專利名稱：監測物品用的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及監測物品用的方法和裝置，比如監測有價單據如鈔票。
利用反射測量來鑒別證券單據的原理是眾所周知的。證券用紙的特征在于，在光譜的某些區域(紫外光，可見光和紅外光)，其反射率與許多用來生產偽造單據的非證券用紙不同。
例如，通過用紫外光照射單據并測量其反射強度，可以產生一種簡單的鑒別系統。如果該強度超出一預定的閾值，該單據就視為是真實的。(然而，應該注意的是，在特定的情況中，具有較高反射率的可能是偽造單據。)同時也可以測量該紙由紫外光激發的天然熒光大多數證券用紙具有一個低水平的天然熒光。這種“紫外光亮度”測量技術也是公知的。
上面所列的簡單技術在所有的實際應用中具有一些缺點。最重要的兩點在于●所有給定單據的反射強度也取決于該測量系統的特性，其中某些特性會發生顯著的改變。例如，大多數紫外光源的輸出強度會隨溫度以及光源的使用年限而改變。所用光學元件(濾波器，窗口，透鏡等)的特性也隨它們的使用年限而改變。在使用期間在光學表面上沉積的污垢和灰塵會降低所測量的強度。
●反射強度取決于單據上的污垢單據越臟，反射率越低。
使用連續監測參照表面上所測得的信號電平的自動校準系統，可減少該測量系統靈敏度的變化，但是提供一個連續潔凈的參照表面是困難而昂貴的。當然這種系統并不能補償單據的任何污垢。
該聯合效應將會降低該檢測系統的鑒別能力。如果該檢測閾值被設定為足夠高，以利用新的、潔凈的(高靈敏度)系統檢測最潔凈的偽造品，那么較大比例的骯臟真實票據將會被誤認為偽造品；隨著該檢測系統的使用年限或者變臟的程度，該比例還會提高。如果該閾值降低，從而只有小比例的真實票據會被舊的、骯臟的(低靈敏度)系統誤認為偽造品，那么不可接受的大比例的偽造品將會被潔凈的系統認為是真實的。
US-A-4723072描述了檢測鈔票污垢的裝置，該裝置采用一個或多個工作在相同光學波段的傳感器。本發明與檢測污垢無關。
US-A-3679314描述了光學測試鈔票真實性的裝置，該裝置使用具有不同光譜分布的光束對票據所選定的部分進行連續照明，然后檢測從該被照明部分透過的光，或檢測受該被照明部分影響的光。該方法的問題在于，需要橫過該照明光束機械掃描一對濾波器，以控制該鈔票的照明。
根據本發明的一個方面，提供一種監測物品以確定真實性指示特征存在的方法，包括利用至少第一波段和第二波段的輻射照射一物品；檢測該物品因響應第一波段的照射而產生的第一輻射，該第一波段的選擇是使所產生的這種第一輻射能根據真實性指示特征的存在與否而變化，并且響應該物品上的模糊物質存在而變化；檢測該物品因響應第二波段的照射而產生的第二輻射，該第二波段的選擇是使該物品所產生的第二輻射隨著該物品上模糊物質的程度而變化，但是基本上與真實性指示特征的存在無關；并且比較所檢測的第一輻射和第二輻射，以確定真實性指示特征是否存在。
根據本發明的第二方面，提供一種監測物品以確定真實性指示特征存在的裝置，包括至少一個光源，其利用至少第一波段和第二波段的輻射照射一物品；一第一檢測器，用于檢測該物品因響應第一波段的照射而產生的第一輻射，該第一波段的選擇是使所產生的這種第一輻射能根據真實性指示特征的存在與否而變化，并且響應該物品上的模糊物質存在而變化；一第二檢測器，用于檢測該物品因響應第二波段的照射而產生的第二輻射，該第二波段的選擇是使該物品所產生的第二輻射隨著該物品上模糊物質的程度而變化，但是基本上與真實性指示特征的存在無關；以及比較機構，用于比較所檢測的第一輻射和第二輻射，以確定真實性指示特征是否存在。
我們已經發現，通過在具有上述規定特征的至少兩個不同波段對物品進行照射，即使是當這些物品帶有模糊材料例如污垢的場合下，對真實和非真實物品之間進行區分也是可能的。
典型地是，該第一波段位于可見光范圍之外，例如在紫外光或紅外光范圍。實際在理論上，該照明可以是電磁波譜的任何區域。當真實性特征是隱藏特征時，由于它在可見波長范圍內通常是不可見的，因此這一點才經常顯得重要。但是第二波段經常處于可見波長范圍，因為在這個范圍該波段基本上不會受真實性特征的影響。不過在某些情況下，這兩個波段可以同時處在可見波長范圍之內或之外。
如果該第一波段和第二波段很接近，則污垢對于這兩個波段的輻射影響基本相同。因此，所檢測到的第一輻射和第二輻射之間的關系基本相同，而與污垢程度(至少達到某些限度)無關。這就為區分真實鈔票和偽造鈔票提供了一個非常簡便的方法，例如第一輻射和第二輻射之間的關系在何處不同取決于真實性而不是污垢的量。
