专利名称：用于产品认证的包装膜、认证方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产品认证的包装膜，以及与所述包装膜一起使用的一种认证 方法及系统。
背景技术：
认证例如文档、纸币等物体的方法在现有技术中是公知的。US4218674公开了一种用于检验文档的可信度的系统和方法，其中将根据文档生 成的二进制的输出信号与之前存储的二进制信号进行对比。该文档包含安全标记，其形式 为随机分布的由有磁性或可磁化的材料形成的纤维。为了读出安全标记，利用检测器沿预 定的轨迹对文档进行扫描，所述检测器对磁场进行记录并且在横穿有磁性或可磁化的纤维 时发出电脉冲。DE10304805A1描述了一种形成安全标记的方法，其中使用了一个已存在于或外加 到待标记的物体上的随机图案。为此，将该随机图案通过读取设备读入计算机并提取出具 有独特的图案特征的指纹。可选地在物体上外加上识别码。所提取的指纹存储于机械的数 据存储装置中。为了认证已标记的物体，从该物体上读取随机图案，提取指纹并将其与存储 在数据存储装置中的指纹进行对比。DE602004007850T2公开了一种用于确定物体真实性的方法、计算机程序以及电气 设备，其中该物体具有随机分布的颗粒的三维图案。该方法使用第一和第二编码。该第二 编码通过在随机分布的颗粒的图案上进行二维的数据采集而确定。为此用白色的散射光照 射物体并检测从物体上反射并传输的光。所述具有随机分布的颗粒的物体，优选地是一种 标签。现有技术中公知的安全标记可分为两类(a)安全标记是产品固有的组成部分，其在生产过程中随机形成或者通过有针对 性的措施生成。在这种情况下，考虑到材料的成分、产品的表面结构及形状，对产品的设计 和结构都有严格的限制。此外作为公知的产品固有的标记还有光学能检测的、由划痕或纤 维构成的随机的表面图案或者在聚合材料中精确定义的同位素混合物。产品固有的安全标 记的使用范围很受限制并且不适用于食品、药品、化妆品以及衣物纺织品。(b)安全标记被构造为标签的形式并被设置在产品上。标签的缺点在于其具有受 限制的面积并且使对安全标记的定位和识别变得简单。借助于现代的、市场上可购买的有 关测量技术和分析学的仪器通常可以很快地确定安全标记的物理-化学结构和功能原理。 如果结构和功能原理已知，最多只剩下拷贝保护来对付仿制品。现有技术中有两种方法形 成拷贝保护，其中也可以将这两种方法结合。一种方法提出“看不见的”安全标记；另一种 方法提出不可仿制的或者仿制费用高的不合比例的安全标记。考虑到安全标记的拷贝保护，以下方面起到了重要的作用i)可仿制性安全标记应该尽可能地不可仿制。在这种情况下，“可仿制”的概念不能理解为精确的物理的仿制而是涉及到存在于安全标记中的特定图案的应用测量技术进行的探测。公 知的安全标记大多使用空间的-通常二维的图案，例如智能码(Smartcodes)，所述图案借 助于光或磁的检测器进行检测。作为三维图案的例子首先要提及全息图(Hologramme)。不 太常用的安全标记包括利用光谱仪测量方法检测的化学标记，例如同位素。要想仿制安全标记，必须首先识别图案。可以通过不同的方式增加图案识别的困 难，还有使用一种肉眼看不见的图案。因此在现有技术中提出了一种隐藏的图案。然而大 多数公知的看不见的图案都能利用当今常用的测量方式在花费不多的情况下进行识别。在识别之后需要对图案如此改造或仿制，使得在利用测量技术进行检测时不能区 分仿制品和正品。原则上每一个识别后的图案都可被仿制，然而为此需要的花费具有决定 的意义。如果仿制的花费超过了这样做可以得到的经济利益，那么仿制就无利可图从而停 止。仿制的花费与利用测量技术检测图案关系密切。检测进行地越容易，仿制所需的整体 的花费就越低。此外安全标记的信息内容很重要。信息内容的概念在这里可以理解成结构细 节-例如点或线-的数量的同义词。信息内容的越多，仿制所需的成本就越大。信息内容 的上限由安全标记与细节结构大小的面积比例关系而限定。安全标记的面积越大并且细节 结构越小，信息内容的可能的最大值就越大。ii)利用测量技术进行的检测通常情况下对安全标记利用测量技术进行检测发生在两个或多个地点和/或时 间点，例如在产品的生产者处，或者在货物仓库或在运输途中以及在零售商处即销售过程 中。在这种情况下，产品首先在标记步骤中装配安全标记。