專利名稱：真實(shí)性驗(yàn)證方法、產(chǎn)品和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全性方法，更具體地說，本發(fā)明涉及例如個(gè)人識(shí)別(ID)卡、鈔票、可銷售的產(chǎn)品、文件或由纖維板材料例如紙或紙板制成的其它物品的物品真實(shí)性的驗(yàn)證。
背景技術(shù)：
許多傳統(tǒng)的真實(shí)性安全系統(tǒng)依賴于難于由制造者之外的任何人進(jìn)行的處理，其中重要設(shè)備的花費(fèi)、技術(shù)秘密的復(fù)雜性或者這兩者強(qiáng)加了所述的困難。在鈔票中提供水印以及在信用卡或護(hù)照上提供全息圖便是一些例子。不幸的是，犯罪技術(shù)越來越先進(jìn)，實(shí)際上可以再生產(chǎn)制造者可以制造的任何原件。
因此，具有一種已知的用于真實(shí)性安全系統(tǒng)的方法，其依賴于使用自然規(guī)律支配的一些處理產(chǎn)生安全性標(biāo)記，使得每個(gè)標(biāo)記是唯一的，更重要的是，每個(gè)標(biāo)記具有可測(cè)量的因而可用作以后驗(yàn)證的依據(jù)的唯一的特征。按照這種方法，標(biāo)記以一種設(shè)置的方式被制造和測(cè)量，以便獲得唯一的特征。然后可以把特征存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，或者用其它方法保留。這種類型的標(biāo)記可被嵌入載體物品例如鈔票、護(hù)照、ID卡以及重要文件中。以后，載體物品可被再次測(cè)量，并把測(cè)量的特征和數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的特征比較，以便確定是否一致。
在這個(gè)普通的方法中，提出了使用不同的物理效應(yīng)。在許多現(xiàn)有技術(shù)文件[1-4]中考慮的一種物理效應(yīng)是使用取決于物品的固有特性的激光斑點(diǎn)，其一般呈特殊標(biāo)記的形式，用于提供唯一的特征。按照這些技術(shù)，一個(gè)大的區(qū)域例如一個(gè)特殊標(biāo)記的整個(gè)區(qū)域，被準(zhǔn)直的激光束照射，并利用CCD對(duì)所得的斑點(diǎn)圖案的有效的立體角部分成像，借以獲得由數(shù)據(jù)點(diǎn)的大的陣列構(gòu)成的被照射區(qū)域的斑點(diǎn)圖案圖像。
更近一些時(shí)候，研發(fā)了另一種基于激光斑點(diǎn)的技術(shù)[5]，其中通過在物品上掃描聚焦的激光束，并從由物品的許多不同部分散射的光收集許多數(shù)據(jù)點(diǎn)，一般為500或更多，從而收集大量的獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)，來獲得唯一的特征。通過收集大量的對(duì)于物品的許多不同部分特定的獨(dú)立的信號(hào)成分分布，可以計(jì)算對(duì)于被掃描的物品的區(qū)域是唯一的數(shù)字簽名。這種技術(shù)能夠由包括大量物品，包括未處理的紙、紙板和塑料的表面提供唯一的簽名。
這種技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用是由存儲(chǔ)的簽名的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行安全驗(yàn)證，該數(shù)據(jù)庫在下面被稱為“主數(shù)據(jù)庫”。例如，在香水廠，可以用讀取器掃描每個(gè)香水瓶盒，從而獲得簽名，這些簽名被輸入到主數(shù)據(jù)庫中。主數(shù)據(jù)庫包括來自生產(chǎn)的每個(gè)物品例如香水盒的簽名。以后，為了進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，可使用讀取器掃描任何香水盒，以獲得簽名，這個(gè)簽名和主數(shù)據(jù)庫比較，確定是否具有和主數(shù)據(jù)庫中保存的一致的簽名。如果沒有一致的簽名，則該物品被認(rèn)為是偽造的。如果具有一致的簽名，則該物品被認(rèn)為是真品。
在許多應(yīng)用中，例如有關(guān)國(guó)家安全、市民提供的文件證據(jù)或大量的有商標(biāo)的貨物的應(yīng)用中，在主數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的簽名的數(shù)量可能是非常大的。條目的數(shù)量或許是百萬、千萬甚至過億。例如，如果人口眾多的國(guó)家把這種方法用于護(hù)照或駕照驗(yàn)證，則出現(xiàn)這種情況。
即使不是全部應(yīng)用，但對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，需要以合理的時(shí)間進(jìn)行主數(shù)據(jù)庫的檢索。怎樣才算合理的根據(jù)應(yīng)用而改變，但是對(duì)于許多應(yīng)用，最大的合理的時(shí)間僅僅是幾秒鐘。如果物品發(fā)數(shù)量變得太大，這可能是難于達(dá)到的。
因此需要能夠不參考數(shù)據(jù)庫而根據(jù)對(duì)所有真實(shí)的物品是普通的特性進(jìn)行物品的不同種類的驗(yàn)證。雖然這可能不像基于每個(gè)物品的唯一特性的絕對(duì)驗(yàn)證處理那樣安全，但是其更容易進(jìn)行，并提供撿出許多明顯的偽造品或贗品的負(fù)結(jié)果。例如，其可用作在根據(jù)唯一簽名進(jìn)行驗(yàn)證之前進(jìn)行的預(yù)篩選試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
在本申請(qǐng)人的基于激光斑點(diǎn)的安全技術(shù)的最初研發(fā)期間，本申請(qǐng)人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在對(duì)從同一大量紙集合中取出的兩張紙測(cè)量的特征信號(hào)之間計(jì)算的隨機(jī)匹配概率不像理論預(yù)期的那樣低。在一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算表明，在規(guī)定的誤差閾值內(nèi)，兩張給定的紙假定隨機(jī)的特征簽名的匹配的概率大約是106之一。然而，在試驗(yàn)期間，這種性質(zhì)的匹配實(shí)際上每天觀察到若干次。這表明，特征簽名不完全是隨機(jī)的，其包含從一張紙到下一張紙是恒定的信息成分。
隨后的研究揭示，紙產(chǎn)生贗像信號(hào)，其造成了紙張之間的隨機(jī)的不正確的匹配的增加的概率。因此，為了減少物品的假真實(shí)的可能性，本申請(qǐng)人的設(shè)備被事先進(jìn)行操作，以除去贗像信號(hào)的影響。
贗像信號(hào)本身作為一個(gè)或多個(gè)頻率分量出現(xiàn)，這些頻率分量是當(dāng)紙面被掃描時(shí)由光電檢測(cè)器得到的輸出信號(hào)中發(fā)現(xiàn)的。發(fā)現(xiàn)的任何特定贗像信號(hào)的頻率分量的周期和數(shù)量取決于掃描光束相對(duì)于紙面的方位。
在回顧造紙過程之后，本申請(qǐng)人目前相信，贗像信號(hào)來自用于在干燥處理期間從紙漿中除去水的篩網(wǎng)[6，7，8，9，10，11，12，13]。這種篩網(wǎng)一般使用具有規(guī)則間距的金屬絲制成。雖然這種篩網(wǎng)一般被設(shè)計(jì)使得試圖在紙上不留下任何可見的標(biāo)記，但是似乎篩網(wǎng)在普通的造紙過程期間仍然給予紙有效的印記。本申請(qǐng)人相信，能夠檢測(cè)到的贗像信號(hào)是由篩網(wǎng)給予的印記引起的。
另外的實(shí)驗(yàn)揭示，對(duì)于從同一大量紙集合取出的紙張，贗像信號(hào)通常是共同的。此外，研究揭示隨著時(shí)間的過去，贗像信號(hào)是穩(wěn)定的，即使當(dāng)特定的紙張由于弄皺、摩擦等而被破壞。不過，感興趣的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，來自不同供應(yīng)者的紙張一般具有不同的贗像信號(hào)。
因而似乎是，贗像信號(hào)攜帶著有用的信息，因?yàn)樗鼈兯坪跏鞘褂锰囟ǖ暮Y網(wǎng)制造的或者篩網(wǎng)生產(chǎn)型的紙張的特征。此外，給定大量不同的篩網(wǎng)類型、材料和形狀，這個(gè)結(jié)果似乎適合于提供用于識(shí)別來自特定源的紙張即使用特定的篩網(wǎng)或篩網(wǎng)類型制造的紙張的類簽名。
通過使用贗像信號(hào)提供類簽名，可以識(shí)別紙的制造源。雖然這對(duì)其自身僅僅提供相當(dāng)?shù)图?jí)的安全性，但其提供一種用于對(duì)真實(shí)性進(jìn)行負(fù)測(cè)試的有用的技術(shù)，因?yàn)椴缓细耧@然表明物品不是真的，而不管其唯一的個(gè)體簽名。
此外，使用這種技術(shù)確保不必對(duì)制造的每張紙都進(jìn)行掃描以提供預(yù)定的特征簽名。這種技術(shù)因而可以避免或減少對(duì)于存儲(chǔ)這種預(yù)定的特征簽名的大的數(shù)據(jù)集的需要。此外，為了獲得類簽名，可以在紙的表面上的任何位置進(jìn)行掃描。這幫助減少對(duì)于精確地記錄要用掃描光束掃描的物品的需要。
因而，按照本發(fā)明的第一方面，提供一種用于分析位于讀取容積內(nèi)的紙或紙板制成的物品的設(shè)備。該設(shè)備包括用于利用光束掃描物品的掃描器，用于從所述光束掃描讀取容積時(shí)獲得的信號(hào)收集數(shù)據(jù)點(diǎn)組的檢測(cè)器裝置，以及數(shù)據(jù)獲取和處理模塊，用于處理所述數(shù)據(jù)點(diǎn)組，使得確定物品是否具有預(yù)定的類簽名，所述類簽名由物品的固有特性識(shí)別已知的屬類的物品。不同的一些數(shù)據(jù)點(diǎn)和在掃描期間不同的時(shí)刻獲得的信號(hào)有關(guān)。在不同的實(shí)施例中，所述源被安裝用于引導(dǎo)相干光束朝向讀取容積，使得相干光束以接近垂直的入射射到物品上。在不同的實(shí)施例中，掃描器被配置用于以接近垂直的入射把光束投射到物品上。
物品的固有特性的周期性的改變可以產(chǎn)生可用于提供類簽名的贗像信號(hào)。在各個(gè)實(shí)施例中，通過對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行用于確定類簽名的數(shù)學(xué)變換獲得類簽名。在測(cè)量的類簽名和預(yù)定的類簽名之間的匹配此時(shí)表示物品是和預(yù)定類簽名的類相關(guān)的屬類的。在各個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)組的一個(gè)或多個(gè)傅立葉變換(FT)，以便識(shí)別贗像信號(hào)。FT頻譜或一個(gè)或多個(gè)FT頻譜的峰值此時(shí)可用作類簽名。
也可以分析所述數(shù)據(jù)點(diǎn)組的選擇的子集。例如，可以分析這種子集，以便確定哪個(gè)子集產(chǎn)生變換的數(shù)據(jù)點(diǎn)組中的最大幅值的峰值。這種子集可以包括對(duì)應(yīng)于以不同的方位對(duì)物品進(jìn)行的掃描的數(shù)據(jù)點(diǎn)。例如，一個(gè)子集可以包括通過旋轉(zhuǎn)掃描的一個(gè)弧形成部分獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
可以在遠(yuǎn)離手持讀取器或者包括在手持讀取器中的數(shù)據(jù)庫中提供預(yù)定的類簽名。因?yàn)樵O(shè)備使用類簽名，數(shù)據(jù)庫可以相對(duì)地小。預(yù)定類簽名也可以被加密，以增加安全性。借助于匹配類簽名和預(yù)定類簽名，包括這種特征的設(shè)備可以提供物品的初始安全性鑒別，所述物品按照制造者/機(jī)器等由紙/紙板制成。例如，設(shè)備可以向操作者表示一個(gè)物品不是由美國(guó)護(hù)照紙制成的、不是由英國(guó)鈔票紙制成的等。
設(shè)備可以附加地包括編碼器/解碼器模塊，用于測(cè)量在掃描期間光束和物品的相對(duì)位置。數(shù)據(jù)獲取和處理模塊還可以操作用于在確定類簽名之前借助于使用由編碼器/檢測(cè)器模塊獲得的相對(duì)測(cè)量的位置信息線性化所述數(shù)據(jù)點(diǎn)組。通過修改數(shù)據(jù)點(diǎn)組以便確保在組中的連續(xù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)于在掃描期間其被獲取的時(shí)間和位置被相等地隔開，由掃描過程引入的非線性運(yùn)動(dòng)的贗像可被大大減少。
檢測(cè)器裝置可以包括多個(gè)檢測(cè)器通道，其被排列和配置用于檢測(cè)來自讀取容積的各個(gè)不同部分的散射。每個(gè)這種檢測(cè)器通道可以提供一組時(shí)間序列(或者等效地，線性掃描位置序列)數(shù)據(jù)，用于確定各個(gè)類簽名。兩個(gè)或多個(gè)這種各個(gè)類簽名可被求平均以提供具有改善的信躁比的類簽名的測(cè)量。因?yàn)樵诟鱾€(gè)實(shí)施例中使用多個(gè)檢測(cè)器確定唯一的特征響應(yīng)，包括平均功能不會(huì)顯著地增加設(shè)備的成本或復(fù)雜性。
