способы и устройства для создания печатных изделий с возможностью установления их подлинности и с последующей их проверкой

Формула изобретения

1. Печатающее устройство, содержащее:

печатающую головку, предназначенную для печати на изделии;

механизм подачи выполнен с возможностью перемещения изделия вдоль печатающей головки и

головку сканирования, в которую встроены когерентный источник и узел детектора,

в котором когерентный источник выполнен с возможностью направления света последовательно на каждую из множества областей поверхности изделия, перемещаемого механизмом подачи, и узел детектора выполнен с возможностью сбора набора, содержащего группы точек данных по сигналам, полученным при сканировании светом различных областей изделия, в котором разные группы точек данных относятся к рассеянию, вызванному структурой поверхности от соответствующих разных областей поверхности изделия.

2. Печатающее устройство по п.1, в котором механизм подачи выполнен с возможностью перемещения изделия вдоль печатающей головки, по меньшей мере, дважды с тем, чтобы обеспечить возможность печати несколько раз на изделии.

3. Устройство, предназначенное для создания изделий, подлинность которых может быть проверена, содержащее:

драйвер принтера, выполненный с возможностью формирования инструкций для печатающего устройства, для печати изображения;

интерфейс получения данных, предназначенный для получения набора, содержащего группы точек данных по сигналам, полученным в результате сканирования когерентным светом последовательно каждой из множества областей поверхности изделия во время печати, в котором разные из групп точек данных относятся к рассеянию света, вызванному структурой поверхности от соответствующих разных областей поверхности изделия; и процессор, предназначенный для определения цифровой сигнатуры изделия по набору групп точек данных и создания записи в базе данных, в которой запись включает в себя цифровую сигнатуру и представление изображения.

4. Устройство по п.3, в котором запись дополнительно включает в себя библиографические данные, относящиеся к сканируемому изделию.

5. Устройство по п.3 или 4, в котором процессор во время работы дополнительно определяют структуру печатаемой метки, в которой закодирована цифровая сигнатура в соответствии со считываемым машиной протоколом кодирования.

6. Устройство по п.5, в котором цифровую сигнатуру кодируют для структуры печатаемой метки с использованием алгоритма асимметричного шифрования.

7. Устройство по п.6, в котором структура печатаемой метки соответствует открытому ключу в системе шифрования с открытым ключом/частным ключом.

8. Устройство для проверки подлинности изделий, содержащее:

сканирующее устройство, в которое встроен когерентный источник, предназначенный для сканирования когерентным светом последовательно множества областей поверхности изделия, и узел детектора, выполненный с возможностью сбора набора, содержащего группы точек данных, по сигналам, получаемым по мере сканирования светом, в котором разные группы точек данных относятся к рассеянию света, вызванному структурой поверхности от разных областей поверхности изделия;

процессор, предназначенный для определения цифровой сигнатуры изделия по набору точек данных;

базу данных, содержащую множество записей ранее сканированных изделий, причем каждая запись включает в себя цифровую сигнатуру, ранее определенную для этого изделия, и визуальное представление этого изделия; и модуль проверки сигнатуры, выполненный с возможностью осуществления поиска в базе данных для установления соответствия между цифровой сигнатурой, полученной устройством сканирования, и цифровой сигнатурой, сохраненной в одной из записей, и в случае определения соответствия для отображения визуального представления изделия, сохраненного в записи, для которой было определено соответствие.

9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее отображение уровня доверительности соответствия.

10. Устройство по п.8 или 9, в котором в записи в базе данных включены библиографические данные, относящиеся к сканируемому изделию, и в котором модуль проверки сигнатуры во время работы дополнительно отображает библиографические данные при определении соответствия.

11. Способ создания изделий с возможностью проверки их подлинности, содержащий:

печать изображения на изделии;

сканирование когерентным светом последовательно каждой из множества областей поверхности изделия и сбор набора, содержащего группы точек данных, по сигналам, полученным при рассеянии когерентного света от изделия, в котором разные группы точек данных относятся к рассеянию света, вызванному структурой поверхности от соответствующих различных областей поверхности изделия;

определение цифровой сигнатуры изделия по набору точек данных и создание записи в базе данных, в которой запись включает в себя цифровую сигнатуру и представление изображения.

12. Способ по п.11, в котором печать и сканирование осуществляют во время перемещения изделия вдоль печатающей головки и головки сканирования соответственно.

13. Способ по п.11, в котором каждая из записей включает в себя библиографические данные, относящиеся к сканированному изделию.

14. Способ по п.11, в котором изделие представляет собой бумажный или картонный документ.

15. Способ по любому из пп.11-14, содержащий дополнительную печать метки на изделии, в которой закодирована цифровая сигнатура в соответствии с машиносчитываемым протоколом кодирования.

16. Способ по п.15, в котором цифровая сигнатура закодирована в метке с использованием алгоритма асимметричного шифрования.

17. Способ по п.16, в котором метка представляет открытый ключ в системе шифрования открытый ключ/частный ключ.

18. Способ создания изделий с возможностью проверки их подлинности, содержащий:

сканирование когерентным светом последовательно каждой из множества областей поверхности изделия и сбор набора, содержащего группы точек данных, по сигналам, полученным при рассеянии когерентного света от изделия, в котором разные группы точек данных относятся к рассеянию света, вызванному структурой поверхности от соответствующих разных областей поверхности изделия;

определение цифровой сигнатуры изделия по набору групп точек данных и печать на изделии изображения и метки, в которой закодирована цифровая сигнатура, в соответствии с машиносчитываемым протоколом кодирования.

19. Способ по п.18, в котором печать и сканирование выполняют при перемещении изделия вдоль печатающей головки и головки сканирования соответственно.

20. Способ по п.18, в котором изделие представляет собой бумажный или картонный документ.

21. Способ по п.18, 19 или 20, в котором цифровая сигнатура закодирована в метке с использованием алгоритма асимметричного шифрования.

22. Способ по п.21, в котором метка представляет открытый ключ в системе шифрования открытый ключ/частный ключ.

23. Печатающее устройство, содержащее:

механизм подачи, который при работе перемещает изделие;

головку сканирования, в которую встроены когерентный источник и узел детектора, в котором когерентный источник выполнен с возможностью направления света последовательно на каждую из множества областей поверхности изделия, перемещаемого механизмом подачи, и узел детектора выполнен с возможностью сбора набора, содержащего группы точек данных по сигналам, полученным при сканировании светом изделия, в котором разные группы точек данных относятся к рассеянию, вызванному структурой поверхности от соответствующих разных областей поверхности изделия, процессор, предназначенный для определения цифровой сигнатуры изделия по набору групп точек данных и определения структуры печатаемой метки, в которой закодирована цифровая сигнатура в соответствии со считываемым машиной протоколом кодирования; и

печатающую головку, предназначенную для печати структуры метки на изделии.

24. Печатающее устройство по п.23, в котором механизм подачи во время работы перемещает изделие вдоль печатающей головки, по меньшей мере, дважды с тем, чтобы обеспечить возможность печати несколько раз на изделии.

25. Печатающее устройство по п.23, в котором изделие представляет собой бумажный или картонный документ.

26. Печатающее устройство по одному из пп.23-25, в котором цифровая сигнатура закодирована в метке с использованием алгоритма асимметричного шифрования.

27. Печатающее устройство по п.26, в котором метка представляет открытый ключ в системе шифрования открытый ключ/частный ключ.

28. Устройство, предназначенное для создания изделий, подлинность которых может быть проверена, содержащее:

драйвер принтера, который во время работы формирует инструкции для печатающего устройства, для печати изображения;

интерфейс получения данных, предназначенный для получения набора, содержащего группы точек данных, по сигналам, полученным в результате сканирования светом последовательно каждой из множества областей поверхности изделия во время печати, в котором разные из групп точек данных относятся к рассеянию света, вызванному структурой поверхности от соответствующих разных областей поверхности изделия; и

процессор, предназначенный для определения цифровой сигнатуры изделия по набору групп точек данных и определения структуры печатаемой метки, в которой закодирована цифровая сигнатура в соответствии со считываемым машиной протоколом кодирования; при этом драйвер принтера дополнительно формирует инструкции для печатающего устройства для печати структуры метки на изделии.

29. Устройство по п.28, в котором цифровая сигнатура закодирована в структуре печатаемой метки с использованием алгоритма асимметричного шифрования.

30. Устройство по п.29, в котором структура печатаемой метки представляет открытый ключ в системе шифрования открытый ключ/частный ключ.

31. Устройство по одному из пп.28-30, в котором изделие представляет собой бумажный или картонный документ.

32. Устройство для проверки подлинности изделий, содержащее:

сканирующее устройство, в которое встроены когерентный источник, предназначенный для сканирования когерентным светом последовательно каждой из множества областей поверхности изделия, и узел детектора, выполненный с возможностью сбора набора, содержащего группы точек данных, по сигналам, получаемым по мере сканирования светом, в котором разные группы точек данных относятся к рассеянию света, вызванному структурой поверхности от соответствующих разных областей поверхности изделия;

процессор, предназначенный для определения цифровой сигнатуры изделия по набору групп точек данных;

считывающее устройство, предназначенное для считывания напечатанной метки с изделия,

декодер, предназначенный для декодирования из считанной метки предварительно определенной сигнатуры для изделия; и

модуль проверки сигнатуры, предназначенный для установления соответствия между определенной цифровой сигнатурой и предварительно определенной цифровой сигнатурой.

33. Устройство по п.32, кроме того, выполненное с возможностью определения уровня доверительности соответствия.

34. Устройство по п.32, в котором изделие представляет собой бумажный или картонный документ.

35. Устройство по одному из пп.32, 33 или 34, в котором декодер выполнен с возможностью декодирования предварительно определенной сигнатуры из считанной метки с использованием алгоритма асимметричного шифрования.

36. Способ проверки подлинности изделия, содержащий:

сканирование когерентным светом последовательно каждой из множества областей поверхности изделия и сбор набора, содержащего группы точек данных, по сигналам, полученным при рассеянии когерентного света от изделия, в котором разные группы точек данных относятся к рассеянию, вызванному структурой поверхности от соответствующих разных областей поверхности изделия;

определение цифровой сигнатуры изделия по набору групп точек данных;

обеспечение базы данных, содержащей множество записей для ранее сканированных изделий, причем каждая запись включает в себя цифровую сигнатуру, ранее определенную для этого изделия, и визуальное представление этого изделия; и

проведение поиска в базе данных для установления соответствия между цифровой сигнатурой, полученной с помощью сканера, и любой из цифровых сигнатур, сохраненных в базе данных, и в случае определения соответствия отображение визуального представления изделия, сохраненного в базе данных.

