檢測文件安全標記的數字成像方法和裝置的制作方法

專利名稱：檢測文件安全標記的數字成像方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及數字圖像處理技術。更具體地說，本申請涉及一種方法和裝置，用于防止或禁止有效地再生文件(document)，諸如貨幣、支票、股票、以及其中包括印有預先定義的安全標記的任何其他印刷文件。該主題方法和裝置通過操作實現對于從要再生的印刷文件中獲取的所有數字圖像數據進行多步審查，以便定出任何可能的安全標記的位置，并進一步檢驗該標記從而能肯定地把可能的安全標記識別為實際的安全標記。如果一個標記被定位并被確認為真正的安全標記，則將不允許對該印刷文件的有效再生和/或將采取其他安全措施。
數字圖像處理系統，如數字彩色復印機，能以低成本造出彩色文件的很高質量的再生物或“拷貝”，這類系統的擴散導致罪犯使用這些機器再生貨幣、支票、股票、法律文件、以及其他法律上不可再生的印刷文件。顯然，這些文件的任何再生物都是偽造和非法的。不幸的是，到目前為止尚未發現一種方法或裝置能有效地和高效率地檢測出試圖再生貨幣等從而使再生受打擊。由于沒有有效的和高效率的方法/裝置用于檢測貨幣和其他不可再生的文件，罪犯們往往能幾乎隨心所欲地生產偽造文件。
在試圖識別印刷文件的安全標志過程中，存在著許多困難。這些文件，例如貨幣，常常是明顯用舊了的。再有，文件可能以不規則的角度或位置放在再生裝置上，這使對安全標記的檢測更加困難。還有，對安全標記的不適當的或錯誤的檢測以及由此造成的防止復制該文件的任何操作都會使那些試圖進行合法再生的人們感到懊惱和不方便。因此，必須極大地減少對文件中安全標記的錯誤檢測。
基于上述及其他考慮，已發現需要一種新的改進的數字成像方法和裝置，用于檢測文件安全標記以防止產生偽造文件。已經認為人們希望開發出這樣的方法和裝置，它們能以有效和高效率的方式實現這一功能，而不會侵害或干擾合法的文件再生工作。
根據本發明，提供了一種新的和改進的數字成像方法和裝置，用于有效地和高效率地檢測文件安全標記以防止文件的偽造。
根據本發明的第一方面，提供了一種數字圖像處理方法。該方法包括，對于可能包括安全標記的印刷文件，掃描該文件以得到與此印刷文件相對應的數字圖像數據，這里的安全標記由多個實際標記要素定義，這些要素每個有選定的色彩、尺寸和形狀，并且互相間有選定的空間排列，這里所說數字圖像數據由多個彩色輸入象素值來定義。對數字圖像數據進行處理以識別出代表安全標記可能要素的所有位置。對于由數字圖像數據代表的每個可能的標記要素，確定是否該可能標記要素與數字圖像數據代表的至少一個其他可能標記要素一起定義了一個可能的安全標記。對于數字圖像數據中代表的每個可能的安全標記，確定是否該可能的安全標記代表該印刷文件中存在的實際安全標記。
根據本發明的另一方面，一種數字圖像處理方法用于防止非受權再生包括安全標記的印刷文件，該安全標記由具有選定色彩、選定尺寸和相互間按選定圖案(Pattern)排列的實際標記要素來定義，該方法包括掃描所述印刷文件以提取代表該印刷文件的彩色數字數據，該彩色數字數據由多個象素定義，每個象素有一色彩值。對于彩色數字數據，如果其色彩值代表的色彩至少是近似于多個實際標記要素的選定色彩，則該彩色數字數據的全部象素將被識別。構成彩色數字數據的二值圖并用“通(on)”和“斷(off)”象素來定義，“通”象素代表該彩色數字數據的被識別象素具有的色彩值至少是近似于多個實際標記要素的選定色彩。該二值圖用于識別由“通”象素定義的可能標記要素，并識別出定義可能安全標記的這多個可能標記組分中至少一個與其相鄰的要素。如果可能安全標記的可能標記要素是彼此相互一致的(uniform)，則該可能安全標記被識別為實際安全標記。如果識別出一個實際安全標記，則該印刷文件的有效再生被阻止。
