專利名稱：貨幣驗(yàn)證的制作方法
與有關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2002年03月11日的美國(guó)專利申請(qǐng)10/094,941的繼續(xù)部分申請(qǐng)，該專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考文件。
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及用于鑒別貨幣以及其它憑證的方法，以及具體地涉及根據(jù)水印驗(yàn)證的方法。
發(fā)明的背景通常，水印被用在紙幣以及其它官方憑證上作為安全特征。它們?cè)谶@方面的優(yōu)勢(shì)來(lái)源于以下事實(shí)即真正的水印僅僅能在制造紙的過(guò)程中形成，并需要大的并且昂貴的設(shè)備，這些設(shè)備對(duì)于大多數(shù)偽造者來(lái)說(shuō)是不可獲取的。水印包括在制造過(guò)程中產(chǎn)生的高密和低密紙區(qū)域。最終的密度差產(chǎn)生了一個(gè)圖像，該圖像在背光照下對(duì)于肉眼來(lái)說(shuō)是容易看見的。
通常，偽造者企圖通過(guò)例如以與背景不可分辨的顏色在貨幣鈔票上印制，來(lái)仿制這些密度差別。在這種方式下所產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)假票可能對(duì)于沒(méi)有受過(guò)訓(xùn)練的觀察者來(lái)說(shuō)是很難認(rèn)出的。肉眼檢查被下面的事實(shí)復(fù)雜化即在許多類型的鈔票上，通過(guò)在鈔票的一側(cè)或者兩側(cè)來(lái)印制而覆蓋水印。在鈔票上的贓物或者遺留記號(hào)也可能使得水印變得模糊(有意或者無(wú)意中)。因此，需要克服肉眼檢查之缺陷的自動(dòng)水印驗(yàn)證。
現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)知道多種基于自動(dòng)水印檢查的貨幣驗(yàn)證方法。例如，美國(guó)專利5,854,673描述了根據(jù)瞬間加熱水印紙來(lái)鑒別該紙的方法，該專利的公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考文件。熱成像儀俘獲紙的圖像，并且觀察隨著時(shí)間熱圖像的變化，以便確定是否水印是真的。另外一個(gè)例子，美國(guó)專利4,296,326描述了使用紫外線輻射來(lái)檢測(cè)真正水印的裝置和方法，該專利的公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考文件。當(dāng)紙幣受到照射時(shí)，觀察紙幣的熒光特性。
美國(guó)專利6,104,036描述了用于檢測(cè)紙幣中水印和安全線的裝置和方法，該專利公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考文件。(通常使用在美國(guó)紙幣上的安全線表示紙幣的面額。)位于紙幣兩側(cè)的光學(xué)檢測(cè)電路測(cè)定透射和反射特性。將透射光信號(hào)與反射光信號(hào)之間的差信號(hào)與一已知差信號(hào)序列進(jìn)行比較，以確定紙幣的真實(shí)性。
類似地，美國(guó)專利5,923,413描述了一種銀行紙幣面額識(shí)別器(denominator)和驗(yàn)鈔器(validator)，其利用位于紙幣任意一側(cè)的傳感器，通過(guò)比較來(lái)自紙幣的透射光和反射光信號(hào)來(lái)操作，該專利公開內(nèi)容同樣結(jié)合在此作為參考文件。多個(gè)發(fā)射器依次以不同的波長(zhǎng)照射紙幣。在不同波長(zhǎng)處的透射和發(fā)射測(cè)量值與已經(jīng)紙幣類型的存儲(chǔ)值之模板進(jìn)行比較。模板匹配結(jié)果被用于確定紙幣的面額，以及用于識(shí)別偽造。
在日本專利公開JP0113269、JP1009589、JP2148382、JP3191495、JP7272041和JP8287313中描述了其它基于水印的紙幣鑒別方法，它們公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考文件。
現(xiàn)有技術(shù)中，也已知其它貨幣鑒別的光學(xué)方法。例如，美國(guó)專利5,367,577描述了一種用于根據(jù)檢測(cè)在不同窄波長(zhǎng)帶的經(jīng)紙幣反射和散射的光而來(lái)測(cè)試紙鈔真實(shí)性的方法，該專利公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考文件。在所測(cè)量強(qiáng)度上的差異表示用于制造假幣的印制過(guò)程相對(duì)于用于真幣的印制過(guò)程的差異。美國(guó)專利3,496,370和美國(guó)專利3,679,314同樣描述了用于根據(jù)檢測(cè)鈔票所反射和/或透射的不同顏色的光而來(lái)測(cè)試鈔票的方法，它們的公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考文件。
發(fā)明概述本發(fā)明的一些方面之目的在于提供用于檢測(cè)水印憑證特別是貨幣鈔票之真實(shí)性的方法。
