專利名稱：對(duì)安全文件特別是鈔票的鑒定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明否則通常涉及對(duì)安全文件，特別是鈔票的鑒定。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一
種用于檢查安全文件，特別是鈔票的真實(shí)性的方法，其中真的安全文件包括被印刷、涂敷或 以其他方式設(shè)置在該安全文件上的安全特征，該安全特征包括被用于制造安全文件的工藝 所固有的特征性視覺(jué)特征。本發(fā)明還涉及適合于執(zhí)行鑒定方法的一部分的數(shù)字信號(hào)處理單 元，用于執(zhí)行所述鑒定方法的設(shè)備，目的在于根據(jù)所述鑒定方法優(yōu)化對(duì)安全文件的鑒定的 用于制造安全文件的方法，以及用于探測(cè)被印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件特別 是鈔票上的安全特征的方法。
背景技術(shù)：
安全文件特別是鈔票的偽造是并且繼續(xù)是全世界工業(yè)和經(jīng)濟(jì)主要關(guān)注的事。大 多數(shù)偽造的鈔票是使用在消費(fèi)市場(chǎng)上任何用戶可以輕易得到的普通的成像和打印設(shè)備來(lái) 制造的。掃描儀和彩色復(fù)印機(jī)以及利用廣泛傳播的打印工藝?yán)鐕娔蛴?、熱敏打印和?光打印的高分辨率彩色打印機(jī)的出現(xiàn)使得制造相當(dāng)數(shù)量的偽造的安全文件變得越來(lái)越容 易。大多數(shù)鈔票偽造品是通過(guò)上面提及的成像和打印設(shè)備來(lái)制造的，并可被稱為"彩色復(fù)制
Pl "
PR o 還存在著使用商用膠印印刷機(jī)印刷的膠印印刷的偽造物"膠印偽造品"。這些偽造 品通常是以網(wǎng)版膠印(即具有作為商業(yè)膠印印刷特征的多色網(wǎng)版或線柵組合)和/或行膠 印(line offset,即沒(méi)有任何網(wǎng)版或線柵組合)印刷的。 大多數(shù)真的鈔票通過(guò)凹版印刷、帶有高精度正反面對(duì)準(zhǔn)的行膠印印刷、以及凸版
印刷來(lái)合并高質(zhì)量印刷的特征。特別是，凹版和行膠印允許產(chǎn)生具有高印刷清晰度的高分
辨率圖案。凸版印刷通常用于印刷可變信息，比如序列號(hào)。另外的印刷或處理技術(shù)也被利
用來(lái)在鈔票上印刷或應(yīng)用其他特征，比如絲網(wǎng)印刷、箔燙印、激光標(biāo)刻或穿孔等。 具有在鈔票以及相類似的安全文件的制造背景中涉及的一些工藝知識(shí)的技術(shù)人
員因此在區(qū)分開(kāi)大多數(shù)偽造的文件與真的文件中并沒(méi)有很大困難。使用簡(jiǎn)單裝置如放大鏡
近距離觀看偽造的文件通常有可能立刻識(shí)別出真的安全文件所固有的特征性特征，比如已
經(jīng)提到過(guò)的存在于大多數(shù)鈔票上的凹版印刷的安全圖案。然而這需要在公眾中不一定普遍
存在的一些關(guān)于安全印刷的技能和知識(shí)。實(shí)際上，大多數(shù)人相對(duì)容易被偽造品欺騙，只要偽
造品或復(fù)制品的大體外觀實(shí)質(zhì)上與真的文件的外觀類似。這不僅表示在鈔票偽造的背景中
的問(wèn)題，而且還關(guān)于其他類型的有價(jià)值文件的偽造，比如支票、印花稅、身份證件和旅行文件等。 安全文件的基于機(jī)器的鑒定，S卩，在文件處理系統(tǒng)如自動(dòng)售貨機(jī)、自動(dòng)柜員機(jī) (ATM)、鈔票接收器和類似的金融交易機(jī)中的自動(dòng)識(shí)別也受偽造影響。事實(shí)上，發(fā)現(xiàn)安全文 件的相當(dāng)先進(jìn)的偽造品并不少見(jiàn)，這些偽造品也復(fù)制在真的文件上呈現(xiàn)的機(jī)器可讀安全特 征，比如紅外線、熒光和/或電磁標(biāo)記。事實(shí)上，大多數(shù)基于機(jī)器的鑒定系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上集中于 這些機(jī)器可讀特征，而對(duì)被印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件上的視覺(jué)安全特征不 進(jìn)行或很少進(jìn)行實(shí)際的視覺(jué)檢測(cè)。
換句話說(shuō)，用于制造安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征(特別是凹版圖 案、行膠印圖案、凸版圖案和/或光衍射結(jié)構(gòu))極少在基于機(jī)器的鑒定的背景下使用。
—個(gè)例外是所謂的ISARD技術(shù)，其在60年代后期代表荷蘭國(guó)家銀行被TN0應(yīng)用物 理研究所發(fā)明和發(fā)展。ISARD表示Intaglio Scanning AndRecognition Device并且基于 對(duì)凹版印刷特征的特征性凹凸輪廓的度量。對(duì)該鑒定原理的討論可以在例如下列的論文中 找到 [Ren96]Rudolf L van Renesse， Optical Inspection techniques forSecurity Instrumentation 〃 ， IS&T/SPIE ' s Symposium on Electronic Imaging, Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques I， San Jose， California, USA (January 28_February 2，1996) ，Proceedings of SPIE vol. 2659，pp.159-167 ;
[Hei00]Hans A.M. de Heij，De Nederlandsche Bank NV， Amsterdam, the Netherlands, 〃 The design methodology of Dutch banknotes" ， IS&T/SPIE' sl2th International Symposium on Electronic Imaging, Optical Security andCo皿terfeit Deterrence Techniques III， San Jose， California, USA(January27-28，2000)， Proceedings of SPIE vol. 3973， pp. 2—22 ;以及 [Hei06]Hans A. M. de Heij，De Nederlandsche Bank NV， Amsterdam, the Netherlands, 〃 Public feedback for better banknote design 〃 ， IS&T/ SPIE ' slnternational Symposium on Electronic Imaging, Optical Security andCo皿terfeit Deterrence Techniques VI， San Jose， California, USA(Jarumry17-19， 2006) ，Proceedings of SPIE vol. 6075，607501，pp.1-40. ISARD鑒定原理以及用于實(shí)現(xiàn)該原理的設(shè)備也在專利出版物GB1379764(對(duì)應(yīng)于 NL7017662) 、NL 7410463、 NL 9401796和NL 9401933中被公開(kāi)。 ISARD方法的問(wèn)題是它高度依賴于文件的磨損和使用程度，以及在鈔票底層中褶 鈹?shù)拇嬖?，這些要素直接影響凹版印記上的實(shí)際凹凸輪廓以及其通過(guò)ISRAD的檢測(cè)。ISARD 技術(shù)例如作為50荷蘭盾"S皿flower"鈔票(1982年發(fā)行)上以及當(dāng)前發(fā)行的歐元鈔票(見(jiàn) [Hei06])上的平行凹版印刷線的圖案被應(yīng)用。實(shí)際上，ISARD過(guò)去和現(xiàn)在主要普遍由公眾 使用以執(zhí)行指甲劃傷測(cè)試(即，通過(guò)使指甲在平行凹版線的圖案上劃過(guò))。
對(duì)打擊偽造以及可能實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器的鑒定的進(jìn)一步的解決方案可能在于，例如通 過(guò)使用特殊的標(biāo)記物材料比如包含在油墨或嵌入紙中的稀土成分，或者通過(guò)使用所謂的數(shù) 字水印技術(shù)將鑒定碼隱藏在印刷圖案本身中，在安全文件本身中合并特殊鑒定碼。然而，在 安全文件中合并特殊鑒定碼意味著在設(shè)計(jì)和/或制造階段期間對(duì)文件的特殊處理，以及相 應(yīng)的特別設(shè)計(jì)的鑒定技術(shù)。這相應(yīng)地增加對(duì)設(shè)計(jì)者和/或印刷者的負(fù)擔(dān)來(lái)調(diào)整安全文件的 設(shè)計(jì)工藝和/或制造工藝，并且還意味著必須為了鑒定處理的目的而使用到特殊的檢測(cè)技 術(shù)。 例如在歐洲專利申請(qǐng)EP1 864 825 Al (其對(duì)應(yīng)于進(jìn)入歐洲階段的國(guó)際申請(qǐng)?zhí)?W02006/106677A1)中公開(kāi)的基于特殊編碼在印刷圖案中的合并的解決方案，公開(kāi)了一種印 刷品和用于從該印刷品中提取信息的方法，其中信息被嵌(或編碼)入印刷設(shè)計(jì)特別是扭 索飾圖案中，使得該信息可通過(guò)使圖案的樣本圖像經(jīng)傅里葉變換而被探測(cè)到。通過(guò)在空間 上調(diào)節(jié)平行/同心曲線圖像元素之間的間隔可完成該信息的編碼。這樣的空間調(diào)節(jié)導(dǎo)致在圖案的樣本圖像的傅里葉變換頻譜圖像中譜峰的產(chǎn)生，該譜峰表示在印刷設(shè)計(jì)中所嵌入的 信息，并可由此被解碼。更準(zhǔn)確地說(shuō)，根據(jù)歐洲專利申請(qǐng)EP1 864 825 Al，被編碼的信息通 過(guò)考慮譜峰強(qiáng)度來(lái)提取。 這種方法的缺點(diǎn)在于這一事實(shí)，必須以特定的方法將特殊編碼嵌入印刷圖案中以 允許解碼。