DE102019106437A1

DE102019106437A1 - Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes

Info

Publication number: DE102019106437A1
Application number: DE102019106437.6A
Authority: DE
Inventors: Siegmund Osyra
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Lichtquelle 101, welche ausgebildet ist, gerichtetes Licht in Richtung einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes auszusenden, wobei das gerichtete Licht an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes reflektiert wird. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Kamera 103, welche ausgebildet ist, das reflektierte Licht von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes zu erfassen, um ein Bild des Identifikationsdokumentes zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung 105, welche ausgebildet ist, eine Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes zu bestimmen, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes zu erfassen. Die Vorrichtung 100 kann ferner eine Druckinspektionseinrichtung 107 umfassen, welche ausgebildet ist, eine Druckinspektion des Identifikationsdokumentes auf der Basis eines demaskierten Bildes und eines vorgespeicherten Referenzbildes durchzuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Qualitätssicherung bei der Herstellung von Identifikationsdokumenten, insbesondere der Erfassung von Oberflächendefekten.
Bei der automatischen optischen Inspektion von realen, bemusterten und inhomogenen Oberflächen auf mögliche Oberflächendefekte, insbesondere Störungen, welche die Ebenheit der Oberfläche in einer lokalen Umgebung stören wie beispielsweise Kratzer, Verschmutzungen, unerwünschte Fasern, oder Folien- und Lackreste, stellt sich das Problem der eindeutigen optischen Erfassbarkeit der Oberflächendefekte auf beliebig bemusterten Oberflächen. Dabei wirken sich beispielsweise in Druck- oder Laserverfahren aufgebrachte Vordrücke oder taktile Schriften störend aus, da sie zumeist stärker sichtbar sind als die zu erfassenden Oberflächendefekte selbst, so dass diese möglicherweise als Pseudofehler erfasst werden.
Daher werden derartige Bereiche üblicherweise statisch demaskiert, d.h. aus dem Inspektionsbereich statisch entfernt. Dies ist jedoch unter realen Bedingungen oft nicht akzeptabel, insbesondere wenn sich die Vordrücke oder taktilen Schriften von Dokument zu Dokument dynamisch ändern. Bei der Inspektion von personalisierten Identifikationsdokumenten sind die Vordrücke sowie taktilen Schriften beispielsweise auf jedem Identifikationsdokument unterschiedlich. Zudem ist die Position etwaiger Oberflächendefekte typischerweise vorab unbekannt, wodurch auch diese nicht statisch demaskiert werden können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Konzept zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnungen.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst werden kann, welche eine Oberfläche eines Identifikationsdokumentes mit gerichtetem Licht beleuchtet, und ein Bild des Identifikationsdokumentes erfasst, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet. Die Inhomogenität zeigt sich beispielsweise dadurch, dass sich diese gegenüber einem homogenen Hintergrund in dem Bild abhebt. Eine derartige Inhomogenität kann beispielsweise in Form eines Bildsegmentes vorliegen, und mittels bekannter Bildsegmentierungsansätze erfasst werden. Die Beleuchtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes sowie die Erfassung des Bildes kann jeweils unter einem flachen Winkel zwischen 15° und 20° zur Oberfläche erfolgen, wodurch Vordrücke auf typischen Identifikationsdokumenten in dem Bild nicht mehr sichtbar sind.