根據本發明的又一方面，一種處理數字圖像數據的方法，該數字圖像數據所代表的彩色印刷文件包括安全標記，該方法用于識別數字圖像數據中代表的安全標記，方法包括處理該數字圖像數據以識別出定義一選定色彩的所有部分，該選定色彩代表印刷文件中安全標記的色彩。對于數字圖像數據的定義該選定色彩的每個部分，確定是否該部分代表了印刷文件中一個安全標記的可能要素。該方法還包括，對于在數字圖像數據中識別出的每個可能的安全標記要素，確定是否該可能的安全標記要素與至少一個其他可能的安全標記要素一起定義了一個可能的安全標記。對定義每個可能安全標記的可能安全標記要素，彼此進行比較，以確定它們相互間在色彩和定義方面是否是一致的。如果該可能完全標記的可能安全標記要素至少在色彩和尺寸方面彼此足夠一致，則該可能安全標記被識別為數字圖像數據中代表的安全標記。
根據本發明的另一方面，一種文件再生安全方法包括掃描一個印刷文件以提取代表該印刷文件的彩色數字圖像數據。對數字圖像數據進行處理以識別出在一選定色彩范圍內的所有象素，這些象素是用于定義該印刷文件中的安全標記的、還對該數字圖像數據進行處理以識別出所有相連接的分量，這些分量只包含選定色彩范圍內的數字圖像數據象素。對該數字圖像數據進行處理，以識別出所有相連接的分量作為可能的標記要素，這些相連接的分量的尺寸和形狀都對應于印刷文件中定義安全標記的那些實際標記要素的預先定義的尺寸和形狀。還進一步對該數據圖像數據進行處理，以建立圍繞每個可能標記要素的選定尺寸的鄰區，并識別出這樣的所有鄰區作為可能的安全標記，這些鄰區包含(i)其可能標記要素的個數大于或等于為定義一個安全標記所需要的實際標記要素個數的最小值，要小于或等于其個數的最大值；(ii)可能標記要素彼此排列方式對應于印刷文件中定義安全標記的實際標記要素。對于識別為可能安全標記的每個鄰區，還對數字圖像數據進一步進行處理以把可能的安全標記識別為實際安全標記，如果該鄰區中的可能標記要素至少在尺寸和色彩方面彼此一致的話。如果該數字圖像數據包括一個實際安全標記，則該印刷文件的有效再生被阻止。
本發明的一個優點是提供了數字成像文件安全標記檢測方法和裝置，在試圖數字再生包括安全標記的印刷文件時它能有效地和高效率地檢測文件安全標記以防止再生偽造的文件。
本發明的又一優點在于提供一種數字成像方法和裝置，它使安全標記誤檢測達到極小。
本發明的再一個優點是提供一種數字成像方法和裝置，它在不理會數字文件在文件再生裝置中的移動和轉動的情況下檢測文件的安全標記。
當閱讀和理解了本說明與附圖時，本鄰域普通的技術人員將會清楚本發明的其他好處和優點。
本發明采取各個步驟及步驟組合的形式，以及部件及部件組合的形式。附圖只用于說明最佳實施例，不想讓它們以任何方式被認作為對本發明的限制。