這相應(yīng)地對(duì)設(shè)計(jì)者強(qiáng)加相當(dāng)大的限制，設(shè)計(jì)者必須遵循特殊的設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)設(shè)計(jì) 印刷圖案。實(shí)際上，歐洲專利申請(qǐng)EP1 864825 Al的教導(dǎo)基本上限于將信息嵌入扭索飾圖 案中，正如可容易從觀察EP1 864 825 Al的圖中所看到的。 例如應(yīng)用在歐洲專利申請(qǐng)EP1 864 825 Al中所公開(kāi)的方法，以便在個(gè)人證件(比 如身份證、駕照、或類似證件)上對(duì)信息進(jìn)行編碼，該信息涉及個(gè)人證件的擁有人/持有人。 與擁有人相關(guān)的信息被編碼到印刷于個(gè)人證件上的扭索飾圖案中。當(dāng)嵌入扭索飾圖案中的 信息是與用戶相關(guān)的時(shí)，這相應(yīng)地使偽造者更加難以制造相似的個(gè)人證件。然而，以與原件 相似的分辨率制造的個(gè)人證件的任何復(fù)制品將展現(xiàn)與原件完全相同的信息。這種方法因此 主要適合于對(duì)預(yù)定承載與用戶相關(guān)的信息(其例如不是鈔票的情況)的安全文件進(jìn)行鑒定 的目的。 美國(guó)專利第5， 884， 296號(hào)公開(kāi)了用于辨別文件圖像中所包含的塊區(qū)域中的圖像 屬性的設(shè)備，該設(shè)備涉及基于塊區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，以及確定關(guān)于塊區(qū)域 中的圖像的空間頻譜。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于基于從傅里葉變換中輸出的空間頻譜來(lái)輸出關(guān)于塊區(qū) 域內(nèi)的圖像的屬性是否為半色調(diào)浮點(diǎn)圖像的辨別結(jié)果。為了提高圖像的質(zhì)量的目的，這個(gè) 設(shè)備特別旨在數(shù)字復(fù)印機(jī)中使用。美國(guó)專利第5， 884， 296號(hào)的設(shè)備更特別旨在復(fù)制包含文 字圖像、攝影圖像和/或點(diǎn)圖像的混合物的文件的背景中使用，圖像屬性需要被單獨(dú)處理 以在復(fù)制文件中產(chǎn)生良好的圖像質(zhì)量。美國(guó)專利第5， 884， 296號(hào)沒(méi)有以任何方式處理鑒定 安全文件的問(wèn)題，而是更確切地涉及旨在改善圖像的不同屬性之間的辨別的解決方案。
歐洲專利申請(qǐng)?zhí)朎P1 484 719 A2公開(kāi)了一種方法，其用于形成參考文件比如鈔票 的模板，并且使用該模板來(lái)驗(yàn)證其他測(cè)試文件，特別是驗(yàn)證在自動(dòng)柜員機(jī)中的貨幣。該方法 包括使用多個(gè)參考文件比如真的鈔票的圖像并以相似的方式將每個(gè)圖像分割成多個(gè)段。每 個(gè)段使用一類分類器被分類，以確定參考分類參數(shù)。這些參數(shù)被用來(lái)定義閾值參考分類參 數(shù)。因此，通過(guò)比較測(cè)試文件的圖像和所生成的模板而不是通過(guò)觀察測(cè)試文件的固有特征 來(lái)執(zhí)行測(cè)試文件的驗(yàn)證。 因此存在對(duì)更簡(jiǎn)單而且更有效率的方法的需要，特別是不同樣利用新設(shè)計(jì)和/或 制造工藝而是更確切地利用一般已經(jīng)存在于大多數(shù)真的鈔票上的安全特征的固有特征，特 別是凹版印刷圖像的特征性和固有特征的方法。
發(fā)明才既述 因此本發(fā)明的總的目的是改進(jìn)用于檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí)性的已知方 法。 更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明另一個(gè)目地是提供一種方法，其利用一般已經(jīng)被印刷、涂敷或 以其他方式設(shè)置在安全文件上的安全特征的固有特征，特別是凹版印刷圖案的固有特征。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在真實(shí)的(真的)安全文件和其復(fù)制品或偽造品 之間實(shí)現(xiàn)可靠且有效的區(qū)別的解決方案。 本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種解決方案，其可在自動(dòng)文件處理系統(tǒng)(比如自動(dòng)售貨機(jī)、ATM等)中以比當(dāng)前已知的解決方案更為簡(jiǎn)單的方式被實(shí)現(xiàn)。
由于在權(quán)利要求中定義的解決方案而實(shí)現(xiàn)了這些目的。 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用來(lái)檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí)性的方法，其中真 實(shí)的安全文件包括被印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件上的安全特征，這些安全特 征包括用于制造安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征，該方法包括以下步驟
-獲得待鑒定的候選文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域的樣本圖像，該所關(guān)注 的區(qū)域包圍安全特征的至少一部分；-通過(guò)執(zhí)行該樣本圖像到包含樣本圖像的高分辨率細(xì)節(jié)的至少一個(gè)尺度子空間中
的分解并且從該尺度子空間中提取分類特征來(lái)數(shù)字地處理該樣本圖像，以及-基于被提取的分類特征得到候選文件的真實(shí)性等級(jí)。 優(yōu)選地，對(duì)樣本圖像的數(shù)字處理包括(i)執(zhí)行對(duì)樣本圖像的變換以得到表示該 樣本圖像的精細(xì)尺度的高分辨率細(xì)節(jié)的至少一組頻譜系數(shù)，以及(ii)處理這些頻譜系數(shù) 以提取分類特征。 甚至更優(yōu)選地，該變換是小波變換，有利地是選自包含例如Haar小波變換、 Daubechies小波變換和Pascal小波變換的組中的離散小波變換(DWT)?？墒褂萌魏纹渌?適合的小波變換或其派生物。 對(duì)頻譜系數(shù)(在小波變換的背景下被稱為"小波系數(shù)")的處理優(yōu)選地包括執(zhí)行對(duì) 頻譜系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的處理。該統(tǒng)計(jì)處理可以特別包括計(jì)算選自包括所述頻譜系數(shù)的統(tǒng)計(jì) 分布的算術(shù)平均值(統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一階距)、方差(統(tǒng)計(jì)學(xué)中的二階距)、偏度(統(tǒng)計(jì)學(xué)中的 三階矩)、過(guò)度(excess，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的四階矩)以及熵的組中的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
樣本圖像的分解有利地作為該樣本圖像的多分辨率分析(MRA)的一個(gè)或多個(gè)迭 代的結(jié)果被執(zhí)行。 根據(jù)本發(fā)明，還提供了用于檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí)性的方法，其中真實(shí) 的安全文件包括印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件上的安全特征，這些安全特征包 括用于制造安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征，所述方法包括數(shù)字地處理待鑒定的 候選文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域的樣本圖像的步驟，該數(shù)字處理包括執(zhí)行樣本圖 像的多分辨率分析的一個(gè)或多個(gè)迭代。 可提供以上方法用于數(shù)字化處理與同一候選文件的幾個(gè)所關(guān)注的區(qū)域相應(yīng)的多 個(gè)樣本圖像。 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，能夠以相對(duì)低的分辨率，S卩，低于600dpi，優(yōu)選地以 300dpi獲得樣本圖像。實(shí)際上，測(cè)試顯示，對(duì)樣本圖像的高掃描分辨率根本不是必須的。這 尤其有利，因?yàn)榈头直媛士s短了執(zhí)行樣本圖像的獲取所必需的時(shí)間，并且減少了對(duì)給定表 面面積將被處理的數(shù)據(jù)量，這相應(yīng)地實(shí)質(zhì)上促進(jìn)了該方法的實(shí)際實(shí)現(xiàn)。 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，為了鑒定所使用的安全特征主要包括凹版圖案。不過(guò)，安全特 征可能包括凹版圖案、行膠印圖案、凸版圖案、光衍射結(jié)構(gòu)(即，安全印刷機(jī)所完成的工藝 所固有的圖案或結(jié)構(gòu))和/或其組合。 通過(guò)確保被選擇的所關(guān)注的區(qū)域包括高密度(高空間頻率)的圖案(優(yōu)選地是凹 版印刷的直線或曲線圖案)可實(shí)現(xiàn)鑒定等級(jí)的最大化。這些圖案可以特別是被設(shè)置在候選 文件上的圖片表示的圖案，比如肖像。
