專利名稱：使用莫爾條紋的證件和物品的鑒別的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及防偽和鑒別方法和設(shè)備的領(lǐng)域，尤其涉及使用莫爾條紋鑒別證件和貴重物品的方法、安全性設(shè)備和裝置。
證件例如鈔票的防偽現(xiàn)在變成比曾經(jīng)更嚴(yán)重的問題，因為高質(zhì)量且低價格的彩色影印機和臺式出版系統(tǒng)的可用。對于經(jīng)常在容易偽造的包裝中銷售的其他貴重產(chǎn)品例如CD，DVD，軟件包，醫(yī)學(xué)藥品等同樣如此。
本發(fā)明涉及提供一種新的安全性元素和鑒別裝置，其為鈔票，支票，信用卡，身份證，旅行證件，工業(yè)包裝或任何其他貴重物品提供增強的安全性，從而使得它們更難偽造。
背景技術(shù)：
用于防偽和鑒別證件或貴重物品的各種復(fù)雜方法已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中提出。這些方法中一些對肉眼清晰可見并且為公眾而設(shè)計，而其他方法是隱藏的并且僅可由主管當(dāng)局，或者由自動設(shè)備檢測。一些已經(jīng)使用的防偽和鑒別方法包括特殊紙張，特殊墨水，水印，縮微文字，安全線，全息圖等的使用。然而，仍然緊迫需要引入不會顯著增加出品證件或商品的成本的更多安全性元素。
莫爾效應(yīng)已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中用于證件的鑒別。例如，英國專利1,138,011號(加拿大銀行紙幣公司)公開一種在原始證件上印刷特殊元素的方法，當(dāng)通過半色調(diào)復(fù)制時，其顯示強反差的莫爾條紋。類似的方法也適用于證件的數(shù)字影印或數(shù)字掃描的防止(例如，美國專利5,018,767號，發(fā)明者Wicker)。在所有這些情況下，莫爾條紋的出現(xiàn)指示所述證件是偽造的。相反地，其他現(xiàn)有技術(shù)的方法利用莫爾條紋的故意產(chǎn)生，它的存在以及它的精確形狀用作鑒別證件的方法。莫爾效應(yīng)用來使得編碼在證件上的圖像可見的一種已知方法(如例如在美國專利5,396,559號(McGrew)的“背景”章節(jié)中所述)基于使用稱作“相位調(diào)制”的技術(shù)該圖像作為潛像在證件上的物理存在。在該技術(shù)中，均勻的線條格柵或均勻的隨機點屏印刷在證件上，但是在證件上潛像的預(yù)定義邊界內(nèi)，相同的線條格柵(或者分別地，相同的隨機點屏)以不同的相位，或可能地在不同方向上印刷。對于外行，這樣印刷在證件上的潛像難以與其背景區(qū)分；但是當(dāng)包含完全相同、但未調(diào)制的線條格柵(分別地，隨機點屏)的顯現(xiàn)透明物體疊加在證件上，從而產(chǎn)生莫爾效應(yīng)時，預(yù)先設(shè)計在證件上的潛像變得清晰可見，因為在它的預(yù)定義邊界內(nèi)，莫爾效應(yīng)以與背景中不同的相位出現(xiàn)。但是，這種先前已知的方法具有簡單模仿的主要缺點，因為潛像的形狀物理地存在于證件上，且僅由不同的紋理填充。該技術(shù)的第二個限制在于不存在放大效果的事實由基層和顯現(xiàn)透明物體的疊加而顯現(xiàn)的圖案圖像具有與潛像相同的大小。
在美國專利5,712,731號(Drinkwater等人)中，公開一種基于莫爾條紋的方法，其依賴于顯微透鏡的周期性2D陣列。但是，這最近的公開具有僅局限于疊加的顯現(xiàn)結(jié)構(gòu)是顯微透鏡陣列并且證件上的周期性結(jié)構(gòu)是水平和垂直重復(fù)的完全相同點型的不變2D點屏的情況的缺點。因此，與本發(fā)明相反，那個發(fā)明排除線條格柵作為顯現(xiàn)層的使用，在透明載體(例如薄膜)上成像或者作為圓柱狀顯微透鏡的格柵。此外，那個發(fā)明不允許像本發(fā)明一樣制作具有包括由變化的形狀，強度或顏色組成的圖案的基層的證件。
由Amidror和Hersch在美國專利6,249,588號及其部分延續(xù)美國專利5,995,638號中公開的其他基于莫爾條紋的方法依賴于產(chǎn)生指示證件真實性的莫爾強度分布圖的網(wǎng)點陣列的疊加。這些發(fā)明基于特殊設(shè)計的2D周期性結(jié)構(gòu)，例如點屏(包括可變強度點屏例如在實際、灰度級或彩色半色調(diào)圖像中使用的那些)，針孔屏，或顯微透鏡陣列，其在它們的疊加中產(chǎn)生大小、位置和方向隨著疊加層在彼此頂上旋轉(zhuǎn)或移動而逐漸變化的、所選顏色和形狀(印刷字符，數(shù)字，國徽等)的周期性莫爾強度分布圖。
在第三發(fā)明，美國專利申請序列號09/902,445中，Amidror和Hersch公開改進上述他們先前公開方法的新方法。這些新改進利用在論文“Fourier-based analysis and synthesis of moirés in thesuperposition of geometrically transformed periodic structures”by I.Amidror and R.D.Hersch，Journal of the Optical Society of AmericaA，Vol.15，1998，pp.1100-1113(I.Amidror和R.D.Hersch的“幾何變換周期性結(jié)構(gòu)疊加中莫爾條紋的基于傅立葉的分析和綜合”，美國光學(xué)協(xié)會雜志A，Vol.15，1998，pp.1100-1113)(在下文，“[Amidror98]”)中，和在書“The Theory of the Moiré Phenomenon”by I.Amidror，Kluwer，2000(I.Amidror的“莫爾現(xiàn)象理論”，Kluwer，2000)(在下文，“[Amidror00]”)中研究的理論。根據(jù)該理論，所述發(fā)明公開如何能夠綜合非周期性、幾何變換的點屏，盡管它們自身是非周期性的，當(dāng)它們疊加在彼此頂上時，仍然產(chǎn)生具有無畸變元素的周期性莫爾強度分布圖，就像由Hersch和Amidror在他們先前的美國專利6,249,588號及其部分延續(xù)美國專利5,995,638號中公開的周期性情況中一樣。美國專利申請序列號09/902,445還公開不產(chǎn)生周期性莫爾條紋的情況如何能夠仍然有利地用于證件和貴重物品的防偽和鑒別。
在美國專利申請10/183,550“Authentication with build-inencryption by using moiré intensity profiles between random layers(通過使用隨機層之間的莫爾強度分布圖鑒別內(nèi)部加密)”中，發(fā)明者Amidror公開莫爾強度分布圖如何由兩個特殊設(shè)計的隨機或偽隨機點屏的疊加而產(chǎn)生。那個發(fā)明的優(yōu)點在于由用于綜合特殊設(shè)計隨機點屏的隨機數(shù)發(fā)生器提供的其固有加密系統(tǒng)。
但是，上面由發(fā)明者Hersch和Amidror(美國專利6,249,588號，美國專利5,995,638號，美國專利申請序列號09/902,445)或者Amidror(美國申請序列號10/183,550)創(chuàng)造的、利用莫爾強度分布圖鑒別證件的公開內(nèi)容具有兩個缺點。第一個缺點是因為顯現(xiàn)層由點屏，也就是在2D表面上展開的一組微小點(2D陣列)組成的事實。當(dāng)點屏由具有微小透明點或孔的不透明層(例如具有小透明點的薄膜)實施時，僅有限量的光能夠穿過點屏并且作為結(jié)果的莫爾強度分布圖不容易可見。在這些發(fā)明中，為了使莫爾強度分布圖清晰可見，需要以透明模式工作；顯現(xiàn)層和基層需要放置在測光臺前面并且基層應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地印刷在部分透明的載體上。在反射模式中，當(dāng)顯現(xiàn)層由具有微小透明點或孔的不透明層實施時，莫爾強度分布圖可能難以看到。在反射模式中，需要使用顯微透鏡陣列作為主屏。在那種情況下，因為顯微透鏡的聚光能力，莫爾強度分布圖變得清晰可見。第二個缺點是因為基層由類似點的二維陣列組成(點屏)的事實，其中每個點具有一個或非常少數(shù)目的微小形狀例如印刷字符，數(shù)字或標(biāo)志必須置于其中的非常有限的空間。該空間由點屏的2D頻率，也就是由它的兩個周期矢量限制。2D頻率越高，放置微小形狀的空間越小，當(dāng)與作為顯現(xiàn)層的2D圓形點屏疊加時，其產(chǎn)生這些微小形狀的放大作為2D莫爾條紋。然而，足夠高的頻率是需要的，以保證防止偽造企圖的良好保護。
本公開內(nèi)容基于包含與顯現(xiàn)線條格柵疊加的原始形狀的條帶格柵產(chǎn)生包含莫爾條紋形狀的條帶莫爾條紋的發(fā)現(xiàn)，其中莫爾條紋形狀是包含在條帶格柵中的原始形狀的線性或可能地非線性變換。因為條帶莫爾條紋具有比依賴于點屏的莫爾強度分布圖好得多的光效率，本發(fā)明可以有利地用于先前公開內(nèi)容不能顯示足夠強莫爾條紋的所有情況中。特別地，包含原始圖案形狀的基本條帶格柵可以印刷在反射載體上，并且顯現(xiàn)線條網(wǎng)屏可以簡單地是具有薄透明線條的薄膜。因為顯現(xiàn)線條網(wǎng)屏的高光效率，代表變換后原始條帶圖案的強條帶莫爾條紋清晰地顯現(xiàn)。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于所產(chǎn)生的莫爾條紋可以包括大量圖案，例如文本句子(幾個單詞)或文本段落的事實。
應(yīng)當(dāng)強調(diào)，本發(fā)明與上述相位調(diào)制的技術(shù)(美國專利5,396,559號，McGrew)完全不同，因為在本發(fā)明中，沒有潛像存在于證件上，并且因為作為結(jié)果的條帶莫爾條紋是嵌入在基本條帶格柵中的原始圖案形狀的變換。該變換總是包括比例變換(放大)，以及可能地鏡像，剪切，和/或彎曲變換。
同樣讓我們注意，由兩個線條格柵的疊加所產(chǎn)生的莫爾條紋的性質(zhì)是眾所周知的(參看例如K.Patorski，The MoiréFringe Technique(莫爾條紋技術(shù))，Elsevier 1993，pp.14-16)。由兩個線條格柵(也就是線組)的疊加所產(chǎn)生的莫爾條紋(莫爾線條)被采用例如用于鈔票的鑒別，如在美國專利6,273,473，Self-verifying security documents(自動檢驗的安全性證件)，發(fā)明者Taylor等人中公開的。
在本發(fā)明中，代替使用線條格柵作為基層，我們使用包括變化的形狀、大小、強度和可能地顏色的原始圖案的條帶格柵作為基層。代替獲得簡單的莫爾條紋(莫爾線條)，當(dāng)疊加基層和顯現(xiàn)線條格柵時，我們獲得作為原始條帶圖案的放大和變換實例的條帶莫爾條紋。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明基于的方法因能夠從基本條帶圖像和顯現(xiàn)層參數(shù)中計算從而預(yù)測所產(chǎn)生的莫爾條紋圖像而不一定需要在傅立葉空間中分析莫爾條紋，進一步區(qū)別于依賴莫爾強度分布圖的現(xiàn)有方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及需要先進的鑒別方法以便防止偽造企圖的安全性證件(例如鈔票，支票，商業(yè)票據(jù)，有價證券，身份證，護照，旅行證件，入場券等)以及貴重物品(例如光盤，CD，DVD，軟件包，醫(yī)學(xué)產(chǎn)品等)。本發(fā)明也涉及用于鑒別這種證件或貴重物品的新方法、裝置和計算系統(tǒng)。
本發(fā)明依賴于當(dāng)疊加由基本條帶圖案組成的基層和顯現(xiàn)線條格柵(顯現(xiàn)層)時產(chǎn)生的莫爾條紋。產(chǎn)生的莫爾條紋是包含在基本條帶中的各個圖案的變換，所述變換包括放大。當(dāng)在基層頂上平移或旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)線條格柵時，產(chǎn)生的莫爾條紋平滑地演化，也就是它們平滑地移動，剪切以及可能地經(jīng)受進一步的變換?；緱l帶圖案可以并入形狀、強度和顏色的任意組合，例如字母，數(shù)字，文本，符號，裝飾，標(biāo)志，國徽等。因此，與可能的偽造者可獲得的復(fù)制系統(tǒng)的可能性相比較，它們利用原始成像和印刷系統(tǒng)的較高成像能力提供創(chuàng)造安全性證件和貴重物品的大的可能性。
本發(fā)明講授基本條帶圖案創(chuàng)建的各種方法并且描述對給定基本條帶周期，給定顯現(xiàn)線條格柵周期以及基本條帶層與顯現(xiàn)線條格柵之間給定角度所預(yù)期的莫爾條紋。它也顯示幾何變換可以施加到基本條帶層以及可能地施加到顯現(xiàn)層，以便產(chǎn)生曲線或可能地直線莫爾條紋。因為描述幾何變換所需的另外參數(shù)，它們表現(xiàn)出防止可能偽造企圖的增強魯棒性，同時允許產(chǎn)生基層和顯現(xiàn)層的個性化對。
包含在連續(xù)基本條帶中的圖案可能完全相同或者從一個基本條帶到下一個稍微演化。如果它們稍微演化，作為結(jié)果的莫爾條紋也將從一個實例到下一個實例而演化。
本發(fā)明另一種可能變化形式是用包含期望基本條帶圖案(微結(jié)構(gòu))的抖動顯示陣抖動的抖動圖像(灰色或彩色)的綜合。抖動處理可能根據(jù)待抖動圖像的局部強度(或顏色)在逐漸變化的大小和形狀的基本條帶圖案內(nèi)產(chǎn)生。
作為選擇，抖動處理可以根據(jù)待抖動圖像的局部強度修改圖案或其背景的強度。沒有顯現(xiàn)層，用這種抖動顯示陣抖動的圖像作為原始圖像出現(xiàn)。使用疊加在抖動圖像頂上的顯現(xiàn)層，莫爾條紋被顯現(xiàn)并且允許驗證證件的真實性。
為了進一步增強證件的安全性，多色抖動允許綜合具有例如用標(biāo)準(zhǔn)彩色復(fù)印機或打印機中不可獲得的非標(biāo)準(zhǔn)墨水例如彩虹色或金屬色墨水產(chǎn)生的不同顏色不重疊形狀的基本條帶層。
本發(fā)明的另一種變化形式是在相同基層上例如以不同方向和可能地周期的幾組基本條帶的組合，當(dāng)由一個或幾個線條格柵顯現(xiàn)時，產(chǎn)生不同的莫爾條紋。
本發(fā)明的另一種變化形式是多圖案莫爾條紋的綜合。它依賴于基本條帶層中不同相位的幾個基本條帶圖案的包含。這產(chǎn)生具有多個交錯圖案的基本條帶。產(chǎn)生的莫爾條紋包括多個交錯圖案的變換和混合實例。如果圖案代表兩個基本形狀之間混合(或變換)的中間階段，那么多圖案莫爾條紋將產(chǎn)生在這兩個基本形狀之間演化的莫爾圖像。多圖案莫爾條紋也可以由用包括多圖案基本條帶的抖動顯示陣抖動的圖像產(chǎn)生。
本發(fā)明也涉及鑒別可能印刷在各種載體，不透明或透明材料上的證件的新方法。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“證件”遍及本公開內(nèi)容指所有可能的印刷物品，包括(但不局限于)鈔票，護照，身份證，信用卡，標(biāo)簽，光盤，CD，DVD，醫(yī)學(xué)藥品或任何其他商業(yè)產(chǎn)品的包裝等。讓我們描述在這里作為實例給出的特別感興趣的幾種實施方案，而不將本發(fā)明的范圍局限于這些特殊的實施方案。
在本發(fā)明的一種實施方案中，莫爾條紋形狀可以通過疊加位于相同證件兩個不同區(qū)域上的基層和顯現(xiàn)層來顯現(xiàn)，其中基層是不透明或透明的，并且其中顯現(xiàn)層由部分透明的線條格柵組成。在本發(fā)明的第二實施方案中，僅基層(不透明或透明)出現(xiàn)在證件自身上，并且顯現(xiàn)層由操作員或者在視覺上、光學(xué)地或用電力驗證證件真實性的裝置疊加在它上面。在本發(fā)明的第三實施方案中，顯現(xiàn)層是一塊圓柱狀顯微透鏡。這種顯微透鏡提供較高的光效率并且允許顯現(xiàn)其基本條帶圖案以較高的頻率在基本條帶層上成像的莫爾條紋。在本發(fā)明的第四實施方案中，基層可能復(fù)制在光學(xué)可變的設(shè)備上，并且由線條格柵顯現(xiàn)，其中線條格柵由部分透明的載體，由圓柱狀顯微透鏡，或者由模仿圓柱狀顯微透鏡的衍射設(shè)備實施。
產(chǎn)生的莫爾條紋對于基層和顯現(xiàn)層中任何微觀變化非常敏感的事實使得根據(jù)本發(fā)明保護的任何證件非常難以偽造，并且用作區(qū)分真實證件和偽造證件的方法。
