верификация аутентичности

Формула изобретения

1. Система для идентификации изделия, содержащая

модуль определения сигнатуры, действующий для определения сигнатуры из изделия, причем модуль определения сигнатуры содержит объем считывания для приема изделия;

источник для генерации когерентного луча и направления когерентного луча последовательно на множество областей поверхности изделия в объеме считывания;

детекторное устройство для сбора набора, содержащего группы точек данных, из сигналов, полученных, когда когерентный луч рассеивается от различных областей изделия в объеме считывания, причем различные из групп точек данных относятся к рассеянию от соответствующих различных областей изделия; и

модуль сбора и обработки данных для определения сигнатуры изделия из набора групп точек данных; и

модуль сравнения, действующий для сравнения определенной сигнатуры с сохраненной сигнатурой;

причем модуль сравнения действует для разделения определенной сигнатуры на блоки непрерывных данных и для выполнения операции сравнения между каждым блоком и соответствующими блоками сохраненной сигнатуры.

2. Система по п.1, в которой модуль сравнения дополнительно действует для сравнения атрибута результата сравнения из каждого блочного сравнения с ожидаемым атрибутом блочного сравнения для определения значения компенсации для использования при определении результата сравнения, и модуль сравнения также действует для определения результата сходства между определенной сигнатурой и сохраненной сигнатурой, с использованием значения компенсации для настройки определенной сигнатуры.

3. Система по п.2, в которой модуль сравнения действует для применения значения компенсации для настройки определенной сигнатуры, чтобы скомпенсировать повреждение маркера доступа и/или нелинейность в определении определенной сигнатуры.

4. Система по п.3, в которой модуль сравнения действует для применения значения компенсации для настройки определенной сигнатуры для компенсации нелинейности в соотношении между различными частями объема считывания.

5. Система по п.1, в которой объем считывания конфигурирован так, что изделие может перемещаться относительно детекторного устройства.

6. Система по п.1, в которой детекторное устройство действует для перемещения относительно объема считывания.

7. Система по п.2, в которой модуль сравнения действует для сравнения действительного местоположения пика взаимной корреляции результата сравнения между блоком определенной сигнатуры и соответствующим блоком сохраненной сигнатуры с ожидаемым местоположением пика взаимной корреляции для определения значения компенсации для использования при определении результата сравнения.

8. Система по п.7, в которой модуль сравнения действует для определения значения компенсации путем оценивания функции наилучшей подгонки к местоположениям пиков взаимной корреляции для каждого из блочных сравнений, причем функция наилучшей подгонки представляет усредненное отклонение от ожидаемых местоположений пиков взаимной корреляции.

9. Система по п.8, в которой функция наилучшей подгонки является одной из прямолинейной функции, экспоненциальной функции, тригонометрической функции и функции х².

10. Система по п.1, выполненная с возможностью сравнения определенной сигнатуры с множеством сохраненных сигнатур.

11. Система по п.10, выполненная с возможностью нахождения результата ближайшего согласования между определенной сигнатурой с множеством сохраненных сигнатур.

12. Система по п.10, выполненная с возможностью возврата результата отсутствия согласования, если определенная сигнатура определила для этого результат сходства более низкий, чем предварительно определенный порог для каждой из сохраненных сигнатур.

13. Система по п.1, в которой модуль сравнения действует для вычисления результата сходства для каждого сравниваемого блока.

14. Система по п.13, в которой модуль сравнения действует для сравнения результата сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока с предварительно определенным порогом сходства.

15. Система по п.14, в которой модуль сравнения действует для возврата отрицательного результата сравнения в случае, когда результат сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока ниже предварительно определенного порога сходства независимо от результата сходства для сигнатур в целом.

16. Способ идентификации изделия, содержащий

определение сигнатуры из изделия, причем определение сигнатуры включает в себя

направление когерентного излучения последовательно на множество областей поверхности изделия в объеме считывания;

сбор набора точек данных, содержащего группы точек данных, из сигналов, полученных, когда когерентное излучение рассеивается от внутренней структуры, причем различные из упомянутых групп относятся к рассеянию от соответствующих различных областей изделия; и определение сигнатуры изделия из набора точек данных;

сравнение определенной сигнатуры с сохраненной сигнатурой;

разделение определенной сигнатуры на блоки непрерывных данных; и

выполнение операции сравнения между каждым блоком и соответствующими блоками сохраненной сигнатуры.

17. Способ по п.16, дополнительно содержащий сравнение атрибута результата сравнения из каждого блочного сравнения с ожидаемым атрибутом блочного сравнения для определения значения компенсации для использования при определении результата сравнения, и определение результата сходства между определенной сигнатурой и сохраненной сигнатурой с использованием значения компенсации для настройки определенной сигнатуры.

18. Способ по п.17, дополнительно содержащий применение значения компенсации для настройки определенной сигнатуры, чтобы скомпенсировать повреждение в изделии и/или нелинейность в определении определенной сигнатуры.

19. Способ по п.18, содержащий применение значения компенсации для настройки определенной сигнатуры для компенсации нелинейности в соотношении между различными частями изделия.

20. Способ по п.16, в котором сбор набора точек данных включает в себя перемещение изделия относительно детектора.

21. Способ по п.16, в котором сбор набора точек данных включает в себя перемещение детекторного устройства относительно изделия.

22. Способ по п.17, в котором упомянутое сравнение атрибута результата сравнения из каждого блочного сравнения с ожидаемым атрибутом блочного сравнения содержит сравнение действительного местоположения пика взаимной корреляции результата сравнения между блоком определенной сигнатуры и соответствующим блоком сохраненной сигнатуры с ожидаемым местоположением пика взаимной корреляции для определения значения компенсации для использования при определении результата сравнения.

23. Способ по п.22, в котором определение значения компенсации включает в себя оценивание функции наилучшей подгонки к местоположениям пиков взаимной корреляции для каждого из блочных сравнений, причем функция наилучшей подгонки представляет среднее отклонение от ожидаемых местоположений пиков взаимной корреляции.

24. Способ по п.23, в котором функция наилучшей подгонки является одной из прямолинейной функции, экспоненциальной функции, тригонометрической функции и функции х².

25. Способ по п.16, содержащий сравнение определенной сигнатуры с множеством сохраненных сигнатур.

26. Способ по п.25, дополнительно содержащий нахождение результата ближайшего согласования между определенной сигнатурой с множеством сохраненных сигнатур.

27. Способ по п.25 или 26, дополнительно содержащий возврат результата отсутствия согласования, если определенная сигнатура определила для этого результат сходства более низкий, чем предварительно определенный порог для каждой из сохраненных сигнатур.

28. Способ по п.16, дополнительно содержащий вычисление результата сходства для каждого сравниваемого блока.

29. Способ по п.28, дополнительно содержащий сравнение результата сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока с предварительно определенным порогом сходства.

30. Способ по п.29, дополнительно содержащий возврат отрицательного результата сравнения в случае, когда результат сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока ниже предварительно определенного порога сходства независимо от результата сходства для сигнатур в целом.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к верификации аутентичности и, в частности, но не исключительно, к более специальной верификации аутентичности изделия, такого как персональная идентификационная (ID) карта, торгуемый продукт, важный документ или другой предмет.

Многие традиционные системы защиты аутентификации основываются на процессе, который трудно выполнять кому-либо иному, кроме изготовителя, где такая трудность может быть введена ценой капитального оборудования, сложностью технических «ноу-хау» или, предпочтительно, того и другого. Примерами является обеспечение водяного знака на банкнотах и голограмм на кредитных картах или паспортах. К сожалению, злоумышленники становятся все более опытными и могут репродуцировать, практически все, что могут делать изготовители оригинала.

Ввиду этого, известен подход к системам защиты аутентификации, который основывается на создании маркеров защиты, используя некоторый процесс, регламентируемый законами природы, что дает в результате то, что каждый маркер является уникальным и, более важно, имеет уникальную характеристику, которая является измеряемой и может, таким образом, использоваться в качестве базы для последующей верификации. В соответствии с этим подходом, маркеры изготавливаются и измеряются рядом способов, чтобы получить уникальную характеристику. Характеристика затем может быть сохранена в компьютерной базе данных или сохранена иным образом. Маркеры этого типа могут быть встроены в изделие-носитель, например, банкноту, паспорт, ID-карту, важный документ. Затем изделие-носитель может измеряться вновь, и измеренная характеристика может сравниваться с характеристиками, сохраненными в базе данных, для установления того, имеется ли совпадение. Маркеры защиты могут быть использованы для доступа к информации, авторизации транзакций или многих других целей. Однако поврежденные маркеры или несовершенные устройства идентификации маркеров могут привести к трудностям в выполнении действий, на которые маркер должен предоставить разрешение.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение было создано, по меньшей мере, частично с учетом проблем и недостатков традиционных систем.

Настоящее изобретение явилось, по меньшей мере, частично результатом работы изобретателей по применению методов аутентификации с использованием маркеров, выполненных из магнитных материалов, где уникальность обеспечивается невоспроизводимыми дефектами в магнитном материале, которые влияют на магнитный отклик маркера (как детально изложено в PCT/GB 03/03917, Cowburn). Как часть этой работы, магнитные материалы изготавливались в формате штрихкода, то есть как некоторое количество параллельных полос. Заодно со считыванием уникального магнитного отклика полосок путем свипирования магнитного поля магнитным считывателем, был создан оптический сканер для считывания штрихкодов путем сканирования лазерным лучом по штрихкоду и использования контраста из изменяющейся отражательной способности полос штрихкода и изделия, на котором они были сформированы. Эта информация была дополнительной к магнитной характеристике, поскольку штрихкод был использован для кодирования цифровой сигнатуры уникального магнитного отклика по типу хорошо известной схемы самоаутентификации, например, как также описано выше для банкнот (см., например, Kravolec Plastic tag makes foolproof ID , Technology research news, 2 October 2002).

Неожиданно для изобретателей было обнаружено при использовании этого оптического сканера, что материал бумажной подложки, на которую были нанесены магнитные частицы, давал уникальный оптический отклик на сканере. При дальнейших исследованиях было установлено, что многие другие неподготовленные поверхности, такие как поверхности различных типов из картона или пластика, проявляют тот же самый эффект. Более того, изобретателями было установлено, что уникальная характеристика возникает, по меньшей мере, из-за спекла (пятнистой структуры изображения, полученной в когерентном свете), но также включает в себя вклад не из-за спекла.

