專利名稱：用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品的方法、系統(tǒng)和標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于通過(guò)將多個(gè)三維元素的隨機(jī)分布的圖像模式與連同被驗(yàn)證物品一起本地存儲(chǔ)或遠(yuǎn)離被驗(yàn)證物品所存儲(chǔ)的驗(yàn)證模式簽名進(jìn)行匹配來(lái)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品的方法、系統(tǒng)和標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
造假對(duì)全世界幾乎所有的產(chǎn)品和交易都產(chǎn)生影響，隨之導(dǎo)致公眾對(duì)產(chǎn)品和交易的真實(shí)性的信任逐漸減少。普通消費(fèi)者通常會(huì)發(fā)現(xiàn)難以將正品和假冒產(chǎn)品區(qū)分開(kāi)，這是因?yàn)檫@兩者的外觀看上去相同。據(jù)估計(jì)，全世界貿(mào)易的59T7%涉及造假，并且這種非法貿(mào)易不僅造成全球經(jīng)濟(jì)每年數(shù)十億美元的損失，還威脅著消費(fèi)者的生命、健康和安全。早期的防偽技術(shù)通常依賴于粘附至產(chǎn)品的標(biāo)牌或標(biāo)簽。例如，將一維和二維條形碼符號(hào)印刷在這些標(biāo)簽上，并且利用專用的電光讀取器來(lái)讀取以進(jìn)行產(chǎn)品識(shí)別。將射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽粘附至產(chǎn)品，并且利用專用的RFID讀取器進(jìn)行查詢。將磁條和全息圖粘附至信用卡、借記卡和身份證，并且也利用專用的讀卡器進(jìn)行讀取。然而，這些識(shí)別技術(shù)中的大多數(shù)容易被偽造者復(fù)制并使其失效。例如，印刷的條形碼符號(hào)和RFID標(biāo)簽可以容易地被復(fù)制或翻版。全息圖可以通過(guò)反向工程破解。磁條數(shù)據(jù)可以容易地被讀取和重復(fù)使用。這些識(shí)別技術(shù)是通用的，并且任何通用技術(shù)均可以被翻版、復(fù)制或通過(guò)反向工程破解，由此影響它們的防偽功能。隨后的防偽技術(shù)通常采用物理不可復(fù)制功能(PUF)，其中這些功能利用無(wú)序結(jié)構(gòu)(即以明確引進(jìn)的隨機(jī)性或內(nèi)在的隨機(jī)性為特征的微結(jié)構(gòu))的物理性質(zhì)。PUF使用挑戰(zhàn)-應(yīng)答機(jī)制。在對(duì)微結(jié)構(gòu)施加物理刺激時(shí)(被稱為挑戰(zhàn))，該刺激與物品的微結(jié)構(gòu)相互作用并提供應(yīng)答。由于微結(jié)構(gòu)依賴于制造過(guò)程中所引入的物理因素且不可預(yù)知，因此各挑戰(zhàn)-應(yīng)答行為均不同且不可預(yù)知，并且專用讀取器利用該性質(zhì)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。其它的防偽技術(shù)包括生物測(cè)定學(xué)，諸如指紋或虹膜掃描、變色墨、磁性墨、使用微型標(biāo)記的分子標(biāo)記、標(biāo)記粉、DNA標(biāo)記或分子指紋等。盡管已知的防偽技術(shù)對(duì)于期望目的而言通常令人滿意，但這些防偽技術(shù)需要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行工作的專用的專有讀取器。對(duì)于希望實(shí)地驗(yàn)證物品的一般用戶、例如希望在購(gòu)買之前驗(yàn)證零售產(chǎn)品的消費(fèi)者而言，無(wú)法獲得并利用這些讀取器。即便如此，利用專用讀取器來(lái)讀取被驗(yàn)證物品的屬性、將所讀取的屬性轉(zhuǎn)換成代碼、將該代碼與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中所有大量代碼進(jìn)行比較、并表明已獲得代碼之間的匹配，所有這些操作需要大量的時(shí)間、精力和技能，并且在多數(shù)情況下，如此大量的時(shí)間、精力和技能導(dǎo)致一般消費(fèi)者不愿費(fèi)事進(jìn)行這種驗(yàn)證。因此，需要如下用于驗(yàn)證物品的方法、系統(tǒng)和標(biāo)簽，其中在無(wú)需任何專業(yè)技能也無(wú)需采用專用讀取器的情況下，普通用戶可快速且可靠地實(shí)地進(jìn)行針對(duì)物品的驗(yàn)證，并且該驗(yàn)證無(wú)法輕易地被翻版、復(fù)制或通過(guò)反向工程破解
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品的方法，該方法包括:創(chuàng)建被驗(yàn)證物品所用的驗(yàn)證模式簽名；將至少三個(gè)三維元素的隨機(jī)分布與所述物品相關(guān)聯(lián)；使便攜型手持式攝像裝置瞄準(zhǔn)所述物品以捕捉來(lái)自所述元素的返回光作為單個(gè)圖像；根據(jù)所述單個(gè)圖像檢驗(yàn)出所述元素是三維的；對(duì)所述單個(gè)圖像進(jìn)行處理以生成所述元素的圖像模式；將所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名相比較；在所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名相匹配的情況下表明所述物品是真品。