Das Identifikationsdokument kann beispielsweise eines der folgenden Identifikationsdokumente sein: Identitätsdokument, wie Personalausweis, Reisepass, Zugangskontrollausweis, Berechtigungsausweis, Unternehmensausweis, Steuerzeichen oder Ticket, Geburtsurkunde, Führerschein oder Kraftfahrzeugausweis, Zahlungsmittel, beispielsweise eine Bankkarte oder Kreditkarte. Das Identifikationsdokument kann ein- oder mehrlagig bzw. papier- und/oder kunststoffbasiert sein.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes, wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle, welche ausgebildet ist, gerichtetes Licht in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes auszusenden, wobei das gerichtete Licht an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes reflektiert wird. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Kamera, welche ausgebildet ist, das reflektierte Licht von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes zu erfassen, um ein Bild des Identifikationsdokumentes zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung, welche ausgebildet ist, eine Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes zu bestimmen, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform schließen eine erste optische Achse der Lichtquelle und die Oberfläche des Identifikationsdokumentes einen ersten Winkel ein, welcher kleiner als 90° ist, und schließen eine zweite optische Achse der Kamera und die Oberfläche des Identifikationsdokumentes einen zweiten Winkel ein, welcher kleiner als 90° ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Sichtbarkeit des Oberflächendefektes in dem Bild des Identifikationsdokumentes verbessert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der erste Winkel in einem ersten Winkelbereich zwischen 15° und 20°, und liegt der zweite Winkel in einem zweiten Winkelbereich zwischen 15° und 20°. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass Vordrücke auf typischen Identifikationsdokumenten in dem Bild nicht mehr sichtbar sind. Insbesondere kann die Oberfläche des Identifikationsdokumentes spiegelnd erscheinen, wodurch die Position der Inhomogenität, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet, besonders einfach bestimmt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Winkel und der zweite Winkel gleich. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das gerichtete bzw. reflektierte Licht besonders effizient genutzt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Spiegel, welcher angeordnet und ausgebildet ist, das reflektierte Licht von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes zu der Kamera umzulenken. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die gegenseitige Anordnung und Ausrichtung der Lichtquelle und der Kamera vereinfacht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, eine Lage des Identifikationsdokumentes relativ zu der Kamera zu bestimmen, und das Bild des Identifikationsdokumentes auf der Basis der bestimmten Lage perspektivisch zu entzerren. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes besonders effizient bestimmt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, zumindest eine Kante in dem Bild des Identifikationsdokumentes zu bestimmen, wobei die zumindest eine Kante auf zumindest einen Rand des Identifikationsdokumentes hindeutet, und die Lage des Identifikationsdokumentes relativ zu der Kamera auf der Basis der zumindest einen Kante zu bestimmen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Lage des Identifikationsdokumentes relativ zu der Kamera besonders effizient bestimmt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Bild des Identifikationsdokumentes eine Mehrzahl von Bildpixeln auf, wobei die Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, einen Mittelwert von zumindest zwei Farbwerten von zumindest zwei benachbarten Bildpixeln zu bestimmen, um einen gemittelten Farbwert zu erhalten, und den gemittelten Farbwert den zumindest zwei benachbarten Bildpixeln zuzuordnen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Bild des Identifikationsdokumentes effizient vorverarbeitet werden kann. Insbesondere kann die Sichtbarkeit etwaiger Vordrücke des Identifikationsdokumentes weiter reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, ein Bildsegment mit einer Mehrzahl von Bildsegmentpixeln in dem Bild des Identifikationsdokumentes zu bestimmen, wobei das Bildsegment die Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes repräsentiert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Position der Inhomogenität besonders einfach bestimmt werden kann. Das Bildsegment kann mittels bekannter Bildsegmentierungsansätze erfasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, jeweils einen Farbwert der Mehrzahl von Bildsegmentpixeln zu bestimmen, und das Bildsegment dem Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes zuzuordnen, falls die bestimmten Farbwerte der Mehrzahl von Bildsegmentpixeln innerhalb eines vorbestimmten Referenzfarbwertebereiches liegen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Zuordnung des Bildsegmentes zu dem Oberflächendefekt zuverlässiger erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung ausgebildet, eine Anzahl von Bildsegmentpixeln des Bildsegmentes zu bestimmen, und das Bildsegment dem Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes zuzuordnen, falls die bestimmte Anzahl von Bildsegmentpixeln eine vorbestimmte Referenzanzahl überschreitet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Zuordnung des Bildsegmentes zu dem Oberflächendefekt zuverlässiger erfolgen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Bild des Identifikationsdokumentes ein Grauwertbild. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes besonders einfach bestimmt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Druckinspektionseinrichtung, welche ausgebildet ist, den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes in dem Bild des Identifikationsdokumentes zu demaskieren, um ein demaskiertes Bild des Identifikationsdokumentes zu erhalten, und eine Druckinspektion des Identifikationsdokumentes auf der Basis des demaskierten Bildes und eines vorgespeicherten Referenzbildes durchzuführen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Oberflächendefekt nicht als Pseudo-Fehler bei der Druckinspektion erfasst wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Druckinspektionseinrichtung ausgebildet, ein Abweichungsmaß zwischen einem Farbwert eines Bildpixels des demaskierten Bildes und einem Referenzfarbwert eines Referenzbildpixels des Referenzbildes zu bestimmen, und die Druckinspektion des Identifikationsdokumentes ferner auf der Basis des Abweichungsmaßes durchzuführen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Druckinspektion besonders effizient durchgeführt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes einer der folgenden Oberflächendefekte: ein Kratzer auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes, eine Verunreinigung auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes, eine Faser auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes, ein Folienrest auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes, ein Lackrest auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass typische Oberflächendefekte, welche bei der Herstellung von Identifikationsdokumenten auftreten, erfasst werden können.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes, wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes angeordnet ist. Die umfasst Vorrichtung eine Lichtquelle, eine Kamera, und eine Erfassungseinrichtung. Das Verfahren umfasst ein Aussenden von gerichtetem Licht in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes durch die Lichtquelle, wobei das gerichtete Licht an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes reflektiert wird, ein Erfassen des reflektierten Lichts von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes durch die Kamera, um ein Bild des Identifikationsdokumentes zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet, und ein Bestimmen einer Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes durch die Erfassungseinrichtung, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes zu erfassen.
