專利名稱：真實(shí)性驗(yàn)證方法、產(chǎn)品和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全方法，更具體地說，涉及諸如個人標(biāo)識(ID)卡的物品、銷售產(chǎn)品、重要文檔或其他項(xiàng)目的真實(shí)性的驗(yàn)證。
背景技術(shù)：
許多傳統(tǒng)的驗(yàn)證安全系統(tǒng)依賴于對除制造商以外的任何人難于執(zhí)行的過程，其中，由于固定裝置的費(fèi)用、技術(shù)專門知識的復(fù)雜性或尤其兩者，強(qiáng)加該困難。例子是在鈔票中提供水印和在信用卡或護(hù)照中提供全息圖。不幸的是，罪犯正變得越來越老練，事實(shí)上能再現(xiàn)原始制造商能做的一切事。
由此，存在用于驗(yàn)證安全系統(tǒng)的已知方法，依賴于使用由自然法則管理的一些過程來創(chuàng)建安全標(biāo)志，所述自然法則導(dǎo)致每一標(biāo)志是唯一的，以及更重要的，每一標(biāo)志具有可測量的唯一特性，并由此能用作后續(xù)驗(yàn)證的基礎(chǔ)。根據(jù)該方法，以獲得唯一特性的設(shè)定方法來制造和測量標(biāo)志。該特性然后可以存儲在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，或者被保留。這種標(biāo)志可以嵌入載體物品，例如鈔票、護(hù)照、ID卡、重要的文檔中。隨后，可以再次測量該載體物品，并將測量的特性與存儲在數(shù)據(jù)庫中的特性進(jìn)行比較以便確定是否匹配。
在該一般方法內(nèi)，已經(jīng)建議使用不同的物理效果。已經(jīng)考慮的一種效果是測量來自沉積的磁性材料的磁響應(yīng)特性，其中，作為在以不能復(fù)制的方式形成的磁性材料中自然出現(xiàn)的缺陷的結(jié)果，每一樣本具有唯一的磁響應(yīng)[1]。在多個現(xiàn)有技術(shù)文檔中考慮的另一效果是，使用來自物品的固有屬性的激光散斑來提供唯一特性。
GB 2 221 870A[2]公開了一種方法，其中，諸如ID卡的安全裝置有效地具有在其上凸出的標(biāo)志。標(biāo)志的形式是從原版導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)表面。來自光散射結(jié)構(gòu)的散斑圖對原版是唯一的，因此能被測量以便證明安全裝置上的標(biāo)志的真實(shí)性。在具有激光器和檢測器的讀取器中，測量安全裝置上的標(biāo)志，所述激光器用于生成大小粗略等于標(biāo)志(2mm直徑)的相干光束，所述檢測器諸如電荷耦合器件(CCD)檢測器，用于測量激光束和標(biāo)志相互作用所產(chǎn)生的散斑圖。記錄該結(jié)果數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證，可以將安全裝置放在讀取器中，并將其記錄的散斑圖信號再次與來自從同一原版產(chǎn)生的參考裝置的類似記錄信號進(jìn)行比較。
US 6,584,213[3]描述了一種使用從專門定制的表面結(jié)構(gòu)反射的散斑圖的另一替換，其中，在從專門定制的透明標(biāo)志的傳輸中使用散斑圖。該技術(shù)的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)是定制尺寸約為1cm×1cm的環(huán)氧樹脂標(biāo)志，其中嵌入玻璃球。通過將玻璃球混合在流體聚合物中的膠狀懸浮體中，然后固化以便固定玻璃球的位置，來定制所述標(biāo)志。通過被定位以測量散斑圖的CCD檢測器，使用傳輸?shù)南喔杉す馐鴣硖綔y唯一的玻璃球集。在該方法的改進(jìn)中，將已知標(biāo)識符編碼在反射面上，反射面然后粘在標(biāo)志的一個側(cè)面上。探測光穿過所述標(biāo)志，被已知標(biāo)識符反射，然后再次穿過所述標(biāo)志。玻璃球由此改變散斑圖，使得從已知標(biāo)識符生成唯一的散列密鑰。
Kralovec[4]簡單地報道了在八十年代，US的Sandia國家實(shí)驗(yàn)室的工作人員進(jìn)行了被注入切開的光纖的特殊鈔票紙實(shí)驗(yàn)?？梢詮脑摴饫w測量散斑圖，以及數(shù)字符號版本在該鈔票的側(cè)面上印刷為條碼。然而，Kralovec報道該想法不能正確地工作，因?yàn)楣饫w太易碎，以及當(dāng)鈔票流通時，由于磨損，散斑圖快速改變。這表示從用在鈔票中的光纖測量的散斑圖不再匹配條碼，以致鈔票不再能以預(yù)期方式，由散斑圖來驗(yàn)證。
Anderson[5]在其2001課本第251頁也簡單地談及似乎與Kravolec[4]所述類似的方案，用于監(jiān)視武器管制協(xié)定。Anderson觀察到許多材料具有唯一的表面，或可以通過用少量炸藥侵蝕它們，來做出這樣的表面。這也就是說，使得易于識別固定設(shè)備，諸如重的大炮，其中，識別每一個槍筒足以防止被任一方欺騙武器管制協(xié)定。Anderson報道使用激光散斑技術(shù)來測量槍筒的表面圖，記錄在日志中或粘附在裝置上，作為機(jī)器可讀數(shù)字簽名。
代替使用激光散斑，存在一組更直接的建議方案，簡單地以高分辨率來成像物品，并將該高分辨率圖像用作唯一特性，然后可以被再成像用于驗(yàn)證真實(shí)性。這可以被視為采用用于由警方保存的指紋庫的傳統(tǒng)方法。
US 5,521,984[6]建議使用光學(xué)顯微鏡來獲得小面積昂貴物品，諸如繪畫、雕刻、郵票、寶石或特殊文檔的圖像。
Anderson[5]在他的2001課本的第252頁報道郵政系統(tǒng)正考慮基于用顯微鏡直接成像信封的這種方案。報道生成信封的紙纖維的圖像，提取圖案并記錄在數(shù)字標(biāo)記的郵政郵戳中。
US 5,325,167[7]建議了根據(jù)類似方案，成像昂貴文檔的一部分上的色粉顆粒的顆粒結(jié)構(gòu)。
通過該在前工作，存在對理想驗(yàn)證方案很顯然的各種所需特性。
該報道的基于磁性或散斑的技術(shù)似乎能提供高安全級，但對具體實(shí)現(xiàn)，需要定制特殊材料[1，2，3]以便確保探測結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性[4]。在許多情況下，將標(biāo)志集成到將固定的物品中是不現(xiàn)實(shí)的。特別地，將樹脂標(biāo)志或磁性芯片集成在紙或紙板中并不容易，并且包含相當(dāng)大的費(fèi)用。為了與紙或紙板集成，任一標(biāo)志理論上應(yīng)當(dāng)是可印刷的。另外，還存在基于可貼標(biāo)志的方法的固有安全風(fēng)險，因?yàn)樵摌?biāo)志可能被拆卸并貼到不同的物品上。
所報道的直接成像技術(shù)[5，6，7]具有它們直接從物品獲得它們的數(shù)字簽名而避免需要特殊標(biāo)志的優(yōu)點(diǎn)。然而，它們的固有安全性很低。例如，它們易受到對于存儲的圖像數(shù)據(jù)的欺詐訪問，允許制作可被不正確地驗(yàn)證為真實(shí)的物品，或通過簡單使用高分辨率打印機(jī)來打印當(dāng)查看真實(shí)物品的相關(guān)部分時在顯微鏡下所看到的圖像來進(jìn)行仿造。直接成像技術(shù)的安全級也與成像數(shù)據(jù)量成比例，為了更高安全級，迫使使用昂貴的高分辨率成像裝置。在一些應(yīng)用，諸如郵政分選或鈔票驗(yàn)證中這是可接受的，但在許多應(yīng)用中是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明源自有關(guān)使用由磁性材料制成的標(biāo)志來應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)明人的工作，其中，通過影響標(biāo)志的磁響應(yīng)的磁性材料中的不可再現(xiàn)缺陷來提供唯一性[1]。作為該工作的一部分，以條碼格式來制作磁性材料，也就是，制作為許多平行的條。同樣，通過用磁性讀取器來掃過磁場，來讀取條的唯一磁響應(yīng)，構(gòu)建光學(xué)掃描儀，以便通過在條碼上掃描激光束，以及使用條碼條和在其上形成條碼條的物品的可變反射率的對照，來讀取條碼。該信息與磁特性互補(bǔ)，因?yàn)槭褂脳l碼以一種非常公知的自驗(yàn)證方案來編碼唯一磁響應(yīng)的數(shù)字簽名，例如如上所述用于鈔票[4]。
令發(fā)明人非常吃驚的是，當(dāng)使用這個光學(xué)掃描儀時發(fā)現(xiàn)，在其上支撐磁性芯片的紙質(zhì)背景材料對掃描儀給出唯一的光學(xué)響應(yīng)。在進(jìn)一步研究之后，確定許多其他非定制表面，諸如各種紙板和塑料的表面顯示出相同的效應(yīng)。此外，發(fā)明人已經(jīng)確定，唯一特性至少部分由散斑引起，但也包括非散斑作用。
由此發(fā)現(xiàn)，可以獲得基于散斑的技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，而不必使用特殊定制的標(biāo)志或以任何其他方式特殊定制物品。特別地，許多種紙和紙板已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)由相干光束產(chǎn)生唯一特性散射信號，使得可以從幾乎任何紙質(zhì)文檔或紙板封裝項(xiàng)獲得唯一數(shù)字簽名。
用于安全裝置的上述現(xiàn)有技術(shù)散斑讀取器似乎基于用準(zhǔn)直，即非聚焦激光束來照射整個標(biāo)志，并用CCD來成像最終散斑圖的有效立體角部分[2，3]，從而獲得由大的數(shù)據(jù)點(diǎn)陣列組成的標(biāo)志的散斑像。