相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能類似的元件的這些附圖連同以下的詳細(xì)說(shuō)明一起包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，用于進(jìn)一步說(shuō)明包括要求保護(hù)的本發(fā)明的概念的實(shí)施例，并解釋這些實(shí)施例的各種原理和優(yōu)點(diǎn)。圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于驗(yàn)證物品的標(biāo)簽的頂視平面圖；圖2是圖1的物品上的標(biāo)簽的部分截面放大側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明所使用的便攜型手持式攝像裝置的正視圖；圖4是圖3的裝置中的攝像組件的部分截面圖解圖；圖5是描述標(biāo)簽制作過(guò)程的步驟的流程圖；圖6是描述物品驗(yàn)證過(guò)程的步驟的流程圖；以及圖7是投射圖像分析所使用的陰影的三維元素的放大透視圖。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖中的元件是為了簡(jiǎn)便和清楚而例示的，并且并非必須按比例繪制。例如，這些附圖中的一些元件的尺寸相對(duì)于其它元件可能被放大，以有助于提高對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解。系統(tǒng)、標(biāo)簽和方法的組成部分在附圖中由傳統(tǒng)符號(hào)來(lái)適當(dāng)表示，這樣僅示出與理解本發(fā)明的實(shí)施例有關(guān)的具體細(xì)節(jié)，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能從以下說(shuō)明中顯然得知的細(xì)節(jié)不會(huì)造成公開(kāi)不明確。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品的方法，包括:創(chuàng)建被驗(yàn)證物品所用的驗(yàn)證模式簽名；將至少三個(gè)三維元素的隨機(jī)分布與所述物品相關(guān)聯(lián)；使便攜型手持式攝像裝置瞄準(zhǔn)所述物品以捕捉來(lái)自所述元素的返回光作為單個(gè)圖像；根據(jù)所述單個(gè)圖像檢驗(yàn)出所述元素是三維的；對(duì)所述單個(gè)圖像進(jìn)行處理以生成所述元素的圖像模式；將所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名進(jìn)行比較；在所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名相匹配的情況下表明所述物品是真品。有利地，攝像裝置是具有普遍用于消費(fèi)電子數(shù)字照相機(jī)中的固態(tài)成像模塊的移動(dòng)電子裝置。該移動(dòng)電子裝置通常是具有內(nèi)置成像模塊的移動(dòng)電話或智能手機(jī)，但還可以是個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、平板電腦、計(jì)算機(jī)、電子閱讀器、媒體播放器、或者具有內(nèi)置成像模塊的類似電子裝置、特別是普通用戶通常容易拿在手里的電子裝置。用戶無(wú)需專業(yè)技能就能通過(guò)簡(jiǎn)單拍攝三維元素的照片來(lái)捕捉來(lái)自這些三維元素的返回光。有利地，三維元素包括第一數(shù)據(jù)集，其中該第一數(shù)據(jù)集被配置成多個(gè)光修改顆粒和/或氣泡和/或凹陷或類似結(jié)構(gòu)或它們的組合，這些三維元素各自的大小為25微米 5毫米，優(yōu)選為50微米毫米，并且各自可以具有任意形狀、顏色、材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)(空心或?qū)嵭?或大小。這些三維元素大到足以投射陰影以及/或者具有特征性顏色，以供后續(xù)的圖像處理和分析使用。這些三維元素例如通過(guò)如下任意方式施加至物品的標(biāo)簽:通過(guò)噴墨印刷在標(biāo)簽上；或通過(guò)以固化介質(zhì)施加在標(biāo)簽上；或通過(guò)粘附至標(biāo)簽；或通過(guò)直接施加或粘附至物品；或通過(guò)直接施加或粘附至遠(yuǎn)離物品的卡片或標(biāo)牌；或通過(guò)制造期間創(chuàng)建于物品內(nèi)或物品上。因而，術(shù)語(yǔ)“標(biāo)簽”不一定是單獨(dú)實(shí)體，而且該術(shù)語(yǔ)還考慮直接沉積在物品上或嵌入物品內(nèi)的材料。光修改元素具有光學(xué)反射性或反光性、或散射性、或完全吸收性而顯現(xiàn)黑色、或部分吸收性、或相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)的多光譜吸收性而展現(xiàn)出不同的顏色，這些顆?？梢园ǖ幌抻诓Ａе?、高嶺土粘土顆粒、碳酸鈣顆粒、云母顆粒或金屬顆粒，并且這些元素可以包括但不限于隨機(jī)缺陷、氣泡或空隙。在一個(gè)實(shí)施例中，將物品所用的驗(yàn)證模式簽名遠(yuǎn)程地存儲(chǔ)在一個(gè)遠(yuǎn)離該物品的可尋址數(shù)據(jù)庫(kù)中。該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)有大量的其它物品所用的其它驗(yàn)證模式簽名。被配置成多個(gè)數(shù)據(jù)元素的第二數(shù)據(jù)集優(yōu)選通過(guò)粘附至標(biāo)簽、例如與第一數(shù)據(jù)集相鄰或疊加在第一數(shù)據(jù)集上，也與物品相關(guān)聯(lián)。這些數(shù)據(jù)元素是機(jī)器可讀的，例如，這些數(shù)據(jù)元素可以是如上所述的光修改的。當(dāng)數(shù)據(jù)元素反射和吸收光時(shí)，捕捉到來(lái)自第一數(shù)據(jù)集的返回光的同一攝像裝置可用于捕捉來(lái)自第二數(shù)據(jù)集的返回光?？梢酝瑫r(shí)或連續(xù)地捕捉來(lái)自這些數(shù)據(jù)集的返回光。