DE69825842T2

DE69825842T2 - System und Verfahren zum Detektion von Marken

Info

Publication number: DE69825842T2
Application number: DE69825842T
Authority: DE
Inventors: Zhigang Webster Fan; John W. Rancho Palos Verdes Wu; Mike C. Cerritos Chen
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: JP2009104663A; DE69825842D1; BR9804607A; US6067374A; BR9804607B1; EP0917113A2; JPH11250260A; EP0917113A3; EP0917113B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Bilderkennungstechniken und insbesondere auf ein System zur Detektion von Marken und auf ein Verfahren, welches Marken in komplexen Bildern detektiert und authentisiert.
Hintergrund der Erfindung
Die Fähigkeit Versiegelungsmuster in ein Bild zu detektieren, kann in Kopiermaschinen und Scannern zum Zwecke der Authentisierung von Dokumenten oder zur Verhinderung von Fälschungen nützlich sein. Die Herausforderung ein derartiges Verfahren in die derzeitige Kopierer- oder Scannertechnologie aufzunehmen, besteht in der Schwierigkeit, die Versiegelungsmuster in einer in Bezug auf Rotation und Verschiebung invarianten Weise zu detektieren. Insbesondere kann das Muster jedwelche Orientierung einnehmen und jedwelche Stelle in dem Bild. Die Orientierung und die Anordnung des Siegels kann im Fall eines einzelnen Siegels relativ leicht abzuschätzen sein vor einem einheitlichen Hintergrund. Es wird jedoch ein bedeutendes Hindernis aufgebaut, wenn die Siegel in irgendeinen komplizierten Bildhintergrund eingebettet sind.
Das US-Patent Nr. 5,533,144 offenbart einen Detektor und ein Verfahren gegen Fälschung, wobei identifiziert wird, ob ein Bildabschnitt auf der Platte, welcher fotokopiert werden soll, eines oder mehrere Notenmuster aufweisen. Es wird eine im Offline-Betrieb stattfindende Einübung durchgeführt durch das Abtasten von verdächtigen Geldscheinen und Ablegen des Beispiels, um sie als Vorlagen zu verwenden; die Detektion wird darauf folgend durchgeführt in einer in Bezug auf Rotation und Verschiebung in Variantenweise. Insbesondere kann das Muster jedwelche Orientierung und jedwelche Stelle des Bildes einnehmen und kann in irgendeinen komplizierten Bildhintergrund eingebettet sein. Das zu untersuchende Bild wird Block für Block verarbeitet. Jeder geprüfte Block durchläuft eine Glättung, um zu sehen, ob derselbe möglicherweise eine Bildpunkte-Intensitätsausrichtung enthält, welche einem vorbestimmten Ankerpunkt auf der Vorlage entspricht. Die Orientierung der Kanten (Ankerpunkte), welche möglicherweise in den Blöcken vorhanden sind, wird darauf folgend abgeschätzt. Schließlich wird für einen potenziellen Ankerpunkt eine Übereinstimmungsprozedur gegen die gespeicherten Vorlagen durchgeführt, um zu entscheiden, ob das vorausgewählte Geldnotenmuster gültig ist, welches einmal detektiert wurde.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Fälschungsdetektion zu verbessern, um unverkennbare Marken in Dokumenten zu erkennen. Dieses Ziel wird erreicht durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Fälschungserkennung gemäß Anspruch 1 und einem Fälschungserkennungssystem gemäß Anspruch 3.
Es wird ein Detektionssystem und ein Verfahren vorgestellt, welches unverkennbare Marken, wie etwa Versiegelungen oder andere Muster in Bildern erkennt zum Zwecke der Authentisierung oder um Fälschungen zu bekämpfen. Dieses Detektionsverfahren hat die Fähigkeit zu identifizieren, ob ein Bild eines oder mehrere vorausgewählte unverkennbare Marken enthält.