Таким образом, было обнаружено, что можно воспользоваться всеми выгодами методов, основанных на спекле, без необходимости использования специально подготовленного маркера или специально подготовленного изделия каким-либо иным методом. В частности, было обнаружено много типов бумаги, картона и пластика, которые дают сигналы рассеяния с уникальными характеристиками от когерентного светового луча, так что уникальные цифровые сигнатуры могут быть получены из почти любого бумажного документа или предмета в картонной упаковке.

Вышеописанные известные считыватели спекла, используемые для устройств защиты, основывались на освещении всего маркера лазерным лучом и формировании изображения в значительном телесном угле части результирующей спекл-структуры с помощью CCD (см., например, GB 2221870 и US 6584214), получая при этом изображение спекл-структуры маркера, состоящей из массива точек данных.

Считыватель, использованный изобретателями, работает иным образом. Он использует четыре отдельных канальных детектора (четыре простых фототранзистора), которые разнесены по углу для отбора только четырех компонентов сигнала из рассеянного лазерного луча. Лазерный луч фокусируется на пятне, покрывающем лишь очень малую часть поверхности. Сигнал собирается из различных локализованных зон на поверхности посредством четырех отдельных канальных детекторов, когда пятно сканируется по поверхности. Характеристический отклик от изделия, таким образом, составляется из независимых измерений от большого количества (в типовом случае сотен или тысяч) различных локализованных зон на поверхности изделия. Хотя использованы четыре фототранзистора, анализ с использованием только данных от отдельного одного из фототранзисторов показывает, что уникальный характеристический отклик можно получить из одного только этого канала. Однако более высокие уровни надежности получаются, если другие из четырех каналов включаются в отклик.

Рассматривая в первом аспекте, настоящее изобретение обеспечивает способ идентификации изделия. Способ может содержать определение сигнатуры от изделия, основываясь на уникальной характеристике изделия, и сравнение определенной сигнатуры с сохраненной сигнатурой. Способ также может содержать разделение определенной сигнатуры на блоки непрерывных данных и выполнение операции сравнения между каждым блоком и соответствующим блоком сохраненной сигнатуры. Таким образом, может быть достигнут более высокий уровень гранулярности при верификации изделия.

В некоторых вариантах осуществления способ также может содержать сравнение атрибута результата сравнения из каждого блочного сравнения с ожидаемым атрибутом блочного сравнения для определения значения компенсации для использования при определении результата сравнения. Способ также может содержать определение результата сходства между определенной сигнатурой и сохраненной сигнатурой, с использованием значения компенсации для настройки определенной сигнатуры. Таким образом, изделие, поврежденное растягиванием или усадкой, может быть успешно идентифицировано. Также нелинейное определение сигнатуры может быть учтено без потери точности идентификации. Таким образом, различные отклонения физического выравнивания на этапе генерации сигнатуры могут быть скомпенсированы для обеспечения возможности достижения корректного результата сравнения.

В некоторых вариантах осуществления определение сигнатуры содержит воздействие на маркер установления права значимости когерентным излучением; сбор набора точек данных, которые измеряют рассеяние когерентного излучения от внутренней структуры маркера установления права значимости; и определение сигнатуры маркера установления права значимости из набора точек данных. Таким образом, внутренняя характеристика может быть структурой поверхности материала, из которого выполнено изделие.

В некоторых вариантах осуществления сравнение атрибута результата сравнения из каждого блочного сравнения с ожидаемым атрибутом блочного сравнения содержит сравнение текущего местоположения пика взаимной корреляции результата сравнения между блоком определенной сигнатуры и соответствующим блоком сохраненной сигнатуры с ожидаемым местоположением пика взаимной корреляции, чтобы определить значение компенсации для использования в определении результата сравнения. Таким образом, ожидаемый результат может быть использован для выработки отклонений физического выравнивания (совмещения) изделия в течение сканирования.

В некоторых вариантах осуществления определение значения компенсации содержит оценивание функции наилучшей подгонки к местоположениям пиков взаимной корреляции для каждого из блочных сравнений, причем функция наилучшей подгонки представляет усредненное отклонение от ожидаемых местоположений пиков взаимной корреляции. Таким образом, усредненное отклонение от ожидаемых местоположений может быть использовано для компенсации. Усредненное отклонение может быть измерено различными путями и может приводить в результате к функции наилучшей подгонки, которая является одной из множества функций, которое может включать в себя прямолинейную функцию, экспоненциальную функцию, тригонометрическую функцию и функцию х².

В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно содержит сравнение определенной сигнатуры с множеством сохраненных сигнатур. Может быть найден результат ближайшего согласования между определенной сигнатурой с множеством сохраненных сигнатур. Также может быть найден результат отсутствия согласования, если определенная сигнатура определила для этого результат сходства ниже, чем предварительно определенный порог для каждой из сохраненных сигнатур. Таким образом, некоторый предмет может быть сравнен с базой данных сигнатур предметов, чтобы определить, является ли этот предмет элементом этой базы данных. Это может быть использовано, чтобы определить аутентичность различных изделий, таких как продукты, маркеры передачи значимости, маркеры авторизации передачи значимости, маркеры установления права и маркеры доступа.

В некоторых вариантах осуществления способ также может содержать вычисление результата сходства для каждого сравниваемого блока. В некоторых вариантах осуществления способ также может содержать сравнение результата сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока с предварительно определенным порогом сходства и возврат отрицательного результата сравнения в случае, если результат сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока ниже предварительно определенного порога сходства, независимо от результата сходства для сигнатур в целом. Таким образом, критическая часть изделия может быть идентифицирована, и положительное согласование должно требоваться для верификации аутентичности изделия для критической части, а также сигнатуры в целом.

Рассматривая во втором аспекте, настоящее изобретение предусматривает систему для идентификации изделия. Система может содержать модуль определения сигнатуры, действующий для определения сигнатуры из изделия, основываясь на внутренней характеристике изделия, и модуль сравнения, действующий для сравнения определенной сигнатуры с сохраненной сигнатурой. Модуль сравнения может действовать для разделения определенной сигнатуры на блоки непрерывных данных и для выполнения операции сравнения между каждым блоком и соответствующими блоками сохраненной сигнатуры. Таким образом, может быть выполнен анализ высокой гранулярности сигнатуры изделия.

В некоторых вариантах осуществления модуль сравнения может дополнительно действовать для сравнения атрибута результата сравнения из каждого блочного сравнения с ожидаемым атрибутом блочного сравнения для определения значения компенсации для использования при определении результата сравнения. Модуль сравнения может также действовать для определения результата сходства между определенной сигнатурой и сохраненной сигнатурой, с использованием значения компенсации для настройки определенной сигнатуры. Таким образом, изделие, поврежденное растягиванием или усадкой, может быть успешно идентифицировано. Также нелинейное определение сигнатуры может учитываться без потери точности идентификации. Таким образом, различные отклонения физического выравнивания на этапе генерации сигнатуры могут быть скомпенсированы для обеспечения возможности достижения корректного результата сравнения.

В некоторых вариантах осуществления модуль сравнения может действовать для вычисления результата сходства для каждого сравниваемого блока. Модуль сравнения может также действовать для сравнения результата сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока с предварительно определенным порогом сходства и возврата отрицательного результата сравнения в случае, если результат сходства для, по меньшей мере, одного предварительно определенного блока ниже предварительно определенного порога сходства, независимо от результата сходства для сигнатур в целом. Таким образом, критическая часть изделия может быть идентифицирована и может подвергаться тщательному исследованию более высокого уровня, чем другие области изделия.

В некоторых вариантах осуществления гарантируется, что различающиеся данные из данных, собранных в отношении внутреннего свойства изделия, относятся к рассеянию от различных частей изделия путем обеспечения перемещения когерентного луча относительно изделия. Это перемещение может быть обеспечено двигателем, который перемещает луч над изделием, которое удерживается неподвижным. Двигатель может быть серводвигателем, автономным двигателем, шаговым двигателем или иным подходящим типом двигателя. Альтернативно, привод может быть ручным в дешевом считывателе. Например, оператор может сканировать лучом по изделию путем перемещения каретки, на которой установлено изделие, мимо неподвижного луча. Поперечное сечение когерентного луча обычно будет, по меньшей мере, на один порядок величины (предпочтительно, по меньшей мере, на два) меньше, чем проекция изделия, так что может быть собрано значительное количество независимых точек данных. Механизм фокусировки может быть предусмотрен для фокусирования когерентного луча на изделии. Механизм фокусировки может быть конфигурирован для формирования когерентного луча с удлиненным фокусом, при этом привод предпочтительно конфигурирован для перемещения когерентного луча по изделию в направлении, поперечном главной оси удлиненного фокуса. Удлиненный фокус может удобным образом быть обеспечен цилиндрической линзой или эквивалентной конфигурацией зеркал.

В других вариантах осуществления может гарантироваться, что различные точки из точек данных относятся к рассеянию от различных частей изделия, за счет того, что детекторное устройство включает в себя множество каналов детекторов, размещенных и конфигурированных для восприятия рассеяния от соответствующих различных частей изделия. Это может быть реализовано направленными детекторами, локальным сбором сигнала с помощью оптических волокон или другими средствами. С помощью направленных детекторов или при другом локализованном сборе сигнала нет необходимости фокусировать когерентный луч. На самом деле, когерентный луч может быть статическим и подсвечивать весь объем взятия выборки. Направленные детекторы могут быть реализованы посредством фокусирующих линз, сплавленных или иным образом прикрепленных к детекторным элементам. Оптические волокна могут быть использованы во взаимосвязи с микролинзами.

Можно создать работоспособный считыватель, если детекторное устройство состоит только из одного канала детектора. Другие варианты осуществления используют детекторное устройство, которое содержит группу детекторных элементов, распределенных по углу и действующих для сбора группы точек данных для каждой отличающейся части объема считывания, предпочтительно малую группу из небольшого числа детекторных элементов. Улучшение защиты обеспечивается, если сигнатура включает в себя вклад из сравнения между точками данных той же самой группы. Это сравнение может удобным образом включать в себя взаимную корреляцию.

Хотя работоспособный считыватель может быть создан с помощью только одного канала детектора, предпочтительно имеется, по меньшей мере, два канала. Это позволяет определить взаимную корреляцию между сигналами детекторов, что является полезным для обработки сигналов, ассоциированных с определением сигнатуры. Предусматривается, что от 2 до 10 каналов детекторов будут подходящими для большинства применений, причем от 2 до 4 рассматриваются в настоящее время как оптимальный баланс между простотой устройства и надежностью.