因為根據(jù)本發(fā)明出現(xiàn)在證件上的基層可以像任何半色調(diào)圖像一樣使用標(biāo)準(zhǔn)的或者稍微增強的印刷過程印刷，很少或沒有附加成本引入到證件生產(chǎn)中。
在本公開內(nèi)容中，描述本發(fā)明的不同變化形式，其一些可能為公眾的使用而公開(在下文“明顯”特征)，而其他變化形成可能是隱藏的(例如組合多組基本條帶的基層中基本條帶組的一個)并且僅由主管當(dāng)局或由自動設(shè)備檢測(在下文“隱蔽”特征)。


為了更好地理解本發(fā)明，可以例如參考附隨附圖，其中圖1A和1B分別顯示透明線條格柵和2D圓形點屏；圖2顯示當(dāng)兩個線條格柵疊加時莫爾條紋的產(chǎn)生(現(xiàn)有技術(shù))；圖3顯示由顯現(xiàn)線條格柵與左側(cè)上包括線條格柵和右側(cè)上包括具有圖案“EPFL”的基本條帶的基層疊加產(chǎn)生的莫爾條紋和莫爾圖案；圖4獨立地顯示圖3的基層；圖5獨立地顯示圖3的顯現(xiàn)層；圖6A，6B和6C說明具有傾斜方向的顯現(xiàn)線條格柵和具有重復(fù)基本條帶圖案的水平基層的疊加如何產(chǎn)生水平莫爾條紋；圖7顯示具有重復(fù)基本條帶的基層與其線條采樣基本條帶圖案不同實例的顯現(xiàn)線條格柵的疊加的詳細視圖；圖8顯示所產(chǎn)生的莫爾條紋是原始基本條帶圖案的變換；圖9顯示基本條帶層與顯現(xiàn)線條格柵層的疊加的幾何圖形；圖10給出基本條帶層與顯現(xiàn)線條格柵層的疊加的幾何圖形的放大視圖；圖11給出基本條帶層與顯現(xiàn)線條格柵層的疊加的幾何圖形的稍微不同的視圖，其能夠顯示所產(chǎn)生的條帶莫爾條紋圖像是基本條帶圖案圖像的線性變換；圖12A，12B，12C說明莫爾條紋(圖12A)，單個基本條帶圖案(圖12B)和位于基層中的幾個基本條帶(圖12C)之間的關(guān)系；圖13說明根據(jù)基本條帶周期和顯現(xiàn)線條格柵周期之間的比例基本條帶圖案和莫爾條紋之間的關(guān)系；圖14說明使用包括基本條帶圖案的抖動顯示陣的圖像的抖動(半色調(diào))；圖15說明幾何變換到基本條帶層和顯現(xiàn)層的施加，以及從兩個層的疊加產(chǎn)生的曲線莫爾條紋；圖16給出圖15的基本條帶層；圖17給出圖15的顯現(xiàn)層；
圖18A和18B顯示原始直線基本條帶層(圖18A)和曲線目標(biāo)基本條帶層(圖18B)之間的可能幾何變換；圖19A和19B顯示顯現(xiàn)層和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的曲線線條格柵的疊加(圖19A)與相同顯現(xiàn)層和相同幾何布局但是包含圖案“EPFL”的曲線基本條帶層的疊加(圖19B)之間的相似性；圖20A和20B顯示與圖19A和19B相同的層的疊加，但是以基層與顯現(xiàn)層之間不同的相對方向；圖21說明通過讓掩模將第一組基本條帶的放置指定在一個方向上且讓掩模背景將第二組基本條帶的放置指定在另一個方向上，來使不同的莫爾條紋以不同方向的顯現(xiàn)線條格柵顯現(xiàn)的可能性；圖22顯示在基層內(nèi)疊加可能以幾個方向的顯現(xiàn)線條格柵顯現(xiàn)的幾組基本條帶的可能性；圖23顯示四個基本條帶圖案，相應(yīng)的基本條帶和顯現(xiàn)層；圖24顯示如何通過在多圖案基層的基本條帶內(nèi)交錯每個基本條帶圖案的小部分來設(shè)想多圖案基層；圖25顯示根據(jù)圖24創(chuàng)建的多圖案基層及其它以不同相位與圖23的顯現(xiàn)層的疊加，產(chǎn)生代表連續(xù)基本條帶圖案圖像之間的平滑混合的莫爾條紋；圖26給出用于進行新發(fā)明的多圖案莫爾技術(shù)與使用潛像的現(xiàn)有技術(shù)方法之間的比較的基層和顯現(xiàn)層；圖27給出由用包含多圖案基本條帶的抖動顯示陣抖動的圖像實施的基層，以及當(dāng)疊加在抖動圖案上時產(chǎn)生根據(jù)在圖左側(cè)上顯示的圖案演化的莫爾條紋的顯現(xiàn)層；圖28顯示顯現(xiàn)層(頂部)以及包含從一個基本條帶到下一個平滑演化的基本條帶圖案的基層，當(dāng)與水平移動的顯現(xiàn)層疊加時，其產(chǎn)生平滑演化的莫爾條紋；圖29A和29B示意地說明用于保護光盤例如CD，CD-ROM和DVD的本發(fā)明可能實施方案；圖30示意地說明用于保護封裝在包括滑動部分的盒子中的產(chǎn)品的本發(fā)明可能實施方案；圖31示意地說明用于保護藥用產(chǎn)品的本發(fā)明可能實施方案；圖32示意地說明用于保護在包括滑動透明塑料前部的包裝中銷售的產(chǎn)品的本發(fā)明可能實施方案；圖33示意地說明用于保護封裝在具有旋轉(zhuǎn)蓋子的盒子中的產(chǎn)品的本發(fā)明可能實施方案；圖34示意地說明用于保護在瓶子中銷售的產(chǎn)品(例如威士忌，香水等)的本發(fā)明可能實施方案；圖35說明通過使用莫爾條紋鑒別證件的裝置的框圖；圖36顯示由運行在可操作以鑒別證件的計算系統(tǒng)上的程序模塊執(zhí)行的操作的流程圖。
具體實施例方式
在美國專利6,249,588號及其部分延續(xù)美國專利5,995,638號，美國專利申請?zhí)?9/902,445中，Amidror和Hersch，以及在美國專利申請序列號10/183,550中，Amidror公開通過使用莫爾強度分布圖鑒別證件的方法。這些方法基于特殊設(shè)計的二維結(jié)構(gòu)(點屏，針孔屏，顯微透鏡結(jié)構(gòu))，其在它們的疊加中產(chǎn)生任意優(yōu)選顏色和形狀(例如字母，數(shù)字，國徽等)的二維莫爾強度分布圖，當(dāng)疊加的層在彼此頂上旋轉(zhuǎn)或移動時，其大小、位置和方向逐漸變化。在反射模式中并且使用由具有微小透明點或孔的不透明層(例如具有微小透明孔的薄膜)實施的顯現(xiàn)層(在上述發(fā)明中稱作主屏)，反射光的量太低因此莫爾形狀幾乎不可見。另外，在這些發(fā)明中，基層由一組(2D陣列)類似的點(點屏)組成，其中每個點具有一個或非常少數(shù)目的微小形狀例如字符、數(shù)字或標(biāo)志必須置于其中的非常有限的空間。該空間由點屏的2D頻率，也就是由其兩個周期矢量限制。2D頻率越高，用于放置微小形狀的空間越少，當(dāng)與作為顯現(xiàn)層的2D圓形點屏疊加時，其產(chǎn)生這些微小形狀的放大作為2D莫爾條紋。
為了使莫爾條紋在正常照明條件下可見，在反射模式中或者在不使用測光臺的透明模式中，本發(fā)明公開一種新的基于莫爾條紋的方法，其中基層由包含原始圖案的條帶組成，而顯現(xiàn)層由透明線條格柵組成。這種格柵在圖1A中顯示，其中透明線條11具有孔徑τ，且不透明部分10具有寬度T-τ。代表放大且變換后原始圖案的莫爾條紋非常良好地可見，因為比通過2D圓形點屏更多的光能夠穿過透明線條格柵。對于周期T和孔徑τ的顯現(xiàn)線條格柵(圖1A)，能夠穿過格柵透明部分的光的相對量是τ/T。對于由點屏組成的顯現(xiàn)格柵，也就是具有水平和垂直重復(fù)周期T以及點直徑τ的水平和垂直重復(fù)圓形點(圖1B)，能夠穿過點屏透明部分的光的相對量是(π/4)*(τ/T)2。當(dāng)比較兩種方法時，線條格柵允許比相應(yīng)2D圓形點屏多(4π)*(Tτ)倍的光穿過其孔徑。使用τ/T為1/4的孔徑，比通過2D圓形點屏的多5.09倍的光穿過線條格柵孔徑。使用τ/T為1/6的孔徑，相應(yīng)的比例是7.6，且使用τ/T＝1/10的孔徑，相應(yīng)的比例是12.7。請注意孔徑越小，顯現(xiàn)的莫爾條紋越明顯。
從現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知，兩個線條格柵的疊加產(chǎn)生莫爾條紋，也就是如圖2中所示的莫爾線條(參看例如K.Patorski，The MoiréFringe Technique(莫爾條紋技術(shù))，Elsevier 1993，pp.14-16)。在本發(fā)明中，我們將線條格柵的概念擴展到條帶格柵。寬度T1的條帶對應(yīng)于(周期T1的)線條格柵中一個線條實例，并且可以包含可能沿著條帶變化的任何種類的圖案作為原始形狀，例如黑白圖案(例如印刷字符)，可變強度圖案和彩色圖案。例如，在圖3中，線條格柵31及其在每個條帶中包含垂直壓縮和鏡像的字母EPFL的相應(yīng)條帶格柵32被顯示。當(dāng)用顯現(xiàn)線條格柵33顯現(xiàn)時，可以在左側(cè)上觀察到眾所周知的莫爾條紋35而在右側(cè)上觀察到條帶莫爾條紋34(EPFL)，其是位于基本條帶中的字母的放大和變換。這些條帶莫爾條紋34具有與莫爾條紋35相同的方向和重復(fù)周期。圖4給出圖3的基層，而圖5給出其顯現(xiàn)層。顯現(xiàn)層(線條格柵)可以影印在透明載體上并且放置在基層頂上。閱讀器可以驗證，當(dāng)垂直地移動顯現(xiàn)線條格柵時，條帶莫爾條紋也經(jīng)受垂直移動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)線條格柵時，條帶莫爾條紋經(jīng)受剪切并且它們的整體方向因此改變。
圖3也顯示基本條帶層(或者更精確地單組基本條帶)僅具有由周期T1給出的一個空間頻率分量。因此，雖然每個條帶之間的空間由周期T1限制，沿著條帶的長邊沒有空間限制。因此，大量圖案，例如文本句子可以沿著每個條帶放置。這是優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)依賴于二維結(jié)構(gòu)的基于莫爾分布圖的鑒別方法(美國專利6,249,588號，其部分延續(xù)美國專利5,995,638號，美國專利申請?zhí)?9/902,445，Amidror和Hersch，以及美國專利申請序列號10/183,550，Amidror中)的重要優(yōu)點。
在章節(jié)“垂直條帶格柵莫爾條紋的幾何圖形”中，我們顯示由直線線條格柵(透明線組)組成的顯現(xiàn)層產(chǎn)生位于各個條帶中的原始圖案的線性變換作為條帶莫爾條紋。該變換包括放大，可能地鏡像，以及可能地原始圖案的剪切。
圖6A，6B和6C顯示具有傾斜方向的顯現(xiàn)層的另一個實例。圖6A給出顯現(xiàn)線條格柵。它可以影印在透明膠片上并且用作將放置在圖6B中所示基本條帶格柵頂上的顯現(xiàn)層。圖6C顯示當(dāng)基本條帶格柵和顯現(xiàn)線條格柵一個在另一個頂上疊加時產(chǎn)生的莫爾條紋(“123”)。單個水平基本條帶顯示在圖6B的頂上。
通過旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)層，可以看到莫爾條紋如何修改它們的形狀。旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)層修改角度從而修改原始形狀和莫爾形狀之間的變換，產(chǎn)生包括莫爾條帶方向的改變，以及莫爾條紋的剪切的變換。
我們首先描述通過由直線基本條帶組成的基層和由直線線條格柵組成的顯現(xiàn)層的疊加而獲得的莫爾條紋的幾何圖形。然后，我們說明如何通過施加幾何變換到基層且可能地到顯現(xiàn)層來獲得曲線莫爾條紋。
請注意，顯示基本條帶圖案和顯現(xiàn)線條格柵層的所有附圖都被強烈地放大，以便允許影印附圖和驗證莫爾條紋的出現(xiàn)。但是，在實際的安全性證件中，基本條帶周期(T1)顯現(xiàn)線條格柵周期(T2)將小得多，使得非常難或不可能用標(biāo)準(zhǔn)影印機或臺式系統(tǒng)來進行基本條帶圖案的影印。
術(shù)語術(shù)語安全性證件指鈔票，支票，商業(yè)票據(jù)，有價證券，身份證，護照，旅行證件，入場券等。它也指需要由安全性設(shè)備保護的貴重物品(例如光盤，CD，DVD，軟件包，醫(yī)學(xué)產(chǎn)品等)。安全性設(shè)備是能夠驗證貴重物品真實性的裝置。通常安全性設(shè)備包括在證件中，貴重物品的包裝中，或者貴重物品自身中。
術(shù)語“圖像”表征復(fù)制在各種介質(zhì)例如紙張，顯示器，或光學(xué)介質(zhì)例如全息圖，動態(tài)全息圖等上、用于各種目的例如說明，圖示和裝飾圖案的圖像。圖像可能具有單個通道(例如灰色或單色)或多個通道(例如RGB彩色圖像)。每個通道包括給定數(shù)目的強度級，例如256級)。多強度圖像例如灰度級圖像經(jīng)常稱作字節(jié)圖。在下文，二值圖像(例如強度“0”表示黑色而強度“1”表示白色)稱作位圖。
印刷圖像可以用標(biāo)準(zhǔn)顏色(青色，品紅色，黃色和黑色，通常由墨水或墨粉實施)或者用非標(biāo)準(zhǔn)顏色(也就是不同于標(biāo)準(zhǔn)顏色的顏色)例如熒光色(墨水)，紫外色(墨水)以及任何其他特殊的顏色例如金屬色或彩虹色(墨水)印刷。
術(shù)語莫爾條紋圖像或者簡稱莫爾圖像表征通過由基本條帶組成的基層(也稱作基本條帶層)和作為顯現(xiàn)層的線條格柵的疊加產(chǎn)生的莫爾條紋。術(shù)語條帶莫爾或條帶莫爾條紋表示所考慮的莫爾條紋通過由基本條帶組成的基層和由線條格柵組成的顯現(xiàn)層的疊加產(chǎn)生。
基層可能包括幾個不同組的基本條帶。不同組的基本條帶其特征在于具有不同的幾何布局，例如它們的方向，周期或幾何變換，表征一組曲線基本條帶的布局可能變化。術(shù)語“基本條帶組”或“基本條帶格柵”是等價的。
在本發(fā)明中，我們以普通的方式使用術(shù)語線條格柵線條格柵可能由不透明或部分不透明載體(例如圖1A，10)上一組透明線條(例如圖1A，11)，由圓柱狀顯微透鏡，或者由用作圓柱狀顯微透鏡的衍射設(shè)備來實施。有時，我們使用術(shù)語“線條的格柵”代替術(shù)語“線條格柵”。在本發(fā)明中，這兩個術(shù)語應(yīng)當(dāng)被認為是等價的。
在文獻中，線條格柵通常是平行線組，其中透明(或者白)的部分(圖2)是全部寬度的一半，也就是具有τ/T＝1/2的比例。在本發(fā)明中，關(guān)于用作顯現(xiàn)層的線條格柵，透明部分(孔徑)的相對寬度將通常低于1/2，例如1/3，1/5，1/8或1/10。在線條格柵由光學(xué)設(shè)備例如圓柱狀顯微透鏡或用作圓柱狀顯微透鏡的衍射設(shè)備實施的情況下，甚至更小的相對采樣寬度可以選擇。
在本發(fā)明中，我們假設(shè)基本條帶和線條格柵可以是直線的，也就是分別由直線條帶和直線線條形成，或者是曲線的，也就是分別由曲線條帶和曲線線條形成。另外，線條格柵不需要由連續(xù)的線條組成。顯現(xiàn)線條格柵可能由間斷的線條組成且仍然能夠產(chǎn)生條帶莫爾條紋。
術(shù)語“印刷”并不局限于傳統(tǒng)的印刷過程，例如墨水在襯底上的沉積。在下文，它具有更廣泛的意義并且包括允許在襯底上形成圖案或傳遞潛像的任何過程，例如雕刻，影印，光敏介質(zhì)的曝光，刻蝕，穿孔，浮雕，熱塑性記錄，薄片轉(zhuǎn)寫，噴墨，染料升華等。
直線條帶格柵莫爾條紋的幾何圖形圖7中給出的實例詳細顯示具有基本條帶周期T1的基本條帶層71與具有線條周期T2的顯現(xiàn)層線條格柵72的疊加產(chǎn)生作為位于基本條帶中的圖案(三角形)的變換實例的條帶莫爾條紋73，其中變換包括放大。因為顯現(xiàn)線條格柵具有比基本條帶周期T1大的周期T2，它在基本條帶74中連續(xù)不同的相對位置采樣基本條帶三角形的不同實例。
圖8顯示莫爾條紋為在本實施方案中位于基本條帶層的每個基本條帶重復(fù)82，83...中的原始基本條帶圖案81的變換。在各個條帶中布局的圖案不需要是重復(fù)的。單個基本條帶實例81包含不重復(fù)的圖案。在通常情況下，包含在連續(xù)基本條帶中的圖案應(yīng)當(dāng)是類似的，以便產(chǎn)生作為基本條帶圖案變換(包括放大)的莫爾條紋。
通過純粹地幾何考慮，可以獲得包含原始圖案的各個條帶B0，B1，B2...(原始基本條帶空間)與莫爾條紋出現(xiàn)的x-y空間(莫爾空間)之間的變換。為此目的，考慮圖9中描述的幾何圖形。
條帶格柵B0，B1，B2...的各個條帶Bi由周期T1的一個條帶給出。不失一般性，為了說明我們假設(shè)基本條帶是水平的也就是它們的邊界平行于x軸。
為了本幾何說明，我們假設(shè)連續(xù)的水平條帶B0，B1，B2...是基本條帶B0的簡單平移重復(fù)。在該情況下(圖9)，平移垂直于條帶方向且相應(yīng)的平移矢量是(0，T1)。