由本發(fā)明人使用的讀取器不以這種方式進(jìn)行操作。它使用角度分開的四個單通道檢測器(四個簡單的光電晶體管)來僅收集來自散射激光束的四個信號分量。將激光束聚焦到僅覆蓋表面的非常小部分的光點(diǎn)。當(dāng)在表面上掃描光點(diǎn)時，通過四個單通道檢測器，從表面上的不同局部區(qū)域收集信號。來自物品的特性響應(yīng)因此由來自物品表面上的大量(通常上百或上千)不同局部區(qū)域的獨(dú)立測量組成。盡管使用四個光電晶體管，但僅使用來自單個光電晶體管的分析表明，能僅由該單通道導(dǎo)出唯一特性響應(yīng)。然而，如果在響應(yīng)中包括四通道中的另外的通道，則將獲得更高的安全級。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于確定來自排列在讀取體積中的物品的簽名的裝置，包括用于生成相干光束的源；檢測器裝置，用于從當(dāng)相干光束從所述讀取體積散射時獲得的信號，收集數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，其中，不同數(shù)據(jù)點(diǎn)集合與來自讀取體積的不同部分的散射有關(guān)；以及數(shù)據(jù)采集和處理模塊，用于從所述數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定物品的簽名。
在一些實(shí)施例中，通過提供驅(qū)動器，用于使相干光束在讀取體積上移動，來確保不同數(shù)據(jù)點(diǎn)集合與來自讀取體積的不同部分的散射有關(guān)，以及使相干光束尺寸化為具有基本上小于讀取體積在垂直于相干光束的平面中的投影的橫截面，使得相干光束在驅(qū)動器的作用下，采樣所述讀取體積的不同部分?？梢酝ㄟ^在保持固定的物品上移動光束的電動機(jī)來提供驅(qū)動器。該驅(qū)動電動機(jī)可以是伺服電動機(jī)，自由運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)，步進(jìn)電動機(jī)或任何適當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)類型。另外，在低成本讀取器中，該驅(qū)動器可以是手動的。例如，操作者可以通過將安裝物品的支架移過靜態(tài)光束，在讀取體積上掃描光束。相干光束的橫截面將通常比讀取體積的投影小至少一個數(shù)量級(最好至少兩個數(shù)量級)，以便能收集大量的獨(dú)立數(shù)據(jù)點(diǎn)?？梢蕴峁┚劢寡b置，用于將相干光束聚焦到讀取體積中的焦點(diǎn)。聚焦裝置可以配置成將相干光束聚焦到細(xì)長焦點(diǎn)，在任一情況下，最好將驅(qū)動器配置成在與細(xì)長焦點(diǎn)的長軸橫向的方向上，在讀取體積上移動相干光束。能方便地通過柱面透鏡或等效的鏡面裝置來提供細(xì)長焦點(diǎn)。
在其他實(shí)施例中，能確保不同數(shù)據(jù)點(diǎn)集合與來自讀取體積的不同部分的散射有關(guān)在于，檢測器裝置包括多個檢測器通道，檢測器通道排列和配置成檢測來自讀取體積的各個不同部分的散射。這可以通過定向檢測器、通過光纖或其他措施局部收集信號來實(shí)現(xiàn)。通過定向檢測器或信號的其他局部收集，相干光束不需要被聚焦。事實(shí)上，相干光束可以是靜態(tài)的，并照射整個采樣體積?？梢酝ㄟ^相對于檢測器元件合并或者相對于檢測器元件固定的聚焦透鏡，來實(shí)現(xiàn)定向檢測器。可以結(jié)合微透鏡來使用光纖。
讀取器可以進(jìn)一步包括外殼，用于容納至少部分檢測器裝置，并具有讀取孔，相對該讀取孔放置物品以便使其定位在讀取體積中。對于現(xiàn)場使用，設(shè)想讀取器將是基于具有讀取孔的外殼的自備單元。因此，可以將例如由客戶官員或貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)官員驗(yàn)證的物品放在讀取孔之上的設(shè)定位置。讀取孔通常將由透明窗覆蓋以避免灰塵進(jìn)入光學(xué)部件。
其他形式的讀取器可以更適合于生產(chǎn)線使用。例如，讀取器可以進(jìn)一步包括物品傳送器，用于將物品或更可能是一系列類似的物品移過相干光束。在生產(chǎn)環(huán)境中，相干光束可以是靜態(tài)的以及物品移過它。例如，香水的包裝盒可以在設(shè)定高度上的傳送帶上經(jīng)過并與水平激光束相交。
在許多情況下，用于將給定形狀的物品定位在相對于讀取體積的固定位置的物理位置輔助裝置將是有用的。將期望僅物品的小部分，諸如包裝或一張紙或護(hù)照的項(xiàng)將通常用來獲得簽名。因此，當(dāng)重新讀取物品用于驗(yàn)證時重要的是，如最初所做的那樣來測量物品的同一部分。為了幫助，該物理位置輔助裝置可以是有用的。
可以使用各種檢測器裝置。
當(dāng)檢測器裝置僅由單個檢測器通道組成時，可以制成可工作讀取器。其他實(shí)施例使用由角度分布的一組檢測器元件組成，并用來收集讀取體積的每個不同部分，最好是一小組幾個檢測器元件的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)的檢測器裝置。當(dāng)簽名包含來自同一組的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的比較的影響時，提供安全性增強(qiáng)。該比較可以方便地包含互相關(guān)。
盡管能通過僅一個檢測器通道來制成工作讀取器，最好是至少2個通道。這允許將生成的檢測器信號之間的互相關(guān)，其用于與確定簽名有關(guān)的信號處理。設(shè)想2和10個檢測器通道之間對大多數(shù)應(yīng)用是適合的，2至4個目前被認(rèn)為是裝置簡易性和安全性之間的最佳平衡。
將檢測器元件有利地排列在與讀取體積相交的平面中，相對于相干光束軸，在平面中角度地分布該對的每一構(gòu)件，最好，在光束軸的每一側(cè)具有一個或多個檢測器元件。然而，非平面檢測器排列也是可接受的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用由不同檢測器獲得的信號的互相關(guān)提供了用于增加安全級并用于允許隨時間更可靠地再現(xiàn)簽名的有價值數(shù)據(jù)。從科學(xué)觀點(diǎn)看，互相關(guān)的效用有點(diǎn)令人驚訝，因?yàn)樯邎D固有地不相關(guān)(除來自圖中的相對點(diǎn)的信號外)。換句話說，對于散斑圖，通過定義，在來自不同檢測器的信號之間將存在零互相關(guān)，只要在與激發(fā)位置相交的公共平面中，它們不排列在從激發(fā)位置偏移的相等大小角度上。使用互相關(guān)作用的值因此表示散射信號的重要部分不是散斑。非散斑作用可以被視為從復(fù)曲面(諸如紙纖維扭絞)直接散射或衍射散射作用的結(jié)果。目前，散斑和非散斑散射信號作用的相對重要性不清楚。然而，從迄今執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)可以看出，檢測器并沒有測量到純散斑圖，而是具有散斑和非散斑分量的復(fù)合信號。
將互相關(guān)分量并入簽名還能用于提高安全性。這是因?yàn)?，即使可以使用高分辨率打印來生成再現(xiàn)真正物品表面上的時比度變化的物品，這將不能匹配通過掃描真正物品獲得的互相關(guān)系數(shù)。
在主要實(shí)施例中，檢測器通道由簡單光電晶體管形式的分立檢測器部件組成?？梢允褂闷渌唵畏至⒉考?，諸如PIN二極管或光電晶體管。還將使用集成檢測器部件，諸如檢測器陣列，盡管這會增加裝置的復(fù)雜度和成本。
從修改激光束在待掃描物品上的照射角度的初始實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上很重要的是，激光束幾乎垂直入射到被掃描的表面上以便獲得能通過小的變化，從同一表面重復(fù)測量的特性，即使當(dāng)測量之間物品退化。至少一些現(xiàn)有技術(shù)讀取器使用傾斜入射[2]。一旦意識到，該效果似乎是顯而易見的，但如由一些現(xiàn)有技術(shù)的散斑讀取器，包括Ezra等人[2]的設(shè)計(jì)證明，很顯然不是立即顯而易見，事實(shí)上，由本發(fā)明人構(gòu)建第一原型讀取器。通過在實(shí)驗(yàn)室條件下，具有傾斜入射的發(fā)明人的第一原型讀取器合理地起作用，但對用作物品的紙的退化相當(dāng)敏感。例如，用手指摩擦紙足以引起在重新測量看起來相當(dāng)?shù)牟町?。第二原型讀取器使用垂直入射，并已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)相對于常規(guī)處理的紙的退化，以及更嚴(yán)重的事件，諸如通過各種打印機(jī)，包括激光打印機(jī)，通過復(fù)印機(jī)，在上面寫，在上面打印，在爐中專門焦燒以及擠壓和重新變平，是很強(qiáng)健的。
因此，安裝該源以便使相干光束對準(zhǔn)到讀取體積上，以便通過近垂直入射照到物品是有利的。通過近垂直入射表示±5，10或20度。另外，能使光束對準(zhǔn)以便在物品上具有傾斜入射。在物品上掃描光束時，這通常將具有負(fù)面影響。
還注意到，在詳細(xì)描述中所述的讀取器中，在反射中安置檢測器裝置，以便檢測從讀取體積散射回的輻射。然而，如果物品是透明的，則可以在透射中安置檢測器。
