DE102016000011A1

DE102016000011A1 - Vollständigkeitsprüfung eines Wertdokuments

Info

Publication number: DE102016000011A1
Application number: DE102016000011.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rauscher; Erich Kerst; Thomas Happ
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2017-07-06
Also published as: WO2017118467A1; US11823522B2; RU2018127765A; RU2018127765A3; EP3400584A1; US20200273279A1; EP3400584B1; ES2968235T3; RU2724173C2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, einen Sensor, eine Sensoreinheit und eine Banknotenbearbeitungsmaschine zur Prüfung der Vollständigkeit und/oder Echtheit von Wertdokumenten. Ein Wertdokument umfasst mindestens einen maschinenlesbaren Merkmalstoff an wenigstens zwei Orten. Gemäß dem Verfahren wird zumindest lokal an Messorten das Wertdokument angeregt (S2). Weiterhin wird eine Merkmalsintensität bezüglich des maschinenlesbaren Merkmalstoffs an mehreren unterschiedlichen Orten des Wertdokuments ortsaufgelöst erfasst (S3a). Die ortsbezogenen Merkmalsintensitäten werden anhand eines Schwellwerts ortsbezogen Klassifiziert (S5). Weiterhin werden ortsbezogene Grenzen einer zu erwartenden Ortsverteilung des maschinenlesbaren Merkmalstoffs bestimmt (S6). Abschließend wird eine ortsbezogene Verteilung der klassifizierten Merkmalsintensitäten bewertet (S7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Prüfen von Wertdokumenten auf Vollständigkeit und Echtheit. Fälschungen von Wertdokumenten könnten aus einer Mehrzahl von Teildokumenten zusammengesetzt sein, für die z. B. Abschnitte von echten Wertdokumenten mit Abschnitten von Kopien kombiniert wurden. Erfindungsgemäß ist es möglich, derartige Fälschungen sicher zu identifizieren und Wertdokumente auf deren Vollständigkeit bzw. Echtheit zu prüfen.
DE 197 14 519 A1 lehrt, ein zu prüfendes Dokument vollflächig oder entlang einer definierten Messspur mit einem zum Nachweis des Markerstoffs geeigneten Sensor abzutasten. Dabei wird die Verteilung des Markersignals bestimmt und mit dem durch das Muster der mit dem Markerstoff aufgedruckten Markierung vorgegebenen, erwarteten Signalverlauf verglichen. Insbesondere werden dabei auf das generelle Vorhandensein des Merkmalstoffs, Sprünge in dessen Verteilung sowie von der erwarteten Referenzverteilung abweichende Bereiche geprüft.
Die DE 10 346 636 A1 beschreibt eine sensorbasierte Echtheitsprüfung von Wertdokumenten mit einem Lumineszenzmarker, die integral entlang einer Spur quer über das Wertdokument erfolgt. Während die Addition des Lumineszenzsignals entlang der Messspur gut zur Detektion kleiner, verrauschter Spektralsignale geeignet ist, verhindert diese gerade eine kleinteilige und damit präzise Bewertung der Vollständigkeit.
Die WO 2011/037750 A2 beschreibt die Echtheitserkennung von Banknoten über den Nachweis eines homogen verteilten IR Lumineszenzstoffs entlang von Messspuren und Abgleich der gemessenen Modulation der Lumineszenzintensität durch Überdruckung oder aufgebrachte Hologramme, Streifen, etc. mit erwarteten Sollprofilen. Dabei werden Bereiche mit hoher statistischer Fluktuation wie z. B. Sicherheitsfaden oder Hologrammstreifen von der Bewertung ausgenommen und eine Echtheitsentscheidung getroffen falls z. B. > 51% des gemessenen Profils mit einer der vier lageabhängigen Echtheitsreferenzen übereinstimmen. Damit ist zwar unter idealen Bedingungen auch eine Vollständigkeitsaussage entlang der gemessenen Spur möglich. Bei einer Messung auf schnell laufenden Banknotenbearbeitungsmaschinen unter realen Bedingungen mit Spurlagenvariationen bzw. Schräglauf der Banknoten in der Maschine sowie Alterung oder Flecken auf den Banknoten werden bei diesem Verfahren jedoch viele echte Banknoten als falsch klassifiziert. Umgekehrt werden bei den beschriebenen, zur Vermeidung vieler zu Unrecht als falsch klassifizierter Banknoten notwendigerweise schwachen Echtheitskriterien von z. B. nur > 51% Übereinstimmung entlang einer Spur eine Vielzahl von Schnipselfälschungen als echt erkannt, so dass dieses Verfahren das Problem nicht zufriedenstellend löst.
Die US 6,393,140 B1 beschreibt ein weiteres Verfahren zur Banknotenprüfung, bei dem ein Signal wie z. B. die Farbe oder Magnetismus an mehreren definierten Stellen der Banknote gemessen wird und jeweils die relativen Abstände der Messwerte zu einem Referenzwert bestimmt und anschließend normiert werden. Dieses Verfahren ermöglicht damit zwar eine lokale Echtheitsbewertung, aber keine zuverlässige Vollständigkeitsprüfung.
Vor allem bei Messungen auf schnell laufenden Banknotenbearbeitungsmaschinen mit Bearbeitungsgeschwindigkeiten bis über 12 m/s treten jedoch jenseits einer langsamen Fahrscheinprüfung zusätzliche Herausforderungen auf, die durch spezielle Verfahren und Algorithmen adressiert werden müssen. Nur dann gelingt es auch unter derart erschwerten Bedingungen eine zuverlässig funktionierende Vollständigkeitsprüfung zu ermöglichen. Beispielsweise ist auf einer Banknotenbearbeitungsmaschine nicht immer sichergestellt, dass zum Zeitpunkt der Auswertung auch die Stückelung bzw. Lage des Wertdokuments und damit die zu vergleichende Referenzverteilung bekannt ist.
Weiterhin kann die erreichbare Ortsauflösung des Merkmalssignals im Vergleich zu üblichen Auflösungen optischer Bildsensoren im Sichtbaren dramatisch reduziert sein: Die Ortsauflösung kann sowohl durch die eingesetzte Detektortechnologie, als auch durch intrinsische Zeiteigenschaften des Merkmalstoffs wie z. B. der Anklingzeit eines Lumineszenzstoffs limitiert sein. Insbesondere bei spurgebundenen Sensoren kann die Pixelgröße durchaus im Bereich von einigen mm oder gar einigen cm liegen. Um in derartigen Situationen aus der Merkmalsmessung möglichst zuverlässig die Vollständigkeit des Wertdokuments ableiten zu können, muss die Information jedes einzelnen Messpixels adäquat bewertet werden und zur Vollständigkeitsprüfung herangezogen werden.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine zuverlässige Vollständigkeitsmessung bzw. Vollständigkeitsprüfung von modernen Wertdokumenten zur Erkennung von sogenannten Schnipselfälschungen unter den Bedingungen schnell laufender Banknotenbearbeitungsmaschinen (d. h. Messung bei Relativgeschwindigkeiten beispielsweise von 1–13 m/s, bevorzugt 6–12 m/s zwischen Banknote und Sensor) zu ermöglichen. Durch die Kombination verschiedenster Sicherheitsmerkmale auf dem Wertdokument und deren Wechselwirkung mit der sensorbasierten Messung des maschinenlesbaren Merkmals tritt auch bei homogen vorliegendem maschinenlesbaren Merkmalstoff häufig ein komplexes Modulationsmuster der gemessenen Intensität des Merkmalssignals auf. Dies erschwert die direkte Vollständigkeitsbewertung erheblich. Dabei wird insbesondere von dem in der Realität häufig anzutreffenden Fall ausgegangen, dass zum Zeitpunkt der Messung bzw. der Vollständigkeitsbewertung keine Stückelungs- oder Lageinformation vorhanden ist.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine zuverlässige Bewertung der Vollständigkeit eines Dokuments durchführen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Prüfen einer Vollständigkeit von Wertdokumenten mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Prüfen einer Vollständigkeit und/oder Echtheit von Wertdokumenten vorgeschlagen. Gemäß der Erfindung weist wenigstens ein Wertdokument mindestens einen maschinenlesbaren Merkmalstoff an wenigstens zwei unterschiedlichen Orten auf. In einem Schritt wird das Wertdokument zumindest lokal angeregt. Dies kann beispielsweise mittels elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich erfolgen. Zudem oder alternativ kann ein magnetisches Beaufschlagen des Wertdokuments erfolgen.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Merkmalsintensität bezüglich des maschinenlesbaren Merkmalstoffs an mehreren unterschiedlichen Orten des Wertdokuments erfasst. Dazu kann eine optische und/oder magnetische Erfassungseinheit, eingesetzt werden. Die Erfassungseinheit bildet entsprechend einen Merkmalswert zu jedem Messort. Aus dem Merkmalswert wird die Merkmalsintensität ortsbezogen auf die Messorte des Wertdokuments bestimmt. Das örtlich begrenzte Flächenelement der ortsbezogenen Merkmalsintensität und/oder des ortsbezogenen Remissionswertes kann nachfolgend als Pixel verstanden werden. Dabei kann ein Merkmalswert oder eine Vielzahl an, insbesondere zusammenhängenden, Merkmalswerten herangezogen werden. Weiterhin kann ein Teilaspekt des Merkmalswerts, beispielsweise eine bestimmte Wellenlänge bei Erfassen eines Spektralbereichs, zum Generieren bzw. Erfassen der Merkmalsintensität verwendet werden.
In einem weiteren Schritt werden die ortsbezogenen Merkmalsintensitäten anhand eines Schwellwerts klassifiziert. Anhand des Schwellwerts kann für jede ortsbezogene Merkmalsintensität eine ortsbezogene Klassifikation der Merkmalsintensität erfolgen, beispielsweise in lokal echt oder lokal unecht. Weiterhin werden ortsbezogene Grenzen einer zu erwartenden Ortsverteilung des maschinenlesbaren Merkmalsstoffs bestimmt. Diese Grenzen geben vorzugsweise die Längserstreckung und/oder Breitenerstreckung, besonders bevorzugt die Flächenausdehnung, des Wertdokuments wieder. Weiterhin können anhand der Grenzen Fehler in der Struktur, beispielsweise bereichsweise Fälschungen eines Wertdokuments, insbesondere bei Unterschreiten einer Mindestlänge, ermittelt werden.