顯現(xiàn)層由單個線條的格柵組成(當(dāng)它們的寬度變得無限小時稱作脈沖，參看R.N.Bracewell，Two Dimensional Imaging(二維成像)，Prentice Hall，1995，pp 120-122，125-127)。單個線條L0，L1，L2...由它們的線條公式定義y＝(tanθ)x+k*(T2/cosθ)， (式1)其中k是給出線條Lk指數(shù)的整數(shù)。這些線條具有tanθ的斜率，其中θ是這些線條與基本線條格柵之間的角度。不失一般性，我們假設(shè)x-y坐標(biāo)系的圓點在條帶B0的下邊界和線條脈沖L0之間的交點處(圖9)。
圖10顯示顯現(xiàn)線條格柵的連續(xù)線條L0，L1，L2...在基層不同條帶B0，B1，B2...的平行四邊形P0’內(nèi)采樣。因為垂直條帶是條帶B0的重復(fù)，顯現(xiàn)線條格柵采樣相同基本條帶圖案的不同(重復(fù))實例。
讓我們考慮由線條L0和L1(圖10)與基本格柵條帶B0的交點定義的平行四邊形P0。
與條帶B1相交的線條L1的線段l01與條帶B0中其平移版本l01’采樣相同的空間。與條帶B2相交的線條L2的線段l02與條帶B0中其平移版本l02’采樣相同的空間，等。
因此，與條帶Bj相交的線條Lj的線段l0j與它們的平移版本l0j’采樣相同的空間。這建立平行四邊形P0’與位于條帶B0中的平行四邊形P0之間的線性映射。
類似地，如圖11中所示，線性映射存在于平行四邊形P-1和平行四邊形P-1’，平行四邊形P0和平行四邊形P0’，平行四邊形P1和平行四邊形P1’等之間。構(gòu)成條帶B0的平行四邊形映射到構(gòu)成條帶B0’的平行四邊形。以類似的方式，構(gòu)成條帶B1的平行四邊形Qi映射到構(gòu)成條帶B1’的平行四邊形Qi’，諸如此類對于所有的條帶。
這建立從包含基本線條格柵的x-y平面到包含莫爾條紋的xm-ym平面的線性映射(這里仿射映射)。轉(zhuǎn)換的參數(shù)a，b，c，dxmym=abcd·xy]]>(式2)通過強制執(zhí)行固定點(λ，T1)-＞(λ，T1)以及點(xi，0)-＞(xi，T1)的映射來獲得(參看圖10)。
這些參數(shù)是a＝1，b＝0，c＝T1/xi以及d＝(xi-λ)/xi，(式3)其中λ＝T1/tanθ。
xi是L1與條帶B0上邊界的交點的x坐標(biāo)，也就是xi由公式組給出y＝(tanθ)x+(T2/cosθ) (式4)y＝T1求解x給出xi＝(T1/tanθ)-(T2/sinθ)， 當(dāng)θ＜＞0時(式5)再調(diào)用條帶B1，B2，...是條帶B0的平移重復(fù)。因此，莫爾條帶B1’，B2’...(圖11)也是莫爾條帶B0’的重復(fù)。根據(jù)圖9，平行四邊形P0映射到莫爾條帶B0’的平行四邊形P0’，同時映射到莫爾條帶B-1’的平行四邊形P0”。因此，莫爾條帶B0’相對于莫爾條帶B-1’平移(0，h)，其中根據(jù)圖10，h=T2sinθ·T1xi=T1T1T2·cosθ-1]]>(式6)由于線性映射性質(zhì)，位于顯現(xiàn)層施加到其頂上的重復(fù)各個條帶內(nèi)的微小視覺顯著圖案產(chǎn)生它們的原始圖案，剪切的、放大的、且可能地鏡像的作為條帶莫爾條紋。
理論上，當(dāng)顯現(xiàn)層由作為線條脈沖的線條組成時，條帶莫爾圖像是位于各個條帶內(nèi)的圖案的采樣和變換版本。但是，在實際應(yīng)用中，線條格柵是具有孔徑τ/T1的矩形功能([Amidror00]，p.21)。用作顯現(xiàn)層的這種線條格柵產(chǎn)生作為位于各個基本條帶中的原始圖案的轉(zhuǎn)換低通版本的莫爾條紋。
也可以將一個條帶Bi的內(nèi)容相對于它的先前條帶Bi-1稍微平移值s1。這具有將l01’的位置水平平移s1，將l01’的位置水平平移2*s1等的效果。這產(chǎn)生其參數(shù)可以遵循上述類似方法計算的不同線性映射。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)層時，我們修改角度θ并且線性變換因此改變。當(dāng)平移顯現(xiàn)層時，我們僅修改坐標(biāo)系的圓點。向上平移，莫爾條紋保持完全相同。
在條帶格柵(基層)與顯現(xiàn)層具有相同方向θ＝0的情況下，(并且假設(shè)連續(xù)水平條帶之間沒有平移，也就是s1＝0)，莫爾條紋僅是嵌入在重復(fù)基本條帶中的圖案的垂直縮放版本，其中垂直縮放因子是T2/(T2 mod T1)?？梢杂珊唵蔚拇鷶?shù)和三角操作容易驗證，對于θ＝0，和T1＜T2＜2*T1，式3中的參數(shù)是c＝0和d＝T2/(T2-T1)。
圖13說明垂直縮放實例。圖13，130顯示具有周期T1并且包含垂直縮小字母“P”的連續(xù)基本條帶。在本實例中，顯現(xiàn)層的周期T2被修改。三種情況可以考慮。當(dāng)比例T2/T1小于1時，莫爾條紋是鏡像的縮放的基本條帶圖案。在圖13，131中，比例T2a/T1為0.95。因此，縮放因子d＝1/(1-T1/T2)等于1/(1-1/0.95)＝-19。莫爾條紋(132)是基本條帶圖案的鏡像圖像(d＜0)。當(dāng)T1＝T2(133)時，顯現(xiàn)層精確地顯現(xiàn)每個基本條帶的相同部分并且縮放因子無窮。當(dāng)比例T2/T1大于1時，莫爾條紋是縮放的基本條帶圖案。在圖13，134中，比例T2c/T1是1.05。因此，縮放因子d等于20。莫爾條紋(135)是由因子20縮放的基本條帶圖案。
使用小于1的比例T2/T1，也就是T2＜T1(圖13，136)，基本條帶圖案由顯現(xiàn)層的更多顯現(xiàn)線條采樣，因此它們相應(yīng)的顯現(xiàn)莫爾條紋更精確。在這種情況下，我們可以產(chǎn)生鏡像的基本條帶圖案。鏡像的基本條帶圖案更難以覺察，因此可能更容易隱藏(參看章節(jié)“組合的多方向條帶莫爾條紋”)。
條帶圖案的產(chǎn)生圖9包括具有條帶格柵B0，B1，B2...的基層和具有顯現(xiàn)線條格柵L0，L1，L2...的顯現(xiàn)層。在基本條帶B1，...，B6上重復(fù)的平行四邊形P0產(chǎn)生莫爾平行四邊形P0’。在基本條帶B-1，...，B-6上重復(fù)平行四邊形P0產(chǎn)生莫爾平行四邊形P0”。類似地，在基本條帶B1，...，B6上重復(fù)平行四邊形P1產(chǎn)生莫爾平行四邊形P1”，且在基本條帶B-1，...，B-6上重復(fù)平行四邊形P1產(chǎn)生莫爾平行四邊形P0”?；緱l帶B0的連續(xù)平行四邊形覆蓋連續(xù)的莫爾平行四邊形。
因為從條帶圖案到莫爾條紋的正向變換是已知的，式2的矩陣的逆指定從莫爾條紋到條帶圖案的反向變換。對于反向變換，我們獲得xy=pqrs·xmym]]>(式7)參數(shù)是p＝1，q＝0，r＝T1/(λ-xi)以及s＝xi/(xi-λ)。
反向變換可能用于設(shè)想將在基本條帶中產(chǎn)生的圖案，當(dāng)與顯現(xiàn)層重疊時，其將以基層和顯現(xiàn)層之間的給定角度產(chǎn)生期望的莫爾條紋。
為了定義基層和顯現(xiàn)層，需要定義將在莫爾條帶中顯現(xiàn)的莫爾條紋，已知基本條帶平行四邊形Pi映射到莫爾條帶平行四邊形Pi’和Pi”。條帶莫爾條紋的布局及其對應(yīng)基本條帶圖案影響基本條帶周期T1，顯現(xiàn)線條格柵周期T2和優(yōu)選角度θ的選擇。良好的結(jié)果使用僅以小百分比(例如5％～10％)變化的周期T1和T2獲得。角度θ應(yīng)當(dāng)小，通常低于30度。
二值基本條帶圖案可以容易地由標(biāo)準(zhǔn)軟件，例如AdobeIllustrator或Adobe Photoshop產(chǎn)生?；緱l帶圖案也可以包括包含期望重復(fù)或非重復(fù)圖案的掃描和可能地編輯的位圖。
可變強度基本條帶圖案可以通過在每個基本條帶中插入抖動圖像，或者黑白或者彩色來產(chǎn)生。作為結(jié)果的莫爾條紋也將是可變強度圖像，或者黑白或者彩色。
圖12A，12B和12C說明一旦期望的非瑣碎莫爾條紋圖像已經(jīng)定義并且顯現(xiàn)線格格柵的優(yōu)選方向已經(jīng)選擇，基本條帶圖案的布局。根據(jù)圖9，莫爾平行四邊形Pi’(圖12A中，121)映射到基本條帶平行四邊形Pi(圖12B中，122)。在式2中給出的正向變換指定基本條帶平行四邊形(圖12B)到莫爾圖像空間中的莫爾條帶平行四邊形(圖12A)的映射。圖12C顯示由圖12B中所示基本條帶重復(fù)組成的基層的一部分。
為了構(gòu)建能夠產(chǎn)生期望條帶莫爾條紋圖像(圖12A)的基本條帶，基本條帶圖像(字節(jié)圖或位圖)逐個像素和逐個掃描行地遍歷。在每個像素處，當(dāng)前基本條帶平行四邊形Pi(例如122)和莫爾條帶平行四邊形Pi’(例如121)可以被識別。根據(jù)正向變換，相應(yīng)莫爾平行四邊形Pi’中的相應(yīng)像素被定位并且其強度可能地通過在相鄰像素之間插值而獲得。該強度指定為當(dāng)前基本條帶像素強度。該算法產(chǎn)生一個單個基本條帶(圖12B)。通過垂直地重復(fù)基本條帶，產(chǎn)生基本條帶格柵(圖12C)。
可以通過將根據(jù)(式2)計算的莫爾條帶圖像中的位移矢量關(guān)聯(lián)到基本條帶中的單位水平像素位移來優(yōu)化該算法。水平地掃描基本條帶在莫爾條帶圖像(圖12A)中對應(yīng)于根據(jù)計算的位移矢量的傾斜掃描。在達到由其高度h給出的莫爾條帶圖像的垂直邊界中一個之后，下一個位置是當(dāng)前位置以條帶莫爾平行四邊形的高度h為模(關(guān)于h的計算，參看式6)。
圖12A顯示產(chǎn)生的莫爾條紋的僅一個實例。使用許多垂直重復(fù)的基本條帶，垂直地獲得圖12A中所示的莫爾條紋的幾個實例。為了獲得莫爾條紋的橫向重復(fù)，圖12B中所示的基本條帶圖案需要沿著基本條帶水平地重復(fù)。但是，也可以選擇在圖12A中所示莫爾條紋的左側(cè)和右側(cè)上具有不同的莫爾條紋。這將意味著相應(yīng)不同的基本條帶圖案將需要插入在圖12B中所示圖案的左側(cè)和右側(cè)上。
為了提供防止偽造企圖的強安全性并且同時提供美麗的安全性證件，可以半色調(diào)處理在證件上布局的整體圖像(灰度級或彩色)，其中特定微結(jié)構(gòu)圖案填充在基層的每個條帶中。為此目的，可能使用在美國專利申請09/902,227，Images and security documents protectedby microstructures(由微結(jié)構(gòu)保護的圖像和安全性證件)，發(fā)明者R.D.Hersch，E.Forler，B.Wittwer，P.Emmel中描述的方法。該發(fā)明講授如何綜合整體圖像從其綜合的微結(jié)構(gòu)圖案。給定期望微結(jié)構(gòu)圖案的位圖表示，該方法產(chǎn)生包含微結(jié)構(gòu)圖案的復(fù)雜抖動顯示陣。然后，抖動顯示陣用來抖動整體圖像并產(chǎn)生基層。在作為結(jié)果的抖動圖像中，這種抖動顯示陣具有根據(jù)整體圖像中相應(yīng)的局部強度來修改各個微結(jié)構(gòu)圖案厚度的效果。
但是，包含微結(jié)構(gòu)圖案的抖動顯示陣可以由其他方法綜合。OlegVeryovka和John Buchanan在它們的論文“Texture-based DitherMatrices”Computer Graphics Forum Vol.19，No.1，pp 51-64(“基于紋理的抖動顯示陣”計算機圖形學(xué)論壇Vol.19，No.1，pp 51-64)中顯示如何從任意灰度級紋理或灰度級圖像中構(gòu)建抖動顯示陣。他們應(yīng)用直方圖均衡化來保證抖動閾級的均勻分布?？梢酝ㄟ^簡單地在位案上應(yīng)用低通濾波器來從位案中獲得灰度級圖像。結(jié)果具有比美國專利申請09/902,227中提出的方法低的質(zhì)量，但是可能有效用于簡單圖案。
創(chuàng)建包含期望基本條帶圖案的抖動顯示陣的另一種方法在于根據(jù)待復(fù)制的圖像局部強度來修改分別圖案(前景)或圖案背景的強度。為了創(chuàng)建這種抖動顯示陣，讓我們將基本條帶圖案看作掩模，并且讓我們修改標(biāo)準(zhǔn)抖動顯示陣，例如產(chǎn)生小聚合點的抖動顯示陣的值(參看H.R.Kang，Digital Color Halftoning，SPIE Press，1999，pp.214-225(H.R.Kang，數(shù)字彩色半色調(diào)，SPIE出版社，1999，pp.214-225))?？梢赃x擇縮放和可能地移動基本條帶圖案掩模內(nèi)的初始抖動值，以便在抖動值全范圍的分區(qū)(例如一半)第一部分的范圍內(nèi)，以及縮放和可能地移動掩模外的抖動值以便在抖動值全范圍的分區(qū)(例如一半)第二部分的范圍內(nèi)。這種包含基本條帶圖案的修改抖動顯示陣在圖14中144所示。整體圖像的相應(yīng)抖動基本條帶部分在圖14中146所示。以暗色調(diào)，圖案是黑色且圖案背景是暗的。以中間色調(diào)，圖案接近黑色且圖案背景接近白色。抖動值全范圍的分區(qū)可以與圖案(前景)和其相應(yīng)圖案背景的相對表面成比例。
如結(jié)果說明的，圖14，141顯示整體圖像，142表示包含微結(jié)構(gòu)圖案的位圖。144顯示在單個基本條帶范圍內(nèi)并且包含基本條帶圖案(微結(jié)構(gòu))的修改后抖動顯示陣的放大。145顯示作為結(jié)果的抖動基本條帶層?；鶎邮嵌秳拥恼w圖像并且其基本條帶包含微結(jié)構(gòu)圖案。抖動過程在各個基本條帶內(nèi)產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)圖案。在該情況下，基本條帶因圖案的強度或它們背景的強度而彼此不同。也可以創(chuàng)建組合厚度修改(根據(jù)美國專利申請09/902,227，參看上面)和圖案前景，分別地背景強度值的修改的抖動顯示陣。
也可以由在歐洲專利申請99 114 740.6(發(fā)明者R.D.Hersch，N.Rudaz，與1999年7月28日提交，受讓人Orell-Füssli和EPFL)以及N.Rudaz，R.D.Hersch的發(fā)表物，Protecting identity documentswith a just noticeable microstructure，Conf. Optical Security andCounterfeit Deterrence Techniques IV，2002，SPIE Vol.4677，pp.101-109(用正好容易看見的微結(jié)構(gòu)保護身份證件，光學(xué)安全和防偽技術(shù)會議IV，2002，SPIE Vol.4677，pp.101-109)中公開的色差方法來在整體圖像內(nèi)基本條帶中產(chǎn)生彩色圖案。
曲線條帶莫爾條紋除了周期性條帶莫爾條紋之外，也可以創(chuàng)建感興趣的曲線條帶莫爾條紋。從幾何變換的周期性結(jié)構(gòu)的傅立葉分析[Amidror98]中已知，兩個幾何變換的周期性層的疊加中的莫爾條紋是原始周期性層之間形成的莫爾條紋的幾何變換。
為了指定曲線條帶莫爾條紋，讓我們考慮根據(jù)[Amidror98]曲線線條格柵r1(x，y)及其相應(yīng)原始周期性線條格柵p1(x’)之間的幾何變換g1(x，y)，也就是r1(x，y)＝p(g(x，y))。如果我們保持與p(x’)的傅立葉級數(shù)分解中相同的系數(shù)cm，那么r1(x,y)=Σm=-∞∞cm(1)exp[i2πmg1(x,y)]]]>(式8)我們也考慮顯現(xiàn)曲線線條格柵r1(x，y)及其相應(yīng)原始周期性顯現(xiàn)線條格柵p2(x’)之間的幾何變換g2(x，y)
r2(x,y)=Σm=-∞∞cn(2)exp[i2πng2(x,y)]]]>(式9)系數(shù)cm和cn分別是原始周期性直線線條格柵p1(x’)和顯現(xiàn)周期性直線線條格柵p2(x’)的傅立葉級數(shù)展開的系數(shù)。
那么曲線線條格柵r1(x，y)和可能地曲線顯現(xiàn)層r2(x，y)之間的疊加由下面給出r1(x,y)·r2(x,y)=Σm=-∞∞Σm=-∞∞cn(1)cm(2)exp[i2π(mg1(x,y)+ng2(x,y))]]]>(式10)出現(xiàn)的莫爾條紋m(x，y)由eq 8中的部分和，也就是由整數(shù)多個特定(m，n)項的組合給出。這種組合形成z*(k1，k2)項(z整數(shù))。
mk1k2(x,y)=Σz=-∞∞czk1(1)czk2(2)exp[i2πz(k1g1(x,y)+k2g2(x,y))]]]>(式11)(k1，k2)的每個組合指定不同的莫爾條紋。最明顯的莫爾條紋是具有(k1，k2)的低值，例如(1，-1)的那些。