有利地，第二數(shù)據(jù)集是印刷在標(biāo)簽上的一維或二維條形碼符號(hào)，而且還可以是字母數(shù)字字符的序列號(hào)、或RFID標(biāo)簽、或以磁條形式進(jìn)行編碼的代碼。該符號(hào)可以由條形、點(diǎn)或其它的形狀和字符構(gòu)成。當(dāng)進(jìn)行讀取時(shí)，第二數(shù)據(jù)集用作用于標(biāo)識(shí)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)驗(yàn)證模式簽名的地址的地址標(biāo)識(shí)符，由此使得能夠僅以該地址對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，而不必查詢?cè)摂?shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的每個(gè)驗(yàn)證模式簽名。這樣大大加快了物品驗(yàn)證并提高了現(xiàn)場(chǎng)性能。在另一實(shí)施例中，物品所用的驗(yàn)證模式簽名或該驗(yàn)證模式簽名的至少一部分本地存儲(chǔ)在物品上，優(yōu)選作為標(biāo)簽上的第二數(shù)據(jù)集的一部分或全部。有利地，第二數(shù)據(jù)集是利用墨印刷在標(biāo)簽上的二維條形碼符號(hào)。當(dāng)利用讀取第一數(shù)據(jù)集的同一攝像裝置讀取第二數(shù)據(jù)集時(shí)，快速地將圖像模式與驗(yàn)證模式簽名的本地存儲(chǔ)部分進(jìn)行比較，從而更進(jìn)一步加快物品驗(yàn)證性能。當(dāng)僅將驗(yàn)證模式簽名的一部分本地存儲(chǔ)在物品上時(shí)，其余部分可以包含對(duì)于驗(yàn)證該驗(yàn)證模式簽名有用的附加信息。通常，默認(rèn)進(jìn)行遠(yuǎn)程驗(yàn)證，并且僅在無(wú)法訪問(wèn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下才進(jìn)行本地驗(yàn)證?，F(xiàn)在參考附圖，圖1的附圖標(biāo)記10表示用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品12的標(biāo)簽。使標(biāo)簽10與被驗(yàn)證物品12相關(guān)聯(lián)，并且可以對(duì)任何物品進(jìn)行驗(yàn)證。優(yōu)選地，標(biāo)簽10具有例如紙張、箔或薄膜的基底、以及位于該基底的底面上的粘合層20 (圖2)，其中粘合層20用于使標(biāo)簽10粘貼至物品12。該基底可以具有單件或多部分設(shè)計(jì)。標(biāo)簽10包括粘附在標(biāo)簽基底上的第一數(shù)據(jù)集14，其中第一數(shù)據(jù)集14被配置成多個(gè)三維元素、例如為至少三個(gè)三維元素、更優(yōu)選為圖廣2中的代表元素PfP7的隨機(jī)分布。如以下所述，三維元素PfP7是光修改顆粒和/或氣泡和/或凹陷和/或類似結(jié)構(gòu)和/或它們的組合，其中這些三維元素各自的大小為25微米飛毫米，優(yōu)選為50微米毫米，并且各自足夠大以在基底或物品上投射陰影以供圖像分析使用。光修改元素具有光學(xué)反射性或反光性、或散射性、或完全吸收性而顯現(xiàn)黑色、或部分吸收性、或相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)的多光譜吸收性而展現(xiàn)出不同的顏色，這些顆?？梢园ǖ幌抻诓Ａе?、高嶺土粘土顆粒、碳酸鈣顆粒、云母顆?；蚪饘兕w粒，并且這些元素可以包括但不限于隨機(jī)缺陷、氣泡或空隙。盡管例示為球形，但三維元素P1-P7可以具有任何形狀、顏色、材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)(空心或?qū)嵭?或大小。三維元素P1-P7可以通過(guò)噴墨印刷在標(biāo)簽基底上，或者混入粘性固化介質(zhì)18中并將該混合物涂在標(biāo)簽基底上以使其固化，或者直接粘貼至標(biāo)簽基底或物品12,或者直接粘貼至遠(yuǎn)離物品12的卡片或標(biāo)牌。盡管例示為在標(biāo)簽10上占據(jù)正方形區(qū)域，但三維元素PfP7可以在標(biāo)簽基底上占據(jù)諸如矩形、三角形、圓形或橢圓形的區(qū)域等的不同的幾何區(qū)域。盡管例示為在標(biāo)簽基底上占據(jù)該區(qū)域的一小部分，但三維元素PfP7可以覆蓋和占據(jù)標(biāo)簽基底上的第一數(shù)據(jù)集覆蓋范圍的不到19^100%的區(qū)域。三維元素PfP7可以相互隔開(kāi)或彼此接觸。三維元素PfP7可以以一層或多層沉積在標(biāo)簽基底上。盡管在圖2中例示為部分嵌入介質(zhì)18內(nèi)，但三維元素Pf P7可以完全嵌入該介質(zhì)內(nèi)，并且甚至可以被透明涂層所覆蓋以進(jìn)行保護(hù)。圖1還示出標(biāo)簽10包括被配置成多個(gè)數(shù)據(jù)元素的第二數(shù)據(jù)集16。如圖所示，第二數(shù)據(jù)集16是利用墨印刷在標(biāo)簽基底上的例如DataMatrix條碼的二維條形碼符號(hào)，其中這些數(shù)據(jù)元素中的一部分具有光吸收性(黑色)，并且這些數(shù)據(jù)元素中的其它部分具有光反射性(白色)。第二數(shù)據(jù)集不一定是如圖所示的二維條形碼符號(hào)，而且可以是例如便攜式文檔格式(PDF 417)符號(hào)的任何其它二維條形碼符號(hào)、或者諸如通用產(chǎn)品代碼(UPC)符號(hào)或截?cái)喾?hào)或堆疊符號(hào)等的一維符號(hào)，或者可以是由字母數(shù)字字符組成的序列號(hào)、或RFID標(biāo)簽、或以磁條形式進(jìn)行編碼的代碼。該印刷符號(hào)可以包括條形、點(diǎn)或其它的形狀和字符。