在一些實(shí)施例中，通過在讀取容積內(nèi)線性地掃描光束獲得不同的一些數(shù)據(jù)點(diǎn)。掃描需要在光束和讀取容積之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。使用線性掃描是有利的，因?yàn)槠湓跀?shù)學(xué)上簡(jiǎn)單，并且實(shí)施起來成本低。當(dāng)產(chǎn)生類簽名的印記的方位被預(yù)先確定時(shí)(例如當(dāng)紙總是相對(duì)于制造紙的篩網(wǎng)以一種特定的方式切割時(shí))，線性掃描也是有用的。當(dāng)確定類簽名時(shí)，線性掃描一般是相當(dāng)快的，這是因?yàn)楸划a(chǎn)生的數(shù)據(jù)點(diǎn)組為提取類簽名只需最小的處理。
對(duì)于各個(gè)其它的實(shí)施例，通過在讀取容積內(nèi)進(jìn)行光束的旋轉(zhuǎn)掃描獲得一些不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)。對(duì)于這些實(shí)施例，當(dāng)讀類簽名時(shí)不需要對(duì)物品進(jìn)行精確定位，因?yàn)閿?shù)據(jù)點(diǎn)的以后的處理可用于確定類簽名。有利的是，當(dāng)使用手持掃描器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描時(shí)，這種掃描器可被置于物品上的任何位置。因而這種類型的手持掃描器適合于職員例如海關(guān)人員使用，其需要在原地對(duì)來自運(yùn)送的大量物品中的抽樣集物品進(jìn)行快速掃描。
本發(fā)明的不同實(shí)施例能夠操作用于進(jìn)行為驗(yàn)證類簽名的掃描和為驗(yàn)證唯一特征簽名的掃描。特征簽名的驗(yàn)證可以有條件地跟隨類簽名的驗(yàn)證，或者可以是強(qiáng)制的。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種用于分析由紙或紙板制成的物品的方法，該方法包括把物品置于讀取容積內(nèi)，利用光束掃描物品，從當(dāng)光束掃描讀取容積時(shí)獲得的信號(hào)中收集數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以及處理所述數(shù)據(jù)點(diǎn)組以便確定物品是否具有預(yù)先確定的類簽名，所述類簽名用于由物品的固有特性識(shí)別已知的屬類的物品。不同的一些數(shù)據(jù)點(diǎn)和在掃描期間在不同時(shí)刻獲得的信號(hào)相關(guān)。
按照本發(fā)明的這個(gè)方面的方法還可以包括用于實(shí)行由這里說明的按照本發(fā)明的第一方面的設(shè)備實(shí)現(xiàn)或提供的一個(gè)或多個(gè)功能/操作的方法步驟。
按照本發(fā)明的第一方面的設(shè)備可用于實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的第二方面的方法。例如，按照本發(fā)明第一方面的設(shè)備可以通過執(zhí)行分析物品的方法用于驗(yàn)證物品的真實(shí)性。設(shè)備可用于檢查特定的物品是否具有預(yù)期的類簽名。例如，可能預(yù)期香水盒具有由具有250×400微米間距的矩形網(wǎng)格的印記產(chǎn)生的贗像信號(hào)得到的類簽名，或者預(yù)期鈔票具有由平行邊相距300微米的等邊六邊形網(wǎng)格的印記產(chǎn)生的贗像信號(hào)得到的類簽名。還可以使用由復(fù)雜形狀的印記得到的類簽名。例如，可以由心形、星形等印記得到類簽名。
此外，該設(shè)備可用于恢復(fù)借助于印記預(yù)定圖案故意編碼到紙/紙板中的信息。這種圖案不需要是可見的。例如，可以通過在造紙期間使用的定制的篩網(wǎng)由類簽名恢復(fù)被編碼到紙中的信息。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種用于制造紙或紙板制品的篩網(wǎng)。該篩網(wǎng)包括多個(gè)元件，它們被設(shè)置和配置用于對(duì)紙或紙板制品給予定制的印記圖案，以便提供用于把物品識(shí)別為屬于已知的屬類的預(yù)定的類簽名。篩網(wǎng)用于對(duì)紙故意地給予印記，從而提供預(yù)定的類簽名。該篩網(wǎng)是一種定制的篩網(wǎng)，其提供印記，該印記的圖案是當(dāng)前在造紙工業(yè)中使用的篩網(wǎng)中找不到的。這種定制的篩網(wǎng)還可以提供復(fù)雜形狀的印記圖案。
如上所述，這個(gè)方面涉及故意給予物品一個(gè)印記，從而提供預(yù)定的類簽名。篩網(wǎng)可以是在制造期間或者在制造之后對(duì)紙或紙板給予所需印記的任何裝置。例如，篩網(wǎng)可以是一個(gè)多孔的表面，或者可以由板、線等構(gòu)成。
常規(guī)的篩網(wǎng)包括許多元件，它們?cè)诳臻g上這樣排列，使得對(duì)紙或紙板給予周期性的印記圖案。借助于使用周期性的圖案，可以在紙的任何位置進(jìn)行用于確定類簽名的掃描。這種周期性的印記圖案也提供具有強(qiáng)的頻率分量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，其適合于使用FT或其它分析技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。
不過還能夠使特定圖案的篩網(wǎng)利用印記效果跟隨著功能形式、對(duì)稱性等的變化傳送紙的表面結(jié)構(gòu)的空間調(diào)制。
空間調(diào)制可用于編碼數(shù)據(jù)，例如二進(jìn)制數(shù)據(jù)位。例如可以提供空間調(diào)制用于編碼數(shù)據(jù)，其中使用線性調(diào)頻調(diào)制、超周期性調(diào)制、幅值調(diào)制、相移鍵控調(diào)制或頻移鍵控調(diào)制。
印記圖案可以包括復(fù)雜的形狀。例如，非對(duì)稱形狀如星形、心形等，或者可以包括具有對(duì)稱性的不同的改變程度的形狀，以在贗像信號(hào)中提供多種頻率分量。使用復(fù)雜的多頻率分量進(jìn)行類簽名辨別使得更加難于復(fù)制，還增加可被辨別的可能的類簽名的數(shù)量。
通過使用印記圖案進(jìn)行編碼還可以把一個(gè)或多個(gè)位序列編碼到紙或紙板中。這提供了把信息包括在紙或紙板中的大量可能性。例如，識(shí)別制造者的信息、制造紙的機(jī)器、和預(yù)期的類簽名有關(guān)的加密信息等，都可以編碼到紙本身中。此外，如前所述，這種信息可被魯棒地、不可見地存儲(chǔ)。
按照本發(fā)明的第四方面，提供一種用于使紙或紙板包括定制的印記圖案的方法。按照本發(fā)明的這個(gè)方面的方法包括使用按照本發(fā)明的第三方面的篩網(wǎng)給予定制的印記圖案。
按照本發(fā)明的第五方面，提供一種紙或紙板制品，其包括定制的印記圖案，用于提供類簽名，以便把該制品識(shí)別為屬于已知的屬類的制品。印記圖案可以是看不見的。例如，印記圖案可以是肉眼看不見的。
紙或紙板的定制的印記圖案可以是周期性的。在不同的實(shí)施例中，印記圖案包括按照下述的方法中的一個(gè)或多個(gè)方法提供的空間調(diào)制線性調(diào)頻調(diào)制、超周期性調(diào)制、幅值調(diào)制、相移鍵控調(diào)制或頻移鍵控調(diào)制。還可以使用把一個(gè)或多個(gè)位序列編碼到紙或紙板中的印記圖案。
主要的實(shí)施例被參照附圖進(jìn)行說明。這些實(shí)施例可用于檢測(cè)類簽名，選擇地也可用于檢測(cè)唯一特征簽名。當(dāng)要檢測(cè)特征簽名時(shí)，檢測(cè)器通道可以由呈簡(jiǎn)單的光電晶體管形式的分立的檢測(cè)器元件構(gòu)成。也可以使用其它簡(jiǎn)單的分立元件，例如PIN二極管或光電二極管。也可以使用集成的檢測(cè)器元件例如檢測(cè)器陣列，雖然這將增加裝置的成本和復(fù)雜性。
由修改光束在要被掃描的物品上的照射角的初始實(shí)驗(yàn)看來，實(shí)際上似乎重要的是，光束以接近垂直于被掃描的表面入射，以便以小的改變獲得可以由同一表面可重復(fù)測(cè)量的特征，即使在測(cè)量之間物品退化。
因此有利的是，這樣安裝光源，使得這樣把光束引導(dǎo)到讀取容積，使得光束以接近正交的入射撞擊物品。接近正交的入射指的是±5、10或20度。選擇地，可以引導(dǎo)光束使得在物品上具有傾斜的入射角。在光束在物品上方掃描的情況下，這通常具有負(fù)的影響。
應(yīng)當(dāng)注意，在詳細(xì)說明部分描述的讀取器中，反射地設(shè)置檢測(cè)器裝置，以檢測(cè)從讀取容積向回散射的輻射。不過，如果物品是透明的，檢測(cè)器可被透射地設(shè)置。
在一組實(shí)施例中，數(shù)據(jù)獲取和處理模塊可以操作用于進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)點(diǎn)以識(shí)別遵循預(yù)定編碼協(xié)議的信號(hào)分量，并由其產(chǎn)生預(yù)定特征簽名。在大多數(shù)實(shí)施例中，設(shè)想預(yù)定編碼協(xié)議的特征基于對(duì)比度，即散射信號(hào)的強(qiáng)度?？梢允褂贸Ｒ?guī)的條形碼協(xié)議，其中在ID條形碼或用于2D條形碼的更復(fù)雜的圖案的情況下，條形碼以帶的形式被印刷或用其它方式施加到物品上。在這種情況下，數(shù)據(jù)獲取和處理模塊可以操作用于進(jìn)行比較，以確定預(yù)定特征簽名是否和通過讀取被置于讀取容積中的物品獲得的特征簽名相匹配。因而，物品例如一張紙可被標(biāo)記以攜帶其自身的特征簽名的數(shù)字符號(hào)型式，例如條形碼。預(yù)定特征簽名應(yīng)當(dāng)利用單向函數(shù)，即使用要求私人密鑰的非對(duì)稱加密算法從物品的特征簽名被獲得。這對(duì)于未經(jīng)授權(quán)的具有讀取器的第三方作為一個(gè)載體，該第三方想要讀取假物品，并在其上印上表示按照加密方法的讀取器的掃描的標(biāo)簽。一般，條形碼標(biāo)簽或其它標(biāo)記表示可由公共密鑰解密的密碼，私人密鑰被保留以供被授權(quán)的貼標(biāo)簽方使用。
可以提供例如預(yù)定特征簽名或類簽名的簽名的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)獲取和處理模塊可以操作用于訪問該數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行比較，以確定數(shù)據(jù)庫是否含有對(duì)已被置于讀取容積內(nèi)的物品的特征簽名和類簽名的匹配。數(shù)據(jù)庫可以是構(gòu)成讀取設(shè)備的一部分的大容量存儲(chǔ)裝置的一部分，或者位于遠(yuǎn)方位置并通過電信鏈路由讀取器訪問。所述電信鏈路可以取任何方便的形式，包括無線的和固定的鏈路，并且可以在互聯(lián)網(wǎng)上被利用。數(shù)據(jù)獲取和處理模塊可以至少以一些操作方式操作，使得如果找不到匹配，則允許特征簽名或類簽名被添加到數(shù)據(jù)庫中。顯然，這個(gè)便利通常只對(duì)授權(quán)人員才允許。
當(dāng)使用數(shù)據(jù)庫時(shí)，除去存儲(chǔ)簽名之外，使數(shù)據(jù)庫中的簽名和關(guān)于物品的其它信息相關(guān)聯(lián)也可以是有用的，所述其它信息例如包括文件的掃描副本、護(hù)照持有者的照片、產(chǎn)品的制造地點(diǎn)和時(shí)間的細(xì)節(jié)或者關(guān)于可售產(chǎn)品的指定銷售目的地的細(xì)節(jié)(例如為了跟蹤灰色進(jìn)口)。
可以使用上述的讀取器設(shè)備用于通過讀取連續(xù)的物品而利用特征簽名填充數(shù)據(jù)庫，例如在生產(chǎn)線上，與/或用于以后檢驗(yàn)物品的真實(shí)性，例如在現(xiàn)場(chǎng)使用。
本發(fā)明允許識(shí)別由各種不同種類的基本上壓實(shí)的纖維板材例如紙和紙板制成的物品。
本發(fā)明的不同實(shí)施例允許確定物品是否已被篡改。如果粘連地連接的透明膜例如粘接帶蓋住用于產(chǎn)生特征簽名的掃描區(qū)域，則這是可能的。如果必須除去所述的帶以篡改物品，例如打開包裝盒，則粘連的連接可被這樣選擇，使得其不可避免地改變下方的表面。因而，即使使用類似的帶對(duì)盒重新密封，也將是可以檢測(cè)出的。
紙或紙板指的是使用木質(zhì)紙漿工藝制造的任何物品。紙或紙板可以通過涂覆或浸漬或利用透明材料例如玻璃紙覆蓋來進(jìn)行處理。如果特別關(guān)注表面的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，則例如可以通過噴灑丙烯酸透明涂層對(duì)紙進(jìn)行處理。
本發(fā)明被認(rèn)為對(duì)于來自下表的例子中的紙或紙板制品是尤其有用的1.有價(jià)值的文件，例如股票、鈔票、裝載的貨物的票據(jù)、護(hù)照、政府間的條約、法令、駕駛執(zhí)照、車輛性能證書、任何的真實(shí)性證書2.用于跟蹤或追蹤目的的任何文件，例如用于郵件系統(tǒng)的信封3.可售產(chǎn)品的包裝4.在設(shè)計(jì)者的貨物上的商標(biāo)標(biāo)簽，例如樣式條款5.化妝品、藥物或其它產(chǎn)品的包裝。
本發(fā)明還允許識(shí)別各種不同類型的物品，包括包裝、文件和衣物。物品可被包含在包裝內(nèi)，選擇地，包裝可用防篡改方式被密封?？蛇x擇地，包裝可以附屬于物品，例如利用不被可視地破壞便不能被釋放的連接器固定的標(biāo)簽。對(duì)于藥物產(chǎn)品、化妝品和香水以及飛機(jī)或水陸交通工具的備件，這是尤其有用的。