Детекторные элементы предпочтительно размещены так, что лежат в плоскости, пересекающей объем считывания, причем каждый элемент пары распределен по углу в плоскости по отношению к оси когерентного луча, предпочтительно с одним или более детекторными элементами с каждой стороны от оси луча. Однако непланарные детекторные устройства также приемлемы.

Обнаружено, что использование взаимных корреляций сигналов, получаемых от различных детекторов, дает ценные данные для увеличения уровней надежности, а также для обеспечения того, чтобы сигнатуры были более надежно воспроизводимыми во времени. Польза от взаимных корреляций оказалась несколько неожиданной с научной точки зрения, поскольку спекл-структуры являются по природе некоррелированными (за исключением сигналов от противоположных точек в структуре). Иными словами, для спекл-структуры по определению будет нулевая взаимная корреляция между сигналами от различных детекторов, пока они не размещены под равными по величине углами смещения от местоположения возбуждения в общей плоскости, пересекающей местоположение возбуждения. Поэтому значение использования вкладов от взаимной корреляции указывает, что важная часть сигнала рассеяния не является спеклом. Этот вклад, не относящийся к спеклу, может рассматриваться как результат непосредственного рассеяния или вклад диффузного рассеяния от сложной поверхности, такой как скрутки бумажного волокна. В настоящее время относительная важность вклада рассеянного сигнала, обусловленного спеклом, и не относящегося к спеклу, не ясна. Однако из экспериментов, выполненных на сегодняшний день, ясно, что детекторы не измеряют чисто спекл-структуры, а измеряют составной сигнал с компонентами спекла и компонентами, не относящимися к спеклу.

Включение компонента взаимной корреляции в сигнатуру также может обеспечить пользу для улучшения защищенности. Это объясняется тем, что даже если возможно использование печати с высоким разрешением, которое репродуцирует вариации контраста по поверхности истинного изделия, это не позволит согласовать коэффициенты взаимной корреляции, полученные сканированием истинного изделия.

В одном варианте осуществления каналы детекторов образованы дискретными детекторными компонентами в форме простых фототранзисторов. Другие простые дискретные компоненты также могут быть использованы, например, PIN-диоды или фотодиоды. Интегрированные детекторные компоненты, такие как матрицы детекторов, также могут использоваться, хотя это привело бы к увеличению стоимости и сложности устройства.

Исходя из начальных экспериментов, которые модифицировали угол подсветки лазерного луча на изделии, подлежащем сканированию, представляется также предпочтительным для практического использования, чтобы лазерный луч падал нормально к сканируемой поверхности, чтобы получить характеристику, которая может быть повторно измерена от той же самой поверхности при малом изменении, даже если изделие подверглось ухудшению между измерениями. По меньшей мере, некоторые известные считыватели используют наклонное подсвечивание (см. GB 2221870). Разобравшись в данном эффекте, можно представить себе, что он является очевидным, однако, он явно не тривиально очевиден, о чем могут свидетельствовать конструкции некоторых считывателей, известных из предшествующего уровня техники, включая тот, который раскрыт в GB 2221870 и реально является первым считывателем-прототипом, сконструированным изобретателями. Этот первый считыватель-прототип, созданный изобретателями, с наклонным подсвечиванием функционировал довольно хорошо в лабораторных условиях, но был довольно чувствительным к ухудшению качества бумаги, используемой в качестве изделия. Например, истирания бумаги пальцами было достаточным, чтобы вызвать значительные различия, проявлявшиеся при повторном измерении. Второй считыватель-прототип использовал нормальное подсвечивание и был оценен как надежный по отношению к ухудшению бумаги при обычном обращении с ней, а также к более серьезным событиям, таким как прохождение через различные типы принтеров, включая лазерный принтер, прохождение через фотокопировальный аппарат, нанесение записи, нанесение печати, намеренное подсушивание в печи, раздавливание и повторное выравнивание.

Поэтому может быть предпочтительным установить источник так, чтобы направлять когерентный луч на объем считывания, чтобы он падал на изделие при почти нормальном подсвечивании. Почти нормальное подсвечивание означает ±5, 10 или 20 градусов. Альтернативно, луч может быть направлен так, чтобы на изделии имело место наклонное подсвечивание. Обычно это будет иметь негативное влияние в случае, если луч сканирует по изделию.

Также следует отметить, что в считывателях, представленных в детальном описании, детекторное устройство конфигурировано на основе отражения, чтобы обнаруживать излучение, обратно рассеянное из считываемого объема. Однако, если изделие является прозрачным, то детекторы могут быть конфигурированы на основе пропускания.

Генератор сигнатуры может действовать для доступа к базе данных предварительно записанных сигнатур и выполнять сравнение для установления того, содержит ли база данных данные согласования с сигнатурой изделия, которое помещено в объем считывания. База данных может быть частью устройства массовой памяти, которое составляет часть устройства считывания, или может находиться в удаленном местоположении и быть доступной для считывателя через телекоммуникационный канал. Телекоммуникационный канал может принимать любую обычную форму, включая беспроводные и стационарные каналы, и может быть доступным через Интернет. Модуль сбора и обработки данных может действовать, по меньшей мере, в некоторых рабочих режимах, чтобы добавлять сигнатуру к базе данных, если согласование не найдено.

При использовании базы данных, в дополнение к сигнатуре, также может быть полезным ассоциировать эту сигнатуру в базе данных с другой информацией об изделии, такой как сканированная копия документа, фотография держателя паспорта, детали относительно места и времени изготовления продукта или детали о предполагаемых местах продаж торгуемых товаров (например, для отслеживания серого импорта).

Изобретение обеспечивает возможность идентификации изделий, изготовленных из многообразия различных типов материалов, таких как бумага, картон, пластик.

Под внутренней структурой понимается структура, которую изделие будет иметь по своей природе ввиду его изготовления, тем самым отличаясь от структуры, специально обеспечиваемой для целей защиты, такой как структура, придаваемая маркерами или искусственными волокнами, внедряемыми в изделие.

Под бумагой или картоном понимается любое изделие, сделанное из древесной массы или обработкой эквивалентного волокна. Бумага или картон могут обрабатываться нанесением покрытий или пропиткой или покрываться прозрачным материалом, таким как целлофан. Если особенное значение имеет долговременная стабильность поверхности, то бумага может обрабатываться, например, прозрачным акриловым покрытием, наносимым распылением.

Точки данных могут, таким образом, собираться как функция положения подсветки когерентным лучом. Это может быть реализовано либо путем сканирования локализованным когерентным лучом по изделию, либо путем использования направленных детекторов, чтобы принимать рассеянный свет от различных частей изделия, или комбинацией обоих средств.

Сигнатура предусматривается как цифровая сигнатура в большинстве применений. Типовые размеры цифровой сигнатуры при современной технологии будут в пределах от 200 бит до 8 кбит, причем в настоящее время предпочтительно иметь размер цифровой сигнатуры около 2 кбит для высокой надежности.

Другая реализация изобретения может быть выполнена без сохранения цифровых сигнатур в базе данных, а вместо этого нанесением маркера установления права с помощью этикетки, полученной из сигнатуры, при этом этикетка соответствует протоколу машиночитаемого кодирования.

Краткое описание чертежей

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже только для примера со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - схематичный вид сбоку примера устройства считывания;

Фиг.2 - схематичный вид в перспективе, показывающий, каким образом производятся выборки считываемого объема устройства считывания по фиг.1;

Фиг.3 - блок-схема функциональных компонентов устройства считывания по фиг.1;

Фиг.4 - вид в перспективе устройства считывания по фиг.1, показывающий его внешнюю форму;

Фиг.5 - вид в перспективе, показывающий другой пример внешней формы считывателя по фиг.1;

Фиг.6А - схематичное представление в поперечном сечении альтернативной конфигурации считывателя;

Фиг.6В - вид в перспективе другой альтернативной конфигурации считывателя;

Фиг.6С - вид в перспективе другой альтернативной конфигурации считывателя;

Фиг.7А - схематичный вид сбоку альтернативной конфигурации формирования изображения для считывателя, основанного на сборе направленного света и сплошной подсветке;

Фиг.7В - схематичный вид в плане оптического следа в другой альтернативной конфигурации считывателя, в которой направленные детекторы используются в комбинации с локализованной подсветкой удлиненным лучом;

Фиг.8А - изображение в микроскопе поверхности бумаги, причем изображение охватывает области примерно 0,5×0,2 мм;

Фиг.8В - изображение в микроскопе поверхности пластика, причем изображение охватывает области примерно 0,02×0,02 мм;

Фиг.9А - необработанные данные с одного фотодетектора с использованием считывателя по фиг.1, которые состоят из сигнала фотодетектора и сигнала кодера;

Фиг.9В - данные фотодетектора по фиг.9А после линеаризации сигналом декодера и усреднения амплитуды;

Фиг.10 - блок-схема, показывающая, каким образом сигнатура изделия генерируется из сканирования;

Фиг.11 - блок-схема, показывающая, каким образом сигнатура изделия, полученная из сканирования, верифицируется по отношению к базе данных сигнатур;

Фиг.12 - блок-схема, показывающая, каким образом процесс верификации по фиг.11 может быть изменен с учетом неидеальностей в сканировании;

Фиг.13А - пример данных взаимной корреляции, собранных из сканирования;

Фиг.13В - пример данных взаимной корреляции, собранных из сканирования, когда сканируемое изделие деформировано;

Фиг.13С - пример данных взаимной корреляции, собранных из сканирования, когда сканируемое изделие сканируется с нелинейной скоростью;

Фиг.14 - схематичное представление изделия для верификации аутентичности;

Фиг.15 - схематичное представление в перспективе вырезки сканера с многоканальной головкой; и

Фиг.16 - схематичное представление в перспективе вырезки сканера местоположения с многоканальной головкой.

Хотя изобретение допускает многочисленные модификации и альтернативные формы, для примера на чертежах показаны и детально описаны конкретные варианты осуществления. Однако следует понимать, что чертежи и детальное описание не предназначены для ограничения изобретения конкретной раскрытой формой, а напротив, изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, входящие в объем изобретения, как определено в формуле изобретения.

Описание конкретных вариантов осуществления

Для обеспечения услуг защиты и авторизации в средах, таких как среда электронной коммерции, может быть использована система для уникальной идентификации физического предмета, чтобы снизить возможности мошенничества и повысить как действительную, так и воспринимаемую надежность системы электронной коммерции как для поставщика, так и конечных пользователей.