Das Verfahren kann durch die Vorrichtung ausgeführt werden. Weitere Merkmale des Verfahrens resultieren unmittelbar aus den Merkmalen und/oder der Funktionalität der Vorrichtung.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens, wenn der Programmcode durch eine Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Vorrichtung, insbesondere die Erfassungseinrichtung, kann programmtechnisch eingerichtet sein, um den Programmcode auszuführen.
Die Erfindung kann in Hardware und in Software realisiert werden.
Weitere Ausführungsformen werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes;
2 ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifi kationsdokumentes;
3a ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes;
3b ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes;
3c ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes;
4 ein schematisches Diagramm eines perspektivisch verzerrten Bildes eines Identifi kationsdokumentes;
5 ein schematisches Diagramm eines perspektivisch entzerrten Bildes eines Identifikationsdokumentes bei Beleuchtung durch eine Lichtquelle mit gerichtetem Licht;
6 ein schematisches Diagramm eines perspektivisch entzerrten weiteren Bildes eines Identifikationsdokumentes bei Beleuchtung durch eine weitere Lichtquelle mit diffusem Licht;
7 ein schematisches Diagramm einer Demaskierungsmaske eines Identifikationsdokumentes zur Druckinspektion;
8 ein schematisches Diagramm eines demaskierten Bildes eines Identifikationsdokumentes zur Druckinspektion; und
9 ein schematisches Diagramm eines perspektivisch entzerrten Bildes eines Identifikationsdokumentes bei Beleuchtung durch eine Lichtquelle mit gerichtetem Licht sowie eines demaskierten Bildes des Identifi kationsdokumentes.

1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes, wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes angeordnet ist.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Lichtquelle 101, welche ausgebildet ist, gerichtetes Licht in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes auszusenden, wobei das gerichtete Licht an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes reflektiert wird. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Kamera 103, welche ausgebildet ist, das reflektierte Licht von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes zu erfassen, um ein Bild des Identifikationsdokumentes zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung 105, welche ausgebildet ist, eine Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes zu bestimmen, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes zu erfassen. Die Vorrichtung 100 kann ferner eine Druckinspektionseinrichtung 107 umfassen, welche ausgebildet ist, den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes in dem Bild des Identifikationsdokumentes zu demaskieren, um ein demaskiertes Bild des Identifikationsdokumentes zu erhalten, und eine Druckinspektion des Identifikationsdokumentes auf der Basis des demaskierten Bildes und eines vorgespeicherten Referenzbildes durchzuführen.
2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verfahrens 200 zum Betreiben einer Vorrichtung zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes, wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes angeordnet ist. Die umfasst Vorrichtung eine Lichtquelle, eine Kamera, und eine Erfassungseinrichtung.
Das Verfahren 200 umfasst ein Aussenden 201 von gerichtetem Licht in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes durch die Lichtquelle, wobei das gerichtete Licht an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes reflektiert wird, ein Erfassen 203 des reflektierten Lichts von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes durch die Kamera, um ein Bild des Identifikationsdokumentes zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet, und ein Bestimmen 205 einer Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes durch die Erfassungseinrichtung, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes zu erfassen.
3a zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes 301, wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 angeordnet ist.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Lichtquelle 101, welche ausgebildet ist, gerichtetes Licht 303a in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 auszusenden, wobei das gerichtete Licht 303a an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 reflektiert wird. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Kamera 103, welche ausgebildet ist, das reflektierte Licht 303b von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 zu erfassen, um ein Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes 301 eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung (nicht gezeigt), welche ausgebildet ist, eine Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu bestimmen, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes 301 zu erfassen.
Die Vorrichtung 100 kann ferner eine Druckinspektionseinrichtung (nicht gezeigt) umfassen, welche ausgebildet ist, den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes 301 in dem Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu demaskieren, um ein demaskiertes Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu erhalten, und eine Druckinspektion des Identifikationsdokumentes 301 auf der Basis des demaskierten Bildes und eines vorgespeicherten Referenzbildes durchzuführen.