總之，特征簽名或類簽名在一些情況下可以從附屬于可售產(chǎn)品的物件例如產(chǎn)品的包裝獲得，在另一些情況下可以從對(duì)象本身獲得，例如從文件或可售產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)獲得。本發(fā)明可以找到許多實(shí)際應(yīng)用，例如控制灰色市場(chǎng)進(jìn)口或偽造。對(duì)于這種應(yīng)用，可以由海關(guān)人員或者貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)官員使用便攜式讀取器。
對(duì)于大部分應(yīng)用，特征簽名或類簽名可以作為數(shù)字簽名被編碼。利用當(dāng)前技術(shù)被數(shù)字編碼的特征簽名的一般尺寸在200位到8k位的范圍內(nèi)，對(duì)于高的安全性，當(dāng)前最好具有大約2k位的尺寸的數(shù)字簽名。類簽名可以使用比特征簽名少的位數(shù)被編碼，因?yàn)槠鋵?duì)于識(shí)別物品提供較少的安全機(jī)制。數(shù)字編碼的簽名本身可以使用加密算法被編碼。


為了較好地理解本發(fā)明并且表示如何實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)在以舉例方式參看附圖，其中圖1是用于實(shí)施本發(fā)明的讀取設(shè)備的示意的側(cè)視圖；圖2是表示如何通過跨過讀取容積掃描細(xì)長(zhǎng)的光束對(duì)讀取設(shè)備的讀取容積采樣n次的示意的透視圖；圖3是讀取設(shè)備的功能元件的方塊示意圖；圖4是表示讀取設(shè)備的實(shí)施例的外部形式的透視圖；圖5是讀取設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的示意的透視圖；圖6A以示意的側(cè)視圖表示用于實(shí)施本發(fā)明的讀取器的基于定向光收集和地毯式照射的另一種成像布置；圖6B以平面圖示意地表示用于實(shí)施本發(fā)明的讀取器的另一種成像布置的光足跡，其中使用和以細(xì)長(zhǎng)光束進(jìn)行局部化照射組合的方向檢測(cè)器；圖7A表示在利用編碼器信號(hào)線性化之后由一個(gè)光電檢測(cè)器取的數(shù)據(jù)點(diǎn)組的數(shù)據(jù)；圖7B表示圖7A所示的數(shù)據(jù)點(diǎn)組的FT；圖8A表示當(dāng)紙相對(duì)于掃描方向被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)FT峰值的幅值如何改變；圖8B表示當(dāng)紙相對(duì)于掃描方向被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)最強(qiáng)的FT峰值的波長(zhǎng)如何改變；圖9是表示如何由物品測(cè)量類簽名并被鑒別或記錄的流程圖；
圖10A表示來自使用圖1的讀取器的一個(gè)光電檢測(cè)器的原始數(shù)據(jù)，其由光電檢測(cè)器信號(hào)和編碼器信號(hào)組成；圖10B表示在利用編碼器信號(hào)線性化和對(duì)幅值平均之后的圖10A的光電檢測(cè)器數(shù)據(jù)；圖10C表示按照平均值被線性化之后圖10B的數(shù)據(jù)；圖11是表示如何由掃描產(chǎn)生物品的特征簽名的流程圖；圖12是表示如何根據(jù)簽名數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證由掃描獲得的物品的簽名的流程圖；圖13A表示在旋轉(zhuǎn)掃描設(shè)備中使用的旋轉(zhuǎn)掃描器，用于確定由紙或紙板制成的物品的類簽名；圖13B表示用于配合圖13A所示的旋轉(zhuǎn)掃描器的蓋；圖14A和14B一起表示如何使用旋轉(zhuǎn)掃描由物品測(cè)量類簽名并鑒別和記錄類簽名的流程圖；圖15是表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的操作的流程圖；以及圖16A-16G示意地表示用于實(shí)施本發(fā)明的各種定制的篩網(wǎng)。
具體實(shí)施例方式
圖1是用于實(shí)施本發(fā)明的讀取設(shè)備1的示意的側(cè)視圖。光學(xué)讀取設(shè)備1用于從被設(shè)置在該設(shè)備的讀取容積中的物品(未示出)測(cè)量類簽名和特征簽名。讀取容積由作為殼體12中的一個(gè)狹縫的讀取孔徑10形成。殼體12包括該設(shè)備的主要光學(xué)元件。狹縫沿x方向(見圖中插入的軸)具有其主要范圍。主要的光學(xué)元件是激光源14，用于產(chǎn)生相干激光束15，以及由一組k個(gè)光電檢測(cè)元件構(gòu)成的檢測(cè)器布置16，在本例中k＝4，標(biāo)號(hào)為16a，16b，16c和16d。激光束15由圓柱形透鏡18聚焦成沿y方向(垂直于圖的平面的方向)延伸的并處于讀取孔徑的平面內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)的焦點(diǎn)。在一個(gè)示例的原型讀取器中，細(xì)長(zhǎng)的焦點(diǎn)具有大約2毫米的主軸尺寸和大約40微米的次軸尺寸。這些光學(xué)元件被包含在部件20中。在所示的實(shí)施例中，4個(gè)檢測(cè)器元件16a...d分布在光束軸線的每一側(cè)，偏移不同的角度，與光束軸線呈交叉排列，以便收集由位于讀取容積中的物品以反射而散射的光。在示例的原型中，偏移角是-70，-20，+30和+50度。光束軸線每一側(cè)的角度被選擇使得它們不相等，從而使得它們收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)盡可能是獨(dú)立的。所有4個(gè)檢測(cè)器元件被設(shè)置在一個(gè)公共平面內(nèi)。光電檢測(cè)器16a...d檢測(cè)當(dāng)相干光束從讀取容積散射時(shí)從置于殼體上的物品散射的光。如圖所示，光源被安裝用于引導(dǎo)激光束15使得其光軸沿z方向，從而使其以正交的入射在讀取孔徑中射到物品上。
一般地說，希望焦點(diǎn)的深度大，使得沿z方向物品位置的任何差別不會(huì)引起在讀取孔徑的平面內(nèi)光束尺寸的顯著改變。在示例的原型中，焦點(diǎn)的深度大約是0.5毫米，這是足夠大的，以便產(chǎn)生好的結(jié)果。焦點(diǎn)深度、數(shù)值孔徑和工作距離這些參數(shù)是獨(dú)立的，以便使得斑點(diǎn)尺寸和焦點(diǎn)深度之間取得公知的折衷。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)22被設(shè)置在殼體12中，用于通過合適的軸承24或其它裝置提供光學(xué)部件20的線性掃描運(yùn)動(dòng)，如箭頭26所示。因而驅(qū)動(dòng)電機(jī)22用于在讀取孔徑10的上方沿x方向線性地移動(dòng)相干光束，使得光束15沿著垂直于細(xì)長(zhǎng)焦點(diǎn)的主軸方向被掃描。因?yàn)槭瓜喔晒馐?5在其焦點(diǎn)的尺寸具有沿xz平面(圖的平面)的截面，該截面比和相干光束正交的平面即設(shè)置有讀取孔徑的殼體壁的平面內(nèi)的讀取容積的投影小得多，驅(qū)動(dòng)電機(jī)22的掃描將使相干光束15在驅(qū)動(dòng)電機(jī)22的作用下采樣讀取容積的許多不同的部分。
圖2被包括用于表示通過掃描提供的采樣，其是一個(gè)示意的透視圖，用于表示如何通過跨過讀取區(qū)域掃描細(xì)長(zhǎng)光束來對(duì)讀取區(qū)域采樣n次。聚焦的激光束在驅(qū)動(dòng)的作用下沿著讀取孔徑掃描時(shí)的采樣位置由標(biāo)號(hào)為1到n的相鄰的位置表示，其采樣一個(gè)長(zhǎng)度為l、寬度為w的面積。數(shù)據(jù)收集被這樣進(jìn)行，使得當(dāng)使驅(qū)動(dòng)沿著狹縫掃描時(shí)，在n個(gè)位置的每個(gè)位置收集信號(hào)。因而，從讀取容積的所示的n個(gè)不同的部分收集和散射相關(guān)的k×n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的序列。因而每個(gè)檢測(cè)器k具有當(dāng)相干光束掃描讀取容積時(shí)在不同的時(shí)刻獲得的n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的相關(guān)的序列。
如圖中示意地表示的，沿著x方向即掃描方向，在和狹縫10相鄰的殼體12的下側(cè)上，形成有距離標(biāo)記28。在標(biāo)記之間的一個(gè)間距的例子是300微米。這些標(biāo)記被細(xì)長(zhǎng)焦點(diǎn)的尾部采樣，用于沿x方向?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行線性化，如下面的詳細(xì)說明。由附加的光電晶體管19進(jìn)行測(cè)量，其是一個(gè)方向檢測(cè)器，被設(shè)置用于收集來自和狹縫相鄰的標(biāo)記28的區(qū)域的光。
在另一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)記28被作為光學(xué)部件20的一部分的專用編碼器發(fā)射器/檢測(cè)器模塊19讀取。編碼器發(fā)射器/檢測(cè)器模塊被用于條形碼讀取器中。例如，使用了Agilent HEDS-1500模塊，其基于聚焦的發(fā)光二極管(LED)和光電檢測(cè)器。該模塊的信號(hào)被送入作為額外的檢測(cè)器通道的PIC ADC。
一般地說，在制造過程期間提供在紙上的印記特征具有大約在200微米到600微米之間的周期性。因而應(yīng)當(dāng)以至少100微米或更短的距離進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的采樣，以便檢測(cè)可能存在的可能最小的印記特征。在一種操作方式中，設(shè)備可以進(jìn)行迅速的但是相對(duì)粗略的初始掃描，以每90微米或類似的距離獲得一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，以便提供關(guān)于k個(gè)檢測(cè)器的數(shù)據(jù)點(diǎn)組。然后可以使用下面所述的技術(shù)分析一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組。如果找到和類簽名的匹配，則設(shè)備便可以設(shè)法測(cè)量各個(gè)物品的唯一的特征簽名。
隨后，或者選擇地，可以進(jìn)行更細(xì)分辨率的掃描。這種掃描可用于測(cè)量特征簽名，或者用于測(cè)量類簽名和特征簽名。例如，焦點(diǎn)的次軸尺寸為40微米，沿x方向的掃描長(zhǎng)度為2厘米，n＝500，則在k＝4時(shí)給出2000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。取決于所需的安全等級(jí)、物品類型、檢測(cè)器通道k’的數(shù)量以及其它因素的關(guān)于k×n的值的一個(gè)典型范圍預(yù)期是100＜k×n＜10000。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，增加檢測(cè)器k的數(shù)量也改善通過處理、印刷等致使物品的表面退化的測(cè)量的靈敏度。實(shí)際上，利用到此為止使用的原型，經(jīng)驗(yàn)法則是，獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)的總數(shù)，即k×n，應(yīng)當(dāng)是500或更多，以便利用大量的表面變化給出可接受的高的安全等級(jí)。
圖3是讀取設(shè)備的功能元件的方塊示意圖。電動(dòng)機(jī)22通過電鏈接23和可編程的中斷控制器(PIC)30相連。檢測(cè)器模塊16的檢測(cè)器16a...d通過各個(gè)電連接線17a...d和作為PIC 30的一部分的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)相連。類似的電連接線21使標(biāo)記讀取檢測(cè)器19和PIC 30相連。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用光學(xué)或無線鏈接代替電鏈接或者和電鏈接組合。PIC 30通過串行連接32和個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)34連接。PC 34可以是臺(tái)式機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)。作為PC的替代物，可以使用其它的智能裝置，例如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或?qū)Ｓ秒娮訂卧?。PIC 30和PC 34一起形成數(shù)據(jù)獲取和處理模塊36，用于由檢測(cè)器16a...d收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)組確定物品的簽名。PC 34通過接口連接38訪問數(shù)據(jù)庫(dB)40。數(shù)據(jù)庫40可以在存儲(chǔ)器中駐存在PC 34上，或者被存儲(chǔ)在PC 34的驅(qū)動(dòng)上。或者數(shù)據(jù)庫40可以遠(yuǎn)離PC 34并通過無線通信被訪問，例如使用移動(dòng)電話業(yè)務(wù)或和互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的無線局域網(wǎng)(LAN)。此外，數(shù)據(jù)庫40可在本地存儲(chǔ)在PC 34上，不過被定期地從遠(yuǎn)方源下載。