In einem weiteren Schritt wird die ortsbezogene Verteilung der klassifizierten Merkmalsintensitäten bewertet. Dabei werden wenigstens zwei klassifizierte Merkmalsintensitäten in Relation zueinander und/oder zu den bestimmten ortsbezogenen Grenzen bewertet.
Die Merkmalsintensitäten an den einzelnen Messorten werden vorzugsweise mit überschwelliger Intensität als lokal echt oder mit unterschwelliger Intensität als lokal unecht klassifiziert. Diese Messorte werden im Folgenden auch als klassifizierte Pixel bezeichnet.
Zur Bewertung der ortsbezogenen Verteilung der klassifizierten Merkmalsintensitäten kann beispielsweise aus der Anzahl und räumlichen Verteilung von unterschwelligen und/oder überschwelligen Merkmalsintensitäten bestimmt werden. Alternativ zu einem, gegebenenfalls lokalen, Schwellenwert kann eine Referenzmerkmalsintensität als Vergleichswert herangezogen werden.
Unter Wertdokumenten werden dabei blattförmige Gegenstände mit einer Vorder- und einer Rückseite verstanden, die beispielsweise einen monetären Wert oder eine Berechtigung repräsentieren und daher nicht beliebig durch Unbefugte herstellbar sein sollen. Sie weisen daher nicht einfach herzustellende, insbesondere zu kopierende Merkmale auf, deren Vorhandsein ein Indiz für die Echtheit, d. h. die Herstellung durch eine dazu befugten Stelle, ist. Wichtige Beispiele für solche Wertdokumente sind Coupons, Gutscheine, Schecks und insbesondere Banknoten.
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in den beiden alternativen Varianten der Messung des maschinenlesbaren Merkmals mit bzw. ohne Messung der Remissionswerte gelingt eine zuverlässige Bewertung der Vollständigkeit bzw. Echtheit. In einer Ausführungsform ist wenigstens einem Ort bzw. Pixel ein spezifischer ortsabhängiger Schwellenwert zugeordnet. Vorzugsweise ist einer Vielzahl an Orten bzw. Pixel oder einer Gruppe davon ein ortsabhängiger Schwellenwert zugeordnet. Anhand ortsabhängiger Schwellenwerte ist eine detailliertere ortsabhängige Klassifizierung der ortsbezogenen Merkmalsintensitäten möglich. Insbesondere können besondere ortsabhängige Eigenschaften durch die ortsabhängigen Schwellenwerte repräsentiert und geprüft werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die lokale Echtheit anhand einer Merkmalsintensität ermittelt. Bevorzugt werden mehrere Merkmalswerte beispielsweise einer Lumineszenzstrahlung für die Beurteilung der lokalen Echtheit herangezogen. Darunter fallen ein zeitliches Verhalten der Merkmalsintensität wie z. B. ein Anklingverhalten, ein Abklingverhalten, eine spektrale Verteilung der Merkmalsintensitäten und/oder räumliche Informationen wie z. B. eine Spurinformation oder eine Transportposition. Insbesondere kann ein spezifischer Abgleich der ermittelten Merkmalswerte mit den erwarteten Merkmalswerten eines echten Wertdokuments erfolgen und bei der Ermittlung der Merkmalsintensität berücksichtigt werden. Beispielsweise kann trotz vorhandener erheblicher Lumineszenzintensität die Merkmalsintensität z. B. als null ermittelt werden, wenn die Spektralverteilung der Lumineszenzstrahlung nicht mit dem erwarteten Spektrum übereinstimmt. Mit der vorliegenden Erfindung ist demnach ausgehend eines lokalen Merkmalswerts eine lokale Echtheit des Wertdokuments bestimmbar. Darüber hinaus ist eine Bewertung des gesamten Wertdokuments auf Vollständigkeit und/oder Echtheit möglich.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden zu mehreren unterschiedlichen Orten des Wertdokuments ortsaufgelöst Remissionswerte erfasst. Die Messorte der Remissionswerte entsprechen vorzugsweise im Wesentlichen den Messorten der Merkmalsintensitäten. Die Fläche des Messorts eines Remissionswerts kann größer oder kleiner als die Fläche des Messorts der entsprechenden Merkmalsintensität sein. Vorzugsweise weisen die Messorte eine gleiche Fläche auf. Der Messort eines Remissionswertes kann auch versetzt, vorzugsweise überlappend zum Messort einer Merkmalsintensität ausgeführt sein. Das ortsaufgelöste Erfassen der Remissionswerte wird vorzugsweise zeitgleich zum ortsaufgelösten Erfassen der Merkmalsintensitätswerten ausgeführt.
Die erfassten ortsbezogenen Remissionswerte können gemäß einer Ausführungsform Parameter einer Kennlinie für ortabhängige bzw. ortsbezogene Schwellenwerte sein.
Gemäß der Erfindung wird in einer Ausführungsform die Spurvollständigkeit bestimmt. Dabei können jeweils Merkmalswerte, d. h. ortsbezogene Merkmalsintensitäten und gegebenenfalls ortsbezogene Remissionswerte entlang einer Messspur auf dem Wertdokument erfasst und zur Bestimmung der Spurvollständigkeit berücksichtigt werden.
Beispielsweise werden durch die Verwendung der Erfindung als Einspursensor die Daten dieser Messspur ausgewertet. Im Wesentlichen kann dann jedoch nur eine eindimensionale Spurenvollständigkeit geprüft und bewertet werden. Dazu werden zunächst die einzelnen Merkmalsintensitäten und gegebenenfalls Remissionswerte der Pixel individuell mit einem Mindestwert verglichen und in echt bzw. unecht, oder entsprechend, beispielsweise als unterschwellig, überschwellig oder mittelwertig, klassifiziert. Die Länge des Wertdokuments kann aus dem Abstand der beiden äußersten Messpunkte mit einer Signalintensität oberhalb einer Mindestschwelle bestimmt werden.
Weiterhin kann die gemessene Länge des Wertdokuments vorzugsweise in einer Transportrichtung durch eine Kantendetektion aus einer Merkmalsintensitätskurve bestimmt werden. In der Merkmalsintensitätskurve sind ortsaufgelöst Merkmalsintensitäten erfasst. D. h., die Merkmalsintensitätskurve umfasst Wertepunkte, welche sich aus der Merkmalsintensität und dem zugehörigen Ort ergeben. Im einfachsten Fall werden die extremen Ortspositionen bestimmt, an denen eine gemittelte Schwelle (obere Schwelle – untere Schwelle)/2 der Merkmalsintensitäten erreicht wird. Vorzugsweise werden statt oberer Schwelle und unterer Schwelle Quantilwerte verwendet, z. B. 75% (= fast weiß) und z. B. 5%-Quantile (= fast schwarz) entsprechend der maximalen Merkmalsintensität. Aus der Differenz der beiden ortsbezogenen Merkmalsintensitäten ergibt sich die gemessene Länge des Wertdokuments, wobei in der Regel die Größe des Pixels bzw. Messortabstand berücksichtigt wird, insbesondere hinzugerechnet.
In einer Ausführungsform kann die Genauigkeit der Längenbestimmung erhöht werden, indem die Merkmalsintensitätskurve zwischen den gemessenen Punkten, bevorzugt linear (alternativ Spline), interpoliert und damit die Länge Subpixel-genau bestimmt wird.
Die ermittelte bzw. bestimmte Länge wird anschließend mit einer bekannten bzw. vorgegebenen Mindestlänge verglichen, die z. B. der wahren Länge der kürzesten Stückelungsvariante einer Banknotenserie entspricht.
Wenn die Mindestlänge nicht erreicht wird, ist in jedem Fall von einem Fälschungsanteil auszugehen. Die Vollständigkeit kann quantitativ einfach durch das Verhältnis der Pixelanzahl mit überschwelliger Merkmalsintensität, bzw. echtes Pixel zu der der gemessenen Länge entsprechenden Pixelanzahl (bei angenommener konstanter Transportgeschwindigkeit bzw. Ortsauflösung) bestimmt werden.
Vorzugsweise durch eine Lichtschranke (z. B. der Banknotenbearbeitungsmaschine) wird die Messung des Merkmalsensors so getriggert, dass die Messpunkte unterschiedlicher Wertdokumente stets unterschiedlichen Datensätzen zugeordnet werden können. Die Auswertung auf Vollständigkeit aus der Längenbestimmung betrifft in der Regel somit genau ein Wertdokument.
Grundsätzlich können jedoch innerhalb eines einzelnen (echten) Wertdokuments auch Bereiche mit deutlich reduzierter Merkmalsintensität auftreten, bis hin zu völlig verschwindender Merkmalsintensität, falls für die Anregungsstrahlung und/oder vom Wertdokument ausgehender Strahlung opake Features wie z. B. metallisierte Hologramme, Sicherheitsstreifen, o. ä. den maschinenlesbaren Merkmalstoff überdecken. Die – je nach Stückelung – maximal mögliche Breite der opaken Abdeckungen sowie deren Position relativ zur in Transportrichtung vorderen und/oder hinteren Kante werden zur Vollständigkeitsbewertung berücksichtigt.
In einer Ausführungsform zur Berechnung bzw. Bestimmung der Spurvollständigkeit weist ein Sensor mehrere Messspuren auf, wie z. B. 2, 4, 6, 8, 10, 20 oder mehr Messspuren, so dass eine zweidimensionale Verteilung der Merkmalsintensitäten aufgenommen wird. Zur Vollständigkeitsbewertung wird zunächst ebenfalls eine Schwellwert-Klassifikation der einzelnen ortsbezogenen Merkmalsintensitäten vorgenommen. Anschließend wird eine konvexe Hülle um die ermittelten überschwelligen ortsbezogenen Merkmalsintensitäten berechnet. Weiterhin werden bekannte bzw. vorgegebene ortsbezogene unterschwellige Merkmalsintensitäten, beispielsweise durch ein Hintergrundsystem, mit den von der konvexen Hülle umfassten ermittelten ortsbezogenen überschwelligen Merkmalsintensitäten verglichen, beispielsweise eine Anzahl. Ist beispielsweise die Anzahl der ermittelten überschwelligen Merkmalsintensitäten kleiner als die bekannte Anzahl überschwelliger Merkmalsintensitäten, kann beispielsweise von einem nicht erwünschten Loch im Wertdokument ausgegangen werden. Dieses Verfahren erlaubt somit die Erkennung von Löchern oder opaken Flecken innerhalb des Wertdokuments, welche nicht gewollt sind und somit auf eine Fälschung hinweisen.