盡管可以使用分開的光源，然而本發明的一個特別方便之處在于，它可以使用能在兩個波段或所有波段產生輻射的單個光源。例如，某些常規的紫外光源可以在紫外波段和可見光區產生輻射。為簡便起見，此后我們將指使用紫外輻射，但是應當理解，可以使用其它波長的、單光源或多光源來代替。
在所有波段和選擇性檢測的照射，而不是在所選擇的波段的照射，可避免對于機械掃描的需要，降低了對雜散光的敏感性，并且簡化了處理。通過在該檢測器的前方設置濾波器可以方便實現這一點。
盡管已經發現通常兩個第一波段就已足夠，但是可以在多于兩個波段進行照射。在某些情況下，這會導致更準確地確定真實性。
例如，在一個使用三個波段照射的實施方案中，這三個波段中的兩個是通常所選擇的，以致于它們所在的區域內所產生的輻射隨著兩個真實性指示特征中相應一個的存在與否以及模糊物質的程度而變化。第三波段所在的區域內所產生的輻射隨著模糊物質的程度而變化，但是它基本上不因為該兩個真實性指示特征的存在與否而變化。
典型地是，所檢測到的由該物品產生的第一和第二輻射會包括反射輻射，該反射輻射的波長取決于該物品的特征(印跡，紙等)。在某些情況下，該照射也會導致該物品的印跡或紙被照亮。通過以已知的方式適當調制該照射，可以在熒光和磷光之間進行區分。也可以利用調制來消除環境光的影響。
典型的是，所檢測到的第一和第二輻射分別處于該第一和第二波段內。但是，在某些情況下，該所檢測到的第一和第二輻射中的一個或兩個的波長會與其相應的照射偏移。
可以采用多種方法確定所檢測到的第一和第二輻射之間的關系。其中的一個方法是，確定所檢測到的第一和第二輻射的強度比例。然后將該比例與預定的閾值進行比較，以確定該物品是否是真實的。在另一個方法中，可以確定所檢測到的第一和第二輻射的大量不同特征，從中可以建立一個測量矢量，以與關于真實物品和/或已知的偽造物品的一個或多個測量矢量進行比較。
可以理解，本發明的重要應用在于監測有價單據例如鈔票，但是本發明也可以用于監測其它類型的物品，特別是那些用油墨印刷的、在可見波段和非可見波段都有響應的物品。
現在將參照附圖描述本發明的方法和裝置的一些實施例，在附圖中
圖1為該裝置的第一實例的示意圖；圖2為表示該燈控制回路(circuit)的方框回路圖；圖3為表示該處理回路的方框圖；圖4表示未濾光的紫外光源的典型輸出波譜圖；圖5表示可以用來確定該兩個第二波段特征的一對光學濾波器的特征曲線圖，(應當認識到，這特定的一對濾波器只是作為一實例給出，而且其它許多或者許多對濾波器可能更適合某些應用)；圖6為表示該裝置第二實例的示意方框圖；圖7表示與圖6中的裝置一同使用的波段。
圖1所示的裝置包括一對紫外燈1，2，其安裝角度使得該燈所產生的輻射直接指向區域3。該區域3位于鈔票4的通道中，該鈔票在移動傳送機構5例如傳送帶上被傳送穿過該區域3。每一個燈所產生的波長范圍一般如圖4所示。特別應當注意的是，在第一波段-紫外波段(波長低于380nm)和第二波段-可見光范圍(380nm-700nm)產生較高強度的輻射。對于一次近似，即使是總的綜合輸出改變，該波譜總的形狀也不會隨溫度、或隨該燈的使用年限而明顯改變。
由燈1，2產生的輻射將會被鈔票反射，所反射的輻射的波長(第一和第二)取決于該鈔票上的油墨和該鈔票紙。所反射的紫外輻射的強度響應于該鈔票油墨或鈔票紙的真實性，并響應于污垢的程度。所反射的可見光的強度基本唯一地取決于污垢的程度。該輻射也可以激勵該鈔票4上的油墨發光。所反射的輻射和發光被聚焦和監測系統6接收。該系統6包括管狀外殼7，在該外殼7的前端安裝一個紅外截止濾波器8和一個聚焦透鏡9，該透鏡9將入射輻射聚焦在紫外通濾波器10和可見通濾波器11上，其特征曲線如圖5所示。獨立的傳感器12，13安裝在濾波器10，11的后面。因此傳感器12提供指示入射紫外光強度的輸出，而傳感器13提供指示入射可見光強度的輸出。
按照一個優選的方法，對所檢測的輻射強度進行簡單的比較，例如提取它們的比例，將該比例與一個預定的閾值進行比較，以確定該鈔票是否是真實的。例如，一個真實的鈔票可能會具有比紫外反射高的可見反射，這一點與偽造品形成反差，對于偽造品來講，它在這兩個波段的強度是近似的。如果該比例超出了該閾值，表示這是真實鈔票，即在這兩個波段的反射強度有較大的差別。
如前所述，某些油墨在經過這兩個波段的一個或兩個波段照射后能夠發光。另外，傳感器可以接收和響應環境光。因此，按照該優選方法，燈1，2被進行調制，從而可以在環境光(一方面)和所接收的響應照射的光(另一方面)之間加以區分，雖然這不是本發明的重點部分。