37. Способ по п.36, в котором записи базы данных включают в себя библиографические данные, относящиеся к сканированному изделию, и в котором библиографические данные также отображают при определении соответствия.

Описание изобретения к патенту

Уровень техники

Изобретение относится к способам обеспечения защиты, более конкретно, к проверке подлинности печатного документа или другого печатного изделия, такого как персональная идентификационная (ID, ИД) карта, картонное упаковочное изделие, или уникальный документ, такой как товарная накладная или документ, имеющий оригинальную сигнатуру, печать или штамп.

Многие традиционные системы удостоверения подлинности, предназначенные для обеспечения безопасности, основаны на процессе, который является трудновыполнимым для любого лица, кроме изготовителя, при этом трудность может быть обусловлена высокой стоимость капитального оборудования, сложностью технологических процессов или, предпочтительно, использованием обоих этих подходов. В качестве примеров можно привести изготовление водяных знаков на банкнотах и голограмм на кредитных картах или паспортах. К сожалению, преступники постоянно совершенствуют свою технику и могут воспроизводить практически все, что могут сделать сами изготовители.

В связи с этим существует известный подход удостоверения подлинности в системах безопасности, который основан на создании защитных меток для обеспечения безопасности с использованием некоторого процесса, управляемого законами природы, в результате которого получают уникальную метку, и что еще более важно, имеющую уникальную характеристику, которую можно измерять и которую, таким образом, можно использовать как основу для последующей проверки подлинности. В соответствии с таким подходом метки изготавливают и измеряют установленным способом для получения уникальной характеристики. Такая характеристика может быть затем сохранена в компьютерной базе данных или другим образом. Метки такого типа можно внедрять в изделие-носитель, например банкноту, паспорт, ИД карту, важный документ. После этого изделие-носитель можно снова подвергать измерениям, и измеренную характеристику можно сравнивать с характеристиками, сохраненными в базе данных, для установления их соответствия.

При таком общем подходе было предложено использовать разные физические эффекты. Один эффект, который был исследован, состоит в измерении характеристики магнитного отклика после нанесения магнитных материалов, при этом каждый образец имеет уникальный магнитный отклик в результате естественно возникающих дефектов в магнитном материале, которые формируются невоспроизводимым образом [1]. Другой эффект, который рассматривается в большом количестве документов предшествующего уровня техники, состоит в использовании изображения пятна дифракционного рассеяния при лазерном освещении, возникающего в результате присущих изделию свойств, для получения уникальной характеристики.

В GB 2 221 870 [2] раскрыт способ, в котором защитное устройство, такое как ИД карта, снабжено эффективной меткой, которая внедрена в него. Для формирования метки используют структурированную поверхность, получаемую по шаблону (оригиналу). Структура пятна дифракционного рассеяния от структуры, рассеивающей свет, является уникальной для оригинала и поэтому ее можно измерять для проверки подлинности метки на защитном устройстве. Метку на защитном устройстве измеряют в устройстве считывания, которое снабжено лазером для генерирования когерентного луча с размером, приблизительно равным размеру метки (2 мм диаметром), и детектором, таким как детектор на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС, CCD), предназначенным для измерения диаграммы дифракционного рассеяния, создаваемой в результате взаимодействия луча лазера с меткой. Полученные в результате данные записывают. Для проверки устройство обеспечения безопасности может быть помещено в устройство считывания, и записываемый им сигнал диаграммы дифракционного рассеяния сравнивают с аналогичным образом записанным сигналом от эталонного устройства, созданного с использованием того же шаблона.

В US 6 584 214 [3] описан альтернативный подход к использованию диаграмм дифракционного рассеяния при отражении от специально подготовленной структуры поверхности, в котором в отличие от этого используются диаграммы дифракционного рассеяния, полученные при прохождении света через специально подготовленную прозрачную метку. Предпочтительно такая методика воплощена с использованием эпоксидных меток с размерами приблизительно 1 см x 1 см, в которых внедрены стеклянные шарики. Метки изготовляют путем смешивания стеклянных шариков в коллоидной суспензии с жидким полимером, который затем отверждают для фиксаций положения стеклянных шариков. Уникальное взаимное расположение стеклянных шариков затем проверяют, используя пропускание когерентного лазерного луча с детектором ПЗС, установленным для измерения дифракционной диаграммы. В модификации такого подхода известный идентификатор кодируют на отражающей поверхности, которую затем приклеивают к одной стороне метки. Зондирующий свет проходит через метку, отражается от известного идентификатора и снова проходит через метку. Стеклянные шарики, таким образом, модифицируют структуру дифракционной диаграммы, в результате чего генерируется уникальный рандомизированный ключ на основе известного идентификатора.

В публикации автора Kralovec [4] кратко описано, что в 80-ые годы сотрудники Sandia National Laboratories в США проводили эксперименты со специальной бумагой для банкноты, которая была импрегнирована рубленными оптическими волокнами. Можно было измерять параметры диаграммы дифракционного рассеяния этих оптических волокон, и ее версию с цифровой сигнатурой распечатывали в виде штрихкода на боковой стороне банкноты. Однако в публикации автора Kralovec указано, что не удалось найти правильное воплощение этой идеи, поскольку оптические волокна оказались слишком хрупкими, и диаграмма дифракционного рассеяния быстро изменялась при циркуляции банкноты в результате износа. Это означало, что диаграмма дифракционного рассеяния оптических волокон, измеренная на использованной банкноте, больше не соответствовала штрихкоду, поэтому достоверность банкноты больше нельзя было проверить по диаграмме дифракционного рассеяния так, как это предполагалось.

В публикации автора Anderson [5] на странице 251 его учебника 2001 г. также кратко описана схема, по-видимому, аналогичная той, которая была описана автором Kralovec [4], которую использовали для отслеживания соглашений по контролю над вооружениями. В публикации автора Anderson указано, что многие материалы имеют поверхности, которые являются уникальными или которые могут быть сделаны уникальными в результате их эрозии небольшим зарядом взрывчатого вещества. При этом указано, что можно легко идентифицировать капитальное оборудование, такое как тяжелая артиллерия, в случае, когда идентификация каждого ствола орудия является достаточной для предотвращения мошенничества любой стороной договора о контроле над вооружениями. В публикации автора Anderson указано, что такую структуру поверхности ствола орудия измеряют с использованием методики дифракционного отражения луча лазера, и результаты измерения либо записывают в регистрационный журнал, или прикрепляют к устройству в качестве машиночитаемой цифровой сигнатуры.

Вместо использования дифракционного пятна лазерного луча существует более непосредственная группа предложенных схем, которая просто создает изображение изделия с высоким разрешением, и это изображение с высоким разрешением используют в качестве уникальной характеристики, изображение которой можно в последующем повторно создавать для проверки подлинности. Такой подход можно рассматривать как адаптацию обычного подхода, используемого в дактилоскопических лабораториях в полиции.

В US 5,521,984 [6] предложено использовать оптический микроскоп для получения изображения небольшой зоны ценного изделия, такого как картина, скульптура, печать, ювелирные украшения или определенный документ.

В публикации автора Anderson [5] на странице 252 его учебника 2001 г. указано, что почтовые системы рассматривают схемы такого типа, основанные на получении непосредственного изображения конвертов с использованием микроскопа. При этом отмечалось, что получали изображение волокон бумаги конверта, выделяли структуру и записывали ее в качестве метки для франкированных почтовых отправлений, для которых получали цифровую сигнатуру.

В US 5,325,167 [7] предложено с использованием аналогичной схемы создавать изображение зернистой структуры частиц тонера, частично расположенных на ценном документе.

В результате такой проведенной ранее работы были определены различные предпочтительные свойства, которые очевидны для идеальной схемы удостоверения подлинности.

Описанные технологии, основанные на магнитном или дифракционном подходах, вероятно, позволяют обеспечить высокий уровень безопасности, но требуют использования специальных материалов, которые должны быть приготовлены [1, 2, 3] для практической реализации и обеспечения долговременной стабильности проверяемой структуры [4]. Во многих случаях внедрение метки в изделие выглядит нетривиальным. В частности, внедрение метки из смолы или магнитной крошки в бумагу или картон является трудоемким и приводит к существенным затратам. Для внедрения в бумагу или картон любая метка должна в идеале обеспечивать возможность нанесения способом печати. Кроме того, также существует неотъемлемый риск, связанный с обеспечением безопасности из-за использования подхода на основе прикрепляемой метки, поскольку такая метка потенциально может быть отсоединена и прикреплена к другому изделию.

Описанные технологии непосредственного получения изображения [5, 6, 7] имеют преимущество, состоящее в том, что они позволяют получать цифровую сигнатуру непосредственно на основе самого изделия, что исключает необходимость использования специальных меток. Однако они обеспечивают низкий собственный уровень безопасности. Например, они подвержены мошенническому доступу к сохраненным данным изображения, что может позволить изготовить изделие, которое может быть неправильно удостоверено как подлинное, или подделать его путем простого использования принтера с высокой разрешающей способностью для печати изображения, которое должно быть видимым под микроскопом при просмотре соответствующей части подлинного изделия. Уровень защиты способов непосредственного съема изображения также зависит от объема данных изображения, что вынуждает использовать дорогостоящее оборудование для съемки изображения с высокой разрешающей способностью, для обеспечения более высоких уровней защиты. Такой подход может быть приемлемым для некоторых вариантов применения, таких как почтовая сортировка или проверка банкнот, но во многих вариантах использования его нельзя будет использовать.

Сущность изобретения

Изобретение предусматривает новую систему, в которой проверяемые документы или другие печатные изделия могут быть сформированы, и затем их подлинность может быть удостоверена без трудностей и с высоким уровнем защиты. Принтер со встроенным в него сканером предусмотрен для получения цифровой сигнатуры с листа бумаги или другого изделия во время его печати. Встроенный сканер освещает изделие и собирает точки данных по результату рассеяния когерентного света от множества различных частей изделия по мере его печати для сбора большого количества независимых точек данных, обычно 500 или больше. Цифровую сигнатуру, получаемую из точек данных, сохраняют в базе данных с изображением того, что было напечатано на изделии. В более позднее время подлинность предположительно первоначально напечатанного изделия может быть удостоверена путем сканирования предположительно подлинного изделия для получения его цифровой сигнатуры. Затем выполняют поиск в базе данных для установления соответствия. При установлении соответствия изображение, сохраненное в базе данных с сопоставленной цифровой сигнатурой, отображают для пользователя, что обеспечивает возможность дальнейшей визуальной проверки для удостоверения подлинности изделия. Изображение отображают вместе с другими релевантными библиографическими данными, которые относятся к изделию. Это позволяет создать систему, обладающую высокой защитой, которая также включает в себя проверку человеком в форме визуального сравнения документа или другого проверяемого печатного изделия с документом или другим печатным изделием, показанным на дисплее.