Anstelle einer konvexen Hülle zu überschwelligen ortsbezogenen Merkmalsintensitäten kann die Auswertung auf unterschwelligen ortsbezogenen Merkmalsintensitäten erfolgen. Weiterhin ist eine Auswertung in Bezug auf gegebenenfalls erfasste und bekannte bzw. vorgegebene Remissionswerte möglich.
In einer Ausführung wird für jede Zeile separat die konvexe Hülle berechnet, d. h. in diesem Fall das Intervall zwischen vorderem und hinterem Zeilenende. Für jedes Intervall werden unterschwellige ortsbezogene Merkmalsintensitäten als unecht oder entsprechend markiert.
In einer Ausführung wird über die Positionen aller überschwelligen Pixel eine zweidimensionale konvexe Hülle berechnet, z. B. mit dem Graham-Algorithmus. Alle unterschwelligen Pixel mit Positionen innerhalb der konvexen Hülle werden beispielsweise als unecht oder entsprechend markiert.
In einer Ausführungsform können unterschwellige ortsbezogene Merkmalsintensitäten innerhalb der konvexen Hülle zurückgewiesen werden, wenn beispielsweise deren Messorte innerhalb auftretender Muster, wie z. B. einem transparenten Fenster oder einem metallischen LEAD-Streifen, liegen.
Weiterhin wird vorzugsweise die zweidimensionale Verteilung der überschwelligen Pixel analysiert und ausgewertet. Dabei wird insbesondere das Auftreten von größeren Löchern geprüft. Insbesondere werden als unecht oder entsprechend klassifizierte ortsbezogene Merkmalsintensitäten ermittelt und in zweidimensionale zusammenhängenden Bereiche identifiziert, markiert und gezählt. Liegen z. B. mehr als 2, 3, 5, ... (auflösungsabhängig) zusammenhängende als unecht oder entsprechend klassifizierte ortsbezogene Merkmalsintensitäten vor, so wird ein potenziell fehlender Bereich erkannt. Anschließend wird die Lage und geometrische Ausdehnung der als unecht oder entsprechend klassifizierte Bereiche analysiert und mit bekannter Weise auftretenden Mustern wie z. B. einem transparenten Fenster oder einem metallischen LEAD-Streifen abgeglichen. Insbesondere die Form, maximale Breite und relative Lage zu den Kanten bzw. Ecken des Wertdokuments, wird auf Plausibilität überprüft und bei Abweichungen als ”unvollständig” oder ähnlich klassifiziert.
In einer Ausführungsform mit stark unterschiedlichem Auflösungsvermögen der Messung in (x-)Spurenrichtung und y-Richtung (Spurenanzahl) können gezielt als unecht oder entsprechend klassifizierte Nachbarpixel in Zeilenrichtung gezählt werden und Mehrfachpixel in dieser Richtung bewertet werden.
Anschließend werden die individuellen Spuren analog zum oben beschriebenen Einspursensor bewertet, was mehrere Messwerte für die Spurenvollständigkeiten liefert.
In einer Ausführungsform wird die Echtheit und/oder Vollständigkeit des Wertdokuments erkannt, falls mindestens ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Anzahl und einer räumlichen Verteilung der klassifizierten Pixel, Merkmalsintensitäten und/oder Remissionswerte vorliegt.
In einer Ausgestaltung kann aus dem Maximalwert der einzelnen bestimmten Spurenlängen die gemessene Länge bestimmt und bei Abweichungen der anderen Spurenlängen vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Toleranzwertes auf das Vorliegen fehlender Vollständigkeit geschlossen werden.
Analog zur Spurenvollständigkeit kann eine Spaltenvollständigkeit, insbesondere durch Berücksichtigung mehrerer Messspuren, ermittelt werden.
In einer Ausführungsform kann das ortsaufgelöste Erfassen der Merkmalsintensitäten die Messung einer spektralen Lumineszenzintensität eines Lumineszenzstoffs umfassen. Entsprechend kann das Wertdokument auf Anwesenheit bzw. Nichtanwesenheit eine Lumineszenzstoff geprüft und entsprechend seiner örtlichen Zuordnung bzw. Verteilung auf Echtheit und Vollständigkeit geprüft werden. Weiterhin kann das ortsaufgelöste Erfassen eine spektrale Messung einer Raman-Bande und/oder eine sogenannte surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) umfassen. Darüber hinaus kann das Erfassen eine Messung einer Absorptionsbande bezüglich eines bestimmten Spektralbereichs, beispielsweise Infrarot und/oder die Messung nach magnetischen Eigenschaften umfassen.
Dem Erfassen von Merkmalsintensitäten kann das Erfassen von Merkmalswerten vorausgehen. Merkmalswerte können Messergebnisse, beispielsweise hinsichtlich eines Spektrums, umfassen. Die Merkmalswerte werden insbesondere spezifisch verarbeitet, um Merkmalsintensitäten bereitzustellen. Dabei können die Merkmalswerte mit einem Filter, beispielsweise zur Auswertung eines Spektralbereichs, insbesondere einer Wellenlänge, belegt werden. Weiterhin können die Merkmalswerte mit einem Algorithmus belegt werden. Die Merkmalswerte können Sensorwerte sein, aus denen schließlich Merkmalsintensitäten bestimmt werden. Die Merkmalswerte können jeweils eine Vielzahl von verschiedenen Merkmalsintensitäten umfassen.
Das Erfassen von Merkmalsintensitäten und/oder gegebenenfalls Remissionswerten kann sowohl auf einer Vorderseite als auch auf einer Rückseite des Wertdokuments erfolgen. Insbesondere können Merkmalsintensitäten und/oder gegebenenfalls Remissionswerten auf gleicher und/oder gegenüberliegender Seite, insbesondere in Bezug auf den Messort, erfasst werden. Vorzugsweise werden an gleichen, gegenüberliegenden Orten der Vorder- und Rückseite die Merkmalsintensitäten und/oder gegebenenfalls Remissionswerte erfasst.
In einer Ausführungsform können ortsabhängige Schwellwerte durch eine Kennlinie bestimmt werden, welche von der am jeweiligen Ort gegenüberliegenden Seite des Wertdokuments bestimmten Merkmalsintensitäten abhängt
In einer Ausführungsform werden ortsaufgelöst Transmissionswerte erfasst, vorzugsweise durch zeitversetzte Beleuchtung im Rahmen von Remissionsmessungen auf Vorder- und Rückseite und/oder durch eine zeitversetzte Beleuchtung im Rahmen der Messung von Merkmalswerten oder der Erfassung von Merkmalsintensitäten auf der Vorder- und Rückseite des Wertdokuments.
In einer Ausführungsform kann an mehreren Messorten jeweils eine kombinierte Klassifikation unter Berücksichtigung von den Messorten zugeordneten Datentupel vorgenommen werden. Die Datentupel umfassen zumindest eine Merkmalsintensität sowie wenigstens eine der folgenden Komponenten: eine weitere Merkmalsintensität, einen Remissionswert, und/oder einen Transmissionswert.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe durch einen Sensor oder eine Sensoreinheit und/oder eine Banknotenbearbeitungsmaschine gelöst, welche zur Ausführung eines hier dargelegten Verfahrens ausgebildet sind.
Der Sensor kann Teil der Sensoreinheit und/oder der Banknotenbearbeitungsmaschine sein.
Vorzugsweise erfolgt das lokale Anregen des Wertdokuments, insbesondere des Merkmalsstoffs, mithilfe einer die Anregungsstrahlung. Der Merkmalsstoff weist bevorzugt einen Lumineszenzstoff oder einen Raman-aktiven Stoff oder einen durch surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) nachweisbaren Stoff auf. Weiterhin kann der Merkmalsstoff magnetische Eigenschaften aufweisen. Zusätzlich oder alternativ zur Aufzählung ist jedoch jeder Merkmalsstoff mit maschinell prüfbaren Eigenschaften denkbar. Der Merkmalsstoff kann vorliegend auch als Marker betrachtet werden. In einer Ausführungsform kann die Anregungsstrahlung spektral schmalbandig, breitbandig, oder eine Überlagerung aus verschiedenen schmalbandigen und/oder breitbandigen Strahlungskomponenten sein.
In einer Ausführungsform wird das Wertdokument mit einer Prüfstrahlung zur Prüfung einer Anwesenheit eines Dokumentsubstrates am jeweiligen Messpunkt, zur Größenmessung des Wertdokuments und/oder zur Messung eines Remissionswerts beleuchtet.
Zum Erfassen von Merkmalsintensitäten und/oder Remissionswerten wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Anregungsstrahlung und/oder die Prüfstrahlung ortsaufgelöst gemessen.
Die im Rahmen dieser Erfindung auf Vollständigkeit zu prüfenden Wertdokumente sind mit mindestens einem maschinenlesbaren Merkmalstoff ausgestattet, der mindestens entlang einer Spur in Bewegungsrichtung des Wertdokuments ein- oder aufgebracht wurde. Der maschinenlesbare Merkmalstoff umfasst bevorzugt mindestens einen Lumineszenzmarker (Lumineszenzstoff), besonders bevorzugt anorganische Leuchtstoffe auf der Basis von mit Seltenerd- oder Übergangsmetallionen dotierten Wirtsgittern.
Bevorzugt ist der maschinenlesbare Merkmalstoff dabei homogen über die Fläche des Wertdokuments verteilt bzw. homogen in das Volumen des Wertdokuments (Papier oder Polymer) eingebracht. Alternativ kann er vollflächig oder in Teilbereichen des Wertdokuments, mindestens jedoch entlang einer Spur über die Länge, oder im Falle eines Quertransports über die Breite des Dokuments aufgedruckt sein. Im Fall eines lumineszierenden Merkmalstoffs kann dieser entweder bei kürzerer Wellenlänge (Anti-Stokes-Lumineszenz bzw. Upconverter) und/oder bei längerer Wellenlänge als der Anregungswellenlänge (Stokes-Lumineszenz) emittieren. Anti-Stokes-Emitter sind nicht bevorzugt, da sie typischerweise eine deutlich geringere Helligkeit aufweisen.
Bevorzugt handelt es sich um ein Wertdokument aus Papier, das einen bei der Papierherstellung über die Pulpe in das Papiervolumen in homogener Verteilung eingebrachten Stokes-Lumineszenzstoff aufweist.