在一組實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集和處理模塊用來進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)點(diǎn)以識別遵循預(yù)定編碼協(xié)議的信號分量并由此生成參考簽名。設(shè)想在多數(shù)實(shí)施例中，預(yù)定編碼協(xié)議的特性基于對比度，即散射信號強(qiáng)度。特別地，可以使用傳統(tǒng)的條碼協(xié)議，其中，在1D條碼或用于2D條碼的更復(fù)雜圖案的情況下，條碼以條紋形式打印或應(yīng)用到物品上。在這種情況下，數(shù)據(jù)采集和處理模塊能用來執(zhí)行比較，以便確定參考簽名是否與通過讀取已經(jīng)放在讀取體積中的物品獲得的簽名相匹配。因此，物品，諸如一張紙可以被標(biāo)記成具有其自己特性的數(shù)字標(biāo)記版本，諸如條碼。應(yīng)當(dāng)從具有單向函數(shù)的物品特性來獲得參考簽名，即，使用要求私鑰的不對稱加密算法。這作為對于具有讀取器的未授權(quán)第三方的阻擋，該未授權(quán)第三方希望讀取仿造物品并在它們上打印表示根據(jù)加密方案的讀取器的掃描的標(biāo)簽。典型地，條碼標(biāo)簽或其他標(biāo)記將表示可由公鑰譯碼的密碼，以及將預(yù)留私鑰用于授權(quán)的標(biāo)簽方。
可以提供先前記錄的簽名的數(shù)據(jù)庫，其中，數(shù)據(jù)采集和處理模塊用來訪問數(shù)據(jù)庫，并執(zhí)行比較以便確定數(shù)據(jù)庫是否包含與已經(jīng)放在讀取體積中的物品的簽名的匹配。數(shù)據(jù)庫可以是形成讀取器裝置的一部分的大存儲器件的一部分，或可以位于遠(yuǎn)程位置，并通過電信鏈路由讀取器訪問。電信鏈路可以采用任何傳統(tǒng)形式，包括無線和固定鏈路，以及可用在互聯(lián)網(wǎng)上。在至少一些操作模式下，數(shù)據(jù)采集和處理模塊用來如果未找到匹配，則允許將簽名添加到數(shù)據(jù)庫中。由于顯然的原因，該工具通常將允許授權(quán)個人。
當(dāng)使用數(shù)據(jù)庫時，除存儲簽名外，它還可以用來將數(shù)據(jù)庫中的簽名與有關(guān)物品的其他信息，諸如文檔的掃描副本、護(hù)照持有者的照片、有關(guān)產(chǎn)品的制造地和時間的細(xì)節(jié)、或可出售商品的意圖銷售目的地的細(xì)節(jié)相關(guān)聯(lián)(例如以便跟蹤灰色進(jìn)口)。
可以使用如上所述的讀取器裝置，以便通過讀取例如生產(chǎn)線中的一連串物品，用簽名填充數(shù)據(jù)庫，和/或以便隨后校驗(yàn)物品的真實(shí)性，例如在現(xiàn)場使用中。
本發(fā)明允許識別由各種材料，諸如紙、紙板和塑料制成的物品。
本發(fā)明允許確定是否已經(jīng)篡改物品。如果粘附的透明膜，諸如膠帶覆蓋用來創(chuàng)建簽名的掃描區(qū)，則這是可能的。如果必須去除膠帶來篡改物品，例如打開包裝盒，則可以選擇粘接使得它將不可避免地修改下面的表面。因此，即使使用類似的膠帶來重封該盒，這將是可檢測到的。
本發(fā)明提供一種識別由紙或紙板制成的物品的方法，包括使紙或紙板暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從紙或紙板的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合確定物品的簽名。
固有結(jié)構(gòu)意指物品由于其制造將固有具有的結(jié)構(gòu)，由此區(qū)別于專門為安全目的提供的結(jié)構(gòu)，諸如通過標(biāo)志給出的結(jié)構(gòu)或并入物品中的人造纖維。
紙或紙板意指由木質(zhì)紙漿工藝制成的任何物品?？梢酝ㄟ^涂覆或浸漬來處理紙或紙板，或覆蓋透明材料，諸如玻璃紙(TM)。如果特別關(guān)心表面的長期穩(wěn)定性，則可以用例如在透明涂層上噴射丙烯酸來處理紙。
數(shù)據(jù)點(diǎn)因此可被收集作為相干光束的照射位置的函數(shù)。這可以通過在物品上掃描局部相干光束，或通過使用定向檢測器來收集來自物品的不同部分的散射光，或通過兩者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。
從下述例子，本發(fā)明被認(rèn)為特別適合于紙或紙張物品1.有價值的文檔，諸如共享證書、貨物帳單、護(hù)照、政府間條約、法令、駕駛執(zhí)照、汽車性能證書、任何權(quán)威證書2.用于追蹤或跟蹤目的的任何文檔，例如郵政系統(tǒng)的信封、法律實(shí)施跟蹤的鈔票3.出售產(chǎn)品的包裝4.設(shè)計(jì)者商品，諸如時尚物品的商標(biāo)標(biāo)簽，5.化妝品、藥物或其他產(chǎn)品的包裝6.盤本身上，例如中心附近或外殼上的CD和DVD本發(fā)明還提供一種識別由塑料制成的物品的方法，包括使塑料暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從塑料的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定物品的簽名。
如果塑料對相干輻射是不透明的，則散射將來自塑料的固有表面結(jié)構(gòu)，而如果塑料是透明的，則散射可以來自相干輻射撞擊物品的任何部分。
從下述例子，本發(fā)明被認(rèn)為對塑料物品特別有用1.例如藥物的塑料包裝2.ID卡，包括銀行卡、工作人員ID卡、存儲卡—包括ID卡，特別是銀行或存儲卡上的標(biāo)記條特別有用的應(yīng)用可以是在標(biāo)記后在ID卡的標(biāo)記條上掃描，以便用于驗(yàn)證的數(shù)字簽名專用于標(biāo)記卡，并由個人的簽名和基礎(chǔ)條的表面結(jié)構(gòu)的組合形成。
在具有個人照片的ID物品的情況下(可以是塑料ID卡或來自其他材料，諸如紙護(hù)照的護(hù)照)，讀取器在ID卡的照片部分上進(jìn)行掃描(與掃描首頁或空白頁分開)可能是有用的，作為無篡改發(fā)生的測試。這是因?yàn)椋绻褂猛繉踊蛘澈夏⒄掌郊釉贗D物品上，則它必須被仿造者去除以便將仿造照片固定在ID物品上。這種仿造將被實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的讀取器識別出，因?yàn)樾碌恼掌瑢⒕哂胁煌谋砻娼Y(jié)構(gòu)。
期望任何其他材料將可由本發(fā)明識別，只要其具有適當(dāng)?shù)谋砻鹘Y(jié)構(gòu)。已經(jīng)具有微觀級的非常平滑表面的材料類型可能不適合，因?yàn)榭赡苁蔷哂蟹浅Ｉ詈?或不穩(wěn)定表面的不透明材料(例如羊毛材料)。
本發(fā)明還允許識別各種不同類型的物品，包括包裝、文檔和衣物。
本發(fā)明提供一種通過其包裝來識別產(chǎn)品的方法，包括使產(chǎn)品的包裝暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從包裝的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定產(chǎn)品的簽名。
暴露于相干輻射的包裝的相關(guān)部分可以由紙、紙板、塑料(例如玻璃紙(TM)熱縮塑料包)、金屬或具有適當(dāng)固有表面或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的其他材料制成。物品可以包含在包裝中，以及可選地，以防篡改的方式封裝該包裝。另外，該包裝可以是物品的配件，諸如用不可視損壞不能松開的連接器固定的標(biāo)簽。這對例如藥物產(chǎn)品、化妝品和香水以及飛機(jī)或陸地或水上車輛的備件特別有用。
本發(fā)明提供一種識別文檔的方法，包括使文檔暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從文檔的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定文檔的簽名。
本發(fā)明還提供一種通過固定到其上的標(biāo)簽，來識別衣物或鞋類產(chǎn)品的方法，包括使標(biāo)簽暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從標(biāo)簽的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定標(biāo)簽的簽名。該標(biāo)簽可以是附加到衣物或鞋類上的正常未修改的商標(biāo)標(biāo)簽，例如塑料、紙板。
本發(fā)明還提供一種識別諸如CD或DVD的盤的方法，包括使盤暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從盤的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定盤的簽名。
總的來說，在一些情況下，可以從出售產(chǎn)品所輔加的一些東西，諸如其包裝獲得簽名，以及在其他情況下，從物體本身，諸如從文檔或出售產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)獲得簽名。本發(fā)明可以找出許多實(shí)際應(yīng)用，例如，控制灰色市場進(jìn)口或偽造。對這些應(yīng)用，能由消費(fèi)者官員或貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)官員使用便攜式讀取器設(shè)想簽名在大多數(shù)應(yīng)用中為數(shù)字簽名。通過當(dāng)前技術(shù)的數(shù)字簽名的典型大小在200位至8k位的范圍內(nèi)，目前對于高安全性，最好具有約2k位大小的數(shù)字簽名。