Таким образом, принтер можно использоваться как обычно, при этом каждое печатаемое изделие автоматически сканируется и его цифровая сигнатура регистрируется в базе данных вместе с файлом изображения изделия. Каждое отпечатанное изделие может в последующем быть проверено как подлинное или нет. Например, фотокопии или поддельные документы можно легко отличить от оригинальных документов, поскольку цифровая сигнатура является уникальной для печатной подложки, например листа бумаги, на котором производили печать.

Различные аспекты изобретения относятся к печатающему устройству со встроенным сканером, устройству для создания изделий, достоверность которых можно проверять, которое работает вместе с печатающим устройством, а также к устройству для последующей проверки подлинности изделия, представленного как подлинное, подлинность которого требуется проверять в других случаях. Соответствующие способы создания изделий, подлинность которых можно проверять, и проверки подлинности изделий составляют другие аспекты изобретения.

Согласно одному аспекту изобретение направлено на печатающее устройство, содержащее: печатающую головку, предназначенную для печати на изделии; механизм подачи, который при работе перемещает печатное изделие вдоль печатающей головки; и головку сканирования, в которую встроен когерентный источник и узел детектора, в котором когерентный источник выполнен с возможностью направления света на изделие, перемещаемое механизмом подачи, и узел детектора выполнен с возможностью сбора набора точек данных по сигналам, полученным при сканировании светом изделия, в котором разные точки данных относятся к рассеянию от разных частей изделия.

Согласно другому аспекту изобретение обеспечивает устройство для создания изделий, подлинность которых может быть проверена, содержащее: драйвер принтера, который во время работы формирует инструкции для печатающего устройства для печати изображения; интерфейс получения данных, предназначенный для получения набора точек данных по сигналам, полученным в результате сканирования когерентным светом изделия во время печати, в котором разные точки данных относятся к рассеянию когерентного света от разных частей изделия; и процессор, предназначенный для определения цифровой сигнатуры изделия по набору точек данных и создания записи в базе данных, при этом запись включает в себя цифровую сигнатуру и представление изображения.

Согласно еще одному аспекту изобретение обеспечивает устройство, предназначенное для проверки подлинности изделий, содержащее: сканирующее устройство, в которое встроен когерентный источник, предназначенный для сканирования светом изделия, и узел детектора, выполненный с возможностью сбора набора точек данных по сигналам, получаемым по мере сканирования светом, в котором разные точки данных относятся к рассеянию когерентного света от разных частей изделия; процессор, предназначенный для определения цифровой сигнатуры изделия по набору точек данных; базу данных, содержащую множество записей для ранее сканированных изделий, причем каждая запись включает в себя цифровую сигнатуру, ранее определенную для этого изделия, и визуальное представление этого изделия; и модуль проверки сигнатуры, во время работы выполняющий поиск в базе данных для установления соответствия между цифровой сигнатурой, полученной устройством сканирования, и цифровой сигнатурой, сохраненной в одной из записей, и, в случае определения соответствия, для отображения визуального представления изделия, сохраненного в записи, для которой было определено соответствие.

Кроме того, для пользователя может быть представлен уровень достоверности соответствия, который обозначает, в какой степени цифровые сигнатуры, полученные при первоначальном сканировании и при повторном сканировании, соответствуют друг другу. В этом отношении следует отметить, что повторно отсканированная цифровая сигнатура, даже от подлинного изделия, никогда не будет идеально соответствовать ее копии, сохраненной в базе данных. Проверка на соответствие или несоответствие представляет собой оценку определенной степени схожести между первоначально сканированной сигнатурой, содержащейся в эталонной базе данных, и повторно отсканированной сигнатурой. Мы определили, что обычно соответствие с хорошим качеством имеет приблизительно 75% согласующихся битов, по сравнению со средним уровнем 50% соответствия для поддельного изделия.

Записи в базе данных предпочтительно могут включать в себя библиографические данные, относящиеся к сканированному изделию. Кроме того, модуль проверки сигнатуры может отображать библиографические данные при определении соответствия. Например, в случае документа библиографические данные могут включать в себя краткое описание документа в виде повествовательного текста и обозначение даты создания, лица, создавшего документ, принтера и т.д., использованного для создания документа.

Изобретение в еще одном дополнительном аспекте обеспечивает способ создания изделий с возможностью проверки их подлинности, содержащий: печать изображения на изделии; сканирование изделия когерентным светом и сбор набора точек данных по сигналам, полученным при рассеянии когерентного света от изделия, в котором разные точки данных относятся к рассеянию от разных частей изделия; определение цифровой сигнатуры изделия по набору точек данных; и создание записи в базе данных, в которой запись включает в себя цифровую сигнатуру и представление изображения.

Изобретение также направлено на другой способ создания изделий с возможностью проверки их подлинности, содержащий: сканирование когерентным светом изделия и сбор набора точек данных по сигналам, полученным при рассеянии когерентного света от изделия, в котором разные точки данных относятся к рассеянию от разных частей изделия; определение цифровой сигнатуры изделия по набору точек данных; и печать на изделии изображения и метки, в которой закодирована цифровая сигнатура, в соответствии с машиносчитываемым протоколом кодирования. Метка, таким образом, представляет собой характеристику встроенной структуры изделия. В этом случае сигнатуру предпочтительно кодируют в метке с использованием алгоритма асимметричного шифрования. Например, метка может представлять собой криптограмму, дешифруемую с использованием открытого ключа в системе шифрования с открытым ключом/частным ключом. Это чрезвычайно удобно для множества печатных материалов, в частности бумаги и картона, если метка представляет собой чернильную метку, нанесенную в процессе печати, предпочтительно в том же процессе создания изделия, то есть в том же процессе, в котором осуществляют печать изображения на документ. Например, на части бумаги может быть напечатано изображение, и бумага затем может быть снова передана через принтер для печати метки с кодированной сигнатурой, или с использованием двойного механизма подачи листов. Метка может быть видимой, например в виде штрихкода, или невидимой, например включенной как данные в микропроцессор в случае, когда изделие представляет собой карту со встроенным микропроцессором.

Печать и сканирование обычно осуществляют во время подачи изделия с перемещением его рядом с печатающей головкой и головкой сканирования соответственно.

Согласно еще одному аспекту изобретение обеспечивает способ проверки подлинности изделия, содержащий: сканирование изделия когерентным светом и сбор набора точек данных по сигналам, полученным при рассеянии когерентного света от изделия, в котором разные точки данных относятся к рассеянию от разных частей изделия; определение цифровой сигнатуры изделия по набору точек данных; обеспечение базы данных, содержащей множество записей для ранее сканированных изделий, причем каждая запись включает в себя цифровую сигнатуру, ранее определенную для этого изделия, и визуальное представление этого изделия; и проведение поиска в базе данных для установления соответствия между цифровой сигнатурой, полученной с помощью сканера, и любой из цифровых сигнатур, сохраненных в базе данных, и, в случае определения соответствия, отображение визуального представления изделия, сохраненного в базе данных.

Предпочтительно, чтобы изделие было изготовлено из бумаги или картона или представляло собой любую подложку, пригодную для печати, с поверхностью, пригодной для обеспечения цифровой сигнатуры при сканировании в соответствии с изобретением. Также следует понимать, что ссылки на свет не должны быть ограничены видимым электромагнитным излучением и включают в себя, например, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Считается, что изобретение может быть особенно пригодным для изделий из бумаги или картона, входящих в следующий список примеров:

1) ценные документы, такие как сертификаты акций, товарные накладные, паспорта, межправительственные соглашения, договора, водительские удостоверения, сертификаты пригодности автомобиля для эксплуатации, любые сертификаты, удостоверяющие подлинность;

2) любой документ, предназначенный для отслеживания или для цели отслеживания, например, конверты в почтовых системах, банкноты при отслеживании исполнения законов;

3) упаковка изделий, предназначенных для продажи;

4) этикетка марочных товаров, таких как модные товары;

5) упаковка косметических, фармацевтических препаратов или других продуктов;

6) нотариально заверенные и легализованные оригинальные документы;

7) карты и документы удостоверения личности.

Например, выбранные партии печатных изделий определенного рода могут быть сформированы для слежения или сопровождения. Партия банкнот может быть специально напечатана для внедрения их в известные криминальные круги, например для оплаты выкупов или взяток или для покупки нелегальных наркотиков. Они могут быть идентичными нормальным банкнотам, но могут быть внесены в базу данных так, что в базу данных будет внесена не только уникальная цифровая сигнатура бумаги банкноты для каждого денежного знака, но также и изображение банкноты, включающее в себя ее серийный номер.

Предполагается, что любой другой материал подложки, на который может быть нанесена печать, может быть идентифицирован в соответствии с изобретением, при условии, что он имеет соответствующую структуру поверхности. Материалы такого типа, которые имеют очень гладкую поверхность на микроскопическом уровне, могут быть непригодны. Пригодность печатного материала может быть легко определена путем тестирования нескольких представительных образцов.

В одной группе вариантов осуществления изобретения модуль получения и обработки данных во время работы дополнительно анализирует точки данных для идентификации компонентов сигнала в соответствии с определенным протоколом кодирования и для формирования по ним эталонной сигнатуры. Характеристика предварительно заданного протокола кодирования, как предполагается, должна быть основана на контрасте, то есть силе рассеиваемого сигнала, в большинстве вариантов осуществления. В частности, можно использовать обычный протокол штрихкода, в котором штрихкод печатают или наносят другим способом на изделие в форме полосок, в случае 1-мерного штрихкода или более сложных структур для 2-мерного штрихкода. В этом случае модуль сбора и обработки данных может во время работы выполнять сравнение для установления соответствия эталонной сигнатуры той сигнатуре, которая была получена при считывании изделия, помещенного в объем для считывания. Следовательно, изделие, такое как лист бумаги, можно маркировать так, что на него будет нанесена версия его собственной характеристики с цифровой сигнатурой в форму штрихкода. Эталонная сигнатура должна быть получена по характеристикам изделия с использованием односторонней функции, то есть с использованием асимметричного алгоритма шифрования, для которого требуется частный ключ. Благодаря этому обеспечивается барьер для неуполномоченной третьей стороны, имеющей устройство считывания, которая пытается считывать поддельное изделие и печатать на нем метку, которая представляет результат сканирования устройства считывания, в соответствии со схемой шифрования. Обычно метка в виде штрихкода или другая метка представляет собой криптограмму, дешифруемую с использованием открытого ключа, и частный ключ сохраняется у уполномоченной стороны, которая установила метку.

