DE2207800A1

DE2207800A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Echtheitsprüfung von graphischen Vorlagen

Info

Publication number: DE2207800A1
Application number: DE19722207800
Authority: DE
Inventors: Kurt DipL-Ing. Zürich Ehrat (Schweiz)
Original assignee: Gretag AG
Current assignee: Gretag AG
Priority date: 1971-02-26
Filing date: 1972-02-18
Publication date: 1972-09-21
Also published as: SE371032B; FR2127767A5; CH537064A; US3753617A; CA949207A; IT947923B; GB1380311A

Description

PP! .!3!S. O. STA'F

GRETAG AKTIENGESELLSCHAFT, Regensdorf (Schweiz)

( Case 87-7394/GTD 371A )

ikte 22

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Echtheitsprüfung von graphischen Vorlagen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Echtheitsprüfung von graphischen Vorlagen, insbesondere von Dokumenten, Banknoten od.dgl., bei weichem zumindest ein Teilbereich der zu überprüfenden Vorlage auf bestimmte Eigenschaften abgetastet, das Ergebnis dieser Abtastung in ein elektrisches Signal umgesetzt und dieses Signal mit einem durch Abtastung desselben Teilbereichs bzw. derselben Teilbereiche einer Standardvorlage.gewonnenen Signal verglichen wird.

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Als geeignet für einen solchen Vergleich haben sich besonders folgende Kriterien erwiesen: Bildinhalt, Transparenz, Oberflächenrauhigkeit, Vorlagendicke, Papierbeschaffenheit od.dgl.. Es hat .sich gezeigt, dass besondere der Bildinhalt umfangreiche Informationen zu liefern vermag. Bei einem bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Art, bei welchem die zu überprüfenden Vorlagen auf ihren Bildinhalt untersucht werden, wird nur jeweils ein Teilbereich, z.B. eine einzige Linie der Vorlage untersucht. Dieser Teilbereich bleibt über längere Zeit konstant. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass Dokumentenfälschungen infolge des über längere Zeit gleichen einzigen Teilbereichs, welcher überprüft wird, nicht immer als solche erkannt werden.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, dass der zu überprüfende Teilbereich oder zumindest ein Teil der zu überprüfenden Teilbereiche für jede Ueberprüfung nach Zufallsgesetzen neu bestimmt wird.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens. Diese Vorrichtung umfasst einen Vorlagenträger, auf dessen Vorlagenfeld ein mit einem oszillerend ablenkbaren Fühler, insbesondere in Form eines Lichtstrahlenbündels ausgestatteter Abtaster gerichtet ist, der ein elektrisches Abtastsignal an den ersten Eingang eines Korrelators abgibt, dessen zweiter Eingang mit den von einer Standard-Vorlage gewonnenen elek-

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trischen Signalfgespeist ist, wobei der Vorlagenträger und der Abtaster relativ zueinander längs zwei zueinander senkrecht stehenden Koordinatenrichtungen mittels je eines Motors, welche Motoren im folgenden als x- bzw. y-Motor bezeichnet werden, verschiebbar sind,und ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Motoren zufallsmässig gesteuert

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung in schematischer Aufsichtsdarstellung, Fig. 2 eine spezielle erste Ausführungsform der

Vorrichtung von Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 und 4 Diagramme zur Funktionserläuterung, Fig. 5 eine Detailvariante zu Fig. 2, Fig. 6 eine weitere Detailvariante zu Fig. 2, Fig. 7 eine spezielle zweite Ausführungsform der Vorrichtung von Fig. 1 in Seitenansicht und

Fig. 8 eine Detailvariante zu Fig. 1, 2 bzw. 7· Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besitzt eine in Richtung des Pfeiles X verschiebbar gelagerte Grundplatte 5a und einen auf dieser gelagerten und in Richtung des Pfeiles Y verschiebbaren Dokumententräger 3b. Die Richtungen X und Y stehen senkrecht zueinander und werden

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im folgenden als x- bzw. y-Richtung bezeichnet. Der Dokumententräger 5b ist ebenso wie die Grundplatte von rechteckförmiger Gestalt und besitzt an einem seiner beiden Längsränder einen Führungsbolzen 28, welcher in einem auf der Grundplatte 3a montierten Gleitlager 14 geführt ist. Am anderen Längsrand des Dokumententragers 3b ist eine Zahnstange 15 montiert, welche in einem auf der Grundplatte 3a montierten Lager 14' geführt ist und in welche ein von einem Schrittmotor 17 antreibbares Zahnrad 16 eingreift. Durch Einschalten des von einem Zufallsgenerator 18 gesteuerten Schrittmotors 17 ist der Dokumententräger 3b in y-Richtung verschiebbar. Die Grundplatte 3a ist in vier schematisch angedeuteten Lagern 13 gelagert und ist von einer von einem Motor 20 antreibbaren Reibscheibe 19 in χ-Richtung verschiebbar. Auf dem Dokumententräger 3b befindet sich je eine nicht dargestellte Halterung für das zu überprüfende Dokument 2 und für das zum Vergleich dienende Standarddokument 1. Jedem der beiden Dokumente bzw. jeder der beiden Halterungen ist je eine vorzugsweise photoelektrische Abtasteinrichtung' zugeordnet, dem Standarddokument der Abtastkopf 5 und dem zu überprüfenden Dokument 2 der Abtastkopf 4. Die beiden Abtastköpfe sind so angeordnet, dass sie jeweils gleiche Bereiche der beiden Dokumente abtasten und dass sie bei einer Verschiebung der Grundplatte bzw. des Dokumententragers die beiden Dokumente 1 -und 2 über ihre ganze Fläche abzutasten vermögen. Die durch den

