安全元素以及检查印刷内容的真实性的方法

安全元素以及检查印刷内容的真实性的方法
【专利摘要】本发明涉及一种通过印刷加到印刷基板(银行卷、有价证券、产品包装、身份证/标签或其它类似文件)上的安全元素，其包括：作为肉眼可见的初级信息的唯一标识符和肉眼不可见的防止复印的次级信息。所述唯一标识符通常为点码。所述次级信息由最大尺寸为2-40微米的结构表示，由于在将所述安全元素加到印刷基板上时会产生印刷失真的问题，所以所述次级信息不可从所述安全元素的印刷内容重构，并且从统计学上可分析的固有特征与所述次级信息相关联。本发明还涉及一种具有本发明安全元素的印刷品和一种在可见光(380-750nm)下利用本发明安全元素检验印刷品的真实性的方法。
【专利说明】安全元素以及检查印刷内容的真实性的方法 发明领域
[0001] 本发明涉及一种安全元素以及一种确定印刷基板上设置的印刷内容的真实性的 方法。其应用领域涉及由印刷机产生的印刷品的保护领域或利用喷墨打印机和/或激光打 印机生成的文件的防伪。
[0002] 发明背景
[0003] 迄今为止，影印和激光打印技术已经取得了巨大发展。因此，利用这类技术显著地 简化了各类印刷品的高质量复制。然而与此同时，不幸的是，伪造有价值的或个人印刷品也 更加容易了。因此，对这类文件的防伪保护便提上了日程。例如印刷机或喷墨和/或激光 打印机产生的数据载体（诸如，例如文字或图纸）所提供的文件都可以构成要求保护的印 刷品。这类印刷品为：例如，各类包装标签（例如，用于药剂的包装标签、CD封面）、有价值 的门票、资质证书、银行卷、支票、个人身份标识符、各种凭单等，仅提到了几种示例。为了避 免（或者，最大限度地减少）滥用，所述印刷品通常设有适当的安全元素。一般说来，所采 用的安全元素和/或其组合都比较复杂。
[0004] 在印刷保护领域中存在大量的解决方案。在其中一类解决方案中，提供保护的安 全元素隐藏在印出图像本身中。国际专利申请第W099/35819号小册子和美国专利申请第 1996/019310号都公开了基于这种概念的解决方案。根据教导的解决方案，肉眼不可见但特 定解码装置可见的次级图像隐藏在肉眼可见的初级图像中。用于创建所述次级图像的技术 的物理参数可以按照如下方式选择：在对印有组合图像的基板（文件）进行复印时，次级图 像完全消失。换言之，该信息不可从印刷内容的副本重构。然而，为了实施有关解决方案， 要求高精度的印刷机（分辨率至少为8000dpi)，而且为了检查印刷内容的真实性，还需要 解码透镜。由于这些缺陷，所述解决方案在日常实践中并未/得不到广泛应用，反之，由于 数字印刷的进步，还必须保证具有一般由较低分辨率（通常为600dpi)的机器产生的印刷 内容的印刷品的安全。
[0005] 俄罗斯专利No. 2, 430, 836中公开了一种安全元素，其是一种强大的可以通过肉 眼检查的安全元素，并且提供了非凡的美学体验。然而，在将得到的安全元素加到印刷基板 上时要求使用特定的（凹版）印刷机。这类印刷机通常为印钞机所有，因此很难获取这类 印刷机。
[0006] 在另一类印刷保护中，比较特别的是进行印刷的印刷油墨和/或印刷基板自身， 试图通过这种方式实现不可复印的性质。例如，欧洲专利No. 2, 004, 414、No. 1，858, 605、 No. 1，827, 864和No. 1，779, 335中公开了这类解决方案。这些解决方案的最大缺陷在于：由 于特别，因而油墨较贵（例如，具有光变颜料的印刷油墨）或需要使用特定的印刷基板（这 类印刷基板也可以较高的成本生产）。
[0007] 在又一类印刷保护中，印刷内容包括一个或多个可以将印刷内容与数据库相关联 的标识符。美国专利No. 6, 952, 485教导了一种所谓的电子水印，作为标识符。在该专利中， 图像中包括的并且肉眼不可见的噪声携带有信息。电子水印可以原封不动地从通过复印而 制备的副本中重构，换言之，所述电子水印往往通过复印转移。所述电子水印的应用领域涉 及银行卷的防复印保护。尤其，这类电子水印作为安全元素包括在欧元中。该水印由目前 出售的每一台印刷机的驱动程序识别，然后完全拒绝印刷出包括电子水印的图像。该技术 的缺陷在于要求打印机和扫描仪商家之间就用于复印保护的电子水印达成广泛协议这一 事实。这就意味着，这种印刷保护仅可以用在非常特殊的印刷品上。而且，还必须将禁止的 水印"教"给每一台打印机/扫描仪驱动程序。该技术的另一缺陷在于：在达成协议之前制 造的印刷装置识别不出隐藏的水印，因而会印刷出所述水印保护的印刷品。
