Kantenlänge (a), Flächengröße (f) oder sonstigen Mindestabmessung,
wobei die Kontrastelemente (5) jeweils zusammenhängende Cluster (15) aus einer jeweiligen Mehrzahl einander benachbarter Elementarflächen (3) sind und
wobei innerhalb der Musterfläche (10) die clusterförmigen Kontrastelemente (5; 15) eine uneinheitliche, pseudozufällig variierte Größe und/oder Form besitzen.
2. Authentifizierungsmuster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Musterfläche (10) die Größe und/oder Form der clusterförmigen Kontrastelemente (5; 15) in der Weise pseudozufällig variiert, dass jedes clusterförmige Kontrastelement (5; 15) eine pseudozufällig festgelegte Anzahl von Elementarflächen (3) und/oder eine pseudozufällig festgelegte Flächenkontur abdeckt.
3. Authentifizierungsmuster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Cluster (15) mit Hilfe von Parametern errechnete Cluster (15) sind, die in Abhängigkeit von unterschiedlichen, pseudozufällig gewählten Parameterwerten unterschiedlich gestaltet sind und einen Satz von Clustern (15) bilden, von denen jeweils eine Vielzahl von Exemplaren innerhalb der Musterfläche (10) positioniert ist.
4. Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrastelemente (5; 15) Cluster-Größen und/oder Clus- ter-Formen aufweisen, die gemäß uneinheitlichen Werten von Größenparametern und/oder Formparametern (xR, yR, dR) variieren.
5. Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Kernbereich (12) des Kontrastmusters (1), der den Hauptbereich des Kontrastmusters (1) bildet und keine Randbereiche (11) des Kontrastmusters (1) enthält, jede nicht zu den komplementären Flächen (9) gehörige Ele- mentarfläche (3) eine Teilfläche eines clusterförmigen Kontrastelements (5; 15) oder eine Teilfläche einer Überlappung mehrerer, jeweils clusterförmiger Kontrastelemente (5; 15) ist und/oder die Musterfläche (10) des Kontrastmusters (1) zumindest in dem Kernbereich (12) frei ist von isoliert angeordneten Elementarflächen (3), die nicht zu komplementären Flächen (9) gehören.
6. Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die clusterförmigen Kontrastelemente (5; 15) jeweils so aus der jeweiligen Mehrzahl zusammenhängender Elementarflächen (3) aufgebaut sind, dass bei bildlicher Erfassung des Kontrastmusters (1) die clusterförmigen Kontrastelemente (5; 15) insgesamt tropfen- förmig, fleckenförmig oder in sonstiger Weise nicht-quadratisch erscheinen.
7. Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrastmuster (1) sowohl durch komplementäre Flächen (9) einzeln umgebene clusterförmige Kontrastelemente (5; 15) als auch Clustergruppen (35) aus mehreren über- läppenden clusterförmigen Kontrastelementen, die rechnerisch voneinander separierbar und/oder einzeln identifizierbar sind, aufweist.
8. Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne, nur durch komplementäre Flächen (9) umgebene clusterförmige Kontrastelement (5; 15) in der Weise konvex geformt ist, dass Ele- mentarflächen (3; 19), die zu den umgebenden komplementären Flächen (9) gehören, mit höchstens zwei zu dem clusterförmigen Kontrastelement (5; 15) gehörigen Elementarflä- chen (3; 18) eine gemeinsame Kante teilen.
9. Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Musterfläche (10) des Kontrastmusters (1) in der Weise in eine matrixförmige Anordnung gleichgroßer, rechteckiger Blöcke aus n x n, insbeson- dere (2n+l)x(2n+l) oder (2n)x(2n) Elementarflächen (3) unterteilbar ist,
dass in jedem Block (13) der Mittelpunkt (25), insbesondere Symmetriemittelpunkt, Schwerpunkt oder Referenzpunkt genau eines jeweiligen clusterförmigen Kontrastelements (5; 15) angeordnet ist und
dass die Positionen der Cluster (15) innerhalb der Musterfläche (10) entsprechend unein- heitlichen Werten von Positionsparametern pseudozufällig von gleichmäßig verteilten Referenz- oder Mittelpunkten der Blöcke (13) abweichen.