第一數(shù)據(jù)集14和第二數(shù)據(jù)集16可以施加于標(biāo)簽基底和/或物品上的任何位置，例如可以施加于標(biāo)簽基底上彼此相鄰的不同 區(qū)域，或者如圖1所示，第一數(shù)據(jù)集14和第二數(shù)據(jù)集16在標(biāo)簽基底上可以彼此部分重疊，或者在標(biāo)簽基底上可以彼此完全重疊，或者可以位于彼此不同的位置。 圖3 4的附圖標(biāo)記22通常表示具有普遍用于消費(fèi)電子數(shù)字照相機(jī)中的內(nèi)置成像模塊(圖4)的手持型便攜式攝像裝置。如圖所示，該裝置是具有內(nèi)置成像模塊的移動(dòng)電話或智能手機(jī)。應(yīng)當(dāng)理解，可以采用諸如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、平板電腦、計(jì)算機(jī)、電子閱讀器、媒體播放器、或者具有這些模塊的類似電子裝置、特別是普通用戶通常容易拿在手里的電子裝置等的其他移動(dòng)電子裝置，以捕捉來(lái)自根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)簽10的返回光。如圖4所示，裝置22內(nèi)的成像模塊包括:圖像傳感器24，其能夠以每秒多幀的幀頻工作，并且安裝在印刷電路板(PCB) 26上；成像透鏡組件28，其安裝在圖像傳感器24的前方。圖像傳感器24是例如二維電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件等的固態(tài)器件，并且具有大小優(yōu)選為百萬(wàn)像素上下的可尋址光電管或像素的區(qū)域陣列，其中圖像傳感器24具有在水平方向和垂直方向上都從窗34發(fā)散的讀取視場(chǎng)30。窗34支撐在裝置22的前壁或后壁上。成像透鏡組件28具有通常與圖像傳感器24垂直的光軸32，并且用于經(jīng)由窗34捕捉來(lái)自圖1的標(biāo)簽10的返回光并將所捕捉的返回光投射到圖像傳感器24上，其中標(biāo)簽10位于沿著光軸32在近工作距離(WDl)和遠(yuǎn)工作距離(WD2)之間的工作距離范圍內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，WDl距圖像傳感器24約為I英寸且通常與窗34重合，并且WD2距窗34約為12英寸以上。此外，如圖4所示，照明光系統(tǒng)也安裝在裝置22中，并且優(yōu)選包括安裝在PCB 26上且配置于圖像傳感器24的相對(duì)側(cè)的例如兩對(duì)發(fā)光二極管(LED) 36的多個(gè)照明光源，以利用照明光均勻地照亮標(biāo)簽10上的第一數(shù)據(jù)集14和第二數(shù)據(jù)集16。照明光優(yōu)選在可見(jiàn)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，但也可以在紅外線(IR)或紫外線(UV)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。圖4還示出:圖像傳感器24和照明LED 36有效地連接至裝置22上所配備的控制器或編程微處理器40，該控制器或編程微處理器40用于控制所有這些電子組件的操作。位于控制器40的內(nèi)部或外部的配備的存儲(chǔ)器38可由控制器40進(jìn)行訪問(wèn)。遠(yuǎn)離裝置22的遠(yuǎn)程主機(jī)服務(wù)器42通常經(jīng)由通過(guò)天線44 (參見(jiàn)圖3)所傳輸?shù)臒o(wú)線鏈路有效地連接至控制器40，并且有效地連接至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)46。如以下所述，控制器40還用于處理從標(biāo)簽10散射和/或反射的返回照明光并對(duì)物品12進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)當(dāng)理解，返回光的捕捉還包含在入射到光修改元素(例如，黑色元素或凹陷)上的光的全部或大部分被完全或大部分吸收的情況下發(fā)生的、沒(méi)有或幾乎沒(méi)有捕捉到返回光的情況。圖5是描述標(biāo)簽10的制作過(guò)程的步驟的流程圖。在步驟100中，在標(biāo)簽10上創(chuàng)建多個(gè)三維元素P1-P7的隨機(jī)分布作為第一數(shù)據(jù)集14。在步驟102中，制造商拍攝該隨機(jī)分布的圖像。在步驟104中，將所拍攝圖像編碼為驗(yàn)證模式簽名，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，例如存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程主機(jī)服務(wù)器42可訪問(wèn)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)46或標(biāo)簽10上的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)46通常存儲(chǔ)有大量驗(yàn)證模式簽名，其中各驗(yàn)證模式簽名位于唯一地址處。在步驟106中，在標(biāo)簽10上創(chuàng)建多個(gè)數(shù)據(jù)元素作為第二數(shù)據(jù)集16，例如在該標(biāo)簽上印刷二維符號(hào)。利用驗(yàn)證模式簽名所在的地址、和/或利用驗(yàn)證模式簽名的一部分或全部、和/或利用附加驗(yàn)證信息對(duì)該二維符號(hào)進(jìn)行編碼。在步驟108中，制造商將標(biāo)簽10施加于物品，或者將一批標(biāo)簽運(yùn)給其他人以將標(biāo)簽10施加于物品。這些步驟的順序是可以改變的。圖6是描述物品12的驗(yàn)證過(guò)程的步驟的流程圖。在步驟110中，試圖驗(yàn)證物品12的用戶通過(guò)操作裝置22、例如通過(guò)按下鍵盤(pán)上的鍵、或通過(guò)按下專用按鈕、或通過(guò)輕敲顯示畫(huà)面或通過(guò)語(yǔ)音命令，來(lái)拍攝標(biāo)簽10或貼有標(biāo)簽的物品12的照片。