本發(fā)明的一些方面的其它目的在于提供用于貨幣鑒別的設(shè)備，它們是簡(jiǎn)單的并且成本低廉的，同時(shí)提供對(duì)偽造的可靠檢測(cè)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，光學(xué)驗(yàn)鈔器優(yōu)選地使用單個(gè)光源和檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)和處理透射過(guò)鈔票的光，以來(lái)俘獲待測(cè)貨幣鈔票的圖像。根據(jù)鈔票的類型和面額(這優(yōu)選地通過(guò)分析圖像而自動(dòng)地確定)，驗(yàn)鈔器選擇與應(yīng)該出現(xiàn)在鈔票上的水印相對(duì)應(yīng)的模板。驗(yàn)鈔器將待測(cè)鈔票的水印區(qū)域與模板相關(guān)聯(lián)，以便鈔票上的水印的圖像與模板對(duì)準(zhǔn)(register)，并且計(jì)算一相關(guān)性數(shù)值，該相關(guān)性數(shù)值表示鈔票與模板之間的匹配質(zhì)量。然后，驗(yàn)鈔器確定在對(duì)準(zhǔn)水印圖像中的強(qiáng)度值范圍，并且計(jì)算將該強(qiáng)度范圍與該模板強(qiáng)度范圍相聯(lián)系的比例因子(scaling factor)。
為了確定鈔票的真實(shí)性，驗(yàn)證器將一對(duì)相關(guān)性和比例因子映射為多維判定空間中的相應(yīng)向量。可選擇地，其它因子(例如鈔票顏色的測(cè)定)也可以用作向量坐標(biāo)。在鈔票圖像中比模板基本上更亮或者更模糊(通常是因在鈔票上的標(biāo)記或者臟物而引起)的像素被排除考慮。根據(jù)以前的測(cè)試，已經(jīng)知道判定空間的一特定區(qū)域包含對(duì)應(yīng)于這種類型和面額的多數(shù)或者全部有效鈔票的向量，同時(shí)排除所有(或者幾乎所有)已知的偽造。如果用于待測(cè)貨幣鈔票的向量落入該特定區(qū)域內(nèi)，驗(yàn)鈔器判定鈔票是真的。否則，拒絕該鈔票。
雖然在此所描述的優(yōu)選實(shí)施例是針對(duì)貨幣驗(yàn)證，但是本發(fā)明的原理類似地可以應(yīng)用來(lái)對(duì)其它類型的水印紙進(jìn)行測(cè)試。在這種方式下，例如，可以鑒別其它有價(jià)憑證，比如支票和禮卷，以及對(duì)水印紙產(chǎn)品實(shí)施質(zhì)量控制監(jiān)督。而且，本發(fā)明的原理可以應(yīng)用在貨幣和其它憑證的其它安全特征(尤其包括紅外油墨)的光學(xué)驗(yàn)證中。
因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的方法，其中，所述憑證的真版具有在其一預(yù)定水印區(qū)域中的已知水印，該方法包括俘獲待測(cè)憑證之水印區(qū)域的至少一部分的圖像；找到水印區(qū)域的圖像與已知水印之間的相關(guān)性；相應(yīng)于該相關(guān)性，將該水印區(qū)域的圖像的一部分與已知水印對(duì)準(zhǔn)；測(cè)定在圖像的對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍；定義在一判定空間的向量，該向量具有由強(qiáng)度值范圍和水印區(qū)域的圖像與已知水印之間相關(guān)性數(shù)據(jù)給出的坐標(biāo)；以及如果向量落入判定空間的預(yù)定區(qū)域，則確定該待測(cè)憑證是真的。
優(yōu)選地，俘獲圖像包括通過(guò)檢測(cè)透射過(guò)待測(cè)憑證的光而來(lái)來(lái)俘獲一透射圖像?？商鎿Q地或者附加地，俘獲圖像進(jìn)一步包括通過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)經(jīng)待測(cè)憑證反射的光而來(lái)俘獲一反射圖像。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，俘獲圖像包括使用分別位于該憑證之相對(duì)的第一和第二側(cè)上的第一和第二光源來(lái)照射該憑證，并且使用在憑證第二側(cè)上的檢測(cè)器，接收第一光源透射過(guò)該憑證的光和第二光源經(jīng)該憑證所反射的光。選擇地，照射憑證包括同時(shí)操作第一和第二光源，使得由檢測(cè)器所俘獲的圖像包括透射光和反射光。更進(jìn)一步可選擇地，操作第一和第二光源包括基本上連續(xù)操作光源之一，以及間斷地操作光源之另外一個(gè)，同時(shí)檢測(cè)器接收透射光和反射光。
通常，憑證包括貨幣鈔票。優(yōu)選地，找到相關(guān)性包括確定紙幣的面額，并且響應(yīng)于該面額，從一套已知水印中選擇出找到相關(guān)性的已知水印。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，找到相關(guān)性進(jìn)一步包括識(shí)別紙幣的制造者，并且從該制造者相關(guān)的該套水印中選擇已知水印。
優(yōu)選地，找到相關(guān)性包括識(shí)別在水印區(qū)域的圖像中不屬于該水印的一干擾圖像元素，以及計(jì)算相關(guān)性，同時(shí)把該干擾圖像元素從相關(guān)性中排除。進(jìn)一步優(yōu)選地，測(cè)定強(qiáng)度值范圍包括確定除干擾圖像元素之外的區(qū)域中的強(qiáng)度值范圍。附加地或者可替換地，識(shí)別干擾圖像元素包括找到具有一預(yù)定范圍之外的強(qiáng)度值的水印區(qū)域之圖像中的像素，該預(yù)定范圍與已知水印相關(guān)聯(lián)。更優(yōu)選地，該方法包括統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度值在預(yù)定范圍之外的像素的數(shù)量，以及如果該數(shù)量超過(guò)一預(yù)定閾值，則拒絕該憑證。附加地或者可替換地，該方法包括統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度值處于預(yù)定范圍之內(nèi)的像素的數(shù)量，其中，定義向量包括響應(yīng)于所述像素的數(shù)量，定義一附加的向量坐標(biāo)。