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Abtastvorgang gewonnenen Signale werden von den Abtastköpfen je einem Verstärker 6 bzw. 7 zugeleitet. Der Ausgang jedes dieser Verstärker ist mit je einem Eingang eines Korrelators 8 verbunden, in welchem der Vergleich der von den beiden Dokumenten 1 und 2 gewonnenen Abtastsignale erfolgt. Der Ausgang"des Korrelators 8 ist einerseits mit einer Summierstufe 11 und diese mit einem Schwellenwertdetektor 12 und anderseits mit einer Deckungssteuerstufe 9 und diese mit einem Zähler 10 verbunden. Die Deckungssteuerstufe 9 ist über Leitungen 60 und öl mit dem Abtastkopf 5 verbunden.

Gemäss Fig. 2 bestehen die Abtastköpfe 5 und k (Pig. 1) je aus einer Lichtquelle 32 bzw. 33* aus einer Blende 29 bzw. 30, aus einem Umlenkspiegel 3^ bzw. 35* aus einem Objektiv 26 bzw. 27 und aus einem Photodetektor 24 bzw. 25. Die Blenden 29, 30 sind durch je eine Schlitzoder Lochscheibe gebildet, welche beide auf einer gemeinsamen Achse 31 montiert sind. Die Achse 31 ist von einem nicht dargestellten Motor antreibbar. Die Umlenkspiegel 34 und 35 sind je an einer Achse 36 bzw. 37 befestigt. Die beiden Achsen 36 und 37 sind senkrecht zueinander orientiert, die Achse 36 liegt in der y-Richtung, die Achse 37 in der χ-Richtung. Jede Achse ist drehbar gelagert und trägt an einem ihrer Enden einen als Magnetanker ausgebildeten Arm 38 bzw. 40. Jedem dieser beiden

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Arme ist ein über die Deckungssteuerstufe 9 betätigbarer Magnet 39 bzw. 42 zugeordnet. Als Gegenkraft gegen die

greift an jedem Arm 38 bzw. 40

beiden Magnete· je.eine Feder 44 bzw. 4^ an. Die Deckungssteuerstufe 9 besteht aus zwei Teilstufen 9a und 9t). Die Teilstufe 9a ist der x- mxid die Teilstufe 9b der y-Richtung zugeordnet. Jeder dieser beiden Teilstufen ist in Analogie zu Fig. 1 je ein Zähler 10a bzw. 10b zugeordnet.

Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende: Zur Ueberprüfung der Echtheit einer Vorlage 2, beispielsweise einer Banknote, wird diese und das Standarddokument 1 in die Halterungen auf dem Dokumententrager J5b eingelegt. Sodann wird über den vom Zufallsgenerator 18 gesteuerten Schrittmotor I7 der Dokumententrager in y-Richtung bis zu einer durch den Zufallsgenerator ausgewählten Stellung verschoben. Der Zufallsgenerator 18 erzeugt zufällige Impulsserien, deren maximale Impulszahl der maximal möglichen Anzahl von Abtastbereichen in y-Richtung bzw, der maximalen Ausdehnung der zu überprüfenden Dokumente in y-Richtung entspricht. Sind beispielsweise pro Dokument 128 Abtastbereiche möglich, was bei einer Dokumentenbreite von 60 mm einer Versetzung zwischen den Teilbereichen von etwa 0,6 mm entspricht, dann beträgt die maximale Impulszahl ebenfalls 128 Impulse; die Impulsausgabe aus dem Zufallsgenerator könnte in diesem Fall mit einem 7-stelligen Binärzähler, dessen einzelne Zählstufen

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zufällig gesetzt wurden, erfolgen. Die Sicherheit gegen Dokumentenfälschungen ist in diesem Fall nicht sehr gross, da bei naturgetreuer Nachahmung eines Abtastbereiches die Wahrscheinlichkeit, dass eine solche Fälschung als echt taxiert wird 1:128 beträgt. Infolgedessen wird jedes Dokument nicht nur über einen einzigen Abtastbereich, sondern vorzugsweise über mehrere, beispielsweise vier Bereiche abgetastet. Bei vier zufällig ausgewählten Abtastbereichen pro Dokument, beträgt die Wahrscheinlichkeit,

Ij. dass vier vorgewählte Bereiche abgetastet werden 1:128 .