Als erstes wird ein Detektor im Offline-Betrieb mit geglätteten Beispielen von unverkennbaren interessierenden Marken, welche während des Betriebes detektiert werden sollen, eingeübt. Die unverkennbaren Marken werden jede als Vorlage gespeichert. Nach der Einübung, die Marken zu erkennen, wird eine Prozedur mit vier Schritten durchgeführt, welche besteht aus Binärerstellung, Platzierungsabschätzung, Orientierungsabschätzung und Vorlagenübereinstimmung. Die Binärerstellung extrahiert eine binäre Bitkarte des Eingabebildes. Ein Bildelement in der Bitkarte wird auf "1" gesetzt, wenn die Farbe des entsprechenden Bildelementes in dem Eingabebild nahe zu der Farbe der Vorlage ist, welches mit dem Eingabebild in Übereinstimmung gebracht werden soll. Die Platzierungsabschätzung detektiert die "verdächtigen" oder potenziellen Markenmuster, und schätzt deren Platzierung ab. Die relative Orientierung der Verdächtigen und der Vorlage werden daraufhin bewertet, so dass sie ausgerichtet werden können (dieses Verfahren ist rotations- und verschiebungsinvariant). Schließlich wird nach der Orientierung das verdächtige Muster und die Vorlage verglichen und analysiert, um festzustellen, ob das verdächtige Muster legitim ist. Eine verdächtige Marke kann in jedwelcher Orientierung und an jedwelcher Stelle in dem Bild vorliegen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung kann das Verfahren wie folgt zusammengefasst werden:
Ein Detektor wird im Offline-Betrieb mit geglätteten unverkennbaren Marken eingeübt, wobei Vorlagen entstehen, welche erzeugt und abgelegt werden für jede der unverkennbaren Marken;
Beispielbilder, welche verdächtige Marken enthalten, werden durch den Detektor empfangen und die Platzierung und Orientierung der verdächtigen Marken werden identifiziert;
die Vorlagen werden gedreht und verschoben zum Einrichten der Vorlagen mit den verdächtigen Marken;
die Vorlagen und die verdächtigen Marken werden verglichen, um festzulegen, ob eine Übereinstimmung besteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zum binären Mitteln ein Filter.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird dieses Filter ebenso durch den Detektor verwendet zum Identifizieren der verdächtigen Marken.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Ergebnis erzeugt, nachdem die Vorlagen und die verdächtigen Marken verglichen sind, um festzulegen, ob eine Übereinstimmung besteht und dieses Ergebnis wird verwendet, um weitere Aktionen auf den Beispielbildern zu vereinfachen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Ergebnis erzeugt, nachdem die Übereinstimmung und das Ergebnis verwendet wird, um eine weitere Aktion auf den Dokumenten, welche mit dem Verfahren getestet werden sollen, zu vereinfachen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Ergebnisse verwendet durch ein Kopiersystem, um Fälschung zu vermeiden nach der Detektion einer Nichtübereinstimmung zwischen den Vorlagen und den verdächtigen Bildmustern.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann das Verfahren in einem System ausgeführt werden, welches einen Mikroprozessor umfasst, welcher programmiert wird, um mit einer Vielzahl von Versiegelungen aufgrund von Vorübungen bekannt zu werden und unverkennbare Marken innerhalb des untersuchten Dokuments zu analysieren und zu detektieren. Es wird ein Speicher verwendet, um eine geglättete Version der interessierenden Marken zu speichern. Es kann ein Scanner während der Einübung und Detektion verwendet werden, um einzuübende Marken und Bilder, welche verdächtige Marken enthalten, anzunehmen, und der Scanner überträgt die aufgenommenen Bilder zu dem Mikroprozessor; es können jedoch auch digitalisierte Darstellungen der eingeübten Marken und Bilder angenommen werden in elektronischer Weise oder über Netzwerke.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein Mikroprozessor basierendes Dokumenten-Verarbeitungssystem, in welchem ein Mikroprozessor programmiert ist, um Kontrollmarken zu detektieren, welche in kontrollierten Dokumenten gefunden wurden, und weitere Aktionen von verdächtigen Dokumenten, welche die Kontrollmarken nicht enthalten, zu unterbrechen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das System eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige, ob die Kontrollmarken und die verdächtigen Marken des verdächtigen Dokuments übereinstimmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Ausgabe von der Anzeigeinrichtung verwendet durch das System, um die weitere Aktion in Bezug auf das verdächtige Dokument zu vereinfachen.
