CN102257538A - 有价票证、制造方法以及检测污渍或磨损的方法 - Google Patents

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Abstract

提供在有价票证上制造污渍或磨损测试特征的方法。该方法包括：指定有价票证的用于污渍或磨损测试的区域，并测量被有价票证上该指定区域或同样有价票证上相同区域的污渍或磨损影响的光学特性。编码测得的光学特性以产生对应的光学特性数据，且编码的光学特性数据通过有价票证上设置的机器可读元件与有价票证关联。还提供检测有价票证的污染或磨损的方法，包括：测量被有价票证上的指定区域的污渍或磨损影响的光学特性；从有价票证上设置的机器可读元件读取数据，以恢复从该指定区域或同样有价票证上相同区域的光学特性的在先测量产生的编码的光学特性数据；并比较测得的光学特性与编码的光学特性以识别其间差别，差别指示有价票证的污染或磨损。

Description

有价票证、制造方法以及检测污渍或磨损的方法
本发明涉及有价票证(document of value)，例如货币(currency)、钞票(banknote)、身份证明(identification document)、护照和凭证(certificate)，更具体地涉及检测这样的票证的污染(soiling)或磨损以确定该票证是否仍适合使用。下文的描述将关注于本发明在钞票上的应用，但是应理解，相同的概念可以延伸到任何有价票证。更具体地，本发明提供了在有价票证上制造污渍或磨损测试特征(soilor wear test feature)的方法以及检测有价票证的污渍或磨损的方法。
钞票循环包括下列要素：
a)经由银行***发行新钞票进入流通；
b)消费者使用钞票进行交易，并且钞票最终返回到银行***；
c)中央银行和/或商业银行对回收的钞票按合格性类别分成：适合重新发行的钞票，以及已经被磨损或污染到不再适合流通的钞票。
最后一个环节对于中央银行是非常关键的，原因有以下几个。第一，含有过度污染的钞票的流通更容易被伪造者攻击，这是由于银行和其他使用者变得习惯于处理不同品质的钞票，因此更不易识别伪币。被污染的货币也有损国家形象和名誉。
然而，拣选环节(sorting stage)(c)的高度准确性也是必不可少的，这是因为被错误地归类为不适合重新发行的合格钞票必须被替换，从而对中央银行造成损失。
一个关键的合格性标准(fitness criteria)是钞票污染(脏)到什么程度。术语“污渍(soil)”包括任何可以沉积在钞票上并影响其外观的物质。因此，由于杂质——例如皮肤油脂或污垢——的加入，被污染的钞票通常呈现出颜色上的变化(相对于原始未被污染的钞票)。然而，污染也可以源自故意或无意的个人标记——例如涂鸦(钢笔/铅笔)或染色的——的加入。世界不同地方的钞票以及每个不同钞票上的污渍的频谱响应是非常一致的，具有如图1所示的黄色色调(hue)。也已经注意到，除了一次性染色(例如墨迹和饮料溅洒)的情况，污渍在钞票表面的分布是非常均匀的。
常规地，污渍等级(soil level)是通过测量钞票的几乎没有或没有印刷的区域的反射率来估计的。一个典型的过程包括：
a)用单色光(monochromatic light)照射钞票；
b)识别该钞票的最具反射性的区域(通常是钞票面积的限定的百分比)；
c)计算这些区域的平均反射比(reflectance)；
d)将结果与接受/拒绝标准(例如预定的反射比阈值)比较；以及
e)依据比较的结果将该钞票拣选到合适的容器或粉碎机。
该已知技术的变型包括：用白光照射以及在光检测器前方使用滤色器，用不可见光谱的其他部分(例如红外线)照射，以及使用多于一个的波长来进行接受/拒绝判断。
这样的常规过程的实例在WO-A-2008/058742、US-A-2006/0140468和EP-A-1785951等等中给出。我们的国际专利申请No.PCT/GB2009/01978(在本申请的申请日尚未公布)讨论了一种替代技术。
所述常规技术依靠这样的基础假定：无论选择什么波长，任一类的所有钞票在未污染的状态下应该具有一致的可测量的反射比。然而，在实际中已经发现，未污染的钞票的反射比因若干因素而不同。
任一货币的钞票可以由若干不同制造者提供并分批次生产。这导致：
a)由于纸张光滑度不同，导致不同批次的钞票甚至同一批次的不同钞票之间的镜面反射比(specular reflectance)不同；
b)由于纸张颜色和不透明度的差异，导致反射比不同；
c)由于钞票的用于确定污染程度的区域上的印刷密度的差异，导致反射比不同；
d)由于精炼程度、使用的纤维类型(例如蕉麻、棉绒和木浆)以及不同纤维类型的使用比例，导致纤维布置(fibre furnish)不同。
应注意，纸张颜色的控制尤其难于管理，这是由纸张制造过程的性质导致的。纸张颜色可以因湿部化学(wet-end chemistry)、颜料的保持、遮光剂的加入以及颜料的分开加入而不同。
通过指明(例如依照Pantone
Figure BPA00001389367500031
号)要使用的油墨，可以相对直接地控制印刷的颜色，但是很可能出现印刷密度的不同(从而出现印刷反射比的不同)，除非印刷过程被非常严密地控制。一般而言，印刷的不同是由油墨的颜色和不透明度以及应用的油墨的膜厚度导致的。
纸张的不同和印刷的不同共同导致了控制票证反射比方面的显著困难。
该不同可以导致合格性拣选过程中的显著不准确。适合流通的钞票可以被错误地指定为不适合(例如，如果印刷和/或纸张暗，则导致固有反射率减小)从而被销毁。这增加了维持流通钞票的成本：通常10％到40％的被拒绝钞票事实上是适合流通的，因此损失是相当大的。
