专利名称：利用分散式小型安全标记的防伪的制作方法
利用分散式小型安全标记的防伪技术领域本公开内容总体上涉及用于防止伪造的方法和系统，更特别地涉及 一种用于利用并且检测分散式小型安全标记的系统和方法，以便区分真 实的文献和/或图像与伪造的文献和/或图像。
背景技术：
当前的防伪系统主要是基于使用数字水印，这是一种允许向数字图 像信号和文献插入信息(例如版权声明、安全码、标识数据等等)的技 术。这种数据可以处在描述与所述信号或信号的作者相关的信息(例如 姓名、地点等等)的比特组中。用于图像的最常见的加水印方法工作在 空间域或频率域中，其中各种空间和频率域技术被用于向信号添加水印 以及从信号中除去水印。对于空间数字加水印来说，最简单的方法涉及在灰度或彩色图像中 翻转所选像素的最低位比特。只有当图像将不受到任何人为或噪声修改 时，这样做才有良好效果。可以按照把水印加到纸张上的相同方式来把 更为鲁棒的水印嵌入到图像中。这种技术可以在图片的一个区域上叠加 水印符号，并且随后向所述图像的已改变的像素值加上对应于所述水印 的某一固定强度值。所得到的水印可以是可见的或不可见的，这取决于 所述水印的强度值(分别是大或小)。还可以利用颜色分离来应用空间加水印。在这种方法中，水印仅仅 出现在其中一个色带中。在普通的观看条件下，这种类型的水印在视觉 上不十分明显并且难于检测。然而，当所述图像的各种颜色被分离以用 于打印或静电复印时，所述水印立即出现。这使得所迷文献对于打印才几 是无用的，除非可以从所述色带中除去水印。这种方法在商业上被新闻 记者用于在购买未加水印的版本之前检查来自照片仓库的数字图片。利用数字加水印技术存在几个缺陷。为了检索水印，通常采用提取硬件和/或软件。由于数字水印通常具有相当大的覆盖区(footprint)， 因此被采用来读取数字水印的检测器常常需要很大的緩沖存储，这增加 了斗全测成本。在一种替换的防伪系统中，可以利用小型安全标记来补救这一 问题。小型安全标记(MSM)由形成某些配置的小的、几乎不可见的标记 构成。所述MSM可以#皮嵌入在将被保护的文献或图像中。当所迷文献 或图像被扫描、处理以及发送到打印机时，在所述成像系统中的MSM 才企测器可以识别所嵌入的MSM标记并且挫败伪造尝试。所述MSM优 于诸如加水印之类的现有技术的一个优点在于，它仅仅需要非常简单并 且廉价的检测器。因此，可以按照成本有效的方式把所述MSM应用于 许多设备。虽然所迷MSM标记由于其小尺寸而对于不加辅助的人眼来 说是不可见的或者几乎不可见的，但是为了增强安全性，进一步降低其 可见度将是优选的。发明内容所公开的实施例提供在上面的背景讨论和其中所引用的现有技术 中所提到的问题的改进的解决方案的例子。在这些例子中示出 一种用于 在文献和图像内检测分散式小型安全标记配置的改进的方法。所述分散 式小型安全标记可以包括数据标记或者数据标记与锚标记的组合。所述 方法包括对所接收的图像进行子采样以便生成该接收图像的分辨率降 低的图像，该接收图像是所迷分散式小型安全标记的可能的(多个)接 收方的数字表示。执行最大/最小点检测，并且根椐所述最大/最小点之 间的位置距离将所述最大/最小点分组成一个或多个群集(cluster)。检 查组配置，以便把所述群集与一个预定义的;f莫板配置相匹配。随后执行 圆点参数验证，以便在所述接收图像与预定义的模板圓点规格之间验证 才示i己^f立置和酉己置。在一个替换实施例中，公开一种用于检测文献和图像内的小型安全 标记配置的系统。所述小型安全标记具有分散式小型安全标记的形式， 并且可以包括数据标记或者数据标记与锚标记的组合。该系统包括用于 对接收图像进行子采样的装置，该接收图像具有所述分散式小型安全标 记的至少一个可能接收方的数字表示的形式，所述分散式小型安全标记 具有多个散开的圓点的形式。子采样生成所述接收图像的分辨率降低的 图像。