[0008] 根据国际专利申请No. PCT/EP2009/061073中公开的解决方案，在制造期间，可见 的初级标识符和肉眼不可见的唯一随机干扰图像元素（次级信息）均设置在需要保护的物 品上。所述初级标识符和图像元素（也称为次级信息）以数字化形式通过因特网存储在数 据库中。当检查物品的真实性时，基于初级信息，查询数据库中存储的图像，然后将该图像 与现场拍摄的被检查物品的照片进行比较。该解决方案的缺陷在于：为了进行检查，每一种 情况下都要求访问远程数据库，这就必须利用适当的带宽进行数据通信连接。
[0009] 在再一类印刷保护中，为了检查印刷内容的真实性，利用了印刷装置的干扰和印 刷期间的印刷支持。美国专利申请No. 2002/0037093涉及一种解决方案，其中，在制备副本 时，影印机或激光打印机使随机从中通过的（纸）印刷基板"变脏"，沾上肉眼不可见的色调 剂或油墨微粒。换言之，通过分析文件的高清晰度数字图像，如果（尤其是）在所述文件不 携带印刷内容的部分发现了色调剂或油墨微粒，那么可以明确确定该文件是否是通过复印 生成。该技术的缺陷在于：为了进行学习，要求高分辨率的数字化装置。
[0010] 日本专利申请No. 2009/034921A公开了设有防伪装置的印刷品，该印刷品包括线 条图案式的潜图，即次级信息。在构成所述潜图的每条线条的至少一个侧边缘处，形成有多 个被油墨覆盖的扩展投影区域，这些投影区域沿着线条的宽度方向突出，彼此相当接近。当 复印所述文件时，根据复印机的复制特性，各自的扩展投影区域之间的间隙被油墨掩盖。因 此，构成所述线条图案的各条线条的线条宽度增大，这实际上会使潜像和次级信息"显影"/ 出现。
[0011] 迄今为止，条形码、Data Matrix码、各种QR码、移动码和类似的其它码（今后，一 般为点码）已经成为普遍的信息载体装置。它们的流行主要是由于移动电话尤其是智能手 机的迅速普及导致的。它们的缺点在于如下事实：一般来说，它们不含复印保护，因而它们 作为安全元素的应用非常有限。
[0012] 有鉴于此，很明显，虽然存在多种印刷保护技术对配有复印保护的印刷内容以及 具有这类印刷内容的印刷基板/文件进行保护，但是这些技术要么太贵，要么要求特定成 套装置用于创建和/或检查这些技术。
[0013] 然而，使任何人基本上在任何地方在不需要额外的能力和技术设备的情况下均可 以简单并且快速地确定文件的真实性，这是必然要求。


【发明内容】

[0014] 有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种通过印刷加到印刷基板上的安全元素， 所述安全元素一方面含有与印刷品自身相关联的识别数据作为初级信息，另一方面还经由 潜次级信息为印刷品提供了可靠的复印保护。
[0015] 本发明的另一目的是提供一种印刷保护技术，尤其是一种检查/确定印刷真实性 的方法，该方法使任何在信息安全方面无任何资质的人都能够借由日常使用中具有至少中 等分辨率（换言之，分辨率为300-1200dpi)的装置（比如，例如移动电话、平板电脑、智能 手机、网络摄像头等）在现场即刻对具有根据本发明的安全元素的印刷品进行真实性检 验。