相反，由于过度污染而应该从流通中移除的钞票可能仍在流通(例如，如果原始油墨是轻轻印刷的，使得即使被高度污染，反射比仍足以通过合格性测试)。这降低了钞票的安全性，并且对发行银行的公众形象造成负面影响。
在运作“清洁钞票”政策(即应用相对低的钞票销毁污染阈值)的货币中，以及当有来自多个生产批次和/或多个供应商的给定面额的钞票在流通中时，导致这些难题的纸张和印刷不同问题更为普遍。
与污渍等级密切相关的另一个关键的合格性标准是票证受到的磨损的等级。“磨损”是因票证被重复触摸而造成的油墨磨耗导致的印刷纹样从票证上脱落。过度磨损的票证也需要被准确地识别，并且从流通中移除。基于聚合物的钞票尤其易于磨损。
需要的是一种不会受到上述难题影响的用于识别污染的或磨损的安全票证——尤其是钞票——的技术。
根据本发明，一种在有价票证上制造污渍或磨损测试特征的方法，包括：
指定所述有价票证的用于污渍或磨损测试的区域；
从所述有价票证上的指定区域——或者从同样(identical)有价票证上的相同区域——测量被污渍或磨损的存在影响的所述票证的属性；
编码测得的属性，以产生对应的属性数据；以及
通过所述有价票证上设置的机器可读元件，将编码的属性数据与所述有价票证关联。
本发明还提供了一种包括污渍或磨损测试特征的有价票证，所述污渍或磨损测试特征包括：
所述有价票证的用于污渍或磨损测试的指定区域；以及
存储着数据的机器可读元件，其将所述有价票证与从被所述有价票证上的所述指定区域——或者同样有价票证上的相同区域——的污渍或磨损的存在影响的属性的测量中产生的编码的属性数据关联；
借此，所述编码的属性数据与所述指定区域的属性的比较提供了所述有价票证的污染或磨损程度的指示。
通过测量属性——例如票证(或者同样票证)的指定区域的颜色——并将测量结果与票证按此方式联系起来，使得污渍或磨损检测过程独立于纸张色调、印刷密度或印刷颜色的不同而进行。这是因为从票证获取的测量自身本质上取决于纸张和/或油墨的颜色(或者其他选定属性)，而这些因素被包括在编码的数据中。因此，之后的用于污渍或磨损检测的测量(其本质上也精确地同等程度地取决于原始纸张和/或油墨的颜色)可以直接与所记录的数据比较，在比较过程中消除了纸张/油墨颜色(或者其他属性)的任何不同。
在本文公开的方法中，应注意，用于测量指定区域的属性的特定有价票证不需要与随后用编码的颜色数据关联的特定有价票证是同一个有价票证。例如，可以仅对在一个制程(run)中印刷(因此应该全都是同样的)的一批次票证中的第一张票证测量指定区域的颜色。随后可以将与测得的颜色对应的编码数据写入同一批次的所有后续票证，而不必为每个票证重新测量所述指定区域的颜色。当然，在本例中，所述指定区域在每个票证上应该位于相同位置。
属性数据可以以任何合适的机器可读形式编码，例如以8位RGB编码。编码该数据的另一种方式是使用一维或二维条形码。在以8位RGB编码的数据的情况下，可以使用6数位十六进制码(6 digit Hexcode)。
记录测得的属性的编码的数据可以以多种方式与有价票证关联。在一个优选实施方案中，通过将编码的光学特性数据存储在机器可读元件中，将编码的属性数据与有价票证关联。即，颜色值自身(或者其他属性测量值)被以这样的方式记录在机器可读元件中，使得可以从所述机器可读元件(给定用于读取该元件的装置)直接恢复所记录的值。这样的优势是，污渍或磨损测试特征是完全自足的(self-contained)：不需要为了使用该特征来测量污染(或磨损)而设置额外的设备。
然而，在另一些优选实施方案中，通过将编码的属性数据存储在数据库中并将唯一的标识符——所述唯一的标识符链接到数据库中的编码的属性数据——存储在有价票证上的机器可读元件中，将编码的属性数据与有价票证关联。即，不是将属性数据记录在票证自身上，而是机器可读元件仅需要携带标识码(identification code)，所述标识码能够相对于相同类型的许多其他票证唯一地识别该票证。测得的属性数据可以随后被远程地存储在数据库中，并且当要检查该票证的污渍或磨损等级时，所述唯一的标识符被用于查找相关数据。这减少了机器可读元件要求的数据存储容量，并且使得机器可读元件能够(如果期望)被结合进已经设置在有价票证上的特征——例如通常在钞票上发现的唯一的序列号——中。
任何能够被机器读取的数据存储元件可以被设置在票证上，以将该票证与编码的数据联系起来。在一些优选实施方案中，机器可读元件包括：机器可读字母数字码(alphanumeric code)；一维或二维条形码；图形设计码(graphic design code)、磁性油墨字符识别码(magnetic ink character recognition code)，或RFID芯片。根据所选择的元件类型，元件可以被设置在票证上或者纳入到票证内。在一些特定实施例中，机器可读元件通过印刷、激光标记或打孔设置在有价票证上。
诸如上述的机器可读元件在本领域中，从WO-A-2006/053685、WO-A-2006/092626、EP-A-1139302和US-A-6918535等等，是已知的。然而，在所有这些情况下，存储在机器可读元件中的数据被用于票证鉴定，因此为了成功执行鉴定，必须与在票证的寿命中不变的(即不受污渍和/或磨损影响的)票证特性关联。
一般而言，优选地是，本机器可读元件是不引人注目的，以避免损害票证的外观。因此，优选地，该机器可读元件是对人眼不可见的。然而，也可以通过伪装机器可读元件来实现人眼不可见，例如通过以图形设计码的形式设置该元件，观察者会把该图形设计码视为票证设计的一部分。