In einer bevorzugten Variante liegen im Wertdokument mindestens zwei unabhängig messbare Merkmalstoffe vor, die entweder gleich oder unterschiedlich räumlich verteilt sind. Dies können z. B. zwei unabhängige, im Substrat des Wertdokuments (Polymer oder Papier) eingebrachte Merkmalstoffe sein. Alternativ kann ein Merkmalstoff im Substrat vorliegen und ein zweiter Merkmalstoff aufgedruckt sein.
Der generelle Aufbau des Sensors wird wie folgt beschrieben. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein geeigneter Sensor für das maschinenlesbare Merkmal benötigt. Im Fall eines Lumineszenzmerkmals oder eines SERS-Merkmals ist dieser typischerweise für den spektral aufgelösten Nachweis des Merkmalstoffs ausgelegt. Der Merkmalssensor ist bevorzugt in eine Maschine zur automatisierten Prüfung bzw. Sortierung von Wertdokumenten, insbesondere eine Banknotenbearbeitungsmaschine eingebaut. Dies transportiert die zu prüfenden Wertdokumente linear durch den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung in einer vorgegebenen Transportrichtung.
Der Merkmalssensor kann einen Lumineszenzsensor umfassen. Der Lumineszenzsensor ist vorzugsweise als Detektionseinrichtung zur spektral aufgelösten Detektion der Lumineszenzstrahlung in wenigstens einem vorgegebenen spektralen Detektionsbereich ausgebildet und liefert Detektionssignale, die wenigstens eine, insbesondere spektrale, Eigenschaft der detektierten Lumineszenzstrahlung wiedergeben. Die spektrale Auflösung kann entweder durch dispersive Elemente, wie z. B. Beugungsgitter in Reflexion oder Transmission oder durch geeignete Filter vor den jeweiligen Detektorelementen, erreicht werden. Die spektrale Auflösung des Detektors hat mindestens zwei Wellenlängenkanäle, bevorzugt > 4, besonders bevorzugt > 8 unterschiedliche Wellenlängenkanäle.
Zur Anregung der von dem Wertdokument ausgehenden Lumineszenzstrahlung beleuchtet der Sensor dieses in einem Erfassungsbereich mit einer Anregungsstrahlung. Diese ist auf den zur Markierung des Wertdokuments verwendeten Lumineszenzstoff abgestimmt und liegt im optischen Bereich, d. h. im UV, VIS oder IR Spektralbereich. Die Anregungsstrahlung kann spektral schmalbandig, breitbandig oder eine Überlagerung aus verschiedenen schmalbandigen und/oder breitbandigen Strahlungskomponenten sein.
Der Lumineszenzsensor ist bevorzugt zusätzlich mit einem Remissionssensor ausgestattet. Hier beleuchtet dieser das Wertdokument zusätzlich zur Anregungsstrahlung mit einer Prüfstrahlung. Diese dient der Prüfung auf Anwesenheit des Dokumentsubstrates am momentan beleuchteten Ort bzw. der Größenmessung des Wertdokuments und/oder der Messung der Remission. In einer Variante weist die Prüfstrahlung bevorzugt eine spektrale Verteilung auf, die mit dem spektralen Detektionsbereich der Detektionseinrichtung wenigstens teilweise oder auch vollständig überlappt. In diesem Fall kann die Remission des Wertdokuments direkt bestimmt werden ohne dass dafür ein separater Detektor erforderlich wäre.
In einer alternativen Variante ist neben der Beleuchtungseinrichtung für die Prüfstrahlung auch ein separater Prüfstrahlungsdetektor, nebst ggf. erforderlicher Beleuchtungs-, Kollimations- und/oder Abbildungsoptik, vorhanden, mit dem neben der Lumineszenzstrahlung auch ortsaufgelöst die Remission gemessen wird und über die geometrischen Abbildungseigenschaften der beiden Detektionskanäle jeweils den dazugehörigen Messorten der Lumineszenzstrahlung zugeordnet wird.
Bevorzugt überlappen sich die Beleuchtungsflächen der Anregungsstrahlung und der Prüfstrahlung räumlich im Erfassungsbereich des Sensors stark bzw. sind weitgehend identisch, so dass die räumliche Zuordnung der Messwerte direkt erfolgen kann.
Weiterhin weist der Sensor eine Steuer- und Auswerteinrichtung auf, die die Abgabe von Anregungsstrahlung bzw. Prüfstrahlung steuert und die Signale der Detektionseinrichtung(en) empfängt, verarbeitet und hinsichtlich Echtheit bzw. Vollständigkeit auswertet.
Die Prüfstrahlung sowie die Anregungsstrahlung werden mit geeigneten Lichtquellen wie z. B. Glühlampen, Blitzlampen, LEDs oder Laserdioden, insbesondere Kantenemitter oder VCSEL erzeugt. Ggf. sind zusätzlich Filter oder Leuchtstoffkonverter erforderlich, um die gewünschten Spektren zu erzeugen. Die Remission wird typischerweise im sichtbaren Spektralbereich entweder in einem breiten oder alternativ auch schmal eingeschränkten Wellenlängenbereich bestimmt. Alternativ kann die Remission auch in einem nicht-sichtbaren Spektralbereich wie z. B. im UV oder im NIR bestimmt werden.
In einem ersten Schritt kann das während jedem Messzyklus gewonnene Lumineszenzsignal lokal für jede einzelnen Messpunkt ausgewertet werden. Dies kann die Bewertung einer spektralen Verteilung z. B. nach einer Offset- bzw. Untergrundkorrektur umfassen, wobei eventuelle durch Streulicht oder durch die Verstärker- oder Auswerteelektronik eingebrachten Signalbeiträge eliminiert werden. Die dafür nötigen Korrekturparameter können entweder fest voreingestellt sein oder dynamisch anhand geeigneter Dunkelmessungen bestimmt werden. Diese können z. B. dann durchgeführt werden, wenn sich gerade kein Wertdokument im Erfassungsbereich des Sensors befindet und/oder es wird ein (oder mehrere) Messpunkt auf dem Wertdokument selbst ”geopfert” und stattdessen eine Dunkelmessung ohne Anregungs- und ohne Prüfbeleuchtung durchgeführt.
Optional können die gemessenen Spektren mit voreingestellten oder separat gemessenen Beleuchtungsintensitäten bzw. an speziellen Kalibriersubstraten gemessenen Remissionswerten etc. normiert werden.
Weiterhin wird auf der Basis des gemessenen Lumineszenzsignals die lokale Echtheit des Wertdokuments geprüft. Dies kann auf der Basis der Spektralverteilung erfolgen oder zusätzlich das An- und/oder Abklingverhalten mit auswerten. Dabei wird mindestens ein Intensitätswert berechnet, der ein Maß für die lokale Lumineszenzintensität darstellt und zusammen mit dem Messort, d. h., z. B. der x-y-Koordinate gebildet aus Spur- und Transportposition gespeichert wird.
Ebenso wird der Remissionswert im Fall schmalbandiger Prüfbeleuchtung, oder die Remissionswerte mehrerer Spektralkanäle im Fall spektral aufgelöster Remissionsmessung, bestimmt. Der ermittelte Remissionswert wird zusammen mit dem Messort, d. h. der Transportposition, gespeichert.
Generell verläuft die weitere Auswertung in zwei Stufen: Zuerst werden die Merkmalsmesswerte klassifiziert in Messorte mit überschwelliger Merkmalsintensität (echt oder analog) und Messorte mit unterschwelliger Merkmalsintensität (unecht oder analog). Anschließend wird anhand der Anzahl und Verteilung der als unecht klassifizierten ortsaufgelösten Merkmalsintensitäten die Vollständigkeit ermittelt.
Fall 1 beschreibt eine Auswertung ohne Stückelungsinformation und ohne Remissionsmessung. In diesem schwierigsten Fall misst der Sensor lediglich das maschinenlesbare Merkmal, ohne weitere Informationen über das vorliegende Wertdokument oder über dessen wahre oder scheinbare Größe zu besitzen. Somit steht für die Vollständigkeitsbewertung lediglich die Messdatenverteilung des maschinenlesbaren Merkmals zur Verfügung. Dennoch kann auch auf der Basis dieser eingeschränkten Informationen eine fundierte Aussage zur Vollständigkeit getroffen werden.
In der Realität treten relativ häufig Fälschungen bzw. unvollständige Wertdokumente auf, bei denen schmale vertikale Strukturen bzw. Streifen ausgeschnitten wurden. Um diese effizient erkennen zu können, ist eine Bewertung hinsichtlich einer Spaltenvollständigkeit nützlich. Hier wird spaltenweise die Anzahl der unterschwelligen Pixel ermittelt und mit einem Schwellwert verglichen. Wird in einer Spalte nun diese Schwelle (von z. B. 2 oder 3) überschritten, so wird das Wertdokument als unvollständig zurückgewiesen. Dadurch werden diese Fälschungsklassen mit vertikal ausgedehnten Manipulationen besonders effektiv erkannt.
Bevorzugt findet eine unterschiedliche Bewertung zwischen den Randspuren und Mittelspuren statt. Dies erlaubt es, fehlende Messbereiche, die durch ein Verkippen des Wertdokuments im Transport auftreten, zu erkennen und die Häufigkeit der fälschlicherweise als unvollständig klassifizierten Wertdokumente zu reduzieren. Dabei kann in einer Ausführungsform beispielsweise die Spurvollständigkeit bei der Bewertung generell ignoriert werden. Alternativ kann die Randspur in der verkürzten Form innerhalb der durch die Remissionsmessung erkannten Ausdehnung bewertet werden.
In einem bevorzugten Fall liegen mehrere, unabhängig voneinander messbare Merkmalstoffe im Wertdokument vor. Von diesen werden vorteilhaft separate Merkmalswerte erfasst und diese ausgewertet bzw. bewertet. Liegt an einem Messort ein Merkmalswert vor, so folgt daraus unmittelbar, dass an diesem Ort auch – unter Einbeziehung der räumlichen Verteilung des zweiten Merkmalstoffs – der zweite Merkmalstoff messbar sein muss.
Generell kann in diesem Fall eine Vereinigungsmenge der konvexen Hüllen der Verteilungen der beiden Merkmalstoffmesswerte als Maß für die geometrische Ausdehnung des Wertdokuments herangezogen werden.
