用于标识和认证标签的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作为标识和认证装置的用于标识和认证施加于多种项目上的标签的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在许多工业领域中已应用和使用产品正标识号、其跟踪和认证并不断地发展和改善。在许多工业领域中越来越多地应用用于标识、认证和跟踪目的的产品标记。各种复杂程度的安全标记存在并被施加于项目和产品上，帮助回答给定产品是真品还是伪造的问题。事实上伪造是导致巨大经济损失并负面地影响消费者和生产者的世界性问题。为了消除此问题，正在不断地开发防伪技术，包括新的安全标记和已修改读取器。此类安全标记可具有空间和谱编码分量两者。
[0003]W02010012046—般地描述了具有荧光标记的代码载体。其提到了一种被设计成用于读取其中将记录信息编码成已编码视觉标记的视觉特征的荧光代码载体的读取器。此读取器装置可包括两个读取装置的组合，一个读取已编码荧光标记中的荧光材料的荧光性质且另一个读取已编码荧光标记的视觉特征。在本文中，荧光信号被首先读取和解码，并且视觉形状性质随后被解码。
[0004]US7441704描述了一种用于标识具有被施加于对象的一维或多维图案的空间代码的系统和方法，其中，空间代码包括具有一个或多个特性发射谱特征的多个安全标签或组合物。该系统使用光束源来照亮代码、使用光谱仪来分析其特征并使用照相机来标识代码。其还包括用于将来自代码的发射光分离到图像检测器和引发信息/数据的同时获取的光谱计两者的光束分离器。
[0005]US7938331描述了一种用以认证被施加于项目并具有特定谱发射特征的标签/标记/代码(例如条形码之类的自动标识符号)的读取器。另外在项目上的别处施加标签/代码的特定光谱特征。如果两个光谱特征被标识且两者匹配，则在不访问外部数据库的情况下执行产品确认。该系统使用照明光来激励荧光标签、使用光谱仪来分析其特征(signature)并使用照相机来标识代码。
[0006]所有上述系统使用具有代码载体结构的标签的光谱性质。除照相机之外的光谱仪的使用提供最高准确度并因此保证高安全性。然而，即使某些系统利用这两个检测器，其也不允许完全独立地设置诸如积分时间和激励光强之类的其获取参数。此外，上述方法中没有一个完全受益于在照相机图像中可得到的信息，因为其在分析由光谱仪记录的信息之前并未分析其光谱特性。
[0007]因此，期望提供用于经由优化标识和认证装置来标识和认证具有唯一空间和光谱性质的安全代码/标签的其它系统和方法，此类手段允许有快速且可靠的认证过程。
【发明内容】
[0008]在本文中公开的是一种用于标识和认证施加于对象的标签的系统，其中，所述标签由光学活性纳米颗粒、即发光纳米颗粒的至少一个发光空间图案和一个光谱特征来定义标签，所述光学活性纳米颗粒被包含在所述标签中并定义所述空间图案。该系统包括:
[0009]■读取模块，其用以获取标签信息，所述读取模块包括:照明单元，其包括被在脉冲模式下驱动的光源，所述光源适合于用激励光照射标签，从而激励标签的发光颗粒，因此导致由标签发射发光空间图案；成像单元，其适合于记录所述空间图案的图像；光谱单元，其适合于记录所述光谱特征的光谱；定时控制单元，其适合于使读取模块的其它单元的动作同步；以及
[0010]■处理模块，其与所述读取模块且与包括预定标签的空间图案和光谱特征的数据库二者都通信，所述处理模块包括:解码单元，其适合于将由成像单元记录的图像解码，提供对应于所述图像的序号并将所述序号与预定标签的相应序号相比较从而标识所述标签；确认单元，其适合于将由光谱单元记录的光谱与预定标签的光谱相比较从而对标签进行认证，以及读出单元，其用以一旦标签被认证就公开关于标签的信息。
[0011]成像单元和光谱单元可有利地以顺续方式记录其各自的信号，它们的获取与不同的激励光脉冲同步。
[0012]在实施例中，使用第一和第二激励光脉冲。
[0013]在实施例中，成像单元的获取与第一激励光脉冲同步，并且光谱单元的获取与第二脉冲同步。
[0014]在实施例中，成像单元记录信号图像和本底图像，并且光谱单元记录信号光谱和本底光谱。
[0015]在实施例中，解码单元使用从用信号图像减去本底图像得到的图像来执行标签的标识，并且光谱单元使用从用信号光谱减去本底光谱得到的光谱来执行标签的确认。
[0016]在实施例中，所述系统还包括全球定位单元和定位单元。