机器可读特征可以被设在票证上的任何位置，但是有利的是使机器可读元件的位置邻近于有价票证上设置的可视的安全特征，所述可视的安全特征优选地是序列号、图形、水印或光学可变元件。其方便性在于，数据可以在读取序列号的同时被捕获，并且数据容易位于票证上。例如，所述码可以位于序列号之后或之前。在一个替代实施方案中，编码的颜色数据可以被集成进序列号中，例如将序列号布置为包括携带编码的数据的一个或多个数位/字母。
颜色或其他属性的测量可以在有价票证的制造过程中的任何时间进行。颜色或其他属性的测量可以在基础基材(base substrate)的制造期间或紧随制造之后进行，例如，纸张颜色可以紧随造纸过程之后被测量。有价票证的聚合基材(polymeric substrate)也是本领域公知的，并且基础基材通常是通过将透明聚合基材与一个或多个不透明层套印(overprint)来制造的。随后在不透明层的顶部设置常规的安全印刷(security print)。在本发明的一个应用中，不透明层的颜色可以在进一步的印刷过程之前被测量，并被编码在票证上。
用于污渍或磨损检测的指定区域可以由票证的任何部位组成，上至并包括票证的整个表面区域。优选地，用于污渍或磨损检测的指定区域包括：有价票证的具有基本一致的外观的区(region)，优选地是票证的基本未印刷的区；安全印刷的区；或者至少部分暴露在票证表面的所应用的安全元件的区。
通常，所述指定区域在每张票证——或者至少在任一类型的每个票证——上处于相同位置。该位置可以是预定的，并存储在存储器中，例如存储在为每个票证类型提供的模板中。然而，所述指定区域可以在每个票证上处于不同位置。因此在某些实施方案中，该方法优选地还包括：借由所述机器可读元件或第二机器可读元件，将有价票证与对用于污渍或磨损测试的指定区域有价票证上的位置进行识别的位置数据关联。在一个实施方案中，这可以包括在票证上的指定区域周围设置机器可读界限(machine readable boundary)，例如，围绕测量区域的印刷的磁性轮廓。然而，优选地该方法包括：编码指定区域的位置，以产生编码的位置数据，并将该编码的位置数据与有价票证关联。例如，可以在票证上写入又一些编码的数据，以提供指定区域位于何处的信息。替代地，编码的位置数据可以被存储在数据库中，并且票证上唯一的标识符被用于恢复它。在一个实施例中，位置数据可以包括指定区域相对于票证拐角或其他点的坐标和/或尺寸。该编码的数据优选地是以与编码的属性数据相同的机器可读格式提供的。有利地，该数据被设置在编码的属性数据旁边(alongside)。
除了将指定区域的测得的属性编码到票证上，机器可读元件还可以提供额外的信息，例如关于票证上的安全元件的信息，或者关于票证经历的生产过程的信息。这样的信息可以包括：设计信息，应用的安全特征的概述、印刷的或基于基材的安全特征的概述、面额指示、序列号、张号(sheet number)、批次号、印刷者名称、造纸者名称、生产日期，以及品质数据。这样的信息可以被用于“追踪”票证和辅助鉴定，如在WO-A-2006/053685中描述的。
如已经指出的，优选的是，所测量、编码和存储的是指定区域的颜色，这是因为已经发现颜色随着污染(或磨损)以可预测和可察觉的方式变化。在特定优选实施方案中，颜色是票证在一个或多个预定波长的反射比的量度。然而，可以使用受污染和/或磨损影响的任何可测量属性，因此优选的是所测量的属性是下列任何属性：反射的或透射的颜色、反射比、光散射性(light scatter)、光泽度(gloss)、粗糙度、发光性(luminescence)、荧光性、X射线透射性、磁性，或热辐射率(thermal emissivity)。应注意，所测量的“颜色”可以在可视光谱内或在可视光谱外，或二者的结合。一般而言，优选的是测量的属性是票证的光学特性。
根据所测量的具体属性(即，是否被污渍和/或磨损影响)，测试特征将提供对污渍等级或磨损等级或二者的结合的直接测量。然而，已经发现，票证呈现的污染程度通常与磨损程度步调一致地增加，既然如此，可以从指定区域的单个属性的测量和记录得出污渍等级的指示和磨损等级的指示二者(如果期望)。
因此，本发明的方法也可以被用来监测磨损，磨损等级也将确定钞票是否应该仍在流通中。在该实施例中，选择有价票证的将呈现磨损的指定区域，并选择将指示磨损的任何变化的特征属性(characteristic property)。在特定优选实施方案中，该方法还包括：为指定区域设置对污染和/或磨损具有更高敏感度的元件，优选的是易碎结构。用于此目的的合适的易碎结构在我们的国际专利申请No.PCT/GB2009/001978中公开。
指定区域的颜色或其他属性的测量也可以在用于制造有价票证的任何处理步骤期间或之后进行。在有价票证的生产中采用的典型的印刷处理是平版印刷(lithographic printing)、丝网印刷(screenprinting)、轮转凹版印刷(rotogravure printing)、凹版印刷(intaglio printing)、柔性版印刷(flexographic printing)和凸版印刷(letterpress)。在一个优选实施例中，所述属性是在有价票证的任何印刷之前被测量的，在该情况下该测量与基础基材的属性有关，因此当票证完成时，指定区域应优选地保持基本未印刷。