База данных может быть установлена в запоминающем устройстве большой емкости, которое является частью устройства считывания, или может быть расположена в удаленном местоположении с доступом со стороны устройства считывания через канал передачи данных. В качестве канала передачи данных можно использовать любую обычную форму передачи данных, включая беспроводную и фиксированную связь, и, кроме того, доступ может быть организован через Интернет. Модуль сбора и обработки данных может, по меньшей мере, в некоторых режимах работы обеспечивать возможность добавления сигнатуры к базе данных, если не будет найдено соответствие. Такой режим работы обычно может быть разрешен только для уполномоченных лиц по очевидным причинам.

Кроме сохранения сигнатуры также полезно ассоциировать эту сигнатуру в базе данных с другой информацией об изделии, такой как отсканированная копия документа, фотография владельца паспорта, подробная информация о месте и времени изготовления изделия, или подробная информация о предполагаемом месте назначения продажи товаров, предназначенных для продажи (например, для отслеживания "серого" импорта).

В большинстве вариантов применения предполагается, что сигнатура представляет собой цифровую сигнатуру. Обычный размер цифровой сигнатуры при использовании существующей технологии может находиться в пределах от 200 бит до 8 кбит, причем в настоящее время предпочтительно использовать цифровую сигнатуру с размером приблизительно 2 кбита для обеспечения высокой степени защиты.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения и возможностей его выполнения сделана ссылка в качестве примера на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1A показан вид в перспективе головки сканирования для варианта осуществления изобретения с также показанным листом бумаги;

на фиг.1B показан вид сбоку представленной на фиг.1A головки сканирования с листом бумаги;

на фиг.2 схематично показан вид в перспективе, изображающий порядок сбора данных с поверхности бумаги n раз по его области сканирования путем сканирования вдоль нее протяженным лучом;

на фиг.3 схематично показана принципиальная блок-схема функциональных компонентов системы, предназначенной для создания изделий, пригодных для удостоверения подлинности;

на фиг.4 показан вид в перспективе печатающего устройства со встроенной головкой сканирования;

на фиг.5 схематично показан вид сбоку альтернативной компоновки создания изображения для сканера, в соответствии с настоящим изобретением, на основе сбора направленного света и при полном освещении;

на фиг.6 схематично показана в плане зона оптического охвата в дополнительной альтернативной компоновке получения изображения для сканера, в соответствии с настоящим изобретением, в котором направленные детекторы используют в комбинации с локализованным освещением с применением протяженного луча;

на фиг.7 показано микроскопическое изображение поверхности бумаги, при этом изображение охватывает область размером приблизительно 0,5x0,2 мм;

на фиг.8A показаны необработанные данные, получаемые одним фотодетектором, с использованием головки сканирования по фиг.1A, которые состоят из сигналов от фотодетектора и сигналов кодирования;

на фиг.8B показаны данные фотодетектора по фиг.8A после линеаризации с сигналом кодирования и усреднения амплитуды;

на фиг.8C показаны данные, представленные на фиг.8B, после перевода их в цифровую форму в соответствии со средним уровнем;

на фиг.9 показана блок-схема последовательности операций, представляющая процесс формирования цифровой сигнатуры по сканированному изображению;

на фиг.10 показана блок-схема последовательности операций, представляющая процесс печати, во время которого бумагу, на которую наносится печатное изображение, сканируют и ее цифровую сигнатуру рассчитывают и сохраняют в базе данных;

на фиг.11 схематично показан вид сбоку устройства считывания, предназначенного для сканирования изделий для проверки их подлинности;

на фиг.12 показана блок-схема функциональных компонентов устройства считывания по фиг.11 и соответствующих компонентов системы;

на фиг.13 показан вид в перспективе устройства считывания по фиг.11 с представлением его внешней формы;

на фиг.14 показана блок-схема последовательности операций, представляющая, как цифровую сигнатуру изделия, полученную в результате сканирования, можно сверять с базой данных, в которой сохранены цифровые сигнатуры ранее отсканированных изделий;

на фиг.15 показана блок-схема последовательности операций, представляющая общий процесс сканирования документа с целью проверки его подлинности и представления результатов для пользователя;

на фиг.16 показан моментальный снимок экрана интерфейса пользователя, отображаемый в случае удостоверения, что повторно отсканированный документ является подлинным;

на фиг.17 схематично показан вид в плане ИД карты, на которую нанесена метка в виде штрихкода, в которой закодирована цифровая сигнатура, полученная от свойственной для измеряемой поверхности характеристики;

на фиг.18 показан схематичный вид в плане ИД карты с микросхемой, содержащей данные, в которых закодирована цифровая сигнатура, полученная от свойственной для измеряемой поверхности характеристики; и

на фиг.19 схематично показан вид в плане гарантийного документа, на который нанесены две метки в виде штрихкода, для кодирования цифровой сигнатуры, полученной от свойственной для измеряемой поверхности характеристики.

Подробное описание изобретения

На фиг.1A и 1B схематично представлен перспективный вид и вид сбоку соответственно головки 10 сканирования в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Головка 10 сканирования предназначена для измерения цифровой сигнатуры листа бумаги 5 или другого изделия, на которое может быть нанесена печать, которое перемещают вдоль головки 10 сканирования в направлении х, через ее объем считывания (см. оси, обозначенные на чертеже). Основные оптические компоненты представляют собой лазерный источник 14, предназначенный для формирования когерентного лазерного луча 15, и узел 16 детектора, состоящий из множества k элементов фотодетектора, где k=4 в этом примере, обозначенных как 16a, 16b, 16c и 16d. Лазерный луч 15 фокусируют с помощью цилиндрической линзы 18 в виде удлиненного фокуса, продолжающегося в направлении y (перпендикулярном плоскости чертежа) и лежащего в плоскости траектории перемещения листа бумаги. В примере прототипа удлиненный фокус имеет главную ось, равную приблизительно 2 мм, и меньшую ось приблизительно 40 микрометров. Эти оптические компоненты установлены в блоке 11 установки. В представленном варианте осуществления четыре элемента детектора 16a...d распределены с обеих сторон оси луча со смещением под разными углами от оси луча в виде гребенчатой компоновки для сбора света, рассеянного при отражении от изделия, присутствующего в объеме считывания. В примере прототипа углы смещения составляют -70, -20,+30 и +50 градусов. Легкий доступ к элементам 16a....d детектора обеспечивается благодаря сквозным отверстиям в блоке 11 установки. Углы с обеих сторон оси луча выбирают таким образом, чтобы они не были равны, что делает точки данных, которые собирают с их помощью, настолько независимыми, насколько это возможно. Все четыре элемента детектора расположены в общей плоскости. Элементы 16a...d фотодетектора детектируют свет, рассеиваемый от поверхности бумаги 5, перемещаемой вдоль головки 10 сканирования, когда когерентный луч рассеивается от бумаги 5. Как представлено на чертеже, источник установлен таким образом, чтобы он мог направлять лазерный луч 15 с его осью луча в направлении z, так чтобы он падал на бумагу 5 в направлении по нормали.

Обычно предпочтительно обеспечить большую глубину фокусирования, с тем чтобы различия в установке бумаги в направлении z не приводили к существенным изменениям размера луча, падающего на бумагу. В примере прототипа глубина фокусирования составляет приблизительно 0,5 мм, что достаточно для получения хороших результатов. Параметры глубины фокусирования, цифровой апертуры и рабочего расстояния являются взаимосвязанными и приводят к необходимости поиска хорошо известного компромисса между размером пятна и глубиной фокусирования.

Когда головка 10 сканирования встроена в обычный принтер, механизм подачи бумаги служит для линейного перемещения бумаги в направлении x, рядом с головкой 10 сканирования, в результате чего луч 15 сканирует в направлении, поперечном основной оси протяженного фокуса. Поскольку когерентный луч 15 имеет такие размеры в фокусе, что его поперечное сечение в плоскости xz (плоскость чертежа) намного меньше, чем проекция объема считывания в плоскости, нормальной к когерентному лучу, то есть в плоскости бумаги 5, при подаче бумаги когерентный луч 15 позволяет получать характеристики из множества различных частей бумаги.

На фиг.2, которая приведена для иллюстрации такого сбора характеристик и которая представляет собой схематичный вид в перспективе, показано, как из области считывания осуществляют выборку характеристики n раз в результате сканирования протяженным лучом по ней. Положения съема (выборки) характеристик фокусированного луча лазера, по мере его сканирования по бумаге, в результате подачи бумаги, представлены соседними прямоугольниками, пронумерованными от 1 до n, в которых считывают характеристики в области длиной "l" и приблизительной шириной "w", где "w" представляет собой длинный размер цилиндрического фокуса. Сбор данных выполняют таким образом, что снимают сигнал в каждом из n положений по мере перемещения бумаги вдоль головки сканирования. Следовательно, собирают последовательность из k x n точек данных, которые относятся к рассеянию света от n разных представленных частей бумаги. Обычно характеристики измеряют только на части длины бумаги. Например, длина "l" может составлять приблизительно несколько сантиметров.

При представленных в данном примере малых размерах фокуса, составляющих приблизительно 40 мкм, и длине сканирования в направлении x, составляющей 2 см, n=500, что позволяет снять 2000 точек данных при k=4. Обычный диапазон значений для k x n, в зависимости от требуемого уровня безопасности, типа изделия, количества каналов "k" детектора и других факторов, как считается, равен

100<k x n<10,000. Также было определено, что при увеличении количества детекторов k также повышается интенсивность измерений, с учетом деградации поверхности изделия, его обработки, печати и т.д. На практике, в прототипах, используемых до настоящего времени, применяют эмпирическое правило, которое состоит в том, что общее количество независимых точек данных, то есть k x n, должно составлять 500 или больше, для получения приемлемо высокого уровня защиты для широкого разнообразия поверхностей.