圖1是方框圖，說明根據本發明構成的圖像處理系統；圖2A顯示一印刷文件，如紙幣，其中包括一個安全標記；圖2B和2C示出圖2中所示文件的放大部分，用于顯示安全標記的特征；圖3是流程圖，說明根據本發明用于檢測文件安全標記的總體數字圖像處理方法；圖4是更詳細的流程圖，說明根據本發明用于檢測文件安全標記的數字圖像處理方法；圖5A是流程圖，說明根據本發明用于檢測文件安全標記的數字圖像處理方法中的二值化步驟；圖5B顯示把圖5A的二值化方法應用于由圖2A所示印刷文件得到的數字圖像數據所造成的二值數據；圖6A是流程圖，說明根據本發明用于檢測文件安全標記的數字圖像處理方法中的微觀檢測步驟；圖6B以圖形說明根據本方法識別二值圖像數據的相連接分量的方法；圖6C以圖形說明根據本發明對相連接分量尺寸的估值；圖6D以圖形說明根據本發明的相連接分量模板擬合操作；圖6E顯示圖5B的二值圖像數據的部分，它們對應于圖2A所示印刷文件中一個安全標記的可能組分；圖7A是流程圖，說明根據本發明用于檢測文件安全標記的數字圖像處理方法中的宏觀檢測操作；圖7B顯示圖5B的二值圖像數據的部分，它們對應于圖2A所示印刷文件中的可能安全標記；圖8說明根據本發明用于檢測文件安全標記的數字成像方法中的確認操作；圖9是流程圖，說明對數字圖像處理系統的控制，以防止對包括安全標記的文件進行有效再生。
現在參考附圖，這些附圖只用于描述本發明的最佳實施例而不是用于限制本發明，圖1中示出根據本發明構成的一個數字圖像處理系統10。圖像輸入掃描器12以一個或多個單色間隔(separation)的形式提取和發送數字圖像數據，這里每個間隔的畫面元素或象素以每象素d位深度來定義，這里d是整數。于是，每個間隔的每個象素用每象素d位來定義(位深度＝d)，而每個象素有全“斷”和全“通”之間的某個灰度值。當以單一的單色間隔提供數字圖像數據時，該圖像是單色的，例如所謂黑白圖像數據。另一方面，當以兩個或更多個單色間隔提供數字圖像數據時，當來自各間隔的數據組合到一起時便產生了彩色圖像的例如紅-綠-蘭(RGB)間隔或深蘭-深紅-黃(CMY)的間隔。
圖像信號從掃描器12輸入到圖像處理單元14，在這里完成數字圖像處理，如根據本發明進行完全標記識別。圖像處理單元14可以由任何適當的電子計算裝置來提供，如電子計算機、專用電子電路、或任何其他適當的電子電路裝置。圖像處理單元14以適當的格式向圖像輸出終端16，例如數字打印機和/或可視顯示器輸出數據。適當的數字圖像輸入和/或輸出裝置包括XEROX(施樂)文件中心265DC數字成像系統，Pixeleraft 7650 Pro Imager掃描器，XEROX DocuTech產品印刷系統掃描器，XEROX 5775數字彩色復印機，XEROX 5760和5765 Majestik數字彩色復印機，或任何其他適當的彩色數字掃描器/復印機。不管定義每個象素所在的深度d如何，還定義每個象素在每個間隔中的位置，通常利用行“n”和“列m”定義。
圖2A顯示一個紙幣，它包括一個安全標記印在上面或者包括在上面。所顯示的紙幣和安全標記只是為了便于說明本發明，那些本鄰域普通技術人員將會理解，本發明同樣適用于其上包括任何適當完全標記的任何類型文件。如前所述，支票、股票、債券、以及法律文件是可能包括安全標記的文件的一些其他實例，因此，它們可根據本發明來防止非受權再生。
紙幣20被印在紙22上或其他適當的片基上，紙幣包含各種標記，如貨幣單位標記24、正文26、各種裝飾圖像和設計28、以及用于標識該紙幣20為真文件的安全標記SM。如這里顯示和描述的那樣，安全標記SM是以與信息24、26、28相同或相似的方式印在文件20上的，通常使用任何適當的彩色油墨。