Die beiden Abtastköpfe 4 und 5 können ortfest oder zu genauen Herstellung der Deckungsgleichheit justierbar angeordnet sein. Es genügt auch, einen der beiden Abtastköpfe ortsfest und den anderen justierbar anzuordnen. Zu Beginn des Ueberprufungsvorganges befinden sich beide Abtastköpfe an einem der Ränder des zugeordneten Dokuments, beispielsweise am rechten Rand. Dann wird nach der erfolgten Positionierung des Dokumententrägers 3b in y-Richtung über die Reibscheibe 19 die Grundplatte 3a kontinuierlich in Richtung des Pfeiles X bewegt. Bei der Abtastung von mehreren Bereichen je Dokument, wird jeweils nach einer bestimmten Bewegung in x-Richtung der Dokumententräger 3b in den nächsten vom Zufallsgenerator l8 ausgewählten Bereich bewegt usw.. Im nächsten Bereich beginnt die Abtastung etwa bei dem x-Wert, bei welchem sie im vorhergegangenen Bereich beendet wurde.

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Grundsätzlich würde es genügen, wenn die Abtastbereiche in der y-Richtung bloss die Ausdehnung eines Bildpunktes hätten, wenn die Bereiche also Linien darstellen wurden. Es hat sich aber gezeigt, dass in diesem Fall für den Vergleich zwischen den beiden Dokumenten ausserordentlich wenig Information zur Verfügung steht. Aus diesem Grund werden rechteckförmige Bereiche. B (Fig. 1) abgetastet, welche so orientiert sind, dass ihre Längsseite in x-Richtung liegt. Durch die rotierenden Blendenscheiben 29, 30 (Fig. 2) wird ein wandernder Lichtfleck erzeugt, welcher die beiden Vorlagen 1 und 2 in den rechteckförmigen Bereichen B entlang im wesentlichen in y-Richtung liegender Zeilen abtastet. Die Blendenscheiben erzeugen bei jedem Durchlaufen eines Loches durch eines der von den Lichtquellen 32, 33 ausgesandten Strahlenbündel, '■ deren Durchmesser am Ort der Blendenscheiben ein Vielfaches des Lochdurchmessers beträgt, einen entlang eines Teilkreisringes wandernden Lichfleck. Die Breite dieser Teilkreisringe entspricht dem Durchmesser der Löcher auf den Blendenscheiben, die Bogenlänge ist vom Strahlenbündeldurchmesser abhängig. Da der Radius dieser Teilkreisringe im Vergleich zu ihrer Bogenlänge sehr gross ist, entsteht auf den beiden Vorlagen je eine in y-Richtung orientierte angenähert gerade Zeile, entlang welcher je ein Lichtfleck die Vorlagen abtastet. Diese Zeilen liegen bei kontinuierlicher Transportbewegung der Grundplatte in XrRichtung

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nicht genau in der y-Richtung, sondern schräg zu dieser.

Nach dem Durchgang eines Loches durch den Strahlenbündel-

xdurch die Blendenscheiben, querschnitt werden die beiden Strahlenbundeli abgedeckt.

Beim Durchgang des nächsten Loches der Blendenscheiben tastet der wandernde Lichtfleck die Vorlagen entlang je einer neuen Zeile ab, welche Zeile in x-Richtung im Parallelabstand zur vorherigen Zeile liegt, usw.. Auf diese Weise werden die rechteckförmigen Bereiche B der beiden Vorlagen zeilenweise abgetastet. Durch die Abtastung der Dokumente

in
1 und 2 in/y-Richtung verlaufenden Zeilen entstehen an den Ausgängen der beiden Photodetektoren 24 bzw. 25 dem Bildinhalt bzw. der Hell-Dunkel-Verteilung längs je einer Abtastzeile entsprechende Spannungswerte. Beträgt der Abstand der Abtast zeilen etwa. 0,05 ™ und sind die einzelnen Abtastrechtecke B etwa 50 mm lang, so sind 1000 Zeilen abzutasten. Bei 5000 Umdrehungen pro Minute der Achse 31 und einer Anzahl von 40 Löchern pro Blendenscheibe kann die Abtastung eines Abtastrechtecks in einer halben Sekunde durchgeführt werden. Beträgt der gegenseitige Abstand der Löcher auf der Blendenscheibe 2 mm, so ergibt dies einen Umfang von 80 mm und einen Scheibendurchmesser von weniger als 30 mm. Die an den Ausgängen der Photodetektoren 24 bzw. 25 liegenden Abtastspannungen gelangen auf die Verstärker und 6 und von diesen auf den Korrelator 8. Im Korrelator 8 werden die einzelnen Abtastspannungen miteinander verglichen.