[0016] 通过研究，得出以下结论：实现本发明目的的安全元素可以通过将适当选择的携 带初级信息的代码与次级信息进行组合来完成，其中，次级信息不可从印刷内容自身（或 其副本）重构，但却提供了可以通过统计方法进行分析的固有特征。携带这类次级信息的 结构可以按照根据预定义的编码概念/算法包括（优选地，由厂商）在携带初级信息的代 码中的区域的形式生成，不直接印刷。由于在执行印刷时出现的印刷失真/不确定性的影 响，比如，例如印刷基板和/或印刷板彼此接触导致的变形或者印刷基板上的印刷油墨不 可避免地润湿，漏掉直接印刷的区域或多或少会被油墨覆盖。根据我们的研究，在安全元素 的印刷内容中使所述遗漏区域不可为肉眼检测到的条件是：印刷内容中所述遗漏区域在至 少一个方向上的最大尺寸为2-40微米，这取决于所采用的印刷技术和印刷基板的质量。虽 然由于印刷不确定性的影响，在安全元素的印刷内容中肉眼根本不会检测到相关的次级信 息，其有序性质也不可由高倍放大镜（放大率为2-20x)识别出来，但是我们发现，所述次级 信息的包括改变了实际包括其的印刷内容的数字表示部分的灰度值。通过改变灰度值，所 述次级信息为本发明安全元素赋予了可以通过统计方法进行分析的固有特征，其中，分析 的结果是安全元素自身的特性，因而该结果可以用作安全元素的复印保护元素，也可以用 作具有该安全元素的印刷基板的复印保护元素。
[0017] 旨在提供安全元素的这一目的通过根据权利要求1的安全元素来实现。权利要求 2-6限定了本发明安全元素的可能的其它优选实施例。旨在提供一种检查印刷内容的真实 性的方法的这一目的通过根据权利要求8的方法来实现。权利要求9-11阐述了本发明方 法的其它优选变型。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 在下文中，将结合附图对本发明进行更详细地论述。
[0019] 图1A示出了一种生成根据本发明的安全元素并将其加到印刷基板上的方法的框 图；
[0020] 图1B图示了根据本发明的一种基于安全元素应用的真实性检查方法的框图；
[0021] 图2示意性地示出了从携带初级信息和次级信息的代码中生成组合代码的方式， 该组合代码构成安全元素；
[0022] 图3以放大图的形式示出了图2的组合代码的一部分；
[0023] 图4图示了利用厂商设置的编码概念将图3中示出的组合代码部分按照次级信息 分解为不同类别；
[0024] 图5示出了在将次级信息引入点码中时适用的广义代码单元；
[0025] 图6图示了根据本发明的适用于安全元素的表示次级信息的遗漏区域（像素）的 多种可能的优选实施例；
[0026] 图7示出了几种最大尺寸大于50微米的携带初级信息的示例性点码（肉眼可 见）；
[0027] 图8图示了组合代码提供的安全元素的一部分的理论外观（如形成在印刷板中） 和实际外观（如在印刷到印刷基板之后看到的）；以及
[0028] 图9A和图9B图示了在印刷前后分别隐藏在点状和线状设计中在至少一个方向上 的尺寸最多为50微米的次级（潜）信息。

【具体实施方式】
[0029] 图1A中示出了生成根据本发明的由组合代码形成的安全元素的一般方法。据此， 选择携带信息的代码（步骤1〇〇)，该代码由众所周知的代码符号（例如，条形码、QR码、Data Matrix码、移动码）或唯一编码行或点码形成。根据另一种可能性，携带初级信息的代码还 可以由隐藏在印刷内容的装饰性图形插图中的行代码或点码形成。而且，携带初级信息的 代码可以是初级信息自身，其以未编码的方式简单印刷到印刷基板上。印刷基板可以是任 何文件或需要保护的物体的表面，尤其可以是例如银行卷、有价证券、发票、产品包装、身份 证/标签、封面、门票、证件、个人文件、凭单或任何其它类似文件。初级信息是指与需要保 护的文件相关的信息，一般是指识别文件本身的数据。重要的是，携带初级信息的代码可以 分割，即，可以由给定大小的通常为规则形状（尤其，矩形）的单元形成的网格覆盖，该单元 网格可选地相对于携带初级信息的代码旋转给定角度。由于结构设计的影响，这后一个要 求对于上面提到的众所周知的代码符号自动满足。
[0030] 在选择了携带初级信息的代码之后，生成携带次级信息的代码（步骤110)。该步 骤是以下文中结合图2至图4更详细论述的具体示例的方式根据预设编码概念/算法而进 行的。具体地，次级信息由漏掉携带初级信息的代码的印刷内容的区域携带。由于其大小 的影响，携带次级信息的代码为潜信息，换言之，通过肉眼检查时不可见。图3和图6中图 示了由遗漏区域定义的这类示例性次级信息。次级信息优选地来自初级信息，例如来自初 级信息的元素/数据。