Bei der gezeigten Vorrichtung 100 beleuchtet die Lichtquelle 101 die Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 unter einem flachen Winkel, wodurch eine Schattenbildung an dem Oberflächendefekt entstehen und in dem Bild sichtbar gemacht werden kann.
Die optische Achse der Kamera 103 steht beispielsweise senkrecht auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301, damit keine perspektivische Verzerrung entsteht. Die gezeigte Vorrichtung 100 erlaubt die Erfassung des Oberflächendefekts insbesondere bei homogenen Oberflächen ohne ausgeprägte Vordrücke, da ein vorhandener Vordruck den zu erfassenden Oberflächendefekt überlagern würde. Insbesondere kann der Vordruck neben dem Oberflächendefekt weiterhin sichtbar sein.
3b und 3c zeigen jeweils ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 100 zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes 301, wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 angeordnet ist.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine Lichtquelle 101, welche ausgebildet ist, gerichtetes Licht 303a in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 auszusenden, wobei das gerichtete Licht 303a an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 reflektiert wird. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Kamera 103, welche ausgebildet ist, das reflektierte Licht 303b von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 zu erfassen, um ein Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes 301 eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet. Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine Erfassungseinrichtung (nicht gezeigt), welche ausgebildet ist, eine Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu bestimmen, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes 301 zu erfassen. Ferner umfasst die in 3c gezeigte Vorrichtung 100 zusätzlich einen Spiegel 307, welcher angeordnet und ausgebildet ist, das reflektierte Licht 303b von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 zu der Kamera 103 umzulenken. In der Vorrichtung 100 schließen eine erste optische Achse der Lichtquelle 101 und die Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 einen ersten Winkel ein, welcher kleiner als 90° ist, und schließen eine zweite optische Achse der Kamera 103 und die Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 einen zweiten Winkel ein, welcher kleiner als 90° ist. Der erste Winkel liegt beispielsweise in einem ersten Winkelbereich zwischen 15° und 20°, und der zweite Winkel liegt beispielsweise in einem zweiten Winkelbereich zwischen 15° und 20°.
Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine weitere Lichtquelle 305, welche ausgebildet ist, diffuses Licht in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 auszusenden.
Die Vorrichtung 100 kann ferner eine Druckinspektionseinrichtung (nicht gezeigt) umfassen, welche ausgebildet ist, den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes 301 in dem Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu demaskieren, um ein demaskiertes Bild des Identifikationsdokumentes 301 zu erhalten, und eine Druckinspektion des Identifikationsdokumentes 301 auf der Basis des demaskierten Bildes und eines vorgespeicherten Referenzbildes durchzuführen.
Bei der gezeigten Vorrichtung 100 erfolgt die Anordnung der Lichtquelle 101 und der Kamera 103 zueinander in Reflektion. Die Lichtquelle 101 beleuchtet die Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 unter einem flachen Winkel, beispielsweise zwischen 15° und 20°, wobei eine Schattenbildung an dem Oberflächendefekt entstehen und sichtbar gemacht werden kann. Die Kamera 103 erfasst das zu inspizierende Identifikationsdokument 301 beispielsweise unter dem gleichen Winkel. Dabei kann eine optische Achse der Kamera 103 direkt unter diesem Winkel angeordnet werden (siehe 3b). Alternativ kann das reflektierte Licht 303b über den Spiegel 307 zum Zwecke der optischen Wegverlängerung oder zum Zwecke einer einfacheren Kamerapositionierung umgelenkt werden (siehe 3c). Beide Möglichkeiten sind äquivalent.
Durch die schräge Anordnung der Kamera 103 relativ zu dem Identifikationsdokument 301 wird das erfasste Bild typischerweise perspektivisch verzerrt. Dies kann jedoch durch eine perspektivische Entzerrung wieder korrigiert werden. Dabei bleibt dennoch hauptsächlich der Oberflächendefekt sichtbar, während eventuell vorhandene Vordrücke unsichtbar werden können. Die Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 kann in dem erfassten Bild „verspiegelt“ wirken. Bereits vorhandene taktile Sicherheitsmerkmale können zwar leicht sichtbar bleiben; sie können jedoch durch eine spätere Demaskierung dynamisch aus dem Inspektionsbereich entfernt werden.