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In Pig. 3 ist die prinzipielle Wirkungsweise des Korrelationsvergleichs dargestellt: Zeile a zeigt die Abtastspannung U für eine Zeile des Standard-Dokuments 1, Zeile b die Abtastspannung U für eine Zeile der Vorlage 2; beide Spannungen sind in Funktion des Weges y, also der Zeilenlänge y. dargestellt. Diese über je eine Zeile

eine stetige Punktion darstellenden Spannungen werden im Korrelator 8 in diskrete Spannungsimpulse zerlegt. Jeder dieser diskreten Spannungsimpulse entspricht einem bestimmten Abtastpunkt, ungeachtet dessen, dass die Abtastung längs jeder Zeile kontinuierlich erfolgt. Der Abstand der einzelnen Abtastpunkte richtet sich nach dem Auflösungsvermögen der Anordnung und wird beispielsweise gleich 0,05 mm gewählt. Die einzelnen diskreten Spannungsimpulse werden miteinander multipliziert, was in Zeile c dargestellt ist. Da im dargestellten Beispiel die Abtastspännung U und U übereinstimmen, haben die diskreten Spannungsimpulse für jeden Abtastpunkt jeweils gleiches Vorzeichen, d.h. alle Spannungsimpulse sind grosser oder gleich Null. In Zeile d ist der Korrelationswert K der beiden Punktionen

yt ,

von Zeile a und b dargestellt, nämlich K = *£ (U · U,.).

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Aa

Der Korrelationswert ist in diesem Fall eine mit dem Weg y

ansteigende Funktion. Die Summierung der Funktionsprodukte, also die Bildung des Korrelationswertes erfolgt in der Summierstufe 11. Je höher der Korrelationswert K ist, desto besser ist die Uebereinstimmung zwischen den beiden Dokumenten 1 und 2 im Abtastbereich. Da sich die Oberflächen von Banknoten durch fortwährenden Gebrauch, beispielsweise durch Verschmutzung verändern, gibt man sich in der Praxis mit einem geringeren Uebereinstimmungsgrad, d.h. mit einem niedrigeren als dem maximal erreichbaren Korrelationswert zufrieden, welcher gemäss Zeile d etwa durch einen Schwellenwert S markiert sein kann. Dieser Schwellenwert ist im Schwellenwertdetektor 12 (Fig. 1, 2) gespeichert. Wenn also in einem Korrelationsbereich von 0 bis y, der Schwellenwert S erreicht wird, wird das zu überprüfende Dokument als echt befunden.

Damit diese Korrelationsmethode sinnvoll durchgeführt werden kann, ist es erforderlich, dass die Abtastsignale miteinander in der gleichen Phasenlage korreliert werden oder mit anderen Worten, dass sich die beiden Dokumente in Bezug auf die Abtsteinrichtungen in der genau gleichen geometrischen Lage befinden. Beim gewählten Zeilenabstand von 0,05 mm und bei einem gleich grossen Abstand der Abtastpunkte in Zeilenrichtung führt schon eine gegenseitige Verschiebung der beiden Dokumente 1 und 2 in der Grössenordnung von Bruchteilen von Zeilen- bzw. Abtastpunktabständen in der Regel dazu, dass der Schwellenwert im Korrelatiönsbereich nicht erreicht wird. Um dies zu vermeiden müssen die beiden Dokumente 1 und 2 vor Beginn der Korrelation in die gleiche Relativposition zu ihren Abtasteinrichtungen gebracht wenden. Zu diesem Zweck dient die Deckungssteuerung 9 (Fig· 1*

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2,), welche Abweichungen in der x- und y-Richtung, Winkelabweichungen und Distanzveränderungen zwischen korrespondierenden Bildpunkten auszugleichen gestattet.

Unter der Voraussetzung, dass die Länge einer Abtastzeile nicht so gross ist, dass Distanzveränderungen zwischen korrespondierenden Bildpunkten in einer Zeile die Grössenordnung des Abstandes der Abtastpunkte erreichen, und dass der Abtastraster der Abtastbereiche fein genug gewählt wird, sind bei konstantem Vor-schub der Dokumente in x-Richtung Winkelabweichungen durch Korrekturverschiebungen in y-Richtung kompensierbar. Distanzveräncterungen zwischen korrespondierenden Bildpunkten sind unter den angegebenen Voraussetzungen ohne Einfluss: Beträgt z.B. der Abstand zweier Abtastpunkte 0,05 mm und ist dieser Abstand durch Dehnung um 1% vergrössert, dann ist dieser Effekt bei einer Zeilenlänge von 0,5 mm entsprechend 10 Abtastpunkten ohne Einfluss, • da sich für die Gesamtdistanzveränderung zwischen den beiden Zeilenendpunkten lediglich eine Länge von 0,005 mm ergibt. Bei einer Zeilenlänge von 5 mm ergäbe sich das Zehnfache, also bereits die Abtastpunktentfernung. Bei der gewählten Länge der Abtastzeilen von wenigen Millimetern, oder mit anderen Worten bei der gewählten Breite der Abtastrechtecke und dem gewählten Abtastraster, braucht also die Deckungssteuerung lediglich Abweichungen in der x- und in der y-Richtung zu kompensieren.