Damit kann der fälschungsverdächtige Fall, dass eine weiter außen liegende Spur eine scheinbar längere Banknotenlänge als eine weiter innen liegende Spur liefert, korrekt identifiziert werden. Dies bedeutet insbesondere, dass falls eine außen liegende Randspur n mit gültigem erstem Messwert vorliegt, dann auch die Spur n, mindestens aber die weiter innen liegende benachbarte Spur (n – 1) auch für das zweite Merkmal bzgl. Spurenvollständigkeit voll bewertet wird. Die Bewertung erfolgt selbstverständlich jeweils unter Berücksichtigung der erwarteten Soll-Verteilung des jeweiligen Merkmalstoffs. Diese Vorgehensweise wird für die obersten sowie die untersten Spuren analog angewendet.
In einem bevorzugten Fall erfolgt die Vollständigkeitsprüfung durch eine maschinenabhängige Auswertung, bei der die tatsächlich vorliegenden Geometrieverhältnisse hinsichtlich des Wertdokumenttransports berücksichtigt werden. Je nach Maschinenmodell kann die Ausrichtung der transportierten Wertdokumente entweder entlang der Unterkante oder z. B. mittenzentriert erfolgen. Dies hat zur Folge, dass bei Bearbeitung verschiedener Stückelungen mit unterschiedlichen Größen (insbesondere Breiten) je nach Maschine unterschiedliche Spuren Merkmalssignale erwarten dürfen. Da diese Transporteigenschaften stets konstant bleiben, werden diese vorteilhaft für die Bewertung der Vollständigkeit berücksichtigt und bei der Installation des Sensors parametriert. Dabei wird insbesondere definiert, welche Spuren stets vollständig vorliegen sollen (Mittenspur(en) vs. unterste Spur bzw. zweitunterste Spur zur Berücksichtigung eines Schräglaufs).
Zur Vollständigkeitsbewertung des Wertdokuments wird bevorzugt sowohl die Spurenvollständigkeit als auch die Flächenvollständigkeit ausgewertet und schließlich zu einer Maßzahl für die Vollständigkeit kombiniert. Dabei kann eine erkannte mangelnde Spurenvollständigkeit dazu führen, dass das gesamte Wertdokument als unvollständig erkannt wird, selbst wenn die Flächenvollständigkeit vielleicht noch innerhalb einer akzeptierten Toleranzschwelle liegt.
Eine besonders zuverlässige Bewertung der Vollständigkeit erfolgt unter Prüfung auf der Ebene der Pixel (Pixelvollständigkeit), auf der Ebene der Messspuren (Spurenvollständigkeit) sowie auf unter Auswertung der zweidimensionalen Verteilung der gewonnenen Messwerte (Flächenvollständigkeit oder zweidimensionale Vollständigkeit).
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele sowie weiterer Ausführungsalternativen im Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungen, die zeigen:
1: Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung;
2a: Ein erstes Diagramm gemäß einer Ausführungsform zur Klassifizierung auf Pixelebene;
2b: Ein weiteres Diagramm gemäß einer Ausführungsform zur Klassifizierung auf Pixelebene;
3: Eine schematische Darstellung einer Kennlinie für Schwellenwerte zur Klassifikation auf Pixelebene;
4: Eine schematische Darstellung des zeitlichen Ablaufs der Beleuchtung für Remissions- bzw.;
5a: Eine schematische Darstellung zur Klassifikation auf Pixelebene bei beidseitiger Merkmalsmessung;
5b: Eine schematische Darstellung einer weiteren Kennlinie zur Klassifikation auf Pixelebene bei beidseitiger Merkmalsmessung;
6: Ein Kurvenverlauf von Merkmalsintensität, Remissionswerts sowie eines dynamisch ermittelten Schwellenwerts zur Klassifikation auf Pixelebene;
7: Eine schematische Darstellung von Remissionswerten einer zu prüfenden Banknote;
8: Eine schematische Darstellung von Merkmalsintensitäten einer zu prüfenden Banknote;
9: Eine schematische Darstellung von Merkmalsintensitäten einer zu prüfenden unvollständigen Banknote;
10a: Eine schematische Darstellung ortsbezogener Verteilung klassifizierter Merkmalsintensitäten;
10b: Eine schematische Darstellung ortsbezogener Verteilung klassifizierter Merkmalsintensitäten einer unvollständigen Banknote;
11: Eine Darstellung von Transmissionswerten einer Banknote;
12: Eine weitere schematische Darstellung einer pixelweisen Klassifikation; und
13: Eine schematische Darstellung einer kombinierten Klassifikation von Merkmalswerte.
In der 1 ist schematisch ein Verfahrensablauf zur Prüfung eines Wertdokuments gemäß der Erfindung dargestellt.
In einem ersten Schritt S1 wird ein Wertdokument bereitgestellt. Das Wertdokument umfasst wenigstens einen maschinenlesbaren Merkmalsstoff. Der Merkmalsstoff ist an wenigstens zwei unterschiedlichen Orten angeordnet, vorzugsweise über einen substantiellen Bereich des Wertdokuments angeordnet. Bevorzug erstreckt sich der maschinenlesbare Merkmalsstoff partiell in der gesamten flächigen Ausdehnung des Wertdokuments.
In einem Schritt S2 wird das Wertdokument zumindest lokal vorzugsweise mit elektromagnetischer Strahlung angeregt. Das Anregen kann mittels Bestrahlen des gesamten Wertdokuments erfolgen. Vorzugsweise findet ein bereichsweises, besonders bevorzugt ein punktuelles Bestrahlen des Wertdokuments statt. Mittels einer Sensoreinheit wird ortsaufgelöst ein Merkmalswert, insbesondere eine Merkmalsintensität, bezüglich des maschinenlesbaren Merkmalstoffs an mehreren unterschiedlichen Orten des Wertdokuments erfasst (S3a). Das Erfassen betrifft in der Regel den Flächenabschnitt des Wertdokuments, welcher mittels elektromagnetischer Strahlung angeregt wurde, wobei vorzugsweise der angeregte Abschnitt eine gleiche oder eine größere Fläche als der erfasste Bereich bzw. Punkt aufweist.
Vorzugsweise im Wesentlichen zeitgleich zu Schritt 3a wird ortsaufgelöst bezüglich den in Schritt 3a erfassten Merkmalswerten ein Remissionswert erfasst (S3b), wobei auch mehrere Remissionswerte erfasst werden können, welche beispielsweise verschiedene Wellenlängen betreffen.
In einem Schritt S4 werden ortsaufgelöst gemäß den Schritten S2, S3a und gegebenenfalls S3b die Merkmalswerte und der vorzugsweise erfasste Remissionswert ausgewertet. Dabei werden die Merkmalswerte mit erwarteten Referenzsignalen verglichen und zu den ortsaufgelöst erfassten Merkmalswerten jeweils eine Merkmalsintensität ermittelt. Vorzugsweise findet eine Normierung der ortsbezogenen Merkmalsintensitäten statt.
Ausgehend der Auswertung aus Schritt S4 findet im Schritt S5 eine Klassifikation der ortsbezogenen Merkmalsintensitäten statt. Die Klassifikation erfolgt basierend auf einen unteren Schwellwert der Merkmalsintensitäten (s. 2a) oder einer kombinierten Verwendung eines unteren und oberen Schwellwerts der Merkmalsintensitäten (s. 2b) oder einer Verwendung verschiedener Schwellwerte der Merkmalsintensitäten, insbesondere in Abhängigkeit eines oder verschiedener Remissionswerte (3).
Die Auswertung eines Merkmalswerts und die Klassifikation einer Merkmalsintensität kann zeitlich unabhängig von dem Erfassen weiterer Merkmalswerte durchgeführt werden. Somit kann für eine Merkmalsintensität der Schritt S4 vorzugsweise unmittelbar nach dem Schritt S3a erfolgen und/oder für eine oder mehrere Merkmalsintensitäten der Schritt S4 nach dem Erfassen der mehreren Merkmalsintensitäten gemäß S3a erfolgen. Analog kann für eine Merkmalsintensität der Schritt S5 vorzugsweise unmittelbar nach dem Schritt S4 erfolgen und/oder für eine oder mehrere Merkmalsintensitäten der Schritt S5 nach dem Auswerten der mehreren Merkmalsintensitäten gemäß S4 erfolgen.
Im Schritt S6 wird ausgehend von der Auswertung aus Schritt S4 oder alternativ ausgehend von der Klassifikation der Merkmalsintensitäten aus Schritt S5 eine ortsbezogene Verteilung der Merkmalsintensitäten bestimmt. Aus der ortsbezogenen Verteilung werden erwartete ortsbezogene Grenzen der Verteilung des Merkmalsstoffs abgeleitet. Diese ortsbezogene Grenzen werden entweder aus der Verteilung der klassifizierten ortsbezogenen Merkmalsintensitäten ermittelt, beispielsweise durch Berechnung der konvexen Hülle der überschwelligen Merkmalsintensitäten, oder unter Einbeziehen weiterer Messwerte, insbesondere der Remissionswerte ermittelt.
Anschließend wird in Schritt S7 die in Schritt S5 erhaltene ortsbezogene Verteilung der klassifizierten Merkmalsintensitäten bewertet. Die Bewertung erfolgt insbesondere hinsichtlich der relativen Lage der über- bzw. unterschwellig klassifizierten Pixel zueinander sowie hinsichtlich der relativen Lage der unterschwellig klassifizierten Pixel relativ zu den in S6 bestimmten Grenzen der zu erwartenden Ortsverteilung des maschinenlesbaren Merkmalstoffs.
Basierend auf der Bewertung aus Schritt S7 wird schließlich ein Vollständigkeitsmaß für das das gesamte Wertdokument ermittelt, das zur Echtheitsbewertung oder z. B. für Sortierentscheidungen in einer Banknotenbearbeitungsmaschine herangezogen werden kann.
In den nunmehr angeführten Diagrammen sind die Farben Gelb mit Bezugszeichen ”ge”, Grün mit Bezugszeichen ”g”, Schwarz mit Bezugszeichen ”s”, rot mit Bezugszeichen ”r” sowie Blau mit Bezugszeichen ”b” verwendet. Sämtliche aufgeführte Farbangaben sind nur Beispielhaft zu verstehen und dienen nur illustrativen Zwecken. Selbstverständlich können anstatt den Farbangaben Werte oder andere Bezeichnungen verwendet werden.
In den 2a und 2b ist jeweils ein Intensitätsfeld für ein abgetastetes Pixel dargestellt, wobei die zur Klassifizierung auf Pixelebene verwendeten Schwellenwerte für Merkmals- bzw. Remissionssignale beispielhaft gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eingetragen sind.