還要求保護(hù)的是一種數(shù)字信號(hào)處理單元，其用于根據(jù)以上方法處理待鑒定的候選 文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域的樣本圖像的圖像數(shù)據(jù)，該數(shù)字信號(hào)處理單元被編程 來(lái)執(zhí)行對(duì)樣本圖像的數(shù)字處理，該數(shù)字信號(hào)處理單元可以在FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)單 元中被有利地實(shí)現(xiàn)。 類似地要求保護(hù)一種設(shè)備，其用于根據(jù)以上方法檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí) 性，該設(shè)備包括用于獲得樣本圖像的光學(xué)系統(tǒng)和被編程來(lái)執(zhí)行樣本圖像的數(shù)字處理的數(shù)字 信號(hào)處理單元。 進(jìn)一步要求保護(hù)用于制造安全文件特別是鈔票的一種方法，其包括設(shè)計(jì)被印刷、
涂敷或以其他方式設(shè)置在所述安全文件上的安全特征的步驟，其中安全特征被設(shè)計(jì)成通過(guò)
在所述至少一個(gè)尺度子空間中產(chǎn)生特征響應(yīng)來(lái)最優(yōu)化根據(jù)上述方法計(jì)算的真實(shí)性等級(jí)。 還要求保護(hù)小波變換以及多分辨率分析用于鑒定安全文件特別是鈔票的用途。 最后，提供了一種用于探測(cè)被印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件特別是鈔
票上的安全特征的方法，這些安全特征包括用于制造安全文件的工藝所固有的特征性視
覺(jué)特征，所述方法包括數(shù)字處理候選文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域的樣本圖像的步
驟，其中所關(guān)注的區(qū)域被選擇成包圍所述安全特征的至少一部分，該數(shù)字處理包括執(zhí)行樣
本圖像的多分辨率分析的一個(gè)或多個(gè)迭代，以提取表征所述安全特征的分類特征。這種方
法特別有利地應(yīng)用于探測(cè)凹版印刷圖像。 附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明 從閱讀以下本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)顯得更明
顯，這些實(shí)施方式僅作為非限制性的例子被示出并用


，其中 圖la是對(duì)示例性鈔票樣本的灰度掃描； 圖lb是圖la的鈔票樣本右上角部分的灰度照片； 圖2a和2b是圖la的鈔票樣本的放大視圖，圖2b對(duì)應(yīng)于在圖2a中由白色正方形 指示的區(qū)域； 圖3a和3b是圖la的鈔票樣本的第一彩色復(fù)制品的放大視圖，圖3b對(duì)應(yīng)于在圖 3a中由白色正方形指示的區(qū)域； 圖4a和4b是圖la的鈔票樣本的第二彩色復(fù)制品的放大視圖，圖4b對(duì)應(yīng)于在圖 4a中由白色正方形指示的區(qū)域； 圖5a是一級(jí)( 一個(gè)迭代)離散小波變換的示意圖；
圖5b是三級(jí)(三個(gè)迭代)離散小波變換的示意圖；
圖6是示出多分辨率分析(MRA)的原理的示意圖；
圖7a示出二維小波變換的一次迭代； 圖7b示出在圖7a中所示的一次迭代后對(duì)二維小波變換的二次迭代； 圖8是用于執(zhí)行二維小波變換的所謂"非標(biāo)準(zhǔn)分解"方法的示意圖； 圖9是用于執(zhí)行二維小波變換的所謂"標(biāo)準(zhǔn)分解"方法的示意圖； 圖10a是對(duì)相應(yīng)于圖2b中示出的所關(guān)注的區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用的二維小波變換
的一次迭代的結(jié)果的圖示； 圖10b是如圖lOa所示的對(duì)相應(yīng)于圖2b中示出的所關(guān)注的區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的二 維小波變換的一次迭代的結(jié)果的圖示，其中詳細(xì)的子圖像被歸一化用于更好的視覺(jué)表示；
圖lla至llc是為了更好的視覺(jué)表示而被歸一化的詳細(xì)的子圖像(如圖10b所 示)的組合結(jié)果的3個(gè)圖示，其中圖11a、llb和11c分別顯示對(duì)圖2b、3b和4b的圖像的處 理的結(jié)果； 圖12顯示9個(gè)直方圖，其示出從圖2b、3b和4b的圖像的一級(jí)小波變換得到的小 波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布，3個(gè)直方圖的上一行直方圖、中間一行直方圖和下一行直方圖分別代表 從所述小波變換得到的水平細(xì)節(jié)、垂直細(xì)節(jié)以及對(duì)角線細(xì)節(jié)； 圖13是兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，S卩，偏度(也被稱為統(tǒng)計(jì)學(xué)中的三階矩)和過(guò)度峰度(也 被稱為統(tǒng)計(jì)學(xué)中的四階矩)的示意圖，這些參數(shù)可以用于表征小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布；
圖14a到14c是3個(gè)條形圖，其示出從分別對(duì)水平細(xì)節(jié)、垂直細(xì)節(jié)和對(duì)角線細(xì)節(jié)的 圖2b、3b和4b的圖像的一級(jí)小波變換得到的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的方差，即，離散度的度 圖15a和15b是出現(xiàn)在5馬克鈔票的正面上的Bettina von Arnim的凹版印刷肖 像的一部分的兩個(gè)放大視圖，該鈔票在引入歐元之前在1991到2001年期間被德國(guó)發(fā)行；
圖16a是顯示5馬克鈔票的2個(gè)原始樣本(圖示A和B)和4個(gè)彩色副本(圖示 C到F)的實(shí)質(zhì)上相同的區(qū)域的6個(gè)灰度掃描的視圖； 圖16b顯示6個(gè)直方圖，其示出從圖16a的圖像的一級(jí)小波變換得到的小波系數(shù) 的統(tǒng)計(jì)分布，每個(gè)直方圖示出組合的小波系數(shù)(即水平細(xì)節(jié)、垂直細(xì)節(jié)和對(duì)角線細(xì)節(jié)的組 合)的統(tǒng)計(jì)分布； 圖17是圖16b的左上角和右下角的直方圖的例證性疊加； 圖18a是一個(gè)條形圖，其示出從與ll個(gè)候選文件的相同的所關(guān)注的區(qū)域(如圖 15b和16a所示)相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的一級(jí)小波變換得到的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的方差，這 11個(gè)候選文件包括5馬克鈔票的5個(gè)原始樣本(候選文件1到5)以及6個(gè)彩色復(fù)制品(候 選文件6到11); 圖18b是一個(gè)條形圖，其示出從與如圖18a中的相同的11個(gè)5馬克鈔票候選文件 的相同的所關(guān)注的區(qū)域相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的一級(jí)小波變換得到的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的過(guò) 度峰度，即"峰態(tài)"的度量； 圖19是用于給候選文件分類的示例性特征空間的示意性表示，其中小波系數(shù)的 統(tǒng)計(jì)分布的方差和過(guò)度峰度被用作(x，y)坐標(biāo)來(lái)在所述特征空間中給候選文件定位；
圖20是與圖19的特征空間類似的示例性特征空間的示意性表示，其中包括原始 樣本和彩色復(fù)制品的多個(gè)候選文件使用作為(x， y)坐標(biāo)的方差和過(guò)度峰度被表示在特征 空間中； 圖21是根據(jù)本發(fā)明的方法的用于檢查安全文件的真實(shí)性的設(shè)備的示意圖；以及
圖22是根據(jù)本發(fā)明的方法的總結(jié)流程圖。
本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述 本發(fā)明是源自于觀察到使用僅安全打印機(jī)可實(shí)現(xiàn)的特定制造工藝而印刷、涂敷或 以其他方式設(shè)置在安全文件上的安全特征(特別是凹版印刷特征)呈現(xiàn)出可被具有關(guān)于所 涉及的特定制造工藝的知識(shí)的有資格人士識(shí)別的高度特征性視覺(jué)特征(在下文中被稱為 "固有特征")。 下面的討論將集中于分析通過(guò)凹版印刷產(chǎn)生的固有特征。然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，相同的方法也適用于鈔票的其他固有特征，特別是行膠印印刷特征，凸版印刷特征和/或光衍射結(jié)構(gòu)。申請(qǐng)人已進(jìn)行的測(cè)試的結(jié)果表明，凹版印刷特征非常適合于根據(jù)本發(fā)明的鑒定的目的，并且進(jìn)一步給出最好的結(jié)果。這特別是由于凹版印刷實(shí)現(xiàn)非常精細(xì)、高分辨率以及清晰的圖案的印刷的事實(shí)。因此凹版印刷是用于制造在本發(fā)明的背景下利用的固有特征的優(yōu)選工藝。 圖la是例證性鈔票樣本1的灰度掃描，該鈔票顯示本申請(qǐng)人在2004年期間制作的Jules Verne的肖像。該鈔票樣本1是使用鈔票制造所特有的印刷和處理技術(shù)的組合來(lái)制造的，具體地，這些印刷和處理技術(shù)包括用于印刷鈔票多色背景10的行膠印印刷，用于印刷包括平面天體圖20和六分儀21的圖形的光學(xué)可變油墨圖案的絲網(wǎng)印刷、應(yīng)用光學(xué)可變?cè)O(shè)備、包括攜帶沿鈔票的高度垂直延伸的光學(xué)衍射結(jié)構(gòu)的材料條30(該材料條30在圖la中用2條虛線示意性地被定界)的箔燙印技術(shù)、用于印刷包括JulesVerne的肖像41的幾個(gè)凹版圖案41到49的凹版印刷、用于印刷2個(gè)序列號(hào)51、52的凸版印刷、以及用于給鈔票漆上一層保護(hù)性清漆的上漆。該鈔票樣本1上還在樣本的右手邊上設(shè)置有標(biāo)記60，該標(biāo)記60通過(guò)條30和膠印印刷油墨的下層(未加參考符號(hào))的部分激光燒蝕而被應(yīng)用。