Примеры систем, подходящих для выполнения такой идентификации предмета, описаны ниже со ссылками на фиг.1-11.

На фиг.1 показан схематичный вид сбоку первого примера устройства 1 считывания. Оптическое устройство 1 считывания предназначено для измерения сигнатуры от изделия (не показано), размещенного в объеме считывания устройства. Объем считывания образован апертурой 10 считывания, которая является прорезью в корпусе 12. Корпус 12 содержит основные оптические компоненты устройства. Прорезь имеет свою основную протяженность в направлении х (см. показанные на чертеже оси). Главные оптические компоненты - это лазерный источник 14 для генерации когерентного лазерного луча 15 и детекторное устройство 16, состоящее из множества k фотодетекторных элементов, где k=4 в этом примере, обозначенных 16a, 16b, 16c и 16d. Лазерный луч 15 фокусируется цилиндрической линзой 18 в удлиненный фокус, продолжающийся в направлении y (перпендикулярно плоскости чертежа) и лежащий в плоскости апертуры считывания. В одном приведенном для примера считывателе удлиненный фокус имеет размер главной оси около 2 мм и размер малой оси около 40 мкм. Эти оптические компоненты содержатся в субмодуле 20. В представленном примере четыре детекторных элемента 16а d распределены по обе стороны от оси луча со сдвигом на разные углы в чередующемся расположении от оси луча, чтобы собирать свет, рассеянный в отражении от изделия, находящегося в объеме считывания. В настоящем примере углы смещения равны -70, -20, +30 и +50 градусов. Углы с каждой стороны от оси луча выбраны так, чтобы не быть равными, так что точки данных, которые собираются ими, независимы в максимально возможной степени. Все четыре детекторных элемента размещены в общей плоскости. Фотодетекторные элементы 16а d детектируют свет, рассеянный от изделия, помещенного на корпусе, когда когерентный луч рассеивается из объема считывания. Как показано, источник установлен для направления лазерного луча 15 с его осью луча в направлении z, так что он будет падать на изделие в апертуре считывания при нормальном подсвечивании.

В принципе желательно, чтобы глубина фокуса была велика, так чтобы любые различия в позиционировании изделия в направлении z не приводили к значительным изменениям в размере луча в плоскости апертуры считывания. В настоящем примере глубина фокуса примерно равна 0,5 мм, что достаточно велико для формирования хороших результатов, где положение изделия относительно сканера может контролироваться до некоторой степени. Параметры, глубина фокуса, апертура считывания и рабочее расстояние являются независимыми, что приводит в результате к хорошему компромиссу между размером пятна и глубиной фокуса.

Приводной двигатель 22 размещен в корпусе 12 для обеспечения линейного перемещения субмодуля 20 оптики посредством соответствующих подшипников 24 или иных средств, как показано стрелками 26. Приводной двигатель 22 служит, таким образом, для перемещения когерентного луча линейно в направлении х по апертуре 10 считывания, так что луч 15 сканируется в направлении, поперечном главной оси удлиненного фокуса. Поскольку когерентный луч 15 имеет размеры в своем фокусе такие, чтобы поперечное сечение в плоскости xz (плоскости чертежа) было много меньше, чем проекция объема считывания на плоскость, нормальную когерентному лучу, т.е. на плоскость стенки корпуса, в которой установлена апертура считывания, сканирование приводного двигателя 22 будет вызывать взятие выборок когерентным лучом из различных частей объема считывания под действием приводного двигателя 22.

Фиг.2 иллюстрирует это взятие выборок и является схематичным видом в перспективе, показывающим, каким образом производятся выборки n раз из области считывания посредством сканирования ее удлиненным лучом. Позиции взятия выборок сфокусированного лазерного луча, когда он сканирует вдоль апертуры считывания под действием привода, представлены смежными прямоугольниками от 1 до n, в которых берутся выборки области длиной l и шириной w . Сбор данных выполняется так, чтобы принимать сигнал в каждом из n положений, когда привод сканирует вдоль прорези. Вследствие этого получается последовательность из k×n точек данных, которые относятся к рассеянию от n различных проиллюстрированных частей объема считывания.

Также схематично показаны факультативные метки 28 расстояния, формируемые на нижней стороне корпуса 12 рядом с прорезью 10 вдоль направления х, то есть направления сканирования. Примерное расстояние между метками в направлении х равно 300 мкм. Эти метки зондируются концом удлиненного фокуса и обеспечивают линеаризацию данных в направлении х в ситуациях, когда такая линеаризация требуется, как описано более детально ниже. Измерение выполняется с помощью дополнительного фототранзистора 19, который является направленным детектором, предназначенным для отбора света из области меток 28, смежной с прорезью.

В альтернативном варианте метки 28 могут считываться специальным модулем 19 излучателя кодера/детектора, который является субмодуля 20 оптики. Модули излучателя кодера/детектора используются в считывателях штрихкода. В одном примере может быть использован модуль Agilent HEDS-1500, который основан на сфокусированном светоизлучающем диоде (LED) и фотодетекторе. Сигнал модуля вводится в PIC ADC как дополнительный канал детектора (см. описание фиг.3 ниже).

Для примерного малого размера фокуса 40 мкм и длине сканирования в направлении х, равной 2 см, n=500 получаются 2000 точек данных при k=4. Типовой диапазон значений для k×n, в зависимости от желательного уровня надежности, типа изделия, числа каналов k детекторов и других факторов составит 100<k×n<10000. Также найдено, что увеличение числа k детекторов также улучшает нечувствительность измерений к деградации (ухудшению качества поверхности) изделия вследствие обращения, нанесения печати и т.д. На практике, для прототипов, использовавшихся до настоящего времени, эмпирическое правило состоит в том, что общее число независимых точек данных, то есть k×n, должно быть 500 или более, чтобы обеспечить приемлемый уровень надежности при широком разнообразии поверхностей. Другие минимальные количества (как выше, так и ниже) могут применяться, если сканер предполагается использовать только с конкретным типом поверхности или группой типов поверхности.

Фиг.3 показывает блок-схему функциональных компонентов устройства считывания. Двигатель 22 соединен с программируемым по прерываниям контроллером (PIC) 30 посредством электрической линии 23. Детекторы 16а d детекторного модуля 16 соединены через соответствующие электрические соединительные линии 17а d с аналого-цифровым преобразователем (ADC), который является частью PIC 30. Аналогичная электрическая соединительная линия 21 соединяет детектор 19 считывания маркера с PIC 30. Понятно, что оптические или беспроводные линии могут быть использованы вместо или в комбинации с электрическими соединительными линиями. PIC 30 сопряжен с персональным компьютером (РС) 34 через соединение 32 данных. РС 34 может быть настольным или портативным компьютером. В качестве альтернативы РС, могут использоваться другие интеллектуальные устройства, например, персональный цифровой помощник (PDA) или специализированный электронный блок. PIC 30 и РС 34 совместно образуют модуль 36 сбора и обработки данных для определения сигнатуры изделия из набора точек данных, собранных детекторами 16а d.

В некоторых примерах РС 34 может иметь доступ через соединение 38 интерфейса к базе 40 данных. База 40 данных может находиться на РС 34 в памяти или сохраняться на его накопителе. Альтернативно база 40 данных может быть удаленной от РС 34, и доступ к ней может обеспечиваться посредством беспроводной связи, например, с использованием услуг мобильной телефонии или беспроводной локальной сети (LAN) в комбинации с Интернетом. Кроме того, база 40 данных может быть сохранена локально на РС 34, но периодически может загружаться из удаленного источника. База данных может управляться удаленным объектом, который может предоставлять доступ только к части общей базы данных для конкретного РС 34 и/или ограничивать доступ к базе данных на основе стратегии защиты.

База 40 данных может содержать библиотеку ранее записанных сигнатур. РС 34 может программироваться так, что при использовании он может получать доступ к базе 40 данных и выполнять сравнение для установления, содержит ли база 40 данных согласование с сигнатурой изделия, которое было помещено в объем считывания. РС 34 может также программироваться для обеспечения возможности добавления сигнатуры к базе данных, если согласование не найдено.

Способ, которым обрабатывается поток данных между РС и базой данных, может зависеть от местоположения РС и взаимоотношения между оператором РС и оператором базы данных. Например, если РС и считыватель используются для подтверждения аутентичности изделия, то для РС не требуется иметь возможность добавлять новые изделия к базе данных, и он в действительности может не обращаться непосредственно к базе данных, а вместо этого предоставлять сигнатуру базе данных для сравнения. В такой конфигурации база данных может предоставлять результат аутентичности в РС, чтобы указать, является ли изделие аутентичным. С другой стороны, если РС и считыватель используются для записи или подтверждения подлинности изделия в базе данных, то сигнатура может быть предоставлена базе данных для сохранения в ней, и никакого сравнения не требуется. В этой ситуации сравнение могло бы, однако, выполняться, чтобы избежать двукратного ввода одного предмета в базу данных.

Фиг.4 показывает вид в перспективе устройства 1 считывания, иллюстрирующий его внешнюю форму. Видны корпус 12 и апертура 10 считывания в форме прорези. Также показано средство 42 обеспечения физического расположения для позиционирования изделия заданной формы в фиксированном положении по отношению к апертуре 10 считывания. В представленном примере средство 42 обеспечения физического расположения имеет форму скобки с прямым углом, в которой может быть помещен угол документа или коробки упаковки. Это обеспечивает то, что та же самая часть изделия может быть позиционирована в апертуре 10 считывания всякий раз, когда изделие необходимо сканировать. Простая угловая скобка или эквивалентное средство достаточно для изделий с хорошо определенным углом, таких как листы бумаги, паспорта, идентификационные карты и коробки упаковок. Другие профилированные направляющие положения могут быть обеспечены для приема изделий различных форм, таких как круглые предметы, включающие CD или DVD, или предметы с криволинейными поверхностями, такие как цилиндрические упаковочные контейнеры. Если только один размер и форма изделия должны сканироваться, то прорезь может предусматриваться так, чтобы принимать предмет.

Таким образом, описан пример устройства сканирования и генерации сигнатуры, подходящего для использования в механизме защиты для удаленной верификации аутентичности изделия. Такая система может быть развернута для обеспечения возможности сканирования изделия в более чем одном местоположении и для выполнения проверки, чтобы гарантировать, что это изделие является одним и тем же изделием в обоих случаях, и дополнительно для выполнения проверки, чтобы гарантировать, что изделие не было подделано между первоначальным и последующим сканированиями.

