用于验证基于发光材质的安全特征的方法与流程

文档序号:23068142发布日期:2020-11-25 17:55阅读:104来源:国知局
用于验证基于发光材质的安全特征的方法与流程

本发明涉及用于验证安全特征的方法。



背景技术:

从现有技术中很早已知,为安全文件设有具有呈发光的物质的形式的安全特征,以使其是能防伪的或能验证的。此类安全特征必须通过合适的方法被验证。

从wo2012/083469a1中已知一种用于认证以光致变色系统标记的文件进行的仪器。光致变色的安全特征在闪光激发的作用下显示出颜色变化和/或形状变化。还描述了安全特征基于视网膜蛋白来构造。

wo2013/034471a1描述了一种用于识别文件的仪器,所述文件具有带有波长转换特性的安全特征。为此,设有发光装置,所述发光装置照射带有激发光的安全特征,以及设有图像拍摄装置,所述图像拍摄装置接收由安全特征放射的光。

wo2013/034603a1描述了一种用于验证具有呈发荧光的印刷元件形式的安全特征的安全文件的方法。所述方法设置的是,借助于光源激发印刷元件,并且所述印刷元件由此放射电磁辐射,所述电磁辐射在进一步的步骤中通过传感器被检测。通过与给定的数据进行比较来评估检测到的数据。根据比较结果,在进一步的步骤中输出验证结果。特别地,所述方法将以智能手机实施,其中,将智能手机的闪光模块用作激发源,并且将智能手机的相机的光传感器用作检测单元。

从us2010/0144387a1已知一种多功能的可移动的设备。所述设备包括相机模块、处理器单元和显示器。

在对上述现有技术中描述的基于发光材质的安全特征的验证中出现了两个迄今为止尚未解决的问题。先前已知的发光材质通常被用作用于产生白色led的所谓的转换发光材质,使得这些发光材质也通常包含在智能手机和类似的移动设备的拍摄单元(相机)的闪光led内。如果希望使用此类设备来提供激发辐射以用于查验安全特征,则激发源呈现与待检查的安全特征相同的放射,使得无法进行可靠的验证。第二个问题是由以下事实引起的,即现有技术中所述的发光材质具有在ns至μs范围内的非常短的衰减时间。由于移动设备的相机典型地具有相对低的拍摄速度(现代的高级智能手机直至240fps),因此在以智能手机闪光激发时,在激发结束之后可以使用智能手机的相机进行图像拍摄之前,源自安全特征的放射通常已经衰减。

根据本发明之前的知识水平,专家认为基于发光材质的安全特征几乎不适合于日光下的简单执行的、同时满足相对高的安全要求的验证,因为所述基于发光材质的安全特征不能以廉价且使用广泛的设备来验证。已知的安全特征需要很特殊的查验设备,所述查验设备仅在较大型的单位,例如银行或通行检查站处方可具备。或能以一般地可供使用的设备,例如特别是智能手机来查验的安全特征容易被伪造。



技术实现要素:

因此,本发明的任务是提供一种用于验证基于发光材质的安全特征的改进方法。特别地,安全特征应可以通过智能手机的图像拍摄单元来检测,并且也可以通过智能手机的数据处理单元来验证。特别是在验证时,不仅应查验放射的存在性,还应查验放射的特定特征。

根据本发明,此任务通过根据所附的权利要求1的用于验证基于发光材质的安全特征的方法来实现。

本发明所采用的对于所述任务提出的一般的解决构思首先在于为安全特征配备有特定的发光材质,所述发光材质回避了以上所述的问题。发光材质为此必须配置成使得一方面能以智能手机或此类移动数据处理设备的光源,因此特别地以智能手机的闪光led激发该发光材质。同时发光材质必须具有如下的发光表征(发光采获率、衰减时间),即所述发光表征能够实现即使在闪光激发结束之后也可靠地探测到衰减的发光信号。衰减时间和在衰减期间发生的放射必须能与另外的发光材质区分开,并且此外衰减的发光信号不应能被人的视觉感知到。这表明,此条件仅被少数特定地配置的可使用在安全特征中的发光材质满足。这样的发光材质必须特别地具有在ms范围内的衰减时间。合适的发光材质在由申请人在同一优先权日期(2017年4月17日)提交的标题为“能经智能电话验证的、基于发光材质的安全特征和用于验证的设施”的德国专利申请de102018109141.9中给出。此另外的专利申请的内容,特别是关于在其中可使用的发光材质的成分和制造,被详尽地并且完全地引入到在本发明的公开内容中。