安全标记或其中包含的图案通 常在事先是不知道的，而是利用测量技术进行检测并将测量信号作为识别码以加密或不加 密的形式记录下来。在后面的识别步骤中通过与标记步骤中类似的方式对产品上的安全标 记进行利用测量技术的检测，并且将检测信号以加密或不加密的形式与已有的识别码进行 对比。在利用测量技术进行检测的过程中，将装配有安全标记的产品定位于检测器下方 或使其从旁边经过检测器。后一种情况见于例如在激光扫描、磁读头或具有线传感器的摄 像头，如在工业的图像处理中所用的那样。产品相对于检测器的定位或运动通过手动方式 或借助于机械装置-例如传送带-进行。在这种情况下考虑到产品技术的或物流的实际情 况，需要遵守特定的预先规定。无接触地进行利用测量技术的检测是经常被要求或者希望 的，其中产品和检测器之间的工作距离不能小于从几厘米到几米的最小距离。如果工作距 离应当大于几厘米，优选地使用光学的，尤其是生成图像的方法进行测量技术的检测。在这 种情况下，重要的测量参数-如分辨率、图像区域以及工作距离不能任意设置，而是按照光 学定律相互影响。此外，即便在较小的程度内，参数的选择也受到所使用的摄像镜头的限 制。相对于用于天文或卫星技术的高性能镜头而言，使用为工业需要而设计的摄像镜头不 能充分地利用光学测量技术的可能性。利用测量技术的检测安全标记必须满足不同的-部分相反的-要求，包括-高灵敏度，因此可以识别仿制的安全标记与正品间的微小的偏差。在光学检测二 维图案的情况下，灵敏度主要是指高的横向分辨率和对比度，也就是说所用的光学测量系 统必须具有优化的调制传送功能。
-对测量技术偏差的免疫力，因此错误的阳性错误率，即将正品的安全标记错误地 识别为仿制品的次数低。光学检测中经常出现的测量技术偏差是安全标记相对于检测器的 错误定位、振动或不同的光照状态。-购买和使用测量系统的花费低。-高速或高吞吐量。-自动化。iii)编码编码的概念在这里包含了用于对安全标记进行测量技术的检测、转换、加密、存储 以及再现的所有公知的电子或数学的方法。这些方法可以以电子的硬件或软件的形式实 现。在编码过程中使用的数据量实质上是由安全标记的信息内容连同利用测量技术的检测 的分辨能力一起决定的。在对二维图案的光学检测中，数据量的上限通过利用测量技术分 辨的图像要素(分辨像素)的数量与每个分辨像素颜色或对比度等级的数量的乘积来限 定。比分辨像素小的安全标记的细节结构不能被检测因此也不对其进行编码。下文将简要介绍对二维安全标记进行光学检测的一个主要问题。下式是对于横向 的分辨率与摄像镜头的焦深的关系的一个很好的近似Δ ζ = Δ χ2/ λ其中Δζ是焦深，λ是成像使用的光的波长，ΔΧ是镜头侧的横向的分辨率。可见 光谱的中心大约位于500nm处。如果将这个值代入到上面的等式，S卩λ = 500nm，则可得出
下面结果
权利要求
1.一种用于产品认证的包装膜(1)，具有色素粒子O)，其中所述包装膜(1)每平方厘 米上色素粒子O)的平均数量位于1到100的范围内；并且色素粒子(2)在所述包装膜的 表面中随机分布。
2.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，每平方厘米上色素粒子( 的平均 数量位于1到10的范围内，优选地在1到5的范围内，并尤其是在1到2的范围内。
3.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，色素粒子( 的平均等效直径位于 IOOnm到50000nm的范围内。
4.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，色素粒子⑵在380nm到750nm的 波长范围内基本上是透明的。
5.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，色素粒子( 是白色的。
6.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，色素粒子(2)在IOOnm到小于380nm 的波长范围内至少具有一种发光。
7.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，色素粒子⑵在大于750nm到 2000nm的波长范围内至少具有一种发光。