現在參考圖2B和2C，包括安全標記SM的這部分紙幣20被顯示和大大地放大，以顯示本例中所用安全標記SM的特征。如前所述，在實踐中，安全標記將會取廣泛多樣的形式中的任何一個，而本發明不限于所顯示的或任何其他特定的安全標記。在本例中，安全標記SM是由3個完全相同的標記要素MC定義在紙幣20上的(根據適當權力機構頒布的定義)，根據該安全標記的定義，這每個組分有完全相同的尺寸、形狀和色彩。再有，標記組分MC按安全標記SM的定義所要求的一種選定圖案或排列安排。如這里所示，標記組分MC是環形的，被安排在一個直角三角形的各頂點。標記組分MC由距離D1、D2、D3使彼此分離，由此進一步定義安全標記SM有一選定的總尺寸和形狀。
根據本發明的裝置和方法操作圖像處理單元14，以檢測由圖像輸入掃描器12掃描一個文件(如紙幣20)中安全標記SM的存在，從而使圖像處理單元能防止或禁止被掃描的紙幣20或其他文件的未授權再生。本鄰域那些普通技術人員還將理解，該主要方法和裝置可以用于確定一個文件的真實性。
現在參考圖3，圖中顯示了根據本發明的一個檢測文件安全標記的最佳數字圖像處理方法和裝置。如使用數字成像處理系統10實現的安全標記檢測方法包含S1-得到一個數字輸入圖像，通常通過使用圖像輸入掃描器12；S2-使數字輸入圖像二值化；S3-微觀檢測；S4-宏觀檢測；S5-確認；S6-如果發現安全標記則阻止對輸入文件的有效再生。
圖4中更詳細地說明操作S1-S6。步驟S1包含使用輸入圖像掃描器12掃描的一個輸入的印刷文件，如紙幣20，以得到利用適當色彩空間(如紅R、綠G、蘭B等)中的多色彩間隔表示的彩色數字圖像數據。掃描器12可以利用任何其他色彩空間獲取或發布數字圖像數據。
二值化步驟S2包含第一子步驟S2a，即在掃描器12獲取的輸入數字圖像中識別出具有或代表一選定范圍內的色彩的全部象素。第二子步驟S2b構造一個位圖(bitmap)，該位圖對應于輸入數字圖像中被識別為具有該選定范圍的色彩的全部象素。
微觀檢測步驟S3包含子步驟S3a-S3c。更具體地說，在S3a中使用二值化操作S2獲取的位圖確定位圖中的“被連接成分”，在S3b中拋棄其尺寸或形狀不對應于標記組分MC的那些相連接成分，在S3c中把其余的相連接成分識別為可能的標記組分。
在宏觀檢測操作S4中，在其鄰區中其他可能標記組分的個數相對于安全標記SM定義的標記組分MC個數偏于過多或過少的那些可能標記組分不予考慮S4a。相對于鄰近的可能標記組分而言沒有適當空間位置或排列的所有其余可能標記組分也不予考慮S4b，只有再剩下的那些被識別為可能的安全標記S4c。
然后，對所有可能的安全標記進一步分析其一致性，例如色彩一致性、尺寸一致性，那些不足夠一致的被拋棄S5a。所有其余的可能安全標記被肯定地識別為實際安全標記SM。如果識別出了實際安全標記SM，圖像處理單元14便防止圖像輸入掃描器12掃描的文件被有效復制，例如通過完全終止數字圖像處理操作，在發送給圖像輸出裝置16的輸出數據中插入“VOID(作廢)”消息等，或使其不能輸出其輸入文件(如紙幣20)的精確復制品。
現在將參考紙幣20更詳細地描述操作S1-S6。根據操作S1，紙幣20被掃描，以得到適當色彩空間中代表該紙幣20的數字圖像數據。這一數字圖像數據被送到圖像處理單元14用于進行根據本發明的操作S2-S6。