并不要求具有專業(yè)技能，并且當(dāng)然，這種移動(dòng)裝置22 —般總是隨身攜帶并容易拿在手里。在檢驗(yàn)步驟112中，用戶可以檢查第一數(shù)據(jù)集14以檢驗(yàn)出三維元素的確是三維的。這種檢查可以在步驟110之前或之后通過(guò)如下操作來(lái)手動(dòng)進(jìn)行:優(yōu)選在三維元素以僅部分嵌入標(biāo)簽10內(nèi)的方式凸起在標(biāo)簽10上的情況下，通過(guò)使手指經(jīng)過(guò)這些三維元素來(lái)從觸覺(jué)上感覺(jué)三維元素的存在；或者優(yōu)選在三維元素沒(méi)有從標(biāo)簽10凸起并且完全嵌入標(biāo)簽10內(nèi)的情況下，從視覺(jué)上感覺(jué)三維元素的存在。檢驗(yàn)步驟112還包括:如以下更全面地所述，使控制器40例如通過(guò)評(píng)價(jià)優(yōu)選由照明光L進(jìn)行照明的各三維元素P所投射的陰影S(參見(jiàn)圖7)，來(lái)自動(dòng)檢驗(yàn)出三維元素的確是三維的。如果手動(dòng)和/或自動(dòng)檢查失敗，則在步驟114中三維檢驗(yàn)被拒絕。如果檢驗(yàn)成功，則在圖像處理步驟116中，如以下更全面地所述，對(duì)所拍攝圖像進(jìn)行處理以比較圖像模式。這些步驟的順序是可以改變的。如前面所述，圖像模式通常默認(rèn)以遠(yuǎn)程方式進(jìn)行驗(yàn)證。在利用地址標(biāo)識(shí)符對(duì)第二數(shù)據(jù)集16進(jìn)行編碼的情況下，在步驟126中，控制器40將裝置22所拍攝的圖像模式發(fā)送至遠(yuǎn)程主機(jī)服務(wù)器42以提取驗(yàn)證模式簽名的地址。在步驟128中，遠(yuǎn)程主機(jī)服務(wù)器42利用所提取的地址來(lái)查詢遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)46。如果在步驟130中存在匹配，則在步驟132中驗(yàn)證被接受；否則，在步驟134中驗(yàn)證被拒絕?？梢詫⑦@些步驟中的一些步驟合并。如果不可訪問(wèn)遠(yuǎn)程主機(jī)服務(wù)器42，則可以利用控制器40對(duì)步驟116中所生成的圖像模式進(jìn)行本地驗(yàn)證。在利用驗(yàn)證模式簽名的一部分或全部對(duì)第二數(shù)據(jù)集16進(jìn)行編碼的情況下，在步驟118中，控制器40將裝置22所拍攝的三維元素的圖像模式與驗(yàn)證模式簽名的本地存儲(chǔ)部分進(jìn)行比較。如果在步驟120中存在匹配，則在步驟122中驗(yàn)證被接受；否貝U，在步驟124中驗(yàn)證被拒絕。在步驟112中，控制器40通過(guò)執(zhí)行根據(jù)圖7的陰影或投影S確定元素P的形狀的檢驗(yàn)算法，來(lái)自動(dòng)檢驗(yàn)第一數(shù)據(jù)集14的三維性。陰影S被投射在標(biāo)簽基底上、或者在沒(méi)有使用標(biāo)簽的情況下被投射在物品上。例如，該檢驗(yàn)算法的詳細(xì)內(nèi)容可以通過(guò)參考“Shape andSource from Shading，，, Proceedings of International Joint Conference on ArtificialIntelligence, pp.932-936，1985，by Brooks et al.來(lái)得到，其內(nèi)容通過(guò)引用而被包含于此。第一數(shù)據(jù)集14的三維性還可以根據(jù)圖像強(qiáng)度來(lái)檢驗(yàn)。檢驗(yàn)算法可適用于檢驗(yàn)輸入圖像是現(xiàn)場(chǎng)所拍攝的真實(shí)三維結(jié)構(gòu)還是是偽造的二維圖像。在后者情況下，圖像強(qiáng)度由兩個(gè)信息組成，一個(gè)信息是原始圖像的強(qiáng)度，并且另一信息是拍攝原始圖像時(shí)因照明條件所產(chǎn)生的強(qiáng)度。在檢驗(yàn)算法無(wú)法獲得有意義的圖像幾何形狀的情況下，輸入圖像是偽造的。如果輸入圖像是原始圖像的掃描副本，則掃描過(guò)程會(huì)造成信息丟失。信息丟失導(dǎo)致檢驗(yàn)算法無(wú)法恢復(fù)原始圖像?？刂破?0通過(guò)在步驟116中執(zhí)行圖像處理或解碼算法，來(lái)將利用驗(yàn)證模式簽名進(jìn)行編碼后的第一數(shù)據(jù)集14的三維元素自動(dòng)處理和解碼成圖像模式。例如，編碼方案可以包括單個(gè)元素模式和全局元素模式這兩者。單個(gè)元素模式根據(jù)諸如顏色、大小、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的特性向各元素分配唯一標(biāo)識(shí)符和簽名，并將所有簽名整理到一起以排成一串。全局元素模式確定這些元素的中心位置和大小以及元素中心之間的相對(duì)位置，以生成在標(biāo)簽的平移、轉(zhuǎn)動(dòng)、透視變形或者傾斜或彎曲的情況下不變的組合圖。驗(yàn)證模式簽名是單個(gè)元素模式和全局元素模式的關(guān)聯(lián)。圖像處理算法將三維元素的隨機(jī)分布轉(zhuǎn)換成抽象組合圖，其中該算法僅對(duì)三維元素之間的連接性進(jìn)行編碼。因而，該圖像處理算法最初從所拍攝圖像去除背景，隨后根據(jù)Delaunay三角分割利用線來(lái)連接所提取的元素的幾何中心或節(jié)點(diǎn)以形成三角形，使得各三角形不外切也不將節(jié)點(diǎn)包括在其內(nèi)。該方法在抵抗例如因以下原因而引入的任何變形方面的魯棒性更為強(qiáng)大:視角的改變、視距的改變，不同圖像傳感器的成像透鏡組件的不同焦距、彎曲的物品表面、彎曲的標(biāo)簽以及不穩(wěn)定的介質(zhì)。這些變形會(huì)使三維元素的幾何中心位置大幅改變，因此僅基于幾何中心位置的驗(yàn)證方法易出現(xiàn)錯(cuò)誤。作為對(duì)比，任何這種變形都不會(huì)實(shí)質(zhì)影響三維元素之間的連接性、即線結(jié)構(gòu)，因此即使存在這些變形，組合圖結(jié)構(gòu)也保持相同。