Gemäss Fig. 4 wird jeder Abtastbereich (Abtastrechteck B) von der-Breite D über seine Länge in mehrere Abtastintervalle A¹, A₁, A|, A₂ usw. aufgeteilt. Zu Beginn jeder Echtheitsprüfung wird in einem systematischen Absuchvorgang in x- und in y-Rich-

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I-

tung die bestmögliche geometrische Uebereinstimmung zwischen Standarddokument und Vorlage gesucht. Zu diesem Zweck wird die erste Zeile a abgetastet und der Korrelationswert festgestellt. Ansehliessend wird die zweite Zeile b abgetastet, wobei die relative Lage zwischen Dokument und Abtastkopf gegenüber der ersten Zeile um den Abtastpunktabstand Δ y verschoben wird und schliesslich wird die dritte Zeile c abgetastet, wobei die relative Lage zwischen Dokument und Abtastkopf gegenüber der ersten Zeile um 2Ay verschoben wird. Ansehliessend wird in x-Richtung um einen Zeilenabstand Δχ verschoben und wiederum mit drei jeweils um ^y verschobenen Anfangsstellungen die Zeilenkorrelation durchgeführt. Schliesslich wird in x-Richtung gegenüber der ersten Zeile um 2Δχ verschoben und wiederum mit drei um Λ y verschobenen Anfangsstellungen die Zeilenkorrelation durchgeführt. Damit ist im Abtastintervall A¹ die Korrelation in sämt-

liehen möglichen Relativ-Verschiebungs-Kombinationen von O^ χ bis 2 Δχ und von 0 Ay bis 2Ay durchgeführt. In der Praxis muss eine grössere Anzahl von Verschiebungen durchgeführt werden. Beträgt z.B. der maximale Deckungsfehler 0,5 mm und beträgt die Grosse der Verschiebungsschritte Δ χ und Ay jeweils die Hälfte der Grosse der Abtastpunkt- und Zeilenabstände, also 0,025 mm, so müssen in jeder Richtung 20 Verschiebungsschritte durchgeführt werden, was 20*20=400 Verschiebungskombinationen ergibt. Während dieses Absuchvorganges wird der maximale Korrelationswert Kj und die Δ x- und Δ y-Anfangsstellung derjenigen Zeile, in welcher dieser Korrelationswert erreicht würde, gespeichert. Nach Beendigung des Abtastvorgangs wird.die relative Lage zwischen Dokument und Abtastkopf in diese gespeicherte Anfangsstellung .eingestellt. Im folgenden Abtastintervall A,

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den die Abtastzeilen ohne den oben beschriebenen Absuchvorgang in der eingestellten Ausgangslage abgetastet und es wird der Korrelationswert K für das AbtastIntervall A bestimmt. Da nach einer gewissen Strecke in beiden Richtungen wiederum Relativabweichungen auftreten können, wird im Intervall A' ein Dekkungssteuerungs-Abauchvorgang vorgenommen, welcher jedoch in der Regel wesentlich kürzer sein wird als der erste Absuchvorgang im Intervall A¹, da in A,¹ gegenüber A' nur kleine Verschiebungen zu erwarten sind. Der Absuchvorgang ist der gleiche wie oben beschrieben, der gespeicherte maximale Korrelationswert sei K'. Dann wird im Intervall Ap mit der dem Korrelationswert K' entsprechenden Ausgangslage abgetastet und der Korrelationswert Kp bestimmt usw. Die Korrelationswerte K', K' usw. werden gemäss Fig. 1 auf die Deckungssteuerung 9 geführt. Mit dem Zähler 10 wird die dem jeweils ermittelten maximalen Korrelationswert entsprechende Ausgangslage festgehalten und gespeichert. Die Deckungssteuerung 9 ' bewirkt über die Leitungen 60 und 61 die Relativverschiebungen zwischen dem Dokument, darstellungsgemäss der Standardvorlage 1 und dem zugeordneten Abtastkopf 5· Die Korrelationswerte Κ., Kp ... aller Abtastintervalle werden in der Summierstufe 11 summiert. Am Schluss des AbtastVorgangs wird die Korrelationssumme mit dem im Schwellenwertdetektor 12 vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Ist die Korrelationsssumme grosser als dieser Schwellenwert, dann wird das Dokument als echt befunden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung besteht die Deckungssteuerstufe 9 aus zwei Teilstufen 9a und 9b. Die Stufe 9a bewirktüber eine Schwenkung des Spiegels Jk um die Achse 36 eine Deckungs·' korrektur in x-Richtung und die Stufe 9h bewirkt über eine Schwenkung des Spiegels 35 um die Achse 37 eine Deckungskorrektur in y-Richtung, wobei die Auslösung und Steuerung der Spiegelschwenkbewegungen Über die \ 9 Π 3 fi 3 9 / 0 7 1 fl ^