На фиг.3 показана принципиальная блок-схема функциональных компонентов системы, предназначенной для создания изделий, пригодных для проверки их подлинности. Принтер 22 соединен с персональным компьютером (ПК) 30 с использованием обычного соединения 25. Детекторы 16a...d модуля 16 детектора соединены с использованием соответствующих линий 17a...d электрического соединения с аналогово-цифровым преобразователем (АЦП, ADC), который представляет собой часть программируемого контроллера 30 прерываний (ПКП, PIC). Следует понимать, что оптические или беспроводные каналы связи могут быть использованы вместо или в комбинации с электрическими линиями. ПКП 30 соединен с помощью интерфейса с персональным компьютером (ПК) 34 через последовательное соединение 32. В качестве ПК 34 можно использовать настольный компьютер или переносный компьютер. В качестве альтернативы ПК можно использовать другие интеллектуальные устройства, например карманный персональный компьютер (КПК) или специализированные электронные модули. ПКП 30 и ПК 34 совместно образуют модуль 36 сбора и обработки данных, предназначенный для определения сигнатуры изделия по набору точек данных, собранных с помощью детекторов 16a...d. ПК 34 имеет доступ через интерфейсное соединение 38 к базе 40 данных (БД, dB). База 40 данных может быть резидентной в памяти ПК 34 или может быть сохранена на его приводе. В качестве альтернативы, база данных 40 может быть установлена на удалении от ПК 34 и доступ к ней может осуществляться через беспроводную связь, например с использованием службы мобильной связи или беспроводной локальной вычислительной сети (ЛВС, LAN) в комбинации с Интернет. Кроме того, база 40 данных может быть сохранена локально на ПК 34, но может периодически осуществлять загрузку данных из удаленного источника.

База 40 данных предназначена для составления библиотеки цифровых сигнатур. ПК 34 запрограммирован таким образом, что при использовании он получает отсканированные данные от детекторов 16a...d каждый раз при печати документа с помощью принтера 22 и по этим данным рассчитывают цифровую сигнатуру. Затем в базе 40 данных создают новую запись, содержащую цифровую сигнатура, файл изображения того, что было напечатано на листе бумаги, а также библиографические данные, относящиеся к документу.

На фиг.4 показан вид в перспективе принтера 22 с описанной выше головкой 10 сканирования, встроенной в принтер. Принтер 22 представляет собой обычный принтер, за исключением головки сканирования и соответствующих электронных схем. Для схематического представления механизма подачи бумаги показана его последняя пара 9 роликов. Следует понимать, что механизм подачи бумаги включает в себя дополнительные ролики и другие механические части. В прототипе с уже встроенной головкой сканирования она для удобства установлена, как представлено на чертеже, непосредственно после окончания механизма протяжки бумаги. Следует понимать, что головка сканирования также может быть установлена во множестве разных положений вдоль пути подачи бумаги. Кроме того, хотя на иллюстрации представлен лазерный принтер, следует понимать, что можно использовать печатающее устройство любого типа. Также можно использовать принтеры других типов, такие как струйные принтеры или термографические печатающие устройства, при этом печатающее устройство может представлять собой печатающие устройства любого другого типа, которые обычно не рассматриваются как принтер, такие как, например, подключенное к сети копировальное устройство или промышленный печатный пресс. Например, печатающее устройство может представлять собой печатный пресс для печати банкнот, чеков или дорожных чеков.

Описанные выше варианты осуществления основаны на локализованном возбуждении лучом когерентного света с небольшим поперечным сечением в комбинации с детекторами, которые принимают световой сигнал, рассеянный по намного большей области, которая включает в себя локальную область возбуждения. При этом возможно разработать функционально эквивалентную оптическую систему, которая вместо этого будет основана на направленных детекторах, которые собирают свет только от локализованных областей в комбинации с возбуждением намного большей области.

На фиг.5 схематично показан вид сбоку такой компоновки получения изображения для устройства считывания, в котором воплощено изобретение, которая основана на сборе направленного света с общим освещением когерентным лучом. Матричный детектор 48 установлен в комбинации с матрицей 46 цилиндрических микролинз так, что соседние полоски матрицы 48 детектора собирают свет только от соответствующих соседних полосок вдоль бумаги 5. Как показано на фиг.2, каждая цилиндрическая микролинза расположена так, что она собирает световой сигнал от одной из n полосок съема характеристик. Когерентное освещение при этом может быть обеспечено с полным освещением всей области, на которой измеряют характеристики (не показаны).

В некоторых случаях также может использоваться гибридная система, в которой используется комбинация локализованного возбуждения и локализованного детектирования.

На фиг.6 схематично показан вид в плане оптической зоны охвата такой гибридной компоновки съема изображения для сканера, в соответствии с изобретением, в котором направленные детекторы используются в комбинации с локализованным освещением с протяженным лучом. Такой вариант осуществления можно рассматривать как развитие варианта осуществления, показанного на фиг.1A и 1B, в котором предусмотрены направленные детекторы. В таком варианте осуществления используются три группы направленных детекторов. Каждая группа нацелена для сбора света от различных участков вдоль полоски возбуждения размером "l x w". Область сбора на плоскости в объеме считывания показана пунктирными кругами, и при этом первая группа, состоящая, например, из 2 детекторов, собирает световые сигналы от верхнего участка полоски возбуждения, вторая группа детекторов собирает детектируемые световые сигналы от среднего участка полоски возбуждения и третья группа детекторов собирает свет от нижнего участка полоски возбуждения. Каждая группа детекторов показана с круглой областью сбора с диаметром, приблизительно равным l/m, где m представляет собой количество разделенных участков полоски возбуждения, причем m=3 в настоящем примере. Таким образом, количество независимых точек данных можно увеличить на коэффициент m для заданной длины l сканирования. Как подробно описано ниже, одну или больше разных групп направленных детекторов можно использовать с другой целью, кроме сбора световых сигналов, которые определяют характеристики диаграммы дифракционного рассеяния. Например, одну из групп можно использовать для сбора светового сигнала оптимизированным способом для сканирования штрихкода в случае печати штрихкода, например для кодирования некоторого признака документа, такого как его библиографические данные. В данном случае обычно достаточно, чтобы эта группа содержала только один детектор, поскольку при этом не используется преимущество получения кросс-корреляции, при сканировании с обеспечением только контраста.

После описания принципиальных конструктивных компонентов и функциональных компонентов различных устройств, пригодных для выполнения изобретения, ниже будет описана цифровая обработка, используемая для определения цифровой сигнатуры. Следует понимать, что такая цифровая обработка реализуется, главным образом, в компьютерной программе, которая работает в ПК 34 с некоторыми элементами, относящимися к ПКП 30.

На фиг.7 показано микроскопическое изображение поверхности бумаги, при этом изображение охватывает площадь с размерами приблизительно 0,5x0,2 мм. Этот чертеж включен здесь для иллюстрации того, что макроскопически плоская поверхность, такая как поверхность бумаги, во многих случаях имеет сильно развитую структуру в микроскопическом масштабе. Поверхность бумаги на микроскопическом уровне является сильно структурированной в результате взаимной переплетенной сети древесных волокон, которые составляют бумагу. На чертеже также представлен характерный масштаб длины древесных волокон, которая составляет приблизительно 10 микрон. Такой размер имеет соответствующую взаимосвязь с оптической длиной волны когерентного луча для получения дифракции и, следовательно, дифракционного пятна рассеяния, а также для диффузного рассеяния, профиль которого зависит от ориентации волокон. Таким образом, следует понимать, что, если потребуется разработать головку сканирования для конкретного класса материала подложки, предназначенной для печати, можно подобрать длину волны лазера к размеру характеристик структуры этого класса материала, предназначенного для сканирования. На чертеже также видно, что локальная структура поверхности каждой части бумаги является уникальной, поскольку она зависит от распределения отдельных древесных волокон. Лист бумаги, таким образом, ничем не отличается от специально разработанной метки, такой как специальные полимерные метки или наносимые магнитные материалы, в соответствии с предшествующим уровнем техники, в том, что он имеет уникальную структуру, поскольку он изготовлен в процессе, управляемом законом природы. То же относится к множеству других типов изделий.

Другими словами, автор изобретения установил, что, по существу, бессмысленно прикладывать усилия и расходовать средства на создание специально приготовленных меток, когда уникальные характеристики можно измерить непосредственно для широкого разнообразия изделий ежедневного использования. Сбор данных и цифровая обработка рассеянного сигнала с использованием преимущества естественной структуры поверхности изделия (или его внутренней структуры в случае пропускания света насквозь) будут описаны ниже.

На 8A показаны необработанные данные от одного из фотодетекторов 16a...d головки сканирования, представленной на фиг.1A. На графике показана интенсивность I сигнала в произвольных единицах (a.u), в зависимости от количества n точек (см. фиг.2). Показанная выше кривая с флуктуациями между уровнями I=0-250 представляет необработанные данные сигнала, поступающего от фотодетектора 16a. Ниже показана кривая сигнала устройства кодирования, снимаемого с маркеров 28 (см. фиг.2), флуктуация которого находится на уровне приблизительно I=50.

На фиг.8B показаны данные фотодетектора по фиг.8A после линеаризации с сигналом устройства кодирования (следует отметить, что хотя ось x представлена здесь в другом масштабе, чем на фиг.8A, это не имеет значения). Кроме того, усредненное значение интенсивности было рассчитано и вычтено из значений интенсивности. Обработанные значения данных, таким образом, имеют флуктуации выше и ниже нуля.

На фиг.8C показаны данные, представленные на фиг.8B, после преобразования в цифровую форму. Используемая схема преобразования в цифровую форму представляет собой простую бинарную схему, в которой любые положительные значения интенсивности устанавливают равными 1, и любые отрицательные значения интенсивности устанавливают равными нулю. Следует понимать, что вместо этого можно использовать многоуровневое преобразование в цифровую форму или любой из многих других возможных подходов к преобразованию в цифровую форму. Основное важное условие преобразования в цифровую форму состоит просто в том, что требуется последовательно применять одну и ту же схему преобразования в цифровую форму.

На фиг.9 показана блок-схема последовательности операций, представляющая формирование сигнатуры изделия на основе результатов сканирования.

Этап S1 представляет собой этап сбора данных, во время которого оптическую интенсивность каждого из фотодетекторов получают приблизительно через каждую 1 мс, в течение всего периода сканирования. Одновременно с этим получают сигнал устройства кодирования как функцию времени. Следует отметить, что, если механизм подачи бумаги имеет высокую линейность, тогда линеаризация данных может не потребоваться. Данные получают с помощью ПКП 30, который снимает данные с АЦП 31. Точки данных передают в режиме реального времени из ПКП 30 в ПК 34. В качестве альтернативы, точки данных могут быть сохранены в запоминающем устройстве в ПКП 30 с последующей их передачей в ПК 34 по окончании сканирования. Количество n точек данных на канал детектора, собираемых при каждом сканировании, в последующем определено равным N. Кроме того, определяют значение а_k(i) как i-ое сохраненное значение интенсивности от фотодетектора k, где i изменяется в диапазоне от 1 до N. Примеры двух наборов необработанных данных, полученных в результате такого сканирования, представлены на фиг.8A.