眾所周知，檢驗(yàn)兩個(gè)圖是否同形是非確定性多項(xiàng)式時(shí)間難度(NP-hard)問(wèn)題，這在本質(zhì)上是無(wú)法求解的。根據(jù)本發(fā)明，向抽象組合圖分配唯一黎曼度量(Riemannianmetric)。因而,拓?fù)鋯?wèn)題已被轉(zhuǎn)換成能夠使用黎曼幾何可求解的幾何問(wèn)題。因而，隨機(jī)分布被表示為平面上的組合圖。通過(guò)保形映射幾何理論，該組合圖可以在單位球面上實(shí)現(xiàn)?？梢允褂美锲媪鞣?Ricci flow method)來(lái)計(jì)算特殊實(shí)現(xiàn)(嵌入)，里奇流法是唯一的，直到所謂的Mobius變換出現(xiàn)。嵌入具有獨(dú)特性能。組合圖的各節(jié)點(diǎn)與圓相關(guān)聯(lián)，組合圖的各三角面也與圓相關(guān)聯(lián)。如果將組合圖上兩個(gè)節(jié)點(diǎn)利用邊緣或線相連接，則在單位球面上相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)圓彼此正切。然而，如果節(jié)點(diǎn)屬于三角面，則相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)圓與面圓正交。這樣，向組合圖分配了幾何結(jié)構(gòu)即黎曼度量，從而可用于高效且精確地使兩個(gè)圖相匹配。存在對(duì)隨機(jī)三維結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證信息進(jìn)行編碼和解碼的其它替代方法。例如，隨機(jī)三維結(jié)構(gòu)可以排列成規(guī)則的nXn單元網(wǎng)格。在該網(wǎng)格的各單元內(nèi)，標(biāo)注了各元素的有無(wú)。各元素均可被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼。這些網(wǎng)格單元按順序排列。如果在第k個(gè)單元中存在元素，則將二進(jìn)制代碼的第k位設(shè)置為I ;否則，如果第k個(gè)單元為空，則將二進(jìn)制代碼的第k位設(shè)置為O。這樣一來(lái)，隨機(jī)分布和二進(jìn)制代碼具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。該規(guī)則網(wǎng)格可以由諸如規(guī)則三角分割或六邊形網(wǎng)格或圓形網(wǎng)格等的其它一般平面網(wǎng)格所代替。用于對(duì)隨機(jī)三維結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證信息進(jìn)行編碼和解碼的另一示例是直接比較隨機(jī)模式或顏色。例如，可以使用直方圖均衡化來(lái)處理圖像以減少照明效果。然后，可以使用Gabor濾波器、局部二值模式(LBP)、或尺度不變特征變換(SIFT)來(lái)計(jì)算局部特征。通過(guò)對(duì)局部特征進(jìn)行匹配來(lái)確定投影變換。通過(guò)該投影變換對(duì)輸入圖像進(jìn)行變換。然后，最終，使用圖像之間的最小乘方(Lp)范數(shù)距離對(duì)兩個(gè)圖像進(jìn)行比較。這些直接圖像比較技術(shù)也等同適用于將所存儲(chǔ)圖像與現(xiàn)場(chǎng)的所拍攝圖像進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品的系統(tǒng)包括:被驗(yàn)證物品所用的驗(yàn)證模式簽名；與所述物品相關(guān)聯(lián)的至少三個(gè)三維元素的隨機(jī)分布；便攜型手持式攝像裝置，用于瞄準(zhǔn)所述物品以捕捉來(lái)自所述元素的返回光作為單個(gè)圖像；以及處理器，用于根據(jù)所述單個(gè)圖像檢驗(yàn)出所述元素是三維的、對(duì)所述單個(gè)圖像進(jìn)行處理以生成所述元素的圖像模式、將所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名進(jìn)行比較、并且在所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名相匹配的情況下表明所述物品是真品。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種標(biāo)簽，用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證關(guān)聯(lián)有該標(biāo)簽的物品，所述標(biāo)簽包括標(biāo)簽基底、被配置成所述標(biāo)簽基底上的至少三個(gè)三維元素的隨機(jī)分布的第一數(shù)據(jù)集、以及被配置成所述標(biāo)簽基底上的數(shù)據(jù)元素的第二數(shù)據(jù)集。這些三維元素是光修改性的，以使得瞄準(zhǔn)該標(biāo)簽的便攜型手持式攝像裝置能夠捕捉來(lái)自這些三維元素的返回光以檢驗(yàn)出這些三維元素是三維的，并處理所捕捉的返回光來(lái)生成三維元素的圖像模式從而與驗(yàn)證模式簽名進(jìn)行比較。這些數(shù)據(jù)元素是機(jī)器可讀的，以輔助進(jìn)行驗(yàn)證模式簽名的比較。在另一實(shí)施例中，在第二數(shù)據(jù)集16被配置成印刷符號(hào)的情況下，例如源于植物性材料的DNA可以混入印刷第二數(shù)據(jù)集16時(shí)所使用的墨，或者DNA墨/材料可以沉積在標(biāo)簽或物品上的任何位置以補(bǔ)充這里所述的驗(yàn)證。該DNA例如用作用以標(biāo)識(shí)物品12的來(lái)源或制造商的唯一標(biāo)識(shí)符。在前述說(shuō)明中，已說(shuō)明了具體實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在沒(méi)有背離如所附權(quán)利要求書(shū)所述的本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行各種修改和改變。