von den Teilstufen 9a und 9b angesteuerten Magnete 39 bzw. 42 erfolgt. In den Zählern 10a und 10b werden die Steuerungs-Stromwerte für die Magnete digital festgehalten. Jede Deckungssteuerungs-Verschiebung um A χ entspricht einem Strominkrement für den Magneten 39 und jede Deckungssteuerungs-Verschiebung um Δ y entspricht einem Strominkrement für den Magneten 42. Auf diese Art sind die Positionierungen jeweils inkremental rückstellbar, wodurch es möglich ist, nach dem Absuchvorgang vor jedem Abtastintervall (Fig. 4) auf denjenigen Positionierungswert zurückzustellen, welchem der grösste Korrelationswert entspricht.

Gemäss Fig. 5vrlcd die Deckungssteuerung für beide Richtungen mit einem einzigen Spiegel durchgeführt; Ein Spiegel 62 ist an seinem Aufhängepunkt P an drei nicht starren Aufhängedrähten 45, 46 und

47 befestigt. Die drei Aufhängedrähte stehen aufeinander senkrecht. De₁T Spiegel kann sowohl in Richtung des Pfeiles X um den Draht 46 als auch in Richtung des Pfeiles Y um den Draht 47 um kleine Vinkel geschwenkt werden.

Gemäss Fig. 6 kann die Relativbewegung zwischen Dokument, und Abtasteinrichtung auch durch Verschieben der Dokumente erfolgen. Darstellungsgemass sind die Dokumente an einer Kante federnd eingespannt und an der gegenüberliegenden Kante der Wirkung eines Magneten ausgesetzt. Das zu überprüfende Dokument 2 ist von dem von der Deckungssteuerungsstufe 9b angesteuerten Magneten 49 gegen die Virkung der Federn 51 in y-Richtung und das Standard-Dokument 1 ist von dem von der Deckungssteuerungsstufe 9a angesteuerten Magneten

48 gegen die ¥irkung der Federn 50 in x-Richtung verschiebbar.

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Die beschriebenen automatischen Feinpositionierungsverfahren setzen voraus, dass vorgängig eine Grobpositionierung der Dokumente durchgeführt wird. Eine solche Grobpositionierung ist durch Anschläge oder dergleichen auf eine hinreichende Genauigkeit von - 0,5 mm ohne weiteres durchzuführen.

Für gewisse Anwendungsfälle ist es sinnvoll, nicht direkt die Prüfvorlage mit dem Standard-Dokument zu vergleichen, sondern alle signifikanten Werte des Standard-Dokumehts einmal festzustellen und dann zu speichern. Vorrichtungen dieser Art unterscheiden sich nicht grundsätzlich von den hier beschriebenen Vorrichtungen; sie können vielmehr aus letzteren durch einfache Modifikationen gewonnen werden.

Gemäss Fig. 7 kann die Abtastung der Vorlagen auch mit einer "flying spQt"-Abtaströhre, beispielsweise einer nicht nachleuchtenden Kathodenstrahlröhre erfolgen. Im Unterschied zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung, bei welcher der wandernde Lichtfleck mechanisch erzeugt wird, wird dieser hier elektronisch erzeugt. Hierbei werden das Standard-Dokument 1 und die Prüfvorlage 2 von je einer Lichtfleckabtaströhre 57 bzw. 58 abgetastet. Beide Vorlagen sind auf der in x-Richtung verschiebbaren Grundplatte 5a fixiert. Die Zeilenabtastbewegung in y-Richtung erfolgt durch die Kathodenstrahlröhren. Die Deckungssteuerung erfolgt hier vollelektronisch und braucht nur bei einer Röhre,

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darstellungsgemass bei der Röhre 57 durchgeführt zu werden. Die durch Korrelation im Korrelator 8 gewonnen Steuerwerte werden der Deckungssteuerschaltung 9 zugeführt. Die Deckungsfehler werden als zusätzliche Ablenkspannungen auf den Spannungssummator 56 für die y-Richtung und auf den. Spannungssummator 59 für die x-Richtung geführt, wo sie mit den aus der Strahlablenkstufe 55 gewonnenen Ablenkspannungen summiert und dem Plattenpaar 63 (x-Richtung) und dem Plattenpaar 64 (y-Richtung) zugeführt werden. Die zufällige Auswahl der Abtastbereiche erfolgt wiederum durch einen Zufallsgenerator 18, welcher auf die Spannungssummatoren für die y-Richtung 56 und 56' eine Zufallsgleichspannung gibt. Die Strahlablenkstufe der Röhre 58 ist mit 55' bezeichnet. Die elektronische Abtastung könnte so rasch durchgeführt werden, dass ein Abtastintervall nur aus einer einzigen Zeile besteht, dass also für jede Zeile eine neue Deckungssteuerung durchgeführt wird. Des weitern kann die Zeilenlänge sehr klein gewählt werden; im Extremfall kann sie nur einem einzigen Abtastpunkt entsprechen. Im letzteren Fall wird die Abtastung eindimensional, d.h. in x-Richtung durchgeführt.