式11定義曲線莫爾條紋(k1，k2)的幾何圖形。為了產(chǎn)生包含變化形狀的圖案的曲線莫爾條帶，我們用其相應(yīng)曲線基本條帶層代替曲線線條格柵。這通過用其相應(yīng)周期性基本條帶層代替原始重復(fù)周期性線條格柵并且通過把將顯現(xiàn)為莫爾條紋的圖案產(chǎn)生到條帶中來執(zhí)行。變換g1(x，y)允許產(chǎn)生(例如通過重新采樣)曲線基本條帶層。類似地，變換g2(x，y)允許產(chǎn)生曲線顯現(xiàn)線條格柵。如果希望具有直線線條格柵作為顯現(xiàn)層，變換g2(x，y)可以丟棄。
圖15給出包含由曲線線條格柵顯現(xiàn)的單詞“EPFL”的曲線基本條帶層的實例。曲線基本條帶層以及曲線顯現(xiàn)格柵(x，y空間)由如下類型的變換x’＝gx(x，y)，y’＝gy(x，y)從相應(yīng)曲線格柵(x’，y’空間)獲得x′＝ex cos y (式12)y′＝ex sin y (式13)為了產(chǎn)生曲線基本條帶層r1(x，y)，曲線基本條帶層空間逐個像素和逐個掃描行地遍歷。在每個像素，原始空間中相應(yīng)的位置(x’，y’)＝g1(x，y)被發(fā)現(xiàn)并且其強度(可能地由相鄰像素的插值獲得)指定為當(dāng)前曲線基本條帶層像素r1(x，y)。圖16給出相應(yīng)的基本條帶層而圖17給出可以影印在透明載體上的顯現(xiàn)線條格柵。當(dāng)根據(jù)圖15將顯現(xiàn)線條格柵放置在曲線基本條帶層上并且在曲線基本條帶層上旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)線條格柵時，可以觀察到莫爾條帶的旋轉(zhuǎn)和彎曲以及莫爾空間的變形。
用于創(chuàng)建產(chǎn)生漂亮的曲線條帶莫爾條紋的基層和顯現(xiàn)層所執(zhí)行的步驟如下1.檢查兩個曲線線條格柵或者一個曲線線條格柵和一個直線線條格柵之間的曲線線條莫爾條紋的實例，例如在G.Oster，The Scienceof moiré Patterns(莫爾條紋科學(xué))，Edmund Scientific，1969中公開的那些，或者在[Amidror00，pp 353-360]中描述的那些。
2.從實例中選擇曲線線條格柵或者它的一部分作為基本條帶層并且選擇曲線或直線線條格柵作為顯現(xiàn)層。確定能夠創(chuàng)建曲線基層的數(shù)學(xué)函數(shù)。
3.考慮基層的單個曲線條帶并且設(shè)計這些曲線條帶與直線條帶格柵的基本條帶之間的變換。
4.根據(jù)原始印刷或圖像轉(zhuǎn)印設(shè)備的能力在具有變化形狀、強度和/或顏色的直線條帶格柵中創(chuàng)建圖樣。圖案可能是二值圖像，灰度級圖像，彩色圖像或抖動顯示陣。
5.使用曲線基本條帶和直線基本條帶的基本條帶之間的變換來將所述圖案映射到曲線基本條帶中。在抖動顯示陣的情況下，使用變換以便為曲線基本條帶格柵空間內(nèi)的位置獲得與抖動顯示陣中相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)的抖動閾級。
6.使用顯現(xiàn)線條格柵(曲線或直線)，驗證作為結(jié)果的莫爾圖像的形狀。莫爾條紋是基本條帶圖案的放大和變換實例。但是基本條帶圖案和莫爾條紋之間的一些變換產(chǎn)生視覺上滿意的結(jié)果而其他變換可能產(chǎn)生視覺上不滿意的結(jié)果。通過修改控制基層的參數(shù)，控制顯現(xiàn)層的參數(shù)，以及基層和顯現(xiàn)層的相對位置和方向，可以修改變換，從而修改作為結(jié)果的莫爾條紋圖像。目的在于可能地使用包含不同頻率和方向的基本條帶層，創(chuàng)建具有良好視覺效果和高美學(xué)質(zhì)量的圖像。
曲線條帶和直線條帶格柵的條帶之間的變換由定義曲線條帶格柵的上述函數(shù)g1(x，y)給出，或者如果曲線基本條帶層由單獨的構(gòu)造，例如同心圓的創(chuàng)建而產(chǎn)生，可能找到在曲線基本條帶和直線條帶格柵之間映射的分段變換。圖18A顯示一組由v0’，v1’，v2’，...分隔的直線基本條帶與由v0，v1，v2，...分隔的相應(yīng)圓形基本條帶(這里環(huán)形)之間的變換的實例。由它們的邊界vi’，vi+1’，uj’，uj+1’定義的矩形單元(圖18A，181)映射到由它們的邊界vi，vi+1，uj，uj+1定義的圓形基本條帶部分(圖18B，182)。
圖19和20給出由曲線基本條帶層和由曲線線條格柵組成的顯現(xiàn)層而獲得的曲線莫爾條紋的更多實例。兩幅圖具有相同的基本條帶和顯現(xiàn)層，但是基本條帶和顯現(xiàn)層的疊加在兩幅圖的每幅中不同。兩幅圖中彎曲的基本條帶層和彎曲的顯現(xiàn)線條格柵用從下列類型的曲線到直線空間的幾何變換x’＝gx(x，y)，y’＝gy(x，y)獲得ρ=x2+y2]]>(式14)x′=ρ+x]]>(式15)y′=ρ-x]]>(式16)可以觀察到由包含“EPFL”圖案的曲線基本條帶層(圖19B，191)和曲線顯現(xiàn)線條格柵(圖19B，193)的疊加產(chǎn)生的曲線條帶莫爾條紋(圖19B，194)與由曲線基本線條格柵(圖19A，192)和曲線顯現(xiàn)線條格柵(圖19A，193)的疊加產(chǎn)生的現(xiàn)有技術(shù)莫爾條紋(彎曲的莫爾條紋圖19A，195)具有相同的布局。類似的觀察可以對圖20B進行，其中201顯示基本條帶圖案，203顯示顯現(xiàn)層，且204顯示顯現(xiàn)的條帶莫爾條紋。圖20A，202顯示相應(yīng)的彎曲基本線條格柵且圖20A，205顯示顯現(xiàn)的現(xiàn)有技術(shù)線條莫爾條紋。
用于產(chǎn)生曲線基本條帶層和曲線顯現(xiàn)線條格柵的非常大量可能的幾何變換允許綜合個性化的基層和顯現(xiàn)層，其僅作為特定的一對，如果它們根據(jù)特定幾何條件(相對位置，相對方向)而疊加，能夠產(chǎn)生期望的莫爾條紋。另外，通過經(jīng)常修改定義基層及其相應(yīng)顯現(xiàn)層的幾何布局的參數(shù)來增強廣泛分散的證件，例如文憑，入場券或旅行證件的安全性是可能的。
幾何變換允許產(chǎn)生視覺上吸引人的曲線條帶莫爾條紋，其提供各種保護特征。此外，特殊實例可以采用，其中基本條帶層和顯現(xiàn)層都是曲線的，但是作為結(jié)果的莫爾條紋是周期性的。根據(jù)[Amidror98，p.1107]，獲得具有通過對周期性基層施加變換g1(x，y)并對顯現(xiàn)直線線條格柵施加變換g2(x，y)而獲得的曲線基層的周期性莫爾條紋的條件是坐標(biāo)變換k1g1(x，y)+k2g2(x，y)應(yīng)當(dāng)是仿射的，也就是k1g1(x，y)+k2g2(x，y)＝ax+by+c (式17)如上所述，整數(shù)多個系數(shù)k1和k2指定產(chǎn)生周期性莫爾條紋的分別原始周期性基層和顯現(xiàn)層的傅立葉分量的指數(shù)。因為最強的莫爾效應(yīng)通常使用原始層的第一分量(k1＝1)和顯現(xiàn)層的第一負分量(k2＝-1)的倍數(shù)產(chǎn)生，對于該(1，-1)莫爾條紋，式17簡化成g1(x，y)-g2(x，y)＝ax+by+c (式18)兩個給定曲線格柵的疊加中莫爾條紋的幾何布局也可以根據(jù)在K.Patorski，The moiré Fringe Technique(莫爾條紋技術(shù))，Elsevier，1993，pp.14-21中描述的以及在[Amidror00]，pp 353-360中概述的表示方法計算。該表示方法給出曲線莫爾條紋位于其中的莫爾條帶中心線或邊界的公式。
多色基本條帶圖案本發(fā)明并不僅局限于單色的情況。它可以極大地受益于產(chǎn)生位于基層條帶中圖案的不同顏色的使用。
可以與標(biāo)準(zhǔn)多色印刷技術(shù)中相同的方法產(chǎn)生彩色條帶，其中不同顏色(通常青色，品紅色，黃色和黑色)的幾個(通常三個或四個)半色調(diào)層疊加以便通過半色調(diào)處理產(chǎn)生全色圖像。作為實例，如果這些半色調(diào)層中一個用作根據(jù)本發(fā)明的基層，用黑白顯現(xiàn)線條格柵產(chǎn)生的條帶莫爾條紋將非常接近于該基層的顏色。如果幾個不同顏色的層用于根據(jù)本發(fā)明的基本條帶圖案，它們中每個將用顯現(xiàn)無色線條格柵產(chǎn)生接近所述基本條帶圖案顏色的條帶莫爾條紋。
在本發(fā)明中使用彩色條帶的另一種可能方法是通過使用其各個條帶由包括不同顏色子元素的圖案構(gòu)成的基層。具有并排印刷的不同顏色子元素的彩色圖像可以根據(jù)在(Ostromoukhov，Hersch)于2000年1月4日提交的美國專利申請09/477,544中以及V.Ostromoukhov和R.D.Hersch的論文“Multi-color and artistic dithering(多色和藝術(shù)抖動)”SIGGRAPH年會，1999，pp.425-432中描述的多色抖動方法產(chǎn)生。該方法作為防偽方法的重要優(yōu)點可以從完美地印刷圖案并列子元素的極大難度中獲得，因為它需要在多路彩色印刷中不同顏色之間的高精度。僅有用于印刷安全性證件例如鈔票的最高性能安全性印刷裝備能夠給出不同顏色的對準(zhǔn)(在下文“記錄”)中所需的精度。當(dāng)在較低性能裝備上偽造證件時不可避免的記錄誤差將在基層單元的不同顏色子元素之間引起小的移動；這種記錄誤差將被條帶莫爾條紋極大地放大，并且它們將顯著地損壞由顯現(xiàn)線條格柵層獲得的莫爾條紋的形狀和顏色。
由微結(jié)構(gòu)圖案的證件保護并不局限于用黑白或標(biāo)準(zhǔn)顏色墨水(青色，品紅色，黃色和可能地黑色)印刷的證件。根據(jù)未決美國專利申請09/477,544(Method an apparatus for generating digital halftoneimages by multi-color dithering，inventors V.Ostromoukhov，R.D.Hersch，filed Jan.4，2000(發(fā)明者V.Ostromoukhov，R.D.Hersch于2000年1月4日提交的通過多色抖動產(chǎn)生數(shù)字半色調(diào)圖像的方法和裝置))，使用多色抖動，使用特殊墨水例如非標(biāo)準(zhǔn)顏色墨水，金屬色墨水，熒光或彩虹色墨水(可變顏色墨水)在基層的條帶內(nèi)產(chǎn)生圖案是可能的。在例如金屬色墨水的情況下，當(dāng)以某個視角去看時，莫爾條紋看起來好像它們用普通墨水印刷，而以另一個視角(鏡面反射觀察角度)，因鏡面反射，它們看起來強得多。莫爾條紋外觀的類似變化可以用彩虹色墨水獲得。當(dāng)原始證件被掃描和復(fù)制或影印時，莫爾條紋外觀的這種變化完全消失。
多色情況的另一個優(yōu)點當(dāng)非標(biāo)準(zhǔn)墨水用于在基層的條帶中創(chuàng)建圖案時獲得。非標(biāo)準(zhǔn)墨水經(jīng)常是其顏色位于標(biāo)準(zhǔn)青色品紅色和黃色墨水的色移之外的墨水。因為位于基層條帶中并且用非標(biāo)準(zhǔn)墨水印刷的彩色圖案的高頻率，標(biāo)準(zhǔn)青色、品紅色、黃色和黑色復(fù)制系統(tǒng)將需要半色調(diào)處理原始顏色，從而損壞原始彩色圖案。因為基層條帶內(nèi)圖案的損壞，顯現(xiàn)層將不能產(chǎn)生原始條帶莫爾條紋。這提供防止偽造的另一種保護。
使用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)墨水印刷彩色圖像的一種可能方法(標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)彩色分離)已經(jīng)在(Ostromoukhov，Hersch)2000年1月4日提交的美國專利申請09/477,544中和在V.Ostromoukhov和R.D.Hersch的論文“Multi-color and artistic dithering(多色和藝術(shù)抖動)”，SIGGRAPH年會，1999，pp.425-432中描述。該方法，稱作“多色抖動”，使用類似于上述標(biāo)準(zhǔn)抖動的抖動顯示陣，并為基層的每個像素(半色調(diào)圖像)提供選擇其顏色，也就是墨水，墨水組合或者為該像素指定的背景顏色的方法。在曲線基層的情況下，相應(yīng)直線基本條帶層中的圖案可以由包含微結(jié)構(gòu)圖案的抖動顯示陣給出。幾何變換(x’＝gx(x，y)，y’=gy(x，y))被使用以便為曲線基本條帶格柵空間中的位置(x，y)獲得與抖動顯示陣內(nèi)相應(yīng)位置(x’，y’)相關(guān)聯(lián)的抖動閾級。如上述參考文獻中說明的，多色抖動方法由結(jié)構(gòu)保證起作用的顏色并排印刷。因此，該方法對于受益于高記錄精度且能夠用非標(biāo)準(zhǔn)墨水印刷的高端印刷裝備是理想的，從而使印刷的證件非常難以偽造，并且容易如上所述被鑒別。
基于掩模的多條帶莫爾條紋另一種感興趣的變化形式在于具有根據(jù)一個基本條帶方向(圖21，210)指定待再現(xiàn)的基層區(qū)域而根據(jù)另一個基本條帶方向(圖21，211)指定周圍區(qū)域的掩模。然后，根據(jù)它的方向，顯現(xiàn)線條格柵可以顯現(xiàn)掩模內(nèi)(212，放大的214)或外(213，放大的215)的條帶莫爾條紋。通過具有許多掩模，可以創(chuàng)建具有不同方向和/或周期的許多不同組的基本條帶圖案?？梢詣?chuàng)建具有并排或者一個位于另一個頂上的幾個顯現(xiàn)線條格柵的顯現(xiàn)層，從而能夠用單個顯現(xiàn)層顯現(xiàn)多個條帶莫爾條紋。
基本條帶的這種變化提供防止偽造的高度保護，因為影印設(shè)備，特別是彩色影印機易于根據(jù)它們的方向復(fù)制不同小的圖案或結(jié)構(gòu)(例如用非標(biāo)準(zhǔn)顏色印刷的圖案)。因此，顯現(xiàn)的莫爾條紋可能在某個方向上顯現(xiàn)而在其他方向上消失。
組合的多方向條帶莫爾條紋因為條帶莫爾條紋通過采樣許多不同的基本條帶圖案而形成，這些基本條帶圖案可能被干擾，部分損壞或者與其他圖案重疊。例如，可能將基本條帶圖案嵌入在具有各種顏色或強度的其他重疊圖案中，仍然能夠產(chǎn)生期望的條帶莫爾條紋。增強證件安全性的一種方法是多個條帶圖案以相同或可能不同方向和/或周期的疊加。圖22顯示包括三個疊加的基本條帶格柵的基層的實例，每個基本條帶格柵具有不同的方向和不同的基本條帶圖案。條帶莫爾條紋由不同方向(221，222，223)的線條格柵顯現(xiàn)。可以觀察到，當(dāng)更多的基本條帶格柵包含到基層中時，恢復(fù)包含在基本條帶格柵中的基本條帶圖案的形狀變得更困難。
該方法提供大的設(shè)計自由度，因為各個疊加的基本條帶層可以在顏色，強度，形狀，周期和方向上不同。顯現(xiàn)層也可以在方向和周期上不同。此外，一個或幾個基本條帶層以及可能地它們的顯現(xiàn)層可以是曲線。然后可以例如通過使一些莫爾條紋公開而保持其他莫爾條紋(隱藏圖案)保密來創(chuàng)建各種級別的鑒別。
基于相位的多圖案莫爾條紋創(chuàng)建組合多條帶莫爾條紋的另一種非常吸引人的可能性依賴于具有在基本條帶層的不同相位成像的多個交錯圖案的基本條帶的組成。不同圖案可能代表第一和第二基本形狀之間混合的平滑演化形狀。例如，圖23顯示4個基本圖案231，233，235，和237，其中231表示一個基本形狀，237表示第二基本形狀，且其中形狀233和235是中間混合形狀。這4個基本圖案在它們各自的基層232，234，236和238中水平壓縮、水平鏡像、再現(xiàn)和復(fù)制。相應(yīng)的條帶莫爾條紋可能通過在這些基層上疊加線條格柵230來顯現(xiàn)。
讓我們說明如何在基層(在下文稱作多圖案基層)中包含多圖案。圖24顯示顯現(xiàn)層2400和多圖案基層2405的水平放大視圖。當(dāng)水平移動顯現(xiàn)層2400時，產(chǎn)生的多圖案莫爾條紋是在基層2405中交錯的連續(xù)基本圖案2406，2407，2408，2409的放大和變換版本。