本發(fā)明的另一特征是提供一種通過其固有結(jié)構(gòu)的簽名特性來標(biāo)記物品的方法，包括通過應(yīng)用上述識別方法的任何一個來獲得簽名；以及用根據(jù)機(jī)器可讀編碼協(xié)議編碼簽名的標(biāo)簽來標(biāo)記物品。
最好使用不對稱加密算法，將簽名編碼在標(biāo)簽中。例如，標(biāo)簽可以表示公鑰/私鑰加密系統(tǒng)中，可由公鑰解密的密碼。另外，可以使用對稱加密算法，將簽名編碼在標(biāo)簽中。
如果標(biāo)簽是通過打印過程施加的油墨標(biāo)簽，則非常方便地用于許多材料，特別是紙和紙板。
標(biāo)簽可以是可視的，例如條碼，或不可視的，例如當(dāng)物品為智能卡時，嵌入為智能芯片中的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還涉及根據(jù)上述標(biāo)記方法標(biāo)記的物品。


為更好理解本發(fā)明以及表明可以如何開始實(shí)施，現(xiàn)在通過舉例，參考附圖，其中圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的讀取器裝置的示意側(cè)視圖；圖2是表示讀取器裝置的讀取體積如何通過在其上掃描細(xì)長光束被采樣n次的示意透視圖；圖3是讀取器裝置的功能部件的示意框圖；圖4是表示其外部形式的讀取器裝置的透視圖；圖5是讀取器裝置的另外實(shí)施例的示意透視圖；圖6A以側(cè)視圖示意性示出了基于方向光收集和覆蓋照射，體現(xiàn)本發(fā)明的讀取器的另一成像排列；圖6B以平面圖示意性示出了用于體現(xiàn)本發(fā)明的讀取器的另一成像排列的光學(xué)覆蓋區(qū)，其中，結(jié)合通過細(xì)長光束的局部照射，使用定向檢測器；圖7是具有覆蓋約0.5×0.2mm區(qū)域的圖像的紙表面的顯微鏡圖像；圖8A表示使用圖1的讀取器，來自單個光電檢測器的原始數(shù)據(jù)，包括光電檢測器信號和編碼器信號；圖8B表示在用編碼器信號線性化以及平均振幅后，圖8A的光電檢測器數(shù)據(jù)；圖8C表示根據(jù)平均級數(shù)字化后的圖8B的數(shù)據(jù)；圖9是表示如何由掃描生成的物品的簽名的流程圖；圖10是表示如何相對于簽名數(shù)據(jù)庫，驗(yàn)證由掃描獲得的物品的簽名的流程圖；圖11是具有編碼由固有測量的表面特征獲得的數(shù)字簽名的條碼標(biāo)簽的ID卡的示意平面圖；圖12是具有編碼由固有測量表面特性獲得的數(shù)字簽名的數(shù)據(jù)的芯片的ID卡的示意平面圖；以及圖13是具有編碼由固有測量表面特性獲得的數(shù)字簽名的兩個條碼標(biāo)簽的保證文檔的示意平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的讀取器裝置1的示意側(cè)視圖。光學(xué)讀取器裝置1用于從安置在裝置的讀取體積中的物品(未示出)測量簽名。讀取體積由讀取孔10形成，讀取孔10是外殼12中的縫隙。外殼12包含該裝置的主要光學(xué)部件。該縫隙在x方向上具有主要范圍(見該圖中的插入軸)。主要光學(xué)部件是用于形成相干激光束15的激光源14，以及由多個k個光電檢測器元件組成的檢測器裝置16，其中，在該例子中，k＝4，標(biāo)記為16a，16b，16c和16d。通過柱面透鏡18，使激光束15聚焦到在y方向(垂直于該圖的平面)上延伸并位于讀取孔徑平面中的細(xì)長焦點(diǎn)。在該示例性原型讀取器中，細(xì)長焦點(diǎn)具有約2mm的長軸尺寸和約40微米的短軸尺寸。這些光學(xué)部件包含在裝配件20中。在所示的實(shí)施例中，四個檢測器元件16a...d以距離光束軸的交叉梳狀排列，以不同偏移角度分布在光束軸的任一側(cè)，以便收集從存在于讀取體積中的物品的反射中散射的光。在示例性原型中，偏移角為-70，-20，+30和+50度。選擇光束軸任一側(cè)的角度不相等，使得它們收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)盡可能獨(dú)立。所有四個檢測器元件排列在共同的平面中。當(dāng)相干光束從讀取體積散射時，光電檢測器元件16a...d檢測從位于外殼上的物品散射的光。如所示，將源安裝成使激光束15的光束軸處于z方向，以便它垂直入射到讀取孔中的物品。
通常，期望焦深大，以便位于z方向上的物品的任何差異不會導(dǎo)致讀取孔平面中的光束大小的顯著變化。在所示的原型中，焦深為約0.5mm，足夠大以產(chǎn)生良好結(jié)果。焦深、數(shù)值孔徑和工作距離的參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的，導(dǎo)致光點(diǎn)大小和焦深之間的非常公知的折衷。
驅(qū)動電動機(jī)22排列在外殼12中，用于經(jīng)適當(dāng)?shù)妮S承24或其他裝置，來提供光學(xué)組件20的線性運(yùn)動，如由箭頭26所示。驅(qū)動電動機(jī)22由此用來在x方向上在讀取孔10上線性移動相干光束，使得在與細(xì)長焦點(diǎn)的主軸橫向的方向上掃描光束15。由于在其焦點(diǎn)尺寸化相干光束15，以便在xz平面(圖的平面)中具有遠(yuǎn)小于讀取體積在垂直于相干光束的平面，即設(shè)置讀取孔的外殼壁的平面中的投影的橫截面，驅(qū)動電動機(jī)22的掃描將導(dǎo)致相干光束15在驅(qū)動電動機(jī)22的作用下，采樣讀取體積的許多不同部分。
包括圖2來示例說明該采樣，并且圖2是表示如何通過在其上掃描細(xì)長光束來采樣讀取區(qū)n次的示意透視圖。由采樣長度“1”和寬度“w”的區(qū)域的標(biāo)號為1至n的相鄰矩形表示在驅(qū)動的作用下，沿讀取孔掃描時聚焦激光束的采樣位置。進(jìn)行數(shù)據(jù)收集以便當(dāng)驅(qū)動沿縫隙掃描時，收集n個位置的每一個的信號。因此，收集與來自讀取體積的n個不同所示部分的散射有關(guān)的一系列k×n個數(shù)據(jù)點(diǎn)。同時示意性地示例說明了沿x方向，即掃描方向，在與縫隙10相鄰的外殼12的底面上形成的距離標(biāo)記28。在x方向上標(biāo)記之間的示例性間隔為300微米。
通過細(xì)長焦點(diǎn)的尾部采樣這些標(biāo)記并提供用于數(shù)據(jù)在x方向上的線性化，如在下文中進(jìn)一步詳細(xì)所述的。通過附加光電檢測器19執(zhí)行該測量，所述附加光電檢測器19是排列成收集來自與縫隙相鄰的標(biāo)記28的區(qū)域的光的定向檢測器。
在另一實(shí)施例中，標(biāo)記28由為光學(xué)組件20的一部分的專用編碼器發(fā)射器/檢測器模塊19讀取。編碼器發(fā)射器/檢測器模塊用在條碼讀取器中。例如，已經(jīng)使用基于聚焦發(fā)光二極管(LED)和光電檢測器的Agilent HEDS-1500模塊。將模塊信號饋送到作為額外檢測器通道的PIC ADC中。
通過40微米的焦點(diǎn)的示例性次要尺寸，以及x方向上2cm的掃描長度，提供2000個數(shù)據(jù)點(diǎn)以及k＝4。根據(jù)所需安全級、物品類型、檢測器通道數(shù)量“k”以及其他因素，k×n的值的典型范圍為100＜k×n＜10,000。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，增加檢測器的數(shù)量k也改進(jìn)了測量對于通過處理、打印等的物品表面退化的不靈敏度。實(shí)際上，通過迄今使用的原型，經(jīng)驗(yàn)法則是，獨(dú)立數(shù)據(jù)點(diǎn)的總數(shù)，即k×n應(yīng)當(dāng)為500或以上，以便提供具有各種表面的可接受的高安全級。
圖3是讀取器裝置的功能部件的示意框圖。通過電子鏈接23將電動機(jī)22連接到可編程中斷控制器(PIC)30。檢測器模塊16的檢測器16a...d通過各自的電連接線17a...d連接到作為PIC 30的一部分的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)。類似的電連接線21將標(biāo)記讀取檢測器19連接到PIC 30。將理解到，代替或結(jié)合電連接，也可以使用光學(xué)或無線連接。通過串行連接32將PIC 30與個人計(jì)算機(jī)(PC)34連接。PC 34可以是臺式或膝上型計(jì)算機(jī)。作為PC的替代方案，也可以使用其他智能裝置，例如個人數(shù)字助理(PDA)或?qū)Ｓ秒娮訂卧?。PIC 30和PC 34共同形成數(shù)據(jù)采集和處理模塊36，用于由檢測器16a...d所收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合來確定物品的簽名。PC 34通過接口連接38訪問數(shù)據(jù)庫(dB)40。數(shù)據(jù)庫40可以駐留在PC 34上的存儲器中，或存儲在其驅(qū)動上。另外，數(shù)據(jù)庫40可以遠(yuǎn)離PC 34并通過無線通信，例如使用移動電話服務(wù)或無線局域網(wǎng)(LAN)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)來訪問。此外，數(shù)據(jù)庫40可以本地存儲在PC 34上，但從遠(yuǎn)程源定期下載。
數(shù)據(jù)庫40包含先前記錄的簽名的庫。編程PC 34以便在使用中訪問數(shù)據(jù)庫40，并執(zhí)行比較以便確定數(shù)據(jù)庫40是否包含與已經(jīng)位于讀取體積中的物品的簽名的匹配。也可以編程PC 34，以便允許如果未找到匹配，則將簽名添加到數(shù)據(jù)庫中。預(yù)留該使用模式以便由授權(quán)用戶使用，以及可以從將專用于驗(yàn)證目的的領(lǐng)域中的系統(tǒng)中省略。