參考圖5A和5B，二值化操作S2包含構造一個由多個象素定義的位圖30，這多個象素在位置上分別對應于定義紙幣20輸入數字圖像的多個象素。為構造位圖30，子步驟S2a檢驗由輸入數字圖像定義的每個象素的色彩，以識別出具有選定范圍內色彩的每個象素，這選定范圍對應于安全標記SM中實際標記組分所用的色彩。對于輸入圖像數據中處于這適當色彩范圍內的每個象素，子步驟S2b-1把位圖中相應位置的象素設為1或“通”。位圖中所有其他象素由子步驟S2b-2設為0或“斷”。當然，另一種作法是在檢驗色彩子步驟S2a之前使用初始化子步驟把位圖30中的全部象素都設為“斷”。使用二進制“1”和“0”代表“通”和“斷”狀態與傳統計算機科學的符號相對應。當然，另一種作法是二進數“0”和“1”可以分別代表“通”和“斷”，而本發明不擬限定這種或那種符號。
本鄰域那些普通技術人員還將會理解，存在許多不同的方法用于確定由特定的色彩空間中選出的值定義的象素的色彩是否落入一個選定的色彩范圍，即為特定色彩空間中的一個象素定義的色彩是否“足夠接近”于一個所希望的色彩。如果實際色彩與所希望彩色之間的距離大于色彩范圍閾值T，則實際色彩在該范圍之外，因而與所希望色彩不“足夠接近”。例如，如果代表紙幣20的輸入數字圖像的象素每個由實際的紅、綠、蘭值(R、G、B)定義，而且如果所希望色彩的象素由所希望的紅、綠、蘭值(R′、G′、B′)定義，那么可以計算出由實際紅、綠、蘭值R、G、B定義的色彩與由紅、綠、蘭值(R′、G′、B′)定義的所希望色彩之間的距離并根據式T≥(R-R′)2+(G-G′)2+(B-B′)2]]>與閾值T進行比較。當然，本鄰域一般技術人員將會理解，存在其他方法確定一個數字圖像的象素色彩值是否在選定色彩范圍內。根據象素被定義的具體色彩空間，其最佳方法將改變。本發明不想限制于任何特定的色彩比較方法或任何特定的色彩空間。
現在更具體地參考圖5B，圖中顯示了由掃描器12獲取的紙幣20的輸入數字圖像的二值化步驟S2所產生的位圖30。對于掃描器獲取的輸入數字圖像中那些代表選定色彩范圍(該色彩范圍圍繞印刷安全標記SM所用的色彩)的色彩的每個象素，其位圖30由相應位置的“通”象素定義。通常在圖5B的34處識別出一個或多個這些“通”象素。類似地，定義該位圖的所有其他象素保持或被設置為“斷”狀態。在圖5B的32處集體識別出這些“斷”象素。于是，位圖30只包括或者說只識別出輸入數字圖像中那些代表該選定色彩范圍內的色彩的象素，這個選定色彩范圍近似于安全標記SM的組分MC的實際色彩。
根據本發明，進一步按圖6A-6D所示微觀檢測操作S3處理位圖30。第一子步驟S3a識別出位圖30中所有“被連接的成分”。從位圖30之類數字圖像數據中識別出被連接成分的操作本身是一種傳統的操作，是數字圖像處理鄰域普通技術人員所公知的，具體地說，是光字符識別(OCR)技術。在這里所示的最佳實施例中，位圖30中的被連接成分按圖6B所示過程來識別。位圖30的每個“通”象素34被放在3×3象素矩陣36的中心單元3 8。在矩陣36中包括的所有其他“通”象素34被認為是在中心矩陣單元或位置38處的包括象素34的被連接成分CC的一部分。所以，位圖30的每個被連接成分CC包括單個“通”象素34或一組“通”象素34，這里定義該組的象素每個直接與該組中至少一個其他象素相鄰。