為了構(gòu)造基層，讓我們創(chuàng)建寬度為T1的k個基本條帶圖案2406，2407，2408，和2409。顯現(xiàn)層的周期T2可能例如根據(jù)所選圖案數(shù)k來細分。然后，基層通過將顯現(xiàn)層寬度的第一部分1/k從第一基本條帶圖案拷貝到基層(2401)，然后將顯現(xiàn)層寬度的第二部分1/k從第二基本條帶圖案拷貝到基層(2402)等來創(chuàng)建，直到顯現(xiàn)層寬度的第k個1/k部分從第k個基本條帶圖案拷貝到基層。這產(chǎn)生寬度為T2的第一基層片斷2410的部分1，2，3，4。下一個基層片斷2411通過繼續(xù)基本條帶圖案的連續(xù)部分到基層中的拷貝來構(gòu)造。從基本條帶圖案中提取的切片是繞回的，也就是，這些圖案表現(xiàn)為好像它們將在圖案平面內(nèi)水平地重復(fù)。所有其他基層片斷2412，2413等被構(gòu)造直到期望的基層寬度被填滿?；鶎佑?405中顯示的片斷構(gòu)成，可能地在基層上垂直地重復(fù)。這創(chuàng)建具有多個交錯圖案的基本條帶。
圖25給出結(jié)果的實例我們將相同的多圖案基層與顯現(xiàn)線條格柵250疊加并且依賴于顯現(xiàn)線條格柵的相對位置(相位)產(chǎn)生代表圖24的基本條帶圖案2406，2407，2408和2409處或之間中間圖案的莫爾條紋251，252，253或254。因此，產(chǎn)生的莫爾條紋包括包含到基層中的多個交錯圖案的變換和混合實例。
圖26顯示上述發(fā)明的基于相位的多圖案莫爾條紋方法完全不同于創(chuàng)建由線條格柵的疊加顯現(xiàn)的交錯圖像(潛像)的現(xiàn)有技術(shù)方法(例如在美國專利5,396,559中描述的方法，McGrew)。在我們的發(fā)明中，在多圖案基層261上移動顯現(xiàn)層(圖26，260)產(chǎn)生作為嵌入到基層中的圖案的放大和變換實例的莫爾條紋。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，顯現(xiàn)的圖案具有與形成基層的圖案相同的大小。現(xiàn)有技術(shù)基層262通過疊加潛像圖案263，264，265和266來形成。通過在現(xiàn)有技術(shù)基層262上疊加顯現(xiàn)線條格柵260，可以容易地驗證，262中存在的潛像不會在顯現(xiàn)圖案中放大。另外，當(dāng)在基層上水平地移位顯現(xiàn)層時，我們的發(fā)明產(chǎn)生平滑移動和平滑演化的莫爾條紋。這對于說明的現(xiàn)有技術(shù)方法不成立。最后，當(dāng)輕微地旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)層時，由我們的方法產(chǎn)生的莫爾條紋被剪切，但是仍然完全顯而易見，而現(xiàn)有技術(shù)的顯現(xiàn)圖案快速地損壞。
多圖案莫爾條紋也可以通過在用包含多圖案微結(jié)構(gòu)，也就是幾個基本條帶圖案處于不同相位的微結(jié)構(gòu)，的抖動顯示陣抖動的整體圖像上疊加顯現(xiàn)線條格柵來產(chǎn)生。這種多圖案抖動顯示陣可以根據(jù)在美國專利申請09/902,227，Images and security documents protected bymicrostructures(由微結(jié)構(gòu)保護的圖像和安全性證件)，發(fā)明者R.D.Hersch，E.Forler，B.Wittwer，P.Emmel中描述的方法，或者以當(dāng)將基本條帶圖案嵌入到抖動圖像中時相同的方法(參看上面的章節(jié)“條帶圖案的產(chǎn)生”)從多圖案基層中產(chǎn)生。
圖27顯示這種抖動整體圖像的實例。不疊加顯現(xiàn)層，僅整體圖像可見。當(dāng)在抖動圖像272頂上疊加并水平移動顯現(xiàn)線條格柵271時，多相位莫爾條紋可見，其從圖案273到274，274到275，275到276，276到277，277到278，278到279以及從279返回到273或與之相反連續(xù)地演化。
演化莫爾條紋基本條帶不需要精確地重復(fù)?？梢酝ㄟ^在連續(xù)基本條帶中包含演化圖案來創(chuàng)建演化的莫爾條紋。作為實例，圖28給出顯現(xiàn)線條格柵層(281)，具有演化基本條帶圖案的基本條帶層以及當(dāng)在相對于基層的不同水平位置處定位顯現(xiàn)線條格柵層時的相應(yīng)莫爾條紋(283，284)?？梢钥吹剑獱枟l紋從瑞士十字架(285)演化成像印刷形狀的“o”(286)。當(dāng)在基層頂上水平向右移動顯現(xiàn)層時，莫爾條紋從左到右平滑地移動且同時連續(xù)地修改它們的形狀。圖28，282在左側(cè)清晰地顯示基本條帶中的壓縮十字架，而在右側(cè)顯示壓縮的“o”形。在中間位置，基本條帶圖案形狀在這兩個極端圖案形狀之間混合。
中間基本條帶包含在極端圖案形狀之間混合(或變換)的圖案。左和右極端基本條帶圖案形狀的相對權(quán)可能和它們與當(dāng)前基本條帶的各自距離dl，dr成反比，也就是，在混合(或變換)過程中，左側(cè)基本條帶圖案形狀具有權(quán)dr/(dl+dr)而右側(cè)基本條帶圖案形狀具有權(quán)dl/(dl+dr)。形狀混合可以用目前最新的技術(shù)執(zhí)行，例如論文ThomasSederberg，“A Physically Based Approach to 2D Shape Blending(基于物理的2D圖像混合方法)”，Proc.Siggraph’92，計算機圖形學(xué)，Vol 26，No.2，1992年7月，25-34中描述的技術(shù)的一種。
直線和曲線條帶莫爾條紋的保護特性針對證件防偽的強保護性由任何微小圖案，黑白或彩色可以在基本格柵的各個條帶中產(chǎn)生的事實來提供。這種圖案不能由標(biāo)準(zhǔn)裝置例如影印機或打印機復(fù)制。由于顯現(xiàn)線條格柵，由原始證件產(chǎn)生的圖案變得容易由肉眼或由適當(dāng)裝置可見。以比原始圖案印刷設(shè)備低的分辨率工作的非法復(fù)制方法將不能復(fù)制原始圖案。因為這種偽造的證件不包含原始圖案，顯現(xiàn)層將不能顯現(xiàn)原始莫爾形狀，由視覺方法或使用適當(dāng)裝置的檢查將顯露證件是偽造的。
通過包含驗證信息到基本條帶中的安全性證件的保護本發(fā)明另一個保護特征在于顯現(xiàn)的莫爾條紋可以包含驗證證件真實性的代碼(編號，幾個數(shù)字或字符串)的事實。例如，護照編號或與護照編號相對應(yīng)的加密編號可以插入到護照持有者的照片的基本條帶中。也可以將與護照持有者的名字(直接名字或名字的加密實例)相對應(yīng)的字符串包含到基本條帶中。通過用顯現(xiàn)線條格柵顯現(xiàn)該編號，分別地該字符串，可以檢查(直接視覺檢查，或者使用用作驗證系統(tǒng)的裝置)出現(xiàn)作為莫爾條紋的編號，分別地字符串是否對應(yīng)于護照編號或分別地護照持有者的名字。由于在基層中具有不同方向和周期的多個基本條帶的可能，也可以設(shè)想幾個級別的驗證。一些驗證可以通過看莫爾條紋以簡明的方式執(zhí)行，而一些驗證將需要解密出現(xiàn)的莫爾條紋以便驗證證件的真實性。這對于保護例如身份證件及其持有者照片特別有用。沒有顯現(xiàn)層，照片是明顯的。使用顯現(xiàn)層，包含驗證碼的莫爾條紋變得明顯。
基層和顯現(xiàn)層的實施方案具有包含將出現(xiàn)作為莫爾條紋的圖案的條帶的基層和顯現(xiàn)層以多種技術(shù)實施。基層的重要實施方案是膠版印刷，噴墨印刷，染料升華印刷和彩箔燙印。
應(yīng)當(dāng)注意層(基層，顯現(xiàn)層或二者)也可以通過穿孔代替通過涂敷墨水而獲得。在典型的情況下，具有微觀點大小(比方說，50微米或更小)的強激光束逐個像素地掃描證件，當(dāng)被調(diào)制開和關(guān)時，以便在預(yù)先確定的像素位置穿孔襯底。顯現(xiàn)線條格柵可以例如通過將線條實施為由長度l的穿孔段和長度m的未穿孔段組成的部分穿孔線條，穿孔和未穿孔部分對(l，m)在整個線條長度上重復(fù)來創(chuàng)建。例如，可以選擇l＝8/10mm且m＝2/10mm。連續(xù)的線條可能以相同或不同的相位具有它們的穿孔段。值l和m的不同參數(shù)可以為不同的連續(xù)線條而選擇，以便保證對撕裂企圖的高抵抗力。安全性證件的不同激光微穿孔系統(tǒng)已經(jīng)在例如W.Hospel的“Application of laser technology to introducesecurity features on security documents in order to reducecounterfeiting”(激光技術(shù)的應(yīng)用以便在安全性證件上引入安全特征從而減少偽造)，SPIE Vol.3314，1998，pp.254-259中描述。
在又一種方法中，層(基層，顯現(xiàn)層，或二者)可以由物質(zhì)被例如激光或化學(xué)刻蝕的完全或部分去除來獲得。
為了改變莫爾條紋的顏色，也可以選擇讓顯現(xiàn)線條格柵由一組彩色線條代替透明線條組成(參看I.Amidror，R.D.Hersch的論文，Quantitative analysis of multichromatic moiré effects in thesuperposition of coloured periodic layers，Journal of Modern Optics，Vol.44，No.5，1997，883-889(彩色周期性層的疊加中多色莫爾效應(yīng)的量化分析，現(xiàn)代光學(xué)雜志，Vol.44，No.5，1997，883-889))。
雖然顯現(xiàn)層(線條格柵)通常將由在不透明背景上包含一組透明線條的薄膜或塑料載體來實施，它也可能用由圓柱狀顯微透鏡制成的線條格柵來實施。與相應(yīng)的部分透明線條格柵相比較，圓柱狀顯微透鏡提供較高的光強。當(dāng)基本條帶層的周期小時(例如小于1/3mm)，作為顯現(xiàn)層的圓柱狀顯微透鏡也可以提供較高的精度。為了產(chǎn)生曲線條帶莫爾條紋，也可以使用曲線圓柱狀顯微透鏡作為顯現(xiàn)層。也可以使用模仿圓柱狀顯微透鏡行為的衍射設(shè)備來代替圓柱狀顯微透鏡，以與能夠使用由菲涅耳波帶片制成的衍射設(shè)備模仿顯微透鏡陣列(參看B.Saleh，M.C.Teich，F(xiàn)undamentals of Photonics(光子學(xué)基礎(chǔ))，John Wiley，1991，p.116)相同的方式。
在基層包含在光學(xué)可變表面圖案，例如衍射設(shè)備中的情況下，形成基層的圖像需要進一步處理，以為其圖案圖像像素的每個或者至少為其有效像素(例如黑色像素)產(chǎn)生凸紋結(jié)構(gòu)，其由例如具有根據(jù)期望的入射和衍射光角度，根據(jù)期望的衍射光強度以及可能地根據(jù)相對于相鄰區(qū)域衍射顏色的衍射光顏色期望變化的方向、周期、凸紋和面積比的周期性功能分布圖(線條格柵)組成(參看美國專利5,032,003發(fā)明者Antes和4,984,824Antes和Saxer)。該凸紋結(jié)構(gòu)復(fù)制在用于創(chuàng)建壓花模的主結(jié)構(gòu)上。壓花模然后用于在光學(xué)設(shè)備襯底上壓制包括基層的凸紋結(jié)構(gòu)(更多信息可以在美國專利4,761,253發(fā)明者Antes中，以及在J.F.Moser的論文Document protection by OpticallyVariable Graphics(由光學(xué)可變圖形的證件保護)(Kinemagram)，光學(xué)證件安全性中，Ed.R.L.Van Renesse，Artech House，London，1998，pp.247-266中發(fā)現(xiàn))。
應(yīng)當(dāng)注意，通?；鶎雍惋@現(xiàn)層不需要完整它們可以由另外的層或由隨機形狀掩蔽。然而，莫爾條紋將仍然變得明顯。
使用條帶莫爾條紋的證件鑒別本發(fā)明涉及基于條帶莫爾條紋鑒別證件和貴重物品的方法。雖然本發(fā)明可能具有幾種實施方案和變化形式，特別感興趣的幾種實施方案在這里作為實例給出，而不將本發(fā)明的范圍限制于這些特殊實施方案。
在本發(fā)明的一種實施方案中，條帶莫爾條紋可以通過疊加出現(xiàn)在相同證件或物品(鈔票，支票等)的兩個不同區(qū)域上的基層和顯現(xiàn)層來顯現(xiàn)。另外，為了比較的目的，證件可能在證件的第三區(qū)域中包括顯示當(dāng)基層和顯現(xiàn)層根據(jù)優(yōu)選方向和可能地根據(jù)優(yōu)選相對位置放置一個在另一個頂上時的期望條帶莫爾條紋的圖像。
在本發(fā)明的第二實施方案中，僅基層出現(xiàn)在證件本身上，而顯現(xiàn)層由操作員或者視覺上或光學(xué)上驗證證件真實性的裝置疊加在它上面。為了比較的目的，期望的條帶莫爾條紋可能作為圖像表示為證件上或者獨立設(shè)備上，例如顯現(xiàn)設(shè)備上。顯現(xiàn)層可能是在薄膜上或者在透明塑料片上成像的線條格柵。它也可能由圓柱狀顯微透鏡實現(xiàn)。
鑒別證件的方法包括步驟a)用包括包含圖案的基本條帶的基層和包含線條格柵的顯現(xiàn)層疊加證件，從而產(chǎn)生莫爾條紋，以及b)比較所述莫爾條紋和參考莫爾條紋，并且依賴于比較結(jié)果，接受或拒絕證件，其中顯現(xiàn)線條格柵的連續(xù)線條在基層內(nèi)采樣基本條帶圖案的不同實例，并且其中產(chǎn)生的莫爾條紋是基層圖案的變換，包含放大和可能地其他變換例如鏡像和剪切。
應(yīng)當(dāng)提及，在本發(fā)明中，基本條帶層，線條格柵顯現(xiàn)層或二者可能幾何地變換，從而非周期性。
上面步驟b)中的比較可以由人類生物系統(tǒng)(人用眼睛和大腦)，或者通過在本公開內(nèi)容中隨后描述的裝置來執(zhí)行。
參考莫爾條紋可以由樣品基本條帶層和線條格柵顯現(xiàn)層的疊加的圖像采集(例如由照相機)獲得，或者它可以由使用上面給出的數(shù)學(xué)公式計算獲得。當(dāng)鑒別由人來執(zhí)行時，參考莫爾條紋也可能是基于先前看到的參考條帶莫爾條紋的記憶參考莫爾條紋。
在基本條帶層形成為印刷在證件上的半色調(diào)圖像一部分的情況下，基本條帶層圖案將與證件上的其他區(qū)域用肉眼不可區(qū)分。但是，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明鑒別證件時，莫爾條紋將變得立刻明顯。
通過影印機，通過臺式出版系統(tǒng)，通過照相過程，或者通過任何其他偽造方法，模擬或數(shù)字的，偽造根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的證件的任何嘗試將不可避免地影響(即使輕微地)包含在證件中的基本條帶層圖案的大小和形狀(例如，因網(wǎng)點增益或墨水蔓延，如本領(lǐng)域中眾所周知的)。但是因為疊加的線條層之間的莫爾條紋對于基層或顯現(xiàn)層中任何微觀變化非常敏感，根據(jù)本發(fā)明保護的任何證件變得非常難以偽造，并且用作區(qū)分真實證件和偽造證件的方法。
如果基本條帶層使用標(biāo)準(zhǔn)印刷過程印刷在證件上，高安全性被提供而不需要證件生產(chǎn)中的另外成本。但是，基本條帶層可以由其他方法，例如通過在光學(xué)可變設(shè)備(例如動態(tài)全息圖)上產(chǎn)生基層以及通過將該光學(xué)可變設(shè)備嵌入到待保護的證件或物品中來成像到證件中。
本發(fā)明的各種實施方案可以用作在光盤介質(zhì)上提供的多媒體產(chǎn)品，包括音樂，視頻，軟件產(chǎn)品等的保護和鑒別的安全性設(shè)備。例如，基層可以印刷在光盤例如CD或DVD上面而顯現(xiàn)層包括在其塑料盒或封裝中。
通過條帶莫爾條紋的貴重物品的鑒別本發(fā)明的各種實施方案也可以用作保護和鑒別工業(yè)包裝，例如藥品、化妝品等的盒子的安全性設(shè)備。例如，盒蓋可以包括基層，而顯現(xiàn)層位于盒子上。包括透明部分或透明窗口的包裝經(jīng)常用于銷售大量種類的產(chǎn)品，包括例如音頻和視頻電纜，磁帶，香水等，其中包裝的透明部分使得客戶能夠看到包裝內(nèi)的產(chǎn)品。但是包裝的透明部分也可以通過使用透明窗口的一部分作為顯現(xiàn)層(其中基層位于產(chǎn)品自身上)而有利地用于產(chǎn)品的鑒別和防偽。應(yīng)當(dāng)注意，基層和顯現(xiàn)層也可以印刷在粘貼或附加到產(chǎn)品自身或到包裝上的單獨安全性標(biāo)簽或粘貼物上。可以由本發(fā)明保護的包裝的幾種可能實施方案在下面說明，類似于在美國專利申請?zhí)?9/902,445(Amidror和Hersch)在那里圖17-22中描述的實例。但是，因為在本發(fā)明中，莫爾條紋以反射模式清晰可見，基層中基本條帶圖案的包含以及線條格柵作為顯現(xiàn)層的使用使得貴重物品的保護比使用美國專利申請?zhí)?9/902,445(Amidror和Hersch)中描述的方法有效得多。