[0031] 在生成携带次级信息的代码之后，将携带初级信息和次级信息的代码进行组合 (步骤120)，得到与本发明安全元素相对应的组合代码。
[0032] 最后，通过经由选择的印刷技术将由此得到的安全元素加到印刷基板上，来产生 具有安全元素的印刷品（步骤130)。
[0033] 由图1A所示方法产生的印刷品的安全元素，一方面，含有可以用于识别所述印刷 品（初级信息）的数据，另一方面，适用于对所述印刷品进行防复印保护，这是由于次级信 息为肉眼不可见的潜信息并且在印刷/复印时以不可检测的方式消失或失真。
[0034] 图2至图4图示了在特定实例中将携带第一信息和第二信息的代码进行组合的步 骤，其中，携带初级信息的代码由墨点20形成的点码（见图2)提供，表示在分辨率600dpi 下印刷的数字"〇"，其中，借由方形单元34(见图3)形成的网格30执行分割。在本文中， 各个单元34在X和Y方向上的大小至少为300微米。经发现，300微米的大小足以确保各 个单个墨点20都落入一个独立的单元34中，远离所述单元34的边界（换言之，实际上靠 近单元34的中间）。此外，各个单元34均分为七个像素40(在该具体实例中）；形成所述 划分单位的像素40是对次级信息进行编码的遗漏区域42的"构建块"。对本领域的技术人 员而言显而易见的是，可以采用不同的单元大小和/或每个单元在X和Y方向上的不同的 像素数量进行分割，得到不同类型的代码符号。图5中示出了适用于分割的普通矩形网格 50及其第（i，j)个单元52。在本文中还要注意的是，如果使用了更高的分辨率，那么在各 个方向上的像素数量要成比例地增加。
[0035] 在对携带初级信息的代码进行分割之后，引入携带次级信息的代码。为此，将通过 分割得到的并且含有墨点的携带初级信息的代码的单元34分为若干类。在本文中，若干类 别的数量在4到6之间选择，然而，也可以使用任何其它数量的类别。由于在印刷本发明安 全元素之后次级信息产生可以通过统计技术被分析的特征，所以优选地，各个类别中存在 至少十个单元34。所述分类可以定期进行，也可以随机进行。但是，其总是由携带初级信息 的代码产生。在本示例中，依照在各个单元中形成遗漏区域的像素的数量，执行分类。在本 文中，给定单元中刻着的数字与该单元中遗漏区域的大小相对应，表示为像素。遗漏区域的 大小根据不同的类别而有所变化，严格递增。因而，例如，第一类保持不变（即，其中无遗漏 区域），第二类会有一个像素的遗漏区域，第三类会有至少两个像素的遗漏区域，第四类会 有至少三个像素的遗漏区域，以此类推。
[0036] 各个单元34中遗漏区域的大小取决于采用的印刷技术：遗漏区域的大小/尺寸往 往以如下方式进行选择：采用的印刷技术不足以清晰地印刷所述遗漏区域。结果，由于遗漏 区域的印刷不确定性的影响，当通过肉眼检查时，根本不会在印刷的安全元素中看见所述 区域。此外,次级信息的有序性质也不可由高倍放大镜（放大率为2-20x)识别出来。
[0037] 图6中示出了由像素形成的遗漏区域的可能形状的多种示例。遗漏区域的形状 和尺寸不可以是任意的，后者受到所用印刷技术的限制，如上所述。在下面的表1中，收集 了不同印刷技术的为制备本发明安全元素而提出的若干白色印刷适性行宽，这些行宽通过 对印刷基板进行油墨润湿实验得到。利用为各种印刷技术定做的印刷油墨执行油墨润湿测 量，即，例如利用来自惠普（Hewlett Packard)的黑色印刷油墨、来自MEMJET的黑色印刷油 墨、来自柯达鼎盛（KODAK Prosper)的印刷黑色油墨以及来自爱普生（EPSON)的黑色印刷 油墨，其中，采用通常用于安全印刷的纤维纸作为印刷基板，温度为18-22°C (室温），环境 压力为lOlkPa。在本文中要注意，表1中列出的值对于其它类型的纸也有效，虽然要求的分 辨率一般有所不同。尤其，如果印刷基板为例如光面纸，需要在分辨率至少为600-1200dpi 而不是300-600dpi的条件下进行印刷。