根据本发明的方法用于验证基于发光材质的能被激发而放射的安全特征,该安全特征布置在安全文件上。本方法可以借助于通过软件、优选地呈app的形式的软件被对应地配置和控制的智能手机或类似的移动式终端设备来实施。

能通过根据本发明的方法评估的安全特征被施加于安全文件上或被引入到安全文件内,并且包括上述发光材质。发光材质可以被预定波长的电磁辐射激发发光,随后发出辐射。发光材质的放射的衰减时间在ms的范围内。衰减时间优选地在1ms到100ms之间的范围内选择,特别优选地在5ms到50ms之间的范围内,再次优选地在10ms到30ms之间的范围内选择。此外,可以借助于智能电话的图像检测单元来探测发光材质的放射。

在第一方法步骤中,将安全文件定位成使得安全特征被智能手机的图像拍摄单元检测到。在最简单的情况下,这是通过将安全文件手动定位在图像拍摄单元前方来完成。优选地,在移动式终端设备的显示器中展示半透明掩模或定位框作为用户支持。可以在安全文件上施加可以被人视觉感知的、被定位在定位框之内的标识。然后将安全特征置于此标识附近,使得所述标识位于图像检测单元的检测区域内。

替代地,可以借助于智能电话(移动式终端设备)的图像检测单元和数据处理单元来执行对象识别。对象识别间接地用于确定安全特征在文件上的定位和/或支持将智能手机定位在安全文件之上。对象识别也可以用于探测的自动触发。

在可选的方法步骤中规定了拍摄框或拍摄窗,其中,其定位根据先前确定的安全特征的定位来限定,并且其中,选择拍摄框使得将安全特征布置在拍摄框的区域内。

在随后的方法步骤中,通过智能手机(移动式终端设备)的照明单元,使安全特征激发发光,从而使安全特征发出电磁辐射。通过app(软件应用程序),照明单元和图像拍摄单元被智能手机的数据处理单元控制,其中,进行单闪和视频拍摄的组合或单闪和系列拍摄的组合,并且其中,在激发安全特征的发光材质后关闭照明单元,使得在闪光结束后可以通过图像拍摄单元拍摄衰减的放射。

可选的方法步骤设置的是,限定参考区域,所述参考区域与安全特征直接相邻。对于检测到的安全特征的图像和参考区域的评估以及对在此处检测到的差异(图像差别、直方图、色调值)的评估对于在强闪的外部光的情况中的文件验证可以是有帮助的。

在另一方法步骤中,通过智能手机的图像检测单元拍摄安全特征的图像序列或视频以及可选地拍摄参考区域的图像序列或视频,以检测放射。拍摄优选地在规定的拍摄区域内进行。激发结束后检测放射,即关闭闪光后检测放射。优选地,由图像检测单元拍摄的图像序列的拍摄时间或视频的拍摄时间被选择为使得只要安全特征的发光材质的预定的衰减时间中止,在图像序列或视频的最后一个图像中就不再能探测到安全特征的放射。此最后一个图像被拍摄作为参考图像(b参考)。同样,在激发发光材质之前,可以可选地拍摄起始图像,所述起始图像可以作为另外的参考在验证中被采用。

在另一方法步骤中,检测到或拍摄到的图像序列或视频通过数据处理单元被处理,并且与预定数据或参考数据进行比较。在最简单的情况中,参考数据存储在智能手机内,然后将参考数据与所获知的放射参数进行比较。

优选地,生成在检测到的图像和在放射衰减后检测到的参考图像之间的图像差异(δ1r=b1-b参考…δnr=bn-b参考),然后通过rgb直方图从中计算出放射值作为不同颜色通道的色相值,并且然后根据所获知的数据分析发光材质的衰减时间。优选地,使用n=10个图像来计算图像差异。图像的数量优选地在5到15个图像之间。

假定指数衰减行为,则衰减时间(τ)可以通过以下公式确定:

其中并且

其中,△t是图像之间的时间间隔,并且e(t)是在衰减的确定的时刻的放射值。

这些值可以从图像的直方图或图像差异来获知。

发光材质的放射的光谱分布可以从不同的图像的颜色坐标中获知,其中:

并且

此外,可以进行对在激发辐射的激活之前拍摄的附加的起始图像与在衰减时间期间拍摄的图像序列的图像以及与最后一个图像(参考图像)的比较。

通过比较,可以验证拍摄框的区域内安全特征的存在性,并且然后可以检验安全文件的真实性。特别地,通过验证安全文件上的安全特征,可以检验安全文件的可信性和完整性。

参考图像是图像序列中的最后一个图像,所述参考图像在预定的时间范围内、特别是在ms范围内产生,因此衰减时间大于ms范围的放射也被滤除。为此,可以将参考图像与激发辐射激活之前拍摄的起始图像进行比较。

在方法的一个实施方案中,根据以下特征来检验安全特征的真实性:

-参考查验,将系列照片中的最后一个图像(参考图像)与激发之前拍摄的起始图像进行比较;

-探测安全特征,和

-确定安全特征或其发光材质的放射表征(τ,λ)。

选择在产生图像序列时的拍摄速度,使得荧光发光材质或具有短的衰减时间即在μs的范围内的特征被推断为是不能被验证的,因为这样短的放射无法以足够的强度被检测到。通过参考查验(在其中将照片中的最后一个图像与激发之前拍摄的起始图像进行比较),将衰减时间长的发光材质推断为不能被验证的。如果上述两个特征之一指明荧光发光材质或磷光发光材质,则将安全特征的真实性的结果输出为“假”。

除检验在安全特征内所搜寻的发光材质的存在性之外,也可以检验安全特征的外部形状。如果探测到的发光材质以及安全特征与预定的发光材质或安全特征的存储的数据不符,则将真实性确定为“假”。对于放射表征的特征,检验由发光材质发出的辐射的光谱分布以及安全特征的发光材质的衰减时间。如果发光材质的光谱位置和衰减时间与所存储的值一致,并且如果仍然确认其他特征为肯定(“真”),则得到安全特征为“真”的验证。

可选的对象识别优选地包括不同的图像处理步骤,例如用于降噪、对比度匹配或色彩通道增强的滤波器应用,用于检测安全特征的形状分析。降噪可以例如借助于形态滤波器来进行,例如通过侵蚀或扩张来进行。模板匹配可用于形状分析。也可以使用图像的快速傅立叶变换(fft)。

在优选的方法步骤中,所述方法特别地在强环境光下有意义,将带有安全特征的安全文件与智能手机的图像检测单元之间的距离选择为小于等于图像检测单元的调焦区域的距离。不需要光学调焦或聚焦调节。由于对于本方法不需要清晰的图像,因为仅检测安全特征的放射以及在需要时检测安全特征的形状,所以在检测图像时可以将智能手机相机和安全特征之间的距离选择为很小。安全特征和相机之间的小距离的优点在于,更多的能量可用于激发安全特征的发光材质,并且在宽的空间角度上检测发光材质的放射。由于闪光的强度与到激发源的距离的二次方相关性或放射与探测单元的距离的二次方相关性,使相机和安全特征之间的距离最小是特别重要的。因此,也可以检测相对较低的且当在调焦区域内拍摄时不再可探测到的放射。这降低了错误拒绝率(即,真实的安全文件被评为假)。例如,通常的智能手机的调焦区域为60mm。因此,对于所述方法,优选地使用图像检测单元和带有安全特征的安全文件之间的10mm至80mm之间的距离以用于拍摄图像。图像拍摄单元和带有安全特征的安全文件之间的距离特别优选低在图像拍摄期间小于50mm。使用模糊图像的另一优点是降低图像的分辨率,并且因此加快图像的处理。

在用于验证安全特征的方法的另一实施方案中,将参考区域选择在安全特征的区域旁,即在发光材质的区域旁。两个区域优选地具有相同的可见的表面颜色。因此,可用于补偿在人造光(50hz闪烁)下拍摄期间的曝光波动。优选地,发光材质和参考区域在安全文件上的定位是预先限定的(例如,相对于文件上的特殊符号)。为进行验证,在所有检测到的图像的两个区域中选择相等数量的像素,并且为每个图像对于这些部分创建图像差异。

针对确定的发光材质,特别是硅酸盐石榴石,可以使用附加的验证因子。这些发光材质显示出在绿色和红色光谱范围内带有局部最大值的宽的放射光谱,并且此外具有不同的衰减时间。由此得出,在整个可见光谱范围上测量衰减时查明了表征的色移,这也可以用作真实性标准。

所述方法的另一优点是,大量用户可以使用已知的智能电话作为移动式终端设备来验证安全特征。执行了对以智能手机测量到的发光材质放射进行的快速、内部的评估和验证。此外有利的是,由于安全特征同时被遮蔽以防例如日光或室内光的环境光,因此可以将安全特征与图像拍摄单元之间的距离保持为小距离。