圖29A示意地說明帶有至少一個基層292的光盤291，以及帶有至少一個顯現(xiàn)層(顯現(xiàn)線條格柵)294的其封面(或盒子)293。當(dāng)光盤位于其封面內(nèi)時(圖29B)，莫爾條紋295在一個顯現(xiàn)層和一個基層之間產(chǎn)生。當(dāng)光盤慢慢地插入封面293中或從其封面293中取出時，這些莫爾條紋動態(tài)地變化。因此，這些莫爾條紋用作可靠的鑒別方法并且保證光盤及其包裝實際可信。在典型的情況下，莫爾條紋可以包括公司的標(biāo)志，或者任何其他期望文本或符號，或者黑和白色或者彩色。
圖30示意地說明用于保護封裝在包括滑動部分301和外部封面302的盒子中的產(chǎn)品的本發(fā)明可能實施方案，其中移動部分的至少一個單元，例如產(chǎn)品帶有至少一個基層303，并且外部封面302帶有至少一個顯現(xiàn)層(顯現(xiàn)線條格柵)304。通過將產(chǎn)品滑動到封面中，動態(tài)的莫爾條紋例如演化的莫爾條紋或多圖案莫爾條紋可以產(chǎn)生。
圖31說明藥用產(chǎn)品例如醫(yī)學(xué)藥品的可能保護?；鶎?11可以覆蓋醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的可能不透明載體的全部表面。顯現(xiàn)層312可能由包括顯現(xiàn)線條格柵的塑料片制成的可移動條紋實施。通過將顯現(xiàn)層拉入拉出或者通過橫向地移動它，顯現(xiàn)的莫爾條紋變成動態(tài)的。
圖32示意地說明用于保護在包括滑動透明塑料前部321和后板322的包裝中銷售的產(chǎn)品的本發(fā)明另一種可能實施方案，后板可以印刷或帶有產(chǎn)品的描述。這種包裝經(jīng)常用于銷售視頻和音頻電纜，或者存放在塑料前部321的殼體(或容納)323內(nèi)的任何其他產(chǎn)品。經(jīng)常，這種包裝在后板的頂部中具有小孔324且在塑料前部321中具有匹配的孔325，以便將包裝懸掛在銷售點。后板322可能帶有至少一個基層326，而塑料前部可能帶有至少一個顯現(xiàn)層327，使得當(dāng)包裝閉合時，莫爾條紋在至少一個顯現(xiàn)層和至少一個基層之間產(chǎn)生。這里，再次，當(dāng)滑動塑料前部321沿著后板322滑動時，莫爾條紋動態(tài)地變化。
圖33示意地說明用于保護封裝在具有旋轉(zhuǎn)蓋331的盒子330中的產(chǎn)品的本發(fā)明又一種可能實施方案。旋轉(zhuǎn)蓋331帶有至少一個基層332，并且盒子自身帶有至少一個顯現(xiàn)層333。當(dāng)盒子閉合時，基層332正好位于顯現(xiàn)層333后面，使得莫爾條紋產(chǎn)生。而當(dāng)旋轉(zhuǎn)蓋331打開或關(guān)閉時，莫爾條紋動態(tài)地變化。
圖34示意地說明用于保護在瓶子中銷售的產(chǎn)品(例如葡萄，威士忌，香水等)的本發(fā)明又一種可能實施方案。例如，粘貼在瓶子342上的產(chǎn)品標(biāo)簽341可能帶有基層343，而可能由裝飾線345連接到瓶子上的另一個標(biāo)簽344帶有顯現(xiàn)層346。產(chǎn)品的鑒別可以通過在標(biāo)簽341的基層343上疊加標(biāo)簽344的顯現(xiàn)層346來執(zhí)行，使得例如帶有產(chǎn)品名字的清晰可見的莫爾條紋產(chǎn)生。
在顯現(xiàn)層和基層可能在彼此頂上主要沿著一個方向滑動的情況下，例如圖29A，29B，30，31，32中所示的實施方案中，可以設(shè)想多圖案莫爾條紋或可演化的莫爾條紋，其中顯現(xiàn)層的平移使得連續(xù)不同的莫爾條紋可見，從而產(chǎn)生動畫。
在顯現(xiàn)層和基層可能在彼此頂上旋轉(zhuǎn)的情況下，如圖33中，可以優(yōu)選地設(shè)想基層和顯現(xiàn)層以便為此目的產(chǎn)生特別吸引人的莫爾條紋。
有時，可能在它們的位置或者它們的角色方面調(diào)換顯現(xiàn)層和基層。
動態(tài)印刷的私人證件的鑒別因為例如在2001年12月3日提交的美國專利申請09/902,227，Images and security documents protected by microstructures(由微結(jié)構(gòu)保護的圖像和安全性證件)，發(fā)明者R.D.Hersch，E.Forler，B.Wittwer，P.Emmel中，或者在2002年7月5日提交的后繼PCT申請PCT/IB02/02686，R.D.Hersch，B.Wittwer，E.Forler，P.Emmel，D.Biemann，D.Gorostidi中說明的自動產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)圖像的能力，能夠產(chǎn)生和印刷在飛行私人證件例如旅行證件和入場券上。這些證件包括由包含給出關(guān)于證件持有者以及關(guān)于證件目的的信息的文本的微結(jié)構(gòu)組成的圖像，例如指定出發(fā)和達到位置以及有效日期的旅行證件，或者指定事件、位置編號和在日期和時間方面的有效性的運動事件入場券。為了使偽造非常困難，這些發(fā)明提出產(chǎn)生兩層微結(jié)構(gòu)的方法，一個以低頻率，也就是容易由簡單的肉眼檢查可見，而一個以高頻率，其需要仔細的肉眼檢查或者使用放大鏡檢查。
在本發(fā)明中，我們提出綜合作為基本條帶層的該第二微結(jié)構(gòu)層并且由于顯現(xiàn)線條格柵而顯現(xiàn)它。這允許第一微結(jié)構(gòu)圖案層的簡明直接檢查，以及用實施為薄膜，塑料片，圓柱狀顯微透鏡或模仿圓柱狀顯微透鏡的衍射設(shè)備的顯現(xiàn)線條格柵的第二微結(jié)構(gòu)圖案層的檢查。
用于產(chǎn)生包括第一級、直接可見微結(jié)構(gòu)圖案以及用顯現(xiàn)線條格柵可顯現(xiàn)的微小第二級微結(jié)構(gòu)圖案的圖像的簡單方法在于，創(chuàng)造包含微小第二級基本條帶圖案的抖動顯示陣，并且通過在美國專利申請09/902,227，Images and security documents protected bymicrostructures(由微結(jié)構(gòu)保護的圖像和安全性證件)，發(fā)明者R.D.Hersch，E.Forler，B.Wittwer，P.Emmel中詳細描述的后處理將該抖動顯示陣用作目標(biāo)圖像均衡化的高頻抖動陣列。
作為產(chǎn)生包括第一級、直接可見微結(jié)構(gòu)圖案以及用顯現(xiàn)線條格柵可顯現(xiàn)的微小第二級微結(jié)構(gòu)圖案的圖像的備選方法在于實施下面的步驟a)選擇整體圖像，例如風(fēng)景或證件持有者的照片；b)根據(jù)與證件相關(guān)的信息，將第一級微結(jié)構(gòu)創(chuàng)建為可能地位圖或多強度圖像；c)可能地根據(jù)美國專利申請09/902,227(R.D.Hersch等人)，或者根據(jù)Oleg Veryovka和John Buchanan的論文“Texture-basedDither Matrices”Computer Graphics Forum Vol.19，No.1，pp 51-64(“基于紋理的抖動顯示陣”計算機圖形學(xué)論壇Vol.19，No.1，pp51-64)，創(chuàng)建包括第一級微結(jié)構(gòu)的抖動整體圖像；d)將第二級微結(jié)構(gòu)圖案(也稱作納米結(jié)構(gòu)圖案)創(chuàng)建為位圖或多強度圖像；e)以與(c)中類似的方式創(chuàng)建包括第二級微結(jié)構(gòu)圖案(納米結(jié)構(gòu)圖案)的抖動整體圖像；f)由組合兩個抖動圖像的操作，也就是通過為每個像素創(chuàng)建組合，例如，包括第一級微結(jié)構(gòu)的抖動整體圖像和包括第二級微結(jié)構(gòu)圖案的抖動整體圖像的加權(quán)平均或邏輯運算來產(chǎn)生最終的抖動整體圖像。運算的類型和可能地相對權(quán)可以調(diào)節(jié)，以便使得第一級微結(jié)構(gòu)或第二級微結(jié)構(gòu)圖案更明顯。加權(quán)平均運算可以施加在像素強度值上，產(chǎn)生最終的灰度級圖像，或者它可以例如通過選擇比抖動圖像的大小高4×4倍的最終組合二值圖像大小來空間地施加。為了執(zhí)行空間加權(quán)平均，可以復(fù)制4×4(或8×8)像素矩陣，并且依賴于待組合的兩個抖動圖像的相對權(quán)，將4×4像素內(nèi)給定數(shù)目的像素關(guān)聯(lián)到兩個抖動圖像中的一個，并且將剩余像素關(guān)聯(lián)到另一個抖動圖像。為了產(chǎn)生好的結(jié)果，4×4矩陣內(nèi)像素的指定順序可以遵循拜爾抖動閾級的分布(H.R.Kang，Digital Color Halftoning(數(shù)字彩色半色調(diào))，SPIE出版社，1999，pp.279-282，T4)。
為了提供平滑的整體圖像，也可以選擇用包含第二級微結(jié)構(gòu)圖案的抖動顯示陣抖動覆蓋整體圖像的基本條帶的僅部分(例如1/4)，而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)抖動方法，例如使用包括小聚合點的抖動顯示陣抖動剩余部分(例如3/4)。這有點類似于多圖案抖動，其中一組基本條帶圖案是第二級微結(jié)構(gòu)圖案而其他組基本條帶圖案是標(biāo)準(zhǔn)聚合點。
作為結(jié)果的最終組合的兩級抖動整體圖像包括容易可讀的微結(jié)構(gòu)和用顯現(xiàn)線條格柵可顯現(xiàn)的微結(jié)構(gòu)圖案。這種證件的更復(fù)雜變化包括以不同方向和周期的幾個第一級微結(jié)構(gòu)以及可能地幾個第二級微結(jié)構(gòu)，同樣以不同的方向和周期。
使用莫爾條紋圖像的證件的鑒別裝置包括基層的證件的視覺鑒別裝置可能包括由根據(jù)本公開內(nèi)容制備的線條格柵組成的顯現(xiàn)層，其位于證件的基層頂上。證件可能從上面(反射模式)或者可能從下面(傳輸模式)照射。
如果鑒別由肉眼觀察，也就是由操作員執(zhí)行，人類生物系統(tǒng)(人眼和大腦)用作由基層和顯現(xiàn)層的疊加產(chǎn)生的莫爾條紋的采集裝置，并且用作比較采集的莫爾條紋和參考(或記憶的)莫爾條紋的裝置。在這種情況下光源可能是自然(例如日光)或人造的。
其框圖在圖35中顯示的證件的自動鑒別裝置包括由線條格柵組成的顯現(xiàn)層351，圖像采集裝置352例如照相機，光源(圖中沒有顯示)，以及用于比較采集的莫爾條紋和參考莫爾條紋的比較系統(tǒng)353。如果匹配失敗，證件將不被鑒別并且裝置354的證件處理設(shè)備將拒絕證件。比較系統(tǒng)353可以由包括處理器，存儲器和輸入-輸出端口的微型計算機實現(xiàn)。集成的單片微型計算機可以用于該目的。為了自動鑒別，圖像采集裝置352需要連接到包括比較處理器353的微型計算機，其又控制用于根據(jù)由微處理器運算的比較來接受或拒絕待鑒別證件的證件處理設(shè)備354。
參考莫爾條紋圖像可以通過樣品基層和顯現(xiàn)層疊加的圖像采集(例如通過照相機)獲得，或者它可以作為預(yù)處理步驟通過在期望的位置和角度以字節(jié)圖疊加基層和顯現(xiàn)層來計算。多個位置和/或角度可以對應(yīng)于不同的莫爾條紋并且允許更徹底的鑒別。
比較處理器通過匹配采集的莫爾條紋圖像和參考圖像來進行圖像比較；執(zhí)行該比較的方法實例已經(jīng)由Amidor和Hersch在美國專利5,995,638號中詳細地提出。該比較產(chǎn)生給出采集的莫爾條紋和參考莫爾條紋之間近似程度的至少一個近似值。這些近似值然后用作使證件處理設(shè)備接受或拒絕證件的標(biāo)準(zhǔn)。
使用莫爾條紋圖像鑒別證件的計算系統(tǒng)提出的裝置也可以由計算系統(tǒng)代替，以便允許顯現(xiàn)線條格柵(顯現(xiàn)層，參看圖36，361)電子地疊加在采集的基層圖像(圖36，360)上。疊加僅僅是顯現(xiàn)線條格柵位圖和由照相機采集的正確放置的基層圖案之間的整數(shù)乘法運算(圖36，362)。在顯現(xiàn)線條格柵透明(“1”)的位置，相應(yīng)的基層像素將出現(xiàn)，而在顯現(xiàn)線條格柵不透明(“0”)的位置，黑色像素將產(chǎn)生代替相應(yīng)的基層像素。代表基層和顯現(xiàn)層疊加的數(shù)字圖像的作為結(jié)果的多強度圖像(圖36，363)然后用低通濾波器濾波(圖36，364)，以便消除高頻也就是由人眼或者由照相機從正常觀察距離不可見的頻率(這種濾波器在論文V.Ostromoukhov和R.D.Hersch，Multi-color and artistic dithering，SIGGRAPH AnnualConference，1999，pp.425-432(多色和藝術(shù)抖動，SIGGRAPH年會，1999，pp.425-342)中描述)。作為結(jié)果濾波后的多強度圖像是莫爾條紋圖像(圖36，366)并且可以與參考莫爾條紋圖像比較(圖36，365)，以便決定證件是否將被接受或拒絕。
通過莫爾條紋鑒別證件的計算系統(tǒng)因此將包括圖像采集裝置(類似于圖35，352)，例如照相機，用于采集具有包含基本條帶的基層的證件，所述基本條帶包含圖案。它還包括在存儲器中將采集的基層圖像與包括線條格柵的相應(yīng)顯現(xiàn)層圖像相乘并且產(chǎn)生基層和顯現(xiàn)層疊加的數(shù)字圖像的程序模塊。它還包括對該數(shù)字圖像執(zhí)行低通濾波操作以便獲得莫爾條紋的程序模塊。它也包括將計算的莫爾條紋與參考莫爾條紋相比較并且根據(jù)比較，接受或拒絕證件的程序模塊。
這種計算系統(tǒng)允許自動鑒別具有可能從一個證件到下一個而有所不同的基層幾何布局的證件，因此提供防止偽造企圖的更強的保護。對于每個證件，基層幾何布局對應(yīng)于顯現(xiàn)層的給定幾何布局，當(dāng)電子地疊加(也就是相乘)時，產(chǎn)生期望(參考)莫爾條紋。證件可能包括信息例如標(biāo)識待施加顯現(xiàn)層的條形碼或計算機可讀編號。計算系統(tǒng)可以讀出該信息并且施加正確的顯現(xiàn)層，以便計算莫爾條紋圖像并且將它和相應(yīng)的參考莫爾條紋圖像比較以便決定證件是否被接受或拒絕。
本發(fā)明的優(yōu)點在本發(fā)明中公開的新的鑒別和防偽方法的優(yōu)點很多。
1.與由I.Amidror和R.D.Hersch(美國專利6,249,588號及其部分延續(xù)美國專利5.995,638號，美國專利申請序列號09/902,445)和由I.Amidror(美國專利申請序列號10/183,550)創(chuàng)造的先前發(fā)明相比較，本發(fā)明具有重要的優(yōu)點，即顯現(xiàn)線條格柵允許比顯現(xiàn)2D點屏(主屏)更多的光通過。這允許以反射模式鑒別證件，而不需要顯微透鏡陣列，或證件下面特殊的光源。另一個優(yōu)點在于在本發(fā)明中，基本條帶空間的長度不受限，因此產(chǎn)生的莫爾條紋可能包括大量圖案，例如形成文本句子(幾個單詞)或文本段的許多印刷字符的事實。
2.本發(fā)明在包含圖案到基本條帶中方面提供大的自由度。圖案可以沿著基本條帶強烈地變化，也可以跨越不同基本條帶而稍微變化。
3.因為莫爾條紋可以反射模式顯現(xiàn)，包含在基本條帶中的圖案可能包括不透明墨水，例如金屬色墨水。金屬色墨水具有以鏡面光反射角度產(chǎn)生特別強的莫爾條紋的另外優(yōu)點。另外，基本條帶可能印刷在完全不透明的材料上，例如金屬箔或金屬盒。
4.曲線條帶格柵和曲線條帶莫爾條紋可以通過將幾何變換施加到基層和可能地顯現(xiàn)層來產(chǎn)生。這種曲線條帶格柵可能包括許多不同的方向和頻率，當(dāng)由掃描設(shè)備(彩色影印機，臺式掃描儀)掃描時，其可能產(chǎn)生多余的次莫爾條紋。如果曲線條帶格柵包含大范圍逐漸變化的頻率，偽造者的掃描或復(fù)制頻率將與條帶格柵頻率的一些或它們的諧波沖突并且在偽造的證件中產(chǎn)生非常明顯的多余莫爾效應(yīng)(類似于如上所述在章節(jié)“發(fā)明背景”中英國專利1,138,011號中描述的效果)。另外，曲線莫爾條紋傾向于強烈地放大曲線基層的特定部分，而在其他部分上具有較小的放大。強的放大可能對于肉眼觀察嵌入在基本條帶中的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)圖案(例如包括彩色微結(jié)構(gòu))是有用的。