Für die Demaskierung taktiler Sicherheitsmerkmale kann beispielsweise die weitere Lichtquelle 305 verwendet werden, welche ausgebildet ist, diffuses Licht in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes auszusenden. Die weitere Lichtquelle 305 erlaubt dabei die Ausleuchtung der bereits vorhandenen taktilen Sicherheitselemente. Typische Oberflächendefekte sind bei der Beleuchtung durch die weitere Lichtquelle 305 nicht sichtbar. Die weitere Lichtquelle 305 kann beispielsweise diffuses Licht in einem Infrarot (IR) -Wellenlängenbereich aussenden.
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines perspektivisch verzerrten Bildes eines Identifikationsdokumentes 301. Das Bild ist aufgrund der Anordnung der Kamera relativ zu dem Identifikationsdokument 301 perspektivisch verzerrt.
Über die vier Kanten des Identifikationsdokumentes 301, welche beispielsweise mittels der angedeuteten 8 Punkte eines perspektivisch verzerrten Rechtecks erfasst werden können, lassen sich die Parameter für die perspektivische Entzerrung bestimmen.
5 zeigt ein schematisches Diagramm eines perspektivisch entzerrten Bildes eines Identifikationsdokumentes 301 bei Beleuchtung durch eine Lichtquelle mit gerichtetem Licht (links) im Vergleich mit einem Referenzbild eines Identifikationsdokumentes 301 (rechts).
Bei dem perspektivisch entzerrten Bild sind Vordrücke auf dem Identifikationsdokument 301, beispielsweise feine Linienmustern (Guillochen), nicht mehr sichtbar. Sichtbar verbleiben lediglich etwaige Oberflächendefekte auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 sowie ggf. taktile Sicherheitsmerkmale, beispielsweise taktile Schriften.
In dem Referenzbild sind die feinen Linienmuster (Guillochen) hingegen deutlich sichtbar.
6 zeigt ein schematisches Diagramm eines perspektivisch entzerrten weiteren Bildes eines Identifikationsdokumentes 301 bei Beleuchtung durch eine weitere Lichtquelle mit diffusem Licht. Die weitere Lichtquelle kann beispielsweise diffuses Licht in einem Infrarot (IR) -Wellenlängenbereich aussenden.
Das weitere Bild kann beispielsweise dafür verwendet werden, taktile Sicherheitsmerkmale auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 zu erfassen, und zu demaskieren.
7 zeigt ein schematisches Diagramm einer Demaskierungsmaske eines Identifikationsdokumentes 301 zur Druckinspektion. Die weißen Bereiche repräsentieren demaskierte Bereiche, welche bei der Druckinspektion ausgespart werden. In der dargestellten Demaskierungsmaske sind sowohl Oberflächendefekte als auch taktile Sicherheitsmerkmale des Identifikationsdokumentes beispielhaft demaskiert.
Die Demaskierung von Texten kann auf einer entsprechenden Bildsegmentierung basieren. Die Demaskierung von Bildern kann auf einer entsprechenden Kantenerkennung basieren, um die Fläche des demaskierten Bereiches zu reduzieren.
8 zeigt ein schematisches Diagramm eines demaskierten Bildes eines Identifikationsdokumentes 301 zur Druckinspektion. Die hellen Bereiche repräsentieren nicht-demaskierte Bereiche, welche zur Druckinspektion verwendet werden.
Links ist ein nicht-demaskierter Bereich gezeigt, welcher für Texte verwendet wird. Rechts ist ein nicht-demaskierter Bereich gezeigt, welcher für Fotos verwendet wird. Die Unterscheidung zwischen dem Textbereich und dem Fotobereich kann beispielsweise deshalb erfolgen, da somit Inspektionsparameter je nach Art des zu inspizierenden Bereichs präziser festlegen werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Demaskierung des weiteren Bildes erfolgen, um ein demaskiertes weiteres Bild zu erhalten. Die Druckinspektion kann alternativ oder zusätzlich unter Verwendung des demaskierten weiteren Bildes durchgeführt werden.
9 zeigt ein schematisches Diagramm eines perspektivisch entzerrten Bildes eines Identifikationsdokumentes 301 bei Beleuchtung durch eine Lichtquelle mit gerichtetem Licht sowie eines demaskierten Bildes des Identifikationsdokumentes 301.
In beiden Bildern sind beispielhafte Oberflächendefekte in Form von Kratzern und kleineren Verschmutzungen hervorgehoben.