圖4是表示其外形的讀取器裝置1的透視圖。易于看到外殼12和縫隙狀讀取孔10。物理位置輔助裝置42也明顯并提供用于在與讀取孔10有關(guān)的固定位置中，定位給定外形的物品。在所示的例子中，物理位置輔助裝置42以直角支架的形式，可以在其中定位文檔或包裝盒的角。這確保了每當(dāng)需要掃描物品，可以將物品的相同部分定位在讀取孔10中。對于具有輪廓分明的角的物品，諸如紙張、護(hù)照、ID卡和包裝盒來說，簡單角支架或等效則足以。
能提供文檔饋送裝置以確保物品位置一致。例如，該裝置能遵循用于文檔掃描儀、復(fù)印機(jī)或文檔管理系統(tǒng)的任何傳統(tǒng)格式。對于包裝盒，替代方案將是提供適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)孔，例如矩形橫截面孔，用于容納矩形盒的基座，或用于容納管狀盒(即圓柱盒)的基座的圓形橫截面孔。
圖5是表示用于檢測成批物品的讀取器裝置1’的另一實(shí)施例的示意透視圖。該讀取器基于能在其上放置包裝物品的傳送帶44，為簡化表示，僅示出了一個物品5。當(dāng)物品5通過傳送帶44時，由靜態(tài)激光束15掃描物品5上的讀取區(qū)10’。由在除傳送帶44外的位置中固定放置的激光源14生成激光束15。激光源14具有整體光束聚焦透鏡(未示出)，用于產(chǎn)生在z方向(即與地面平行)上傳播的鉛筆狀近準(zhǔn)直光束，以便在高度’h’處在傳送帶44上面通過，以便在高度“h”處與物品5相交以掃描讀取區(qū)10’。光束橫截面可以是光點(diǎn)，即圓形(由整體球面透鏡產(chǎn)生)，或在y方向上延伸的線(例如，由整體柱面透鏡產(chǎn)生)。盡管僅示出了一個物品，將意識到能傳送類似物品流，并且當(dāng)它們通過光束15時被連續(xù)掃描。
基于傳送機(jī)的讀取器裝置的功能部件與如上所述的獨(dú)立讀取器裝置類似。唯一實(shí)質(zhì)差異是物品移動，而不是激光束移動，以便在掃描束和物品之間生成所需的相對運(yùn)動。
預(yù)期基于傳送機(jī)的讀取器能用在生產(chǎn)線或倉庫環(huán)境中，通過讀取一連串物品，由簽名填充數(shù)據(jù)庫。作為控制，可以再次掃描每一物品以便校驗(yàn)記錄的簽名可以被校驗(yàn)。通過連續(xù)操作的兩個系統(tǒng)，或每一物品從其中通過兩次的一個系統(tǒng)來完成此功能。批掃描也能用在銷售點(diǎn)(POS)，或使用基于POS裝置部件的讀取器裝置。
上述實(shí)施例基于局部激發(fā)小橫截面的相干光束，結(jié)合接受在包括局部激發(fā)區(qū)的更大區(qū)域上散射的光信號的檢測器?？梢栽O(shè)計(jì)功能上等效的光學(xué)系統(tǒng)，基于僅收集來自局部區(qū)域的光的定向檢測器，結(jié)合更大區(qū)域的激發(fā)。
圖6A以側(cè)視圖，示意性地表示用于體現(xiàn)基于定向光收集和相干光束的覆蓋照射的本發(fā)明的讀取器的成像裝置。結(jié)合柱面微透鏡陣列46排列陣列檢測器48，使得檢測器陣列48的相鄰條僅收集來自讀取體積中的相應(yīng)相鄰條的光。參考圖2，排列每一柱面微透鏡以便收集來自n個采樣條之一的光信號。然后，可以通過整個讀取體積的覆蓋照射而發(fā)生相干照射(在圖中未示出)。
在一些情況下，結(jié)合局部激發(fā)和局部檢測的混合系統(tǒng)也有用。
圖6B以平面視圖，示意性地表示這種用于體現(xiàn)本發(fā)明的讀取器的混合成像裝置的光學(xué)覆蓋區(qū)，其中，結(jié)合細(xì)長光束的局部照射，使用定向檢測器。該實(shí)施例可以被視為圖1的實(shí)施例的改進(jìn)，其中，提供定向檢測器。在該實(shí)施例中，提供三組定向檢測器，每組用于收集來自沿“1×w”激發(fā)條的不同部分的光。通過虛線圓，示出了來自讀取體積的平面的收集區(qū)，以便第一組例如2檢測器收集來自激發(fā)條上部的光信號，第二組檢測器收集來自激發(fā)條中部的光信號，以及第三組檢測器收集來自激發(fā)條下部的光信號。所示每一組檢測器具有直徑約1/m的圓形收集區(qū)，其中，m是激發(fā)條的細(xì)分?jǐn)?shù)量，其中在本例子中，m＝3。用這種方式，對于給定掃描長度1，能使獨(dú)立數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量增加m倍。如下所述，對除收集采樣散斑圖的光信號以外的目的，可使用一個或多個不同組定向檢測器。例如，可以使用一組以適合于條碼掃描的方式收集光信號。如果是這種情況，那一組僅包含一個檢測器就足夠，因?yàn)楫?dāng)僅掃描用于對照時，將沒有獲得互相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)在，描述適合于執(zhí)行本發(fā)明的各種讀取器裝置的原理結(jié)構(gòu)部件和功能部件，現(xiàn)在描述用于確定簽名的數(shù)值處理。將理解到，該數(shù)值處理大部分用在PC 34上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序以及從屬于PIC 30的一些元件來實(shí)現(xiàn)。
圖7是紙表面的顯微鏡圖像，該圖像覆蓋約0.5×0.2mm的區(qū)域。包括該圖來示例說明諸如來自紙的宏觀平的表面在許多情況下是在宏觀比例高度結(jié)構(gòu)化的。對于紙，作為組成紙的木質(zhì)纖維的交織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果，表面被宏觀高度結(jié)構(gòu)化。該圖還示例約10微米的木質(zhì)纖維的特性長度尺度。該尺寸與相干光束的光波長具有正確的關(guān)系以便產(chǎn)生衍射，由此產(chǎn)生散斑，以及還漫射具有根據(jù)纖維方向的剖面的散射。由此將意識到，如果讀取器被設(shè)計(jì)用于特定類商品，則可以使激光的波長適合于待掃描的商品類的結(jié)構(gòu)特征大小。從該圖很顯然，每頁紙的局部表面結(jié)構(gòu)將是唯一的，它取決于各個木質(zhì)纖維如何排列。一頁紙由此與專門創(chuàng)建的標(biāo)志，諸如現(xiàn)有技術(shù)的特殊樹脂標(biāo)志或磁性材料沉積沒有區(qū)別，因?yàn)樗哂凶鳛橛勺匀环▌t管理的制造過程的結(jié)果的唯一結(jié)構(gòu)。這同樣適用于許多其他類型的物品。
換句話說，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)可以以直接方式從各種日常物品測量到唯一特性時，為制造特殊定制的標(biāo)志而努力和花錢根本沒有意義?，F(xiàn)在，描述利用物品表面(在透射的情況下內(nèi)部)的自然結(jié)構(gòu)的散射信號的數(shù)據(jù)收集和數(shù)值處理。
圖8A表示來自圖1的讀取器的光電檢測器16a...d的單獨(dú)一個的原始數(shù)據(jù)。該圖描繪出任意單位(a.u.)的信號強(qiáng)度和點(diǎn)數(shù)n(見圖2)。在I＝0-250之間波動的較高跡線是來自光電檢測器16a的原始信號數(shù)據(jù)。較低跡線是從標(biāo)記28(見圖2)拾取的編碼器信號，處于I＝50附近。
圖8B表示在通過編碼器信號線性化后，圖8A的光電檢測器數(shù)據(jù)(注意，盡管x軸與圖8A不同刻度，這不重要)。另外，計(jì)算強(qiáng)度的平均值并從強(qiáng)度值中減去。由此處理后的數(shù)據(jù)值在0上下波動。
圖8C表示數(shù)字化后，圖8B的數(shù)據(jù)。所采用的數(shù)字化方案是簡單的二進(jìn)制方案，其中，將任一正強(qiáng)度值設(shè)置在值1，并將任一負(fù)強(qiáng)度值設(shè)置在0。將意識到，也能使用多狀態(tài)數(shù)字化，或許多其他可能的數(shù)字化方法的任何一個。數(shù)字化的最重要特征僅是，一致地采用相同數(shù)字化方案。
圖9是表示如何由掃描來生成物品的簽名的流程圖。
步驟S1是數(shù)據(jù)采集步驟，在該步驟期間，在整個掃描長度上，每約1ms獲得每一光電檢測器處的光學(xué)強(qiáng)度。同時，獲得編碼器信號作為時間的函數(shù)。注意到，如果掃描電動機(jī)具有高線性精度(例如步進(jìn)電動機(jī))，則可以不需要數(shù)據(jù)的線性化。由從ADC 31取出數(shù)據(jù)的PIC 30獲得數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)點(diǎn)從PIC 30實(shí)時傳送到PC 34。另外，數(shù)據(jù)點(diǎn)也可以存儲在PIC 30的存儲器中，然后在掃描結(jié)束時傳送到PC 34。在下文中，將在每一掃描中收集的每檢測器通道的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量n定義為N。另外，將值ak(i)定義為來自光電檢測器k的第i個存儲的強(qiáng)度值，其中i從1至N。由這種掃描獲得的兩個原始數(shù)據(jù)集的例子如圖8A所示。
步驟S2使用數(shù)值內(nèi)插來局部擴(kuò)展和收縮ak(i)，使得編碼器轉(zhuǎn)變在時間上平均間隔。這對電動機(jī)速度的局部變化進(jìn)行校正。該步驟在PC 34中由計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行。