Weitere Vorteile und hervorragende Merkmale der Erfindung werden im Laufe der eingehenden Beschreibung offenbar, welche im Zusammenhang mit den Zeichnungen, die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung offenbaren.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung eines abgestimmten Filters, welche durch das System angewandt wird, um das Vorhandensein von verdächtigen Marken zu detektieren;
2 verdeutlicht die Detektion, welche von der linken Grenze der Original-Bitkarte startet für eine Marke bei einer feinen Auflösung (es wird eine Suche von links nach rechts in zwei n × n-Blöcken durchgeführt, welche m-Blöcke entfernt sind von der Stelle der starken Spitze);
3 verdeutlicht eine Graustufenkarte auf einem Kreis mit Radius c, mit welchem die Daten abgetastet werden;
4 verdeutlicht eine Spitze für eine Beispielmarke wie "A";
5 verdeutlicht eine Spitze für die Vorlage wie "B"; und
6 ist ein Blockschaltbild eines Systems, welches verwendet wird, um das Einübungs- und Detektionsverfahren der Erfindung auszuführen.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Die Bezeichnung "Siegel" wird durchgehend durch diese Offenbarung verwendet, um unverkennbare Marken und unverkennbare Muster zu definieren, welche im Allgemeinen auf dem Gebiet der Dokumenten-Authentisierung Verwendung finden.
Der Detektor wird als erstes im Offline-Betrieb mit Beispielen von zu detektierenden Siegeln eingeübt. Das Einüben wird durch Scannen des Siegels in ein Mikroprozessor basierendes Detektionssystem ausgeführt, welches Scann-Techniken im Stand der Technik verwendet. Die Siegel werden zu geglätteten Vorlagen konvertiert, welche jedes jeweilige Siegel repräsentieren. Die für diese Erfindung spezifische Einübung findet statt, nachdem das System die elektronische Darstellung der Siegel erhalten hat und besteht aus zwei Schritten. Als erstes wird die Farbe der Siegelvorlage gespeichert. Als zweites wird die Siegelvorlage unter Verwendung eines mittelnden Filters (dasselbe Filter wird bei der Detektion verwendet) geglättet. Die Ergebnisse, eine geglättete Version der Binärdarstellung der Siegelmuster, werden als eine Vorlage gespeichert.
Um jedes Siegel zu detektieren, wird eine Prozedur aus vier Schritten durchgeführt, welche besteht aus: Binärerstellung, Platzierungsabschätzung, Orientierungsabschätzung und Vorlagenübereinstimmung. Die Binärerstellung extrahiert eine binäre Bitkarte von dem Eingangsbild. Ein Bildelement in der Bitkarte wird auf "1" gesetzt, wenn die Farbe des entsprechenden Bildelements in dem Eingabebild nahe bei der Farbe des zu detektierenden Siegels liegt. Die Platzierungsabschätzung detektiert die "verdächtigen" oder möglichen Siegel und schätzt deren Platzierung ab. Die relative Orientierung des Verdächtigen und des Siegels wird daraufhin bestimmt, so dass dieselben ausgerichtet werden können. Schließlich verifiziert eine Vorlagenübereinstimmung, ob der Kandidat wirklich ein zu detektierendes Siegel ist.