Der Bildinhalt kann auch durch eine Messung des Durchlichtes anstelle bisher beschriebenen Reflexionsmessung ermittelt werden. Ausserdem können sowohl Durch- als auch Reflexionslicht gleichzeitig gemessen werden. In Fig. 7 ist eine solche Anordnung angedeutet. Die Grundplatte 5a ist

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η Ο

durchsichtig. Das Durchlicht wird durch Photozellen 52 und 53 abgetastet. Die Durchlichtwerte der beiden Vorlagen werden in einem Vergleicher 5^ miteinander verglichen.

In den ausgewählten Teilbereichen können auch andere Eigenschaften der Dokumente, beispielsweise Oberflächenrauhigkeit und Dicke verglichen werden. Weiter kann durch Verwendung mehrerer Abtastköpfe mit verschiedenen Farbfiltern der Farbverlauf der Prüfvorlage mit dem des Standard-Dokuments verglichen werden. Wenn zwei dieser Eigenschaften gleichzeitig ermittelt werden sollen, so ist für diese Zwecke lediglich ein zweites Paar von Abtastköpfen sowie ein zusätzlicher Korrelator, ein zusätzliches Summierglied und ein zusätzlicher Schwellenwertdetektor erforderlich.

Gemäss Fig. 8 kann die Oberflächenrauhigkeit durch ein in spitzem Winkel auf die Oberfläche auftreffendes Abtaststrahlbündel ermittelt werden, wobei die die Rauhigkeit bildenden Erhebungen und Senkungen an der Oberfläche im flach auffallenden Licht Schatten werfen, welche durch eine Photozelle 24 detektierbar sind. Mit einer zusätzlichen Photozelle 21 kann der Anteil des entsprechend dem Reflexionsgesetz reflektierten Lichtes gemessen und ebenfalls zum Vergleich herangezogen werden. Schliesslich ist schematisch ein Organ 6l zur Dickenmessung angedeutet.

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Claims

Ansprüche

(Iy Verfahren zur automatischen Echtheitsprüfung von graphischen Vorlagen, insbesondere von Dokumenten., Banknoten od.dgl., bei welchem zumindest ein Teilbereich der zu überprüfenden Vorlage auf bestimmte Eigenschaften abgetastet, das Ergebnis dieser Abtastung in ein elektrisches Signal umgesetzt rnd dieses Signal mit einem durch Abtastung desselben Teilbereichs bzw. derselben Teilbereiche einer Standardvorlage gewonnene Signal verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zu überprüfende Teilbereich oder zumindest ein Teil der zu überprüfenden Teilbereiche für jede Ueberprüfung nach Zufallsgesetzen neu bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung auf optischem Weg vorgenommen wird, wobei je ein Lichtstrahlenbündel über die ausgewählten Teilbereiche der Vorlagen geführt wird und die reflektierten Lichtstrahlenbündel in elektrische Signale umgewandelt
werden, dass die so gewonnen beiden elektrischen Signale in je eine Folge von diskreten Signalwerten umgewandelt werden (Sampling), dass diese beiden Polgen vorzugsweise durch gliedweise multiplikative Verknüpfung miteinander korreliert werden, und dass die zu überprüfende Vorlage als echt bewertet wird, wenn die Summe der Korrelations-

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produkte einen bestimmten Schwellenwert erreicht.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche in Form von schmalen Rechtecken gewählt werden, dass die Vorlagen während der Abtastung parallel zur Längsrichtung der Teilbereiche vorzugsweise kontinuierlich verschoben werden, und dass jedes Abtaststrahlenbündel quer zu dieser Verschiebungsrichtung über die Teilbereichsbreite hin- und herbewegt wird, wobei vorzugsweise jeweils in einer dieser beiden Bewegungsrichtungen das Strahlenbündel abgedeckt oder abgeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass das .Seitenverhältnis der Teilbereiche grosser ist als 1:20 und vorzugsweise etwa 1:100 beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Vorlagen vor der lieber prüfung zuerst grobpositioniert werden, dass anschliessend zur Feinpositionierung die von den beiden Vorlagen stammenden Abtastsignale zeilenweise, vorzugsweise durch multiplikative Verknüpfung miteinander korreliert werden und dass die Relativlage zumindest zwischen einem der beiden Abtaststrahlenbündel und der von diesem beaufschlagten Vorlage solange verändert wird, bis die Summe der Korrelationsprodukte einer oder mehrerer Zeilen einen bestimmten Schwellenwert erreicht.