步驟S3是可選步驟。如果執(zhí)行，該步驟相對于時間數(shù)值地微分?jǐn)?shù)據(jù)。也可以期望將弱平滑函數(shù)應(yīng)用于該數(shù)據(jù)。微分可用于高度結(jié)構(gòu)化表面，因?yàn)樗鄬τ谙嚓P(guān)(散斑)作用衰減來自信號的不相關(guān)作用。
步驟S4是對每個光電檢測器，在N個數(shù)據(jù)點(diǎn)上取記錄的信號的平均值的步驟。對于每個光電檢測器，從所有數(shù)據(jù)點(diǎn)減去該平均值，使得數(shù)據(jù)分布在0強(qiáng)度附近?，F(xiàn)在參考圖8B，該圖表示在線性化和減去計(jì)算的平均值之后，掃描數(shù)據(jù)集的例子。
步驟S5數(shù)字化模擬光電檢測器數(shù)據(jù)以便計(jì)算掃描的數(shù)字簽名表示。通過應(yīng)用下列規(guī)則來獲得該數(shù)字簽名ak(i)＞0映射到二進(jìn)制“1”，以及ak(i)＜＝0映射到二進(jìn)制“0”。將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集被定義為dk(i)，其中，i從1到N。物品的簽名可以有利地包含除剛剛所述的強(qiáng)度數(shù)據(jù)的數(shù)字化簽名外的其他分量。現(xiàn)在，描述這些另外的可選簽名分量。
步驟S6是可選步驟，其中，創(chuàng)建更小的“縮略圖”數(shù)字簽名。這通過平均相鄰的m個讀數(shù)組，或最好，通過拾取每第c個數(shù)據(jù)點(diǎn)來完成，其中c是縮略圖的壓縮因子。后者是優(yōu)選的，因?yàn)槠骄赡懿怀杀壤胤糯笤肼暋Ｓ迷诓襟ES5中的相同的數(shù)字化規(guī)則適用于簡化數(shù)據(jù)集。將縮略圖數(shù)字化定義為tk(i)，其中，t為1至N/c，以及c是壓縮因子。
步驟S7是當(dāng)存在多個檢測器通道時適用的可選步驟。附加分量是在從不同光電檢測器獲得的強(qiáng)度數(shù)據(jù)之間計(jì)算的互相關(guān)分量。2個通道存在一個可能的互相關(guān)系數(shù)，3個通道存在達(dá)三個互相關(guān)系數(shù)，以及4個通道存在達(dá)6個互相關(guān)系數(shù)等等。互相關(guān)系數(shù)是有用的，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，它們是材料類型的良好提示符。例如，對于特定類型的文檔，諸如指定類型的護(hù)照或激光打印紙，互相關(guān)系數(shù)總是似乎處于可預(yù)測范圍內(nèi)。可以在ak(i)和al(i)之間計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)互相關(guān)，其中，k≠l，以及k，l在所有光電檢測器通道數(shù)上改變。標(biāo)準(zhǔn)互相關(guān)函數(shù)Г定義如下Γ(k,l)=Σi=1Nak(i)al(i)(Σi=1Nak(i)2)(Σi=1Nal(i)2)]]>可以存儲用在以后驗(yàn)證中的互相關(guān)函數(shù)的另一方面是互相關(guān)函數(shù)中的峰值寬度，例如半最大值全寬度(FWHM，full width halfmaximum)。在下文中進(jìn)一步描述在驗(yàn)證過程中使用互相關(guān)系數(shù)。
步驟S8是計(jì)算表示信號強(qiáng)度分布的簡單強(qiáng)度平均值的另一可選步驟。這可以是用于不同檢測器的每一個平均值的整體平均值，或用于每個檢測器的平均值，諸如ak(i)的均方根值。如果如在上述讀取器中，在垂直入射的任一側(cè)成對排列檢測器，則可以使用用于每對檢測器的平均值。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)度值是對于材料類型的良好天然過濾器，因?yàn)槠涫菢颖镜恼w反射率和粗糙度的簡單表示。例如，可以將去除平均值(即DC背景)后的非標(biāo)準(zhǔn)均方根值用作強(qiáng)度值。
由掃描物品獲得的簽名數(shù)據(jù)可以與簽名數(shù)據(jù)庫中所保存的記錄進(jìn)行比較用于驗(yàn)證目的，和/或?qū)懙綌?shù)據(jù)庫以便添加簽名的新記錄來擴(kuò)大現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫。
新數(shù)據(jù)庫記錄將包括在步驟S5中獲得的數(shù)字簽名、以及可選地在步驟S6中獲得的用于每個光電檢測器通道的更小縮略圖版本、在步驟S7中獲得的互相關(guān)系數(shù)、以及在步驟S8中獲得的平均值。另外，可以將縮略圖存儲在它們自己的單獨(dú)數(shù)據(jù)庫上優(yōu)化用于快速搜索，并將剩余數(shù)據(jù)(包括縮略圖)存儲在主數(shù)據(jù)庫上。
圖10是表示相對于簽名數(shù)據(jù)庫來校驗(yàn)從掃描獲得的物品的簽名的流程圖。
在簡單實(shí)現(xiàn)中，能簡單地搜索數(shù)據(jù)庫以便基于簽名數(shù)據(jù)的全集查找匹配。然而，如現(xiàn)在所述，為了加速驗(yàn)證過程，該過程最好使用更小的縮略圖，以及基于計(jì)算的平均值和互相關(guān)系數(shù)的預(yù)篩選。
驗(yàn)證步驟V1是驗(yàn)證過程的第一步驟，其是根據(jù)上述過程掃描物品，即執(zhí)行掃描步驟S1至S8。
驗(yàn)證步驟V2采用每一個縮略圖項(xiàng)并估計(jì)它與tk(i+j)之間的匹配位的數(shù)量，其中，j是被改變以便補(bǔ)償掃描區(qū)的位置誤差的位偏移。確定j的值，然后確定給出最大數(shù)量匹配位的縮略圖項(xiàng)。這是用于進(jìn)一步處理的“命中”。
驗(yàn)證步驟V3是在相對于掃描的數(shù)字簽名分析存儲用于記錄的全數(shù)字簽名之前執(zhí)行的可選的預(yù)篩選測試。在該預(yù)篩選中，在掃描步驟S8中獲得的均方根值與命中的數(shù)據(jù)庫記錄中的相應(yīng)存儲值進(jìn)行比較。如果各個平均值在預(yù)定范圍內(nèi)不相符，則拒絕“命中”被進(jìn)一步處理。然后，將該物品拒絕為未校驗(yàn)(即跳到驗(yàn)證步驟V6并發(fā)出失敗結(jié)果)。
驗(yàn)證步驟V4是在分析完整數(shù)字簽名之前執(zhí)行的另外的可選預(yù)篩選測試。在該預(yù)篩選中，將在步驟S7中獲得的互相關(guān)系數(shù)再次與命中的數(shù)據(jù)庫記錄中的相應(yīng)存儲值進(jìn)行比較。如果各個互相關(guān)系數(shù)在預(yù)定范圍內(nèi)不相符，則拒絕“命中”被進(jìn)一步處理。然后，將該物品拒絕為未校驗(yàn)(即，跳到驗(yàn)證步驟V6并發(fā)出失敗結(jié)果)。
能在校驗(yàn)步驟V4中執(zhí)行的使用互相關(guān)系數(shù)的另一校驗(yàn)是校驗(yàn)互相關(guān)函數(shù)中的峰值寬度，其中，通過將由上述掃描步驟S7中的初始掃描存儲的值與再掃描值進(jìn)行比較，來估計(jì)互相關(guān)函數(shù)Γk,l(j)=Σi=1Nak(i)al(i+j)(Σi=1Nak(i)2)(Σi=1Nal(i)2)]]>如果再掃描的峰值的寬度遠(yuǎn)高于初始掃描的寬度，則可以將此用作重新掃描的物品已經(jīng)被篡改或者可疑的指示。例如，該校驗(yàn)應(yīng)當(dāng)擊退試圖通過光電檢測器從正掃描的表面期望的相同強(qiáng)度變化來打印條碼或其他圖案而欺騙系統(tǒng)的騙子。
驗(yàn)證步驟V5是在掃描步驟S5中獲得的掃描數(shù)字簽名和命中的數(shù)據(jù)庫記錄中的相應(yīng)存儲值之間的主要比較。將整個存儲的數(shù)字化簽名dkdb(i)分成k個檢測器通道上的q個相鄰位的n塊，即，每塊具有qk位。q的典型值為4以及k的典型值為4，使得每塊16位。然后，將qk位與存儲的數(shù)字簽名dkdb(i+j)中的qk相應(yīng)位進(jìn)行匹配。如果塊內(nèi)的匹配位的數(shù)量大于或等于一些預(yù)定閾值Zthresh，則遞增匹配塊的數(shù)量。Zthresh的典型值為13。對于所有n塊重復(fù)此操作。對于不同偏移值j，重復(fù)該整個過程，以便補(bǔ)償掃描區(qū)的位置誤差，直到找到最大數(shù)量匹配塊為止。將M定義為匹配塊的最大數(shù)量，通過估計(jì)下述來計(jì)算偶然匹配的概率p(M)=Σw=n-Mnsw(1-s)n-wwnC]]>其中，s是任何兩個塊之間偶然匹配的概率(反過來，取決于Zthresh的被選值)，M是匹配塊的數(shù)量，以及P(M)是M或更多塊偶然匹配的概率。通過比較來自類似材料的不同對象的掃描，例如紙文檔的多次掃描等的數(shù)據(jù)庫內(nèi)的塊，確定s的值。對q＝4，k＝4以及Zthresh＝13的情形，發(fā)現(xiàn)s的典型值為0.1。如果qk位完全無關(guān)，則對Zthresh＝13，概率理論將得出s＝0.01。經(jīng)驗(yàn)找出更高值的事實(shí)是因?yàn)橛捎谟邢薜募す恻c(diǎn)寬度，k個檢測器通道之間的相關(guān)性和塊中的相鄰位之間的相關(guān)性。當(dāng)對于一張紙比較數(shù)據(jù)庫項(xiàng)時，那張紙的典型掃描產(chǎn)生總數(shù)510個塊中的約314個匹配塊。對上述等式，設(shè)置M＝314，n＝510，s＝0.1，得出10-177的偶然匹配概率。