Die Vorrichtung 100 sowie das Verfahren 200 ermöglichen folglich eine Inspektion der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301, wobei eine zuverlässige und robuste Erfassung von Oberflächendefekten wie Kratzern oder Verunreinigungen selbst auf beliebig bemusterten, inhomogenen Oberflächen durchgeführt werden kann. Dabei können bereits vorhandene Vordrücke auf der Oberfläche oder taktile Sicherheitsmerkmale, neben den Oberflächendefekten, eliminiert werden. Insbesondere kann die Lichtquelle 101 relativ zu der Kamera 103 in Reflektion angeordnet werden. Ferner kann eine Erfassung von taktilen Sicherheitsmerkmalen unter Verwendung der weiteren Lichtquelle 305 erfolgen. Somit kann eine dynamische Demaskierung der erfassten Bilder erfolgen. Zudem können Vordrücke mit besonders starken Kontrastübergängen erfasst werden.
Die Lichtquelle 101 kann die zu inspizierende Oberfläche unter einem flachen Winkel, beispielsweise zwischen 15° und 20° beleuchten, um die Oberflächendefekte durch einen Schatteneffekt sichtbar zu machen. Die Kamera 103 kann die Oberfläche unter demselben Winkel betrachten, d.h. die Kamera 103 kann das von der Oberfläche reflektierte Licht erfassen. Bei dieser Anordnung werden Oberflächendefekte sichtbar, während etwaige Vordruckmuster verschwinden können. Lediglich vorhandene taktile Sicherheitsmerkmale oder sehr kontrastreiche Übergänge im Vordruck können teilweise sichtbar bleiben. Diese lassen sich jedoch separat unter Verwendung der weiteren Lichtquelle 305 erfassen und dynamisch demaskieren.
Die weitere Lichtquelle 305, welche ausgebildet ist, diffuses Licht in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 auszusenden, ermöglicht eine Beleuchtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301, um die taktilen Sicherheitsmerkmale, welche demaskiert werden sollen, zu bestimmen.
Abhängig von der Art des taktilen Sicherheitsmerkmals kann beispielsweise diffuses Licht aus einem Infrarot (IR) - Wellenlängenbereich oder einem Weißlich-Wellenlängenbereich verwendet werden. Beispielsweise kann diffuses Licht aus dem Infrarot (IR) - Wellenlängenbereich zur Ausleuchtung von gelaserten Inhalten und diffuses Licht aus dem Weißlich-Wellenlängenbereich zur Ausleuchtung von gedruckten Inhalten verwendet werden. Bei Ausleuchtung mit diffusem Licht sind Oberflächendefekte, wie beispielsweise Kratzer, typischerweise nicht sichtbar.
Sind die taktilen Sicherheitsmerkmale oder kontrastreichen Übergänge einmal sichtbar, so lassen sich diese beispielsweise mittels einer entsprechenden Bildsegmentierung oder mittels einer entsprechenden Kantenerfassung finden und demaskieren, so dass möglichst keine Pseudofehler erfasst werden. Dabei werden typischerweise nur kleine bzw. minimale Flächen im Vergleich zu einer statischen Demaskierung demaskiert.
Eine Druckinspektion unter Verwendung der Lichtquelle 101 und/oder der weiteren Lichtquelle 305 kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden:

Zunächst erfolgt eine Erfassung eines Bildes des Identifikationsdokumentes 301 bei Beleuchtung mit der Lichtquelle 101, welche gerichtetes Licht aussendet. Es erfolgt eine perspektivische Entzerrung des erfassten Bildes, welche durch die schräge Anordnung der Kamera 103 zu dem Identifikationsdokument 301 entsteht. Dabei wird die Form des Identifikationsdokumentes 301 in dem Bild von einem Trapez zurück auf ein Rechteck abgebildet. Die Oberflächeninspektion soll typischerweise auf Grundlage des perspektivisch entzerrten Bildes erfolgen.

Ausgehend von der bekannten rechteckigen Form des Identifikationsdokumentes 301 und der vorbekannten Größe des Identifikationsdokumentes lassen sich die Parameter für die perspektivische Entzerrung bzw. Transformation bestimmen. Hierfür können beispielsweise 8 Punkte auf den Kanten des Identifikationsdokumentes 301 bestimmt werden. Anschließend kann die perspektivische Entzerrung des Bildes unter Verwendung einer direkten linearen Transformation (DLT: Direct Linear Transform) und eines zugehörigen linearen Gleichungssystems erfolgen. Durch die perspektivische Entzerrung des Bildes kann insbesondere eine metrisch korrekte Inspektion der Oberfläche realisiert werden.