Фиг.5 показывает пример альтернативной физической конфигурации для считывателя, где механизм подачи документов предусмотрен, чтобы гарантировать, что размещение изделия является согласованным. В этом примере предусмотрен корпус 60, имеющий лоток 61 подачи изделия, прикрепленный к нему. Лоток 61 может поддерживать одно или более изделий 62 для сканирования считывателем. Двигатель может приводить в движение ролики 64 подачи, чтобы переносить изделие 62 через устройство и через апертуру сканирования субмодуля 20 оптики, как описано выше. Таким образом, изделие 62 может сканироваться субмодулем 20 оптики, как описано выше, при этом относительное перемещение между субмодулем оптики и изделием создается перемещением изделия. С использованием такой системы движением сканируемого предмета можно управлять с использованием двигателя с достаточной линейностью, чтобы использование меток расстояния и обработки линеаризации не потребовалось. Устройство может следовать любому обычному формату для сканеров документов, фотокопировальных аппаратов или систем документооборота. Такой сканер может быть конфигурирован для обработки листов с линейной подачей (когда множество листов связаны друг с другом, например, перфорированной связью), а также, или вместо, обработки отдельных листов.

Таким образом, описано устройство для сканирования изделий в устройстве с автоматическим типом подачи. В зависимости от физического выполнения механизма подачи, сканер может сканировать один или более отдельных листов материала, связанных листов или материала или трехмерных предметов, таких как упаковочные картонные коробки.

Фиг.6 показывает примеры других альтернативных физических конфигураций для считывателя. В этом примере изделие перемещается через считыватель пользователем. Как показано на фиг.6А, корпус 70 считывателя может быть снабжен прорезью 71 для ввода изделия для сканирования. Субмодуль 20 оптики может быть снабжен апертурой сканирования, направленной в прорезь 71, чтобы иметь возможность сканировать изделие 62, проводимое через прорезь. Дополнительно направляющие элементы 72 могут быть предусмотрены в прорези 71, чтобы способствовать направлению изделия на корректном фокальном расстоянии от субмодуля 20 оптики и/или для обеспечения проведения с постоянной скоростью изделия через прорезь.

Как показано на фиг.6В, считыватель может быть конфигурирован для сканирования изделия, когда оно перемещается вдоль продольной прорези через корпус 70, как показано стрелкой. Альтернативно, как показано на фиг.6С, считыватель может конфигурироваться для сканирования изделия при вводе в прорезь или удалении из прорези, продолжающейся в корпусе 70 считывателя, как показано стрелкой. Сканеры этого типа могут, в частности, подходить для сканирования изделий, которые, по меньшей мере, частично жесткие, такие как карты, листы из пластика или металла. Такие листы могут представлять собой, например, пластиковые предметы, например, кредитные карты или иные банковские карты.

Таким образом, описано устройство для инициирования вручную сканирования изделия. Это может быть использовано для сканирования банковских карт и/или кредитных карт. При этом карта может сканироваться на терминале, где карта представлена для использования, и сигнатура, снятая с карты, может сравниваться с сохраненной сигнатурой для карты, чтобы проверить аутентичность и подлинность карты. Такое устройство может также использоваться, например, в контексте считывания металлических предметов в стиле военных ID-жетонов (причем такие жетоны могут также носить лица, страдающие аллергиями, для предупреждения других об их аллергии). Это может позволить медицинскому персоналу проводить лечение пациента, чтобы гарантировать, что пациент, получающий лечение, был в действительности корректным владельцем жетона. Аналогичным образом, в ситуации несчастного случая обнаруженный жетон мог бы сканироваться для установления аутентичности, чтобы гарантировать, что пострадавший был корректно идентифицирован, прежде чем информировать семью и/или коллег.

Вышеописанные случаи основаны на локализованном возбуждении когерентным лучом света малого поперечного сечения в комбинации с детекторами, которые принимают световой сигнал, рассеянный от много большей области, которая включает в себя локальную зону возбуждения. Возможно разработать функционально эквивалентную оптическую систему, которая вместо этого основана на направленных детекторах, которые собирают свет только от локализованных зон в комбинации с возбуждением много большей области.

На фиг.7А показан схематичный вид сбоку такой конфигурации формирования изображения для считывателя, который основан на сборе направленного света и сплошной подсветке когерентным лучом. Матричный детектор 48 выполнен в комбинации с матрицей цилиндрических микролинз 46, так что смежные полоски матрицы 48 детекторов только собирают свет от соответствующих смежных полосок в объеме считывания. Со ссылкой на фиг.2, каждая цилиндрическая микролинза выполнена с возможностью сбора светового сигнала от одной из n дискретных полосок. Когерентная подсветка может происходить путем сплошной подсветки всего объема считывания (не показано на иллюстрации).

В некоторых случаях также может быть полезна гибридная система с комбинацией локализованного возбуждения и локализованного детектирования.

На фиг.7В показан схематичный вид в плане оптического следа в такой гибридной конфигурации для считывателя, в которой направленные детекторы используются в комбинации с локализованной подсветкой удлиненным лучом. Этот пример может рассматриваться как развитие примера, показанного на фиг.1, где предусмотрены направленные детекторы. В этом примере предусмотрены три набора направленных детекторов, причем каждый набор нацелен на сбор света от отличающихся частей вдоль полосы возбуждения 'l x w'. Зоны сбора из плоскости объема считывания показаны пунктирными кружками, так что первый набор, например из двух детекторов, собирает световой сигнал от верхней части полосы возбуждения, второй набор детекторов собирает световой сигнал от средней части полосы возбуждения, и третий набор детекторов собирает световой сигнал от нижней части полосы возбуждения. Каждый набор детекторов показан как имеющий круговую зону сбора диаметром примерно 1/m, где m - число подразделений полосы возбуждения, причем в данном примере m=3. Таким путем число независимых точек данных может быть увеличено в число m раз для заданной длины l сканирования. Как описано ниже, один или более различных наборов направленных детекторов может использоваться для целей иных, чем сбор светового сигнала, который дает выборки спекл-структуры. Например, один из наборов может использоваться для сбора светового сигнала способом, оптимизированным для сканирования штрихкода. Если это имеет место, то обычно будет достаточным, если такой набор содержит только один детектор, поскольку здесь не будет никаких преимуществ в получении взаимных корреляций, когда сканируется только контраст.

После приведенного выше описания принципиальных структурных компонентов и функциональных компонентов различных считывающих устройств далее будет описана численная обработка, используемая для определения сигнатуры. Понятно, что эта численная обработка может быть реализована большей частью в компьютерной программе, которая выполняется на РС 34 с некоторыми элементами, подчиненными PIC 30. В альтернативных примерах численная обработка может быть выполнена специализированными устройствами численной обработки или устройствами, реализованными аппаратными средствами или программно-аппаратными средствами.

Фиг.8А является изображением в микроскопе поверхности бумаги, причем изображение охватывает области примерно 0,5×0,2 мм. Это изображение иллюстрирует, что макроскопически ровные поверхности, такие как из бумаги, во многих случаях являются высоко структурированными в микроскопическом масштабе. Для бумаги поверхность является микроскопически высоко структурированной как результат перемешанной сетки древесных и других волокон, которые образуют бумагу. На рисунке также иллюстрируется характерный масштаб длины для древесных волокон, который составляет около 10 микрон. Этот размер имеет корректное соотношение с длиной волны когерентного луча в настоящем примере, чтобы вызвать дифракцию и, следовательно, спекл, а также диффузное рассеяние, которое имеет профиль, который зависит от ориентации волокон. Таким образом, будет понятно, что если считыватель должен проектироваться на конкретный класс товаров, длина волны лазера должна быть согласована с размером структурных признаков класса товаров, которые должны сканироваться. Из рисунка также следует, что локальная поверхностная структура каждого участка бумаги будет уникальной, потому что она зависит от того, как расположены индивидуальные древесные волокна. Таким образом, участок бумаги не отличается от специально созданного маркера, например специальных полимерных маркеров, или нанесения магнитного материала согласно предшествующему уровню техники, потому что он имеет структуру, которая уникальна в результате того, что он получен процессом, регламентируемым законами природы. То же самое применимо ко многим другим типам изделий.

Фиг.8В показывает эквивалентное изображение поверхности пластика. Это микроскопическое изображение с атомным разрешением явно показывает неплоскую поверхность макроскопически гладкой поверхности пластика. Как модно предположить из этого рисунка, эта поверхность является более гладкой, чем поверхность бумаги, показанная на фиг.8А, но даже этот уровень неровности поверхности может быть уникальным образом идентифицирован с использованием схемы генерации сигнатуры согласно представленному примеру.

Иными словами, может быть по существу бесполезным прикладывать усилия и тратить средства на изготовление специально подготовленных маркеров, если уникальные характеристики являются измеримыми простым способом из широкого разнообразия изделий каждодневного пользования. Сбор данных и численная обработка рассеянного сигнала, который использует выгоду от естественной структуры поверхности изделия (или внутренней области в случае пропускания), описаны ниже.

На фиг.9А показаны необработанные данные с одного из фотодетекторов 16а d считывателя по фиг.1. На графике показана интенсивность I в произвольных единицах (a.u.) в зависимости от числа n точек (см. фиг.2). Верхний график, флуктуирующий между I=0-250, является необработанным сигналом с фотодетектора 16а. Нижний график является сигналом кодера, снятым с маркеров 28 (см. фиг.2), который находится в окрестности I=50.

Фиг.9b показывает данные фотодетектора по фиг.9А после линеаризации сигналом кодера (хотя ось х имеет другой масштаб относительно фиг.9А, это не имеет значения). Как отмечено выше, если перемещение изделия относительно сканера достаточно линейно, то может не потребоваться использование линеаризации относительно меток выравнивания. В дополнение среднее значение интенсивности было вычислено и вычтено из значений интенсивности. Значения обработанных данных, таким образом, флуктуируют выше и ниже нуля.

Фиг.9С показывает данные по фиг.9В после оцифровки. Принятая схема оцифровки является простой двоичной схемой, где положительные значения интенсивности установлены на 1, а отрицательные значения интенсивности установлены на нуль. Понятно, что вместо этого может использоваться оцифровка с множеством состояний или любой один из многих других возможных методов оцифровки. Основным важным признаком оцифровки является только то, что одна и та же схема оцифровки применяется непротиворечивым образом.

На фиг.10 представлена блок-схема, показывающая, каким образом из сканирования генерируется сигнатура изделия.

