本申请是申请号为201180023176.3、国际申请号为pct/ib2011/050859、申请日为2011年3月1日、发明名称为“利用特殊标签对密封箱内的物品进行验证的方法”的发明专利申请的分案申请。
优先权声明
本申请要求于2010年3月10向位于金奈的专利局提交的申请号为no.625/che/2010，发明名称为“基于x射线图像的物品计数器”的印度临时专利申请的优先权。
说明
接下来将详细描述本发明的实质内容。
本发明属于根据计数验证内容的领域，特别是在包装点和交付点之间运输的密封集装箱内的物品的验证。当前客户可以跟踪和追踪他们的寄售，但本发明能够使他们监测和验证物品在运输期间的每个点的情况。直接的好处是，如果物品被盗，或者被标记有正品标签的相同形状、大小和重量的假物品替换，则入侵点被识别，物流公司可以通过准确的信息调查。因此，在运输的每个点上了配置责任机制。
背景技术：
现有的方法可以防止像rf-id标签的物品被盗。虽然rf-id标签是一个很好的库存管理和跟踪的解决方案，但它不是一个可以防止包裹被盗/替换和供应链隐性损失的的可靠性高的技术。主要的局限是基于这么一个事实：rf-id阅读器对rf-id标签计数，而不是对实际的包裹进行计数。这意味着有人可以拿走箱子内的物品，留下rf-id标签，但是这时计数仍然显示是正确的。如果真正的rf-id标签放置于替换原始物品的假物品上，这就无法区分、检查和管制对物品的侵入。此外，如果rf-id标签每一次不自动获取它们的证书，它们会被重复使用。
本发明的核心目的是检测这些侵入，所谓的侵入将导致隐性的损失、并导致不可检测、不可追踪，并且只有在交付时箱子被打开后才能知道物品被侵入。本方法不仅是关于物品的计数，还可以检测是否物品被改装或被相同形状、大小和重量的假物品替换。本发明提供了一种改进的、更好的物品被盗/替换检测技术，其还可以防止来自内部的威胁。
技术实现要素：
下面的描述将说明本发明的方法和构思。
本发明提供一种特殊用途的标签，具有随机排列地嵌入了无线电不透明材料的内部层。对人眼来说，所有标签在形状、大小和应用上都是对称的。这些标签于指定的地点而标记在已知物品或已知箱子上。虽然对人视觉观察而言，所有标签外部看起来都是相同的，但是在内部，它们具有随机方向的无线电不透明层。标记完后，物品以行列布置的多层方式堆叠在箱子内。箱子的x射线成像会显示行列矩阵的形式标记。如果任一物品被盗窃、，则重叠的图像会有所不同。假设在指定地点由标记有标签的假物品替换，方向上还会有所不同，成像比较模块会抓取这个不同。
在另一个实施例中，这些标签具有由隐形墨水印刷的随机图案，可以被特殊用途的摄像机扫描。如果隐形墨水难以使用，可以将具有黑色图案的标签置于红蓝背景下，以达到对人的视觉隐形的效果。该实施例仅适用于箱子在运输通道上还没有被打开，并且被看起来像真的包装带重新包装的情形。
本发明的贡献在于但不仅限于：
●在运输的每一个点验证物品
●360度的内部人员的责任和稽查能力
●非授权打开箱子以及物品调整位置的检测
●原始物品被假物品替换的检测
●当寄送贵重物或者敏感物时，在常规的跟踪-追踪下，对物品的监测能使用户满意
●有形且法律上可采信的证据
附图说明
参考附图通过实施例的描述，对本发明阐述了发明实质内容，但是并不限制于此。为了使阐述更加简化和清晰，附图中描述的元件不是按比例绘制。例如，为了清楚的目的，一些元件的尺寸可能相对于其他元件来得大些。
图1：标记无线电不透明材料内部层的图。