在所示例子中，肖像41 (與垂直的年份名稱2004和在該肖像周圍的形象化圖形一起)、帶有飛馬42的標(biāo)志"KBA-GIORI"、標(biāo)記"KBA-GI0RI"43和"Specimen" 44、以及在鈔票的三個(gè)角上和鈔票的左手邊與右手邊上的觸覺(jué)圖案45到49通過(guò)凹版印刷被印刷在行膠印印刷的背景10、絲網(wǎng)印刷的圖形20、21以及材料條30的頂部上。在凹版印刷階段之后，印刷序列號(hào)51、52，并且完成上漆。還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，鈔票樣本l是在單張印刷和處理設(shè)備(如本發(fā)明人提供的)上被制造的，每一印張攜帶多個(gè)鈔票樣本的陣列(如在本領(lǐng)域中常見(jiàn)的)，多個(gè)鈔票樣本在制造工藝結(jié)束時(shí)被最終切割為單獨(dú)的鈔票。 圖lb是圖la的鈔票樣本的右上角的灰度照片，其較詳細(xì)地顯示帶有天馬42的凹版印刷標(biāo)志"KBA-GIORI"以及包括以45度角與天馬42部分地重疊的一組平行線的觸覺(jué)圖案45。該凹版印刷的特征壓紋和浮雕效果以及印刷品的清晰度可以在這張照片中很容易看到。 圖2a是圖la的肖像41左手邊部分的(圖案20、21和44在圖2a中也是部分可見(jiàn)的)更加詳細(xì)的視圖。圖2b是在圖2a中由白色正方形示出的肖像41的正方形部分(或所關(guān)注的區(qū)域R.o. I)的放大視圖。圖2b顯示構(gòu)成肖像41的凹版圖案的一些特征性固有特征。用于隨后的信號(hào)處理的所關(guān)注的區(qū)域R.o. I不需要覆蓋文件的大表面面積。更確切地說(shuō)，測(cè)試已經(jīng)顯示，小于5cm2的表面面積已經(jīng)足以用于鑒定的目的。 圖3a、3b和4a、4b是如圖la所示的鈔票樣本的2個(gè)彩色復(fù)制品的與圖2a、2b相似的灰度圖像，這些復(fù)制品使用商用彩色復(fù)制設(shè)備制造。在圖3a和4a中的每一個(gè)中，所描繪的白色正方形指示分別顯示在圖3b和4b中的放大視圖中的肖像的所關(guān)注的相應(yīng)區(qū)域R. o. I。在圖3a、3b中所示的第一彩色復(fù)制品是使用Epson噴墨打印機(jī)和Epson照片用紙制造的。在圖4a、4b中所示的第二彩色復(fù)制品是使用Canon噴墨打印機(jī)和普通紙制造的。高分辨率掃描儀被用來(lái)掃描原始樣本并為噴墨打印機(jī)提供必要的輸入。
雖然2個(gè)彩色復(fù)制品的總體視覺(jué)方面看起來(lái)與原始樣本類似，如圖3b和4b所示，更接近地觀看被復(fù)制的構(gòu)成肖像的凹版圖案的結(jié)構(gòu)表明該結(jié)構(gòu)并不像原始樣本中的一樣清晰(見(jiàn)圖2b)并且，由于噴墨打印工藝和所使用的紙的性質(zhì)，這些結(jié)構(gòu)顯得有些模糊和平滑。在圖3b和4b中包含的圖像信息很明顯與圖2b中所示的原始樣本的圖像信息不同。因
此本發(fā)明涉及一種方法，其定義如何顯示并利用這種不同，以便區(qū)分開(kāi)在圖2a、2b的原始
和真實(shí)的樣本與圖3a、3b和4a、4b的復(fù)制品。以下的討論將專注于這一問(wèn)題。 如上面所暗示的，凹版印刷圖案的固有和特征性特征特別地是印刷的高清晰度，
而噴墨打印的復(fù)制品特別是由于數(shù)字處理和打印而展示出實(shí)質(zhì)上較低的打印清晰度。彩色
激光打印的復(fù)制品以及通過(guò)熱升華處理得到的復(fù)制品也可以說(shuō)是這種情況。這種差異可以
通過(guò)以下方式顯示將在待鑒定的候選文件的放大視圖(比如圖2b、3b和4b的視圖)中所
包含的圖像數(shù)據(jù)(或所關(guān)注的區(qū)域)分解成包含該圖像的高分辨率細(xì)節(jié)的至少一個(gè)尺度子
空間，并從該尺度子空間提取代表性的分類數(shù)據(jù)，這將在下文中更加詳細(xì)地說(shuō)明。 優(yōu)選地，圖像的分解通過(guò)執(zhí)行基于所謂小波(法語(yǔ)"ondelettes")的數(shù)字信號(hào)處
理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。小波是用來(lái)將給定函數(shù)或信號(hào)分成不同的尺度分量的數(shù)學(xué)函數(shù)。小波轉(zhuǎn)換
(或小波變換)是通過(guò)小波的函數(shù)或信號(hào)的表示。小波變換對(duì)表示具有不連續(xù)點(diǎn)和尖銳峰
值的函數(shù)和信號(hào)具有優(yōu)于傳統(tǒng)傅里葉變換的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，如將在下面討論的，特別使
用所謂離散小波變換(DWT)的特性。 應(yīng)認(rèn)識(shí)到，傅里葉變換(如例如在歐洲專利申請(qǐng)EP 1 864 825 Al和美國(guó)專利第US 5，884，296號(hào)中所討論的解決方案的背景下使用的)并不等同于小波變換。事實(shí)上，傅里葉變換僅涉及將被處理的圖像轉(zhuǎn)換為表示圖像的相關(guān)空間頻率內(nèi)容的頻譜，而沒(méi)有關(guān)于尺度的任何差別。 在本描述中小波理論將不被深入討論，因?yàn)檫@個(gè)理論在本領(lǐng)域中同樣是眾所周知的，并且在關(guān)于這個(gè)主題的一些教科書(shū)中詳盡地討論和描述了。有興趣的讀者可以例如參考以下的關(guān)于小波理論的書(shū)籍和論文 [Mal89] Stephane G. Mallat， 〃 A Theory for MultiresolutionSignalDecomposition :The Wavelet Representation 〃 ， IEEE Transactions onPatternAnalysis and Machine Intelligence, Vol. 11，No.7 (July 7，1989)，pp.674-693 ;
[Dau92]lngrid Daubechies，〃 Ten Lectures on Wavelets" ，CBMS-NSFRegionalConference Series in Applied Mathematics 61， SIAM(Society forlndustrial andApplied Mathematics)，2nd edition, 1992， ISBN 0-89871-274-2 ; [Bur98]Sidney C.Burrus，Ramesh A. Gopinath and Haitao Guo，〃 Introductionto Wavelets and Wavelet Transforms :A Primer" ， Prentice-Hal1， Inc. ，1998， ISBN0-13-489600-9 ; [Hub98]Barbara Burke Hubbard， 〃 The World According to Wavelets :TheStory of a Mathematical Technique in the Making" ， A K Peters, Ltd. ，2ndedition，1998， ISBN 1-56881-072-5 ; [Mal99]亂LAT， St印hane， 〃 A wavelet tour of signal processing 〃 ，Academic Press, 2nd edition, 1999， ISBN 0-12-466606-X ;以及 [Wal04]WA固T， David F. 〃 An Introduction to Wavelet Analysis 〃 ，Birkhauser Boston, 2nd edition, 2004， ISBN 0-8176-3962—4。 理解了小波可以通過(guò)小波函數(shù)(或"母小波")V和尺度函數(shù)(或"父小波")(P方便地表示就足夠了。實(shí)際上，小波函數(shù)V可以表示為帶通/高通濾波器，其對(duì)信號(hào)尺度/頻譜的上半部分進(jìn)行濾波，同時(shí)尺度函數(shù)cp可以表示為低通濾波器，其對(duì)信號(hào)尺度/頻譜的剩余的下半部分進(jìn)行濾波。該原理在圖5a中被示意性示為一級(jí)數(shù)字濾波器組，其包括具有函數(shù)h(n)的低通濾波器和具有函數(shù)g(n)的高通濾波器，它們將信號(hào)尺度/頻譜分為相等的頻譜范圍的兩部分。當(dāng)使離散采樣的信號(hào)x(n)通過(guò)圖5a中的濾波器組時(shí)，我們可以考慮該采樣信號(hào)x(n)的一級(jí)小波變換。本質(zhì)上是信號(hào)x(n)和函數(shù)h(n)的巻積*的結(jié)果的低通濾波器的輸出yMW(n)包括尺度函數(shù)變換系數(shù)，或簡(jiǎn)單地"尺度系數(shù)"(也被稱為近似系數(shù))，而類似地是信號(hào)x(n)和函數(shù)g(n)的巻積A的結(jié)果的高通濾波器的輸出y^H(n)包括小波函數(shù)變換系數(shù)，或簡(jiǎn)單地"小波系數(shù)"(也被稱為細(xì)節(jié)系數(shù))。 因?yàn)槊總€(gè)濾波器對(duì)信號(hào)x(n)的頻譜分量的一半進(jìn)行濾波，根據(jù)尼奎斯特定律，被濾波的樣本的一半可以被丟棄。在圖2中，對(duì)低通和高通濾波器的輸出因此被下采樣為一半(因此在圖5a中下采樣操作符"I 2"跟隨在每個(gè)濾波器之后)，這意味著每2個(gè)樣本被丟棄一個(gè)。 遵循這種方法，通過(guò)反復(fù)地重復(fù)該過(guò)程，即，通過(guò)將由低通濾波器輸出的近似系數(shù)傳遞到隨后的相似濾波階段，信號(hào)可以被分解為與不同尺度(或分辨率)相應(yīng)的多個(gè)小波系數(shù)。此方法被稱為多分辨率分析或MRA(見(jiàn)[Mal89])，在圖5b中示意性示出了三級(jí)多分辨率分析的情況。如在圖5b中可以認(rèn)識(shí)到的，事實(shí)上濾波器組是三級(jí)濾波器組，其中前面的濾波階段的被低通濾波的輸出通過(guò)隨后的濾波階段被再次濾波。 