Darauffolgend erfolgt eine Erfassung eines weiteren Bildes des Identifikationsdokumentes 301 bei Beleuchtung durch die weitere Lichtquelle 305, welche diffuses Licht aussendet. Ferner kann eine perspektivische Entzerrung des weiteren Bildes erfolgen.
Durch die Beleuchtung mittels der weiteren Lichtquelle 305 können taktile Sicherheitsmerkmale auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes 301 erfasst werden. Ferner kann eine Demaskierung der taktilen Sicherheitsmerkmale erfolgen. Die schräge Anordnung der Kamera 103 zu dem Identifikationsdokument 301 kann auch hier mittels einer perspektivischen Entzerrung ausgeglichen werden. Dabei kann derselbe Ansatz wie vorstehend beschrieben angewendet werden.
Anschließend erfolgt die Demaskierung. Dabei werden die sichtbaren taktilen Sicherheitsmerkmale, beispielsweise taktile Schriften, oder kontrastreiche Übergänge dynamisch erfasst und in dem Bild und/oder dem weiteren Bild demaskiert. Für Bereiche mit Texten, d.h. feinen Linien und kleineren Flächen, kann eine entsprechende Bildsegmentierung eingesetzt werden, um die demaskierten Bereiche zu bestimmen. Bei Fotos ist es möglich, stark ausgeprägte Kanten mit einem Vergrößerungsfaktor als demaskierten Bereich zu finden, damit die Demaskierung flächenmäßig kleiner ausfällt.
Beispielsweise kann eine Demaskierung des Bildes und/oder des weiteren Bildes erfolgen, und die Druckinspektion auf der Basis des Bildes und/oder des weiteren Bildes durchgeführt werden. Bei der Druckinspektion kann das Bild und/oder das weitere Bild beispielsweise jeweils mit einem vorgespeicherten Referenzbild verglichen werden.
Dabei kann eine Homogenitätsprüfung erfolgen, wobei Defektpixel innerhalb des Inspektionsbereichs identifiziert werden. Dabei wird der Inspektionsbereich beispielsweise auf Homogenität geprüft, d.h. Bildpixel, welche von der homogenen Umgebung abweichen, können als Defektpixel markiert werden. Zu diesem Zweck kann der Inspektionsbereich beispielsweise in Gitterzellen mit benachbarten Bildpixeln zerlegt werden. Innerhalb jeder Gitterzelle kann beispielsweise ein Mittelwert der Grauwerte berechnet werden. Bildpixel, welche von dem mittleren Grauwert zu stark abweichen (lokale Segmentierung) oder Bildpixel, welche außerhalb eines globalen Segmentierungsintervalls liegen (globale Segmentierung) können als Defektpixel markiert werden.
Ferner kann eine Bereichsanalyse durchgeführt werden, wobei bei der Bereichsanalyse jene Defektpixel zu Defektbereichen zusammengefasst werden können, die im vorhergehenden Schritt identifiziert wurden. Danach lassen sich unterschiedliche metrische Toleranzwerte, wie beispielsweise eine Bereichslänge, eine Bereichsfläche einzelner Defektbereiche, oder eine Gesamtfläche der Bereiche für Defekte angeben, welche festlegen, ab wann ein erkannter Defekt tatsächlich als solcher akzeptiert werden soll.
Zusammenfassend wird somit eine Inspektion bemusterter Oberflächen von Identifikationsdokumenten ermöglicht, welche sich dynamisch ändern können.