Die Klassifikation der Pixel in echt/unecht erfolgt beispielhaft mit Bezugnahme auf 1 wie folgt. Zur Bewertung eines Wertdokuments auf Echtheit und/oder Vollständigkeit wird eine Klassifikation auf Pixelbasis vorgenommen.
Alle Messpunkte bzw. Pixel, die im Remissionskanal Remissionswerte oberhalb einer bestimmten Schwelle R₁ aufweisen, müssen auch im Merkmalssignal eine hinreichende Merkmalsintensität liefern, um als echter Anteil des Wertdokuments erkannt zu werden. Die Merkmalsintensität muss demnach höher als eine untere Schwelle der Merkmalsintensität M_min sein. Diese Klassifizierung aller Pixel unter Verwendung fixer Schwellwerte lässt sich anschaulich anhand der 4-Felder-Tafel gemäß 2a darstellen.
2b zeigt Schwellwerte für Merkmalsintensitäts- bzw. Remissionswerte zur Klassifizierung auf Pixelebene in einem modifizierten 4-Quadranten-Schema unter Anwendung einer unteren Schwelle M_min, R₁ und einer oberen Schwelle M_max. Dabei werden alle Pixel als ”grün” bewertet, die hinreichend hell sind (d. h. Remissionswert R > Remissionsschwellenwert R₁) und ein hinreichend intensives Merkmalssignal liefern (Merkmalsintensität M > minimaler Merkmalsintensität M_min (unterer Schwellenwert der Merkmalsintensität)). Zu dunkle Pixel (R < R₁), wie sie z. B. durch Löcher im Wertdokument auftreten können, werden ”schwarz” klassifiziert, während vorhandene Bereiche des Wertdokuments (R > R₁), d. h., ein ausreihend hoher Remissionswert wird erfasst, ohne hinreichendem Merkmalssignal als fälschungsverdächtig, insbesondere als Schnippselfälschung, ”rot” klassifiziert werden. Liegen Bereiche mit unzureichender Remission aber mit ausreichender Merkmalsintensität vor, so werden diese als Merkmalsüberschuss ”gelb” klassifiziert. Dies kann z. B. bei starker Verschmutzung (mit speziellem spektralen Verhalten der beleuchteten Flächen) oder in Fensterbereichen mit unsichtbarem Merkmal auftreten.
Weiterhin wird gemäß 2b eine obere Schwelle für die erwartete Merkmalsintensität M_max verwendet. Hier können dann alle Bereiche mit einem Überschuss an Merkmalssignal ”gelb” klassifiziert werden. Die kombinierte Auswertung von Remissions- und Merkmalsintensität auf Pixelebene erlaubt in jedem Fall eine einfache Berücksichtigung von ansonsten problematischen Situationen, wie z. B. einem Hochlauf (d. h. y-Versatz) oder Schräglauf eines Wertdokuments in der Bearbeitungsmaschine in Folge einer Transportstörung.
In einer weitergehenden Ausführungsform wird das Remissionssignal auf Pixelebene dafür verwendet, das Merkmalssignal (nur im linearen Bereich) zum Zwecke einer Verschmutzungs- oder Überdruckungskorrektur zu normieren. Ebenso werden hierbei Randeffekte berücksichtigt, wenn die Wertdokumentkante nur teilweise mit den Messpixeln überlappt und daher reduzierte Merkmals- und Remissionsintensitäten erkannt werden.
Alternativ kann vorteilhaft die zur Echtheitserkennung erforderliche Schwelle für die Merkmalsintensität pixelweise anhand des gemessenen Remissionssignals dynamisch angepasst werden. Hier wird eine Kennlinie bzw. ein Kennfeld für die Echtheitserkennung definiert, wie in 3 gezeigt.
3 zeigt eine Kennlinie für die Schwellwerte zur Klassifikation auf Pixelebene. Das Vorhandensein eines Dokuments wird für Remissionswerte R oberhalb einer Remissionsschwelle R₁ erkannt. Diese Schwelle kann für alle Spuren einheitlich festgelegt werden, oder, bevorzugt, für jede Spur individuell anhand von Referenzmesswerten für weiße bzw. schwarze Proben parametriert werden.
Wird auf dem Dokument ein sehr dunkler Bereich registriert, so wird auch ein reduzierter Schwellwert für die Merkmalsintensität M angewandt (M₁ > M). Liegen entsprechend hellere Bereiche (R₁ < R < R₂) vor, so wird vorzugsweise die geforderte Merkmalsintensitätsschwelle entsprechend zwischen M₁ und M₄ erhöht. An besonders stark reflektierenden Stellen (R > R₂) kann davon ausgegangen werden, dass hier kein normales Wertpapiersubstrat vorliegt sondern ein metallischer Reflektor wie z. B. ein Hologramm, Sicherheitsstreifen oder ähnliches. Da diese für optische Strahlung typischerweise opak sind, wird der Schwellwert für das Merkmalssignal entsprechend bis auf M₃ reduziert, da die abgedeckten Flächen unter Umständen nur noch einen stark reduzierten Signalbeitrag liefern können. Falls die räumliche Auflösung des Merkmalsensors nicht deutlich höher ist als. die Dimensionen der opaken Strukturen wird eine Maskierung nicht digital erfolgen sondern meistens partiell auftreten. Dem wird durch eine graduelle Reduktion der Merkmalschwelle zwischen M₄ und M₃ im Bereich R₂ < R < R₃ Rechnung getragen. Im Sinne einer starken Erkennung von Fälschungen kann auch bei sehr hohen Remissionswerten R > R₃ ein Minimum an Merkmalssignal M₂ gefordert werden. Für eine besonders strenge Bewertung kann auch M₂ = M₃ gewählt werden. In diesen Klassifizierungsvarianten wird ein Hologrammstreifen in ”rot” markiert. Alternativ dazu kann auch M2 auf sehr geringe Werte parametriert werden, was eine Klassifizierung spiegelnder Hologrammstreifens als ”grün” zur Folge hat.
Am Rand des Wertdokuments können durch eine nur teilweise Überlappung zwischen Wertdokument und Messpixel zufällig ”rote” Pixel auftreten, die in der weiteren Bewertung gesondert behandelt bzw. toleriert werden müssen. Alternativ kann die Entstehung dieser roten Randpixel durch eine geeignete Parametrierung der Schwellwert-Kennlinie für R₁ bzw. M₁ verhindert werden. Hierbei wird M₁ (relativ zur Maximalintensität) gegenüber R₁ niedriger angesetzt, so dass durch den rein geometrischen Verlust an Intensität, der sowohl Remission als auch Merkmalsintensität gleichermaßen betrifft, nicht die Situation eintreten kann, dass zwar noch R > R₁ aber bereits M < M₁ ist.
Beim Vorliegen mehrerer unabhängig messbarer Merkmalstoffe können die Merkmalsmesswerte natürlich analog wie im Fall ohne Remissionsmessung beschrieben sowohl individuell als auch kombiniert bewertet werden.
Pixelvollständigkeit:
Die erste Prüfung auf Vollständigkeit wird nun auf Pixelbasis vorgenommen: Innerhalb des erkannten Bereichs des Wertdokuments darf die Anzahl der als ”rot” klassifizierten Messpunkte bzw. Pixel eine bestimmte Schwelle nicht überschreiten. In der strengsten Auslegung mit der Schwelle 0 bedeutet das, dass kein einziger Messort mit unzureichender Merkmalsintensität vorliegen darf, damit das Wertdokument als vollständig erkannt wird. In anderen Varianten können einzelne ”rote” Pixel toleriert werden.
Hier kann erneut das Verhältnis der Anzahl aller grünen Pixel relativ zur Anzahl aller Pixel innerhalb der Ausdehnung des Wertdokuments gebildet werden und gegen eine Mindestschwelle geprüft werden. Dies entspricht einem Flächenanteil bzw. dem flächenbezogenem Vollständigkeitsgrad.
Spurenvollständigkeit:
Die aus den Remissionsmessungen bestimmten Spurenlängen werden jeweils als Maßstab zur Bewertung der Spurenvollständigkeit verwendet. Zur Berechnung der Maßzahl für die Spurenvollständigkeit wird die Anzahl der ”grün” klassifizierten Pixel in dieser Spur durch die Anzahl aller Pixel innerhalb dieser Spurenlänge geteilt. Alternativ dazu erhält man ein etwas schärferes Prüfkriterium, wenn zur Berechnung der Maßzahl für die Spurenvollständigkeit die Anzahl der ”grün” klassifizierten Pixel in dieser Spur durch die der maximalen Länge des Wertdokuments entsprechenden Pixelanzahl geteilt wird.
Ein weiteres Prüfkriterium ist die Anzahl benachbarter ”roter” Pixel innerhalb der Länge des Wertdokuments und innerhalb einer Spur. Überschreitet diese eine definierte Schwelle, so wird die Spur als unvollständig gezählt. Für die Parametrierung dieser Schwelle wird sinnvollerweise die maximale Breite in echten Wertdokumenten auftretender ”roter” Bereiche wie z. B. die maximale Ausdehnung von Hologramm-Patches o. ä. berücksichtigt.
Analog zum oben beschriebenen Vorgehen bei der Bestimmung der Spurenvollständigkeit ohne Remissionsmessung können auch hier Messspuren in Randlage unterschiedlich zu Mittenspuren bewertet werden, obwohl die entsprechenden Lageunsicherheiten hier durch die Remissionsmessung sehr viel geringer sind.
Zweidimensionale Vollständigkeit:
Im bevorzugten Fall, dass der Sensor mehrere Messspuren aufweist, wird auch hier wie bereits oben beschrieben die zweidimensionale Verteilung der Merkmalsintensität bzw. die zweidimensionale Verteilung der klassifizierten Pixel ausgewertet.
Mittels der konvexen Hülle um die Pixel mit überschwelliger Remission können Löcher oder opake Flecken innerhalb des Wertdokuments lokalisiert werden. Dabei wird gezielt das Auftreten von größeren Löchern geprüft. Dazu werden ”rote” unterschwellige Nachbarpixel innerhalb der durch die konvexe Hülle bestimmten Ausdehnung des Wertdokuments gesucht und zweidimensional -zusammenhängende Bereiche gezählt und identifiziert/markiert. Liegen z. B. mehr als 2, 3, 5, ... (auflösungsabhängig) zusammenhängende rote Pixel vor, so wird ein potenziell fehlender Bereich erkannt. Anschließend wird die Lage und geometrische Ausdehnung der ”roten” Bereiche analysiert und mit bekannter Weise auftretenden Mustern wie z. B. einem transparenten Fenster oder einem metallischen Hologramm-Streifen abgeglichen. Insbesondere die Form, maximale Breite und relative Lage zu den Kanten bzw. Ecken des Wertdokuments wird auf Plausibilität überprüft und bei Abweichungen als ”unvollständig” klassifiziert.