图2：示出了无线电不透明层的随机方向的方式，外部对人眼而言所有标签都是对称的的标记内部。
图3：示出了在箱子的不同面标记物品。
图4：示出了在物品被标记了不同方向的无线电不透明层后，堆叠在箱子内的物品的x射线成像图。(004)和(005)是箱子不同侧面的x成像。
图5：示出了物品被拿走后的x成像图。
图6：示出了在一个物品被标记有相同标签的假物品替换后的x射线成像图。
图7：示出了标记有标签的物品的顶面图，整个集装箱内的所有物品的标签成像是对称的。
图8：示出了标记有成像对称的标签的物品的顶面图，其中成像表示由于集装箱内的一个物品被拿走，内部图案的距离被改变了。
图9：示出了在等深(depth-wise)堆叠的5个物品的侧面x射线图，并且每个标记有标签的物品表示由于重叠在给定的区域内仅有4个图案，一个图案被隐藏。
图10：示出了等深堆叠的5个物品的侧面x射线图，并且每个标记有标签的物品示出在给定区域内有5个图案，在角x射线下暴露了隐藏的图案。
图11：示出了具有隐形图案的两个标签，其中一个标签作为参考图案，另一个标签作为真实的比较图案，以及两参考线和比较图案通过墨水印刷在标签上。这些对人眼而言隐形的图案只能通过适当的红外摄像机进行数字扫描。
图12：示出了另一种两个标签类型，其中，参考圆形粘性标签具有两由隐形墨水印刷的圆。另一个圆在基础胶带上，相对于基础胶带的角度是利用图像处理来计算的，其取决于圆形胶带的方向。这些胶带可以自我销毁以防止再次使用。
图13：示出了随机方向无线电不透明标签的实例，其中，无线电不透明材料层是隐形的，其以小圆的形式随机嵌入更大的圆形无线电透明标签内，并且根据更大圆形标签的方向，可以自动获取唯一的成像签名。
图14：示出了具有4捆长度、5捆高度和5捆深度的多捆流通物品箱子的x射线成像，每一捆标记有智能标签。
图15：示出了垫有聚苯乙烯块箱子的x射线图，其保证x位于塑料带下的两个圆形标签在射线束路径上是无线电透明介质，由此任何的盗窃都需要篡改塑料带，这样就会改变标签的方向。
图16：示出了梯形箱子的360度扫描，其中通过使用两摄像机的图像采集平台扫描箱子的所有面和边。
具体实施方式
下面将描述基于x射线成像技术检测物品丢失/盗窃/替换的方法和装置。在下面描述中，许多具体细节，诸如实施方式、系统组件的类型和相互关系将予以阐述以使对本发明有进一步地透彻理解。应当明了的是，本发明所属领域的技术人员无需具体细节即可实施。与本发明没有直接关联的诸多次要细节或者完整指令序列没有必要详细列出，这样就不会模糊本发明的实质。所属技术领域的技术人员通过描述，能够实现与描述相适应的功能而无需过多的实验。
参考说明书中的实施例，表明所述实施例包括特定的特征、结构、或者特性，但是每个实施例不一定包括这些特征、结构或特性。另外，例如术语不一定指代相同的实施例。此外，当特定的特征、结构、或者特性是结合实施例描述时，这表明所属技术领域的技术人员的知识会影响这些特征、结构或特性在其他实施例中的含义，从而确定是否有必要再详细描述。
在下面的描述和权利要求中，标签中的“无线电不透明层”已经示出可以是直线、三角或圆形，但这不应当理解为其形状仅限于此，其当然可以是在工业上可实施的任意形状。箱子内部或外部的物品标签的放置取决于顾客的具体需要。本发明通过使用圆形标签达到最佳安全性以实现发明目的，但是也可以使用其他形状实现发明目的。
下面将描述本发明的实施例。