10. Authentifizierungsmuster nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsparameter Offset- Verschiebungen umfassen, die pseudozufällig gewählten Fehlpositionierungen der Cluster (15) und/oder ihrer Mittelpunkte (25) gegenüber regelmäßig angeordneten Referenz- oder Mittelpunkten matrixför- mig angeordneter Blöcke (13) eines Positionsrasters entsprechen.
11. Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dass das Authentifizierungsmuster (la) ein an einem Gegenstand verkörpertes Authentifizierungsmuster (la) ist, das auf eine Oberfläche des Gegenstands aufgedruckt, aufgeklebt, aufgelasert oder darin eingelasert, eingeätzt, einbelichtet oder eingepresst ist oder durch sonstige Bearbeitung oder Herstellung auf, an, in und/oder unter einer Oberfläche des Gegenstandes ausgebildet ist.
12. Gegenstand (50), der ein Authentifizierungsmuster (la) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist, wobei das Authentifizierungsmuster (la) auf eine Oberfläche des Gegenstands (50) aufgedruckt, aufgeklebt, aufgelasert oder darin eingelasert, eingeätzt, einbelichtet, eingepresst oder durch sonstige Bearbeitung oder Herstellung auf, an, in und/oder unter der Oberfläche des Gegenstandes (50) ausgebildet ist.
13. Gegenstand nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (50) ein Etikett (40) zur Kennzeichnung eines weiteren Gegenstands (60) oder ein schriftliches Dokument, ein Ausweis oder anderweitiger personen- oder produktbezogener Identitätsnachweis, ein Kennzeichen, ein Prüf- oder Qualitätszertifikat, eine Eintrittskarte, eine Quittung oder Buchungsbestätigung, eine Banknote, ein Wertpapier, eine amtliche oder nicht amtliche Urkunde oder ein sonstiges zur Authentifizierung geeignetes Schriftstück, Dokument oder als Dokument verwendbares Formblatt oder Materialstück ist.
14. Verfahren zum Uberprüfen der Echtheit oder einer sonstigen Eigenschaft eines Authen- tifizierungsmusters (la) oder eines damit gekennzeichneten Dokuments oder Gegenstands (50; 60), wobei das Verfahren zumindest Folgendes umfasst:
a) Erstellen eines digitalen Abbildes (70) des Authentifizierungsmusters (la) durch Kopieren, Scannen, Fotografieren, Filmen oder durch sonstiges bildliches Aufzeichnen, b) Vergleichen des erstellten digitalen Abbildes (70) mit einem nachweislich authentischen Authentifizierungsmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder mit einer zu dessen Erzeugung verwendeten digitalen Mustervorlage (30),
c) Ermitteln eines quantitativen Maßes für die Ähnlichkeit des erstellten Abbildes (70) mit dem nachweislich authentischen Authentifizierungsmuster (la) bzw. mit der digitalen Mustervorlage (30) und
d) Entscheiden durch Vergleich mit einem Grenzwert für das erforderliche Mindestmaß an Ähnlichkeit, ob das Authentifizierungsmuster (la) als authentisches Muster eingestuft wird oder nicht.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Schritt b) das erstellte Abbild (70) mit der digitalen Mustervorlage (30) verglichen wird, in Schritt c) das Maß an Ähnlichkeit zwischen beiden ermittelt wird und in Schritt d) das ermittelte Maß an Ähnlichkeit mit einem Grenzwert verglichen wird, der für Vergleiche mit Druckbildern oder anderweitig verkörperten Musterexemplaren bestimmt wurde, die unter Verwendung digitaler Mustervorlagen (30) hergestellt wurden.
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