一旦識別出了位圖30中每個被連接成分CC，每個被連接成分CC進一步由子步驟S3b-1、S3b-2檢驗，以確定該被連接成分是否是可能的標記組分。現在再參考圖6c，子步驟S3b-1對每個被連接成分CC進行尺寸檢驗操作，以確定或者其列寬度X或行高度Y是否或者(1)起過或者(2)不能達到標記組分MC的尺寸。如果由子步驟S3b-1考慮的被連接成分在任一維上太大或太少，則它被忽略。最好是尺寸檢驗步驟S3b-1把每個被連接成分CC的寬度/高度維與可接受的寬度/高度尺寸范圍進行比較，而不是與一選定的固定值比較，這是考慮到印刷、掃描或其他變化。
滿足子步驟S3b-1的尺寸要求的每個相連接成分CC還必須經受住模板匹配子步驟S3b-2。這里被連接成分CC與實際標記組分的模板比較并且必須至少與一個模板匹配，以使該被連接成分被認為是可能的標記組分b。這一模板匹配操作以圖形顯示于圖6D。相連接成分CC1和CC2二者都滿足子步驟S3b-1的尺寸檢驗。這樣，每個便于包括多個單元42的模板40進行比較。模板40上的某些單元42是目標單元44，它們按標記組分MC的形狀和尺寸排列。為了相連接成分CC1、CC2與一模板匹配，該模板與相連接成分重疊，而且目標單元44的至少一選定百分比必須匹配于或對應于定義連接成分CC1、CC2的象素34。同樣，考慮到印刷、掃描和其他變化、最好不要求一種完美的模板匹配。在圖6D中，相連接成分CC1與模板40匹配，而相連接成分CC2不匹配。于是，子步驟S3C只把相連接成分CC1(以及所有滿足模板匹配操作S3b-2的其他相連接成分)識別為可能的標記組分PMC，如圖6E所示。
現在參考圖7A和7B，位圖30進一步按宏觀操作S4進行處理，以確定可能標記要素PMC中哪一個(如果有的話)與其他可能標記要素一起定義了一個可能的安全標記PSM。如參考圖2所述，實際安全標記是由實際標記要素MC定義的，這些實際標記要素按特定圖案排列，并且彼此間距為D1、D2、D3。
使用由定義安全標記SM得到的這一信息，并且對每個可能的標記要素PMC，子步驟S4a-1在這可能標記要素周圍建立一個鄰域，其半徑等于或盡可能小地大于距離D1、D2、D3的極大值。子步驟S4a-2確定該鄰域中可能標記要素PMC的個數，包括圍繞其建立鄰域的中央或主可能標記要素。子步驟S4a-2把該鄰域中可能標記要素的個數與定義一個安全標記所需個數進行比較。如果與定義一安全標記所需個數相比，一個鄰區有太多或太少的可能標記要素，則子步驟S4a-3拋棄或忽略該鄰域所基于的可能標記要素，并在子步驟S4a-1開始，檢驗另一個可能標記要素PMC。
另一方面，如果一可能標記要素MC周圍建立的鄰域包含定義一安全標記MC所需的可能標記要素個數，則該鄰域進一步由子步驟S4b-1檢驗。考慮到“噪聲”可能標記要素PMC的存在，最好是把相對于定義一安全標記SM所需個數而言有一、兩個額外可能標記要素的鄰域認為是滿足子步驟S4a-2的，從而能由S4b-1進一步處理而不被拋棄。
對于具有可接受個數的可能標記要素PMC的鄰域，子步驟S4b-1確定每個可能標記要素與其鄰居之間的距離。然后在子步驟S4b-1把這些距離與安全標記SM的預先定義距離D1、D2、D3比較。考慮到印刷、掃描或其他變化，在一鄰域中可能標記要素之間的距離必須等于或必須是距離D1、D2、D3加或減一個誤差邊緣構成的一個超集(super-set)。如果不是，則S4a-3拋棄或忽略該鄰域所基于的這個可能標記要素，并在子步驟S4a-1開始，檢驗下一個可能標記要素。