Auch hier kann zur effizienten Erkennung von Fälschungen bzw. unvollständigen Wertdokumenten mit vertikalen Manipulationsstrukturen eine Bewertung hinsichtlich der Spaltenvollständigkeit vorgenommen werden. Hier wird spaltenweise die Anzahl der roten Pixel ermittelt und gegen einen Schwellenwert verglichen. Wird in einer Spalte nun diese Schwelle (von z. B. 2 oder 3) überschritten, so wird das Wertdokument als unvollständig zurückgewiesen.
Für diejenigen Fälschungsklassen, bei denen im Randbereich Abschnitte des echten Wertdokuments durch z. B. eine Fotokopie ersetzt wurden, entsteht durch die kombinierte Auswertung der Remission und der Merkmalsintensität ein echter qualitativer Vorteil: Durch die exakte Bestimmung der tatsächlichen Ausdehnung des Wertdokuments können diese Fälschungen nun zuverlässig erkannt werden. Dabei kann insbesondere eine gezielte Prüfung auf das Vorhandensein von ”rot” klassifizierten Randspalten (die durch Zählen der roten Pixel in Spaltenrichtung ermittelt wurden) vorgenommen werden. Dabei werden bevorzugt die äußersten zwei Spalten bewertet, um die durch Kanteneffekte zufällig auftretenden roten Randpixel nicht über- bzw. falsch zu bewerten.
In einer Ausführungsform mit stark unterschiedlichem Auflösungsvermögen der Messung in (x-)Spurenrichtung und y-Richtung (Spurenanzahl) wird dies dadurch berücksichtigt, dass gezielt ”rote” Nachbarpixel in Zeilenrichtung gezählt werden und Mehrfachpixel in dieser Richtung besonders gravierend bewertet werden. Insbesondere kann die maximal auftretende Breite eines Hologramm-Streifens (oder ähnlichen Sicherheitsmerkmalen wie z. B. Metallfarbe) dadurch berücksichtigt werden, dass Wertdokumente mit einer größeren Anzahl roter Pixel in der höher aufgelösten Messrichtung als einem definierten Schwellwert direkt als unvollständig klassifiziert werden.
Beidseitige Messung
In besonders bevorzugten Varianten umfasst der Echtheitssensor zwei Teilsensoren, die eine beidseitige Messung der Merkmalsintensität auf jedem Wertdokument erlauben. Dabei steht bevorzugt zumindest auf einer Seite- bzw. besonders bevorzugt beidseitig – auch ein Remissionskanal zur Verfügung, mit dem (Spuren-)Länge sowie genaue Position und Ausrichtung des Wertdokuments bestimmt werden.
In einer Ausführungsform werden die beiden Teilsensoren zentral gesteuert, um die zeitlichen Abläufe der Anregung bzw. Messwertaufnahme für beide Teilsensoren zu synchronisieren. Alternativ werden zwei einzelne, unabhängige Sensoren für Vorder- bzw. Rückseite eingesetzt, die in einer Master-/Slave-Konfiguration durch einen der beiden Sensoren („Master”) synchronisiert werden. Beispielsweise legt dieser Master-Sensor den Betriebsmodus fest und gibt einzuhaltende Zeitverzögerungen für die Messpulse und/oder Messwertaufnahme nach einem Triggersignal vor.
Weiterhin können bevorzugt unterschiedliche Sensorarchitekturen für den Master- bzw. Slave-Sensor eingesetzt werden. So kann beispielsweise einer der Sensoren mit einer aufwendigeren Messtechnik als der andere Sensor ausgerüstet sein und die Merkmalswerte mit einer höheren Genauigkeit oder einer höheren spektralen Auflösung prüfen.
Die beiden Teilmessungen von Vorder- und Rückseite werden anschließend kombiniert ausgewertet. Dabei werden die Messdaten den jeweiligen Messorten auf dem Wertdokument zugeordnet, die ortsbezogenen Datentupel aus (Remission, Merkmal1, Merkmal2) bzw. (Remission1, Remission2, Merkmal1, Merkmal2) gebildet und ausgewertet.
Bevorzugt ist die Position bzw. Taktung der beiden Messungen (vorne, hinten) so aufeinander abgestimmt, dass das Wertdokument an denselben Pixelpositionen auf Vorder- und Rückseite gemessen werden. Besonders bevorzugt findet die Messung jeweils (fast) simultan statt, d. h. dass ein Messpunkt an einem Ort des Wertdokuments fast gleichzeitig von der Vorder- und von der Rückseite her erfasst wird.
Neben der einfacheren und eindeutigeren Bewertung der so gewonnenen Messwerte bietet dies den Vorteil, dass ein meist nicht zu verhinderndes Übersprechen zwischen Vorder- und Rückseitenmessung nicht zu Artefakten und Störsignalen führt, sondern stattdessen das zu messende Merkmalssignal verstärkt.
Dabei kann die Beleuchtung des ersten Teilsensors vorteilhaft auch für eine Transmissionsmessung mit dem Detektorteil des zweiten Teilsensors ausgenutzt werden, wenn die beiden Beleuchtungslichtpulse einen kleinen Zeitversatz aufweisen, so dass das Transmissionssignal zeitlich getrennt vom Remissionssignal 2 aufgezeichnet werden kann. Diese zeitliche Abfolge der Lichtpulse bzw. Detektionen ist in 3 schematisch dargestellt. In diesem Fall stehen dann für jeden Messort Transmission, Remission1, Remission2 sowie Merkmal1, Merkmal2 als Datenbasis für die Vollständigkeitsbewertung zur Verfügung. Dies ermöglicht die komplette Vollständigkeitsbewertung auch bei vorhandenen opaken (metallischen) oder transparenten (Fenster-)Sicherheitsmerkmalen, die andernfalls die Vollständigkeitsprüfung bestimmter Teile des Wertdokuments behindern können.
Die Beleuchtung für die Remissionsmessung (alternativ: Merkmalsmessung) der Vorder- und der Rückseite erfolgen leicht zeitversetzt, so dass Detektor 2 den transmittierten Anteil der Beleuchtung 1 unabhängig und ungestört von der Beleuchtung 2 bestimmen kann, wie es in 3 gezeigt ist.
Im einfachsten Fall wird bei der Auswertung die Summe (oder der Mittelwert oder das Maximum) aus Merkmal1 und Merkmal2 an jedem Messort gebildet und anschließend entsprechend den oben beschriebenen Abläufen klassifiziert und bewertet.
Eine genauere Bewertung wird erreicht, wenn individuelle Schwellen für Merkmal1 und Merkmal2 angewandt werden. Diese können sowohl von Remission als auch vom jeweils anderen Merkmalswert abhängen. An die Stelle der eben beschriebenen Kennlinie zur pixelweisen rot/grün-Bewertung tritt dann hier ein entsprechendes Kennfeld. Dieses kann genau auf die typischen, an echten Wertdokumenten auftretenden optischen Effekte angepasst/parametriert werden.
Die 5a und 5b zeigen ein Kennfeld für die Schwellwerte zur Klassifikation auf Pixelebene bei beidseitiger Merkmalsmessung. In der 5a erfolgt eine Klassifikation aufgrund statischer Schwellenwerte von Merkmalswerten (M_1,min, M_2,min). Mit dem Kennfeld in 5b erfolgt eine Klassifikation unter Berücksichtigung von Wechselwirkungseffekten, wie z. B. Reflexion an einseitig aufgebrachten metallischen Oberflächenstrukturen.
Ist beispielsweise bei einer Banknote auf einer Seite B1 ein (reflektierender, daher opaker) metallischer Streifen aufgebracht, so ist zu erwarten, dass zwar einseitig der Merkmalswert1 sehr gering ist, aber der zu erwartende Merkmalswert2 durch die auftretenden Reflexionen gegenüber der unmittelbaren Umgebung (oder gegenüber dem Mittelwert über die gesamte Banknote) erhöht ist. Dies kann durch die entsprechende Parametrisierung des Schwell-Kennfeldes abgebildet werden. Umgekehrt ist bei einer Überdruckung auf der Seite B1 mit schwarzer, spektral breitbandig absorbierender (Ruß-)Farbe der Remissionswert und Merkmalswert1 niedrig, dagegen liegt Merkmalswert2 auf normalem Niveau.
Die Parametrisierung des Klassifikators ist vorteilhaft abhängig vom Ort, d. h. z. B. relativ zur Vorderkante, relativ zu den Ecken, bzw. konkrete Position innerhalb der konvexen Hülle, etc. Dies erlaubt eine korrekte Behandlung von absorptiver und reflektiver Störung in Abhängigkeit der (lage- und stückelungsabhängig) in diesen Bereichen möglicherweise auftretenden Effekte. In beiden Fällen kann in jedem Fall durch die beidseitige Merkmalsmessung trotz der unzureichenden Merkmalsintensität auf einer Seite der entsprechende Bereich zuverlässig als echt bewertet werden.
Dies erlaubt den lückenlosen Nachweis der Vollständigkeit unabhängig vom BN-Design, auch in schwierigen Situationen mit (einseitig auftretenden) Abdeckungen/Abschattungen durch opake Elemente wie z. B. Aluminiumbeschichtete Hologrammstreifen. Damit können auch Bereiche des Wertdokuments zuverlässig auf Vollständigkeit/Echtheit geprüft werden, die bei nur einseitiger Messung nicht bewertet werden können.
In einer bevorzugten Variante wird der vollständige vorhandene Datensatz aus (Transmission, Remission1, Remission2, Merkmalsintensität1, Merkmalsintensität2) kombiniert klassifiziert und bewertet. Dabei können neben Bereichen mit opaken, absorbierenden bzw. reflektierenden Überdeckungen insbesondere auch Löcher bzw. Fensterbereiche über das Transmissionssignal zuverlässig identifiziert werden und deren Position und Ausdehnung im Vergleich zu den für echte Wertdokumente zulässigen Werten geprüft werden. Weitere Ausführungsbeispiele werden im Folgenden beschrieben.