Этап S1 является этапом сбора данных, в процессе которого оптическая интенсивность в каждом из фотодетекторов определяется примерно каждую 1 мс в течение всей продолжительности сканирования. Одновременно получается сигнал кодера как функция времени. Следует отметить, что если двигатель сканирования имеет высокую степень точности линеаризации (например, как было бы в случае шагового двигателя), то линеаризация данных могла бы не потребоваться. Данные получаются контролером PIC 30, получающим их с ADC 31. Точки данных переносятся в реальном времени с PIC 30 на РС 34. Альтернативно, точки данных могли быть сохранены в памяти в PIC 30 и затем переданы в РС 34 по окончании сканирования. Число n точек данных на каждый канал детектора, собранных в каждом сканировании, определяется как N в последующем описании. Кроме того, значение определяется как i-ое сохраненное значение интенсивности с фотодетектора k, где i изменяется от 1 до N. Примеры двух наборов необработанных данных, полученных из такого сканирования, показаны на фиг.9А.

Этап S2 использует численную интерполяцию для локального расширения и сжатия так, чтобы переходы кодера были равномерно разнесены во времени. Это корректирует локальные вариации в скорости двигателя. Этот этап может быть выполнен в РС 34 компьютерной программой.

Этап S3 является факультативным этапом. Если он выполняется, то этот этап численно дифференцирует данные по отношению ко времени. Может быть также желательным применить функцию слабого сглаживания к данным. Дифференциация может быть полезна для высоко структурированных поверхностей, так как она служит для ослабления некоррелированных вкладов из сигнала по отношению к коррелированным (спекл) вкладам.

Этап S4 является этапом, на котором для каждого фотодетектора определяется среднее значение записанного сигнала для каждых N точек данных. Для каждого фотодетектора это среднее значение вычитается из всех точек данных, так что данные являются интенсивностью, распределенной в окрестности нуля. Ссылка дается на фиг.9В, на которой показан пример набора данных сканирования после линеаризации и вычитания вычисленного среднего.

Этап S5 оцифровывает аналоговые данные фотодетектора для вычисления цифровой сигнатуры, представляющей сканирование. Цифровая сигнатура получается путем применения правила: отображается на двоичную '1', и отображается на двоичный '0'. Оцифрованный набор данных определяется как , где i изменяется от 1 до N. Сигнатура изделия может воплощать другие компоненты в дополнение к оцифрованной сигнатуре данных интенсивности, описанной выше. Эти дополнительные факультативные компоненты сигнатуры описаны ниже.

Этап S6 является факультативным этапом, на котором создается уменьшенная и упрощенная цифровая сигнатура («миниатюра»). Это делается либо путем усреднения вместе смежных групп m считываний или, более предпочтительно, путем взятия каждой с-ой точки данных, где с - коэффициент сжатия миниатюры. Последнее является предпочтительным, поскольку усреднение может диспропорционально усилить шум. То же самое правило оцифровки, использованное на этапе S5, применяется затем к сокращенному набору данных. Оцифровка миниатюры определяется как , где i изменяется от 1 до N/с, и с является коэффициентом сжатия.

Этап S7 является факультативным этапом, применимым, если существует множество каналов детекторов. Дополнительным компонентом является компонент взаимной корреляции, вычисленный между данными интенсивности, полученными с различных фотодетекторов. При 2 каналах имеется один возможный коэффициент взаимной корреляции, при 3 каналах - до 3, и при 5 каналах - до 6 и т.д. Коэффициенты взаимной корреляции являются полезными, поскольку было обнаружено, что они являются хорошими индикаторами типа материала. Например, для конкретного типа документа, такого как паспорт заданного типа или бумага для лазерного принтера, коэффициенты взаимной корреляции всегда представляются лежащими в прогнозируемых диапазонах. Нормализованная взаимная корреляция может быть вычислена между и , где k l, и k, l изменяются по всем из количеств каналов фотодетекторов. Нормализованная функция Г взаимной корреляции определяется как

Другим аспектом функции взаимной корреляции, который может быть сохранен для использования в последующей верификации, является ширина пика функции взаимной корреляции, например полумаксимум полной ширины (FWHM). Использование коэффициентов взаимной корреляции в обработке верификации дополнительно описано ниже.

Этап S8 является другим факультативным этапом, который заключается в вычислении простого усредненного значения интенсивности, указывающего на распределение интенсивности сигнала. Это может быть полное усреднение каждого из средних значений для различных детекторов или усреднение для каждого детектора, например, среднеквадратичное значение (rms) . Если детекторы упорядочены в пары с каждой стороны от нормального подсвечивания, как в считывателе, описанном выше, то может использоваться усреднение для каждой пары детекторов. Значение интенсивности было найдено как хороший грубый фильтр для типа материала, поскольку оно является простой индикацией общей отражательной способности и шероховатости образца. Например, можно использовать в качестве значения интенсивности ненормализованное rms после удаления среднего значения, т.е. фона постоянной составляющей (DC).

Данные сигнатуры, полученные из сканирования изделия, могут сравниваться с записями, хранимыми в базе данных сигнатур, для целей верификации и/или записи в базу данных для добавления новой записи сигнатуры для расширения существующей базы данных.

Новая запись базы данных будет включать цифровую сигнатуру, полученную на этапе S5. Она может быть факультативно дополнена одной или более ее меньших версий «миниатюр», полученных на этапе S6 для каждого канала фотодетектора, коэффициентами взаимной корреляции, полученными на этапе S7, и усредненным(и) значением(ями), полученным(и) на этапе S8. Альтернативно, миниатюры могут быть сохранены в отдельной базе данных для них самих, оптимизированной для быстрого поиска, а остальные данные (включая миниатюры) - в основной базе данных.

На фиг.11 представлена блок-схема, показывающая, каким образом сигнатура изделия, полученная из сканирования, может быть верифицирована по отношению к базе данных сигнатур.

В простой реализации в базе данных может просто выполняться поиск на нахождение согласования, основываясь на полном наборе данных сигнатуры. Однако для ускорения процесса верификации, процесс может использовать меньшие «миниатюры» и предварительный отбор на основе вычисленных усредненных значений и коэффициентов взаимной корреляции, как описано ниже.

Этап V1 верификации является первым этапом в процессе верификации, который необходим для сканирования изделия в соответствии с процессом, описанным выше, то есть для выполнения этапов S1-S8 сканирования.

Этап V2 верификации берет каждую из записей миниатюры и оценивает число битов согласования между ней и , где j является смещением битов, которое варьируется для компенсации ошибок в размещении сканируемой области. Определяется значение j и затем запись миниатюры, которая дает максимальное число согласующихся битов. Это успешный результат («хит»), используемый в дальнейшей обработке.

Этап V3 верификации является факультативным тестом предварительного отбора, который выполняется перед анализом полной цифровой сигнатуры, сохраненной для записи, по отношению к просканированной цифровой сигнатуре. При этом предварительном отборе значения rms, полученные на этапе S8 сканирования, сравниваются с соответствующими сохраненными значениями в записи базы данных, соответствующей успешному результату. «Хит» исключается из дальнейшей обработки, если соответствующие усредненные значения не согласуются в пределах предварительно определенного диапазона. Изделие затем отбраковывается как не верифицированное (т.е. переход к этапу V6 верификации и выдача результата неудачи).

Этап V4 верификации является другим факультативным тестом предварительного отбора, который выполняется перед анализом полной цифровой сигнатуры. При этом предварительном отборе коэффициенты взаимной корреляции, полученные на этапе S7 сканирования, сравниваются с соответствующими сохраненными значениями в записи базы данных успешного результата. Этот «хит» исключается из дальнейшей обработки, если соответствующие коэффициенты взаимной корреляции не согласуются в пределах предварительно определенного диапазона. Изделие затем отбраковывается как не верифицированное (т.е. переход к этапу V6 верификации и выдача результата неудачи).

Другая проверка с использованием коэффициентов взаимной корреляции, которая может быть выполнена на этапе V4 верификации, состоит в проверке ширины пика в функции взаимной корреляции, где функция взаимной корреляции оценивается путем сравнения значения, сохраненного из исходного сканирования на этапе S7 сканирования, и повторно просканированного значения:

Если ширина повторно просканированного пика значительно больше, чем ширина для исходного сканирования, это может быть принято в качестве индикатора того, что повторно просканированное изделие было подделано или вызывает иные подозрения. Например, эта проверка должна выявить попытки мошенников обмануть систему путем печати штрихкода или иной структуры с теми же вариациями интенсивности, которые ожидаются фотодетекторами от сканируемой поверхности.

Этап V5 верификации является основным сравнением между просканированной цифровой сигнатурой, полученной на этапе S5 сканирования, и соответствующими сохраненными значениями в записи успешного результата («хита») в базе данных. Полная сохраненная оцифрованная сигнатура разделяется на n блоков q смежных битов в k каналах детекторов, т.е. имеется qk битов на блок. Типовое значение для q есть 4, и типовое значение для k есть 4, давая в результате 16 битов на блок, qk битов затем согласуются по отношению к qk соответствующих битов в сохраненной цифровой сигнатуре . Если число согласующихся битов в блоке больше или равно некоторому предварительно определенному порогу , то число согласующихся блоков получает приращение. Типовое значение для равно 13. Это повторяется для всех n блоков. Этот процесс в целом повторяется для различных значений смещения j, чтобы скомпенсировать ошибки в расположении сканируемой области, до тех пор, пока не будет найдено максимальное число согласующихся блоков. Определяя М как максимальное число согласующихся блоков, вероятность случайного согласования вычисляется путем оценивания:

где s - вероятность случайного согласования между любыми двумя блоками (что, в свою очередь, зависит от выбранного значения ), М - число согласующихся блоков и р(М) - вероятность того, что М или более блоков случайным образом согласуются. Значение s определяется путем сравнения блоков в базе данных из сканирований других объектов из сходных материалов, например, некоторым количеством сканирований бумажных документов и т.п. Для случая, когда q=4, k=4, =13, типовое значение s равно 0,1. Если бы qk битов были полностью независимыми, то теория вероятности дала бы s=0.01 для =13. Тот факт, что более высокое значение найдено эмпирически, объясняется корреляциями между k каналами детекторов, а также корреляциями между соседними битами в блоке ввиду конечной ширины лазерного пятна. Типовое сканирование участка бумаги дает примерно 314 согласующихся блоков из полного числа 510, при сравнении с записью базы данных для данного участка бумаги. Устанавливая М=314, n=510, s=0,1 для вышеприведенного уравнения, получим вероятность случайного согласования 10^-177.