數(shù)據(jù)庫40含有以前記錄的類和特征簽名的庫。在根據(jù)本實(shí)施例的一種改型中，數(shù)據(jù)庫40只含有預(yù)定的類簽名的庫。PC 34被這樣編程，使得在使用時(shí)其訪問數(shù)據(jù)庫40并進(jìn)行比較以確定數(shù)據(jù)庫40是否含有已被置于讀取容積中的物品的簽名的匹配。PC 34還可被編程用于允許如果未找到匹配則把簽名添加到數(shù)據(jù)庫中。這種使用方式只供被授權(quán)的用戶使用，可以從在現(xiàn)場(chǎng)使用的只用于驗(yàn)證的系統(tǒng)中被省略。
圖4是讀取設(shè)備1的透視圖，表示其外部形狀。殼體12和狹縫形的讀取孔徑10是明顯的。物理定位輔助件42也是明顯的，其被提供用于把給定形狀的物品相對(duì)于讀取孔徑定位在固定位置。在所示的例子中，物理定位輔助件42呈直角括號(hào)的形狀，其中可對(duì)包裝盒或文件的拐角定位。這確保當(dāng)物品需要被掃描時(shí)把物品的相同部分定位在讀取孔徑10中。對(duì)于具有好的限定的拐角的物品，例如紙頁、護(hù)照、ID卡和包裝盒，簡(jiǎn)單的角括號(hào)或其等效物便足夠了。
可以提供文件饋入器以確保物品的放置是一致的。例如，設(shè)備可以跟隨關(guān)于文件掃描器、復(fù)印機(jī)或文件管理系統(tǒng)的任何常規(guī)的格式。對(duì)于包裝盒，一種替代物應(yīng)當(dāng)能夠提供合適的導(dǎo)向孔，例如矩形截面的孔，或圓形截面的孔，用于接收管狀盒子(即圓柱形盒子)的底部。
在讀取設(shè)備1檢查類簽名和特征簽名的位置提供物理定位輔助件42。不過，這個(gè)特征或其功能等效物不必存在于只進(jìn)行類簽名檢查的讀取設(shè)備1的改型中。
圖5是另一種實(shí)施例的示意的透視圖，表示用于成批地篩選物品的讀取設(shè)備1’。這種讀取器基于在其上可放置包裝的物品的傳送帶44，為了簡(jiǎn)明只示出了一個(gè)物品5。在物品5上的讀取區(qū)域10’當(dāng)物品5在傳送帶44上通過時(shí)由靜止的激光束15掃描。激光束15由被固定地設(shè)置在傳送帶44旁邊的位置的激光源14產(chǎn)生。激光源14具有整體的光束聚焦透鏡(未示出)，用于產(chǎn)生鉛筆狀的接近準(zhǔn)直的光束，其沿著z方向(即和地面平行的方向)前進(jìn)，在距傳送帶44的上方一個(gè)高度h通過，借以和物品5在高度h相交，從而在讀取區(qū)域10’上掃描。光束截面可以是一個(gè)斑點(diǎn)，即圓形的(例如由整體的球面透鏡產(chǎn)生)，或者是沿y方向延伸的直線(例如利用整體的圓柱透鏡產(chǎn)生)。雖然只示出了一個(gè)物品，應(yīng)當(dāng)理解，可以輸送相似物品的流，并當(dāng)其通過光束15時(shí)被連續(xù)地掃描。
基于傳送帶的讀取設(shè)備的功能元件和上述的獨(dú)立的讀取設(shè)備的功能元件類似。唯一的實(shí)質(zhì)性區(qū)別在于，物品運(yùn)動(dòng)而光束不動(dòng)，以便在掃描光束和物品之間產(chǎn)生所需的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
設(shè)想基于傳送帶的讀取器可用于生產(chǎn)線或倉(cāng)庫環(huán)境，用于通過讀取連續(xù)的物品向數(shù)據(jù)庫提供類/特征簽名。作為一種控制，每個(gè)物品可被再次掃描，以證實(shí)記錄的簽名可被驗(yàn)證。這可以利用兩個(gè)串行操作的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，或者利用一個(gè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其中每個(gè)物品通過該系統(tǒng)兩次。批掃描也可以應(yīng)用于銷售點(diǎn)(POS)，或者使用基于POS設(shè)備元件的讀取設(shè)備。
上述的實(shí)施例基于利用小截面的相干光束進(jìn)行的局部激勵(lì)，其中和檢測(cè)器相結(jié)合，該檢測(cè)器接收在包括被激勵(lì)的局部區(qū)域的一個(gè)更大的區(qū)域上散射的光信號(hào)?？梢栽O(shè)計(jì)一種在功能上等效的光學(xué)系統(tǒng)，其基于方向檢測(cè)器，和更大的區(qū)域組合，光檢測(cè)器只收集來自被局部化的區(qū)域的光。
圖6A以側(cè)視圖示意地表示用于實(shí)施本發(fā)明的讀取器的一種成像布置，其基于定向光收集和利用相干光束進(jìn)行地毯式照射。陣列檢測(cè)器48與圓柱微透鏡陣列46組合被設(shè)置，使得檢測(cè)器陣列48的相鄰的帶只收集來自讀取容積中對(duì)應(yīng)的相鄰的帶的光。參見圖2，每個(gè)圓柱微透鏡被設(shè)置用于收集來自n個(gè)采樣帶之一的光信號(hào)。此時(shí)相干照射可以用整個(gè)讀取容積的地毯式照射來代替(圖中未示出)。
在一些情況下，局部化的激勵(lì)和局部化的檢測(cè)相組合的混和系統(tǒng)可能也是有用的。
圖6B以平面圖示意地表示用于實(shí)施本發(fā)明的讀取器的這種混和成像布置的光學(xué)足跡，其中使用定向檢測(cè)器與以細(xì)長(zhǎng)光束進(jìn)行局部化照射相組合。這個(gè)實(shí)施例可被認(rèn)為是其中提供有定向檢測(cè)器的圖1的實(shí)施例的發(fā)展。在這個(gè)實(shí)施例中，提供3組定向檢測(cè)器，每組的目標(biāo)是收集來自沿著l×w的激勵(lì)帶的不同部分的光。來自讀取容積的平面的數(shù)據(jù)區(qū)域用虛線圓圈示出，使得第一組例如2個(gè)檢測(cè)器收集來自激勵(lì)帶的上部的光信號(hào)，第二組檢測(cè)器收集來自激勵(lì)帶的中部的光信號(hào)，第三組檢測(cè)器收集來自激勵(lì)帶的下部的光信號(hào)。每組檢測(cè)器被表示成直徑大約為l/m的圓形收集區(qū)域，其中m是激勵(lì)帶被細(xì)分的數(shù)量，在本例中，m＝3。用這種方式，對(duì)于給定的掃描長(zhǎng)度l，獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量可被增加到m倍。如下所述，對(duì)于收集采樣斑點(diǎn)圖案的光信號(hào)之外的用途，可以使用一個(gè)或多個(gè)不同的定向檢測(cè)器組。例如，一個(gè)檢測(cè)器組可用于以對(duì)于條形碼掃描為最佳的方式收集光信號(hào)。如果屬于這種情況，則這個(gè)組一般只含有一個(gè)檢測(cè)器便足夠了，這是因?yàn)橹粚?duì)對(duì)比度進(jìn)行掃描時(shí)則沒有獲得交叉相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。
已經(jīng)說明了用于實(shí)施本發(fā)明的不同的讀取設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)元件和功能元件，現(xiàn)在說明用于確定類簽名和特征簽名的數(shù)值處理。將會(huì)理解，這種數(shù)值處理的大部分以計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)，該程序在PC 34上運(yùn)行，其中的一些元件從屬于PIC 30。
圖7A表示在利用編碼器信號(hào)線性化之后由圖1的讀取器的單個(gè)光電檢測(cè)器16a...d獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)組的數(shù)據(jù)。X軸的點(diǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)于由置于讀取容積內(nèi)并被相干光束掃描的標(biāo)準(zhǔn)的A4紙采樣的數(shù)據(jù)點(diǎn)。
圖7B表示被線性化的圖7A所示的數(shù)據(jù)點(diǎn)組的FT。
雖然圖7A的數(shù)據(jù)點(diǎn)似乎具有大的隨機(jī)性，但在圖7B中注意到，強(qiáng)的峰值位于波長(zhǎng)422微米。在紙頁表面上的不同位置得到了相同的類簽名，并且是對(duì)于同一大量紙集合取出的不同的紙得到的。使用來自不同的制造者的紙頁的類似的掃描和FT產(chǎn)生了287微米的峰值波長(zhǎng)，這表明可以如何使用峰值波長(zhǎng)提供可在不同的網(wǎng)目上制造的紙之間進(jìn)行辨別的類簽名。
發(fā)現(xiàn)FT峰值的波長(zhǎng)和紙相對(duì)于相干光束掃描方向的方位有關(guān)。例如，當(dāng)沿著縱向掃描時(shí)，第一張紙產(chǎn)生了422微米的峰值波長(zhǎng)，當(dāng)沿著橫向掃描時(shí)，產(chǎn)生了274微米的峰值波長(zhǎng)。附帶說明，紙的一側(cè)通常給出比另一側(cè)較強(qiáng)的FT峰值。相信這是由于在紙的制造期間和網(wǎng)目接觸的紙的一側(cè)上出現(xiàn)的較強(qiáng)的表面褶皺所致。
在紙上進(jìn)行了魯棒性測(cè)試，以便看看對(duì)紙的自然的和故意的劣化和破壞是否引起類簽名的改變或者使其成為不可讀的。具體地說，把紙弄皺并用力擦紙的表面。未發(fā)現(xiàn)類簽名中的明顯改變，雖然在頻譜的較低波長(zhǎng)端出現(xiàn)了較多的噪聲。還把紙暴露于醫(yī)用高壓消毒鍋的高壓蒸氣中。雖然在高壓消毒之后，F(xiàn)T峰值仍然清楚可見，但是發(fā)現(xiàn)其波長(zhǎng)減少了1.7％，從426微米減少到418微米。把此歸因于在從蒸氣中取出干燥之后紙的纖維的收縮。對(duì)紙的視覺檢查表明，其在高壓消毒鍋內(nèi)發(fā)生了較強(qiáng)的劣化。不過，這種破壞程度對(duì)于正常應(yīng)用是預(yù)料不到的。
圖8A表示當(dāng)紙相對(duì)于掃描方向被轉(zhuǎn)動(dòng)90度時(shí)FT峰值的大小的改變。相信紙的壓痕形成尺寸為408微米×274微米的矩形網(wǎng)格。在0度時(shí)，光束的掃描方向和408微米周期間隔的網(wǎng)格壓痕正交。強(qiáng)的信號(hào)出現(xiàn)在大約0度、45度和90度。當(dāng)掃描方向和274微米周期間隔的網(wǎng)格壓痕正交時(shí)，產(chǎn)生90度的信號(hào)。
圖8B表示最強(qiáng)的FT峰值的波長(zhǎng)隨紙相對(duì)于掃描方向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度的改變。當(dāng)所述角度從0度轉(zhuǎn)動(dòng)到大約10度時(shí)，最強(qiáng)的FT峰值的波長(zhǎng)在大約408微米附近相當(dāng)恒定。我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)于類簽名的FT中的峰值最好在掃描激光的方向大約在由制造網(wǎng)目產(chǎn)生的表面波紋的長(zhǎng)軸的±10度之內(nèi)時(shí)被檢測(cè)。這是因?yàn)?，一旦轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大約超過10度時(shí)，細(xì)長(zhǎng)激光斑點(diǎn)(大約2毫米長(zhǎng))的投影便成為可以和波紋之間的間隔相比的。
圖9是一個(gè)流程圖，表示如何由物品測(cè)量類簽名并被鑒別或記錄。
步驟A1是初始化步驟，在該步驟期間掃描電動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)。掃描電動(dòng)機(jī)被編程使得以速度v運(yùn)動(dòng)。
步驟A2是數(shù)據(jù)獲取步驟，在該步驟期間在掃描的整個(gè)長(zhǎng)度期間大約每1毫秒獲取每個(gè)光電檢測(cè)器的光強(qiáng)。采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是Δt。同時(shí)，按照一個(gè)時(shí)間函數(shù)獲取編碼器信號(hào)。注意，如果掃描電動(dòng)機(jī)具有高的線性化精度(例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī))，則不必獲取編碼信號(hào)。數(shù)據(jù)由PIC 30獲取，其從ADC 31取得數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)點(diǎn)被實(shí)時(shí)地從PIC30傳送到PC 34?；蛘?，數(shù)據(jù)點(diǎn)被存儲(chǔ)在PIC 30的存儲(chǔ)器中，在掃描結(jié)束時(shí)被傳送到PC 34。在每次掃描中收集的每個(gè)檢測(cè)器通道的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量n在下面被定義為N。此外，ak(i)被定義為來自光電檢測(cè)器k的第i個(gè)存儲(chǔ)的強(qiáng)度值，其中i從1到N。由這種掃描獲得的兩個(gè)原始的數(shù)據(jù)組的例子示于圖10A。
步驟A3是返回掃描頭步驟。使掃描電動(dòng)機(jī)反向，以便把掃描機(jī)構(gòu)復(fù)位到其初始位置，以便進(jìn)行隨后的掃描操作。