在圖5b中，信號(hào)x(n)實(shí)際上被分解為相應(yīng)于3個(gè)不同尺度的4個(gè)信號(hào)分量，即，(i)在第一尺度的細(xì)節(jié)系數(shù)(一級(jí)系數(shù))，其包括與信號(hào)x(n)相比的一半數(shù)量的樣本，(ii)在與第一個(gè)尺度不同的第二尺度的細(xì)節(jié)系數(shù)(二級(jí)系數(shù))，其包括與信號(hào)x(n)相比的1/4數(shù)量的樣本，以及(iii)近似系數(shù)和(iv)在第三尺度的細(xì)節(jié)系數(shù)(三級(jí)系數(shù))，每一個(gè)都包括與信號(hào)x(n)相比的1/8數(shù)量的樣本。 事實(shí)上，離散采樣信號(hào)可以最終被完全分解成一組在不同尺度處的細(xì)節(jié)系數(shù)(小波系數(shù))，只要該采樣信號(hào)含有/個(gè)樣本，其中N是將信號(hào)完全分解成小波系數(shù)所需要的迭代或級(jí)的數(shù)量。 總之，多分辨率分析(MRA)或多尺度分析指基于小波變換的信號(hào)處理技術(shù)，由此如圖6的圖所示意性示出的，信號(hào)被分解在范圍從信號(hào)的精細(xì)細(xì)節(jié)(高分辨率分量)到粗略細(xì)節(jié)(低分辨率分量)的不同尺度的多個(gè)嵌套子空間中。 根據(jù)本發(fā)明，真正的安全特征的固有特征，特別是凹版圖案的固有特征，將通過(guò)特別地看待鑒定的候選文件的圖像的精細(xì)高分辨率(精細(xì)尺度)細(xì)節(jié)而不是看候選文件的圖像的較粗略的低分辨率細(xì)節(jié)來(lái)識(shí)別。 到現(xiàn)在為止，僅在處理一維信號(hào)的背景下對(duì)小波理論進(jìn)行了討論。然而圖像被視為二維信號(hào)，這相應(yīng)地需要二維處理。因此在轉(zhuǎn)到本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的實(shí)際描述之前，將簡(jiǎn)要地討論二維小波變換的概念。 如例如在[Mal89]中所討論的，上面討論的小波理論可以容易延伸到二維信號(hào)的分解。二維小波變換基本上涉及二維信號(hào)的行方向和列方向的處理，其中信號(hào)的行和列使用以上討論的一維小波算法被分開(kāi)地處理。這將參考圖7a、7b、8和9來(lái)解釋。
在圖7a中，示意性示出原始圖像(即，相應(yīng)于待鑒定的候選文件的樣本圖像的被選擇的所關(guān)注的區(qū)域的圖像_比如圖2b、3b和4b的圖像)，該原始圖像被表示為c°。該原始圖像c0由n x n個(gè)像素的矩陣組成，其中n可被2w除，N是相應(yīng)于希望執(zhí)行的小波迭代的數(shù)量N的整數(shù)。實(shí)際上，圖像的尺寸應(yīng)該足夠大以便包圍相對(duì)大數(shù)量的特征。為了說(shuō)明起見(jiàn)，該原始圖像c^可例如由256x256個(gè)像素的矩陣組成。但是其他圖像尺寸是完全可能的。在300dpi的采樣分辨率處，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這樣的圖像尺寸對(duì)應(yīng)于待鑒定的候選文件上的近似2x2cm2的表面面積。 作為小波變換一次迭代的結(jié)果，如圖7a所示，原始圖像c^被分解成4個(gè)子圖像c1、c^、d、和d、，其中每一個(gè)子圖像都具有(n/2)x(n/2)像素的尺寸。子圖像一包含由沿著原始圖像c°的行和列的低通濾波得到的原始圖像c°的近似。在另一方面，子圖像A、 d、和d、包含從沿著原始圖像c°的行和列的高通濾波得到的原始圖像c°的細(xì)節(jié)。更準(zhǔn)確地
-c^是沿著原始圖像c°的行高通濾波并沿著列低通濾波的結(jié)果，并且包括原始圖像c°的水平細(xì)節(jié)； -d、是沿著原始圖像c°的行低通濾波并沿著列高通濾波的結(jié)果，并且包括原始圖像(^的垂直細(xì)節(jié)；以及 -d、是沿著原始圖像c°的行和列高通濾波的結(jié)果，并且包括原始圖像c°的對(duì)角線細(xì)節(jié)。 該處理可通過(guò)相似地將子圖像c1分解成4個(gè)附加的子圖像c2、 d 、d22和d23在隨后的迭代期間重復(fù)，其中每一個(gè)子圖像具有(n/4)x(n/4)像素的尺寸，如圖7b中示意性示出的。在圖7b中，子圖像d;d、和d、表示以第一分辨率(或尺度)的圖像J的細(xì)節(jié)，而子圖像d 、d 和(123表示以第二分辨率(或尺度)的圖像cO的細(xì)節(jié)，該第二分辨率是所述第一分辨率的一半。 在N次迭代之后，原始圖像c°將會(huì)因此被分解成3N+1個(gè)子圖像d 、dm2、 dm3和cN，其中m二 1，2， ...， N。如以上已經(jīng)暗示的，子圖像d 每個(gè)都將包含以不同尺度(或分辨率)的原始圖像的水平細(xì)節(jié)，而子圖像dm2和dm3每個(gè)都分別包含以不同尺度的原始圖像的垂直或?qū)蔷€細(xì)節(jié)。 二維小波變換優(yōu)選地根據(jù)所謂"非標(biāo)準(zhǔn)分解"方法執(zhí)行，該方法在圖8中示意性示出。根據(jù)這種分解方法，一維小波變換在圖像的行和列上被交替執(zhí)行。在圖8中，參考符號(hào)A、D、a、d分別表示: A :圖像的行的近似(即，被低通濾波的)系數(shù)；
D :圖像的行的細(xì)節(jié)(即，被高通濾波的)系數(shù)；
a :圖像的列的近似(即，被低通濾波的)系數(shù)；以及
d :圖像的列的細(xì)節(jié)(即，被高通濾波的)系數(shù)。 如圖8的上部分所示的，原始圖像的行被首先處理然后是列，例如以產(chǎn)生圖7a中所示的結(jié)果(其中Aa、Da、Ad和Dd分別對(duì)應(yīng)于子圖像c1、 A、 d、和d、)。如圖8的下部分所示的，子圖像Aa(其對(duì)應(yīng)于子圖像c1)以行開(kāi)始接著是列被類似地處理，導(dǎo)致與圖7b中所示的相同的分解(其中AaAa、 AaDa、 AaAd和AaDd分別對(duì)應(yīng)于子圖像c2、 d 、d22和d23)。
以上討論的"非標(biāo)準(zhǔn)分解"方法的可選方案是所謂的"標(biāo)準(zhǔn)分解"方法，其通過(guò)執(zhí)行沿著行的所有所需要的迭代，然后僅執(zhí)行沿著列的所需要的迭代來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法在圖9中示意性示出。"標(biāo)準(zhǔn)分解"方法的優(yōu)點(diǎn)在于圖像的每個(gè)行和列只需要從存儲(chǔ)器中被裝載一次以便轉(zhuǎn)換整個(gè)圖像的事實(shí)。這種方法相應(yīng)地需要最小數(shù)量的內(nèi)存訪問(wèn)，這在FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)實(shí)現(xiàn)的背景下是有利的。 雖然"非標(biāo)準(zhǔn)分解"方法相比于其他方法需要更多的存儲(chǔ)器訪問(wèn)，但它有需要較少的計(jì)算時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵诿看蔚陂g，只須處理從之前迭代得到的數(shù)據(jù)的僅四分之一。此外，如從圖8和9的比較中容易理解的，通過(guò)"非標(biāo)準(zhǔn)分解"方法分開(kāi)地提取水平和垂直細(xì)節(jié)。 不同類型的離散小波變換(DWT)在本發(fā)明的背景下是適合的。特別是通過(guò)使用在本領(lǐng)域中同樣已知的所謂Haar-、 Daubechies-和Pascal小波變換完成了成功的測(cè)試。
實(shí)際上Haar小波變換是第一個(gè)已知的小波變換。該小波變換(雖然當(dāng)時(shí)沒(méi)有被同樣地命名)是在1909年被匈牙利數(shù)學(xué)家Alfred Haar發(fā)現(xiàn)的。該小波變換也被認(rèn)為是所謂Daubechies小波變換的一種特例。Haar小波變換的相應(yīng)高通和低通濾波器每個(gè)都由2個(gè)系數(shù)組成，即
對(duì)低通濾波器
禾口
1
以及對(duì)高通濾波器_ l
和
1
(1)
(2)
(3)
g2
7
(4) Daubechies小波變換(見(jiàn)[Dau92])是以比利時(shí)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家IngridDaubechies命名的。Daubechies小波是一族正交小波并且以最大數(shù)量的所謂消失矩(或分支)為特點(diǎn)。在這族Daubechies小波變換中，例如一個(gè)稱為所謂Daubechies 4分支小波(或db4變換)，其中濾波器系數(shù)由4個(gè)系數(shù)組成，即
對(duì)低通濾波器 /j,=
& =
4
43-
4
0.6830127
=1.1830127
=0.3169873
以及
=—0.1830127
(5)
(6)
(7)
(8)<formula>formula see original document page 15</formula>CN 101755290 A 注的區(qū)域的精細(xì)、高分辨率細(xì)節(jié)感興趣。換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，信號(hào)(即，所關(guān)注的區(qū)域的圖像數(shù)據(jù))不需要被完全分解成小波分量。因此，正如從下文將認(rèn)識(shí)到的，為了提取能夠創(chuàng)建關(guān)于待鑒定的候選文件的代表性分類數(shù)據(jù)的相關(guān)特征，對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行小波變換的一個(gè)或多個(gè)迭代就足夠了。這意味著圖像的待考慮的大多數(shù)相關(guān)的尺度是相應(yīng)于精細(xì)、高分辨率細(xì)節(jié)的那些尺度，這些細(xì)節(jié)首先在多分辨率分析的過(guò)程中被得到。 由申請(qǐng)人執(zhí)行的測(cè)試已經(jīng)表明，小波變換的一個(gè)迭代(S卩，如圖5a示意性示出的一級(jí)分辨率分析)在大多數(shù)情況下足以提取出能夠?qū)⒈昏b定的候選文件分類(并因此區(qū)別)成真的或可能真的文件或者復(fù)制的/偽造的文件的類別的必要特征。換句話說(shuō)，樣本圖像可以簡(jiǎn)單地被分解到包含樣本圖像的高分辨率細(xì)節(jié)的至少一個(gè)精細(xì)尺度子空間中。