Beispiel 1:
Hier wird ein spektral auflösender Einspur-Lumineszenzsensor mit Remissionsmessung für die Vollständigkeitsprüfung verwendet. Der Sensor wird auf einer Banknotenbearbeitungsmaschine bei 11 m/s Transportgeschwindigkeit betrieben und zur Echtheits- sowie Vollständigkeitsprüfung von Banknoten mit einem auf den Lumineszenzsensor abgestimmten ins Papier eingebrachten Lumineszenzmarker verwendet. Die Banknoten haben auf der Vorderseite im rechten Bereich einen reflektieren Hologrammstreifen.
6 zeigt eine Merkmalskurve (O), eine Remissionskurve (x) und die dynamisch berechnete Merkmalschwelle (gestrichelt) einer echten und vollständigen Banknote. Sowohl Remissions- als auch Merkmalsintensität sind signifikant moduliert. Durch Anwendung einer remissionsabhängigen Schwelle bei der Klassifikation der Merkmalsintensität kann dennoch die Vollständigkeit korrekt ermittelt werden.
Beispiel 2:
Hier wird ein spektral auflösender 11-Spur-Lumineszenzsensor mit Remissionsmessung für die Vollständigkeitsprüfung verwendet. Der Sensor wird auf einer Banknotenbearbeitungsmaschine bei 11 m/s Transportgeschwindigkeit betrieben und zur Echtheits- sowie Vollständigkeitsprüfung von Banknoten mit einem ins Papier eingebrachten Lumineszenzmarker verwendet. Die Banknoten haben auf der Vorderseite im rechten Bereich einen reflektieren Hologrammstreifen sowie im linken Bereich ein transparentes Fenster.
7 zeigt eine Darstellung der gemessenen Remissionswerte der Banknote. Hohe Remission tritt insbesondere im Bereich des reflektierenden Hologrammstreifens auf, während sehr niedrige Remission im transparenten Fenster vorliegt.
8 zeigt eine Darstellung der Merkmalsintensität der Banknote. Weiß entspricht hoher Intensität, während schwarz geringen Werten entspricht. Im Bereich des Fensters (links) sowie des Hologrammstreifens (rechts) ist nur sehr geringe Merkmalsintensität detektierbar.
Beispiel 3:
Zum Vergleich wurden entsprechend präparierte Schnipselfälschungen mit ca. 10%. Fälschungsanteil vermessen.
9 zeigt eine Darstellung der Merkmalsintensität einer unvollständigen Banknote mit einem diagonal eingefügten Streifen einer Kopie ohne Merkmal.
10a zeigt eine pixelweise Klassifikation der Banknote (7–8) mit dynamischer Schwelle. Die geringe Merkmalsintensität im Bereich des Hologrammstreifens konnte durch die dynamische Schwelle berücksichtigt werden, während die fehlende Merkmalsintensität im Fensterbereich mangels Remissionssignal rot markiert wird. (0 = schwarz, 1 = rot, 2 = gelb, 3 = grün)
10b zeigt eine pixelweise Klassifikation der unvollständigen Banknote (9) mit dynamischer Schwelle. Die geringe Merkmalsintensität im Bereich des Hologrammstreifens konnte durch die dynamische Schwelle korrigiert werden, während die fehlende Merkmalsintensität im Fensterbereich mangels Remissionssignal rot markiert wird. Der fehlende Merkmalbereich wird korrekt erkannt und ebenfalls rot markiert. (0 = schwarz, 1 = rot, 2 = gelb, 3 = grün)
Beispiel 4:
Die Banknote von 7–8 wurde erneut mit einem Sensoraufbau mit beidseitiger Messung vermessen. Es wurden Merkmal1 (vorne), Merkmal2 (hinten), Remission1 (vorne), Remission2 (hinten) sowie die Transmission gemessen.
11 zeigt Transmissionsdaten der Banknote
Zur Klassifikation der Messpixel wurden Vorder- und Rückseite separat mit dynamischer Merkmalschwelle klassifiziert und anschließend entsprechend folgender Zuordnung der jeweils auf Vorderseite (Klassifikation1) und Rückseite (Klassifikation2) ermittelten Klassenzuordnungen zu einer Gesamt-Klassifikation für jeden Pixel separat kombiniert, wie es in 12 gezeigt ist.
Der Fensterbereich wurde anschließend anhand der hohen Transmission > 85 erkannt und entsprechend als ”Fenster” (4) klassifiziert.
12 zeigt eine pixelweise Klassifikation der beidseitig ermittelten Messdaten der vollständigen Test-Banknote mit dynamischer Schwelle und Transmissionsmessung. (0 = schwarz, 1 = rot, 2 = gelb, 3 = grün, 4 = hellblau) Hier werden trotz der messtechnisch schwierigen Architektur der Banknote mit metallisch reflektierenden und transparenten Fensterbereichen alle Bereiche zuverlässig auf lokale Echtheit geprüft und die Vollständigkeit korrekt bewertet.
In der 13 ist schematisch eine Kombination von beidseitig klassifizierten Merkmalswerten dargestellt, wonach ebenfalls Bewertung des Wertdokuments bzw. der Banknote auf Echtheit und/oder Vollständigkeit erfolgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19714519 A1 [0002]
DE 10346636 A1 [0003]
WO 2011/037750 A2 [0004]
US 6393140 B1 [0005]

Claims

Verfahren zur Prüfung der Vollständigkeit und/oder Echtheit von Wertdokumenten, wobei wenigstens ein Wertdokument mindestens einen maschinenlesbaren Merkmalstoff an wenigstens zwei Orten umfasst, mit den Schritten: – zumindest lokales Anregen des Wertdokuments (S2) – ortsaufgelöstes Erfassen einer Merkmalsintensität (M) bezüglich des maschinenlesbaren Merkmalstoffs an mehreren unterschiedlichen Orten des Wertdokuments (S3a); – Ortsbezogene Klassifikation der ortsbezogenen Merkmalsintensitäten anhand eines Schwellwerts (S5); – Bestimmen von ortsbezogenen Grenzen einer zu erwartenden Ortsverteilung des maschinenlesbaren Merkmalstoffs (S6); und – Bewerten einer ortsbezogenen Verteilung der klassifizierten Merkmalsintensitäten (S7).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifikation (S5) der ortsbezogenen Merkmalsintensitäten (M) anhand von ortsabhängigen Schwellwerten erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt des ortsaufgelösten Erfassen von Remissionswerten (R) (S3b) an mehreren unterschiedlichen Orten des Wertdokuments.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert als ortsabhängiger Schwellenwert ausgebildet, der aus einer vom am jeweiligen Ort bestimmten Remissionswert (R) abhängigen Kennlinie bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Messorte der Remissionswerte (R) mit den Messorten der Merkmalsintensitäten (M) überlappen und bevorzugt identisch sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt des Berechnen einer Spurvollständigkeit durch einen Vergleich der Anzahl der Messorte mit überschwelliger Merkmalsintensität (M) mit der Anzahl der erfassten Messorte innerhalb einer konvexen Hülle der Messorte mit überschwelliger Merkmalsintensität (M) oder ggf. innerhalb einer konvexen Hülle der Messorte mit überschwelligem Remissionswert (R).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt des Prüfens einer zweidimensionalen Verteilung der klassifizierten Merkmalsintensitäten (M) relativ zu einer konvexen Hülle der Messorte mit überschwelliger Merkmalsintensität (M) oder sofern Remissionswerte (R) erfasst wurden, relativ zu einer zweidimensionalen Verteilung der Messwerte der Remissionsmessung, wobei vorzugsweise das Prüfen der zweidimensionalen Verteilung der klassifizierten Messorte eine Berechnung einer Spaltenvollständigkeit umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmalsintensitäten (M) entlang mindestens einer Messspur auf dem Wertdokument erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsaufgelöste Erfassen der Merkmalsintensitäten (M) (S2) bezüglich des maschinenlesbaren Merkmalstoffs die Messung einer spektralen Lumineszenzintensität eines Lumineszenzstoffs und/oder die spektrale Messung einer Raman-Bande eines Raman-aktiven Stoffs und/oder eines durch surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) nachweisbaren Stoffs und/oder die spektrale Messung einer Absorptionsbande eines im infraroten Spektralbereich absorbierenden Stoffs und/oder die Messung der magnetischen Eigenschaften eines ferromagnetischen Stoffs umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand mindestens eines Merkmalswerts (M) eine lokale Echtheit des Wertdokuments geprüft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl und eine räumliche Verteilung von unterschwellig klassifizierten Messorten mit Referenzwerten verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument während der Messung mit einer Geschwindigkeit von 1–13 m/s, bevorzugt 6–12 m/s bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsaufgelöste Erfassen der Merkmalsintensitäten (M) des maschinenlesbaren Merkmalstoffs und/oder ggf. der Remissionswerte (R) auf Vorder- und Rückseite des Wertdokuments, insbesondere an gleichen, gegenüberliegenden Orten der Vorder- und Rückseite, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsabhängigen Schwellwerte durch eine Kennlinie bestimmt werden, die von der am jeweiligen Ort gegenüberliegenden Seite des Wertdokuments bestimmten Merkmalsintensität (M) abhängt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ortsaufgelöst Transmissionswerte des Wertdokuments erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsmessung durch eine zeitversetzte Beleuchtung im Rahmen von Remissionsmessungen auf Vorder- und Rückseite und/oder durch eine zeitversetzte Beleuchtung im Rahmen der Messung von Merkmalswerten auf Vorder- und Rückseite erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mehreren Messorten jeweils eine kombinierte Klassifikation unter Berücksichtigung von den Messorten zugeordneten Datentupel vorgenommen wird, wobei die Datentupel zumindest eine Merkmalsintensität (M) sowie wenigstens eine der folgenden Komponenten umfassen: eine weitere Merkmalsintensität (M), einen Remissionswert (R), und/oder einen Transmissionwert.
Sensor, zum Erfassen einer Merkmalsintensität (M) und/oder eines Merkmalswerts, ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.
Sensoreinheit mit einem Sensor, wobei der Sensor zum Erfassen wenigstens einer Merkmalsintensität (M), eines Merkmalswerts, eines Remissionswertes (R) und/oder eines Transmissionswertes insbesondere gemäß Anspruch 18 ausgebildet ist, und/oder wobei die Sensoreinheit ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen.
Banknotenbearbeitungsmaschine mit einer Sensoreinheit nach Anspruch 19, einem Sensor gemäß Anspruch 18 und/oder geeignet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.