優(yōu)選地，定義向量包括將其中一個(gè)坐標(biāo)定義為強(qiáng)度比例因子，該強(qiáng)度比例因子將圖像的對(duì)準(zhǔn)部分的強(qiáng)度值范圍映射到已知水印的強(qiáng)度值。附加地或者可替換地，定義向量包括根據(jù)憑證的紅外圖像與已知特征之間的比較來(lái)定義附加的向量坐標(biāo)，其中，該已知水印以紅外油墨印制在憑證上。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，也提供一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的裝置，其中，該憑證的真版具有在其一預(yù)定水印區(qū)域中的已知水印，該裝置包括圖像傳感器，用于俘獲該待測(cè)憑證之水印區(qū)域的至少一部分的圖像，并且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于其的輸出信號(hào)；以及圖像處理器，用于接收該輸出信號(hào)，并且處理該信號(hào)，使得找到該水印區(qū)域的圖像與已知水印之間的相關(guān)性；以及響應(yīng)于該相關(guān)性，將該水印區(qū)域之圖像的一部分與已知水印對(duì)準(zhǔn)；圖像處理器進(jìn)一步用于測(cè)定在圖像的對(duì)齊部分中的強(qiáng)度值范圍，以定義在一判定空間的向量，該向量具有由強(qiáng)度值范圍和水印區(qū)域的圖像與已知水印之間相關(guān)性數(shù)據(jù)給出的坐標(biāo)；以及如果向量落入判定空間的一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，則確定該待測(cè)憑證是真的。
另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的方法，其中，該憑證的真版具有以紅外油墨印制在其預(yù)定區(qū)域中的已知特征，該已知特征在可見光下基本上是看不見的，該方法包括使用紅外線輻射，俘獲該待測(cè)憑證之預(yù)定區(qū)域的至少一部分的圖像；找到該預(yù)定區(qū)域的圖像與已知特征之間的相關(guān)性；響應(yīng)于該相關(guān)性，將預(yù)定區(qū)域的圖像的一部分與已知特征對(duì)準(zhǔn)；測(cè)定在圖像的對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍；定義在一判定空間的向量，該向量具有由強(qiáng)度值范圍和預(yù)定區(qū)域的圖像與已知特征之間相關(guān)性數(shù)值給出的坐標(biāo)；以及如果向量落入判定空間的一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，則確定該待測(cè)憑證是真的。
另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的裝置，其中，該憑證的真版具有以紅外油墨印制在其預(yù)定區(qū)域中的已知特征，該已知特征在可見光下基本上是看不見的，該裝置包括紅外線照射源，用于利用紅外輻射來(lái)照射待測(cè)憑證；圖像傳感器，用于在紅外照射下，俘獲該待測(cè)憑證之預(yù)定區(qū)域的至少一部分的圖像，以及產(chǎn)生響應(yīng)于其的輸出信號(hào)；圖像處理器，用于接收該輸出信號(hào)，以及處理該信號(hào)，使得找到該預(yù)定區(qū)域的圖像與已知特征之間的相關(guān)性；以及響應(yīng)于該相關(guān)性，將預(yù)定區(qū)域的圖像的一部分與已知特征對(duì)準(zhǔn)；圖像傳感器進(jìn)一步用于測(cè)定在圖像的對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍，以定義在一判定空間的向量，該向量具有由強(qiáng)度值范圍和預(yù)定區(qū)域的圖像與已知特征之間相關(guān)性數(shù)值給出的坐標(biāo)，以及如果向量落入判定空間的一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，則確定該待測(cè)憑證是真的。
通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，會(huì)更加完全理解本發(fā)明，其中附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的貨幣鈔票驗(yàn)證設(shè)備的示例性及圖示性的截割視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的在驗(yàn)證貨幣鈔票中使用的判定空間中的點(diǎn)的笛卡爾圖；以及圖3是示意性圖示描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于鑒別貨幣鈔票的方法的流程圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于驗(yàn)證貨幣鈔票22之設(shè)備20的示例性及圖示性的截割視圖。簡(jiǎn)化如圖所示設(shè)備20的結(jié)構(gòu)，以便可以清楚地看到對(duì)實(shí)施本發(fā)明來(lái)說(shuō)必要的功能部件。這些部件可以集成到不同類型的貨幣處理設(shè)備中，包括用于單一鈔票的驗(yàn)證設(shè)備、高速統(tǒng)計(jì)/驗(yàn)證設(shè)備、自動(dòng)售貨機(jī)以及銷售點(diǎn)(point-of-sale)記錄器，以及其它應(yīng)用中。必須增加到圖1所示部件中以便將驗(yàn)證設(shè)備適用在上述各種應(yīng)用中的光學(xué)、機(jī)械以及電子部分對(duì)于本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。