На этапе S2 используют цифровую интерполяцию для локального расширения и сжатия a_k(i), в результате которой переходы устройства кодирования равномерно распределяются по пространству. Это корректирует локальные вариации скорости двигателя. Такой этап выполняют в ПК 34 с помощью компьютерной программы.

Этап S3 представляет собой необязательный этап. Если его выполняют, этот этап обеспечивает цифровое дифференцирование данных относительно времени. Также может быть предпочтительно использовать слабую функцию сглаживания данных. Дифференцирование может быть полезным для поверхностей с сильно выраженной структурой, поскольку оно позволяет сгладить нескоррелированную часть сигнала относительно скоррелированных (от дифракционного пятна) его частей.

Этап S4 представляет собой этап, на котором для каждого фотодетектора получают среднее значение записанного сигнала по N точкам данных. Для каждого фотодетектора такое среднее значение вычитают из всех точек данных, в результате чего данные распределяются вокруг нулевого значения интенсивности. На фиг.8B показан пример данных сканирования, установленных после линеаризации и вычитания рассчитанного среднего значения.

На этапе S5 данные аналогового фотодетектора преобразуют в цифровую форму для расчета цифровой сигнатуры, представляющей сканирование. Цифровую сигнатуру получают путем применения правила: a_k(i)>0 отображают как двоичную "1" и a_k (i)<=0 отображают как двоичный "0". Набор преобразованных в цифровую форму данных определен как d_k(i), где i изменяется от 1 до N. Сигнатура изделия, предпочтительно, может включать в себя другие дополнительные компоненты, кроме описанной выше преобразованной в цифровую форму сигнатуры данных интенсивности. Эти другие необязательные компоненты сигнатуры будут описаны ниже.

Этап S6 представляет собой необязательный этап, на котором создают уменьшенную "миниатюрную" цифровую сигнатуру. Ее получают либо путем совместного усреднения соседних групп m измеренных параметров, или, более предпочтительно, путем отбора каждой c-ой точки данных, где c представляет собой коэффициент сжатия миниатюрного изображения. Последний вариант является предпочтительным, поскольку усреднение может непропорционально усилить шумы. То же правило преобразования в цифровую форму, которое используют на этапе S5, затем применяют для сокращенного набора данных. Преобразование в цифровую форму миниатюрного изображения определено как t_k(i), где i изменяется от 1 до N/c, и c представляет собой коэффициент сжатия.

Этап S7 представляет собой необязательный этап, применяемый, когда существует множество каналов детектора. Дополнительный компонент представляет собой компонент кросс-корреляции, рассчитанный между данными интенсивности, полученными от разных фотодетекторов. При 2 каналах существует один возможный коэффициент кросс-корреляции, при 3 каналах до 3, и при 4 каналах до 6 и т.д. Коэффициенты кросс-корреляции являются полезными, поскольку было определено, что они представляют собой хорошие показатели типа материала. Например, для конкретного вида документа, такого как паспорт определенного типа, или бумага для лазерного принтера, коэффициенты кросс-корреляции всегда располагаются в прогнозируемых диапазонах. Нормализованная кросс-корреляция может быть рассчитана между a_k(i) и а_l (i), где k l и k, l изменяются по всем номерам канала фотодетектора. Нормализованная функция Г кросс-корреляции определена как

Использование коэффициентов кросс-корреляции при обработке проверки дополнительно описано ниже.

Этап S8 представляет собой еще один необязательный этап, который состоит в расчете простого усредненного значения интенсивности, которое представляет собой показатель распределения интенсивности сигнала. Он может представлять собой обобщенное среднее значение каждого из средних значений для различных детекторов или среднего значения для каждого детектора, такое, как среднеквадратическое (срк, rms) значение a_k(i). Если детекторы расположены в парах, с обеих сторон от нормального направления падения, как в блоке считывания, описанном выше, можно использовать среднее значение для каждой пары детекторов. Было определено, что значение интенсивности представляет собой хороший грубый фильтр для типа материала, поскольку оно представляет собой простой показатель общей отражающей способности и шероховатости образца. Например, в качестве значения интенсивности можно использовать ненормализованное значение срк (rms) после вычета среднего значения, то есть фонового постоянного тока.

Данные цифровой сигнатуры, полученные в результате сканирования изделия, можно затем записать в базу данных путем добавления новой записи вместе с файлом изображения того, что было напечатано на подложке, и соответствующими библиографическими данными. Новая запись в базе данных будет включать в себя цифровую сигнатуру, полученную на этапе S5, а также, в случае необходимости, ее уменьшенную миниатюрную версию, полученную на этапе S6, для каждого канала фотодетектора, коэффициенты кросс-корреляции, полученные на этапе S7, и усредненное значение (значения), полученное на этапе S8. В качестве альтернативы, миниатюрные изображения могут быть сохранены в отдельной базе данных самостоятельно, с оптимизацией для быстрого поиска, и остальные данные (включая миниатюрные изображения) - в основной базе данных. Следует отметить, что один и тот же процесс можно использовать для получения цифровой сигнатуры с целью проверки в последующем, как описано ниже.

На фиг.10 показана блок-схема последовательности операций, представляющая процесс печати, во время которого на бумаге осуществляют печать, ее сканируют и ее цифровую сигнатуру рассчитывают и сохраняют в базе данных. Пользователь ПК 30 подготавливает документ для печати, используя текстовый редактор, пакет для рисования или прикладную программу другого типа, в которой создают документы. Как только документ будет готов, вводят команду печати. Файл изображения затем создают с помощью прикладной программы с использованием соответствующего драйвера принтера. Такой файл изображения затем передают в принтер для печати. По мере подачи бумаги, на которой печатают изображение, через принтер головка сканирования сканирует участок бумаги. Рассеянные сигналы, таким образом, собирают и преобразуют в точках данных, как описано выше, и рассчитывают цифровую сигнатуру в соответствии с процессом, описанным выше, со ссылкой на фиг.9. Затем создают запись в базе данных для сохранения не только цифровой сигнатуры, но также и файла изображения, и соответствующих библиографических данных, относящихся к созданию документа.

Следует отметить, что удобно сохранять файл изображения, создаваемый драйвером принтера, но это не единственная возможность. Файл изображения может представлять собой файл другого типа, полученный из файла изображения драйвера принтера, или файл изображения в предпочтительном формате прикладной программы, использованной для создания документа, или в другом формате, созданном прикладной программой. Другой возможный вариант состоит в том, что файл изображения может быть получен в результате повторного сканирования документа после печати. Например, он может быть сформирован автоматически в устройстве печати, в формате сетевого копировального устройства, которое имеет расширенные возможности подачи (и повторной подачи) бумаги и в которое встроен сканер документа. В этом случае представление изображения, сохраняемого в базе данных, может включать в себя любые свойства (характеристики) подложки, а также то, что напечатано на подложке. Например, если бумага представляет собой бланк учреждения, этот бланк будет включен в изображение. Это может быть предпочтительным в некоторых обстоятельствах. Возможно широкое разнообразие решений. При этом важно обеспечить сохранение определенного рода визуального представления того, что было напечатано.

Выше было описано, как документы сканируют с использованием источника, установленного внутри печатающего устройства, во время их формирования для получения цифровой сигнатуры, уникальной для бумаги или другой подложки, на которой были напечатаны некоторые представления, и при этом цифровую сигнатуру сохраняют в базе данных вместе с представлением того, что было напечатано. Далее описано, как документы, сформированные таким образом, можно впоследствии проверять для установления их подлинности, или в качестве альтернативы, как документы можно проверять для установления, были ли они сформированы уполномоченным источником.

На фиг.11 схематично показан вид сбоку портативного устройства сканера 1 или устройства считывания, предназначенного для повторного сканирования документов или других изделий с целью проверки. Как очевидно, здесь используется, в целом, та же оптическая конструкция, что и в головке сканирования по фиг.1A, установленной внутри принтера. Для упрощения сравнения использованы те же ссылочные позиции для соответствующих компонентов. Основное отличие между двумя конструкциями состоит в том, что в сканере по фиг.11 головку сканирования перемешают с удержанием изделия неподвижным, в то время как в сканере на основе принтера, описанном выше, бумага перемещается вдоль неподвижной головки сканирования.

Устройство 1 оптического считывания предназначено для получения сигнатуры изделия (не показано), установленного в объеме считывания указанного устройства оптического считывания. Объем считывания сформирован апертурой 7 считывания, которая представляет собой прорезь в корпусе 12. Корпус 12 содержит основные оптические компоненты устройства. Прорезь, в основном, простирается в направлении x (см. обозначение осей, представленных на чертеже). Основные оптические компоненты представляют собой лазерный источник 14, предназначенный для формирования когерентного лазерного луча 15, и узел 16 детектора, состоящий из множества элементов фотодетектора, равного k, где k=4 в этом примере, обозначенных как 16a, 16b, 16c и 16d. Лазерный луч 15 фокусируют с помощью цилиндрической линзы 18 с получением удлиненного фокуса, продолжающегося в направлении y (перпендикулярном плоскости чертежа) и расположенного в плоскости апертуры считывания. В примере прототипа устройства считывания размер основной оси удлиненного фокуса составляет приблизительно 2 мм, и размер меньшей оси составляет приблизительно 40 микрон. Такие оптические компоненты установлены в подузле 20 головки сканирования. В остальном в оптической конструкции используются те же детали, которые были описаны выше со ссылкой на фиг.1A и 1B, и поэтому их описание здесь не повторяется.

Двигатель 22 привода установлен в корпусе 12 и предназначен для обеспечения линейного перемещения оптического подблока 20 на соответствующих подшипниках 24 или другом средстве, как обозначено стрелками 26. Двигатель 22 привода, таким образом, перемещает когерентный луч линейно в направлении x по апертуре 7 считывания, в результате чего луч 15 сканирует в направлении, поперечном основной оси удлиненного фокуса.

Съем характеристик описан выше в отношении сканера принтера, то есть как представлено на фиг.2, поэтому его описание здесь не повторяется.