以任意方向嵌入无线电不透明层的标记标签：每个物品都需要标记一个专有用途的标签。在图1中，示出了人眼可见的的标签(001)，其嵌入无线电不透明层(002)。对人眼而言，所有标签外表看起来都是对称的，但是在内部，它们的无线电不透明层具有任意方向，正如图2所示。标签的另一个形式在图13中示出，内部具有无线电不透明材料(018)的圆形标签看起来也是对称的。通常情况下，每个箱子标记一个标签。但是箱子可以标记多个标签(003)，如图3所示。这些标签只有在应用时才需要证书，每次重新使用时，它们自动获取它们的最新证书。在第二个实施例中，无需使用在x射线标签的外部扫描解决方案使用的隐形图案，可以通过特殊用途的摄像机而数字化扫描并自动获取它的证书，其通过相对于参考标签的图案的隐形图案的方向来确定。
参考x射线成像：该成像在高物理安全的包装点和监视区内生成。该密封箱子的成像可以从箱子的不同侧面例如重叠方向(004)和单独方向(005)，如图4所示。一旦箱子密封，生成内部成像(004)和(005)，参考成像将显示堆叠物品上不同标签的任意方向的无线电不透明层的重叠成像。在数字签名后，用箱子唯一id索引的参考成像发送给中央服务器。
运输和交付点x射线成像：在每一运输和交付点的箱子x射线成像与参考成像比较，参考成像显示矩阵标签，其中任意方向的无线电不透明层的x射线成像是重叠的。如果有人调整物品，盗窃物品或者替换成假物品，它将被成像比较模块在具体箱子与参考成像比较时而抓取。物品丢失/盗窃检测：如果任一物品丢失或者被盗窃，具体区域内的堆叠物品的重叠成像将明显不同(006)和(007)，成像比较模块将抓取并发出警报。
物品替换检测：如果任一物品被形状大小和重量相同的假物品替换，在具体区域内的堆叠物品的重叠成像(008)和(009)仍是不同的。成像比较模块将抓取并发出警报。
物品调整检测：如果两个相同物品的位置相互变更，则在具体区域内堆叠物品的重叠成像将是不同的。成像比较模块将抓取并发出警报。
减少误报：即使无意的人犯错将其中一个物品未予以标记，参考成像仍会抓取这个情况，但不会发出假警报。
堆叠物品上的标签相同方向的边缘(corner)可能性：任何情况下如果两个物品确实方向完全相同，这种情况下无法检测丢失或盗窃。但仍可以检测替换，因为对于所有实际目的，替换的物品不会在方向上再次相同。然而，即使为了减少这种微小的可能性，可以使用两个标签，在这种情况下，就可以通过组合完全重叠的数学概率而有效地排除这种可能性。
中央服务器上的成像索引：每个箱子的参考成像被分配一个随机生成的唯一id，粘贴在箱子上，最好是在获取参考成像的相同面。每个箱子的唯一参考成像数字签名，在与参考成像比较期间获取的以箱子的唯一id来索引。所有后续的成像需要与参考成像有相同面。为了提高获取参考成像网络通道的安全，可以使用公知的协议例如ipsec/ssl进行加密保护。
成像正常化：完美的比较需要清理x射线成像。木质箱或瓦楞纸箱可能有金属部件如钉子。因此，每次进行x成像时，需要去掉标准空箱子的x射线成像。
物品水平移动检测：一旦成像抓取模块认为正常参考成像和正常当前移动抓取成像之间存在差异，它将进一步检查这种差异是否符合运输期间的轻微水平移动。箱子的完整成像裁剪成多个等长等高部分，其中每个裁剪部分表示等深堆叠的物品。通过去掉参考成像的各自裁剪成像的裁剪部分，以及再次去掉最近抓取成像的各自裁剪部分的参考成像裁剪部分可以检测得到水平移动。在两部去掉步骤后，可以验证每个像素的水平位移。如果这不是真正的水平移动，则水平位移的像素点将是最少的。