在另一些实施例中，所述属性是在有价票证的至少一些——优选地是全部——印刷已经完成之后被测量的。一般而言，优选的是该测量尽可能接近生产过程的结尾。因此，测量过程可以在安全印刷过程的结尾——例如在最后的检查过程期间——进行。在该环节，有价票证可以仍是卷筒(web)或张(sheet)的一部分，或者已经被转化成单个票证。在后一情况下，单钞检查单元(single note inspectionunit)可以被用于测量过程。测量过程也可以在有价票证进入流通之前进行。例如，在发行钞票之前，中央银行可以使用单钞检查机来测量钞票的指定区域，随后应用必要的机器可读数据——污渍/磨损测试特征的产生和应用可以完全独立于票证生产中的其他制造步骤而进行。
为了验证颜色或其他属性的测量，优选的是在生产过程中的至少两点处执行测量。因此，优选地，为了在产生编码的光学特性数据之前验证属性，该方法还包括重复测量指定区域的属性。例如，对于纸基材上的有价票证，指定区域的纸张颜色可以在纸张制造过程之后(在印刷前)被测量，并且在派发到中央发行银行之前再次(在印刷之后)被测量。替代地，在编码的数据已经被记录并与票证关联之后，指定区域的选定属性可以被重新测量并与编码的数据比较以作为品质检验。这可以对每个票证、一批次票证或代表性样本执行。所述品质检验可以，例如，由中央发行银行在发行之前执行。
然而，在所有情况下，优选的是测量属性的步骤和将属性与票证关联的步骤在发行有价票证之前进行。这确保了记录的数据对应于干净、未磨损状态的票证。
优选地，所述有价票证是钞票、支票、凭证、护照或其他安全票证。
本发明还提供了一种检测有价票证的污染或磨损的方法，包括：
测量被所述有价票证上的指定区域的污渍或磨损的存在影响的所述票证的属性；
从所述有价票证上设置的机器可读元件读取数据，以恢复从所述指定区域——或同样有价票证上的相同区域——的属性的在先测量产生的编码的属性数据；以及
比较测得的属性与所述编码的属性数据，以识别其间的任何差别，差别指示所述有价票证的污染或磨损。
在一些情况下，该技术可以要求的只是，用测得的属性和与编码的数据对应的属性之间是否有差别这一污染指示来区分钞票。然而，可以采用更详细的方法：确定测得的值和存储的值之间的任何差别的幅度，并使用该幅度来确定票证是否适合重新发行。既然如此，优选的是，比较步骤包括：计算测得的属性和编码的属性之间的差别，算得的差别提供了所述有价票证的污染或磨损程度的指示。算得的差别可以被用来为票证分配污染或磨损等级。
优选地，该方法还包括：将算得的差别与表示票证适合重新发行的预定的合格性标准进行比较，并基于所述比较的结果来拣选有价票证。所述合格性标准可以与污渍等级、磨损等级或二者的结合有关。相反地，算得的差别可以与表示不合格票证的标准比较。该标准可以，例如，包括预定的阈值差别值。随后可以根据测得的差别值是否符合预定标准来拣选票证。
有利地，该方法还包括：如果不符合所述预定的合格性标准，则将所述有价票证转移到拒绝容器，并且如果符合所述预定的合格性标准，则将所述有价票证转移到用于重新发行的储存容器。
现参考附图来描述根据本发明的票证和方法的实施例，其中：
图1示出了从在钞票上普遍发现的污渍获得的典型的反射比光谱；
图2示出了有价票证的第一实施方案；
图3示出了对于一个示例性有价票证，随着污渍等级的增加而发生的反射比变化；
图4示出了有价票证的第二实施方案；
图5示出了可以被用来在有价票证上制造污渍或磨损测试特征的示例性制造装置，以及用于检测这样的票证的污染或磨损的示例性装置；
图6是示出了在有价票证上制造污渍或磨损测试特征的方法中的示例性步骤的流程图；
图7是示出了在检测有价票证的污染或磨损的方法中的示例性步骤的流程图；
图8a)至图8c)示出了有价票证的另外六个实施方案；
图9a)和图9b)描绘了可以在上述任何实施方案中使用的示例性机器可读元件。
现描述根据本发明的票证和方法的不同实施例。如上文指出的，本发明对货币特别是钞票尤其有用，但是也可以被类似地用于任何其他类型的有价票证，包括支票、证书和身份证件(例如护照)。
由于钞票的污渍等级和磨损等级通常步调一致地增加，因此这二者是本质上有联系的。既然如此，票证的污染等级的测量也将提供其磨损等级的指示，反之亦然。
如图1示出的，在钞票上发现的典型污渍主要在550nm上的波长反射，即具有黄色色调。因此，钞票上的污渍堆积改变了将从钞票表面检测到的颜色。然而，污渍和/或磨损也将影响票证的某些其他属性，因此，代替颜色，可以测量票证的将因污渍的堆积和/或磨损而改变的任何属性。例如，所测量的属性可以是反射比、透射比(transmittance)、光散射性、光泽度、粗糙度、发光性、荧光性、X射线透射性、磁性、热辐射率，或可以被测量的任何其他合适属性。所述属性可以受污染(例如颜色、反射比)、磨损(例如粗糙度、磁性)或二者(例如发光性、荧光性)影响。
在下文的实施例中，票证的反射比被用作选定属性，并且它可以这样被检测：使用常规的检测器装置，用光照射指定区域，并使用光电检测器(photodetector)、摄像机、接触式图像传感器或其他光学检测设备来接收反射的光。入射光可以是单色的或宽波段的(broadband)(例如白光)，但是在后一情况下优选的是在光源和检测器之间设置光谱滤波器，以规定所关注的波长(或波段)。测量规定波长范围的反射比实际上是测量票证的颜色。优选地，在光谱的蓝色区测量反射比，这是由于，如图1所示，蓝色区将是最明显地受到污渍堆积(其倾向于吸收这样的波长)的区。
其他属性的测量可以使用用于所讨论的属性的标准仪器——例如磁头、热成像仪或X射线扫描仪——来进行。