На фиг.12 показана принципиальная блок-схема функциональных компонентов устройства считывания. Двигатель 22 соединен с программируемым контроллером 30 прерывания (ПКП) через электрическое соединение 23. Детекторы 16a...d модуля 16 детектора соединены через соответствующие электрические соединительные линии 17a...d с аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), который представляет собой часть ПКП 30. Следует понимать, что оптические или беспроводные соединения можно использовать вместо или в комбинации с электрическими линиями. ПКП 30 соединен через интерфейс с персональным компьютером (ПК) 34 через последовательное соединение 32. ПК 34 может представлять собой настольный компьютер или переносный компьютер. В качестве альтернативы ПК можно использовать другие интеллектуальные устройства, например карманный персональный компьютер (КПК) или специализированный электронный модуль. ПКП 30 и ПК 34 совместно формируют модуль сбора и обработки данных, предназначенный для определения сигнатуры изделия из набора точек данных, собираемых детекторами 16a...d. ПК 34 имеет доступ через соединение 38 с интерфейсом к базе 40 данных (БД). База 40 данных может быть резидентной в памяти ПК 34 или может быть сохранена на его приводе. В качестве альтернативы, база 40 данных может быть установлена на удалении от ПК 34 с доступом по беспроводному каналу связи, например, с использованием услуг мобильной телефонной связи или беспроводной локальной вычислительной сети (ЛВС), в комбинации с Интернет. Кроме того, база 40 данных может быть сохранена локально на ПК 34, но может периодически загружаться из удаленного источника.

В базе 40 данных содержится библиотека ранее записанных сигнатур. ПК 34 запрограммирован так, чтобы при использовании он обращался к базе данных 40 и осуществлял сравнение для установления, содержит ли база данных 40 соответствие сигнатуры изделия, которое было помещено в объем считывания.

На фиг.13 показан вид в перспективе устройства 1 считывания, представляющий его внешнюю форму. Здесь можно видеть корпус 12 и апертуру 7 считывания в форме прорези. Приспособление 42 установки физического положения также можно видеть на чертеже и оно предназначено для установки изделия заданной формы в фиксированном положении относительно апертуры 7 считывания. В представленном примере приспособление 42 установки физического положения выполнено в форме скобы, изогнутой под прямым углом, в которой может быть установлен угол документа или упаковочной коробки. Это обеспечивает то, что та же часть изделия будет установлена на апертуре 7 считывания, в случае, когда потребуется выполнить сканирование изделия. Простая изогнутая под углом скоба или ее эквивалент будет достаточной для изделий с хорошо определенным углом, таких как листы бумаги, паспорта, ИД карты и упаковочные коробки.

Для упаковочных коробок, в качестве альтернативы апертуре в виде прорези, можно использовать соответствующее направляющее отверстие, например отверстие с прямоугольным поперечным сечением, в которое устанавливают основание прямоугольной коробки, или отверстие с круглым поперечным сечением, в которое устанавливают основание трубчатой коробки (то есть, цилиндрической коробки).

На фиг.14 показана блок-схема последовательности операций, представляющая, как сигнатуру изделия, полученную в результате сканирования, можно снова проверить с использованием базы данных сигнатур.

В простом применении можно выполнить простой поиск в базе данных для определения соответствия на основе полного набора данных сигнатуры. Однако для ускорения процесса проверки, предпочтительно, используют уменьшенные миниатюрные изображения и предварительный отбор на основе рассчитанных усредненных значений и коэффициентов кросс-корреляции, как описано ниже.

Процесс проверки выполнят после сканирования изделия в соответствии с описанным выше процессом, то есть после выполнения этапов S1-S8 сканирования, представленных на фиг.9.

На этапе V1 проверки выбирают каждую запись миниатюрного изображения и выполняют оценку количества битов соответствия между ею и t _k(i+j), где j представляет собой смещение в битах, которое изменяется для компенсации ошибки при размещении сканированной области. Определяют значение j и затем определяют запись миниатюрного изображения, которая обеспечивает максимальное количество соответствующих битов. Таким образом, определяют "совпадение", используемое для дальнейшей обработки.

Этап V2 проверки представляет собой необязательный тест для осуществления предварительного отбора, который выполняют перед анализом всей цифровой сигнатуры, сохраненной для записи, при сравнении со сканированной цифровой сигнатурой. В этом предварительном сканировании значения срк (rms), полученные на этапе S8 сканирования, сравнивают с соответствующими сохраненными значениями в записи базы данных для поиска совпадения. "Совпадение" устраняют из последующей обработки, если соответствующие усредненные значения не согласуются в пределах заданного диапазона. Изделие затем отбраковывают как не прошедшее проверку (то есть, осуществляют переход к концу обработки и вырабатывают результат ошибки).

Этап V3 проверки представляет собой еще один необязательный тест для осуществления предварительного отбора, который выполняют перед анализом всей цифровой сигнатуры. При таком предварительном сканировании коэффициенты кросс-корреляции, полученные на этапе S7 сканирования, сравнивают с соответствующими сохраненными значениями в записи базы данных для поиска совпадения. "Совпадение" устраняют из дальнейшей обработки, если соответствующие коэффициенты кросс-корреляции не согласуются в пределах предварительно заданного диапазона. Изделие затем отбраковывают как не прошедшее проверку (то есть, осуществляют переход к концу обработки и вырабатывают результат ошибки).

Этап V4 проверки представляет собой основное сравнение между сканированной цифровой сигнатурой, полученной на этапе S5 сканирования, и соответствующими сохраненными значениями в записи базы данных совпадения. Полную сохраненную переведенную в цифровую форму сигнатуру d_k ^db(i) разделяют на n блоков по q соседних битов для k каналов детектора, то есть используют qk битов на блок. Типичное значение для q составляет 4 и типичное значение для k составляет 4, что обычно составляет 16 битов на блок. qk битов затем сопоставляют с qk соответствующими битами сохраненной цифровой сигнатуры d_k ^db(i+j). Если количество соответствующих битов в пределах блока больше или равно некоторому предварительно заданному пороговому значению Z_thresh, тогда количество блоков соответствия последовательно увеличивают. Типичное значение для Z_thresh равно 13. Такую обработку повторяют для всех n блоков. Весь этот процесс повторяют для различных значений j смещения для компенсации ошибки размещения сканированной области до тех пор, пока не будет найдено максимальное количество соответствующих блоков. При определении М как максимального количества соответствующих блоков вероятность случайного соответствия вычисляют по оценке:

где s представляет собой вероятность случайного соответствия между любыми двумя блоками (которая, в свою очередь, зависит от выбранного Z_threshold), М представляет собой количество соответствующих блоков, и p(M) представляет собой вероятность того, что М или больше блоков будут случайно соответствовать друг другу. Значение s определяют путем сравнения блоков в пределах базы данных по результатам сканирования разных объектов из аналогичных материалов, например множества результатов сканирования бумажных документов и т.д. Для случая q=4, k=4 и z_threshold=13, было определено, что типичное значение s составляет 0,1. Если qk биты являются полностью независимыми, тогда, основываясь на теории вероятности, можно получить s=0,01 для z_threshold=13. Тот факт, что эмпирически было определено более высокое значение, связан с корреляцией между k каналами детектора, а также корреляцией между соседними битами в блоке, из-за конечной ширины лазерного пятна. Типично в результате сканирования листа бумаги получают приблизительно 314 соответствующих блоков из общего количества 510 блоков, при сравнении с записью в базе данных для этого листа бумаги. Если подставить M=314, n=510, s=0,1 в приведенное выше уравнение, получим вероятность случайного совпадения, равную 10^-177.

На этапе V5 проверки вырабатывают результат процесса проверки. Вероятностный результат, полученный на этапе V4 проверки, можно использовать как тест приема/отбраковки, в котором точка отсчета представляет собой заранее определенное вероятностное пороговое значение. В этом случае вероятностное пороговое значение может быть установлено на определенном уровне в системе или может представлять собой переменный параметр, установленный на уровне, выбираемом пользователем. В качестве альтернативы, вероятностный результат можно выводить для пользователя как уровень доверительности в необработанной форме, представленной самим значением вероятности, или в модифицированной форме с использованием относительных терминов (например, несоответствие/плохое соответствие/хорошее соответствие/отличное соответствие) или другой классификации.

Следует понимать, что возможны различные варианты. Например, вместо анализа коэффициентов кросс-корреляции в качестве компонента предварительного отбора их можно анализировать вместе с данными преобразованной в цифровую форму интенсивности как часть основной сигнатуры. Например коэффициенты кросс-корреляции могут быть преобразованы в цифровую форму и добавлены к преобразованным в цифровую форму данным интенсивности. Коэффициенты кросс-корреляции также можно преобразовать в цифровую форму отдельно и использовать для генерирования строки битов или тому подобное, на основе которой затем можно выполнять поиск так же, как описано выше для миниатюрных изображений преобразованных в цифровую форму данных интенсивности, для поиска совпадения.

На фиг.15 показана блок-схема последовательности операций, представляющая общий процесс сканирования документа с целью проверки и представления результатов пользователю. Вначале документ сканируют, используя систему сканирования, показанную на фиг.11-13. Подлинность документа затем проверяют, используя процесс, показанный на фиг.14. Если не будет найдена соответствующая запись в базе данных, для пользователя отображают результат "отсутствие соответствия". Если будет найдено соответствие, этот результат отображают для пользователя в форме, описанной ниже.

На фиг.16 показано изображение моментального снимка интерфейса пользователя, отображаемого, когда повторно сканированный документ определен как подлинный. В основном правом окне показано визуальное представление документа, сохраненного в записи базы данных с соответствующей цифровой сигнатурой. Оно представляет собой электронную копию документа, ассоциированную с соответствующей цифровой сигнатурой. На данном чертеже этот документ представляет собой письмо, формально предлагающее ссуду. В качестве другого примера может быть представлена страница с фотографией паспорта, но следует понимать, что существует бесконечное количество примеров. С левой стороны экрана расположен линейный индикатор доверительного уровня. Он представляет собой графический индикатор вероятностного результата, как описано со ссылкой на фиг.14. На полоске предусмотрены отметки, слева направо, "Плохая-Нормальная-Хорошая-Отличная", которые представляют собой относительный индикатор качества соответствия. Здесь также показаны некоторые библиографические данные, а именно в большом текстовом окне показан некоторый описательный текст, который описывает отображаемый документ. Такие данные могут автоматически генерироваться в источнике, например, когда среда прикладной программы включает в себя систему управления документами. В текстовом окне меньших размеров отображаются библиографические данные, идентифицирующие принтер, на котором был сформирован документ, идентификатор пользователя, который обозначает пользователя, который его сформировал, и дата/время формирования. Также могут быть представлены статистические данные базы данных, такие как номер записи, как показано в нижнем левом углу экрана.

Таким образом, можно видеть, что, когда будет найдено соответствие в базе данных, пользователю представляют соответствующую информацию в интуитивной и доступной форме, что позволяет ему использовать свой собственный здравый смысл для дополнительной проверки подлинности на неформальном уровне. Очевидно, что изображение документа должно выглядеть так же, как документ, представленный для проводящего проверку человека, и другие факторы будут представлять интерес, такие как уровень доверительности и библиографические данные, относящиеся к происхождению документа. Лицо, проводящее проверку, таким образом, получает возможность использовать свой опыт для вынесения суждения, согласуются ли все эти различные части информации между собой.