5.當(dāng)非標(biāo)準(zhǔn)墨水用來創(chuàng)建基層條帶中的圖案時，標(biāo)準(zhǔn)青色、品紅色、黃色和黑色復(fù)制系統(tǒng)將需要根據(jù)它們自身的半色調(diào)處理算法來半色調(diào)處理原始顏色，從而損壞原始彩色圖案。因為基層的條帶中圖案的損壞，顯現(xiàn)層將不能產(chǎn)生原始莫爾條紋。
6.基本條帶可能例如使用美國專利申請09/477,544(Ostromoukhov，Hersch)中描述的方法，用以高記錄精確度并排印刷的不透明彩色圖案填充。因為由基本格柵和顯現(xiàn)線條格柵的疊加在其間產(chǎn)生的莫爾條紋對存在于基層基本條帶中圖案的任何微觀變化非常敏感，根據(jù)本發(fā)明保護的任何證件非常難以偽造。顯現(xiàn)的莫爾條紋用作容易區(qū)分真實證件和偽造證件的方法。
7.本發(fā)明的另一個重要優(yōu)點在于，它可以用于鑒別印刷在可能不透明或透明的任何種類載體，包括紙張，塑料材料等上的證件。此外，本發(fā)明的方法可以包含在半色調(diào)的B/W或彩色圖像(簡單恒定圖像，色調(diào)或顏色等級，或復(fù)雜照片)中。因為它可以使用標(biāo)準(zhǔn)原始證件印刷過程產(chǎn)生，本發(fā)明提供高安全性而無需另外的成本。
8.此外，根據(jù)本發(fā)明印刷在證件上的基層不需要具有恒定的強度級。相反地，它可能在其基本條帶中包含具有可能地逐漸變化的大小和形狀或者具有可變強度的圖案前景和背景的圖案。這些圖案可以包含(或隱藏)在文檔上任何可變強度半色調(diào)圖像中(例如照片，肖像，風(fēng)景，或任何裝飾母題，其可能與由疊加中的莫爾條紋產(chǎn)生的主題不同)。當(dāng)沿著基本條帶改變圖案時，相應(yīng)的莫爾條紋也將在它們的莫爾條帶中變化。類似地，基本條帶中的顏色也可能根據(jù)它的位置逐漸變化。然后，相應(yīng)的彩色莫爾條紋也將在它們的莫爾條帶中變化。這些變化形式的每個具有使得偽造更困難的優(yōu)點，從而進一步增強由本發(fā)明保護的安全性。
9.另外，可以創(chuàng)建具有根據(jù)特定掩模放置在證件不同區(qū)域中的不同基本條帶，或者具有放置在彼此頂上的不同基本條帶的基層。這能夠產(chǎn)生可以具有不同方向、形狀、強度和可能地顏色并且可以由包括單個顯現(xiàn)線條格柵或多個顯現(xiàn)線條格柵的顯現(xiàn)層顯現(xiàn)的莫爾條紋。不同基本條帶圖案的疊加可以允許隱藏基本條帶圖案的一些，從而提供對僅可由主管當(dāng)局或者由專用鑒別設(shè)備檢測的保護隱藏方法的支持。
10.本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于它產(chǎn)生當(dāng)基層和顯現(xiàn)層一個相對于另一個移動或旋轉(zhuǎn)時變化的動態(tài)莫爾條紋的能力。通過平滑地改變位于基本條帶中的圖案，可以產(chǎn)生平滑變化的莫爾條紋。作為選擇，通過將基本條帶圖案的不同變化形式以不同的相位包含到基本條帶中，可以產(chǎn)生當(dāng)在基層頂上移動顯現(xiàn)層時其形狀、強度和顏色可以平滑或強烈變化的多圖案莫爾條紋。產(chǎn)生的莫爾條紋形狀、強度和/或顏色的這種變化可義變成參考并且提供鑒別證件或貴重物品的簡易方法。
11.另一個優(yōu)點在于從可變強度(或顏色)圖像顯現(xiàn)的莫爾條紋可能代表可用來檢查證件真實性的代碼的事實。這對于保護例如身份證件以及其持有者的照片特別有用。沒有顯現(xiàn)層，照片是明顯的。使用顯現(xiàn)層，包含驗證碼的莫爾條紋變得明顯。
12.基本條帶圖案包含到可變強度(或顏色)圖案中可以提供第二級微小微結(jié)構(gòu)圖案，當(dāng)由顯現(xiàn)線條格柵顯現(xiàn)時其產(chǎn)生給出關(guān)于包含該圖像的證件有效性的信息，例如具有出發(fā)、到達和有效性信息的旅行證件或者具有事件名和入場券有效性數(shù)據(jù)的入場券。
13.幾何變換允許根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)(例如基本條帶格柵的幾何布局可能每個月改變)創(chuàng)建大量基本條帶設(shè)計，其由相應(yīng)變換的顯現(xiàn)線條格柵顯現(xiàn)。該大量設(shè)計能力使得可能的偽造者連續(xù)地使偽造設(shè)計適應(yīng)新的幾何變換非常困難。
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權(quán)利要求
1.一種通過使用莫爾條紋鑒別證件的方法，該方法包括步驟a)將具有包含圖案的基層的證件與包含顯現(xiàn)線條格柵的顯現(xiàn)層疊加，從而產(chǎn)生莫爾條紋，以及b)比較所述莫爾條紋和參考莫爾條紋并且依賴于比較的結(jié)果，接受或拒絕證件，其中顯現(xiàn)線條格柵的連續(xù)線條在基層內(nèi)采樣圖案的不同實例，并且其中產(chǎn)生的莫爾條紋是基層圖案的變換，所述變換至少包括放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層至少包括一組基本條帶并且其中基本條帶包含選自印刷字符，可變形狀圖案，可變強度圖案和可變顏色圖案的圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中存在于連續(xù)基本條帶內(nèi)的圖案是相似的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中至少一組基本條帶是曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中顯現(xiàn)線條格柵是曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中基本條帶和顯現(xiàn)線條格柵是曲線并且其中所述曲線基本條帶和所述曲線線條格柵由幾何變換獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中證件根據(jù)用于產(chǎn)生基層和用于產(chǎn)生其相應(yīng)顯現(xiàn)層的幾何變換參數(shù)個性化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中基層包括由選自方向參數(shù)，周期參數(shù)，幾何變換參數(shù)和指定基層與顯現(xiàn)層相對方向和位置的參數(shù)表征的多組基本條帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中顯現(xiàn)線條格柵包括選自連續(xù)線，點線，間斷線和部分穿孔線的線條。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層包括多個交錯圖案，并且其中在基層頂上移動顯現(xiàn)層產(chǎn)生包含多個交錯圖案的變換和混合實例的莫爾條紋。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中參考莫爾條紋是先前在已知真實的證件中基層和顯現(xiàn)層的疊加中看到的記憶參考莫爾條紋。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中參考莫爾條紋根據(jù)選自技術(shù)(a)基層和顯現(xiàn)層的疊加的圖像采集，(b)基層和顯現(xiàn)層在字節(jié)圖中的疊加的計算，以及(c)通過對基層圖案施加變換的計算的技術(shù)而獲得。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中比較莫爾條紋和參考莫爾條紋由肉眼觀察來執(zhí)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層在不透明載體上成像而顯現(xiàn)層在透明載體上成像。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層和顯現(xiàn)層位于相同證件的兩個不同區(qū)域上，從而使得莫爾條紋的肉眼觀察能夠由所述證件的基層和顯現(xiàn)層的疊加來執(zhí)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層由用于將圖像轉(zhuǎn)印到載體上的處理創(chuàng)建，所述處理選自平版印刷，影印，攝影，電子攝影，雕刻，刻蝕，穿孔，浮雕，噴墨和染料升華處理。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中顯現(xiàn)層是選自具有透明線的不透明塑料，圓柱狀顯微透鏡和模仿圓柱狀顯微透鏡行為的衍射設(shè)備的單元。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中證件是選自鈔票，支票，商業(yè)票據(jù)，身份證，護照，旅行證件，入場券，貴重物品，貴重產(chǎn)品，粘貼在貴重產(chǎn)品上的標(biāo)簽，貴重產(chǎn)品的包裝的單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層包含其顏色根據(jù)它們的位置逐漸變化的圖案，從而在層疊加中產(chǎn)生它們的顏色根據(jù)它們的位置而變化的莫爾條紋。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層包含具有逐漸變化的形狀，并且包含在選自可變強度抖動圖像和顏色抖動圖像的圖像中的圖案。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層包含由形成至少一個文本單詞的印刷字符組成的圖案。
22.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中基層包括由選自方向參數(shù)和周期參數(shù)的不同參數(shù)表征的多組基本條帶。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層圖案使用至少一種非標(biāo)準(zhǔn)墨水印刷，從而使得使用在常見影印機和臺式系統(tǒng)中可獲得的標(biāo)準(zhǔn)青色，品紅色，黃色和黑色印刷顏色進行它的忠實復(fù)制困難。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層圖案至少部分使用金屬色墨水復(fù)制，從而產(chǎn)生在鏡面觀察角度強烈可見的莫爾條紋。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中比較莫爾條紋和參考莫爾條紋通過比較莫爾條紋中至少一個單元和參考莫爾條紋中至少一個單元進行。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中比較莫爾條紋和參考莫爾條紋在于比較包含在莫爾條紋中的代碼和位于相同證件上的參考代碼。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中比較莫爾條紋和參考莫爾條紋在于解密包含在莫爾條紋中的代碼并且將它與參考解密代碼相比較。
28.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中基層包括用包含基本條帶圖案的抖動顯示陣抖動的圖像，其中沒有顯現(xiàn)層，圖像出現(xiàn)，而使用顯現(xiàn)層，能夠驗證證件真實性的莫爾條紋出現(xiàn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中圖像是證件持有者的照片。
30.一種安全性證件，包括(a)包括基本條帶的基層，所述基本條帶包含圖案，以及(b)包括線條格柵的顯現(xiàn)層，其中基本條帶和顯現(xiàn)層的疊加產(chǎn)生莫爾條紋，其是基本條帶圖案的變換實例，該變換包括放大。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中各個基本條帶包含選自印刷字符，可變形狀圖案，可變強度圖案和可變顏色圖案的圖案。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的安全性證件，其中存在于連續(xù)基本條帶內(nèi)的圖案是相似的。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層包括多個交錯圖案，并且其中在基層頂上移動顯現(xiàn)層產(chǎn)生包含多個交錯圖案的變換和混合實例的莫爾條紋。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中選自基本條帶層和顯現(xiàn)層的至少一層是曲線。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的安全性證件，其中至少一個曲線層由幾何變換獲得。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基本條帶層和顯現(xiàn)層都是曲線，并且其中證件根據(jù)為產(chǎn)生基層和為產(chǎn)生其相應(yīng)顯現(xiàn)層而選擇的幾何變換參數(shù)來個性化。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的安全性證件，其中基層包括由選自方向參數(shù)，周期參數(shù)，幾何變換參數(shù)以及指定基層與顯現(xiàn)層相對方向和位置的參數(shù)的不同參數(shù)表征的多組基本條帶。
38.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中顯現(xiàn)線條格柵包括選自連續(xù)線，點線，間斷線和部分穿孔線的線條。
39.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中基層包括多個交錯圖案并且其中在基層頂上移動顯現(xiàn)層產(chǎn)生包含多個交錯圖案的變換和混合實例的莫爾條紋。
40.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層在不透明載體上成像而顯現(xiàn)層在透明載體上成像。
41.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層和顯現(xiàn)層位于相同證件的兩個不同區(qū)域上，從而使得莫爾條紋的肉眼觀察能夠由所述證件的基層和顯現(xiàn)層的疊加來執(zhí)行。
42.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層由用于將圖像轉(zhuǎn)印到載體上的處理創(chuàng)建，所述處理選自平版印刷，影印，攝影，電子攝影，雕刻，刻蝕，穿孔，浮雕，噴墨和染料升華處理。
43.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中顯現(xiàn)層包括選自具有透明線條的薄膜，具有透明線條的不透明塑料，圓柱狀顯微透鏡和模仿圓柱狀顯微透鏡行為的衍射設(shè)備的單元。
44.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中證件是選自鈔票，支票，商業(yè)票據(jù)，身份證，護照，旅行證件，入場券，貴重物品，貴重產(chǎn)品，粘貼在貴重產(chǎn)品上的標(biāo)簽，貴重產(chǎn)品的包裝的單元。
45.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中選自基層和顯現(xiàn)層的至少一層位于貴重產(chǎn)品上，且其中選自相同集合的另一層位于貴重產(chǎn)品的包裝上。
46.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層包含其顏色根據(jù)它們的位置逐漸變化的圖案，從而在層疊加中產(chǎn)生它們的顏色根據(jù)它們的位置而變化的莫爾條紋。