鈔票22的特征在于面額24和水印26，以及其它特征。當(dāng)鈔票插入設(shè)備20時(shí)，第一光源28照射鈔票，并且檢測(cè)器32俘獲透射過(guò)鈔票的光上的圖像。優(yōu)選地，光源28與第二光源30交替工作，其中第二光源30與檢測(cè)器32處于鈔票的同一側(cè)，使得檢測(cè)器俘獲經(jīng)鈔票反射的光的附加圖像。作為另外的替換，兩個(gè)光源可以同時(shí)工作，以便在檢測(cè)器處產(chǎn)生合成的圖像。作為其它的替換，一個(gè)光源可以連續(xù)工作，同時(shí)其它一個(gè)光源交替地打開和關(guān)閉，使得產(chǎn)生合成和非合成的圖像。
圖像處理單元34通常包括如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的微處理器、存儲(chǔ)器和外圍電路(在圖中沒(méi)有示出)，圖像處理單元34控制光源28和30，并且從檢測(cè)器32接收?qǐng)D像信號(hào)。單元34將圖像信號(hào)數(shù)字化并且對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行處理，以便確定鈔票的面額，以及可選擇地確定鈔票的其它特征。然后，如以下所述，它分析水印26的圖像，以驗(yàn)證鈔票的真實(shí)性?？商鎿Q地或者附加地，單元34可以分析圖像的其它特征，比如，以紅外油墨印制在鈔票上的特征。這類油墨正逐步使用在貨幣鈔票上，例如100歐的紙幣。利用紅外油墨印制在鈔票上的特征通常僅僅在紅外線照射下是可見的，而不能為肉眼所看見。
光源28和30可以在可見、紫外、或者紅外范圍內(nèi)或者在這些范圍的組合下工作。光源可以被配置為在一個(gè)或者多個(gè)選擇的光譜帶中的寬帶發(fā)射或者窄帶發(fā)射。優(yōu)選地，光源28包括一紅外源，例如，高強(qiáng)度紅外發(fā)光二極管(LED)。紅外照射對(duì)于驗(yàn)證利用紅外油墨印制的特征是特別有用的。
優(yōu)選地，檢測(cè)器32包括一圖像傳感器(例如，電荷耦合器件(CCD)或者光電二極管陣列)，或者基于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它光檢測(cè)器類型的傳感器。圖像傳感器可以包括光傳感器的二維矩陣，或者可替換地，它可以包括一線陣列，被安排使得以“推掃(pushbroom)”模式掃描鈔票22，就像鈔票穿過(guò)設(shè)備20一樣。在這種方式下，光傳感器陣列形成鈔票的圖像，而不需要插入成像光學(xué)器件?？商鎿Q地，可利用合適的物鏡將檢測(cè)器與鈔票間隔開。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例在圖1所示類型的鈔票的大樣本上所進(jìn)行的圖像分析之結(jié)果的的笛卡爾圖。鈔票包括真鈔和假鈔。其中，圖中由“X”標(biāo)記的數(shù)據(jù)點(diǎn)40表示真鈔，而由“0”標(biāo)記的數(shù)據(jù)點(diǎn)42表示假鈔。在以下所描述的方式中，圖中所示的笛卡爾平面被用作驗(yàn)證鈔票22的判定空間。
對(duì)于樣本中的每張鈔票，水印26的圖像與相應(yīng)的參考模板對(duì)準(zhǔn)(register)。模板通常是從一張新的且清潔的鈔票所獲取的圖像，這張鈔票已知是真的。當(dāng)已經(jīng)知道在給定類型的鈔票上的水印的制造偏差時(shí)，例如當(dāng)由不同的工廠利用略有不同的制造工藝提供紙張時(shí)，可以使用多個(gè)不同的模板(template)，在每種情況中，選擇提供最好匹配的模板。
為了將水印圖像與模板對(duì)準(zhǔn)，計(jì)算水印圖像和模板之間的逐個(gè)像素(pixel-by-pixel)關(guān)聯(lián)函數(shù)。為此關(guān)聯(lián)性之目的，優(yōu)選地，將水印圖像分成具有多個(gè)小區(qū)域的柵格。在每個(gè)區(qū)域中的像素強(qiáng)度值范圍標(biāo)準(zhǔn)化(normalize)為模板圖像中的相應(yīng)區(qū)域的像素強(qiáng)度值范圍。刪除強(qiáng)度值范圍與模板圖像中的明顯偏離的水印圖像區(qū)域，而不予考慮。(這通常是表面嚴(yán)重?fù)p壞因此而不能使用的鈔票區(qū)域。)然后，為每個(gè)區(qū)域計(jì)算相關(guān)性數(shù)值，并且選擇地，區(qū)域相關(guān)性被標(biāo)準(zhǔn)化，然后優(yōu)選地通過(guò)一加權(quán)和(weighted sum)將它們相加在一起，以便給出水印圖像總的相關(guān)性數(shù)值。
對(duì)于水印圖像和模板之間多個(gè)不同的相對(duì)偏移，計(jì)算相關(guān)性。給出了最高相關(guān)性數(shù)值的偏移被認(rèn)為正確的一個(gè)，用于從鈔票獲取的水印圖像的對(duì)準(zhǔn)。該最大相關(guān)性數(shù)據(jù)值是圖2中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)40和42的橫坐標(biāo)。
下面，測(cè)定水印圖像(例如，與參考模板對(duì)準(zhǔn)的鈔票的圖像部分)的強(qiáng)度比例因子(scaling factor)。該測(cè)定給出圖2中每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的縱坐標(biāo)。該比例因子定義為乘法系數(shù)，其給出從水印圖像中的像素強(qiáng)度范圍到模板中的像素強(qiáng)度范圍的最佳線性變換。