驗(yàn)證步驟V6發(fā)出校驗(yàn)過程的結(jié)果。在驗(yàn)證步驟V5中獲得的概率結(jié)果可以用在成功/失敗測試中，其中，基準(zhǔn)是預(yù)定的概率閾值。在這種情況下，概率閾值可以由系統(tǒng)設(shè)置在一個等級，或可以是設(shè)置在由用戶選擇的等級的可變參數(shù)。另外，概率結(jié)果可以輸出給用戶作為信任等級，以概率本身的原始形式或以使用相對術(shù)語(例如，不匹配/不良匹配/良好匹配/優(yōu)秀匹配)或其他類別的改進(jìn)形式。
將意識到許多變化是可能的。例如，代替將互相關(guān)系數(shù)用作預(yù)篩選分量，可以將它們與數(shù)字化強(qiáng)度數(shù)據(jù)一起用作主簽名的一部分。例如，可以數(shù)字化互相關(guān)系數(shù)并添加到數(shù)字化的強(qiáng)度數(shù)據(jù)上。也可以在它們本身上數(shù)字化互相關(guān)系數(shù)并用來生成位串等等，然后可以與上述相同的方式搜索數(shù)字化的強(qiáng)度數(shù)據(jù)的縮略圖，以便找到命中。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
圖11表示具有條碼的ID卡50。ID卡也可以具有諸如照片、全息圖的獨(dú)立安全元件54，或包含專用于個人的一些生物信息。條碼被示為掃描區(qū)56的一部分。用虛線示例說明，因?yàn)槠湓贗D卡是沒有特色的。掃描區(qū)細(xì)分為包含條碼的下部區(qū)域52和空白上部區(qū)域58。將ID卡50設(shè)計(jì)成由圖6B所示類型的讀取器裝置掃描，其中，使用一個定向檢測器組來掃描條碼區(qū)52，以及使用另兩組來掃描上部區(qū)58。在該實(shí)施例中，條碼編碼通過使用本發(fā)明的方法來掃描空白上部區(qū)所獲得的簽名。
換句說話，根據(jù)本發(fā)明的方法，通過掃描卡的空白上部區(qū)，在制造ID卡時初始施加條碼，然后將條碼打印在下部區(qū)52上。由此，通過其固有結(jié)構(gòu)，即上部區(qū)58中的表面結(jié)構(gòu)的簽名特性來標(biāo)記ID卡。
注意，條碼本身可用于掃描的線性化，代替或結(jié)合如上所述的單獨(dú)線性化標(biāo)記。當(dāng)讀取器具有不良線性化的驅(qū)動，諸如用在自動取款機(jī)(ATM)中的那種滾輪驅(qū)動時，這特別有用。容許具有不良線性的驅(qū)動將允許讀取器包含在許多卡讀取裝置，諸如具有最小改進(jìn)的ATM中。事實(shí)上，條碼或甚至假標(biāo)記可以打印在卡上，僅用于線性化目的，而根本不用于加密。在那種情況下，使用參考數(shù)據(jù)庫或從卡的另一部分提取數(shù)據(jù)，例如通過從芯片(所謂的智能卡)提取數(shù)據(jù)，來執(zhí)行校驗(yàn)。
將意識到，可以使用該基本方法，通過編碼從其固有物理屬性獲得的物品本身的簽名的標(biāo)簽來標(biāo)記大量物品，例如任何可打印物品，包括紙或紙板物品或塑料物品。
給定遵循公眾公知的編碼協(xié)議的條碼或其他標(biāo)簽的公共屬性，建議確信已經(jīng)使用用于創(chuàng)建條碼的不對稱加密算法，即，使用單向函數(shù)，諸如根據(jù)非常公知的RSA算法來變換簽名。優(yōu)選實(shí)現(xiàn)是標(biāo)簽來表示公鑰/私鑰加密系統(tǒng)中的公鑰。如果由多個不同用戶使用該系統(tǒng)，則建議每一客戶具有其自己的私鑰，使得私鑰的公開將僅影響一個客戶。標(biāo)簽由此編碼公鑰，以及由授權(quán)人員安全地定位私鑰。
另外，加密可以是對稱的。在這種情況下，可以將密鑰安全地保存在防篡改存儲器或文檔掃描儀上的加密處理器智能卡中。
標(biāo)記方法的另一可預(yù)測優(yōu)點(diǎn)是，初學(xué)用戶沒有專門知識將不知道所執(zhí)行的驗(yàn)證。對用戶來說，很自然地假定讀取器裝置是簡單的條碼掃描儀以及被掃描的是條碼。
在一個例子中，對CD、DVD或具有其他內(nèi)容的盤，簽名在盤上并形成用于盤上的數(shù)據(jù)的解密密鑰的一部分。然后當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時，盤播放器從盤讀取散斑簽名。
標(biāo)記方案能用來允許純粹基于標(biāo)簽來校驗(yàn)物品，而不訪問數(shù)據(jù)庫。在原理上，這是與在現(xiàn)有技術(shù)[1]中所報道的失敗鈔票類似的方法。
然而，還設(shè)想可以結(jié)合數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證方案來使用標(biāo)記方案。例如，條碼可以編碼數(shù)字簽名的縮略圖形式，并可用來允許在參考數(shù)據(jù)庫進(jìn)行篩選前的快速預(yù)篩選。這實(shí)際上可以是非常重要的方法，因?yàn)闈撛诘卦谝恍?shù)據(jù)庫應(yīng)用中，記錄數(shù)量將變得巨大(例如上億)，以及搜索策略將變得很關(guān)鍵。固有的高速搜索技術(shù)，諸如使用位串將變得重要。
作為編碼縮略圖的條碼的替代方案，條碼(或其他標(biāo)簽)可以編碼記錄定位符，即索引或書簽，記錄定位符能用來在數(shù)據(jù)庫中快速找到正確的簽名以便進(jìn)一步比較。
另一變形是，條碼(或其他標(biāo)簽)編碼縮略圖簽名，如果數(shù)據(jù)庫不可用(例如暫時離線，或在非常遠(yuǎn)的位置進(jìn)行掃描而沒有互聯(lián)網(wǎng)訪問)，該縮略圖簽名能用來通過合理但不高的可信度獲得匹配。然后，如果數(shù)據(jù)庫可用，可將同一縮略圖用于主數(shù)據(jù)庫內(nèi)的快速記錄定位，允許執(zhí)行更高可信度的驗(yàn)證。
圖12是所謂智能卡的ID卡50的示意平面圖，其包含數(shù)據(jù)承載芯片54。由芯片54承載的數(shù)據(jù)包括簽名編碼數(shù)據(jù)，該簽名編碼數(shù)據(jù)編碼從ID卡50的固有測量表面特性獲得的數(shù)字簽名，該固有測量表面特性是從掃描區(qū)56獲得的，掃描區(qū)56在該例子中是無特色的，如由虛線所示，但能以任何所需方式被裝飾或例如包含照片。
圖13是保證文檔50的示意平面圖。掃描區(qū)56包括一個在另一個之上排列的兩個條碼標(biāo)簽52a、52b，該條碼標(biāo)簽編碼從固有測量的表面特性獲得的數(shù)字簽名，與圖11的ID卡例子類似。在用于個人簽名59的數(shù)字簽名掃描區(qū)58上下排列條碼52a，52b，如示意所示。區(qū)域58至少最好覆蓋有透明粘合覆蓋物用于防篡改。
將設(shè)想許多其他的商業(yè)例子，僅通過舉例給出了上述圖11至13。
從上述的詳細(xì)描述將理解到，如何通過暴露材料于相干輻射、收集測量從材料的固有結(jié)構(gòu)的相干輻射的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合、以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合確定物品的簽名，來識別由材料，諸如紙或紙板或塑料制成的物品。
還將理解到，掃描區(qū)的大小或在物品上位置實(shí)際上是任意的。如果需要，例如，掃描可以是光柵化以便覆蓋更大的二維區(qū)域的線性掃描。
此外，將理解到這將如何被應(yīng)用，以便通過其包裝、文檔或衣服項(xiàng)目，通過將物品暴露于相干輻射、收集測量相干輻射從材料的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合、以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合確定物品的簽名，來識別產(chǎn)品。
從數(shù)值處理的上述描述，將理解到，光束局部化的降低(例如由于相干光束的不理想聚焦，讀取體積中的光束橫截面擴(kuò)大)對系統(tǒng)將不是災(zāi)難性，而僅通過增加偶然匹配概率而降低其性能。由此，該裝置相對于裝置變化是強(qiáng)健的，提供性能的穩(wěn)定逐步降低，而不是突然的不穩(wěn)定故障。在任一情況下，執(zhí)行讀取器的自測試是簡單的，由此通過對于收集的數(shù)據(jù)執(zhí)行自相關(guān)來拾取任何裝置問題，以便確定響應(yīng)數(shù)據(jù)中的特性最小特征大小。
能應(yīng)用于紙或紙板的另一安全性測量是例如將透明封印(例如膠帶)粘接在掃描區(qū)上。選擇粘合劑足夠強(qiáng)，使得去除它將破壞必須被保護(hù)以便執(zhí)行驗(yàn)證掃描的下面的表面結(jié)構(gòu)。相同的方法能應(yīng)用于將透明聚合物或塑料膜沉積在卡上或具有類似材料的封裝上。
如上所述，讀取器可以嵌入專門設(shè)計(jì)用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置中。在其他情況下，通過將適當(dāng)輔助部件添加到原則上設(shè)計(jì)具有另一功能性的裝置，諸如復(fù)印機(jī)、文檔掃描儀、文檔管理系統(tǒng)、POS裝置、ATM、機(jī)票登機(jī)卡讀取器或其他裝置上，來設(shè)計(jì)該讀取器。
除上述具體指出的外，技術(shù)人員還將能設(shè)想本發(fā)明的許多其他變化。
參考書目[1]PCT/GB03/03917-Cowburn[2]GB 2 221 870 A-Ezra，Hare & Pugsley[3]US 6,584,214-Pappu，Gershenfeld & Smith Kravolec“Plastic tag makes foolproof ID”TechnologyResearch News，2 October 2002[5]R Anderson“Security Engineeringa guide to buildingdependable distributed systems”Wiley 2001，pages 251-252 ISBN0-471-38922-6[6]US 5,521,984[7]US 5,325,16權(quán)利要求