所述方法及其方法步骤优选地被提供为智能手机的应用程序或app。

所使用的图像传感器(特别是智能手机相机)的图像频率确定了由发光材质的衰减行为所能达到的下限。

上限由人视觉的生理特性来预定,特别是由视觉感知,即眼睛和大脑对光学刺激的接收和处理来预定。为了能够将安全特征中使用的发光材质配属给高的安全级别,通过人视觉感知不应该能检测到安全特征的放射。特别地,发光材质的衰减时间应小于1s,因为发光材质的余辉自1s起可以被人感知到。选择发光材质,使其衰减时间在数ms或数十ms的范围内。安全特征的发光材质的衰减时间(总是从关闭激发源起考虑)优选地在1ms至50ms的范围内。安全特征的发光材质特别优选具有10ms至30ms的衰减时间。

为了使安全特征仅可通过移动式终端设备(特别是智能手机)检测到,发光材质被配置成使其能在可见光谱范围内、特别是在蓝色光谱范围内被激发,因此智能手机的闪光源可以发出此激发辐射。此外,发光材质被配置成使其在可见光谱范围内放射,其中,由于短的衰减时间,使用者不能通过视觉感知检测到此放射。

智能手机的照明单元的白光由led产生,所述led由放射波长大约在450nm的led半导体芯片和置于led半导体芯片上方的led转换发光材质组成,其中,转换发光材质将蓝色led的放射按份额地转变为放射最大峰值约为560nm的波长更长的可见的发光辐射(在绿色、黄色和红色光谱范围内的宽带放射。提供作为市售的智能手机的照明单元的led的白光由所述的各个发光组分的经相加的混色产生,其中,蓝色光谱部分具有较高的强度。这意味着可用于提供根据本发明的安全特征的发光材质优选地被配置成使其特别地在420nm至470nm的范围内具有光谱的可激发性的高效率。特别地优选地,发光材质具有450nm的有效的激发波长。

智能手机相机可用作图像检测单元,以探测发光材质的发光信号。图像检测单元优选地是配备有ir过滤器的cmos传感器,由此光谱灵敏度直至大约750nm。通过图像检测单元可以采集单个图像、图像序列或视频。

原则上,根据本发明的方法可以在不同的查验设备中使用。此查验设备可以用作用于固定查验(例如在自动取款机中)的改装模块,或优选地被设计为移动式终端设备。所述移动式终端设备优选地是智能手机,但也可以是平板电脑或其他类似的多功能数据处理装置,其包括带有图像检测单元和/或照明单元的相机以及包括数据处理单元。数据处理单元优选地是处理器,特别是微处理器。查验也可以使用固定式终端设备或其他带有图像检测单元的数据处理系统(例如台式显示器或服务终端)来进行。

发光材质优选地以形成图案的方式布置在安全特征内。发光材质,特别是发光材质的发光颜料,优选地作为限定的图案施加在载体上。图案可以布置成例如三角形或星形的形状。替代地,由发光材质形成的安全特征的图案可以包含数据并且被布置为代码,例如qr代码。

发光材质的颜料作为安全特征例如被印刷在安全文件上或安全文件的层上。发光材质在安全文件上的印刷或施加可以通过已知的印刷方法来进行,例如凹版印刷、苯胺印刷、胶印印刷、丝网印刷或数字印刷方法。此外,可以通过涂覆方法或层压方法将发光材质施加到安全文件上。

可以进行可信性检查和/或完整性检查。必须通过选择其衰变时间在ms范围内的发光材质方可验证安全特征。已证明有利的是,通过特别地选择的发光材质,使得所述发光材质的放射在激发过程结束之后也可被可靠地测量到。不仅通过衰减时间和放射光谱能验证发光材质,而且作为另外的安全因素能验证由发光材质形成的图案。因此,可以通过多个因素的组合来实现防伪的高的安全性。为了更可靠地认证带有安全特征的安全文件,此安全特征可以布置在例如另外的安全特征的区域内,例如图像的区域内。

安全特征可施加于不同的安全文件,例如纸币、身份证、护照、驾驶执照、票证、邮票等。

附图说明

从以下参考附图对本发明的优选实施例的描述中得到本发明的另外的细节、优点和改进方案。其中:

图1示出钞票上的根据本发明的安全特征的实施方案;

图2示出根据本发明的用于验证安全特征的设施的部件的示意性图示;