图2中示出了有价票证的第一实施方案，该图描绘了钞票B，其具有被指定用于污渍检测的区域10。钞票B包括通常由纸或聚合物制成的基材1，基材1上印刷有图形层2。图形层2通常包括可辨认标记，例如图案设计3a(在本例中是肖像)和字母或数字3b、3c和3d，这里指定了数字“200”。所述标记通常被背景印刷——例如4a和4b——围绕，所述背景印刷通常具有与所述标记相比相对均匀的外观。所述图形层也可以包括一个或多个未印刷的区(即，图形层中的间隙)。
普遍地，所述图形层纳入了安全特征——例如细线印刷(fineline prints)和扭索饰(guilloches)，并且所述图形层的一部分可以使用增加伪造钞票难度的技术——例如凹版印刷——来印刷。根据期望，可以在钞票中纳入或应用其他安全特征，例如安全线(磁性的或其他)、全息图、光学可变油墨、水印以及浮雕。
有价票证上的指定区域10可以位于基础基材的未印刷的区、安全印刷的区或所应用的安全特征的区，所应用的安全特征至少部分地暴露在票证表面，例如线、条纹或斑点(patch)。指定区域10优选地被选为位于钞票的具有合理地统一的外观的区，例如背景的一个部位4a或4b或者钞票的未印刷的区。在本实施例中，区域10位于轻轻印刷的背景区4a，该区具有基本统一的外观。指定区域10可以由钞票的任何部位组成，上至和包括钞票的整个表面区域。如果钞票的颜色在区域10内确有不同，则可以使用平均颜色测量。
在该实施例中，在图形层2已经被印刷之后，指定区域10的颜色被测量。在另一些实施例中，该颜色可以在印刷之前被测量。该颜色可以使用任何合适的技术以及任何合适的色域(colour space)——例如CIE 1976(L*，a*，b*)色域(CIELAB)或RGB色域——来测量。
测得的颜色随后被编码，例如以8位RGB编码，并以机器可读码11的形式写入票证B。在给定的实施例中，该码使用六数位十六进制编码(six digit hexadecimal coding)来表示测得的颜色。另一种编码该数据的方式是使用一维或二维条形码。码11可以在进一步的印刷步骤中印刷到钞票B上，或者可以使用另一种技术——例如机械或激光打孔或者激光标记——来应用。该数据可以使用显示出下列一个或多个属性的油墨来印刷：荧光、磷光、红外吸收、热致变色(thermochromic)、光致变色(photochromic)、磁性、电致变色(electrochromic)、传导和压电变色(piezochromic)。
在另一些实施例中，可以使用图形手段(其中的一个实施例将在下文描述)，或者经由磁性油墨字符辨识码，将编码的数据纳入到票证中。磁性油墨字符辨识(或MICR)是一种字符识别技术，其允许计算机从印刷的票证中读取信息(例如账号)。MICR字符被以特殊字体用通常含有氧化铁的磁性油墨或墨粉(toner)印刷。当机器解码MICR文本时，机器首先磁化纸张平面中的这些字符。这些字符随后经过MICR读取头，并且随着每个字符经过该读取头，该读取头产生容易被该***识别的独特波形。
适合于印刷所述码的印刷技术包括任何能够进行可变数据印刷(variable data printing)的技术，并包括数字印刷技术，例如喷墨印刷、激光印刷、热转移印刷和热转移染料热升华印刷。替代地，可以使用目前用于在钞票上印刷序列号的凸版印刷技术。在现代凸版印刷机中，产生序列号的号码盒可以被实时地改变，并链接到检验***。这样的检验***是KBA Giori提供的用于安全印刷机的NotaSave颜色检验***。按此方式，编码的数据可以被容易地纳入到序列号中，或者位于序列号附近，如图2示出的。这是有利的，因为码11可以被容易地定位，并与序列号12同时被读取。
在又一些实施例中，编码的数据可以通过RFID芯片或其他非接触可读数据存储器(contactlessly readable data store)被记录在钞票B上。
为了检测钞票B的污染等级(测试通常在钞票已经流通一段时间之后执行)，指定区域10的颜色被测量，并且码11被读取。通过将区域10的测得的颜色与码11中记录的颜色相比较，确定污染等级。如图3示出的，钞票B上的污渍堆积导致该钞票在任一波长处的反射比减小。由于污渍更容易吸收某一些波长(见图1)，这导致了颜色的改变。因此，如果钞票被污染，则将发现从区域10测得的颜色不再匹配与所记录的数据11对应的颜色。
根据被认为可允许的污染等级，可以以多种方式使用该比较的结果。在一个实施方案中，如果发现从区域10测得的颜色不同于所记录的颜色(允许有容差)，则该钞票可以被归类为“污染的”并从流通中移除。替代地，区域10的颜色与所记录的颜色的差异量(例如，在所选择的色域中的距离，或在选定波长处的反射比变化)可以被测量，并被用于推断污染量。颜色的差别可以与一个或多个阈值比较，以给该票证分配污渍等级，从而可以根据该污渍等级来拣选该票证。
指定区域10的位置可以对于相同类型的所有票证是相同的，也可以在各票证之间是不同的。尤其在后一情况下，有利的是，该指定区域的位置也以机器可读形式写入票证。按此方式，污渍检测方法可以使用该数据来确定，票证的哪一个区域应该被测量并与码11比较。即使区域10在每个钞票上都在相同位置，提供该信息也可以是有用的，这使得不需要在存储器中存储模板。位置信息可以通过编码该指定区域的坐标和尺寸并将该信息存储在码11或其他码中来提供。替代地，可以在该指定区域周围设置机器可检测边界，例如磁性油墨。
钞票通常是成批次地制造的，每一批次对应于一个印程(printrun)。由于应用了相同纸张类型和相同印刷过程，来自每一批次的所有钞票将基本是同样的。既然如此，就不必对任一批次中的每个钞票测量区域10的颜色。取而代之，可以从单个钞票或者一批次钞票的一个子集测量指定区域的颜色，并且测得的颜色被编码，并被写入该批次中的每个钞票。如果从多于一个的钞票获得测量值，则可以计算并使用平均颜色。