Далее будут описаны другие варианты осуществления изобретения.

На фиг.17 показана идентификационная карта 50, на которую нанесен штрихкод. На идентификационной карте также может быть предусмотрен независимый элемент 54 защиты, такой как фотография, голограмма, или он может содержать некоторую биометрическую информацию, специфичную для данного лица. Штрихкод показан как часть сканируемой области 56. Она представлена здесь пунктирной линией, поскольку она занимает область на идентификационной карте, не содержащую каких-либо свойств. Сканируемую область подразделяют на нижнюю область 52, которая содержит штрихкод, и пустую верхнюю область 58. Идентификационная карта 50 выполнена так, чтобы ее можно было сканировать устройством считывания такого типа, как показано на фиг.6, в котором одну из групп направленных детекторов используют для сканирования области 52 штрихкода и другие две группы сканируют верхнюю область 58. В таком варианте осуществления в штрихкоде закодирована сигнатура, полученная в результате сканирования пустой верхней области, с использованием способа в соответствии с изобретением.

Другими словами, штрихкод был первоначально нанесен во время изготовления идентификационной карты по результатам сканирования пустой верхней области карты, в соответствии со способом настоящего изобретения, и затем этот штрихкод был напечатан в нижней области 52. Идентификационную карту, таким образом, помечают сигнатурой, характерной для ее собственной структуры, а именно структуры поверхности верхней области 58.

Следует понимать, что такой основной подход можно использовать для маркировки широкого разнообразия изделий с использованием меток, в которых закодирована собственная сигнатура изделия, полученная от присущих ему физических свойств, например, любого изделия, на которое можно нанести печатное изображение, включая бумажное или картонное изделие или пластмассовое изделие.

Благодаря открытой природе штрихкода или другой метки, которая соответствует широко известному протоколу кодирования, целесообразно предусмотреть преобразование сигнатуры с использованием алгоритма асимметричного шифрования для создания штрихкода, то есть с использованием односторонней функции, такой как функция, соответствующая известному алгоритму RSA (РШЭ, алгоритм асимметричного шифрования с открытыми ключами Райвеста, Шамира и Эйдельмана). В предпочтительном варианте осуществления метка представляет собой открытый ключ в системе шифрования открытый ключ/частный ключ. Если система используется множеством разных клиентов, желательно, чтобы каждый клиент имел свой собственный частный ключ, с тем чтобы раскрытие частного ключа затронуло только одного клиента. Таким образом, в метке закодирован открытый ключ, и частный ключ находится в надежном месте у уполномоченных лиц.

В варианте осуществления изобретения используется печатающее устройство с двойным блоком подачи листов, которое позволяет дважды пропускать лист бумаги. Такая подача может быть выполнена один раз для каждой стороны для двусторонней печати или дважды для одной и той же стороны для печати дважды на одной и той же стороне. Первое пропускание используют для получения уникальной цифровой сигнатуры листа с использованием головки сканирования, встроенной в устройство печати. При втором пропускании затем немедленно на бумаге печатают штрихкод или другую кодированную метку, содержащую зашифрованную версию цифровой сигнатуры. Это обеспечивает возможность проверки документа "без базы данных", хотя очевидно, что сохраненное изображение документа нельзя будет проверить без обращения к базе данных. Также возможно добавить другую информацию к штрихкоду. Конкретный пример использования такого подхода может быть представлен печатью чеков. Значение чека, а также хэшированное название секции могут быть включены в штрихкод.

В другом варианте осуществления бумагу или другое изделие, на которое можно нанести печать, вначале сканируют для определения цифровой сигнатуры до выполнения печати. Печать изображения и штрихкода, которым закодирована цифровая сигнатура, затем можно выполнять в ходе одного действия печати.

Также следует понимать, что штрихкод или другую метку также можно использовать для кодирования другой информации, вспомогательной для цифровой сигнатуры или несвязанной с цифровой сигнатурой.

Другое очевидное преимущество подхода нанесения метки состоит в том, что она уведомляет пользователя о выполняемой проверке, о которой он бы не знал без специальных знаний. Для пользователя было бы естественным предположить, что устройство считывания представляет собой просто сканер штрихкода и что он сканирует штрихкод.

Схему нанесения меток также можно использовать для проверки изделий без доступа к базе данных исключительно на основе метки. Этот подход концептуально аналогичен схеме отбраковки банкнот, описанной в предшествующем уровне техники [4].

Однако также предполагается, что схему нанесения меток можно использовать в комбинации со схемой проверки по базе данных. Например, в штрихкоде может быть закодирована миниатюрная форма цифровой сигнатуры и ее можно использовать для быстрого предварительного сканирования до проверки с обращением к базе данных. Такой подход может быть очень важным на практике, поскольку потенциально в некоторых базах данных количество записей может быть чрезвычайно большим (например, миллион) и стратегии поиска могут стать критическими. Технологии, обеспечивающие быстрый поиск по своей сути, такие, в которых используются последовательности битов, могут стать важными.

В качестве альтернативы кодированию миниатюрного изображения в штрихкоде, в штрих коде (или другой метке) может быть закодирован указатель записи, то есть индекс или закладка, которую можно использовать для быстрого поиска правильной сигнатуры в базе данных для дальнейшего сравнения.

Другой вариант состоит в том, что в штрихкоде (или в другой метке) закодирована миниатюрная сигнатура, которую можно использовать для получения соответствия с обоснованным, но не очень высоким уровнем доверительности, если база данных недоступна (например, временно отключена, или сканирование было выполнено в необычно удаленном местоположении, без доступа к сети Интернет). То же миниатюрное изображение затем можно использовать для быстрого поиска записи в основной базе данных, когда база данных станет доступной, что позволяет выполнить проверку с более высоким уровнем доверительности.

На фиг.18 схематично показан вид сверху идентификационной карты 50, которая представляет собой так называемую интеллектуальную карту, в которой установлена микросхема 54 с записанными в нее данными. Данные, записанные в микросхеме 54, включают в себя данные с закодированной сигнатурой, в которых закодирована цифровая сигнатура, полученная в результате собственных взвешенных характеристик поверхности идентификационной карты 50, полученных из области 56 сканирования, которая не содержит какие-либо свойства в данном примере, как показано пунктирными линиями, но может быть декорирована любым желательным способом, или может содержать, например, фотографию.

На фиг.19 схематично показан вид сверху гарантийного документа 50. Область 56 сканирования включает в себя две метки 52a, 52b штрихкода, расположенные одна над другой, в которых закодирована цифровая сигнатура, полученная в результате собственных взвешенных характеристик поверхности, аналогично примеру идентификационной карты, показанной на фиг.17. Штрихкоды 52a, 52b расположены выше и ниже области 58 сканирования цифровой сигнатуры, предусмотренной для подписи 59 пользователя, представленной схематично. Область 58, по меньшей мере, предпочтительно, покрыта прозрачным клеящим покрытием для защиты от подделки.

Можно рассмотреть множество других имеющих коммерческое применение примеров, и вышеуказанные фиг.17-19 приведены только в качестве примера.

Из приведенного выше подробного описания можно понять, как изделие, изготовленное из материала, на который может быть нанесена печать, такого как бумага или картон, или пластмасса, может быть создано и идентифицировано путем облучения материала когерентным излучением, сбора набора точек данных, в которых измеряли рассеянное когерентное излучение от собственной структуры материала, и определения сигнатуры изделия по этому набору точек данных.

Также следует понимать, что область сканирования, по существу, является произвольной в отношении ее размера или местоположения на поверхности изделия, предназначенного для печати. Если это требуется, сканирование может представлять собой линейное сканирование, растр которого, например, охватывает большую двумерную область.

Кроме того, будет понятно, как такой подход можно использовать для идентификации изделия по его упаковке, документа или отпечатанной обложки изделия путем облучения изделия когерентным излучением, сбора набора точек данных, в которых измеряют рассеяние когерентного излучения от собственной структуры изделия, и определения сигнатуры изделия по этому набору точек данных.

Из приведенного выше описания цифровой обработки будет понятно, что деградация локализации луча (например, увеличение поперечного сечения луча в объеме считывания из-за неоптимального фокусирования когерентного луча) не будет катастрофичной для системы, но просто приведет к ухудшению ее рабочей характеристики из-за повышения вероятности случайного совпадения. Таким образом, устройство является устойчивым к вариациям параметров устройства, обеспечивают стабильную постепенную деградацию рабочих характеристик, а не внезапный отказ в результате нестабильности. В любом случае требуется просто выполнить самопроверку устройства считывания, устраняя, таким образом, любые проблемы, связанные с оборудованием, в результате выполнения автокорреляции собранных данных, для установления характеристического минимального размера свойства в данных отклика.

Дополнительная мера обеспечения защиты, которую можно применять, например, к бумаге или картону, представляет собой прикрепление с помощью клея прозрачного покрытия (например, клейкой ленты) в области сканирования. Клей выбирают таким образом, чтобы он был достаточно прочным, с тем чтобы его удаление привело к разрушению лежащей под ним структуры поверхности, что достаточно для ее сохранения для выполнения проверочного сканирования. Тот же подход можно применять при нанесении прозрачных полимерных или пластмассовых пленок на карту или ее ламинировании аналогичными материалами.

Как описано выше, устройство считывания может быть выполнено в устройстве, специально предназначенном для варианта осуществления изобретения. В других случаях устройство считывания может быть разработано в форме соответствующих вспомогательных компонентов в устройстве, в основном предназначенном для выполнения другой функции, таком как копировальное устройство, сканер документов, система управления документами, устройство POS (ТРТ, терминал розничной торговли), ATM (банкомат), считыватель посадочных талонов авиационных билетов или другое устройство.

Множество других вариантов изобретения будут понятны для специалистов в данной области техники, помимо конкретно указанных выше.

Следует понимать, что, хотя были описаны конкретные варианты выполнения изобретения, множество модификаций/добавлений и/или замен можно выполнить в пределах сущности и объема настоящего изобретения.

Список литературы

[1] PCT/GB03/03917 - Cowburn

[2] GB 2 221 870 A - Ezra, Hare&Pugsley

[3] US 6,584,214 - Pappu, Gershenfeld&Smith

[4] Kravolec Plastic tag makes foolproof ID Technology Research News, 2 October 2002

[5] R Anderson Security Engineering: a guide to building dependable distributed systems Wiley 2001, pages 251-252 ISBN 0-471-38922-6

[6] US 5,521,984

[7] US 5,325,167