提供用于执行最大/最小点检测并且根据所述最大/最小点之间的 位置距离把所迷最大/最小点分组成至少一个群集的装置。检查组配置， 以便把所述群集与 一 个预定义的模板配置相匹配。随后执行圆点参数验证，以便在所述接收图像与预定义的模板圓点规格之间验证标记位置和标记配置。所述预定义的模板包括对一个MSM内的多个散开的圆点的 描述。在另一个实施例中，公开一种计算机可读存储介质，其具有具体实 现在该介质中的计算机可读程序代码，当该程序代码由计算机执行时， 其使得该计算机执行用于检测文献和图像内的分散式小型安全标记配 置的方法步骤。所述分散式小型安全标记可以包括数据标记或者数据标 记与锚标记的组合。所述方法包括对所接收的图像进行子采样以便生成 该接收图像的分辨率降低的图像，该接收图像是所述分散式小型安全标 记的可能的(多个)接收方的数字表示。执行最大/最小点检测，并且根 据所述最大/最小点之间的位置距离将所述最大/最小点分组成一个或多 个群集。检查组配置，以便把所述群集与一个预定义的模板配置相匹配。 随后执行圆点参数验证，以便在所述接收图像与预定义的模板圆点规格 之间驺，证标记位置和配置。
图1是标准MSM配置的一个实施例的i兌明；图2是分散式MSM配置的一个实施例的说明；图3是进一步放大了的根据图2的分散式MSM的说明；图4是用于检测文献和/或图像内的分散式MSM的系统一个示例性实施例的功能方框图；图5是概述用于检测文献和/或图像内的分散式MSM的方法的 一个示例性实施例的流程图；图6是概述组配置检查的一个示例性实施例的流程图；以及图7是概述用于把组内的各MSM位置点与模板配置相匹配的方法的 一个示例性实施例的流程图。
具体实施方式
由于分散式MSM的可见度的降低，因此其与标准MSM相比提供 增强的安全特征。MSM在三个方面与图像内容和噪声有区别MSM与 图像背景具有显著的颜色差别，每个MSM具有预定形状(圆形、正方 形等等)，并且各MSM形成某些预定图案。对于分层结构的MSM,所述图案可以被分解成两层，即具有固定图案的底层以及指定各底层组的相对位置和取向的顶层。出于这里讨论的目的，术语MSM将包括分层 结构的MSM和非分层结构的MSM。在Fan的同时待审的美国申请No. 11/317,768 ( "Counterfeit Prevention Using Miniature Security Marks (矛J 用小型安全标记的防伪)，，)和Fan的美国申请No. 11/472,695 ("Hierarchical Miniature Security Marks (分层结构的小型安全标记)") 中更加完全地描述了 MSM配置和特性，这两个申请都被转让给本申请 的相同受让人，这里合并其全文以作参考。出于本文的目的，分散式 MSM被定义为包括多个散开的圆点的MSM。各圆点在所述MSM内的 分布是任意的，并且可以是均匀的或不均匀的。所述系统包括分析器以及存储标记参数信息的数据库。所述检测方 法包括子采样，以便准备可以被高效地分析的粗糙图像。使用该粗糙图 像，利用标记特征来检测最大/最小点，所迷标记特征例如是所迷标记与 背景之间的颜色差别。分离出一组候选标记并且对其进行评估，以便确 定它们是否形成预定图案。随后基于所指定的模板来验证所述标记的圆 点参数。各种计算环境可以结合用于支持网络的能力，所述用于分散式 MSM的系统和方法可以驻留在该网络上。下面的讨论打算提供对其中 可以实施所述方法和系统的合适计算环境的简要的一般描述。虽然不要 求如此，但是将在计算机可执行指令(比如程序模块)的一般情境中描 述所述方法和系统，所述计算机可执行指令由单个计算机执行。 一般来 说，所述程序模块包括执行特定任务或者实施特定抽象数据类型的例 程、程序、对象、组件、数据结构等等。