圖2表示對燈的輸出進行調制的簡單回路，該回路包括時鐘信號發生器20，它與燈控制回路21相連，該回路21依次與燈1，2相連。
每一個傳感器12，13與各自的放大器30相連。這兩個放大器的輸出被送入各自的信號處理回路31，32。它們處理這些信號以產生許多信號量度，其數值大小與該放大器輸出的不同特征有關。該信號處理回路可以包括低通濾波器、高通濾波器、解調器、積分器和對于本領域的普通技術人員來講是已知的其它技術設施。該量度包括這些放大器輸出等的不同濾波形式和其結合(和，差，商等)。通常，這些信號處理回路不具有存貯量，并且除了該處理中固有的較短的延遲之外，該量度會隨著放大器輸出的改變而改變。可以采用模擬的或數字的電子硬件33或軟件技術方便地進行這種信號處理。
可以從傳感器12，13獲得的典型信息包括(a)所檢測的紫外光的調制水平；(b)所檢測的紫外光的平均水平或DC電平；(c)所檢測的可見光的調制水平；(d)所檢測的可見光的平均水平或DC電平；這些可以被用來獲得某些量度。
通常最重要的量度是(a)∶(c)的比值，但是(b)和(d)也能提供某些有用的信息。由于該紫外通道對波長范圍敏感，故輸出(b)能夠包含來自于由“短”紫外波長照射引發的任何“長”紫外波長磷光的貢獻。該“紫外磷光”的量度由輸出(b)和輸出(a)之間的差值決定。同樣，輸出(d)和輸出(c)之間的差值是任何可見磷光的量度。
這些量度被送入量度分析回路33，該回路也可以有其它的外部信號輸入(閾值電平，來自于單據傳送系統的位置信息等)。該回路單獨地或結合地處理這些量度，以產生一個單一的輸出信號，顯示該鈔票是否是真實的。
該處理可以是較為簡單的，包括如上所述的信號電平和閾值電平的比較，以及在該兩個波段的各自反射量度的比較。在某些情況下已經發現，例如同時處理幾個量度，將它們作為一個單一的測量矢量而不是各自獨立的量測值處理，并且使用多維聚類(clustering)技術以確定真實票據和已知的偽造票據的特征，使用這些更復雜的技術，使得高比例的偽造品能夠被鑒別出來。通常采用標準的數學和軟件技術，包括使用人工神經網絡來進行這種處理。
這些測量可以在一張單據的一個位置上進行，或者在該單據由傳送系統傳送通過檢測器時在多個位置進行。這種技術對于該領域的普通技術人員來講是公知的。
選擇該紫外濾波器10的響應，使得在其真實票據和偽造票據的反射率差值最大的紫外光譜部分進行該測量。選擇該可見通濾波器11的響應，使得在具有明顯的可見光輸出的區域進行該測量。
在上面描述的實施例中，使用兩個波段。圖6表示的裝置中三個波段檢測來自于單據的輻射。圖6所示的回路與圖2和圖3所示的回路非常相似，該回路可以和類似于圖1所示的裝置一起使用。在這種情況下，使用一對燈101，102照射該單據，該燈通常為含有氖氣之類的氣體的放電燈。每一個燈在330nm至800nm的波長之間的多個窄峰值處產生輻射，雖然也可以使用其它寬波段的光源。該燈由與時鐘104耦合的燈控制回路103控制。來自于該單據的輻射經由各自的濾波器108-110通過三個光電二極管105-107。這些濾波器的通帶如圖7所示，其中可以看出這些通帶并不重疊。濾波器108的通帶如111所示，濾波器109的通帶如112所示，濾波器110的通帶如113所示。
來自于光電二極管105-107的輸出信號被其各自的放大器114-116放大，并通過各自的信號處理回路117-119。然后這些信號通過類似于圖3所示回路33的分析回路120。
當在三(或更多)個波段測量該照射時，最簡單的處理形式是計算在111-113中的每一個波段的強度與在另一個波段的強度之間的比例，其中在前者的波段所產生的輻射隨著真實性指示特征的存在與否而變化，在后者的波段所產生的輻射隨著模糊物質的程度而變化，但基本上不隨真實性指示特征的存在與否而變化。然后將這些比例與預定的閾值相比較，以確定該物品是否是真實的。但是，在這種情況下，如果測量矢量由所檢測的輻射的幾個不同特征構成，然后將該測量矢量與關于真實物品和/或偽造物品的一個或多個測量矢量進行比較，采用這種技術一般具有更多的優點。
本發明能應用于多種不同形式物品的監測系統，包括單據分類器和接收器，現金管理裝置例如計數器、分類器、自動售貨機和接收器。本發明特別適用于鈔票的監測。
權利要求