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6. Verfahren nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Relativlage zwischen dem Abtaststrahlenbündel und der von diesem beaufschlagten Vorlage nach jeder Zeile um einen bestimmten Schritt erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastsignale vor ihrer Korrelation in eine Folge von diskreten Signalwerten umgeformt werden (Sampling).

8. Verfahren nach den Ansprüchen β und 7> dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittlänge der Relativlagenverschiebung zwischen Abtaststrahlenbündel und zugeordneter Vorlage zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen gleich gross gewählt wird wie der gegenseitige Abstand der diskreten Abtastsignalwerte.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Peinpositionierung jeder Teilbereich in mindestens zwei vorzugsweise gleichlange Abschnitte aufgeteilt wird, und dass in jedem dieser Abschnitte eine Peinpositionierung vorgenommen wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardvorlage durch die für sie charakteristischen diskreten elektrischen Signalwerte dargestellt wird, und dass diese Signalwerte gespeichert und zur Ueberprüfung der Echtheit einer

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anderen Vorlage herangezogen,werden.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anch Anspruch 1, mit einem Vorlagenträger, auf dessen Vorlagefeld ein mit einem oszillierend ablenkbaren Fühler, insbesondere in Form eines Lichtstrahlenbündels ausgestatteter Abtaster gerichtet ist, der ein elektrisches Abtastsignal an den ersten Eingang eines Korrelators abgibt, dessen zweiter Eingang mit den von einer Standard-Vorlage gewonnen elektrischen Signal gespeist ist, wobei der Vorlagenträger und der Abtaster relativ zueinander längs zwei zueinander senkrecht stehenden Koordinatenrichtungen mittels je einem Motor, welche Motoren im folgenden als x- bzw. y-Motor bezeichnet werden, verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Motoren zufallsmässig gesteuert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der y-Motor zufallsmässig gesteuert ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der y-Motor während der Abtastung kontinuierlich abläuft.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufendem y-Motor der x-Motor gestoppt ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei laufendem x-Motor der y-Motor gestoppt ist.

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l6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der y-Motor als Schrittmotor ausgebildet und an einen Generator angeschlossen ist, welcher Impulsfolgen mit pseudozufallsmässig bestimmten Impulszahlen erzeugt, und dass der Motor bei jedem Impuls einen Schritt ausführt.

17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis l6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlagenträger verschiebbar auf einer Unterlage gelagert ist, welche ihrerseits senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Vorlagenträgers gleichfalls verschiebbar gelagert ist, und dass vorzugsweise der x-Motor mit der Unterlage und der y-Motor mit dem Vorlagenträger gekuppelt ist.

l8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17 » dadurch gekennzeichnet, dass der Abtaster eine Lichtquelle, eine Blende, einen Umlenkspiegel, eine Sammellinse und einen photoelektrischen Wandler umfasst, welche in dieser Reihenfolge hintereinander angeordnet 3ind> dä'ss die Blende durch eine rotierende Kreisscheibe gebildet ist, welche an ihrem Umfang mit äquidistanten Durchbrechungen ausgestattet ist, wobei in Umfangsrichtung die Abmessung einer solchen Durchbrechung kleiner ist als die Abmessung des auf die Spur der Durchbrechungen gerichteten Lichtstrahlenbündels in der Scheibenebene.

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19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkspiegel zumindest in einer der beiden Koordiantenrichtungen schwenkverstellbar ist, wobei der Verstellmechanismus durch den Korrelator gesteuert ist.

.20. . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtaster eine Kathodenstrahlröhre, eine Sammellinse und einen photoelektrischen Wandlerumfasst, welche in dieser Reihenfolge hintereinander angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die y-Ablenkspannung der Kathodenstrahlröhre vom Korrelator beeinflussbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, bei welcher der Vorlagenträger ein zusätzliches Feld für die Standard-Vorlage -aufweist, auf welches ein zweiter, relativ zum Vorlageträger verschiebbarer Abtaster gerichtet ist, welcher bezüglich seiner Relativverschiebungen mit dem ersten Abtaster gekuppelt ist und ein elektrisches Abtastsignal an den zweiten Eingang des Korrelators abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühlerablenkung des ersten Abtasters in der einen und diejenige des zweiten Abtasters in der anderen x-Koordinatenrichtung vom Korrelator beeinflussbar ist.

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25. Vorrichtung nach den Ansprüchen l8 und 22.₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden-Kreisscheiben der beiden Abtaster auf einer gemeinsamen Antriebswelle sitzen.

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