Die Platzierungsabschätzung wird in zwei Auflösungen durchgeführt. Die Detektion der Verdächtigen und die Abschätzung deren ungefährer Positionen wird gefolgt durch eine Verfeinerung der Platzierungen. Zuerst wird eine Version der Bitkarte mit niedriger Auflösung erzeugt. Jedes n × n-Pixelfeld in der Original-Bitkarte wird auf ein Pixel reduziert, welches auf "1" gesetzt wird, wenn mindestens eines der n × n-Bildelemente gleich "1" ist. Ein abgestimmtes Filter wird daraufhin angewandt, um das Vorhandensein von irgendwelchen Verdächtigen zu detektieren. Der Kern des Filters ist in 1 angegeben. Die starken Spitzen in dem Filterungsergebnis zeigen eine ungefähre Lage des Schwerpunkts der Verdächtigen. Wenn einmal eine strenge Spitze detektiert ist, werden die linken und rechten oberen und unteren Grenzen in der Original-Bitkarte durchsucht. 2 verdeutlicht die Detektion der linken Grenze bei einer hohen Auflösung. Es wird eine Suche von links nach rechts in zwei n × n-Blöcken durchgeführt, welche m-Blöcke von der Stelle der scharten Spitze entfernt sind, wobei m = r/n und r der Radius des zu detektierenden Siegels ist. Die erste Spalte, welche mindestens ein "1" Bildelement enthält, liefert die linke Grenze. Die rechte, obere und untere Grenze kann auf ähnliche Weise erhalten werden. Die x- und y-Koordinaten des Mittelpunktes des Verdächtigen werden jeweils ermittelt als x0 = (linke Grenze + untere Grenze)/2 und y0 = (obere Grenze + untere Grenze)/2.
Die Daten in dem Fenster, welche gemäß 1 am Punkt (x0, y0) zentriert sind, werden unter Verwendung eines Mittelungsfilters geglättet, um eine graue Karte zu erzeugen. Die aktuelle Fenstergröße ist etwas größer als der Durchmesser der überprüften Marke. Ein hoher (niedriger) Bildelementwert in der grauen Karte entspricht dichten "1" ("0") Bildelementen in der Bitkarte. Für Gebiete, in welchen "1" Bildelemente und "0" Bildelemente sich vermischen, resultiert in der Mitte ein Grauwert. Diese graue Karte wird verwendet zur Orientierungsabschätzung und Vorlagenübereinstimmung durch Vergleich derselben mit der Graukarte, welche von der zu detektierenden Marke erhalten wird.
Mit Bezug auf 3 werden Daten in der grauen Karte auf einen Kreis mit Radius c abgetastet. Die Stelle der höchsten Spitze (oder des niedrigsten Tals) der Daten liefert die Orientierung. Andere Merkmale als die Spitzen- oder Talposition oder eine Transformation der Originaldaten können ebenso verwendet werden, um die Orientierung zu bestimmen. 4 verdeutlicht eine Spitze für die Abtastmarke als "A". 5 verdeutlicht eine Spitze für die Vorlage wie "B". Ein Unterschied in der Rotation ist beim Vergleich der Spitzen der aufeinanderfolgenden Daten erkennbar in Abtastung (4) und Vorlage (5). Um eine Ausrichtung zu erreichen, muss die Vorlage um "RR" gedreht werden, wie in 3 gezeigt, so dass die Spitze der Vorlage "B" mit der Spitze "A" der Abtastung übereinstimmt.
Wenn einmal die Orientierung einer verdächtigen Marke bestimmt ist, wird die Vorlage, welches die geglättete Version des Siegel-Bitmusters ist, gedreht, um es in Bezug auf die verdächtige Marke auszurichten. Ein Angleichen der Vorlage kann durchgeführt werden wie in US-Patent Nr. 5,533,144 für Fan ausgeführt wird oder durch Verwendung irgendeiner anderen Standardtechnik.