8.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，色素粒子( 包含氧化钇。
9.根据权利要求1所述的包装膜(1)，其特征在于，所述包装膜(1)包含一个或者多个 由聚合物构成的层。
10.根据权利要求9所述的包装膜(1)，其特征在于，所述包装膜(1)是深拉延性的或 可收缩的，并且可选地是可打印的。
11.根据权利要求9所述的包装膜(1)，其特征在于，所述包装膜(1)是热塑性的。
12.一种用于认证产品的方法，包含标记步骤和识别步骤，其中，在标记步骤中利用具有随机分布的色素粒子的根据权利要求1至11所述的包装膜(1)对产品进行 包装；借助于成像装置记录包装后的产品的第一部分的第一数字图像，所述第一部分具有所 述包装膜⑴的第一子区域(5)；使用计算机程序分析所述第一数字图像，其中确定W个包含于所述第一子区域(5)中 的色素粒子的相对平面坐标并且可选地还确定所述W个包含于所述第一子区域(5)中的 色素粒子的色值；根据随机原则从所述W个包含于所述第一子区域(5)中的色素粒子中选择N个色素 粒子，其中N小于/等于m ；根据所选择的N个色素粒子的相对平面坐标以及可选地根据从所选择的N个色素粒子 的色值按照加密算法导出识别码并记录所述识别码；以及在识别步骤中借助于成像装置记录包装后的产品的第二部分的第二数字图像，所述第二部分具有包 装膜(1)的包含所述第一子区域(5)的第二子区域(6)；使用计算机程序分析第二数字图像，其中确定N2个包含于所述第二子区域(6)中的色 素粒子的相对平面坐标并且可选地确定所述N2个包含于所述第二子区域(6)中的色素粒 子的色值；并且从所述N2个包含于所述第二子区域(6)中的色素粒子中构造由N个彼此不同的色素 粒子组成的N2! /(N2-N) ！ · N ！个组合，并且根据加密算法由N个相对平面坐标以及可 选地由所述N2! /(N2-N) ！ · N ！个组合中每一个组合的色值导出校验码，并将所述校验 码与所记录的识别码比较一致性。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述识别码包含一个或多个具有m个角 的多边形的角度值，其中m为自然数且3 < m < N，并且多边形角的坐标对应于m个色素粒 子的相对平面坐标。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在标记步骤中，在所述包装膜(1)上设 置标签⑶。
15.根据权利要求12至14中的一项所述的方法，其特征在于，在标记步骤中，所述识别 码被转印到所述包装膜(1)或标签C3)上。
16.根据权利要求12、13或15中的一项所述的方法，其特征在于，在标记步骤中，所述 识别码被存储于数据库(30)中。
17.—种认证系统(100)，包括根据权利要求1至11所述的包装膜(1)、第一和第二成 像装置(10、20)以及第一和第二计算机(14、24)或具有用于处理数字图像的程序的服务
18.根据权利要求17所述的认证系统(100)，其特征在于，所述认证系统(100)包括数 据库(30)，其中所述第一和第二计算机(14、24)或所述服务器与所述数据库(30)相连。
19.根据权利要求17所述的认证系统(100)，其特征在于，所述认证系统(100)包括标签。
20.根据权利要求1至11所述的包装膜(1)用于包裹产品的用途。
21.根据权利要求1至11所述的包装膜(1)用于制造造型体的用途。
全文摘要
一种具有以低的表面密度随机分布地色素粒子的包装膜，用于产品的认证。利用成像装置为已包装的产品拍摄第一数字图像。应用计算机程序从数字图像中确定平面坐标以及可选地确定包含于包装膜中的色素粒子的色值，并且从坐标值或色值中计算识别码并将其存储于数据库中。为了在之后对产品进行认证，拍摄第二数字图像，确定校验码并与已记录的识别码进行对比。
文档编号G06K19/06GK102089221SQ200980126792
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月2日 优先权日2008年7月11日
发明者B·施密特, C·科勒特, T·齐斯特亚格瓦, W·埃格诺尔夫 申请人:克勒克纳彭塔普拉斯特有限及两合公司