Die Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Identitätsdokumenten kann folglich auf viele Anwendungsfälle in der Praxis erweitert werden, wobei keine Beschränkung auf homogene Oberflächen ohne Vordrücke erfolgt.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen beschriebenen oder gezeigten Merkmale können in beliebiger Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
101: Lichtquelle
103: Kamera
105: Erfassungseinrichtung
107: Druckinspektionseinrichtung
200: Verfahren
201: Aussenden
203: Erfassen
205: Bestimmen
301: Identifikationsdokument
303a: Gerichtetes Licht
303b: Reflektiertes Licht
305: Weitere Lichtquelle
307: Spiegel

Claims

Vorrichtung (100) zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes (301), wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) angeordnet ist, mit: einer Lichtquelle (101), welche ausgebildet ist, gerichtetes Licht (303a) in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) auszusenden, wobei das gerichtete Licht (303a) an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) reflektiert wird; einer Kamera (103), welche ausgebildet ist, das reflektierte Licht (303b) von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) zu erfassen, um ein Bild des Identifikationsdokumentes (301) zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes (301) eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet; und einer Erfassungseinrichtung (105), welche ausgebildet ist, eine Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes (301) zu bestimmen, um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes (301) zu erfassen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei eine erste optische Achse der Lichtquelle (101) und die Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) einen ersten Winkel einschließen, welcher kleiner als 90° ist, und wobei eine zweite optische Achse der Kamera (103) und die Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) einen zweiten Winkel einschließen, welcher kleiner als 90° ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel gleich sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit: einem Spiegel (307), welcher angeordnet und ausgebildet ist, das reflektierte Licht (303b) von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) zu der Kamera (103) umzulenken.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (105) ausgebildet ist, eine Lage des Identifikationsdokumentes (301) relativ zu der Kamera (103) zu bestimmen, und das Bild des Identifikationsdokumentes (301) auf der Basis der bestimmten Lage perspektivisch zu entzerren.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Erfassungseinrichtung (105) ausgebildet ist, zumindest eine Kante in dem Bild des Identifikationsdokumentes (301) zu bestimmen, wobei die zumindest eine Kante auf zumindest einen Rand des Identifikationsdokumentes (301) hindeutet, und die Lage des Identifikationsdokumentes (301) relativ zu der Kamera (103) auf der Basis der zumindest einen Kante zu bestimmen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes (301) eine Mehrzahl von Bildpixeln aufweist, und wobei die Erfassungseinrichtung (105) ausgebildet ist, einen Mittelwert von zumindest zwei Farbwerten von zumindest zwei benachbarten Bildpixeln zu bestimmen, um einen gemittelten Farbwert zu erhalten, und den gemittelten Farbwert den zumindest zwei benachbarten Bildpixeln zuzuordnen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (105) ausgebildet ist, ein Bildsegment mit einer Mehrzahl von Bildsegmentpixeln in dem Bild des Identifikationsdokumentes (301) zu bestimmen, und wobei das Bildsegment die Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes (301) repräsentiert.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei die Erfassungseinrichtung (105) ausgebildet ist, jeweils einen Farbwert der Mehrzahl von Bildsegmentpixeln zu bestimmen, und das Bildsegment dem Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes (301) zuzuordnen, falls die bestimmten Farbwerte der Mehrzahl von Bildsegmentpixeln innerhalb eines vorbestimmten Referenzfarbwertebereiches liegen.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Erfassungseinrichtung (105) ausgebildet ist, eine Anzahl von Bildsegmentpixeln des Bildsegmentes zu bestimmen, und das Bildsegment dem Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes (301) zuzuordnen, falls die bestimmte Anzahl von Bildsegmentpixeln eine vorbestimmte Referenzanzahl überschreitet.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes (301) ein Grauwertbild ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit: einer Druckinspektionseinrichtung (107), welche ausgebildet ist, den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes (301) in dem Bild des Identifikationsdokumentes (301) zu demaskieren, um ein demaskiertes Bild des Identifikationsdokumentes (301) zu erhalten, und eine Druckinspektion des Identifikationsdokumentes (301) auf der Basis des demaskierten Bildes und eines vorgespeicherten Referenzbildes durchzuführen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes (301) einer der folgenden Oberflächendefekte ist: ein Kratzer auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301), eine Verunreinigung auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301), eine Faser auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301), ein Folienrest auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301), ein Lackrest auf der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301).
Verfahren (200) zum Betreiben einer Vorrichtung (100) zum Erfassen eines Oberflächendefekts eines Identifikationsdokumentes (301), wobei der Oberflächendefekt auf einer Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (100) eine Lichtquelle (101), eine Kamera (103), und eine Erfassungseinrichtung (105) umfasst, mit: Aussenden (201) von gerichtetem Licht (303a) in Richtung der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) durch die Lichtquelle (101), wobei das gerichtete Licht (303a) an der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) reflektiert wird; Erfassen (203) des reflektierten Lichts (303b) von der Oberfläche des Identifikationsdokumentes (301) durch die Kamera (103), um ein Bild des Identifikationsdokumentes (301) zu erhalten, wobei das Bild des Identifikationsdokumentes (301) eine Inhomogenität aufweist, welche auf den Oberflächendefekt hindeutet; und Bestimmen (205) einer Position der Inhomogenität in dem Bild des Identifikationsdokumentes (301) durch die Erfassungseinrichtung (105), um den Oberflächendefekt des Identifikationsdokumentes (301) zu erfassen.
Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens (200) nach Anspruch 14, wenn der Programmcode durch eine Vorrichtung (100) ausgeführt wird.