正是所期望的，可以從圖2中看出，真鈔通常比假鈔相對(duì)于參考模板具有較高的相關(guān)性數(shù)值。但是，可觀察到相關(guān)性單獨(dú)不是真鈔和假鈔之間充分的辨別者(discriminator)，因?yàn)橐恍┘兮n數(shù)據(jù)點(diǎn)42(假設(shè)屬于高質(zhì)量的假鈔)比一些較差的真鈔具有較大的相關(guān)性數(shù)值。真鈔中大的相關(guān)性數(shù)值范圍尤其來(lái)源于鈔票在流通中所受到的磨損和侵蝕。同樣，比例因子單獨(dú)也不能用于真鈔和假鈔之間的辨識(shí)，因?yàn)樵谝恍┘兮n上的模仿“水印”具有與真鈔“水印”相類似的強(qiáng)度比例。
區(qū)域44可以被定義在笛卡爾判定空間中，但是，其中所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都是真數(shù)據(jù)點(diǎn)40。換句話說(shuō)，利用由對(duì)每個(gè)鈔票測(cè)定的相關(guān)性數(shù)值和比例系數(shù)所給出的坐標(biāo)，為該鈔票形成一向量。如果向量落在區(qū)域44內(nèi)，那么該鈔票可以被認(rèn)為是真的。假鈔數(shù)據(jù)點(diǎn)42落入另一區(qū)域46，區(qū)域46與區(qū)域44不重疊。通常，屬于一些真鈔的數(shù)據(jù)點(diǎn)將在區(qū)域44之外，如圖2所示。結(jié)果，設(shè)備20拒絕這些鈔票作為可能的假鈔，以及它們不得不被人類專家重新檢查。這個(gè)結(jié)果是不方便的，但是可接受的，只要沒(méi)有太多的真鈔被拒絕。更重要的是盡可能少的假鈔被不正確地分類為真鈔。
雖然上面具體參考水印驗(yàn)證，描述了圖2的判定空間以及其在檢測(cè)假鈔中的使用，但是同類技術(shù)和判定空間可以用作驗(yàn)證基于其它安全特征的鈔票，例如紅外油墨。以下所描述的圖3方法類似地可以應(yīng)用在紅外印制中。
圖3是示意性描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的在鑒別鈔票22中由設(shè)備20所使用的方法的流程圖。該方法是基于圖2所示的判定空間。在鈔票輸入步驟50，該方法以設(shè)備20接收每張鈔票開始。在圖像俘獲步驟52，設(shè)備利用光源28和檢測(cè)器32俘獲鈔票的透射圖像?？商鎿Q地或者附加地，正如以上所述，使用光源30可以俘獲反射圖像或者合成圖像(組合反射和透射光)。不像現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)，設(shè)備20需要僅僅單個(gè)檢測(cè)器32來(lái)俘獲透射和反射圖像。
在鈔票識(shí)別步驟54，處理單元34分析俘獲的圖像，以確定鈔票22的面額。另外，對(duì)于處理單元，確定其它的識(shí)別詳細(xì)資料也是必需的，例如貨幣的類型(如果設(shè)備20能夠接受來(lái)自不同國(guó)家的貨幣)或者制造鈔票紙的工廠。后者的信息有時(shí)可以來(lái)源于鈔票上的序列號(hào)或者其它特征。鈔票的面額和類型被用于在該方法的隨后步驟中選擇所使用的參考模板。
在水印定位步驟56，處理單元34將鈔票上水印26的圖像與選擇的參考模板對(duì)準(zhǔn)。為此，在不同的相對(duì)偏移處，處理單元執(zhí)行模板和鈔票圖像之間逐個(gè)像素相關(guān)性計(jì)算。正如上面所述，通過(guò)將圖像分成小的區(qū)域以及對(duì)于每個(gè)區(qū)域確定相關(guān)性而來(lái)執(zhí)行該計(jì)算。在尋找相關(guān)性中，不考慮遠(yuǎn)在模板所確定的水印26的期望強(qiáng)度范圍之外的鈔票22之圖像中的像素。這些排除的像素通常在由檢測(cè)器32形成的透射圖像中看起來(lái)非常暗，這是由于在鈔票的水印區(qū)域的假標(biāo)記或者污點(diǎn)引起的。優(yōu)選地，也排除過(guò)亮的像素。當(dāng)忽略這些無(wú)關(guān)的像素時(shí)，給出最大相關(guān)性數(shù)值的偏移被認(rèn)為是正確的一個(gè)。然后，在參考模板中的水印邊界內(nèi)的鈔票圖像部分被當(dāng)作水印的真實(shí)圖像，用于隨后的計(jì)算。
接下來(lái)，在比例因子確定步驟58，處理單元確定相對(duì)于模板對(duì)準(zhǔn)的水印圖像的強(qiáng)度比例因子。該步驟使用上面給出的強(qiáng)度比例的定義。同樣，排除強(qiáng)度處于模板所確定的期望范圍之外的像素。在閾值檢查步驟60，處理單元統(tǒng)計(jì)排除的像素之?dāng)?shù)量，并且檢查留在水印圖像中的有效像素之?dāng)?shù)量是否超過(guò)一預(yù)定最小值。在拒絕步驟62，如果有效像素的數(shù)量小于該最小值，設(shè)備20拒絕鈔票22。雖然該鈔票可能是真的，但是它表面損害太嚴(yán)重而不能自動(dòng)的驗(yàn)證。
在向量定義步驟64，只要保留有足夠數(shù)量的有效像素，處理單元34就為鈔票22形成鑒別向量。向量的坐標(biāo)包括在該方法前面步驟中測(cè)定的相關(guān)性數(shù)值和比例因子?？蛇x擇地，向量可以有附加的坐標(biāo)(在這種情況中，判定空間變成了三維或者更高維空間)。通常，如步驟58所確定的有效像素之?dāng)?shù)量被用作這些附加坐標(biāo)之一。其它可以使用的坐標(biāo)包括反射光強(qiáng)度特性的測(cè)量，以及顏色特征，比如，來(lái)自鈔票22上的點(diǎn)在兩個(gè)或者多個(gè)不同顏色處的透射或者反射強(qiáng)度的比率，以及來(lái)自印制在鈔票22上的紅外油墨的坐標(biāo)。對(duì)于本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以用作向量坐標(biāo)的其它測(cè)量對(duì)于本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。