此外，本领域技术人员将认识 到，可以利用其他计算机系统配置来实行所述方法和系统，其中包括手 持式设备、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子设备、 连网的PC、小型计算机、大型计算机等等。参考图i，其中为了易于观看而示出了放大版本的标准MSM的说 明。标准MSM是具有预定形状(比如圆形、正方形、矩形等等)的0.1-1.0 毫米的尺寸范围内的对象。在该说明中，标准MSM包括7个黄色标记 110,其在部分样本文献上具有某一图案。与此相对，这里公开的分散 式MSM由尺寸远小于标准MSM (.08-.25毫米)的一组散开的圆点构 成。在图2中示出分散式MSM配置的一个实施例的示例说明，其中每个MSM包括一组散开的或分散的黄色圆点210。出于说明和比较的目 的，示出具有与图1类似的检测精度和相同的放大水平的相同的一般配 置。所述分散式MSM可以具有一组圆点的形式，所述圆点散开在一个 小区域上，例如具有预定半径的圆。所述圆点的总面积决定区别能力， 从而决定检测精度。所述圆点的分布是任意的，但是其均勻性可以实现 一些优点。所述圆点的尺寸由可见度和可打印性因素决定，这是因为一 些打印引擎可能无法可靠地打印极小的圆点。虽然出于说明的目的，所 有MSM都被显示为分散的并且具有类似的参数组(每个标记的圆点数 目、圆点尺寸以及圆点分布)，但是注意， 一个MSM配置可以包括分 散式和非分散式MSM以及具有不同参数的MSM。在图3中提供了进一 步的放大，其中示出分散式MSM310。虽然出于说明的目的给出了黄色 的分散式MSM,但是所述分散式MSM可以是与图像背景具有显著颜色 差别的任何颜色。另外，每个分散式MSM可以采用各种预定圆点参数 的形式(每个MSM的圆点数目、圓点尺寸和圆点分布等等)，其被用 来形成某些预定图案，所有这些都被说明书和所附权利要求书的范围设 想到。参考图4,其中描绘用于检测文献和/或图像中的分散式MSM的系 统的 一个示例实施例的功能方框图。这里使用的安全标记可以是施加于 接收方的任何标记(例如凹陷、压印、凸起、覆盖等等)，所述接收方 例如是图像、图形、图片、文献、文本体等等。所述安全标记可以包含 信息，所述信息可以被检测、提取和/或解释。这种信息可以被采用来防 止伪造，这是通过验证被包含在该安全标记内的信息是否是准确的，从 而马全证在其上施加所迷安全标记的接收方的真实性。在一个例子中， 一个安全标记具有分散式MSM配置，其包括至少 一个分散式数椐标记和至少两个分散式锚标记。所述分散式MSM可以 具有不同的颜色和圆点参数。特别地，在一个MSM配置内的锚标记具 有不同于所述至少一个数椐标记的至少一个属性(例如颜色、每个MSM 的圆点数目、圆点尺寸、圆点分布等等)。按照这种方式，没有锚标记 可以具有任何数据标记的所有相同属性。所述一个或多个数据标记的位置、颜色和/或圆点参数可以确定在其 中包含的信息。例如， 一个MSM配置可以包含19个数据标记和两个锚 标记。可以知道所述锚标记和数据标记的颜色和圓点参数，从而所述锚标记可以被相互区别。另外，每个MSM配置中的锚标记的位置可以是 彼此已知的，并且可以相对于所述一个或多个数据标记是已知的。按照 这种方式，可以利用与MSM配置相关联的一种或多种算法来从MSM 配置中存储和提取信息。所迷一种或多种算法可以利用标记位置、颜色 和圆点参数的至少其中之一来从MSM配置中存储和/或提取数据。可以采用锚标记来限制在MSM配置的检测和提取中所采用的计算 开销的量。例如，由于对图像(以及在其中施加的MSM配置)的旋转、 偏移和/或缩放是未知的，因此更多的检测需求可能是必要的。结果，计 算复杂度可能会随着标记数目的增大而指数地增长。 一般来说，锚标记 可以允许快速地确定MSM配置的位置。特别地，可以快速地确定所述 MSM配置内的至少一个数据标记相对于所述锚标记的位置。按照这种 方式，可以緩解过大的计算开销。