[0017]在本文中还公开了一种用于标识和认证施加于对象的标签的方法，其中，由发光颗粒的至少一个发光空间图案和一个光谱特征来定义标签，所述发光颗粒被包含在所述标签中并定义所述空间图案，包括步骤:用由被在脉冲模式下驱动的光源发射的激励光来照射标签，从而激励标签的发光颗粒，因此导致由标签发射发光空间图案；用成像单元来记录所述空间图案的图像；用光谱单元来记录所述光谱特征的光谱；用解码单元将所述图像解码从而标识标签；以及用确认单元来确认所述光谱，从而对标签进行认证。
[0018]成像单元和光谱单元可有利地以顺续方式记录其各自的信号，其获取与不同的激励光脉冲同步。
[0019]在实施例中，使用第一和第二激励光脉冲。
[0020]在实施例中，成像单元的获取与第一激励光脉冲同步，并且光谱单元的获取与第二激励光脉冲同步。
[0021]在实施例中，成像单元记录信号图像和本底图像，并且光谱单元记录信号光谱和本底光谱。
[0022]在实施例中，解码单元使用从用信号图像减去本底图像得到的图像来执行标签的标识，并且光谱单元使用从用信号光谱减去本底光谱得到的光谱来执行标签的确认。
[0023]在实施例中，所述方法还包括确定标签的精确位置的步骤。
[0024]在本文中还公开了一种用于标识和认证施加于对象的标签的方法，其中，由发光颗粒的至少一个发光空间图案和一个光谱特征来定义标签，所述发光颗粒被包含在所述标签中并定义所述空间图案，包括步骤:用由被在脉冲模式下驱动的光源发射的激励光来照射标签，从而激励标签的发光颗粒，因此导致由标签发射发光空间图案；用成像单元来记录所述空间图案的信号图像和本底图像；用信号图像减去本底图像，从而确定所述空间图案的图像；用光谱单元来所述光谱特征的记录信号光谱和本底光谱；用信号光谱减去本底光谱，从而确定所述光谱特征的光谱；用解码单元将所述图像解码，从而标识标签，以及通过将所述图像分解成不同色彩分量并将所述色彩分量之间的强度比与存储在数据库中的信息相比较而用确认单元来确认所述图像和光谱，并将所述信号光谱与存储在数据库中的光谱相比较。
[0025]在实施例中，所述解码单元执行预确认步骤，其在于检查从用信号图像减去本底图像得到的图像上的空间图案的存在。
[0026]在实施例中，确认单元通过将标签的图像分解成三个色彩分量并分析其比而使用由成像单元记录的信息来执行第一确认等级。
[0027]在实施例中，确认单元通过分析某些波长下的峰值强度和这些值之间的比而使用由光谱单元记录的信息来执行第二和第三确认等级。
[0028]在实施例中，确认单元执行计算发光颗粒的荧光寿命的另一步骤。
[0029]在本文中还公开了一种标签，该标签包括发光材料的多个点(dot)，其通过使用发射不同光谱的不同类型的荧光材料来定义。施加到对象的标签由发光颗粒的至少一个发光空间图案和一个光谱特征定义，所述发光颗粒被包含在所述标签中并定义所述空间图案，该标签包括多个点。每个点包括一个或多个发光材料，其中，一个或多个点包括至少一个发光材料，其不同于一个或多个其它点中的至少一个发光材料，所述不同发光材料发射不同的光谱，使得标签定义包括大于二进制值的多个值的代码。
[0030]本发明的其它有利方面和特征根据详细描述和附图将是显而易见的。
【附图说明】
[0031]虑及以下详细描述、权利要求和附图，将更好地理解本发明的特征和优点，其中:
[0032]图1图示出根据本发明的第一实施例的系统的标签和读取模块；
[0033]图2图示出根据本发明的实施例的用嵌入对象中的多个类型的发光颗粒来标记的对象的示例；
[0034]图3图示出可被根据本发明的实施例的系统读取的标签的空间图案的示例；
[0035]图4表不图不出根据本发明的第一实施例的系统的框图；
[0036]图5是图示出在根据本发明的实施例的系统中使用的读取模块的同步图案的时序图；
[0037]图6描绘了由图1的系统执行的示例性方法的流程图；
[0038]图7表不图不出根据本发明的第二实施例的系统的框图；
[0039]图8是图示出在本底减除之后用根据本发明的实施例的系统的读取模块获取的标签的光谱的示例的图表。
【具体实施方式】
[0040]本发明涉及一种使得能够从任何距离以高度安全性进行加标签产品的标识、认证、追踪和定位的系统和方法。该系统包括读取模块、处理模块和包含存储标签身份的数据库。标签的身份由两个不同特征定义:发光空间图案和唯一光谱特征。该标签包含或形成空间图案，并包括发光材料，特别是发光颗粒。通过用读取模块来检测两个特征，处理信息并针对包含在数据库中的信息确认标签身份，从而允许进行产品的认证。此总体程序使得能够进行产品的标识和认证。另外，本系统使得能够通过光学测量和全球定位的组合来显示标签的准确位置。
[0041]1.定义
[0042]下面的术语具有以下意义，除非在本说明书中另外指