基于大小分析的物品计数：该模型对物品数进行计数。这种情况下，所有的标签都是对称的，并具有相同的无线电不透明材料层和非随机方向层。例如，如果标签是圆形的，则无线电不透明层也是相同大小的圆形。这些标签被放置于每个物品的顶面，该位置在x射线束上是无线电透明的。在x射线成像中，x射线由下到上，接近平板检测器的标签大小将更大。在任意物品被拿走的情况下，根据x射线成像图案的最大的圆，可以计算从箱子拿走的物品数。如果没有物品被拿走，则x射线成像的所有圆(010)大小都是相同的，如图7所示。大小变化的数量，如图8所示，可以得到到底有多少物品被拿走。该方法最适合平板检测器x射线机器，如果箱子内的所有的物品具有标准大小和形状，则标准规范可以预先设定。
可替代的无需双波射线成像的绝对计数方法可以解决由于重叠图像造成的计数不足：之前描述的基于大小的分析需要额外的顶面x射线成像，并且还使用额外的标签，其成像时对称而不论它们的方向。这提出一种可替代的的方法，其无需额外的顶面x成像，还在成像比较和物品绝对计数中使用相同的标签。这些标签的无线电不透明材料的图案类型是小圆或者小方(仅用于说明)。成像软件简单地对x成像侧面的每一行每一列的小图案进行计数。在给定行和给定列的小图案的数目就是等深堆叠的物品的数目。然而如果一个或多个图案一个在另一个后完全或部分重叠，这种情况下计数可能会出现不准确。该计数不准确可以通过角x射线，即简单地将x射线机器传送带上的箱子转动一预定角度即可解决。在角x射线下就可以暴露隐藏的图案。为了说明，如图9所示，假设存在5个等深堆叠的物品，(012)表示只有4个小圆“a”“b”“c”和“d”，由于重叠一个图案被隐藏了。在箱子转动后，第五个图案“e”在角x射线下就出现了，如图10所示。这说明完整箱子成像的1英寸×1英寸大小的裁剪区域表示在给定的行和列的等深堆叠5个物品的成像。角x射线的1英寸×1.5英寸大小的伸长裁剪区域，其中隐藏的“e”图案被暴露，该信息在参考图像期间被数字化保存，并可以在交付点进行验证。
x射线成像中部分重叠圆图案的计数：如果图案是圆形，本方法仅适用于部分重叠。本方法基于这样一个事实，沿其圆周遍历该圆形，两个圆周上等距点之间x坐标和y坐标的绝对差的聚合值(无论是正或负)保持相同。如果两个或更多的圆部分重叠，则周边不会是几何圆形，这种情况下，x坐标和y坐标的绝对差的聚合值，沿着重叠图案的边缘解析的相同距离不会保持相同。每当x坐标和y坐标的绝对差的聚合值变化，重叠图案的计数将增加，并且这种遍历持续直到到达了图案周边的起始点。
与明显特征相关的隐性防伪特征：经常需要隐性防伪特征。在本发明的此功能通过对箱子的认证进行说明。一旦箱子上印有具有无形图案的密封标签，其适用于该箱子上。值得一提的是，本申请使用的标签不是无线电不透明分层，但印有无形图案。图案可以由特殊用途的摄像机通过外部数字化扫描，其可以扫描人眼不可见范围的图案。图案可以是任何形状/大小，或者简单如一随机方向的线，并在这种情况下，方向可以作为成像证书。成像证书可以与印在包装上的随机数相关联，从而成为每个物品的唯一签名，其无法被复制并且无法被内部工作人员替换。用于防伪的多数字随机数系统的工作机制已经在申请号为41/che/2009的印度专利和申请号为pct/ib2010/050940的pct国际申请所公开。在生产线上，专用摄像机图像采集系统扫描每个包装外部，并利用唯一字母-数字证书与它们的成像证书关联，并且该关联保存在数据库中。随机图案可以是任何形状和大小。通过特殊摄像机例如红外摄像机而抓取的参考成像，与每件包装的唯一id关联。当现场验证时，再次抓取的成像与具有唯一id的参考成像以程序化的形式进行比较。