此外，MSM配置可以产生小于数字 水印的覆盖区，这可以降低緩冲存储需求。当采用更多数目的数据和/ 或锚标记时，上述做法是特别有益的。在一个方面中，检测器可以首先 识别锚标记，并且随后使用所述锚标记来确定位置、取向和缩放参数。 这些参数可以在线性计算复杂度下被应用来定位数据标记。如图4中所示，所述系统包括MSM检测模块430、算法存储装置 410以及解释模块460。这些设备通过数据通信链路被耦合在一起，所 迷数据通信链路可以是允许数椐传输的任何类型的链路，比如直接串行 连接。所述检测;f莫块430可以采用一种或多种算法来提取在一个或多个安 全标记内包含的信息。所述算法可以包括一个或多个公式、等式、方法 等等来解释特定安全标记所表示的数据。在一个例子中，所述安全标记是一个MSM配置，其中数据由两个或更多个锚标记以及一个或多个数 据标记来表示。该检测模块430包括分析器440,该分析器分析所述数 据标记相对于彼此的位置和/或相对于两个或更多个锚标记的位置以及 所述锚标记相对于彼此的位置，以便确保MSM配置存在于特定位置处。 还可以分析构成所述标记的圆点的颜色和圆点参数等等，以便提取在所 述一个或多个MSM配置内包含的信息。检测冲莫块430还包括数据库 450,其包含对应于每个分散式MSM的标记参数信息。所述算法存储装置410可以被采用来存储、组织、编辑、观看以及 检索一种或多种算法以便随后使用。在一个方面中，所述检测模块430可以从该算法存储装置410检索一种或多种算法，以便确定在一个MSM 配置内包含的信息。在另一方面中，该检测冲莫块430可以确定适当的算 法、方法等等，以便从一个或多个安全标记中提取信息，并且把这种信 息传送到该算法存储装置410以便随后使用。所述解释模块460可以确定与由所述检测模块430从一个或多个安 全标记中提取的数据相关的含义。这种确定可以基于一个或多个条件来 进行，比如所述安全标记的位置、在其上施加了该安全标记的接收方、 所述系统的位置、 一个或多个预定条件等等。另外，该解释模块460可 以采用查找表、数据库等等来确定从安全标记中提取的数据的含义。在 一个例子中，所述安全标记与其上施加了该安全标记的接收方相关。例 如，在施加于一百美元纸钞与一百欧元纸钞时，数椐串"5jrwm38伤ho" 可以具有不同的含义。为了检测MSM所执行的特定方法包括下面参考一系列流程图所描 述的各步骤。下面的流程图说明一个实施例，其中所述方法构成计算机 程序，所述计算机程序由计算机可执行指令组成。参考流程图描述所述 方法使得本领域技术人员能够开发出软件程序，所述软件程序包括所述 指令以便在计算系统上实施所述方法。用于编写这种程序的语言可以是 过程的(比如Fortran)或基于对象的(比如C十+)。本领域技术人员将 认识到，在不背离本公开内容的范围的情况下可以得到这些步骤的变型 或组合。现在转向图5,该流程图说明用于检测文献和/或图像内的分散式 MSM的一个示例实施例。在510处执行子采样以便生成原始图像的分 辨率降低的版本，其可以被更加高效地分析。所述子采样和相关联的低 通预平滑把分散式MSM标记减小成一个模糊的点，从而丢失其细节信的图像中被减小到大约一个像素。子采样过程在本领域中是公知的，并 且例如可以在教科书中找到，比如A. Rosenfeld和A. C. Kak的"Digital Picture Processing" ( Academic Press, 1982)。在520处执行最大/最小 点检测，从而把所述分辨率降低的图像划分成分离的窗口，其中每个窗 口具有多个像素。在每个窗口中，所述最大和/或最小点被检测为潜在的 MSM位置。根据MSM标记颜色，可以在不同的颜色空间上进行操作， 并且识别出最大或最小点。例如，如果在L*a*b ( CommissionInternationale de L，6clairage颜色标准)颜色空间的L"^分量中所述标记比 背景更暗，则可以检查1^*中的最小值像素。