[0038] 如上所述，当可以采用新颖的印刷技术时，可以在试点印刷处确定油墨润湿，然后 可以推出针对该新颖技术提出的以像素数量表示的白色印刷适性行宽。为此，也可以使用 以下经验方程：
[0039] 行宽[微米]=1. 2*油墨润湿[微米]。
[0040] 行宽[像素]={(1. 2*油墨润湿[微米]*分辨率[dpi]/25. 4)/1000+0. 5}的最 大整数，但是至少为1。
[0041]

【权利要求】
1. 一种安全元素，其包括：携带初级信息并且在波长范围为380-450nm的可见光下可 为肉眼检测到的代码以及携带次级信息并且不可为肉眼检测到的代码，其特征在于，当将 所述安全元素作为印刷内容加到印刷基板上时，所述携带次级信息的代码在至少一个平面 方向上的最大尺寸为2-40微米，所述携带次级信息的代码不可从所述印刷内容重构并且 为所述安全元素赋予了可从统计学上分析的特征。
2. 根据权利要求1所述的安全元素，其特征在于，所述从统计学上可分析的特征是在 波长范围为380-450nm的可见光下拍摄的所述安全元素的印刷内容的图像的数字表示部 分的灰度值，所述部分根据预设的编码概念进行选择。
3. 根据权利要求1或2所述的安全元素，其特征在于，所述携带初级信息的代码选自由 条形码、QR码、Data Matrix码以及利用非公开编码特别研发的点码组成的组。
4. 根据权利要求1或2所述的安全元素，其特征在于，所述印刷基板设有装饰性图形插 图，并且所述携带初级信息的代码隐藏在所述插图中。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的安全元素，其特征在于，所述次级信息由所述初 级信息产生。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的安全元素，其特征在于，所述印刷基板选自由银 行卷、有价证券、发票、产品包装、身份证/标签、封面、门票、证件、个人文件、凭单或任何其 它类似的需要配备复印保护的文件或物体表面组成的组。
7. -种印刷品，其特征在于，其包括印刷基板和至少一个根据权利要求1-6中任一项 所述的安全元素，所述安全元素通过印刷加到所述印刷基板上。
8. -种利用根据权利要求1-6中任一项所述的安全元素检查印刷品的真实性的方法， 其包括如下步骤：利用波长范围为380-750nm的可见光的照明，记录所述安全元素的所述 携带初级信息的代码的图像； 将得到的图像转换为灰度图像并且存储所述灰度图像； 对存储的所述灰度图像进行分割； 根据预设的编码算法将所述分割的灰度图像的分段分类为给定数量的类别； 通过对所述类别逐一进行统计分析，为各个类别分配灰度平均值； 从得到的灰度平均值生成一种趋势，所述灰度平均值根据类别的不同而有所变化； 基于所述趋势的形状，确定所述印刷品的真实性。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述数字表示由分辨率为300-1200dpi的成像装 置生成。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其进一步包括如下步骤：如果所述代码隐藏在所 述装饰性插图中，那么在将记录的所述代码的图像转换为所述灰度图像之前，使所述携带 初级信息的代码的图像与所述装饰性插图分开。
11. 根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其中，所述类别的统计分析通过类别对 的两样本t-检验执行。
【文档编号】H04N1/32GK104115480SQ201380009395
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年2月15日
【发明者】伽博尔·克里斯托, 皮罗什卡·瑞迈恩尼 申请人:格莱尼赛斯匈牙利公司