在判定步驟66，處理單元34檢查最終的向量，以確定它是否落入判定空間允許的區(qū)域內(nèi)。在接受步驟68，如果向量落入允許的空間，那么設(shè)備20接受鈔票作為真的。否則，在步驟62，拒絕該鈔票。
雖然設(shè)備20和參考其所描述的方法是針對(duì)貨幣驗(yàn)證，但是本發(fā)明的原理類似地可以應(yīng)用到對(duì)其它類型水印紙的檢測(cè)，例如支票和禮卷，以及水印紙產(chǎn)品的質(zhì)量控制監(jiān)督。這樣，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到借助于例子引證了上述優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于上面所顯示和說(shuō)明的特定內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍包括上述各種特征的組合和子組合，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)閱讀上述說(shuō)明之后做出的、現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有公開的變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的方法，其中，所述憑證的真版具有在其一預(yù)定水印區(qū)域中的已知水印，該方法包括俘獲所述待測(cè)憑證之水印區(qū)域的至少一部分的圖像；找到所述水印區(qū)域的圖像與所述已知水印之間的相關(guān)性；響應(yīng)于所述相關(guān)性，將所述水印區(qū)域的圖像的一部分與所述已知水印對(duì)準(zhǔn)；測(cè)定在所述圖像的對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍；定義在一判定空間中的向量，所述向量具有由所述強(qiáng)度值范圍和所述水印區(qū)域的圖像與所述已知水印之間相關(guān)性數(shù)值給出的坐標(biāo)；以及如果所述向量落入所述判定空間的一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，則確定所述待測(cè)憑證是真的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，俘獲圖像包括通過(guò)檢測(cè)透射過(guò)所述待測(cè)憑證的光而俘獲一透射圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，俘獲圖像還包括通過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)經(jīng)所述待測(cè)憑證反射的光而俘獲一反射圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3方法，其中，俘獲所述透射圖像包括利用位于所述憑證第一側(cè)上的第一光源來(lái)照射所述憑證，并且利用在所述憑證第二側(cè)上的檢測(cè)器來(lái)俘獲透射光，所述憑證的第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)，其中俘獲所述反射圖像包括利用位于所述憑證第二側(cè)上的第二光源照射所述憑證，并且利用用于俘獲透射光的相同檢測(cè)器來(lái)俘獲反射光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，俘獲圖像包括利用分別位于所述憑證之相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上的第一光源和第二光源來(lái)照射所述憑證，并且利用在所述憑證第二側(cè)上的檢測(cè)器來(lái)接收第一光源透射過(guò)所述憑證的光和第二光源經(jīng)所述憑證反射的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，照射所述憑證包括同時(shí)操作所述第一光源和第二光源，使得由所述檢測(cè)器俘獲的圖像包括透射光和反射光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，操作所述第一光源和第二光源包括基本上連續(xù)操作所述光源之一，以及間斷地操作所述光源之另外一個(gè)，同時(shí)該檢測(cè)器接收透射光和反射光。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求任何之一的方法，其中，所述憑證包括貨幣鈔票。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，找到相關(guān)性包括確定鈔票的面額，以及響應(yīng)于該面額，從一套這樣的已知水印當(dāng)中選擇出利用其找到相關(guān)性的已知水印。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，找到相關(guān)性還包括識(shí)別鈔票的制造者，并且依據(jù)所述制造者從該套水印中選擇已知水印。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何之一的方法，其中，找到相關(guān)性包括識(shí)別在所述水印區(qū)域的圖像中不屬于水印的一干擾圖像元素，并且計(jì)算相關(guān)性，同時(shí)把所述干擾圖像元素從相關(guān)性中排除。