因此，本說(shuō)明書(shū)和附圖被視為示例性的而非限制性的，并且期望所有這些修改均包括在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。收益、優(yōu)點(diǎn)、針對(duì)問(wèn)題的解決方案以及可以使任何收益、優(yōu)點(diǎn)或解決方案發(fā)生或變得更明顯的任何因素都不應(yīng)當(dāng)被理解成任何或全部權(quán)利要求項(xiàng)的關(guān)鍵、必需或本質(zhì)特征或因素。本發(fā)明僅由包括在本申請(qǐng)的待審期內(nèi)所進(jìn)行的任何修改的所附權(quán)利要求書(shū)以及所發(fā)布的這些權(quán)利要求的所有等同物來(lái)定義。此外，在本文中，諸如第一和第二以及頂部和底部等的相關(guān)術(shù)語(yǔ)可以僅用于將一個(gè)實(shí)體或動(dòng)作與另一實(shí)體或動(dòng)作區(qū)分開(kāi)，而并非必須要求或暗示這些實(shí)體或動(dòng)作之間任何實(shí)際的這種關(guān)系或順序。術(shù)語(yǔ)“由…構(gòu)成”、“具有”、“包括”、“包含”、或它們的任何其它變形意圖涵蓋非排它性包括，使得由一系列元素構(gòu)成、具有、包括或包含這些元素的處理、方法、物品或設(shè)備不僅僅包括這些元素，還可以包括在這種處理、方法、物品或設(shè)備中沒(méi)有明確列出或固有的其它元素。后面跟有“由...構(gòu)成”、“具有...”、“包括...”或“包含...”的元素在不存在更多限制的情況下不排除在由該元素構(gòu)成、具有、包括或包含該元素的處理、方法、物品或設(shè)備中存在附加的相同元素。除非文中另外明確說(shuō)明，否則術(shù)語(yǔ)“一”被定義為一個(gè)或多個(gè)。術(shù)語(yǔ)“基本上”、“實(shí)質(zhì)上”、“大致”、“約”或它們的任何其它形式被定義為接近本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解的程度，并且在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，該術(shù)語(yǔ)被定義為在10%內(nèi)，在另一實(shí)施例中在5%內(nèi)，在另一實(shí)施例中在1%內(nèi)，并且在另一實(shí)施例中在0.5%內(nèi)。如這里所使用的術(shù)語(yǔ)“耦合”被定義為連接，盡管并非必須以直接或機(jī)械的方式相連接。以特定方式“配置”的裝置或結(jié)構(gòu)至少被配置成這種方式，而且還可以被配置成沒(méi)有列出的方式。應(yīng)當(dāng)理解，一些實(shí)施例可以包括諸如微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、定制處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)等的一個(gè)或多個(gè)通用或?qū)Ｓ锰幚砥?或“處理裝置”)以及特有存儲(chǔ)程序指令(包括軟件和固件這兩者)，其中這些指令可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)行控制以結(jié)合特定非處理器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這里所述的方法和/或設(shè)備的功能中的一些、大部分或全部?？蛇x地，一部分或全部功能可以由沒(méi)有存儲(chǔ)程序指令的狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)、或者在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)中實(shí)現(xiàn)，其中將各功能或特定功能的一些組合作為定制邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，可以使用這兩種方法的組合。此外，可以將實(shí)施例作為存儲(chǔ)有用于對(duì)計(jì)算機(jī)(例如，包括處理器)進(jìn)行編程的計(jì)算機(jī)可讀代碼的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)行如這里所述和要求保護(hù)的方法。這些計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的示例包括但不限于硬盤(pán)、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)裝置、磁性存儲(chǔ)裝置、ROM(只讀存儲(chǔ)器)、PROM(可編程只讀存儲(chǔ)器)、EPROM(可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)和閃速存儲(chǔ)器。此外，期望如下:普通技術(shù)人員在這里所公開(kāi)的概念和原理的指導(dǎo)下，盡管有可能需要顯著努力以及因諸如可用時(shí)間、當(dāng)前技術(shù)和經(jīng)濟(jì)考慮所促成的許多設(shè)計(jì)選擇，但容易能夠利用最少的試驗(yàn)來(lái)生成這些軟件指令、程序和1C。本發(fā)明的摘要部分是為使讀者能夠快速確定技術(shù)公開(kāi)的性質(zhì)所提供的。應(yīng)當(dāng)理解，這并不用來(lái)解釋或限制權(quán)利要求書(shū)的范圍或含義。此外，在前述具體實(shí)施方式
部分中，可以看出，為了使本發(fā)明精簡(jiǎn)，在各實(shí)施例中使各種特征集合到一起。本發(fā)明的該方法不應(yīng)當(dāng)被解釋為反映要求保護(hù)的實(shí)施例需要比各項(xiàng)權(quán)利要求中明確記載的特征更多的特征這一意圖。相反，按照所附權(quán)利要求書(shū)的反映，創(chuàng)造性的主題小于一個(gè)公開(kāi)實(shí)施例的所有特征。因而，所附權(quán)利要 求書(shū)在此被并入具體實(shí)施方式