步驟A4是可選的線性化步驟。如果進(jìn)行該步驟，則其應(yīng)用數(shù)值內(nèi)插以局部擴(kuò)展和收縮ak(i)，使得編碼器的轉(zhuǎn)變被在時(shí)間上均勻地隔開。這針對(duì)電動(dòng)機(jī)速度的局部改變對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)組進(jìn)行校正。這個(gè)步驟在計(jì)算機(jī)程序控制下在PC 34中進(jìn)行。
步驟A5是FT步驟，其中計(jì)算ak(i)的傅立葉變換的FT幅值頻譜Ak(i)。該步通過在計(jì)算機(jī)程序控制下對(duì)k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組的每一個(gè)應(yīng)用快速傅立葉變換(FFT)在PC 34中進(jìn)行?？蛇x的，可以由k個(gè)幅值頻譜的每一個(gè)計(jì)算平均的FT幅值頻譜。
步驟A6是鑒別步驟，其中鑒別除去i＝0(DC分量)之外使Ak(i)最大的i的值。這個(gè)下標(biāo)ipeaks在計(jì)算機(jī)程序控制下在PC 34中被鑒別。
步驟A7是計(jì)算步驟，其中按照公式λpeak＝2π/(ipeak×vΔt)在PC 34中確定和ipeak相關(guān)的波長(zhǎng)。然后使用λpeak作為類簽名。
步驟A8是一個(gè)判定點(diǎn)。如果物品具有其記錄的類簽名，則下一步將是步驟A9。而如果物品正在借助于測(cè)量其類簽名而被鑒別，則下一步將是步驟A10。PC 34被編程用于確定在A8之后的步驟。
步驟A9是存儲(chǔ)類簽名的步驟。由PC 34把包括和紙的描述相關(guān)的類簽名值λpeak的記錄存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫40中。數(shù)據(jù)庫40可以位于光學(xué)讀取設(shè)備1的遠(yuǎn)方，并且所述記錄可以在被傳送之前被安全地加密。
步驟A10是驗(yàn)證類簽名的步驟。PC 34比較λpeak和數(shù)據(jù)庫40中的所有的項(xiàng)，直到在一個(gè)預(yù)定誤差范圍內(nèi)找到一個(gè)匹配。如果找到任何匹配，則PC 34顯示關(guān)于匹配紙類型的記錄項(xiàng)的描述。如果未找到匹配項(xiàng)，PC 34則可以可選地試圖把檢索擴(kuò)大到其它的數(shù)據(jù)庫?？蛇x地，可以顯示表示沒有找到匹配項(xiàng)的信息?？蛇x地，不管是否找到任何類的匹配，PC 34接著試圖進(jìn)行分析以確定來自物品的特征簽名是否和預(yù)定的特征簽名匹配，以便試圖唯一地識(shí)別該物品。
圖10A表示來自圖1的讀取器的光電檢測(cè)器16a...d之一的原始數(shù)據(jù)。圖中的曲線以任意單位表示關(guān)于點(diǎn)數(shù)n(見圖2)的信號(hào)強(qiáng)度I(a.u)。在I＝0-250之間起伏的較高的跡線是來自光電檢測(cè)器16a的原始信號(hào)數(shù)據(jù)。較低的跡線是在I＝50附近的從標(biāo)記28(見圖2)拾取的編碼器信號(hào)。
圖10B表示在利用編碼器信號(hào)線性化之后的圖10A的光電檢測(cè)器數(shù)據(jù)。此外，強(qiáng)度的平均值已經(jīng)計(jì)算出，并被從強(qiáng)度值中減去。因而處理的數(shù)據(jù)值在0的上下變動(dòng)。
圖10C表示在數(shù)字化之后的圖10B的數(shù)據(jù)，用于提供特征簽名。采用的數(shù)字化方法是一種簡(jiǎn)單的二進(jìn)制方法，其中任何正的強(qiáng)度值被設(shè)置為1，而負(fù)的強(qiáng)度值被設(shè)置為0。應(yīng)當(dāng)理解，可以替代地使用多狀態(tài)數(shù)字化，或者使用許多其它可能的數(shù)字化方法中的任何一種方法。數(shù)字化的主要的重要特征僅僅在于，始終應(yīng)用相同的數(shù)字化方法。
圖11是表示借助于掃描來產(chǎn)生物品的特征簽名的流程圖。
步驟S1是數(shù)據(jù)獲取步驟，其中在掃描的整個(gè)長(zhǎng)度期間大約每1毫秒獲取每個(gè)光電檢測(cè)器的光強(qiáng)度。同時(shí)，按照一個(gè)時(shí)間函數(shù)獲取編碼器信號(hào)。注意，如果掃描電動(dòng)機(jī)具有高的線性化精度(例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī))，則不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化。數(shù)據(jù)由PIC 30獲取，其從ADC31取得數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)點(diǎn)被實(shí)時(shí)地從PIC 30傳送到PC 34?；蛘?，數(shù)據(jù)點(diǎn)被存儲(chǔ)在PIC 30的存儲(chǔ)器中，在掃描結(jié)束時(shí)被傳送到PC 34。在每次掃描中收集的每個(gè)檢測(cè)器通道的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量n在下面被定義為N。此外，值ak(i)被定義為來自光電檢測(cè)器k的第i個(gè)存儲(chǔ)的強(qiáng)度值，其中i從1到N。由這種掃描獲得的兩個(gè)原始的數(shù)據(jù)組的例子示于圖10A。
步驟S2應(yīng)用數(shù)值內(nèi)插以局部擴(kuò)展和收縮ak(i)，使得編碼器的轉(zhuǎn)變被在時(shí)間上均勻地隔開。這針對(duì)電動(dòng)機(jī)速度的局部改變進(jìn)行校正。這個(gè)步驟借助于計(jì)算機(jī)程序在PC 34中進(jìn)行。
步驟S3是一個(gè)可選步驟。如果進(jìn)行該步驟，則該步驟對(duì)數(shù)據(jù)相對(duì)于時(shí)間進(jìn)行數(shù)值微分。還可能需要對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用弱平滑函數(shù)。對(duì)于高結(jié)構(gòu)的表面，微分可能是有用的，因?yàn)槠溆糜趶暮拖嗷リP(guān)聯(lián)的(斑點(diǎn))的成分相關(guān)的信號(hào)中衰減不相互關(guān)聯(lián)的成分。
在步驟S4，對(duì)于每個(gè)光電檢測(cè)器，求取N個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄的信號(hào)的平均。這個(gè)平均值相當(dāng)于前面提及的贗像信號(hào)。對(duì)于每個(gè)光電檢測(cè)器，從所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)減去這個(gè)平均值，使得數(shù)據(jù)分布在0強(qiáng)度附近。參見圖10B，其表示在線性化并減去計(jì)算的平均值之后的掃描數(shù)據(jù)的例子。
步驟S5數(shù)字化模擬的光電檢測(cè)器數(shù)據(jù)，以便計(jì)算代表該掃描的數(shù)字簽名。通過應(yīng)用以下的規(guī)則獲得數(shù)字簽名ak(i)＞0變換為二進(jìn)制的1，ak(i)＜0變換為二進(jìn)制的0。被數(shù)字化的數(shù)據(jù)組被定義為dk(i)，其中i從1到N。除去剛剛說明的強(qiáng)度數(shù)據(jù)的數(shù)字化簽名之外，物品的簽名可以有利地包括其它分量。現(xiàn)在說明這些可選的其它簽名分量。
步驟S6是一個(gè)可選的步驟。其中產(chǎn)生較小的縮略圖數(shù)字簽名。這或者通過一起平均m個(gè)讀數(shù)的相鄰組，或者更優(yōu)選地通過每第c個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行拾取來實(shí)現(xiàn)，其中c是縮略圖的壓縮系數(shù)。后者是優(yōu)選的，這是因?yàn)榍笃骄赡懿怀杀壤胤糯笤肼?。?duì)于減少的數(shù)據(jù)組，應(yīng)用在步驟S5中使用的相同的數(shù)字化規(guī)則。縮略圖數(shù)字化被定義為tk(i)，其中i從1到N/c，c是壓縮系數(shù)。
步驟S7是當(dāng)具有多個(gè)檢測(cè)器通道時(shí)可以應(yīng)用的一個(gè)可選的步驟。附加分量是計(jì)算的在從不同的光電檢測(cè)器獲得的強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間的交叉關(guān)聯(lián)分量。二個(gè)通道具有一個(gè)可能的交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)，三個(gè)通道具有三個(gè)，四個(gè)通道具有六個(gè)等等。交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)是有用的，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)它們是材料類型的好的指示符。因而它們可被用于證實(shí)由分析類簽名得到的信息。例如，對(duì)于特定類型的文件，例如給定類型的護(hù)照或激光打印紙，交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)似乎總是處于可以預(yù)測(cè)的范圍內(nèi)?？梢杂?jì)算在ak(i)和al(i)之間的標(biāo)稱化的正交關(guān)聯(lián)，其中k≠1，并且k，l跨過所有的光電檢測(cè)器通道號(hào)而改變。標(biāo)稱化的交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)Γ被定義為Γ(k,l)=Σl=1Nak(i)al(i)(Σl=1Nak(i)2)(Σl=1Nal(i)2)]]>下面進(jìn)一步說明在特征簽名的驗(yàn)證處理中交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)的使用。
S8是另一個(gè)可選步驟，用于計(jì)算表示信號(hào)強(qiáng)度分布的簡(jiǎn)單的強(qiáng)度平均值。這可以是不同檢測(cè)器的每個(gè)平均值的總平均值，或者是對(duì)于每個(gè)檢測(cè)器的平均值，例如ak(i)的均方根(rms)值。如果檢測(cè)器在正交入射的每一側(cè)被成對(duì)地設(shè)置，如在上述的讀取器中那樣，則可以使用對(duì)于每對(duì)檢測(cè)器的平均值。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度值對(duì)于材料類型是一個(gè)好的天然過濾器，因?yàn)樗窃嚇拥目偟姆瓷渎屎痛植诙鹊暮?jiǎn)單表示。例如，在除去平均值即DC背景之后，作為強(qiáng)度值可以使用未標(biāo)稱化的rms值。
通過掃描物品獲得的簽名數(shù)據(jù)可以和在簽名數(shù)據(jù)庫中保存的記錄比較，以便進(jìn)行驗(yàn)證與/或?qū)懭霐?shù)據(jù)庫而增加簽名的新的記錄以擴(kuò)充現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫。
新的數(shù)據(jù)庫將包括在步S5獲得的數(shù)字簽名以及可選地包括對(duì)于每個(gè)檢測(cè)器通道在步S6獲得的較小的縮略圖型式、在步S7獲得的交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)和在步S8獲得的平均值?；蛘撸s略圖可被存儲(chǔ)在為快速檢索自身優(yōu)化的單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，而數(shù)據(jù)(包括縮略圖)的其余部分被存儲(chǔ)在主數(shù)據(jù)庫內(nèi)。
圖12是表示由掃描獲得的物品的特征簽名可根據(jù)預(yù)定的特征簽名數(shù)據(jù)庫被驗(yàn)證的流程圖。
在一種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)中，數(shù)據(jù)庫可被簡(jiǎn)單地檢索，以根據(jù)整個(gè)特征簽名數(shù)據(jù)組查找匹配。不過，為了加速驗(yàn)證過程，該處理最好使用較小的縮略圖并根據(jù)計(jì)算的平均值和交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)行預(yù)篩選，如下所述。
驗(yàn)證步驟V1是驗(yàn)證處理的第一步，其按照上述的處理掃描物品，即進(jìn)行掃描步驟S1-S8。
驗(yàn)證步驟V2取每個(gè)縮略圖項(xiàng)并估計(jì)在其和tk(i+j)之間的匹配位的數(shù)量，其中j是位偏移，其被改變以補(bǔ)償掃描區(qū)域位置的誤差。j的值被確定，然后確定給出最大數(shù)量的匹配位的縮略圖項(xiàng)。這是用于進(jìn)一步處理的“命中”。
驗(yàn)證步驟V3是可選的預(yù)篩選測(cè)試，其在分析作為相對(duì)于掃描的數(shù)字簽名的記錄被存儲(chǔ)的完整數(shù)字簽名之前進(jìn)行。在這個(gè)預(yù)篩選中，在掃描步驟S8獲得的rms值和在命中的數(shù)據(jù)庫記錄中相應(yīng)的存儲(chǔ)值比較。如果各個(gè)平均值和預(yù)定范圍不一致，則“命中”被拒絕。然后物品作為未被驗(yàn)證的而被拒絕(即跳到驗(yàn)證步驟V6并發(fā)出不合格的結(jié)果)。