还可以提供一种***，该***用于校准用于测量初始光谱编码以及用于之后的拣选中的光谱测量的测量装置。该***可以包括至少一个校准票证，该校准票证具有在时间上非常稳定的光谱反射率(即，其不退化并保持清洁)，该校准票证的光谱内容在“主装置”上以规定的方式被测量并被记录。引进给有源测量装置的校准票证可以被用在钞票制造和钞票拣选中，以将该装置在使用中的测量灵敏度设置为与主装置的灵敏度相同。校准票证也可以周期性地被引进给主装置，以维持其对任何灵敏度偏移的响应。校准票证可以是以下任何形式的：纸上的油墨、沉积在玻璃上的金属、有色塑料、干涉滤波器(interference filter)等等。
现将参考图4、图5、图6和图7更详细地描述用于制造污渍或磨损测试特征和用于检测票证污染或磨损的方法的实施例。
图4示出了来自待应用该污渍或磨损检测方法的一组钞票中的示例性钞票B。图5是既在票证制造方面(图的左手侧)又在随后的票证测试方面(图的右手侧)示出了使得能够进行该污渍或磨损拣选方法的图解。图6和图7是描绘每个过程中的步骤的流程图。
通常，制造过程中的第一步在钞票的设计创作期间进行。在新钞票设计的开发期间，指定了区域A1——将在此测量污渍或磨损，以及位置L1——将在此识别待印刷的颜色数据信息(编码的数据)。优选地，A1是钞票的未印刷区域(如果存在未印刷区域)，并远离钞票的边缘。随后根据该设计使用常规的平板印刷和凹版印刷来印刷成张的钞票。应注意，该方法也可以被回溯地应用到现有的一组(未发行)钞票，与钞票设计过程分立地选择位置A1和L1。对区域A1进行指定的步骤大致由图6中的步骤S102指示。
合适的用于在钞票B上制造污渍或磨损测试特征的装置在图5中以20示出。这里，项21表示票证处理装置——例如用于制造钞票的印刷设备——的输出点。一旦印刷已经完成(由图6中的步骤S100表示，其无须构成本文公开的方法的一部分)，就使用校准的光源和摄像机装置23，方便地观察整个张(从而需要单个摄像机组件(singlecamera assembly)——尽管这不是必不可少的，并且摄像机可以被布置为仅观察票证的一个部位)并在光谱的蓝色区进行测量(步骤104)，来为每个个体钞票B测量区域A1的反射率。例如，410nm和550nm之间的波长可以是合适的，优选地在450nm和500nm之间，更优选地在475nm附近。应注意，测量不需要在所有印刷步骤都完成之后进行(如本实施例)，而是可以在钞票制造过程的早期执行。
对于每个钞票B，A1的测得的反射率的均值(mean value)(或其他平均值)RM被编码成一个8位号码N1(步骤S106)。反射率刻度(scale)被设置，以使得0％的反射率被编码为000，且100％的发射率被编码为255。对于每个钞票，其编码的测量值N1被使用MICR字符组用磁性油墨印刷在位置L1(步骤S108)。在该实施方案中使用的是喷墨印刷。如果期望，指明了区域A1在钞票B上的位置和延伸的位置信息也可以被记录在票证上，如上文提及的。
这些钞票随后被投入流通，并且自然而然将经过中央银行或商业银行所使用的钞票拣选机，其一个实施例在图5中由30指示。一般而言，这样的机器包括：输入模块31，其用于将个体钞票从一叠钞票中送入所述装置；一个或多个输出口，例如存储模块34a到34d；以及传输工具，用于一个接着一个将票证从输入口传送到输出口。传输路径上设置有转向器，以控制每个钞票的目的地。
在该实施方案中，所使用的钞票拣选机30纳入了包括磁头32的MICR读取技术。印刷在钞票B上的MICR文本被读取，以恢复值N1(步骤S200)。所使用的钞票拣选机30在票证传输路径的两侧纳入了光学反射率传感器33，其运行在光谱的蓝色区中与摄像机23相同的波长(或波段)，并依照相同的参考标准被校准。图5中的箭头C表示这一常见的颜色校准方法。反射率传感器33为钞票B测量区域A1的反射率的均值(步骤202)。当然，步骤S200和S202的顺序可以颠倒。区域A1的位置既可以通过参考针对所讨论的钞票类型而存储的模板来确定，又可以从票证自身上设置的位置信息来确定。使用与在污渍或磨损测试特征制造中使用的编码方法相同的编码方法，传感器33测得的A1的测量反射率的均值被编码为一个8位号码N2(步骤S204)。因此，反射率刻度被设置，使得0％的反射率被编码为000，且100％的发射率被编码为255。
应注意，可以根据所讨论的票证适当地使用不同的刻度：例如，如果指定区域位于轻轻印刷的区(该区反射率总是50％或更大)，那么通过设置将50％的反射率编码为000且将100％的反射率编码为255可以获得更好的测量分辨率。
在下一个步骤中，编码的值N1和N2被比较。这可以用多种方法来进行。例如，如果所期望的只是确定是否有任何污染/磨损，则可以检查所述值以看它们是否匹配(在预定的容限内)。如果不匹配，则指示有某一等级的污染。然而，如果期望更定量的输出，则在步骤S206计算编码的值N1和N2之间的差ΔN：
ΔN＝N1-N2
值ΔN表示被测钞票的污渍或磨损等级：ΔN越大，污渍或磨损等级就越高。为所使用的钞票拣选机的操作员提供了这样的工具，该工具用于以所选择的ΔN值或当地货币机构设定的值为界限将钞票分成不同的污渍类别。在一些优选实施例中，所使用的钞票拣选机30被用合格性标准编程，所述合格性标准包括ΔN的至少一个阈值，超过该阈值则钞票被认为不适合重新发行。这些钞票可以被拣选到拒绝容器，例如粉碎机。以合格(ΔN在所述阈值之下)通过的钞票可以被传送到合适的存储盒，用于重新流通。