Этап V6 верификации дает результат процесса верификации. Результат вероятности, полученный на этапе V5 верификации, может быть использован для испытания по принципу «прошел/не прошел», в котором эталоном является предварительно определенный порог вероятности. В этом случае порог вероятности может быть установлен на некотором уровне системой или может быть переменным параметром, устанавливаемым на уровне, выбираемом пользователем. Альтернативно, результат вероятности может быть выведен пользователю в качестве доверительного уровня, либо в исходной форме, как собственно вероятность, либо в модифицированной форме с использованием относительных понятий (например, нет согласования/слабое согласование/отличное согласование) или другой классификации.

Ясно, что возможны различные вариации. Например, вместо обращения с коэффициентами взаимной корреляции в качестве компонента предварительного отбора, они могут обрабатываться вместе с оцифрованными данными интенсивности в качестве части основной сигнатуры. Например, коэффициенты взаимной корреляции могут быть оцифрованы и добавлены к оцифрованным данным интенсивности. Коэффициенты взаимной корреляции также могут быть оцифрованы сами по себе и могут использоваться для генерации битовых последовательностей или т.п., по которым также может проводиться поиск тем же способом, как описано выше для миниатюр оцифрованных данных интенсивности, чтобы отыскать успешный результат («хит»).

Таким образом, описан ряд приведенных для примера конфигураций для сканирования изделия для получения сигнатуры на основе внутренне присущих данному изделию свойств. Также описаны примеры того, как сигнатура может генерироваться из данных, собранных в процессе сканирования, и как сигнатура может сравниваться с более поздним сканированием того же самого или другого изделия, чтобы обеспечить меру того, насколько вероятно то, что то же самое изделие просканировано при более позднем сканировании.

Такая система имеет множество применений, в числе которых защита и проверка с отбраковкой по достоверности предметов для предотвращения мошенничества и отслеживания предметов.

В некоторых примерах способ извлечения сигнатуры из сканируемого изделия может быть оптимизирован для обеспечения надежного распознавания изделия, несмотря на деформации этого изделия, обусловленные, например, растяжением или усадкой. Такие растяжение или усадка изделия могут быть вызваны, например, ущербом, причиненным водой изделию, основанному на бумаге или картоне.

Также изделие может представляться сканеру растянутым или сжатым, если относительная скорость изделия по отношению к датчикам в сканере является нелинейной. Это может произойти, если, например, изделие перемещается вдоль конвейерной системы, или если изделие перемещается через сканер человеком, удерживающим изделие. Пример подобного сценария, когда это может произойти, соответствует случаю, когда человек сканирует, например, банковскую карту с использованием сканера, такого как описан со ссылками на фиг.6А, 6В и 6С.

Как описано выше, если сканер основан на головке сканирования, которая перемещается внутри блока сканера относительно изделия, удерживаемого стационарно относительно сканера или в сканере, то помощь в линеаризации может быть предоставлена посредством факультативных меток 28 расстояния, чтобы учитывать нелинейности в движении головки сканирования. Если изделие перемещается человеком, то эти нелинейности могут быть сильно преувеличены.

Для решения проблем распознавания, которые могут быть обусловлены этими нелинейными эффектами, можно настроить фазу анализа сканирования изделия. Таким образом, модифицированная процедура проверки подлинности будет описана далее со ссылкой на фиг.12. Процесс, реализуемый в этом примере, использует поблочный анализ данных, чтобы учесть нелинейности.

Процесс, выполняемый в соответствии с фиг.12, может включать в себя некоторые или все из этапов сглаживания и дифференциации данных, вычисления и вычитания среднего, оцифровки для получения сигнатуры и миниатюры, описанные выше со ссылкой на фиг.10, но не показанные на фиг.12, чтобы не загромождать содержание этого чертежа.

Как показано на фиг.12, процесс сканирования для проверки подлинности сканирования с использованием поблочного анализа начинается на этапе S21 путем выполнения сканирования изделия для сбора данных, описывающих внутренне присущие свойства изделия. Эти сканированные данные затем делятся на непрерывные блоки (что может быть выполнено перед или после оцифровки и любого сглаживания/дифференциации и т.п.) на этапе S22. В одном примере длин сканирования 64 мм делится на восемь блоков одинаковой длины. Поэтому каждый блок представляет субсекцию сканируемой области сканируемого изделия.

Для каждого из этих блоков выполняется взаимная корреляция по отношению к эквивалентному блоку для каждой сохраненной сигнатуры, с которой предполагается сравнивать данное изделие, на этапе S23. Это может быть выполнено с использованием метода миниатюры с одной миниатюрой для каждого блока. Результаты этих вычислений взаимной корреляции затем анализируются для идентификации местоположения пика взаимной корреляции. Местоположение пика взаимной корреляции затем сравнивается на этапе S24 с ожидаемым местоположением пика для случая, где идеально линейное соотношение должно существовать между первоначальным и последующим сканированиями изделия.

Это соотношение может быть представлено графически, как показано на фиг.13А, 13В и 13С. В примере по фиг.13А пики взаимной корреляции находятся точно там, где ожидались, так что перемещение сканирующей головки относительно изделия идеально линейное, и изделие не испытывает растяжения или сжатия. Таким образом, график действительных положений пиков относительно ожидаемых пиков приводит в результате к прямой линии, которая проходит через начало координат и имеет градиент 1.

В примере по фиг.13В пики взаимной корреляции ближе друг к другу, чем ожидалось, так что градиент линии наилучшей подгонки меньше, чем 1. Таким образом, изделие сжато относительно его физических характеристик после первоначального сканирования. Также линия наилучшей подгонки не проходит через начало координат графика. Таким образом, изделие сдвинуто по отношению к головке сканирования в сравнении с его положением при первоначальном сканировании.

В примере по фиг.13С пики взаимной корреляции не формируют прямую линию. В этом примере они аппроксимируют кривую, представляющую функцию y². Таким образом, перемещение изделия относительно сканирующей головки было замедлено в течение сканирования. Также линия наилучшей подгонки не проходит через начало координат, ясно, что изделие смещено относительно его положения при первоначальном сканировании.

Различные функции могут быть испытаны на согласование с графиком точек пиков взаимной корреляции, чтобы найти функцию наилучшего согласования. Таким образом, могут быть использованы кривые, которые учитывают растяжение, сокращение, неточность совмещения, ускорение, замедление и комбинации указанных факторов. Примеры подходящих функций могут включать прямолинейные функции, экспоненциальные функции, тригонометрические функции, функции х² и функции х³.

После того как на этапе S25 выявлена функция наилучшего согласования, может быть определен набор параметров изменения, которые представляют, насколько сдвинут каждый пик взаимной корреляции от его ожидаемого положения, на этапе S26. Эти параметры компенсации могут затем на этапе S27 быть применены к данным из сканирования, полученного на этапе S21, чтобы, по существу, реверсировать влияния растяжения, сокращения, неточности совмещения, ускорения или замедления на данные из сканирования. Понятно, что чем лучше функция наилучшей подгонки, полученная на этапе S25, согласована с данными сканирования, тем лучше будет эффект компенсации.

Скомпенсированные данные сканирования затем разбиваются на непрерывные блоки на этапе S28, как на этапе S21. Блоки затем индивидуально взаимно коррелируются с соответствующими блоками данных из сохраненной сигнатуры на этапе S29, чтобы получить коэффициенты взаимной корреляции. В этот раз величина пиков взаимной корреляции анализируется для определения фактора уникальности на этапе S29. Таким образом, можно определить, является ли просканированное изделие тем же самым, что и изделие, которое было просканировано при создании сохраненной сигнатуры.

Соответственно, описан пример способа компенсации физических деформаций в сканируемом изделии и нелинейностей в перемещении изделия относительно сканера. С использованием этого способа сканируемое изделие может проверяться по отношению к сохраненной сигнатуре для данного изделия, полученной из более раннего сканирования изделия, чтобы определить с высокой степенью надежности, присутствовало ли то же самое изделие или нет при более позднем сканировании. При этом изделие, выполненное из легко деформируемого материала, может быть надежно распознано. Также может использоваться сканер, где перемещение сканера относительно изделия может быть нелинейным, тем самым позволяя использовать дешевый сканер без элементов управления перемещением.

Другой характеристикой изделия, которая может быть обнаружена с использованием поблочного анализа сигнатуры, генерируемой на основе внутренне присущих изделию свойств, является локальное повреждение изделия. Например, такой метод может быть использован для обнаружения модификаций изделия, выполненных после сканирования первоначальной записи.

Например, многие документы, такие как паспорта, идентификационные карты, водительские права, включают в себя фотографии владельца. Если сканирование аутентичности такого изделия включает в себя часть фотографии, то любые изменения, сделанные в такой фотографии, будут обнаружены. Для произвольного примера разделения сигнатуры на 10 блоков, три из этих блоков могут покрывать фотографию на документе, а остальные семь покрывают другую часть документа, такую как материал подложки. Если фотография заменена, то последующее повторное сканирование документа, как ожидается, может обеспечить хорошее согласование для семи блоков, где не произошло никакой модификации, но замененная фотография даст очень плохое согласование. Зная, что эти три блока соответствуют фотографии, тот факт, что все три обеспечили плохое согласование, может быть использован для автоматического неподтверждения подлинности документа, независимо от средней оценки по всей сигнатуре.

Также многие документы включают в себя письменные указатели одного или более лиц, например, имя лица, идентифицируемого паспортом, водительскими правами или идентификационной картой, или имя владельца банковского счета. Многие документы также включают в себя место, где ставится рукописная подпись предъявителя или удостоверителя. Использование поблочного анализа сигнатуры, полученной из него для подтверждения, может обнаружить модификацию для изменения имени или другого важного слова или номера, напечатанного или написанного на документе. Блок, который соответствует местоположению измененной печатному или рукописному элементу, как ожидается, обеспечит намного более низкое согласование качества, чем блоки, где не имелось модификации. Таким образом, измененное имя или рукописная подпись могут быть обнаружены, и документ не пройдет проверку на подтверждение подлинности, даже если согласование для документа в целом достаточно высоко, чтобы получить результат успешной проверки.