用于与方向无关的方式进行外部扫描两种标记方法：此实施例在高容量物流业中可能有用，其中用内部随机无线电不透明层的智能标签等级标记的物品是不可能的，因此只有箱子等级验证是所需的，并且箱子的大小不同或由用户定制。如果箱子是梯形形状，那么所有面和边可以通过顶部和底部的扫描进行扫描。在本实施例中，如图11所示的使用两个标签。一个是基础或参照标签提供参考图案(014)。另一个比较标签(015)具有比较图案(016)。参考图案成像用于确定比较图案成像的方向。所以不论箱子扫描方向，基于相对于参考图像的比较图像的方向实现成像分析。这两种图案是肉眼不可见的(最好是那些对人眼不可见的印刷油墨)，但可以通过适当的摄像机进行数字扫描。优选地，为实现更好的安全性，这些标签应当自我销毁。比较标签对人眼而言在形状、大小和应用上看起来应当是对称的，并且只有图案的方向、形状和大小是不同的，图案由对人眼不可见的墨水印刷。这些标签应用在将被密封的开口处。这些标签还可以是两个同心标签，直径较小的基础标签可以置于直径较大的参考标签的上面。这些标签有不可见墨水印刷的唯一id，并可以索引数据库中的成像。另一个实施例中，具有两个位于参考标签(017)上的不可见圆，并相对于基础标签上的圆有一个角度，如图12所示的进行计算。如果使用隐形墨水制作图案不可行的话，则可以使用红蓝背景的组合作为标签上的胶带。其中，图案印为黑色。例如，如果红色背景的参考标签上的图案是黑色的，则使用半透明的深蓝色胶带制作无形图案，但是仍然可由红外摄像机进行数字扫描。
箱子标签的内部监测：有时候对物品标记标签是不可行的，但仍然需要内部监测。面临的挑战是，箱子可以包含任何物品，可以是金属或非金属。箱子填充有或绑有聚苯乙烯块或任何其他无线电透明材料。聚苯乙烯块的填充适于平板x射线监测器，但是在正常物品的情况下，扫描x射线机的聚苯乙烯块可能并不需要，在例外的情况下，箱子内金属物的x射线成像与智能标签成像重叠，内部金属物可能需要重新放置下。在塑料带捆绑位于聚苯乙烯块上的两个标签前，并在捆紧这两个标签后，这些标签自动获取它们的成像证书。为了说明，如图15所示，证书可以是相对的方向(019)和(020)但不限于此。该箱子被置于更大的集装箱内，并使用x射线成像验证证书。任何不可监测的侵入，需要去掉捆绑，因此标签将改变它们的方向，成像证书接着就自动改变。
在图11中，参考标签具有不可见三角图案。基础标签上的不可见标签用于密封箱子的正常开口。
在图12中，在圆形参考标签上，基础胶带沿着箱子正常开口边封装。圆形参考标签只对红外扫描仪可见，并基于使用方向，图像证书是自动获取的。对红外扫描仪可见的唯一id也印刷在标签上。
在图13中，无线电不透明材料的内部层随机嵌在圆形标签中，仅在x成像可见，并基于圆形标签的方向自动获取它的图像证书。该标签通常对人而言是对称的。
在图15中，聚苯乙烯块装在箱子上(在箱子全部被物品装满的情况，物品是无线电不透明的)用于确保x射线束路径上是无线电透明的介质，因此具有无线电不透明材料内部层的标签图像作为箱子唯一证书。
在图16中，梯形箱子的顶部和底部成像需要360度扫描所有面和边，该箱子的正常开口边通过对裸眼不可见的基础和参考标签密封。