应注意，步骤S204可以被替换为以下步骤：转换所恢复的编码的数据N1，以获得测得的原始反射比值RM。于是比较步骤S206则包括将RM与RT相比较和/或计算ΔR。随后ΔR可以与ΔN类似地被使用。
图6示出了又一些适合于对钞票设计中的颜色数据特征进行编码的机器可读元件的可能的实施例。在每一例中，为清晰起见，机器可读元件被圈出。在图6a中，MICR文本“196”表达了编码的数据。在图6b中，利用红外读取条形码。图6c示出了荧光或磷光读取条形码。图6d利用了可视读取字母数字码“F3C5DD”，而图6e利用了相同的码但作为红外字母数字(即，对人眼不可见)。最后，图6f纳入了通过用磁性油墨印刷选定区而形成的磁性码。该磁性油墨可以与背景颜色相同，以使得该码不可见。
在另一个实施例中，机器可读元件可以是纳入到钞票自身的图形设计的图形码。例如，该特征可以包括八个不同的元件，例如被填充或者未被填充(或者以两个颜色之一设置的)的几何形状，以形成该码。每个元件作为一“位”信息，其具有两个状态：“1”(填充/颜色1)和“0”(未填充/颜色2)。这样的技术使得该码不引人注目，并且对于公众不是一望即见的。更大密度的码可以用基三码(base 3code)来实现，其中每一位具有三个可能的状态：“2”(填充)、“1”(50％灰)和“0”(未填充)。或者，使用RGB颜色，可以采用基四码，其中每一位具有四个状态：“3”(填充红色)、“2”(填充绿色)、“1”(填充蓝色)和“0”(未填充)。可用状态的数量越多，存储数据所需要的位就越少，或者数据可以以更高的分辨率被存储。
图9a)和图9b)示出了这样的一个实施方案，其中码作为图案图像的一部分被写入每个钞票B/B′，因此该码的存在对于公众不是一望即见的。在图9中，机器可读元件40/40′由一个大的中央星以及围绕该中央星的位置为(i)到(viii)的八个较小的星组成，并且通过改变所填充的星的数量和位置来编码数据。例如，在图9a)中描绘的钞票B上，位置(i)、(iv)和(vii)被填充，形成码“10010010”，其指示一个特定的反射率等级；而对于图9b)中的钞票B′，位置(ii)、(iv)和(vi)被填充，对应于码“01010100”，其指示一个不同的反射率等级。
在上文描述的实施方案中，编码的数据被直接存储在票证上的机器可读特征中。然而，在一些实现中，可以优选的是，通过将编码的数据远程地存储在数据库中来减少票证自身需要携带的数据量。在这种情况下，机器可读元件仅需要携带唯一的标识符，该标识符将该票证与许多其他相似的票证区分开来。该标识符可以，例如，通过钞票的序列号或应用到该票证的其他标识码来提供。在图6描绘的方法的步骤S108中，编码的数据N1被记录在数据库中该唯一的标识符旁边(该标识符，如果是预先存在的，也可以从该票证中光学地捕获，或者可以动态地产生随后应用到该票证)。当票证要被测试时，在步骤S200，一旦该标识号已经被从机器可读元件读取，它就被用来查找该数据库，以恢复编码的数据N1。该数据库被污渍/磨损测试特征的制造商设定为中央银行(或者其他执行合格性测试的操作者)可用。如果期望，该数据库也可以被用来存储该指定区域在该票证上的位置信息。
在上述任何实施方案中，记录在票证上的编码的数据也可以包括验证数据，当验证数据与编码的数据一同被读取时，允许自动***检验这样的数据序列是否正确。有了更长更复杂的验证数据，就可以做出更精确的检验，以验证编码的数据中没有错误。在这些情况下，自动化***可以对包括编码的数据和验证数据的完整数据序列执行验证检验，并提供对误差的准瞬时识别。在本领域中已知许多不同类型的可以使用的验证数据，常见的解决方案是在数位序列之后包括一个检验数位。该检验数位被选择，使得该数据序列中的所有数位(包括检验数位)满足一个数学公式或等式。一个常见的等式在本领域中已知为“IBM检验”，其被用在构成信用***的数位序列中。该算法运行如下：从右边数的偶数位置的数位被乘以2；任何现在大于9的数位通过减去9(等价于将该多数位数字的这两个数位相加)被减小到单个数位；最后将该序列中的所有数位相加，并添加检验位，使得结果能被10整除。其他可能的检验数位方案还包括在国际标准图书编号(ISBN)或电子资金转账(EFT)路由号检验中使用的模11方案(modulo11 scheme)，该方案对序列中的数位的加权和执行模10运算。检验数位的实施例在专利申请WO2008007064A1中描述。

Claims (27)

1.一种在有价票证上制造污渍或磨损测试特征的方法，包括：
指定所述有价票证的用于污渍或磨损测试的区域；
从所述有价票证上的指定区域——或者从同样有价票证上的相同区域——测量被污渍或磨损的存在影响的所述票证的属性；
编码测得的属性，以产生对应的属性数据；以及
通过所述有价票证上设置的机器可读元件，将编码的属性数据与所述有价票证关联。
2.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述编码的属性数据存储在所述机器可读元件中，将所述编码的属性数据与所述有价票证关联。