Mit Bezug auf 6 kann das Detektionsverfahren in einem System 11 ausgeführt werden, welches einen Mikroprozessor 14 umfasst, welcher programmiert ist, um mit einer Vielzahl von Siegeln aufgrund einer Vorübung bekannt zu werden, und um Siegel in untersuchten Dokumenten zu analysieren und zu detektieren. Ein Speicher 13 wird verwendet, um die interessierenden Siegel zu speichern, und arbeitet Hand in Hand mit dem Mikroprozessor 14 während der Detektion. Ein Scanner 12 wird mit dem System während der Einübung und der Detektion verwendet, um Siegel und Bilder, welche Siegel beinhalten, aufzunehmen (im Bild als "Testbild" bezeichnet) und die Siegel und Bilder zu dem Mikroprozessor zu übertragen; die Siegel und Bilder können jedoch elektronisch auch über Netzwerke übertragen werden anstelle direkt von einem Scanner. Nach der Verarbeitung durch den Mikroprozessor 14 wird ein Prüfergebnis ausgegeben, um Ergebnisse der Fälschungsüberprüfung anzuzeigen. Die Ausgabe kann durch gesteuerte Systeme, wie etwa Kopierer und Scanner, verwendet werden, um weitere Bearbeitung von Dokumenten, bei denen Fälschung erwartet wird, zu beenden. Es ist anzumerken, dass der Mikroprozessor durch Hardware-Äquivalente unter Verfahren nach dem Stand der Technik ersetzt werden kann.

Claims

Verfahren zur Fälschungsdetektion, welches unverkennbare Marken in Dokumenten detektiert, mit den Schritten: Einüben eines Detektors im Offline-Betrieb mit unverkennbaren Marken mit dem Ergebnis von Vorlagen, welche für jede der unverkennbaren Marken erzeugt und gespeichert werden; Empfangen von Beispielbildern, welche verdächtige Marken enthalten durch den Detektor und Identifizieren der Platzierung und Orientierung der verdächtigen Marken in den Beispielbildern; Rotieren und Verschieben der Vorlagen zum Angleichen der Vorlagen an die verdächtigen Marken; und Vergleichen der Vorlagen und er verdächtigen Marken, um festzulegen, ob eine Übereinstimmung vorliegt; dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einübens weiterhin umfasst das Speichern einer Farbe der unverkennbaren Marken während des Einübens und das Glätten der unverkennbaren Marken unter Verwendung einer Binärmittelungseinrichtung, wobei die Farbe der unverkennbaren Marken und die geglättete Version der Binärmittelungseinrichtung der unverkennbaren Marken als Vorlagen erzeugt und gespeichert werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Ergebnis erzeugt wird durch Vergleichen der Vorlagen und der verdächtigen Marken, um festzustellen, ob eine Überein stimmung besteht und das Ergebnis verwendet wird, um weitere Aktionen an den Beispielbildern zu vereinfachen.
Fälschungsdetektionssystem umfassend: eine Scann-Einrichtung zum Aufnehmen von unverkennbaren Marken während einer Einübung und in Beziehung stehender Marken während einer Detektion; einen Mikroprozessor; eine Einrichtung zur Übertragung der Marken auf den Mikroprozessor; einen Speicher zum Speichern der unverkennbaren Marken; wobei der Mikroprozessor umfasst: eine Einrichtung zur Erzeugung von Vorlagen für jede der unverkennbaren Marken; eine Einrichtung zum Analysieren und Detektieren von in Beziehung stehenden Marken innerhalb von überprüften Dokumenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlagen eine Farbe der unverkennbaren Marken umfassen, welche durch die Verwendung einer Binärmittelungseinrichtung bereitgestellt werden.
System gemäß Anspruch 3, weiterhin umfassend eine Signaleinrichtung zur Anzeige der Ergebnisse der Analyse.
System gemäß Anspruch 4, wobei eine Ausgabe durch die Signaleinrichtung von einem elektronischen Dokumentenhandhabungssystem verwendet wird, um die weitere Bearbeitung auf den geprüften Dokumenten zu vereinfachen.
System gemäß Anspruch 5, wobei die Ausgabe der Signaleinrichtung durch gesteuerte Systeme verwendet werden kann, wie etwa Kopierer und Scanner, um weitere Bearbeitung auf den Dokumenten, in denen Fälschung vermutet wird, zu beenden.