然而在本發(fā)明的范圍內(nèi)，完全可能執(zhí)行小波變換的多于一個(gè)的迭代，S卩，提取相應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)的多于一個(gè)的高分辨率尺度的多組細(xì)節(jié)系數(shù)(或小波系數(shù))。為了計(jì)算和處理效率起見(jiàn)，保持迭代的數(shù)量盡可能低是優(yōu)選的。此外，如上面已經(jīng)說(shuō)明的，根據(jù)本發(fā)明，將信號(hào)完全分解成小波分量并不是必須的，因?yàn)閷⒌玫降淖罱K的小波分量相應(yīng)于圖像的低分辨率、粗略內(nèi)容，該內(nèi)容被預(yù)期在真的文件和其偽造品之間是相對(duì)相似的。事實(shí)上，這部分地解釋了為什么沒(méi)有關(guān)于安全印刷的特殊知識(shí)的非技術(shù)人員可能如此輕易地被偽造文件的
一般視覺(jué)外表和外觀所欺騙。 因此接下來(lái)的討論將集中于僅涉及對(duì)二維小波變換的一次迭代的一級(jí)小波轉(zhuǎn)換的情況，如圖7a示意性示出的，即，所關(guān)注的區(qū)域?qū)⒈环纸獬?個(gè)子圖像c1、 A、 d、和d、。
圖10a示出應(yīng)用于原始鈔票樣本的如圖2所示的圖像的二維小波變換的第一個(gè)迭代的結(jié)果。在這個(gè)例子中，原始圖像具有252x252個(gè)像素的尺寸，并且利用以上提及的Haar小波變換來(lái)處理該圖像。 從低通濾波得到的近似圖像c1被顯示在圖10a的左上角。由于小波系數(shù)具有小值并且還包含負(fù)系數(shù)的事實(shí)(因此小波系數(shù)在被直接形象化時(shí)表現(xiàn)為實(shí)質(zhì)上為"黑色"的像素)，從高通濾波得到的細(xì)節(jié)圖像d、和d、被顯示成實(shí)質(zhì)上暗色的區(qū)域。
為了更好地觀察圖像c^、d、和d、的小波系數(shù)，這些圖像可以被歸一化，使得系數(shù)被包括在數(shù)值0至IJ 255的范圍之內(nèi)(即，灰度圖像的8位數(shù)值范圍)。這樣的視圖在圖10b中被示出，其中W丄、[d、]w和[d、]w分別表示細(xì)節(jié)圖像c^、d、和d、的歸一化形式。從觀察圖10b中，可以看到小波變換足夠探測(cè)凹版圖案的銳轉(zhuǎn)變。 圖lla顯示了從圖10a、10b的3個(gè)細(xì)節(jié)圖像c^、d、和d、的組合中得到的歸一化圖像[d、]w。圖lib和lie示出分別作為圖3b和4b的第一個(gè)和第二個(gè)彩色復(fù)制品的圖像的小波變化的結(jié)果得到的相應(yīng)歸一化圖像[d、]『 可以看到，在圖lla的圖像與圖llb和llc的圖像之間存在相當(dāng)大的視覺(jué)差異。特
別是可以看到，在圖lla中圖案的邊緣顯得比圖lib和lie中更加清楚。 現(xiàn)在各種候選文件的圖像已經(jīng)被處理，為了對(duì)這些文件進(jìn)行分類和區(qū)別，將解釋
代表性的特征可如何從這些被處理的圖像中被提取出來(lái)。 圖12是9個(gè)直方圖的圖示，其顯示了對(duì)于圖2b、3b和4b的每個(gè)圖像的水平、垂直和對(duì)角線細(xì)節(jié)的小波系數(shù)(即，細(xì)節(jié)圖像c^、d、和d、的小波系數(shù))的統(tǒng)計(jì)分布。更準(zhǔn)確地說(shuō)，圖12的左、中和右列分別顯示對(duì)圖2b、3b和4b的圖像得到的相應(yīng)直方圖，而圖12的上、中和下行分別顯示對(duì)水平、垂直和對(duì)角線細(xì)節(jié)的相應(yīng)直方圖。
從圖12中可以看到，從原始樣本的圖像得到的直方圖(圖12中的左列)寬于從彩色復(fù)制品的圖像得到的直方圖(圖12中的中列和右列)。換句話說(shuō)，方差02，8卩，小波系數(shù)的離散度的度量可以方便地用于對(duì)小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布分類。在統(tǒng)計(jì)學(xué)中方差02也被稱為"二階距"?？蛇x地，可以使用所謂標(biāo)準(zhǔn)偏差o，其是方差 一的平方根。
除方差02和標(biāo)準(zhǔn)偏差o之外，另外的統(tǒng)計(jì)參數(shù)也可以被用來(lái)表征小波系數(shù)的統(tǒng)
計(jì)分布，即-小波系數(shù)的算術(shù)平均值_在統(tǒng)計(jì)學(xué)中也被稱為"一階距"；-小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的偏度_在統(tǒng)計(jì)學(xué)也被稱為"三階矩"-其是對(duì)統(tǒng)計(jì)分布的不對(duì)稱性的度量；-過(guò)度，或過(guò)度峰度，(或簡(jiǎn)單地"峰度")_在統(tǒng)計(jì)學(xué)中也被稱為"四階矩"_其是
對(duì)統(tǒng)計(jì)分布的"峰態(tài)"的度量；和/或-統(tǒng)計(jì)熵，其是對(duì)統(tǒng)計(jì)分布的變化的度量。 為了特征提取的目的，以上列出的矩(包括方差)應(yīng)當(dāng)被歸一化，以實(shí)現(xiàn)各種候選文件的適當(dāng)比較和分類。 圖13示出偏度和過(guò)度的概念。"正偏度"(如所示)被理解為表征統(tǒng)計(jì)分布，其中該分布的右尾部較長(zhǎng)并且其中分布的"主體"集中在左側(cè)。相反的是"負(fù)偏度"。在另一方面，"正/高過(guò)度"或"負(fù)/低過(guò)度"(如所示)被理解為分別表征包括更尖銳的峰和更平坦的尾部以及更圓的峰和更寬的"肩部"的統(tǒng)計(jì)分布。 在下文中，將特別利用過(guò)度(以下用參考符號(hào)C表示)連同方差02—起作為進(jìn)一步分類的特征。 圖14a到14c是3個(gè)條形圖，其示出由圖12的圖所示的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的方差o2。在圖14a到14c中的參考數(shù)字l、2、3分別指被處理的3個(gè)候選文件，S卩，原始樣本(圖2a和2b)、第一個(gè)彩色復(fù)制品(圖3a和3b)與第二個(gè)彩色復(fù)制品(圖4a和4b)。在圖14a中，方差02被顯示為用于水平細(xì)節(jié)，而圖14b和14c分別顯示方差02用于垂直和對(duì)角線細(xì)節(jié)。 正如所預(yù)期的，在從原始樣本的圖像中得到小波系數(shù)的分布的情況下的方差o 2
實(shí)質(zhì)上高于從彩色復(fù)制品的圖像所得到的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布中計(jì)算出的方差。 在各種原始(即真實(shí)的)鈔票樣本和其彩色(即偽造的)復(fù)制品上執(zhí)行測(cè)試。這
些測(cè)試表明，根據(jù)本發(fā)明的方法非常可靠，特別是當(dāng)被處理的所關(guān)注的區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)包
括相對(duì)高密度的凹版印刷特征時(shí)，比如可以在大多數(shù)鈔票上找到的肖像部分或任何其他類
似密度的圖片表示的情況下(比如表示在歐元鈔票上的建筑物的凹版印刷圖案)。這些測(cè)
試還表明，包含較少量的凹版特征的區(qū)域仍然導(dǎo)致好的結(jié)果。 圖15a和15b是出現(xiàn)在5馬克鈔票的正面上的Bettina von Arnim的凹版印刷肖像的一部分的兩個(gè)放大視圖，該鈔票在引入歐元之前在1991到2001年期間被德國(guó)發(fā)行。圖15b特別顯示為了根據(jù)以上描述的方法的鑒定的目的而使用的所關(guān)注的可能區(qū)域的例子。
測(cè)試了幾個(gè)候選文件，包括具有不同磨損度的原始鈔票和使用噴墨、熱升華以及彩色激光復(fù)印和印刷設(shè)備所制造的鈔票的彩色復(fù)制品。為了說(shuō)明的目的，圖16a顯示了所關(guān)注的相同區(qū)域的六個(gè)類似的圖像，這些圖像取自在非常好的狀況中的原始樣本(圖示A)，具有相對(duì)高磨損度的原始樣本(圖示B)，以5600dpi的分辨率通過(guò)噴墨打印在照片質(zhì)量的紙上制造的彩色復(fù)制品(圖示C)，以5600dpi的分辨率通過(guò)噴墨打印在普通紙上制造的 彩色復(fù)制品(圖示D)，以300dpi的分辨率通過(guò)熱升華在照片質(zhì)量的紙上制造的彩色復(fù)制品 (圖示E)以及以1200dpi分辨率通過(guò)激光打印在普通紙上制造的彩色復(fù)制品(圖示F)。
圖16b顯示了小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的對(duì)應(yīng)直方圖(在圖16b中直方圖是從圖16a 的圖像的低通濾波得到的3個(gè)細(xì)節(jié)圖像的組合中得到的)?？梢钥吹剑瑥膬蓚€(gè)原始樣本的圖 像中計(jì)算的直方圖(圖16b中的直方圖A和B)高度相似，盡管樣本的磨損度不同(并且在 第二個(gè)原始樣本的圖像的所關(guān)注的區(qū)域中存在褶皺-見(jiàn)圖16a中的圖像B)。從兩個(gè)噴墨打 印的復(fù)制品和熱升華復(fù)制品(直方圖C到E)的圖像得到的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布明顯不同。 從激光打印的復(fù)制品的圖像得到的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布(直方圖F)顯得有些較接近于原 始樣本的統(tǒng)計(jì)分布。然而，與激光打印的復(fù)制品相應(yīng)的直方圖的離散度仍然小于原始樣本 的離散度。此外，與原始樣本的直方圖(直方圖A和B)相比較，對(duì)應(yīng)于彩色復(fù)制品(直方 圖C到F)的所有直方圖展示明顯不同的振幅和峰值形狀。 為了說(shuō)明的目的，圖17顯示了對(duì)應(yīng)于第一原始樣本(圖16b中的直方圖A)和激 光打印的彩色復(fù)制品(圖16b中的直方圖F)的直方圖的疊加。 圖18a和18b是兩個(gè)條形圖，其示出了分別從i^一個(gè)候選文件的實(shí)質(zhì)上相同的所 關(guān)注的區(qū)域的圖像所得到的小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布計(jì)算的方差o 2和過(guò)度C，這些候選文件包 括具有不同磨損度的五個(gè)原始樣本(候選文件1到5)和通過(guò)噴墨打印、熱升華或彩色激光 打印制造的六個(gè)彩色復(fù)制品(候選文件6到11)。在這兩種情況下，方差02和過(guò)度(:清楚 地表明，使用這兩個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)作為分類數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)真實(shí)文件和偽造品是可能的。