1．一種監測物品以確定真實性指示特征存在的方法，包括利用至少第一波段和第二波段的輻射照射一物品；檢測該物品因響應第一波段的照射而產生的第一輻射，該第一波段的選擇是使所產生的這種第一輻射能根據真實性指示特征的存在與否而變化，并且響應該物品上的模糊物質存在而變化；檢測該物品因響應第二波段的照射而產生的第二輻射，該第二波段的選擇是使該物品所產生的第二輻射隨著該物品上模糊物質的程度而變化，但是基本上與真實性指示特征的存在無關；并且比較所檢測的第一輻射和第二輻射，以確定真實性指示特征是否存在。
2．如權利要求1所述的方法，其中該第一波段在可見波長區域之外。
3．如權利要求1或2所述的方法，其中該第二波段在可見波長范圍內。
4．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中所檢測到的第一輻射在可見波長范圍之外。
5．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中該第二波段在可見波長段內。
6．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中該第一輻射基本上落在該第一波長段內。
7．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中該第二輻射基本上落在該第二波長段內。
8．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中在第一波段和第二波段中的至少一個波段的輻射被該物品反射，以分別構成所檢測的第一和第二輻射的至少一部分。
9．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中所檢測的輻射包括發光。
10．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中還包括調制該照射的輻射，并檢測所接收的基本上無調制的輻射和/或帶有類似調制的輻射。
11．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中該比較步驟包括確定所檢測的第一和第二輻射之間的強度比例。
12．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中還包括確定該比較步驟的結果與一個所預期的對應于一個認可條件的關系之間的關系。
13．如權利要求12所述的方法，當從屬于權利要求11時，其中該關系確定步驟包括將該比例與一閾值相比較。
14．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中該照射產生于一個單一光源。
15．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中在至少三個波段檢測輻射。
16．如上述任何一個權利要求所述的方法，其中該物品包括一個片層，例如有價單據，舉例來說是鈔票。
17．一種監測物品以確定真實性指示特征存在的裝置，包括至少一個光源，其利用至少第一波段和第二波段的輻射照射一物品；一第一檢測器，用于檢測該物品因響應第一波段的照射而產生的第一輻射，該第一波段的選擇是使所產生的這種第一輻射能根據真實性指示特征的存在與否而變化，并且響應該物品上的模糊物質存在而變化；一第二檢測器，用于檢測該物品因響應第二波段的照射而產生的第二輻射，該第二波段的選擇是使該物品所產生的第二輻射隨著該物品上模糊物質的程度而變化，但是基本上與真實性指示特征的存在無關；以及比較機構，用于比較所檢測的第一輻射和第二輻射，以確定真實性指示特征是否存在。
18．如權利要求17所述的裝置，其中該第一和第二光源由普通光源形成。
19．如權利要求17或18所述的裝置，適合于執行如權利要求1-16所述的方法。
全文摘要
一種監測物品以確定真實性指示特征存在的方法和裝置。該方法包括利用至少第一波段和第二波段的輻射照射一物品;檢測該物品因響應第一波段的照射而產生的第一輻射,該第一波段的選擇是使所產生的這種第一輻射能根據真實性指示特征的存在與否而變化,并且響應該物品上的模糊物質存在而變化;檢測該物品因響應第二波段的照射而產生的第二輻射,該第二波段的選擇是使該物品所產生的第二輻射隨著該物品上模糊物質的程度而變化,但是基本上與真實性指示特征的存在無關。比較所檢測的輻射,以確定真實性指示特征是否存在。
文檔編號G07D7/00GK1295698SQ9980468
公開日2001年5月16日 申請日期1999年3月19日 優先權日1998年3月31日
發明者邁克爾·波特, 戴維·C·里夫斯 申請人:德拉魯國際公司