驗(yàn)證步驟V4是一個(gè)在分析完整數(shù)字簽名之前進(jìn)行的可選的預(yù)篩選測(cè)試。在這個(gè)預(yù)篩選中，在掃描步驟S7中獲得的交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)對(duì)照命中的數(shù)據(jù)庫記錄中的對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)值進(jìn)行比較。如果各個(gè)交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)在預(yù)定范圍內(nèi)不一致，則拒絕對(duì)“命中”進(jìn)行進(jìn)一步處理。然后物品作為未被驗(yàn)證的而被拒絕(即跳到驗(yàn)證步驟V6并發(fā)出失敗的結(jié)果)。選擇地，預(yù)篩選可以基于物品的類簽名的結(jié)果進(jìn)行。
驗(yàn)證步驟V5是在掃描步驟S5獲得的掃描的數(shù)字簽名和在命中的數(shù)據(jù)庫記錄中的對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)值之間的主比較。完整存儲(chǔ)的數(shù)字簽名dkdb(i)在k個(gè)檢測(cè)器通道上被分成由q個(gè)相鄰位構(gòu)成的n個(gè)塊，即每塊具有qk位。q的典型值是4，k的典型值是4時(shí)，典型地，每塊具有16位。然后qk位對(duì)照存儲(chǔ)的數(shù)字簽名dkdb(i+j)中的qk個(gè)對(duì)應(yīng)位進(jìn)行匹配。如果在塊內(nèi)匹配位的數(shù)量大于或等于某個(gè)預(yù)定的閾值z(mì)thresh，則增加匹配塊的數(shù)量。zthresh的典型值是13。對(duì)于所有的n個(gè)塊重復(fù)這個(gè)處理。對(duì)于j的不同的偏移值重復(fù)這個(gè)整個(gè)的處理，以補(bǔ)償掃描區(qū)域的位置誤差，直到找到匹配塊的最大數(shù)量。定義M為匹配塊的最大數(shù)量，偶然匹配的概率由下式計(jì)算p(M)=Σw=n-Mnsw(1-s)n-wCwn]]>其中s是在任何兩個(gè)塊之間偶然匹配的概率(其和zthresh的選擇的值有關(guān))，M是匹配塊的數(shù)量，p(M)是M個(gè)或更多個(gè)塊偶然匹配的概率。s的值通過比較由掃描類似材料的不同對(duì)象，例如紙文件等的多次掃描獲得的數(shù)據(jù)庫內(nèi)的塊被確定。對(duì)于q＝4，k＝4，和zthresh＝13的情況，發(fā)現(xiàn)s的典型值是0.1。如果qk位是完全獨(dú)立的，則對(duì)于zthresh＝13，理論上的概率應(yīng)當(dāng)是s＝0.01。用實(shí)驗(yàn)得到一個(gè)較高的值是因?yàn)橛邢薜募す夤恻c(diǎn)寬度引起的在k個(gè)檢測(cè)器通道之間的相關(guān)性以及在塊的相鄰位之間的相關(guān)性。一張紙的一般的掃描當(dāng)對(duì)照這張紙的數(shù)據(jù)庫項(xiàng)進(jìn)行比較時(shí)，在總共510個(gè)塊內(nèi)產(chǎn)生大約314個(gè)匹配塊。對(duì)于上式，設(shè)M＝314，n＝510，s＝0.1，則給出偶然匹配的概率是10-177。
驗(yàn)證步驟V6發(fā)出驗(yàn)證處理的結(jié)果。在驗(yàn)證步驟V5中獲得的概率結(jié)果可在通過/失敗測(cè)試中被使用，其中基準(zhǔn)點(diǎn)是預(yù)先確定的概率閾值。在這種情況下，概率閾值可以由系統(tǒng)設(shè)為一個(gè)等級(jí)，或者可以是在用戶選擇的一個(gè)等級(jí)設(shè)置的可變參數(shù)?；蛘?，概率結(jié)果可以作為置信度向用戶輸出，或者以概率本身的原始形式，或者以使用相關(guān)的術(shù)語(例如不匹配/差的匹配/好的匹配/極好的匹配)或其它分類進(jìn)行限定的形式。
應(yīng)當(dāng)理解，許多改變都是可能的。例如，代替把交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)作為預(yù)篩選分量對(duì)待，可以把其和數(shù)字化的強(qiáng)度數(shù)據(jù)一道看作主簽名的一部分。例如，交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)/類簽名可被數(shù)字化并被添加到數(shù)字化的強(qiáng)度數(shù)據(jù)上。交叉關(guān)聯(lián)系數(shù)/類簽名也可以對(duì)其自身進(jìn)行數(shù)字化，并用于產(chǎn)生位串或其類似物，然后可以被檢索以找到命中，所述檢索可以用和上述的對(duì)數(shù)字化的強(qiáng)度數(shù)據(jù)的縮略圖進(jìn)行檢索的方式相同的方式進(jìn)行。
上面的例子涉及線性掃描，其中只沿一個(gè)方向?qū)ξ锲窉呙?。在這種掃描中，物品或者更具體地說印記圖案需要以被控制的并且可以再現(xiàn)的方式被對(duì)準(zhǔn)?，F(xiàn)在說明一種旋轉(zhuǎn)掃描器，其通過掃描所有可能的方向克服這種限制。
圖13A表示在旋轉(zhuǎn)掃描設(shè)備中使用的旋轉(zhuǎn)掃描器100，用于由紙或紙板制成的物品確定類簽名。掃描器100包括被可旋轉(zhuǎn)地安裝在殼體110內(nèi)的掃描頭102。掃描頭102被安裝在和位置編碼器模塊106相鄰的旋轉(zhuǎn)臂104上。旋轉(zhuǎn)臂被可操作地和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)108相連。
圖13B表示蓋子120，用于配合圖13A所示的旋轉(zhuǎn)掃描器100的殼體110。蓋子120包括扁平的面部122，具有在其中限定的弓形槽124。弓形槽124對(duì)著從360度減去角126的一個(gè)角度。在本實(shí)施例中，弓形槽124對(duì)著270度的角度。在允許掃描頭在大約270度的弧的范圍內(nèi)掃描，因而采樣紙的所有可能的方向。
圖13A，13B所示的旋轉(zhuǎn)掃描設(shè)備可被包括在類似于上述的線性掃描設(shè)備的掃描系統(tǒng)中。在這種情況下，線性掃描設(shè)備的檢測(cè)系統(tǒng)由圖13A，13B所示的旋轉(zhuǎn)型式所代替，同時(shí)數(shù)據(jù)處理設(shè)備被重新編程用于實(shí)現(xiàn)下面參照?qǐng)D14所述的方法。
本實(shí)施例具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。首先，不需要知道紙和掃描器的相對(duì)方位，因?yàn)樵谟^察到的頻譜集和紙的類型的數(shù)據(jù)庫之間的吻合可以對(duì)于不同的開始角來實(shí)現(xiàn)，直到獲得匹配。這意味著，掃描器可以被下降到紙的表面上的任何位置并報(bào)告類簽名。第二，提供較大等級(jí)的安全性，因?yàn)轭惡灻F(xiàn)在可以由從不同的掃描方向獲得的特征的組合構(gòu)成。例如，構(gòu)成類簽名的變換的數(shù)據(jù)點(diǎn)組可用于挑選矩形網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的兩個(gè)清晰的周期性。另一個(gè)例子是確定網(wǎng)目的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的順序，例如識(shí)別給定的周期性的六角網(wǎng)目，并將其和相同周期性的方形網(wǎng)目區(qū)分開。
圖14A和14B一起說明一個(gè)流程圖，表示如何使用旋轉(zhuǎn)掃描由物品測(cè)量類簽名并被鑒別或記錄。
步驟R1是初始化步驟，在該步驟期間掃描電動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)。掃描電動(dòng)機(jī)被編程使得以速度v運(yùn)動(dòng)。
步驟R2是數(shù)據(jù)獲取步驟，在該步驟期間在掃描的整個(gè)長(zhǎng)度期間大約每1毫秒獲取每個(gè)光電檢測(cè)器的光強(qiáng)。采樣點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是Δt。同時(shí)，按照一個(gè)時(shí)間函數(shù)獲取編碼器信號(hào)。注意，如果掃描電動(dòng)機(jī)具有高的線性化精度(例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī))，則不必獲取編碼信號(hào)。編碼器信號(hào)可以借助于當(dāng)位置編碼器模塊106通過在和槽124相鄰的蓋120上提供的標(biāo)記時(shí)進(jìn)行檢測(cè)被提供，數(shù)據(jù)由PIC 30獲取，其從ADC 31取得數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)點(diǎn)被實(shí)時(shí)地從PIC 30傳送到PC 34?；蛘撸瑪?shù)據(jù)點(diǎn)被存儲(chǔ)在PIC 30的存儲(chǔ)器中，在掃描結(jié)束時(shí)被傳送到PC 34。在每次掃描中收集的每個(gè)檢測(cè)器通道的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量n在下面被定義為N。此外，ak(i)被定義為來自光電檢測(cè)器k的第i個(gè)存儲(chǔ)的強(qiáng)度值，其中i從1到N。
步驟R3是返回掃描頭步驟。使掃描電動(dòng)機(jī)反向，以便把掃描機(jī)構(gòu)復(fù)位到其初始位置，以便進(jìn)行隨后的掃描操作。
步驟R4是可選的線性化步驟。如果進(jìn)行該步驟，則其應(yīng)用數(shù)值內(nèi)插以局部擴(kuò)展和收縮ak(i)，使得編碼器的轉(zhuǎn)變被在時(shí)間上均勻地隔開。這針對(duì)電動(dòng)機(jī)速度的局部改變對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)組進(jìn)行校正。這個(gè)步驟在計(jì)算機(jī)程序控制下在PC 34中進(jìn)行。
步驟R5是初始化步驟，其中t0被設(shè)置為0。
步驟R6是由整個(gè)掃描產(chǎn)生數(shù)據(jù)點(diǎn)子組的步驟。產(chǎn)生從I＝i0-ΔI到i0+ΔI運(yùn)行的ak(i)的子組bk(i)。如上面結(jié)合圖8B所述，ΔI應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)于掃描器的大約10度的弧。
步驟R7是FT步驟，其中計(jì)算bk(i)的傅立葉變換的FT幅值頻譜Bk(i)。該步驟通過在計(jì)算機(jī)程序控制下對(duì)k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組的每一個(gè)應(yīng)用快速傅立葉變換(FFT)在PC 34中進(jìn)行。可選的，可以由k個(gè)單獨(dú)的幅值頻譜的每一個(gè)計(jì)算平均的FT幅值頻譜，如果在掃描頭102中提供有多個(gè)檢測(cè)器。因?yàn)樵诿總€(gè)變換中使用較短的數(shù)據(jù)序列，和線性掃描相比，F(xiàn)T峰值較寬并強(qiáng)度較小。然而，在某些條件下，頻譜集形成用于紙的好的類簽名。
步驟R8是鑒別步驟，其中鑒別除去i＝0(DC分量)之外使Bk(i)最大的i的值。這個(gè)下標(biāo)ipeaks在計(jì)算機(jī)程序控制下在PC 34中被鑒別。
步驟R9是一個(gè)步驟，其中確定Bk(i)的均方根(r.m.s)值。使用下式計(jì)算Bk(i)的r.m.s值rms=12Δi+1Σi=01-2Δi(Bk(i))2]]>對(duì)于給定的角度掃描φ，得到幅值頻譜中的最大峰值高度，并用幅值頻譜的r.m.s值除之。把這個(gè)比率稱為“峰值有效值”，因?yàn)檫@個(gè)值告訴我們頻譜的峰值比其余的值高的程度。在大約3到4以下的峰值有效值意味著沒有被清楚地限定的峰值。在大約4以上的峰值有效值表示被清楚地限定的峰值。如果峰值有效值在大約3到4以上，便測(cè)量峰值的中心的波長(zhǎng)。如果峰值有效值小于大約3到4，便丟棄數(shù)據(jù)并通過到下一個(gè)φ值。這樣能夠描繪一條峰值波長(zhǎng)對(duì)φ的曲線，不過只限于具有清楚地限定的峰值的弧的部分。這個(gè)曲線構(gòu)成被掃描的紙的類簽名。
圖8A表示關(guān)于一張紙的實(shí)際測(cè)量的幅值頻譜中的最強(qiáng)的峰值的幅值對(duì)幅值頻譜的r.m.s值的比。在0-15度的角范圍內(nèi)可以清楚地看到有效的峰值，在大約45度和90度出現(xiàn)較弱的峰值。著重表示接近0度的最強(qiáng)峰值，圖8B表示作為角度的函數(shù)的這個(gè)峰值的波長(zhǎng)。發(fā)現(xiàn)大致為常數(shù)的408微米的波長(zhǎng)，其構(gòu)成這張紙的類簽名。在圖8B中可以看到的波長(zhǎng)隨角度稍微向上彎曲是由于波長(zhǎng)的1/cos(角度)投影隨著掃描方向而改變的緣故。
步驟R10是比率確定步驟。其中計(jì)算并存儲(chǔ)比率B(ipeak/rms)。
步驟R11是增加步驟，其中i0被增加。
步驟R12是循環(huán)測(cè)試步驟，其中再次執(zhí)行步驟R6，直到i0＝N。如果i0＝N，則執(zhí)行步驟R13。
步驟R13是全局峰值數(shù)據(jù)點(diǎn)確定步驟，其中確定使得比率B(ipeak/rms)最大的i0的值ipeak。