1.一種用于從布置在讀取體積中的物品確定簽名的裝置，包括用于生成相干光束的源；檢測器裝置，用于從當(dāng)相干光束從所述讀取體積散射時獲得的信號，收集數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，其中，不同數(shù)據(jù)點(diǎn)集合與來自讀取體積的不同部分的散射有關(guān)；以及數(shù)據(jù)采集和處理模塊，用于由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定物品的簽名。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，確保不同數(shù)據(jù)點(diǎn)集合與來自讀取體積的不同部分的散射有關(guān)在于，提供驅(qū)動用于使相干光束在讀取體積上移動，以及使該相干光束尺寸化為具有基本上小于讀取體積在垂直于相干光束的平面中的投影的橫截面，使得相干光束在驅(qū)動的作用下，采樣讀取體積的不同部分。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包括聚焦裝置，用于將相干光束引入讀取體積中的焦點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，聚焦裝置被配置成將相干光束引入細(xì)長焦點(diǎn)，以及其中，所述驅(qū)動被配置成在與細(xì)長焦點(diǎn)的主軸橫向的方向上，在讀取體積上移動相干光束。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，確保不同數(shù)據(jù)點(diǎn)集合與來自讀取體積的不同部分的散射有關(guān)在于，所述檢測器裝置包括多個檢測器通道，所述檢測器通道排列和配置成檢測來自讀取體積的各個不同部分的散射。
6.如權(quán)利要求1至5的任何一個所述的裝置，進(jìn)一步包括外殼，用于容納至少部分檢測器裝置，并具有讀取孔，相對于該讀取孔放置物品，以便使物品定位在讀取體積中。
7.如權(quán)利要求1至5的任何一個所述的裝置，進(jìn)一步包括物品傳送器，用于將物品移過相干光束。
8.如在前任一權(quán)利要求所述的裝置，包括物理位置輔助裝置，用于將給定形狀的物品定位在相對于讀取體積的固定位置。
9.如權(quán)利要求1至8的任何一個所述的裝置，其中，所述檢測器裝置包括單個檢測器通道。
10.如權(quán)利要求1至8的任何一個所述的裝置，其中，所述檢測器裝置包括角度分布并用來收集讀取體積的每個不同部分的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)的一組檢測器元件。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述簽名并入來自相同組的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的比較的作用。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述比較包含互相關(guān)。
13.如任何一個在前權(quán)利要求所述的裝置，其中，安裝所述源以便使相干光束對準(zhǔn)到讀取體積上，使得相干光束通過近垂直入射照到物品上。
14.如任何一個在前權(quán)利要求所述的裝置，其中，在反射中布置所述檢測器裝置，以便檢測從讀取體積散射回來的輻射。
15.如任何一個在前權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊用來進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)點(diǎn)，以識別遵循預(yù)定編碼協(xié)議的信號分量并由此生成參考簽名。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊用來執(zhí)行比較，以便確定參考簽名是否匹配通過讀取已經(jīng)放在讀取體積中的物品獲得的簽名。
17.如任何一個在前權(quán)利要求所述的裝置，進(jìn)一步包括以前記錄的簽名的數(shù)據(jù)庫，其中，所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊用來訪問所述數(shù)據(jù)庫，并執(zhí)行比較以便確定所述數(shù)據(jù)庫是否包含與已經(jīng)放在讀取體積中的物品的簽名的匹配。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊用來如果未找到匹配，則允許將簽名添加到數(shù)據(jù)庫中。
19.使用如權(quán)利要求1至16的任何一個的裝置，以便通過讀取一連串物品，用簽名填充數(shù)據(jù)庫。
20.使用如權(quán)利要求1至16的任何一個的裝置，以便校驗(yàn)物品的真實(shí)性。
21.使用如權(quán)利要求1至16的任何一個的裝置，以便確定物品是否已被篡改。
22.一種識別由紙或紙板制成的物品的方法，包括使紙或紙板暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從紙或紙板的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定物品的簽名。
23.一種識別由塑料制成的物品的方法，包括使塑料暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從塑料的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定物品的簽名。
24.一種通過其包裝來識別產(chǎn)品的方法，包括使產(chǎn)品的包裝暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從包裝的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定產(chǎn)品的簽名。
25.一種識別文檔的方法，包括使文檔暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從文檔的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定文檔的簽名。
26.一種通過固定到其上的標(biāo)簽來識別衣物或鞋類產(chǎn)品的方法，包括使標(biāo)簽暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從標(biāo)簽的固有結(jié)構(gòu)的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定標(biāo)簽的簽名。
27.一種識別盤的方法，包括使盤暴露于相干輻射；收集測量相干輻射從盤的散射的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；以及由數(shù)據(jù)點(diǎn)集合，確定盤的簽名。
28.一種通過其固有結(jié)構(gòu)的簽名特性來標(biāo)記物品的方法，包括通過應(yīng)用權(quán)利要求22至27的任何一個的方法來獲得簽名；以及用根據(jù)機(jī)器可讀編碼協(xié)議來編碼簽名的標(biāo)簽，來標(biāo)記物品。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，使用不對稱加密算法，將簽名編碼在標(biāo)簽中。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述標(biāo)簽代表公鑰/私鑰加密系統(tǒng)中的公鑰。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，使用對稱加密算法，將簽名編碼在標(biāo)簽中。
32.如權(quán)利要求28至32的任何一個所述的方法，其中，所述標(biāo)簽是通過打印過程施加的油墨標(biāo)簽。
33.根據(jù)如權(quán)利要求28至32的任何一個的方法標(biāo)記的物品。
全文摘要
用于從紙、紙板、塑料或許多其他材料類型制成的物品，確定數(shù)字簽名的方法和裝置。相干光源引導(dǎo)光束照射物品，以及檢測器裝置收集來自從物品的許多不同部分散射的光的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以便收集大量獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)，通常為500或更多。通過收集專用于物品的許多不同部分的大量獨(dú)立信號組成，可計(jì)算對所掃描的物品的區(qū)域唯一的數(shù)字簽名。每當(dāng)需要測試物品的真實(shí)性時，可重復(fù)該測量。使用該方法，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對制造專門定制的標(biāo)志的努力和花費(fèi)實(shí)質(zhì)上是無意義的，因?yàn)榭梢砸灾苯臃绞綇母鞣N日常物品測量唯一特性。
文檔編號G06K7/10GK1969289SQ200580013724
公開日2007年5月23日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者魯塞爾·P·考伯恩 申請人:英根亞技術(shù)有限公司