為了說(shuō)明起見(jiàn)，圖19是使用方差 一和過(guò)度C作為特征空間中的(X，Y)坐標(biāo)的相 應(yīng)特征空間的圖示，其中從候選文件得到的結(jié)果可以被定位。在對(duì)應(yīng)于原始樣本的點(diǎn)(位 于特征空間的右上角)和對(duì)應(yīng)于彩色復(fù)制品的點(diǎn)(位于特征空間的左下角)之間可以清楚 地繪制邊界線。 圖20是與圖19的特征空間相類似的特征空間的視圖，其中方差o 2和過(guò)度C再 次作為(X， Y)坐標(biāo)被使用，并且其顯示通過(guò)處理包括原始?xì)W元鈔票的額外候選文件得到的 結(jié)果。這些結(jié)果確認(rèn)根據(jù)本發(fā)明的鑒定方法的可靠性和效率。 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的方法因此不要求所選擇的所關(guān)注的區(qū)域嚴(yán)格地是候選 文件的一個(gè)區(qū)域并且是同一個(gè)區(qū)域。事實(shí)上，關(guān)于所關(guān)注的區(qū)域的實(shí)際位置從一個(gè)候選文 件到另一個(gè)候選文件的偏差實(shí)質(zhì)上并不影響結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的方法因此還有優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)?它在信號(hào)處理之前不要求所關(guān)注的區(qū)域的精確識(shí)別和定位。這極大地簡(jiǎn)化了整個(gè)鑒定過(guò)程 及其實(shí)現(xiàn)(特別是在ATM機(jī)等中)，因?yàn)橹恍璐_保被選擇的所關(guān)注的區(qū)域或多或少地覆蓋包 含足夠典型數(shù)量的固有特征(特別是凹版特征)的區(qū)域。 以上描述的鑒定方法可以因此被概括為如圖22的流程圖所示的，包括步驟
-獲取待鑒定的候選文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域R. o. I的樣本圖像(即， 圖像c°)，該所關(guān)注的區(qū)域R. o. I包圍安全特征的至少一部分；-通過(guò)執(zhí)行該樣本圖像到包含樣本圖像的高分辨率細(xì)節(jié)的至少一個(gè)尺度子空間的 分解(例如，子圖像dV dm2，『3中的至少一個(gè)，其中!11= 1，2， ... ， N，且N是被執(zhí)行的迭代 的數(shù)量)并且從該尺度子空間中提取分類特征(即，關(guān)于頻譜系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的統(tǒng)計(jì)參數(shù)) 來(lái)數(shù)字地處理該樣本圖像c° ;以及
-基于被提取的分類特征獲得候選文件的真實(shí)性等級(jí)(或分類)。
圖21示意性示出根據(jù)以上所述方法的用于檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí)性的 設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。該設(shè)備包括光學(xué)系統(tǒng)100，其用于獲得待鑒定的候選文件1上的所關(guān)注的區(qū) 域R.o. I的樣本圖像(圖像c";以及數(shù)字信號(hào)處理單元(DSP)200，其被編程以執(zhí)行對(duì)樣本 圖像的數(shù)字處理。DSP 200可特別有利地作為現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)單元被實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上所述的發(fā)明可以應(yīng)用于簡(jiǎn)單地探測(cè)被印刷、涂敷或以其他方式 設(shè)置在安全文件特別是鈔票上的安全特征(特別是凹版印刷圖案)，這些安全特征包括被 用于制造安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征。如上所述，通過(guò)數(shù)字地處理候選文件 的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域的樣本圖像(例如通過(guò)執(zhí)行樣本圖像的多分辨率分析的 一個(gè)或多個(gè)迭代)，可以提取表征安全特征的分類特征，所關(guān)注的區(qū)域被選造成包括安全特 征的至少一部分。 如以上所解釋的，分類特征可以是方便地選自包括算術(shù)平均值、方差(o"、偏度、 過(guò)度(C)、以及表示樣本圖像的精細(xì)尺度的高分辨率細(xì)節(jié)的頻譜系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的熵的組 中的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。 還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)以上所述描述的方法計(jì)算的真實(shí)性等級(jí)可以通過(guò)設(shè)計(jì)將被印 刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件上的安全特征被優(yōu)化，以便在包括被處理的樣本圖 像的高分辨率細(xì)節(jié)的尺度子空間或子空間中產(chǎn)生特征響應(yīng)。 這樣的優(yōu)化可以特別通過(guò)作用于包括凹版圖案、行膠印圖案，、凸版圖案、光衍射 結(jié)構(gòu)和/或其組合的安全特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。如例如在圖2b中所示的，這樣的圖案、優(yōu)選地被凹 版印刷的直線或曲線圖案的高密度將是特別合乎需要的。 可以對(duì)以上所描述的實(shí)施方式進(jìn)行各種更改和/或改進(jìn)，而不偏離附加的權(quán)利要 求所定義的本發(fā)明的范圍。 例如，如已經(jīng)提及的，雖然鑒定原則優(yōu)選地基于包含(或假定包含)凹版印刷圖案 的圖像的處理，本發(fā)明可類似地應(yīng)用于包含其他安全特征的圖像的處理，所述安全特征包 括用于制造安全文件特別是行膠印圖案、凸版印刷圖案、光衍射結(jié)構(gòu)和/或其組合的工藝 所固有的特征性視覺(jué)特征。 當(dāng)小波變換在本發(fā)明的上述實(shí)施方式的背景下被討論時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這種特定 的變換被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)的一種優(yōu)選變換。然而其他變換也是可能的，比如所謂的 chirplet變換。從一般觀點(diǎn)來(lái)看，任何適合的變換都可以被使用，只要它能夠執(zhí)行樣本圖像 到包含該樣本圖像的高分辨率細(xì)節(jié)的至少一個(gè)尺度子空間的分解。 此外，應(yīng)理解，以上所描述的方法可以被應(yīng)用，以便樣本圖像分解到包括以不同尺 度的樣本圖像的高分辨細(xì)節(jié)的多于一個(gè)的尺度子空間中。在這種情況下，為了表征被鑒定 的候選文件，分類特征可以從每個(gè)尺度子空間中提取。換句話說(shuō)，本發(fā)明沒(méi)有限制于將樣本 圖像只分解到包含該樣本圖像的高分辨率細(xì)節(jié)的一個(gè)尺度子空間中。 另外，雖然頻譜系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布的處理被描述為提取分類特征以得到被鑒定的候 選文件的真實(shí)性等級(jí)的方法，任何其他適合的處理可以被設(shè)想，只要這種處理能夠分離并 得到足以代表真實(shí)安全文件的安全特征的特征。
權(quán)利要求
一種用于檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí)性的方法，其中真實(shí)的安全文件包括被印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在該安全文件上的安全特征(41-49；30；10；51，52)，所述安全特征包括被用于制造所述安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征，其中所述方法包括以下步驟-獲得待鑒定的候選文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域(R.o.I)的樣本圖像(c0)，所述所關(guān)注的區(qū)域包圍所述安全特征的至少一部分；-通過(guò)執(zhí)行將所述樣本圖像(c0)分解到包含所述樣本圖像(c0)的高分辨率細(xì)節(jié)(d11，d12，d13，...)的至少一個(gè)尺度子空間并且從所述尺度子空間中提取分類特征(σ2，C，...)來(lái)數(shù)字地處理所述樣本圖像(c0)；以及-基于所提取的分類特征(σ2，C，...)得到所述候選文件的真實(shí)性等級(jí)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中數(shù)字地處理所述樣本圖像的所述步驟包括 -執(zhí)行對(duì)所述樣本圖像(c°)的變換，以得到表示所述樣本圖像(c°)的精細(xì)尺度的所述高分辨率細(xì)節(jié)(dV d、， d、，...)的至少一組頻譜系數(shù)；以及 _處理所述頻譜系數(shù)以提取所述分類特征(o 2， C，...)