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，測(cè)定強(qiáng)度值范圍包括確定在除所述干擾圖像元素之外的區(qū)域中的強(qiáng)度值范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，識(shí)別所述干擾圖像元素包括找到具有一預(yù)定范圍之外的強(qiáng)度值的水印區(qū)域之圖像中的像素，該預(yù)定范圍與已知水印相關(guān)聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度值在所述預(yù)定范圍之外的像素的數(shù)量，以及如果該數(shù)量超過(guò)一預(yù)定閾值，則拒絕所述憑證。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括統(tǒng)計(jì)強(qiáng)度值處于所述預(yù)定范圍之內(nèi)的像素的數(shù)量，其中，定義向量包括響應(yīng)于所述像素的數(shù)量，定義一附加的向量坐標(biāo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何之一的方法，其中，定義向量包括將所述坐標(biāo)之一定義為強(qiáng)度比例因子，所述強(qiáng)度比例因子將圖像之對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍映射到已知水印中的強(qiáng)度值。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何之一的方法，其中，定義向量包括根據(jù)所述憑證的紅外圖像與已知特征之間的比較來(lái)定義該向量的附加坐標(biāo)，其中，該已知特征以紅外油墨印制在所述憑證上。
18.一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的裝置，其中，所述憑證的真版具有在其一預(yù)定水印區(qū)域中的已知水印，該裝置包括圖像傳感器，用于俘獲所述待測(cè)憑證之水印區(qū)域的至少一部分的圖像，并且產(chǎn)生響應(yīng)于其的輸出信號(hào)；以及圖像處理器，被耦合以接收該輸出信號(hào)，并且處理該信號(hào)，使得找到所述水印區(qū)域的圖像與所述已知水印之間的相關(guān)性；以及響應(yīng)于該相關(guān)性，將所述水印區(qū)域的圖像的一部分與所述已知水印對(duì)準(zhǔn)；所述圖像處理器進(jìn)一步用于測(cè)定在圖像之對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍，以定義在一判定空間中的向量，該向量具有由所述強(qiáng)度值范圍和所述水印區(qū)域的圖像與所述已知水印之間相關(guān)性數(shù)值給出的坐標(biāo)；以及如果該向量落入所述判定空間的一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，則確定所述待測(cè)憑證是真的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中，所述圖像包括一透射圖像，以及其中，設(shè)置所述圖象傳感器，使得通過(guò)檢測(cè)透射過(guò)所述待測(cè)憑證的光而俘獲所述透射圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的裝置，其中，該圖像還包括一反射圖像，以及其中，設(shè)置所述圖象傳感器，使得通過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)經(jīng)所述待測(cè)憑證反射的光而俘獲所述反射圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，還包括位于所述憑證第一側(cè)的第一光源和位于所述憑證第二側(cè)的第二光源，所述憑證的第二側(cè)與第一側(cè)相對(duì)，兩個(gè)光源被設(shè)置來(lái)照射所述憑證，以及其中，所述圖像傳感器位于所述憑證第二側(cè)上，以便當(dāng)通過(guò)第一光源照射所述憑證時(shí)，俘獲所述透射圖像，而當(dāng)通過(guò)第二光源照射所述憑證時(shí)，俘獲所述反射圖像。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，還包括位于分別位于所述憑證之相對(duì)的第一側(cè)和第二側(cè)上的第一光源和第二光源，兩個(gè)光源被設(shè)置來(lái)照射所述憑證，并且其中，所述圖像傳感器位于所述憑證的第二側(cè)上，使得同時(shí)接收第一光源透射過(guò)所述憑證的光和第二光源經(jīng)所述憑證反射的光。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的裝置，其中，所述第一光源和第二光源同時(shí)工作，使得由所述圖像傳感器俘獲的圖像包括透射光和反射光。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中，所述光源之一是基本上連續(xù)工作的，而所述光源之另外一個(gè)是間斷地工作的，同時(shí)檢測(cè)器接收所述透射光和反射光。
25.根據(jù)權(quán)利要求18-24任意一個(gè)的裝置，其中，所述憑證包括貨幣鈔票。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的裝置，其中，所述圖像處理器用于確定鈔票的面額，以及響應(yīng)于該面額，從一套這樣的已知水印中選擇出利用其找到相關(guān)性的已知水印。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的裝置，其中，所述圖像處理器進(jìn)一步用于識(shí)別鈔票的制造者，并且依據(jù)所述制造者從該套水印中選擇已知水印。