Пример идентификационной карты 300 показан на фиг.14. Идентификационная карта 300 включает в себя напечатанное имя 302 предъявителя, фотографию 304 предъявителя, подпись предъявителя 306 (которая может быть написана на карте или напечатана со сканирования рукописной подписи или подписи, снятой электронными средствами) и напечатанный номер 308 карты. Для защиты от мошеннического изменения идентификационной карты, зона сканирования для генерации сигнатуры на основе внутреннего свойства карты, может включать в себя один или более этих элементов. Различные примерные зоны сканирования маркированы на фиг.15 для иллюстрации этих возможностей. Примерная зона 321 сканирования включает в себя часть напечатанного имени 302 и часть фотографии 304. Примерная зона 322 сканирования включает в себя часть напечатанного имени. Примерная зона 323 сканирования включает в себя часть подписи 306. Примерная зона 324 сканирования включает в себя часть номера 308 карты.

Зона и элементы, выбранные для зоны сканирования, могут зависеть от ряда факторов, включая элемент документа, который наиболее вероятно мошенник попытается изменить. Например, для любого документа, содержащего фотографию, наиболее вероятной целью изменения обычно будет фотография, так как она визуально идентифицирует подателя. Таким образом, зона сканирования для такого документа может выгодным образом быть выбрана для включения части фотографии. Другим элементом, который может подвергаться мошеннической модификации, является подпись предъявителя, так как лицу легко симулировать, что оно имеет имя иное, чем свое собственное, но труднее копировать подпись другого лица. Поэтому для подписанных документов, в частности, тех, которые не содержат фотографии, зона сканирования предпочтительно включает часть подписи на документе.

Поэтому в общем случае можно видеть, что тест на аутентичность изделия может содержать тест на согласование достаточно высокого качества между сигнатурой верификации и сигнатурой записи для сигнатуры в целом и достаточно высокое согласование для, по меньшей мере, выбранных блоков сигнатур. Таким образом, области, важные для оценки аутентичности изделия, могут быть выбраны в качестве критически важных для достижения положительного результата аутентичности.

В некоторых примерах блоки иные, чем те, которые выбраны в качестве критических блоков, могут допускаться для представления результата слабого согласования. Таким образом, документ может быть принят как аутентичный, несмотря на то, что он порван или иным образом поврежден в частях, если критически важные блоки обеспечивают хорошее согласование, и сигнатура в целом обеспечивает хорошее согласование.

Таким образом, описан ряд примеров системы, способа и устройства для идентификации локализованного повреждения в изделии и для отклонения неаутентичного изделия с локализованным повреждением или изменением в предварительно определенных его областях. Повреждение или изменение в других областях может игнорироваться, при этом позволяя распознать документ как аутентичный.

В некоторых устройствах сканирования также возможно, что может быть трудно определить, где сканируемая область начинается и где заканчивается. Из примеров, описанных выше, это наиболее проблематично для примера, показанного на фиг.6В, где изделие, подлежащее сканированию, проводится через прорезь, так что сканирующая головка может «видеть» больше, чем предусматриваемая зона сканирования. Одним подходом для учета этой проблемы, было бы определить зону сканирования, как начинающуюся у края изделия. Когда данные, принимаемые головкой сканирования, претерпевают явное ступенчатое изменение, когда изделие проводится через то, что ранее было свободным пространством, данные, извлеченные в сканирующей головке, могут использоваться для определения того, где начинается сканирование.

В этом примере сканирующая головка работает до приложения изделия к сканеру. Таким образом, первоначально сканирующая головка принимает данные, соответствующие незанятому пространству перед сканирующей головкой. Когда изделие проводится перед сканирующей головкой, данные, принимаемые сканирующей головкой, немедленно изменяются на данные, описывающие изделие. Таким образом, данные могут контролироваться для определения того, где изделие начинается, и все данные перед этим могут быть отброшены. Положение и длина зоны сканирования относительно переднего края изделия могут быть определены рядом способов. Простейшим является выбор зоны сканирования на всю длину изделия, так что конец может быть обнаружен сканирующей головкой, вновь принимающей данные, соответствующие свободному пространству. Другим способом является начать и/или остановить запись данных при определенном количестве отсчетов сканирования от переднего края. В предположении, что изделие всегда перемещается мимо сканирующей головки с примерно одинаковой скоростью, это привело бы в результате к согласованной зоне сканирования. Другой альтернативой является использование действительных меток на изделии, чтобы начать и остановить область сканирования, хотя это может потребовать больше работы в терминах обработки данных, чтобы определить, какие собранные данные соответствуют зоне сканирования, а какие данные можно отбросить.

Таким образом, описан ряд методов для сканирования предмета, чтобы собрать данные о внутреннем свойстве изделия, компенсации, если необходимо, повреждения изделия или нелинейностей в процессе сканирования, и сравнения изделия с сохраненной сигнатурой, базирующейся на предыдущем сканировании изделия, для определения, присутствует ли одно и то же изделие в обоих сканированиях.

При использовании биометрического метода в качестве метода идентификации, описанного со ссылкой на фиг.1-14, для верификации аутентичности или идентичности изделия, могут возникнуть трудности с воспроизводимостью сигнатур, основанных на биометрических характеристиках. В частности, поскольку внутренне присущей тенденцией для системы генерации биометрической сигнатуры является возвращать слегка отличающиеся результаты в каждой сигнатуре, генерируемой из изделия, когда изделие подвергается процессу генерации сигнатуры на различных устройствах генерации сигнатуры и в различное время, то возможно, что несколько отличающаяся часть изделия представляется в каждом случае, делая надежную верификацию более затруднительной.

Примеры систем, способов и устройств для учета этих проблем описаны ниже. Сначала со ссылкой на фиг.15 описано устройство генерации сигнатуры с многоканальной головкой.

Как показано на фиг.15, считывающий модуль 100 может включать в себя два субмодуля 20 оптики, каждый из которых действует для создания сигнатуры для изделия, представленного в объеме 102 считывания считывающего модуля. Таким образом, предмет, представленный для сканирования для создания сигнатуры для записи предмета в базу данных предметов, по отношению к которому этот предмет может быть позже верифицирован, может сканироваться дважды, для создания двух сигнатур, пространственно смещенных относительно друг друга на, вероятно, величину ошибки совмещения. Таким образом, последующее сканирование предмета для идентификации или верификации аутентичности может быть согласовано по отношению к обеим сохраненным сигнатурам. В некоторых примерах согласование с одной из двух сохраненных сигнатур может рассматриваться как успешное согласование.

В некоторых примерах могут быть использованы другие считывающие головки, так что три, четыре, пять или больше сигнатур создаются для каждого предмета. Каждая сканирующая головка может быть смещена от других, чтобы обеспечить сигнатуры из положений, соседних с предполагаемым местоположением сканирования. Таким образом, может быть обеспечена большая надежность по отношению к ошибкам совмещения изделия со сканированием верификации.

Смещение между сканирующими головками может быть выбрано в зависимости от факторов, таких как ширина сканируемой части изделия, размер сканируемой части относительно полного размера изделия, возможная ошибка совмещения в течение сканирования верификации и материал изделия.

Таким образом, описана система для сканирования изделия для создания базы данных сигнатур, по отношению к которым изделие может проверяться для верификации идентичности и/или аутентичности изделия.

Пример другой системы для предоставления множества сигнатур в базе данных изделий описан далее со ссылкой на фиг.16.

Как показано на фиг.16, считывающий модуль 100' может иметь субмодуль 20 оптики и модуль 104 регулировки юстировки. При использовании модуль 104 регулировки юстировки может изменить юстировку субмодуля 20 оптики относительно объема 102 считывания считывающего модуля. Таким образом, изделие, помещенное в объем считывания, может сканироваться многократно посредством субмодуля 20 оптики в различных положениях, чтобы создать множество сигнатур для изделия. В настоящем примере модуль 104 регулировки юстировки может регулировать субмодуль оптики для считывания из двух различных местоположений. Таким образом, последнее сканирование предмета для идентификации или верификации аутентичности может сопоставляться по отношению к обеим сохраненным сигнатурам. В некоторых примерах согласование с одной из двух сохраненных сигнатур может рассматриваться как успешное согласование.

В некоторых примерах могут использоваться дополнительные позиции считывающих головок, так что три, четыре и более сигнатур могут создаваться для каждого предмета. Каждое положение сканирующей головки может быть смещено относительно других, чтобы обеспечить сигнатуры из положений, смежных с предусматриваемым положением сканирования. Таким образом, может быть обеспечена большая надежность по отношению к ошибке несовмещения на сканировании верификации.

Смещение между положениями сканирующих головок могут быть выбраны в зависимости от факторов, таких как ширина сканируемой части изделия, размер сканируемой части относительно полного размера изделия, возможная величина ошибки совмещения в течение сканирования верификации и материал изделия.

Таким образом, описан другой пример системы для сканирования изделия для создания базы данных сигнатур, по отношению к которым изделие может проверяться для верификации идентичности и/или аутентичности изделия.

Хотя выше описано, что сканер, используемый для записи сканирования (т.е. сканирования изделий для создания эталонных сигнатур, по отношению к которым изделие может позже проверяться для подтверждения подлинности), может использовать множество сканирующих головок и/или положений сканирующей головки для создания множества сигнатур для изделия, также возможно использовать подобную систему для последующего сканирования для подтверждения подлинности.

Например, сканер для использования при сканировании для подтверждения подлинности может иметь множество сканирующих головок для обеспечения возможности генерировать множество сигнатур сканирования для подтверждения подлинности. Каждая из этого множества сигнатур может сравниваться с базой данных записанных сигнатур, которые сами могут состоять из множества сигнатур для каждого записанного предмета. Ввиду того факта, что хотя различные сигнатуры для каждого предмета могут варьироваться, все эти сигнатуры все равно будут чрезвычайно отличаться от любых других сигнатур для других предметов, согласование между любой одной записанной сигнатурой сканирования и любой одной сигнатурой подтверждения подлинности должно обеспечивать достаточную достоверность идентичности и/или аутентичности предмета.

Сканер подтверждения подлинности с множеством считывающих головок может быть выполнен, по существу, как описано со ссылкой на фиг.15. Аналогичным образом, сканер подтверждения положения с множеством считывающих головок может быть выполнен, по существу, как описано со ссылкой на фиг.16. Также, для сканеров записи и подтверждения, система комбинированного множества сканирующих головок и множества положений сканирующей головки на каждую сканирующую головку может быть скомбинирована в единое устройство.

Хотя приведенные выше варианты осуществления описаны в значительной степени детально, различные вариации и модификации будут понятны специалистам в данной области техники на основе изучения приведенного выше раскрытия. Предполагается, что последующая формула изобретения должна интерпретироваться как охватывающая все такие вариации и модификации, а также их эквиваленты.