在不能有两个标记出现在相 同窗口内的约束下，所述窗口尺寸被选择成尽可能大。在530处，所述系统执行最大/最小点分组，其中包括根据其位置距 离把在520处检测到的点分组成群集。其距离小于预定阈值的两个点被 视为处在相同的组中，并且是对应于所述群集的候选。在540处执行组 配置检查，以便把在530处获得的各组与预定义的模板配置相匹配，这 在下面参考图6更完全地进行讨论。在550处，所述系统在原始分辨率 下而不是在降低的分辨率版本下执行圆点参数验证。从满足组配置检查 的各组中的每一点(在所述分辨率降低的图像中)找到原始图像中的相 应位置。根据所述组取向来旋转所述标记或模板，并且通过模板匹配来 验证所述圆点参数。由于所述分散式MSM的标记由散开的圆点构成， 因此所述模板是对所述散开的点的描述，具体而言是圆点数目、其尺寸 及相对位置。现在转向图6和图7,所述流程图说明用于组配置^r查的示例实施 例，其对于每一组把通过最大/最小点分组所获得的各组与预定义的模板配置相匹配。对于每一组，所述系统在610处确定该组中的点数是否等 于所述模板中的点数。如果不是这种情况，则在620处丢弃该组。对于 剩余的各组，在630处确定是否已经分配了锚点。如果还没有分配锚点 (正如分层结构MSM通常所对应的情况，其中在一组中包含的点数相对 较小)，则在640处把该组中的各点之间的距离与所述模板中的各点之 间的距离相匹配，下面将关于图7更完全地进行讨论。现在转向图7，其中更加详细地描述了用于把所述组中的各点与所 述模板中的各点相匹配(上面的640)。在710处检查所述组中的点数。 在720处，在NxN矩阵D中计算所述组内的各点之间的距离并且将其 制表，其中N是该组中的点数，并且D(i,j)是点i与j之间的距离。在 730处把矩阵D与矩阵T进行比较，该矩阵T是另一个NxN矩阵，其 记录所述模板中的各点之间的距离。例如通过最小化误差量度来实现匹 配El = Min i,j [S— I D(ij) - T(m, n) |〗。下标m从l延续到N,并且下标n从M+l延续到N,这是因为所述矩 阵是对称的，并且对角线的值总是O。在740处，该系统确定E1是否小于预定阈值。如果还没有超出该阈值，则将在750处进一步测试该组。 否则，在760处丢弃该组。对于分层结构MSM,需要进行附加的测试 来确定所述各组是否形成某些预定义的关系，其中操作取决于已定义的 关系。例如，如果MSM需要三个完全相同的图案组，其中两个具有相 同取向，第三组被旋转90度，则将评估各组的取向以便确定它们中的 任何一个是否包含e、 0、 0+90。图案。返回到图6,如果已经定义了锚点(这对于大组是通常情况)，则 把该组中的各锚点与所述模板中的各锚点相匹配。锚点的颜色通常不同 于该组中的剩余点(非锚点)的颜色，从而使得它们可容易识别。随后 在650处把该组中的各锚点与所述模板中的各锚点相匹配，其中应用图 7的方法，其不同之处在于是把该方法仅仅应用于锚点而不是该组中的 所有点。在匹配了该组与该模板中的各锚点之后，在660处计算该组中 的各锚点与剩余各点之间的距离。把这些距离制表到KxM矩阵Dl中， 其中K和M分别是锚点和非锚点的数目，并且D(m,i)是点m与i之间 的距离。在670处把矩阵D1与矩阵T1相匹配，该矩阵T1记录所述模 板的锚和非锚距离。在该示例实施例中，例如通过最小化误差量度来实 3见匹配E2 = Min i [Z琴I D(m, i) - T(m, n) |]。该系统在680处确定E2是否小于预定阈值。如果误差小于该阈值，则 将在690处进一步测试该组。否则，在620处丢弃该组。
权利要求