。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述處理所述頻譜系數(shù)包括執(zhí)行對(duì)所述頻譜系數(shù)的 統(tǒng)計(jì)分布的處理。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述統(tǒng)計(jì)處理包括計(jì)算選自包括所述頻譜系數(shù)的統(tǒng) 計(jì)分布的算術(shù)平均值(統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一階距)、方差(02，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的二階距)、偏度(統(tǒng)計(jì)學(xué) 中的三階矩)、過(guò)度(C，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的四階矩)、以及熵的組的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述變換是小波變換。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述小波變換是離散小波變換(DWT)，優(yōu)選地選自包 含Haar小波變換、Daubechies小波變換和Pascal小波變換的組。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)所述樣本圖像(c°)的所述分解作為所 述樣本圖像的多分辨率分析(MRA)的一個(gè)或多個(gè)迭代(N)的結(jié)果被執(zhí)行。
8. —種用于檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí)性的方法，其中真實(shí)的安全文件包括被印 刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在該安全文件上的安全特征(41-49 ;30 ;10 ;51,52)，所述安全 特征包括被用于制造所述安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征，所述方法包括數(shù)字地 處理待鑒定的候選文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域(R.o. I)的樣本圖像(c°)的步驟， 該數(shù)字處理包括執(zhí)行所述樣本圖像(c°)的多分辨率分析(MRA)的一個(gè)或多個(gè)迭代(N)。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其包括數(shù)字地處理相應(yīng)于同一候選文件的幾 個(gè)所關(guān)注的區(qū)域的多個(gè)樣本圖像。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中以低于600dpi、優(yōu)選地以300dpi的分 辨率獲得所述樣本圖像(c°)。
11. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述安全特征包括凹版圖案(41-49)、 行膠印圖案(10)、凸版圖案(51,52)、光衍射結(jié)構(gòu)(30)和/或其組合。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述安全特征包括不同寬度、長(zhǎng)度和間 隔的直線或曲線圖案。
13. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域(R.o. I) 被選擇成包括高密度的圖案，該圖案優(yōu)選地為凹版印刷的直線或曲線圖案(圖2b)。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域(R.o. I)被選擇成包 含設(shè)置在所述候選文件上的圖片表示的圖案，例如肖像(圖2a、2b)。
15. —種數(shù)字信號(hào)處理單元(200)，其用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法處理待 鑒定的候選文件(1)的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域(R.o. I)的樣本圖像(c°)的圖像數(shù) 據(jù)，所述數(shù)字信號(hào)處理單元(200)被編程來(lái)執(zhí)行對(duì)所述樣本圖像(c°)的所述數(shù)字處理。
16. 如權(quán)利要求15所述的數(shù)字信號(hào)處理單元(200)，其作為FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列) 單元實(shí)現(xiàn)。
17. —種設(shè)備，其用于根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)的方法來(lái)檢查安全文件特別是鈔 票的真實(shí)性，所述設(shè)備包括用于獲得所關(guān)注的區(qū)域(R.o. I)的樣本圖像(c°)的光學(xué)系統(tǒng) (100)和被編程以對(duì)所述樣本圖像(c°)執(zhí)行數(shù)字處理的數(shù)字信號(hào)處理單元(200)。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述數(shù)字信號(hào)處理單元(200)作為FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可 編程門(mén)陣列)單元實(shí)現(xiàn)。
19. 一種方法，其用于制造安全文件特別是鈔票，所述方法包括設(shè)計(jì)待被印刷、涂敷或 以其他方式設(shè)置在所述安全文件上的安全特征的步驟，其中所述安全特征被設(shè)計(jì)成通過(guò)產(chǎn) 生在至少一個(gè)尺度子空間中的特征響應(yīng)來(lái)優(yōu)化根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)的方法計(jì)算的 真實(shí)性等級(jí)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述安全特征包括凹版圖案(41-49)、行膠印圖案 (10)、凸版圖案(51,52)、光衍射結(jié)構(gòu)(30)和/或其組合。
21. 如權(quán)利要求19或20所述的方法，其中所述安全特征被設(shè)計(jì)成包括高密度的圖案， 該圖案優(yōu)選地為凹版印刷的直線或曲線圖案(圖2b)。
22. 小波變換用于鑒定安全文件特別是鈔票的用途。
23. 多分辨率分析(MRA)用于鑒定安全文件特別是鈔票的用途。
24. —種用于探測(cè)被印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件特別是鈔票上的安全特 征(41-49 ;30 ;10 ;51,52)的方法，所述安全特征(41-49 ;30 ;10 ;51,52)包括用于制造所 述安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征，所述方法包括數(shù)字地處理候選文件的表面的 至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域(R. o. I)的樣本圖像(c°)的步驟，所述所關(guān)注的區(qū)域(R. o. I)被選 擇成包括所述安全特征(41-49 ;30 ;10 ;51,52)的至少一部分，所述數(shù)字地處理包括執(zhí)行所 述樣本圖像(c°)的多分辨率分析(MRA)的一個(gè)或多個(gè)迭代(N)，以提取表征所述安全特征 (41-49 ;30 ;10 ;51,52)的分類特征(o 2， C， )。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其用于探測(cè)凹版印刷的圖案(41-49)。
26. 如權(quán)利要求24或25所述的方法，其中所述分類特征(o2， C，...)是選自包括表 示所述樣本圖像(c°)的精細(xì)尺度的高分辨率細(xì)節(jié)(dV d、， d、，...)的頻譜系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分 布的算術(shù)平均值(統(tǒng)計(jì)學(xué)中的一階距)、方差(02，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的二階距)、偏度(統(tǒng)計(jì)學(xué)中的 三階矩)、過(guò)度(C，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的四階矩)、以及熵的組中的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
全文摘要
描述了一種用于檢查安全文件特別是鈔票的真實(shí)性的方法，其中真實(shí)的安全文件包含被印刷、涂敷或以其他方式設(shè)置在安全文件上的安全特征(41-49；30；10；51，52)，這些安全特征包括被用于制造安全文件的工藝所固有的特征性視覺(jué)特征。該方法包含以下步驟(i)獲得待鑒定的候選文件的表面的至少一個(gè)所關(guān)注的區(qū)域(R.o.I)的樣本圖像(c0)，該所關(guān)注的區(qū)域包圍安全特征的至少一部分，(ii)通過(guò)執(zhí)行將樣本圖像(c0)分解到包含所述樣本圖像(c0)的高分辨率細(xì)節(jié)(d11，d12，d13，...)的至少一個(gè)尺度子空間并且從該尺度子空間中提取分類特征(σ2，C，...)來(lái)數(shù)字地處理樣本圖像(c0)，以及(iii)基于所提取的分類特征(σ2，C，...)得到候選文件的真實(shí)性等級(jí)。
文檔編號(hào)G07D7/00GK101755290SQ200880025296
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者歐根·吉利赫, 沃爾克·洛韋格, 約翰尼斯·謝德 申請(qǐng)人:卡巴-喬利有限公司