步驟R14是計(jì)算步驟，其中按照公式λpeak＝2π/(ipeak×vΔt)在PC 34中確定和ipeak相關(guān)的波長(zhǎng)。然后使用λpeak作為類簽名。
步驟R15是一個(gè)判定點(diǎn)。如果物品具有其記錄的類簽名，則下一步將是步驟R16。而如果物品正在借助于測(cè)量其類簽名而被鑒別，則下一步將是步驟R17。PC 34被編程用于確定在R15之后的步驟。
步驟R16是存儲(chǔ)類簽名的步驟。由PC 34把包括和紙的描述相關(guān)的類簽名值λpeak的記錄存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫40中。數(shù)據(jù)庫40可以位于光學(xué)讀取設(shè)備1的遠(yuǎn)方，并且所述記錄可以在被在其間傳送之前被安全地加密。
步驟R17是驗(yàn)證類簽名的步驟。PC 34比較λpeak和數(shù)據(jù)庫40中的所有的項(xiàng)，直到在一個(gè)預(yù)定誤差范圍內(nèi)找到一個(gè)匹配。如果找到任何匹配，則PC 34顯示關(guān)于匹配紙類型的記錄項(xiàng)的描述。如果未找到匹配項(xiàng)，PC 34則可以可選地試圖把檢索擴(kuò)大到其它的數(shù)據(jù)庫。可選地，可以顯示表示沒有找到匹配項(xiàng)的信息?？蛇x地，不管是否找到任何類的匹配，PC 34接著試圖進(jìn)行分析以確定來自物品的特征簽名是否和預(yù)定的特征簽名匹配，以便試圖唯一地識(shí)別該物品。
圖15是表示按照本發(fā)明的設(shè)備的操作的流程圖。
步驟A1是處理的開始。在PC 34的控制下進(jìn)行處理。
步驟A2把要被分析的物品定位在讀取容積內(nèi)。這個(gè)步驟可以手動(dòng)地或自動(dòng)地被進(jìn)行。例如，可以使用送紙器把紙/紙板制品定位在設(shè)備的讀取容積內(nèi)，或把手持掃描器置于物品上。
步驟A3是對(duì)物品進(jìn)行掃描的步驟。在一個(gè)實(shí)施例中，這涉及使用線性掃描使光束相對(duì)于物品運(yùn)動(dòng)。不過，也可以使用上述類型的旋轉(zhuǎn)掃描執(zhí)行這個(gè)步驟。
步驟A4是測(cè)量相對(duì)于讀取容積的掃描位置的步驟。關(guān)于在掃描的時(shí)間周期內(nèi)掃描器的位置的信息被記錄。該步驟由PC 34執(zhí)行，通過在進(jìn)行掃描的同時(shí)由PIC 30從編碼器/譯碼器19讀出數(shù)據(jù)來監(jiān)視掃描器的位置。
步驟A5是數(shù)據(jù)收集步驟，其中按照順序提供數(shù)據(jù)點(diǎn)組。來自檢測(cè)器16a...d的數(shù)據(jù)點(diǎn)組被PC 34平均，并作為平均的數(shù)據(jù)點(diǎn)組被存儲(chǔ)。
步驟A6是線性化步驟。PC在確定類簽名之前借助于使用在步驟A4獲得的相對(duì)測(cè)量的位置信息來線性化所述數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以便修改數(shù)據(jù)點(diǎn)組，從而確保在組中的連續(xù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)于在掃描期間其被獲取的時(shí)間和位置被相等地隔開。
步驟A7是變換步驟。PC 34對(duì)平均數(shù)據(jù)點(diǎn)組應(yīng)用快速傅立葉變換(FFT)?？梢允褂肍FT或其它的變換，以便提供包括一個(gè)或多個(gè)峰值的變換的數(shù)據(jù)組。
步驟A8涉及確定類簽名。在步驟A7得到的變換的峰值幅值被定限以導(dǎo)出數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)被用作類簽名。
步驟A9是比較步驟，類簽名和在數(shù)據(jù)庫40中存儲(chǔ)的預(yù)定類簽名的數(shù)據(jù)庫比較。
步驟A10是判定步驟。如果在數(shù)據(jù)庫中未找到類簽名的匹配，設(shè)備則進(jìn)行步驟A11。否則，當(dāng)找到類簽名的匹配時(shí)，設(shè)備則執(zhí)行步驟A12，以便驗(yàn)證特征簽名。
步驟A11是拒絕步驟，其中設(shè)備可以向設(shè)備的操作者警告物品的類簽名未被識(shí)別。操作者接著可以決定對(duì)此通知采取的行動(dòng)。
步驟A12是確定特征簽名的步驟。這個(gè)步驟可以包括例如上述的用于確定特征簽名的步驟。不過，在數(shù)據(jù)庫中對(duì)所有的特征簽名檢索數(shù)據(jù)庫40以便比較測(cè)量的特征簽名之前，PC 34可以選擇預(yù)定的特征簽名的一個(gè)子組進(jìn)行檢索。這將加快進(jìn)行檢索以查找與測(cè)量的特征簽名匹配的項(xiàng)的速度。此外，在本實(shí)施例中，設(shè)備可以使用在掃描期間獲得的相同的數(shù)據(jù)點(diǎn)組導(dǎo)出類簽名和特征簽名。
步驟A13是另一個(gè)判定步驟。如果在數(shù)據(jù)庫40中未找到特征簽名的匹配項(xiàng)，則設(shè)備執(zhí)行步驟A11，如上所述。
步驟A14是如果類簽名和特征簽名都被識(shí)別而執(zhí)行的步驟。在該步，可以進(jìn)行各種標(biāo)記或行動(dòng)。例如，可以向設(shè)備的操作者顯示一個(gè)指示，表示紙/紙板制品已被有效地識(shí)別，可以根據(jù)需要啟動(dòng)自動(dòng)鎖定釋放，等等。
由上述的詳細(xì)說明應(yīng)當(dāng)理解，由諸如紙或紙板材料制成的物品可以如何被識(shí)別，其中借助于下述進(jìn)行所述識(shí)別把材料暴露于相干輻射，收集用于測(cè)量來自材料的相干輻射的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)組確定物品的類/特征簽名。
還應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)物品的尺寸或位置，掃描區(qū)域基本上是任意的。如果需要，掃描可以是形成光柵的線性掃描，以便覆蓋例如較大的兩維區(qū)域。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，可以如何應(yīng)用本發(fā)明通過產(chǎn)品的包裝、文件或衣服的票據(jù)識(shí)別這些產(chǎn)品，其中借助于下述進(jìn)行所述識(shí)別把物品暴露于相干輻射，收集用于測(cè)量來自物品的內(nèi)在結(jié)構(gòu)的相干輻射的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)組確定物品的類/特征簽名。
由上述的數(shù)值處理可見，應(yīng)當(dāng)理解，光束定位不良(例如由于干涉光束的欠佳的焦點(diǎn)而引起的在讀取容積內(nèi)光束截面擴(kuò)大)對(duì)系統(tǒng)不是災(zāi)難性的，而僅僅通過增加偶然匹配概率使系統(tǒng)的性能降低。因而和產(chǎn)生性能穩(wěn)定地逐漸下降而不是不穩(wěn)定地突然出現(xiàn)故障的各種設(shè)備相比，本發(fā)明的設(shè)備是魯棒的。在任何情況下，通過對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)以確定響應(yīng)數(shù)據(jù)中的特有的最小特征尺寸，進(jìn)行讀取器的自身測(cè)試是簡(jiǎn)單的，借以發(fā)現(xiàn)任何設(shè)備問題。
可以應(yīng)用于紙或紙板的另一種安全措施例如是在掃描區(qū)域上粘連一個(gè)透明的密封(例如膠粘帶)。選擇足夠強(qiáng)的粘合劑，使得除去粘合劑將破壞下面的表面結(jié)構(gòu)，而保留所述結(jié)構(gòu)對(duì)于進(jìn)行特征簽名驗(yàn)證掃描是重要的。
如上所述，讀取器可被包含在為實(shí)施本發(fā)明專門設(shè)計(jì)的設(shè)備中。在其它情況下，可以通過對(duì)設(shè)備添加合適的輔助元件來設(shè)計(jì)讀取器，該設(shè)備被設(shè)計(jì)主要打算用于另外的功能，例如復(fù)印機(jī)、文件掃描器、文件管理系統(tǒng)、POS設(shè)備、ATM、登機(jī)牌讀取器或其它設(shè)備。
圖16A-G表示按照本發(fā)明的不同實(shí)施例的定制的篩網(wǎng)。這些篩網(wǎng)可用于標(biāo)準(zhǔn)的造紙工藝中?？梢蕴峁┯∮浺蕴峁┧璧念惡灻?。這種印記可以包括一維或二維圖案變化。印上的圖案可以是周期性的，其周期小于或等于掃描的長(zhǎng)度，以確保掃描器檢測(cè)圖案的所需的頻率分量。
定制的篩網(wǎng)可用于替代標(biāo)準(zhǔn)的造紙篩網(wǎng)。
用于制造篩網(wǎng)的各種技術(shù)和材料是本領(lǐng)域熟知的，見參考文獻(xiàn)[6]-[13]，這些也可以用于定制的篩網(wǎng)。例如，篩網(wǎng)可以利用由不銹鋼、聚合物材料制成的線、板等制造。
圖16A表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的定制篩網(wǎng)160。定制篩網(wǎng)160包括線161a-n構(gòu)成的柵格，這些線沿第一方向(y軸)以規(guī)則的間隔隔開。沿垂直于第一方向的第二方向(x軸)以規(guī)則的間隔164提供規(guī)則地隔開的各個(gè)線構(gòu)成的隔開的組。因而由篩網(wǎng)160留下的印記沿第一方向具有單一的頻率分量。其沿第二方向還具有兩個(gè)頻率分量。第一頻率分量反映線組的間距164，第二頻率分量反映線間間距165。
圖16B表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的定制篩網(wǎng)170。定制篩網(wǎng)170包括線171a-n構(gòu)成的柵格，這些線沿第一方向(y軸)以規(guī)則的間隔173隔開。沿垂直于第一方向的第二方向(x軸)以規(guī)則的間隔174提供規(guī)則地隔開的各個(gè)線構(gòu)成的隔開的組172a-n。沿第二方向提供的線組172a-n按照線性調(diào)頻脈沖的圖案隔開，其中在組中各個(gè)線之間的間距線性地增加。
因而由該篩網(wǎng)留下的印記沿第一方向具有單一的頻率分量。其沿第二方向還具有擴(kuò)展的頻率信號(hào)，其來源于對(duì)組172a-n中的線施加的線性調(diào)頻脈沖空間調(diào)制，還具有由沿第二方向組間間距174得到的頻率分量。
圖16C表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的定制篩網(wǎng)180。定制篩網(wǎng)180包括線181a-n構(gòu)成的柵格，這些線沿第一方向(y軸)以規(guī)則的間隔隔開。沿垂直于第一方向的第二方向(x軸)以規(guī)則的間隔184提供線構(gòu)成的不同的組182a-n。其中一個(gè)這樣的組已被隔開，在本實(shí)施例中，提供組182c，其包括更密地隔開的線組。
因而由該篩網(wǎng)留下的印記沿第一方向具有單一的頻率分量。其沿第二方向還具有三個(gè)分量的頻率信號(hào)，第一分量反映線組的間距184，第二分量反映線間間距。不過，還具有第三分量，其頻率高于第一分量。第三分量來源于組中的組182c中的線的較密的壓縮。
借助于檢測(cè)第三頻率分量，可以檢測(cè)在造紙期間使用了具有組182c的間距的線組。這可用于編碼二進(jìn)制信號(hào)。也可以提供其它的組線間間距，使得能夠編碼二進(jìn)制數(shù)字或字節(jié)的序列。如所周知，這種字節(jié)可用于編碼不同的信息。
圖16D表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的定制篩網(wǎng)190。定制篩網(wǎng)190包括線191a-n構(gòu)成的柵格，這些線沿第一方向(y軸)以規(guī)則的間隔193隔開。沿垂直于第一方向的第二方向(x軸)以規(guī)則的間隔194提供隔開的線組192a-n。組中的線192a-n按照正弦變化的圖案被隔開。
因而由該篩網(wǎng)留下的印記沿第一方向具有單一的頻率分量。其沿第二方向還具有擴(kuò)展的頻率信號(hào)，其來源于對(duì)組192a-n中的線施加的正弦空間調(diào)制。在不同的實(shí)施例中，正弦空間調(diào)制作為載波頻率，其自身可被調(diào)制以提供不同的編碼方法。例如，相移鍵控調(diào)制可被施加于載波正弦曲線，并通過合適的線間距被編碼在要被施加于紙的圖案中。
圖16E表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的定制篩網(wǎng)200。定制篩網(wǎng)200包括線201a-n構(gòu)成的柵格，這些線沿第一方向(y軸)以規(guī)則的間隔203隔開。在組201a-n中的線本身以規(guī)則間隔206被隔開。沿垂直于第一方向的第二方向(x軸)以規(guī)則的間隔204提供規(guī)則地隔開的線構(gòu)成的隔開的組202a-n。
因而由該篩網(wǎng)200留下的印記沿第一方向具有兩個(gè)的頻率分量，并且沿第二方向具有兩個(gè)頻率分量。沿第一方向的第一分量反映線組201a-n的間距203，第二分量反映線間間距206。沿第二方向的第一分量反映線組202a-n的間距204，第二分量反映線間間距205。
圖16F表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的定制篩網(wǎng)210。定制篩網(wǎng)210包括板201，該板包括多個(gè)十字形的孔202，它們被隔開呈規(guī)則的兩維圖案。這種篩網(wǎng)可以通過刻蝕或者沖壓板材被制成。