1、一种用于在文献和图像内检测小型安全标记配置的方法，其中所述小型安全标记(MSM)具有分散式MSM的形式，并且可以包括数据标记或者数据标记与锚标记的组合，该方法包括对所接收的图像进行子采样，其中所述接收图像包括所述分散式小型安全标记的至少一个可能的接收方的数字表示，其中所述子采样生成所述接收图像的分辨率降低的图像，并且其中每一个所述分散式小型安全标记包括多个散开的圆点；执行最大/最小点检测；根据所述最大/最小点之间的位置距离将所述最大/最小点分组成至少一个群集；检查组配置，以便把所述群集与一个预定义的模板配置相匹配；并且执行圆点参数验证，以便在所述接收图像与预定义的模板圆点规格之间验证标记位置和标记配置，其中所述标记配置包括至少一个分散式MSM，其中所述预定义的模板包括对所述多个散开的圆点的描述，其中所述描述包括从包括以下各项的组中选择的至少一项圆点尺寸、所述MSM中的所述圆点的数目、以及相对圆点位置。
2、 根据权利要求l所述的方法，其中，执行最大/最小点检测包括 把所述分辨率降低的图像划分成分离的窗口，其中每个所述窗口包括多个像素；并且检测每个窗口中的最大和/或最小点，其中所述最大和/或最小点是 潜在的MSM位置。
3、 根据权利要求l所述的方法，其中，检查组配置进一步包括 确定所述至少一个群集内的点数是否等于所述预定义的模板内的点数；如果所述至少一个群集内的所述点数不等于所述模板内的点数，则 丢弃所述群集；如果所迷至少一个群集内的所述点数等于所述模板内的点数，则确 定是否在所述群集内定义了锚点，其中所述锚点包括具有不同于所迷 MSM配置内的其他标记的至少一个属性的标记；如果还没有定义所述锚点，则把所述至少一个群集内的各点之间的距离与所述预定义的模板内的各点之间的距离相匹配；如果已经定义了所述锚点，则把所述群集内的所述锚点与所述预定 义的模板内的所述锚点相匹配；计算所述至少 一个群集内的所述锚点与剩余标记之间的距离，并且 把所述距离放置在组合的距离矩阵中，其中所述组合的距离矩阵包括对 应于所述至少一个群集的锚和非锚距离；把所述组合的距离矩阵与组合的模板矩阵相比较，其中所述组合的 模板矩阵记录所述预定义的模板中的各点之间的锚和非锚距离；最小化误差量度；确定所述误差量度是否小于预定阈值；如果超出了所述预定阈值，则丢弃所述至少一个群集；并且如果没有超出所述预定阚值，则执行进一 步的测试操作以便在所述 至少一个群集与所述预定义的模板之间验证匹配。
4、根据权利要求3所述的方法，其中，把所述至少一个群集内的各 点之间的距离与所述预定义模板内的各点之间的距离相匹配包括 检查所述至少一个群集内的点数；计算所述至少一个群集内的各点之间的距离，并且把所述距离放置 在距离矩阵中；把所述距离矩阵与模板矩阵相比较，其中所述模板矩阵记录所述预 定义模板内的各点之间的距离； 最小化误差量度；确定所述误差量度是否小于预定阈值；如果超出了所述预定阈值，则丢弃所述至少一个群集；并且如果没有超出所述预定阈值，则执行进一 步的测试操作以便在所述 至少 一 个群集与所述预定义的模板之间验证匹配。
全文摘要
本发明公开了利用分散式小型安全标记的防伪。所述分散式小型安全标记可以包括数据标记或者数据标记与锚标记的组合。一种用于在文献和图像内检测小型安全标记配置的方法包括对所接收的图像进行子采样以便生成该接收图像的分辨率降低的图像，该接收图像是所述分散式小型安全标记的可能的(多个)接收方的数字表示。执行最大/最小点检测，并且根据所述最大/最小点之间的位置距离将所述最大/最小点分组成一个或多个群集。检查组配置，以便把所述群集与一个预定义的模板配置相匹配。随后执行圆点参数验证，以便在所述接收图像与预定义的模板圆点规格之间验证标记位置和配置。
文档编号G06K9/62GK101231701SQ20081000378
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月22日 优先权日2007年1月23日
发明者Z·凡 申请人:施乐公司