28.根據(jù)權(quán)利要求18-24任何之一的裝置，其中，所述圖像處理器用于識(shí)別在所述水印區(qū)域的圖像中不屬于水印的一干擾圖像元素，并且計(jì)算相關(guān)性，同時(shí)把所述干擾圖像元素從相關(guān)性中排除。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其中，所述圖像處理器用于確定在除所述干擾圖像元素之外的區(qū)域中的強(qiáng)度值范圍。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的裝置，其中，所述圖像處理器用于通過(guò)找到具有一預(yù)定范圍之外的強(qiáng)度值的水印區(qū)域之圖像中的像素來(lái)識(shí)別所述干擾圖像元素，該預(yù)定范圍與已知水印相關(guān)聯(lián)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，所述圖像處理器統(tǒng)計(jì)其強(qiáng)度值在所述預(yù)定范圍之外的像素的數(shù)量，以及如果該數(shù)量超過(guò)一預(yù)定閾值，則拒絕所述憑證。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中，所述圖像處理器用于統(tǒng)計(jì)其強(qiáng)度值處于所述預(yù)定范圍之內(nèi)的像素的數(shù)量，以及響應(yīng)于所述像素的數(shù)量，定義向量的一附加坐標(biāo)。
33.根據(jù)權(quán)利要求18-24任何之一的裝置，其中，所述圖像處理器進(jìn)一步用于將所述坐標(biāo)之一定義為強(qiáng)度比例因子，所述強(qiáng)度比例因子將圖像之對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍映射到已知水印中的強(qiáng)度值。
34.根據(jù)權(quán)利要求18-24任何之一的裝置，其中，所述圖像處理器進(jìn)一步在所述憑證的紅外圖像與已知特征之間作一比較，并且根據(jù)該比較定義向量的一附加坐標(biāo)，其中，該已知特征以紅外油墨印制在所述憑證上。
35.一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的方法，其中，所述憑證的真版具有以紅外油墨印制在其預(yù)定區(qū)域中的已知特征，該已知特征在可見光下基本上是看不見的，該方法包括使用紅外線照射，俘獲所述待測(cè)憑證之預(yù)定區(qū)域的至少一部分的圖像；找到所述預(yù)定區(qū)域的圖像與所述已知特征之間的相關(guān)性；響應(yīng)于該相關(guān)性，將所述預(yù)定區(qū)域的圖像的一部分與所述已知特征對(duì)準(zhǔn)；測(cè)定在所述圖像的對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍；定義在一判定空間中的向量，該向量具有由所述強(qiáng)度值范圍和所述預(yù)定區(qū)域的圖像與所述已知特征之間相關(guān)性數(shù)值給出的坐標(biāo)；以及如果該向量落入所述判定空間的一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，則確定所述待測(cè)憑證是真的。
36.一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證真實(shí)性的裝置，其中，所述憑證的真版具有以紅外油墨印制在其預(yù)定區(qū)域中的已知特征，該已知特征在可見光下基本上是看不見的，該裝置包括紅外線照射源，用于利用紅外輻射來(lái)照射所述待測(cè)憑證；圖像傳感器，用于在紅外照射下，俘獲所述待測(cè)憑證之水印區(qū)域的至少一部分的圖像，以及產(chǎn)生響應(yīng)于其的輸出信號(hào)；圖像處理器，被耦合以便接收該輸出信號(hào)，以及處理該信號(hào)，從而找到該預(yù)定區(qū)域的圖像與已知特征之間的相關(guān)性；以及響應(yīng)于該相關(guān)性，將預(yù)定區(qū)域的圖像的一部分與已知特征對(duì)準(zhǔn)；所述圖像處理器進(jìn)一步適用于測(cè)定在所述圖像的對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍，以定義在一判定空間的向量，該向量具有由強(qiáng)度值范圍和預(yù)定區(qū)域的圖像與已知特征之間相關(guān)性數(shù)值給出的坐標(biāo)，以及如果該向量落入所述判定空間的一預(yù)定區(qū)域內(nèi)，則確定所述待測(cè)憑證是真的。
全文摘要
一種用于驗(yàn)證待測(cè)憑證(22)真實(shí)性的方法，其中憑證的真版具有在其一預(yù)定水印區(qū)域中的已知水印(26)，該方法包括俘獲待測(cè)憑證之水印區(qū)域的至少一部分的圖像。找到水印區(qū)域的圖像與已知水印之間的相關(guān)性。響應(yīng)于該相關(guān)性，將水印區(qū)域的圖像的一部分與已知水印對(duì)準(zhǔn)，并且測(cè)定在圖像的對(duì)準(zhǔn)部分中的強(qiáng)度值范圍。定義在一判定空間中的向量(40，42)，該向量具有由強(qiáng)度值范圍和水印區(qū)域的圖像與已知水印之間相關(guān)性數(shù)值給出的坐標(biāo)。如果該向量落入判定空間的一預(yù)定區(qū)域(44)內(nèi)，則確定待測(cè)憑證是真的。
文檔編號(hào)G06K9/46GK1653479SQ03810660
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月11日
發(fā)明者愛德華·斯列皮揚(yáng), 亞歷山大·庫(kù)格爾, 朱利亞·艾森伯格 申請(qǐng)人:數(shù)字驗(yàn)證有限公司