圖16G表示按照本發(fā)明的實(shí)施例的定制篩網(wǎng)220。定制篩網(wǎng)220包括板221，該板包括222、224的重復(fù)的圖案，它們被隔開呈規(guī)則的兩維圖案。該圖案包括交替的不同尺寸和數(shù)量的圓孔222、224的組的重復(fù)的序列，以柵格布置被設(shè)置，以規(guī)則的間隔223隔開。第一組圓形孔222由集中成一組的圓孔的3×3的陣列組成，第二組圓形孔224由集中成一組的圓孔的2×2的陣列組成。第一組222和第二組224幾乎占據(jù)板221的相同的表面積。
由篩網(wǎng)220留下的印記具有源自于柵格間隔223加上由孔222、224的組產(chǎn)生的更復(fù)雜的響應(yīng)的頻率分量。這種響應(yīng)可被測(cè)量，并用于提供用定制的篩網(wǎng)220制造的紙/紙板物品的類簽名。
應(yīng)當(dāng)理解，由所示的篩網(wǎng)形成的印記都適合于功能分析，以確定類簽名，其中使用傅立葉變換或其它的變換分析。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然已經(jīng)說明了本發(fā)明的特定實(shí)施例，在本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)，可以作出許多修改/附加與/或替代。
參考文獻(xiàn)[1]Kravolec″Plastic tag makes foolproof ID″Technology Research News，2October 2002[2]R Anderson″Security Engineeringa guide to building dependable distributedsysterns″Wiley 2001，pages 251-252 ISBN 0-471-38922-6[3]US 5,521,984[4]US 5,325,167[5]GB 0405641.2(as yet unpublished and incorporated herein in its entirety byreference)[6]US 4,564,051[7]US 6,546,964[8]US 4,546,964[9]US 5,152,326[10]US 5,358,014[11]US 6,546,964[12]US 2004/0011491[13]WO 2004/02073權(quán)利要求
1.一種用于分析位于讀取容積內(nèi)的紙或紙板制成的物品的設(shè)備，該設(shè)備包括用于利用光束掃描物品的掃描器；用于從當(dāng)光束掃描讀取容積時(shí)獲得的信號(hào)收集數(shù)據(jù)點(diǎn)組的檢測(cè)器裝置，其中不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)和在掃描期間的不同時(shí)刻獲得的信號(hào)相關(guān)；以及數(shù)據(jù)獲取和處理模塊，用于處理數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以確定物品是否具有預(yù)定的類簽名，所述類簽名從物品的固有特性識(shí)別已知的屬類的物品。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)獲取和處理模塊通過操作用于分析數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以確定其是否含有指示物品的固有特性的周期性變化的類簽名信息。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)獲取和處理模塊通過操作用于從對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)用的數(shù)學(xué)變換的結(jié)果導(dǎo)出測(cè)量的類簽名，并比較測(cè)量的類簽名和一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的類簽名，其中在測(cè)量的類簽名和預(yù)定類簽名之間的匹配表示物品是與匹配的預(yù)定類簽名相關(guān)的屬類。
4.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括編碼器/解碼器模塊，用于測(cè)量在掃描期間光束和物品的相對(duì)位置；以及其中數(shù)據(jù)獲取和處理模塊還通過操作用于借助于使用由編碼器/解碼器模塊獲得的相對(duì)的測(cè)量位置信息，在確定類簽名之前線性化數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以便修改數(shù)據(jù)點(diǎn)組，使得確保在組中的相繼的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)于在掃描期間其被獲取的時(shí)間或位置被相等地隔開。
5.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)獲取和處理模塊還通過操作用于從數(shù)據(jù)點(diǎn)組確定特征簽名，所述該特征簽名用于區(qū)分各個(gè)物品與同屬的其它物品。
6.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中物品的固有特性是在普通的制造過程期間給予紙或紙板的印記。
7.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中掃描器可按線性掃描方式操作。
8.如權(quán)利要求1-6任何一個(gè)所述的設(shè)備，其中掃描器可按旋轉(zhuǎn)掃描方式操作。
9.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中掃描器被配置成以接近正交的入射角朝向物品投射相干光束。
10.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中檢測(cè)器裝置包括多個(gè)檢測(cè)器通道，這些檢測(cè)器通道被安排和配置成檢測(cè)來自讀取容積的各個(gè)不同部分的散射。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)獲取和處理模塊還通過操作用于對(duì)從多個(gè)檢測(cè)器通道收集的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組求平均，并從平均的數(shù)據(jù)組確定類簽名。
12.一種用于分析由紙或紙板制成的物品的方法，該方法包括把物品被置于讀取容積內(nèi)；利用光束掃描物品；從當(dāng)光束掃描讀取容積時(shí)獲得的信號(hào)收集數(shù)據(jù)點(diǎn)組，其中不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)和在掃描期間的不同時(shí)刻獲得的信號(hào)相關(guān)；以及處理數(shù)據(jù)點(diǎn)組以便確定物品是否具有預(yù)先確定的類簽名，該類簽名用于從物品的固有特性識(shí)別已知的屬類的物品。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中處理數(shù)據(jù)點(diǎn)組包括分析數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以確定其是否含有指示物品的固有特性的周期性變化的類簽名信息。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中處理數(shù)據(jù)點(diǎn)組包括從對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)用的數(shù)學(xué)變換的結(jié)果導(dǎo)出測(cè)量的類簽名，并比較測(cè)量的類簽名和一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的類簽名，其中在測(cè)量的類簽名和預(yù)定類簽名之間的匹配表示物品是與匹配的預(yù)定類簽名相關(guān)的屬類。
15.如權(quán)利要求12-14中任何一個(gè)所述的方法，還包括測(cè)量在掃描期間光束和物品的相對(duì)位置；以及借助于使用相對(duì)的測(cè)量位置信息，在確定類簽名之前線性化數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以便修改數(shù)據(jù)點(diǎn)組，使得確保在組中的相繼的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對(duì)于在掃描期間其被獲取的時(shí)間或位置被相等地隔開。
16.如權(quán)利要求12-15中任何一個(gè)所述的方法，還包括處理數(shù)據(jù)點(diǎn)組，以便從數(shù)據(jù)點(diǎn)組確定特征簽名，其中該特征簽名用于區(qū)分各個(gè)物品與相同屬類的其它物品。
17.如權(quán)利要求12-16中任何一個(gè)所述的方法，其中物品的固有特性是在普通的制造過程期間給予紙或紙板的印記。
18.如權(quán)利要求12-17中任何一個(gè)所述的方法，其中對(duì)物品的掃描包括進(jìn)行線性掃描。
19.如權(quán)利要求12-17中任何一個(gè)所述的方法，其中對(duì)物品的掃描包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描。
20.如權(quán)利要求12-19中任何一個(gè)所述的方法，包括以接近正交的入射角朝向物品投射光束。
21.如權(quán)利要求12-20中任何一個(gè)所述的方法，還包括從多個(gè)檢測(cè)器通道收集多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組，這些檢測(cè)器通道被安排和配置成檢測(cè)來自讀取容積的各個(gè)不同部分的散射。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括對(duì)從多個(gè)檢測(cè)器通道收集的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組求平均，以提供隨后被用于確定類簽名的數(shù)據(jù)組。
23.一種用于制造紙或紙板制品的篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)包括多個(gè)元件，它們被設(shè)置和配置成對(duì)紙或紙板制品給予定制的印記圖案，以便提供用于把物品識(shí)別為屬于已知的屬類的預(yù)定的類簽名。
24.如權(quán)利要求23所述的篩網(wǎng)，其中印記圖案是周期性的。
25.如權(quán)利要求23或24所述的篩網(wǎng)，其中印記圖案包括按照下面方法中的一種或多種提供的空間調(diào)制線性調(diào)頻調(diào)制、超周期性調(diào)制、幅值調(diào)制、相移鍵控調(diào)制和頻移鍵控調(diào)制。
26.如權(quán)利要求23到25中任何一個(gè)所述的篩網(wǎng)，其中印記圖案把一個(gè)或多個(gè)位序列編碼到紙或紙板中。
27.一種用于制造包括定制的印記圖案的紙或紙板制品的方法，包括使用權(quán)利要求23到26中任何一個(gè)所述的篩網(wǎng)，以對(duì)制品給予定制的圖案。
28.一種紙或紙板制品，包括定制的圖案，用于提供把制品識(shí)別為屬于已知的屬類的物品的類簽名。
29.如權(quán)利要求28所述的紙或紙板制品，其中印記圖案是不可見的。
30.如權(quán)利要求28或29所述的紙或紙板制品，其中印記圖案是周期性的。
31.如權(quán)利要求28到30中任何一個(gè)所述的紙或紙板制品，其中印記圖案包括按照下面方法中的一種或多種提供的空間調(diào)制線性調(diào)頻調(diào)制、超周期性調(diào)制、幅值調(diào)制、相移鍵控調(diào)制和頻移鍵控調(diào)制。
32.如權(quán)利要求28到31中任何一個(gè)所述的紙或紙板制品，其中印記圖案把一個(gè)或多個(gè)位序列編碼到紙或紙板中。
33.一種基本上如在前面參照附圖9，11，12，14A，14B，15和17所述的用于分析由紙或紙板制造的物品的方法。
34.一種基本上如在前面參照附圖1到6B，13A和13B所述的用于分析由紙或紙板制造的物品的設(shè)備。
35.一種基本上如前面所述的用于制造紙或紙板制品的篩網(wǎng)。
36.一種基本上如前面所述的用于制造包括定制的印記圖案的紙或紙板制品的方法。
37.一種基本上如前面所述的紙或紙板制品。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種用于由紙或紙板制成的物品確定類簽名以便識(shí)別該物品所屬的屬類的方法和設(shè)備。使光束照射物品，檢測(cè)器裝置由當(dāng)光束掃描物品時(shí)由物品的許多不同部分散射的光收集數(shù)據(jù)點(diǎn)。由在制造期間在除去紙漿中的水份的期間使用的篩網(wǎng)給予紙或紙板的固有特性導(dǎo)出類簽名。檢測(cè)所述類簽名便能夠識(shí)別制造紙的制造者或特定的造紙機(jī)。
文檔編號(hào)G07D7/12GK101031927SQ200580032975
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者魯塞爾·P·考伯恩 申請(qǐng)人:英根亞技術(shù)有限公司