部分，其中各項(xiàng)權(quán)利要求獨(dú)立作為單獨(dú)保護(hù)的主題。
權(quán)利要求
1.一種用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品的方法，包括: 創(chuàng)建被驗(yàn)證物品所用的驗(yàn)證模式簽名； 將至少三個(gè)三維元素的隨機(jī)分布與所述物品相關(guān)聯(lián)； 使便攜型手持式攝像裝置瞄準(zhǔn)所述物品以捕捉來(lái)自所述元素的返回光作為單個(gè)圖像； 根據(jù)所述單個(gè)圖像檢驗(yàn)出所述元素是三維的； 對(duì)所述單個(gè)圖像進(jìn)行處理以生成所述元素的圖像模式； 將所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名相比較； 在所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名相匹配的情況下表明所述物品是真品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述創(chuàng)建是通過(guò)將所述驗(yàn)證模式簽名遠(yuǎn)程地存儲(chǔ)在遠(yuǎn)離所述物品的可尋址數(shù)據(jù)庫(kù)中、將地址標(biāo)識(shí)符與所述物品相關(guān)聯(lián)、以及讀取所述地址標(biāo)識(shí)符以獲得所述驗(yàn)證模式簽名的地址來(lái)進(jìn)行的；以及所述比較是通過(guò)利用所述地址查詢所述數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述地址標(biāo)識(shí)符的關(guān)聯(lián)是通過(guò)將所述地址標(biāo)識(shí)符施加于所述物品來(lái)進(jìn)行的，以及所述隨機(jī)分布的關(guān)聯(lián)是通過(guò)將所述三維元素施加于所述物品來(lái)進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述地址標(biāo)識(shí)符的施加是通過(guò)在標(biāo)簽上印刷代碼并將所述標(biāo)簽粘附在所述物品上 來(lái)進(jìn)行的；以及所述三維元素的施加是通過(guò)將所述三維元素粘附至所述標(biāo)簽來(lái)進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述三維元素的粘附是通過(guò)以與所述標(biāo)簽上的印刷代碼相鄰或疊加在所述標(biāo)簽上的印刷代碼上的方式粘附所述三維元素來(lái)進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述三維元素的粘附是通過(guò)將所述三維元素混入混合物、并將所述混合物施加在所述標(biāo)簽上來(lái)進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述三維元素被配置成光修改顆粒、氣泡、凹陷和結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)，其各自的大小為25微米 5毫米，并且所述三維元素占據(jù)不到1% 100%的覆蓋區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述三維元素被配置成光修改顆粒、氣泡、凹陷和結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)，其具有任意形狀、顏色、材料、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述創(chuàng)建是通過(guò)將所述驗(yàn)證模式簽名的至少一部分本地存儲(chǔ)在所述物品上來(lái)進(jìn)行的；以及所述比較是通過(guò)將所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名的所存儲(chǔ)的部分進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述創(chuàng)建是通過(guò)將所述驗(yàn)證模式簽名的至少一部分本地存儲(chǔ)在所述物品上、并且將附加驗(yàn)證信息本地存儲(chǔ)在所述物品上來(lái)進(jìn)行的；以及所述比較是通過(guò)將所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名的所存儲(chǔ)的部分和所存儲(chǔ)的附加驗(yàn)證信息進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證物品的方法、系統(tǒng)和標(biāo)簽，其創(chuàng)建被驗(yàn)證物品所用的驗(yàn)證模式簽名；將多個(gè)三維元素的隨機(jī)分布與所述物品相關(guān)聯(lián)；使便攜型手持式攝像裝置瞄準(zhǔn)所述物品以捕捉來(lái)自所述元素的返回光作為單個(gè)圖像；根據(jù)所述單個(gè)圖像檢驗(yàn)出所述元素是三維的；對(duì)所述單個(gè)圖像進(jìn)行處理以生成所述元素的圖像模式；將所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名進(jìn)行比較；以及在所述圖像模式與所述驗(yàn)證模式簽名相匹配的情況下表明所述物品是真品。
文檔編號(hào)G06K17/00GK103218632SQ20121038211
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者薩提亞·普拉卡什·夏爾馬, 顧獻(xiàn)鋒, 羅伯特·詹姆斯·哈特 申請(qǐng)人:佐泰格股份有限公司