3.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述编码的属性数据存储在数据库中并将唯一的标识符——所述唯一的标识符链接到所述数据库中的所述编码的属性数据——存储在所述有价票证上的所述机器可读元件中，将所述编码的属性数据与所述有价票证关联。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述机器可读元件包括：机器可读字母数字码；一维或二维条形码；图形设计码、磁性油墨字符识别码，或RFID芯片。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述机器可读元件是通过印刷、激光标记或打孔设置在所述有价票证上的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述机器可读元件对人眼不可见。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述机器可读元件的位置邻近于所述有价票证上设置的可视安全特征，所述可视安全特征优选地是序列号、图形、水印或光学可变元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中用于污渍或磨损测试的所述指定区域包括小于所述有价票证的总面积的区。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中用于污渍或磨损测试的所述指定区域包括：所述有价票证的具有基本一致的外观的区，优选地是所述票证的基本未印刷的区；安全印刷的区；或者至少部分暴露在所述票证的表面的所应用的安全元件的区。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：通过所述票证上设置的所述机器可读元件或第二机器可读元件，将所述有价票证与对用于污渍或磨损测试的所述指定区域在所述有价票证上的位置进行识别的位置数据关联。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述有价票证与位置数据关联包括：编码所述指定区域的位置以产生编码的位置数据，并将所述编码的位置数据与所述有价票证关联。
12.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述测得的属性是所述票证的光学特性。
13.根据任一权利要求12所述的方法，其中所述测得的光学特性是下列任何一种：反射的或透射的颜色、反射比、光散射性、光泽度、粗糙度、发光性或荧光性。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括为所述指定区域设置对污染和/或磨损具有更高敏感度的元件，优选地是易碎结构。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述同样有价票证是与制造有所述污渍或磨损测试特征的有价票证在同一批次或制程中制造的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述属性是在所述有价票证的任何印刷之前测量的。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述属性是在所述有价票证的至少一些——优选地是全部——印刷已经完成之后测量的。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：重复所述指定区域的属性的测量，以在产生所述编码的属性数据之前验证所述属性。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，在发行所述有价票证之前执行。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述有价票证是钞票、支票、凭证、护照或其他安全票证。
21.一种包括污渍或磨损测试特征的有价票证，所述污渍或磨损测试特征包括：
所述有价票证的用于污渍或磨损测试的指定区域；以及
存储着数据的机器可读元件，其将所述有价票证与从被所述有价票证上的所述指定区域——或者同样有价票证上的相同区域——的污渍或磨损的存在影响的属性的测量中产生的编码的属性数据关联；
借此，所述编码的属性数据与所述指定区域的属性的比较提供了所述有价票证的污染或磨损程度的指示。
22.根据权利要求21所述的有价票证，其是根据权利要求1至20中任一项所述的方法制造的。
23.一种检测有价票证的污染或磨损的方法，包括：
测量被所述有价票证上的指定区域的污渍或磨损的存在影响的所述票证的属性；
从所述有价票证上设置的机器可读元件读取数据，以恢复从所述指定区域——或同样有价票证上的相同区域——的属性的在先测量产生的编码的属性数据；以及
比较测得的属性与所述编码的属性数据，以识别其间的任何差别，差别指示所述有价票证的污染或磨损。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述比较步骤包括：计算所述测得的属性和所述编码的属性数据之间的差别，算得的差别提供了所述有价票证的污染或磨损程度的指示。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括：比较所述算得的差别与表示票证适合重新发行的预定的合格性标准，并基于所述比较的结果来拣选所述有价票证。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括：如果不符合所述预定的合格性标准，则将所述有价票证转移到拒绝容器，并且如果符合所述预定的合格性标准，则将所述有价票证转移到用于重新发行的储存容器。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的方法，其中所述有价票证是根据权利要求21或权利要求22所述的有价票证。
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