图3示出在闪光激发时安全特征的发光材质的显现和衰减行为的示意图;

图4示出以根据本发明的设施执行安全特征验证的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的安全特征01,所述安全特征01被施加于有价文件,即呈钞票形式的以符号化方式图示的安全文件02。安全特征可用于验证安全文件02。安全特征01在此具有星形形状。安全特征01被定位在可见的特征03(此处为钞票的面值)下方。安全特征01由能通过带有预定的波长的电磁辐射来激发发光的发光材质组成,如上文所述,并且在所引用的申请人的另外的专利申请中详细解释了所述发光材质。

可以通过一种方法来验证安全特征01,其中,查验安全特征01的真实性。

图2示出用于验证安全特征01的示意性的设施,其中,安全特征01通过移动式终端设备特别是智能手机07的图像拍摄单元06的照明单元04通过如下方式被激发发光,即,照明单元04产生激发光、特别是闪光08来进行。图像检测单元06的闪光08通过放射白光的led产生。闪光08具有强度ia。在激发之后,安全特征01的发光材质放射电磁辐射,所述电磁辐射在激发结束后在ms范围的衰减时间内出现。可使用图像拍摄单元06的探测器09或相机探测到发光材质的放射ie。此外,探测器09探测照到安全特征01和钞票02上的并且在此处反射的日光或室内光的环境辐射i0。在根据本发明的方法中,由于可以将安全特征01和智能手机07之间的距离d保持为很小,因此可以将环境辐射i0保持为很低。由于优选地小于图像拍摄单元06的调焦区域(焦点)的小距离d,智能手机07在很大程度上遮蔽了环境辐射i0。

图3示出了使用在安全特征01内的发光材质的显现和衰减行为的曲线图。在此曲线图中,沿时间轴t图示了被激发发光的安全特征01的放射曲线11。此外,沿时间轴绘制了闪光激发曲线12。如果通过智能手机07(图2)产生闪光,则闪光激发曲线12陡峭地上升,在短时间内保持其水平,并且在闪光之后熄灭。安全特征01的发光材质被闪光的电磁辐射激发发光,由此其放射曲线11几乎与闪光放射曲线12同时上升,通常带有降低的斜率。在闪光熄灭之后,放射曲线11比闪光激发曲线明显更缓慢地下降。根据本发明,发光材质的衰减行为在ms的范围内。

在图3中的时间轴下方示出了安全特征01的各个由智能手机07(图2)的探测器09检测到的图像13。图像拍摄13示出了安全特征01的衰减的放射,作为随着时间而变弱的图案。所述图案可以在进一步的处理步骤中用于安全文件02的验证。在放射基本上完全衰减之后,作为所拍摄的图像序列的最后一个图像可以检测到参考图像14b。根据评估方法,也可以在激发辐射激活(触发闪光)之前拍摄附加的参考图像14a。例如,通过相互比较参考图像14a和14b,可以对安全特征进行附加的检查。

图4以简化的形式示出了通过使用图3中图示的设施来验证安全特征01的原理上的顺序。在定位步骤41中,对待验证的安全文件进行定位,使其可以被智能手机的图像检测单元可靠地检测到。在可选的参考查验步骤42中,在触发智能手机的闪光激发之前即已产生安全特征的起始图像14a。在探测步骤43中,借助于智能手机的图像拍摄单元和照明单元触发单闪并且执行图像序列拍摄或视频拍摄,以记录用于创建安全特征的发光材质的在闪光激发结束之后存在的并且在ms范围内衰减的发光信号。最后,在放射分析步骤44中,通过数据处理单元将所拍摄的图像序列与参考照片进行比较。除计算图像差异及其分析之外,在此也可以使用其他图像处理方法(例如对不同颜色通道进行对比度匹配和直方图分析),来以此方式验证根据本发明所使用的发光材质的光谱的放射表征和其专有的衰减表征。在可选的提取步骤中可以实施对象识别。通过将计算出的参数与优选地存储在智能手机的数据存储器内的安全特征的真实性参数进行比较,可以在发布步骤45中确认已查验的安全文件的真实性。特别地,通过验证安全文件上的安全特征,可以确认安全文件的可信性性和完整性。

附图标记列表

01安全特征

02安全文件/钞票/纸币

03面额

04照明单元

05-

06图像拍摄单元

07智能手机

08闪光

09探测器/相机

10

11放射曲线

12闪光激发曲线

13安全特征01的图像照片

14a起始图像

14b参考图像

41-45方法步骤

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