47.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層包含具有逐漸變化的形狀，并且包含在選自可變強度抖動圖像和顏色抖動圖像的圖像中的圖案。
48.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層包括具有包含于可變強度圖像中的可變強度的圖案。
49.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層包括具有包含于可變顏色圖像中的可變顏色的圖案。
50.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層包括用包含基本條帶圖案的抖動顯示陣抖動的圖像，其中沒有顯現(xiàn)層，圖像出現(xiàn)，而使用顯現(xiàn)層，能夠驗證證件真實性的莫爾條紋出現(xiàn)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的安全性證件，其中圖像是證件持有者的照片。
52.根據(jù)權(quán)利要求50的安全性證件，其中抖動圖像包括兩級鑒別第一級鑒別由無需疊加顯現(xiàn)層而可見的第一級微結(jié)構(gòu)實施，而第二級鑒別由抖動圖像和顯現(xiàn)層的疊加獲得的第二級莫爾條紋實施。
53.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中基層圖案使用至少一種非標(biāo)準(zhǔn)墨水印刷，從而使得使用在標(biāo)準(zhǔn)彩色打印機和影印機中可獲得的青色，品紅色，黃色和黑色印刷顏色忠實地復(fù)制所述圖案困難，因此，當(dāng)疊加基層和顯現(xiàn)層時，復(fù)制原始莫爾條紋非常困難。
54.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中比較莫爾條紋和參考莫爾條紋在于比較包含在莫爾條紋中的代碼和位于相同證件上的參考代碼。
55.根據(jù)權(quán)利要求30的安全性證件，其中莫爾條紋包括允許它的鑒別的代碼。
56.一種鑒別證件的安全性設(shè)備，包括(a)包括基本條帶的基層，所述基本條帶包含圖案，以及(b)具有線條格柵的顯現(xiàn)層，其中基本條帶和顯現(xiàn)層的疊加產(chǎn)生莫爾條紋，其是基本條帶圖案的變換實例，該變換至少包括放大，并且其中證件鑒別通過所述莫爾條紋和參考莫爾條紋的比較以及依賴于比較結(jié)果證件的接受或拒絕來執(zhí)行。
57.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層由選自透明設(shè)備，不透明設(shè)備，光學(xué)變化設(shè)備和衍射設(shè)備的單元實施。
58.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中顯現(xiàn)層由選自具有透明線條的不透明塑料，圓柱狀顯微透鏡，以及模仿圓柱狀顯微透鏡行為的衍射設(shè)備的單元實施。
59.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層是多色基層，其各個圖案是彩色的，從而當(dāng)顯現(xiàn)層疊加在所述基層上時產(chǎn)生彩色莫爾條紋。
60.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包含其形狀根據(jù)它們的位置逐漸變化的圖案，從而在層疊加中產(chǎn)生它們的形狀根據(jù)它們的位置而變化的莫爾條紋。
61.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包含其顏色根據(jù)它們的位置逐漸變化的圖案，從而在層疊加中產(chǎn)生它們的顏色根據(jù)它們的位置而變化的莫爾條紋。
62.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包含具有逐漸變化的形狀并且包含在可變強度抖動圖像中的圖案。
63.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包括具有逐漸變化的形狀和顏色并且包含在顏色抖動圖像中的圖案。
64.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包括具有包含在可變強度圖像中的可變強度的圖案。
65.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包括具有包含在可變顏色圖像中的可變顏色的圖案。
66.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中選自基本條帶層和顯現(xiàn)層的至少一層是曲線。
67.根據(jù)權(quán)利要求66的安全性設(shè)備，其中至少一個曲線層由幾何變換獲得。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的安全性設(shè)備，其中基本條帶層和顯現(xiàn)層都是曲線，并且其中證件根據(jù)為產(chǎn)生基層和為產(chǎn)生其相應(yīng)顯現(xiàn)層而選擇的幾何變換參數(shù)來個性化。
69.根據(jù)權(quán)利要求67的安全性設(shè)備，其中基層包括由選自方向參數(shù)，周期參數(shù)，幾何變換參數(shù)以及指定基層與顯現(xiàn)層相對方向和位置的參數(shù)的不同參數(shù)表征的多組基本條帶。
70根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包括多個交錯圖案，并且其中在基層頂上移動顯現(xiàn)層產(chǎn)生包含多個交錯圖案的變換和混合實例的莫爾條紋。
71.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中比較莫爾條紋和參考莫爾條紋在于比較包含在莫爾條紋中的代碼和位于相同證件上的參考代碼。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的安全性設(shè)備，其中比較莫爾條紋和參考莫爾條紋在于解密包含在莫爾條紋中的代碼并且將它與參考解碼代碼相比較。
73.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中基層包括用包含基本條帶圖案的抖動顯示陣抖動的圖像，其中沒有顯現(xiàn)層，圖像出現(xiàn)，而使用基層，能夠驗證證件真實性的莫爾條紋出現(xiàn)。
74.根據(jù)權(quán)利要求73的安全性設(shè)備，其中圖像是證件持有者的照片。
75.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中顯現(xiàn)線條格柵包括選自連續(xù)線，點線，間斷線和部分穿孔線的線條。
76.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其基層集成到選自安全性證件，貴重物品的包裝以及貴重物品的項目中。
77.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其基層和顯現(xiàn)層集成到選自安全性證件，貴重物品的包裝以及貴重物品的項目中。
78.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其中選自基層和顯現(xiàn)層的至少一層位于貴重產(chǎn)品上，且其中選自相同集合的至少另一層位于貴重產(chǎn)品的包裝上。
79.根據(jù)權(quán)利要求56的安全性設(shè)備，其粘貼到選自安全性證件，貴重物品的包裝以及貴重物品的項目上。
80.根據(jù)權(quán)利要求78的安全性設(shè)備，其中所述貴重產(chǎn)品是光盤。
81.一種利用莫爾條紋鑒別證件的裝置，該裝置包括a)包括線條格柵的顯現(xiàn)層；b)布置以采集由位于證件上的基層和顯現(xiàn)層的疊加產(chǎn)生的莫爾條紋的圖像采集裝置；以及c)可操作以比較采集的莫爾條紋和參考莫爾條紋的比較裝置；其中顯現(xiàn)線條格柵的連續(xù)線條在基層中采樣圖案的不同實例，其中產(chǎn)生的莫爾條紋是基層圖案的變換，所述變換至少包括放大，并且其中根據(jù)比較，證件被接受或拒絕。
82.(原文)根據(jù)權(quán)利要求81的裝置，其中選自基層和顯現(xiàn)層的至少一層是曲線層。
83.根據(jù)權(quán)利要求81的裝置，其中曲線層是幾何變換的層。
84.根據(jù)權(quán)利要求81的裝置，其中圖像采集裝置和比較裝置是人類生物系統(tǒng)，分別地人眼和大腦。
85.根據(jù)權(quán)利要求81的裝置，其中比較裝置是比較處理器，其控制證件處理設(shè)備根據(jù)比較處理器運算的比較來接受，分別地拒絕待鑒別的證件。
86.根據(jù)權(quán)利要求81的裝置，其中比較處理器是包括處理器，存儲器和輸入-輸出端口的微型計算機，并且其中圖像采集裝置是連接到所述微型計算機的照相機。
87.根據(jù)權(quán)利要求81的裝置，其中具有線條格柵的顯現(xiàn)層是選自具有透明線條的不透明塑料，圓柱狀顯微透鏡和模仿圓柱狀顯微透鏡行為的衍射設(shè)備的單元。
88.一種利用莫爾條紋鑒別證件的計算系統(tǒng)，該計算系統(tǒng)包括b)圖像采集裝置的接口，該圖像采集裝置被布置以采集具有包括基本條帶的基層的證件，所述基本條帶包含圖案，c)在計算系統(tǒng)的存儲器中將采集的基層與包括線條格柵的相應(yīng)顯現(xiàn)層相乘，產(chǎn)生基層與顯現(xiàn)層疊加的數(shù)字圖像的程序模塊；d)在基層與顯現(xiàn)層疊加的數(shù)字圖像上執(zhí)行低通濾波操作以便計算莫爾條紋的程序模塊；c)比較計算的莫爾條紋和參考莫爾條紋的程序模塊，其中計算的莫爾條紋是基層圖案的變換，所述變化至少包括放大，并且其中根據(jù)比較，證件被接受或拒絕。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的計算系統(tǒng)，其中顯現(xiàn)層依賴于待鑒別的證件。
90.根據(jù)權(quán)利要求89的計算系統(tǒng)，其也包括可操作以識別待鑒別的證件并且確定哪個顯現(xiàn)層需要被施加以便引起產(chǎn)生期望莫爾條紋的基層和顯現(xiàn)層的疊加的模塊。
91.根據(jù)權(quán)利要求88的計算系統(tǒng)，其中選自基層和顯現(xiàn)層的至少一層是曲線層。
92.根據(jù)權(quán)利要求88的計算系統(tǒng)，其中圖像采集裝置是連接到所述計算系統(tǒng)的照相機。
93.一種安全性設(shè)備包括(a)包括基本條帶的基層，所述基本條帶包含圖案，以及(b)具有線條格柵的顯現(xiàn)層，其中在基本條帶層頂上移動顯現(xiàn)層產(chǎn)生莫爾條紋動畫，其莫爾條紋代表基本條帶圖案的變換實例，該變換至少包括放大。
94.根據(jù)權(quán)利要求93的安全性設(shè)備，其中基層由選自透明設(shè)備，不透明設(shè)備，漫反射設(shè)備，紙張，塑料，光學(xué)可變設(shè)備和衍射設(shè)備的單元實施。
95.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中顯現(xiàn)層由選自具有透明線條的不透明塑料，圓柱狀顯微透鏡和模仿圓柱狀顯微透鏡行為的衍射設(shè)備的單元實施。
96.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中基層是多色基層，其各個圖案是彩色的，并且其中在所述基層頂上移動顯現(xiàn)層產(chǎn)生彩色莫爾條紋動畫。
97.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中基層包含其形狀根據(jù)它們的位置逐漸變化的圖案，并且其中在所述基層頂上移動顯現(xiàn)層在層疊加中產(chǎn)生具有演化莫爾形狀的莫爾條紋動畫。
98.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中基層包括包含于可變強度抖動圖像中的圖案，并且其中在所述基層頂上移動顯現(xiàn)層在不移動的可變強度抖動圖像中產(chǎn)生莫爾條紋動畫。
99.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中基本條帶層和顯現(xiàn)層都是曲線，并且其中在所述基層頂上旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)層產(chǎn)生由沿著曲線軌道上下移動的莫爾條紋表征的莫爾條紋動畫。
100.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中基本條帶層和顯現(xiàn)層是分別通過周期性層的變換g1(x，y)和g2(x，y)獲得的曲線層，所述變換由g1(x，y)-g2(x，y)＝ax+by+c彼此相關(guān)，其中a，b和c是自由選擇的參數(shù)，并且其中在所述基層頂上平移顯現(xiàn)層產(chǎn)生包含平移的周期性莫爾條紋的莫爾條紋動畫。
101.根據(jù)權(quán)利要求100的安全性設(shè)備，其中通過設(shè)置a＝b＝c＝0，變換g1和g2變得完全相同，也就是g1(x，y)＝g2(x，y)，并且其中在基層頂上平移顯現(xiàn)層仍然產(chǎn)生包含平移的周期性莫爾條紋的莫爾條紋動畫。
102.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中基層包括多個交錯圖案，并且其中在基層頂上移動顯現(xiàn)層產(chǎn)生其圖案是多個交錯圖案的變換和混合實例的莫爾條紋動畫。
103.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中基層包括用包含基本條帶圖案的抖動顯示陣抖動的圖像，其中沒有顯現(xiàn)層，圖像出現(xiàn)，而使用在基層頂上移動的顯現(xiàn)層，莫爾條紋動畫出現(xiàn)。
104.根據(jù)權(quán)利要求103的安全性設(shè)備，其中圖像是證件持有者的照片。
105.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其基層集成到選自安全性證件，貴重物品的包裝以及貴重物品的項目中。
106.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中選自基層和顯現(xiàn)層的至少一層位于貴重產(chǎn)品上，且其中選自相同集合的至少另一層位于貴重產(chǎn)品的包裝上。
107.根據(jù)權(quán)利要求94的安全性設(shè)備，其中選自基層和顯現(xiàn)層的至少一層粘貼到選自安全性證件，貴重物品的包裝以及貴重物品的項目上。
108.根據(jù)權(quán)利要求105的安全性設(shè)備，其中所述貴重物品是光盤。
全文摘要
本發(fā)明依賴于當(dāng)疊加由基本條帶圖案組成的基層和顯現(xiàn)線條格柵(顯現(xiàn)層)時產(chǎn)生的莫爾條紋。產(chǎn)生的莫爾條紋包括位于基本條帶中的各個圖案的放大和變換?；緱l帶和顯現(xiàn)線條格柵可能是直線或曲線。當(dāng)在基層的頂上平移或旋轉(zhuǎn)顯現(xiàn)線條格柵時，產(chǎn)生的莫爾條紋平滑地演化，也就是它們可能平滑地移動，剪切，以及可能地經(jīng)受進一步的變換?；緱l帶圖案可能包括形狀，強度和顏色的任意組合，例如字母，數(shù)字，文本，符號，裝飾，標(biāo)志，國徽等。因此，與可能的偽造者可獲得的復(fù)制系統(tǒng)的可能性相比較，它們提供利用原始成像和印刷系統(tǒng)的較高成像能力制造安全性證件和貴重物品的大的可能性。因為顯現(xiàn)線條格柵反射相對高百分比的入射光，莫爾條紋在反射模式中以及在普通照明條件下容易明顯。它們可以用于任意種類的證件(鈔票，身份證件，支票，文憑，旅行證件，入場券)和貴重物品(光盤，CD，DVD，CD－ROM，醫(yī)學(xué)藥品的包裝，瓶子，和具有粘貼標(biāo)簽的物品)的鑒別。
文檔編號G07D7/12GK1689050SQ03824260
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者羅杰·D.·赫謝爾, 西爾萬·喬森 申請人:洛桑聚合聯(lián)合學(xué)院