然而，如果在一鄰域中可能標記要素PMC之間的距離等于或就是距離D1、D2、D3的超集，則在子步驟S4b-2拋棄該鄰域中的任何噪聲可能標記要素，并確定該鄰域中其余可能標記要素PMC的彼此相對位置，并將其與定義一實際安全標記SM的標記要素MC的相對位置進行比較。更具體地說，子步驟S4b-2基于子步驟S4b-1確定的距離，從鄰域中識別出并拋棄噪聲可能標記要素PMC。與得到距離D1、D2、D3的結果無關的任何可能標記均認為是噪聲并被拋棄。
子步驟S4b-2使用任何其他廣泛多樣的方法確定鄰域中可能標記組分PMC的相對位置并將其與安全標記SM比較。其操作不依賴于因圖像輸入掃描器12中掃描變化造成的任何轉動或移位的一種最佳方法是使用由子步驟S4b-1確定的距離。在這種情況中，檢驗該鄰域中的可能標記要素PMC，以確定把可能標記要素分開的這些距離是否是按安全標記SM的距離D1、D2、D3的同一順序排列。這一方法的操作不依賴于位圖30中可能標記要素PMC的垂直、水平或旋轉位置。作為舉例，可能標記要素PMC的兩個鄰域(圖6E)滿足子步驟S4b-1的距離要求。然而，當子步驟S4b-2檢驗每個鄰域50、52的可能標記要素PMC的相對位置時，只有鄰域50滿足要求，即可能標記要素PMC彼此相對位置應如圖2c所示-當按順時針順序檢驗可能標記要素PMC時順序遇到距離D1、D2、D3。在另一實施例中，每個可能安全標記PSM與一系列安全標記模板進行匹配，這里的模板設計使得，如果該可能安全標記代表一實際安全標記，則一個模板將被匹配而不管該可能安全標記的組分有任何轉動移位-就是說，整個可能安全標記將與一實際安全標記模板進行比較，這里這些模板包括了能定義實際安全標記的可能安全標記的要素的每種可能的轉動排列位置。
如果一鄰域不滿足子步驟S4b-2，則子步驟S4a-3忽略該鄰域建在其上的可能標記要素PMC，并在子步驟S4a-1開始，處理另一個可能標記要素PMC。另一方面，如果一鄰域滿足子步驟S4b-2，則子步驟S4c把該鄰域識別為一個可能安全標記PSM(圖7B)，并對沒有成為一個可能安全標記PSM的下一個可能標記要素PMC，在S4a-1根據宏觀檢測操作S4繼續進行處理。
如果宏觀檢測操作S4的結果是識別出任何可能安全標記PSM，則根據本發明繼續進行確認操作S5，如圖8中所示。因為二值化S2、微觀檢測S3、和宏觀檢測S4操作在利用色彩、尺寸、形狀等識別可能的標記要素和可能的安全標記過程中寧愿依賴于“范圍”或者允許某種變化，所以有可能定義一個可能安全標記PSM的一個或多個可能標記要素PMC并不是實際的標記要素MC。當然，在這種情況中，該可能安全標記PSM不會是實際安全標記SM。這樣，為保證一可能安全標記PSM是一個實際安全標記SM，根據本發明，這可能的安全標記要受到確認操作S5。更具體地說，對于每個可能的安全標記PSM，確認子步驟S5a-1檢驗定義該可能安全標記PSM的每個可能標記要素的色彩，并確定每個可能標記要素的色彩是否足夠接近于定義該可能安全標記PSM的其他可能標記要素PMC的色彩，或者說是否與它們的色彩相一致。最好是可能標記要素的色彩彼此相等或靠近。例如，如果兩個可能標記要素PMC的各自色彩落入二值化色彩檢驗子步驟S2a的色彩范圍內，但發現它們各自的色彩處于可接受色彩范圍的兩個相反極端，則不能認為這種可能標記要素表現出彼此間有足夠的色彩一致性而成為實際標記要素MC。不滿足色彩一致性確認子步驟S5a-1的任何可能安全標記PSM將被子步驟S5C拋棄。
對于滿足色彩一致性確認子步驟S5a-1的可能安全標記PSM，一個尺度一致性確認子步驟S5a-2檢驗可能標記要素的彼此尺度一致性。尺度一致性確認子步驟S5a-2檢驗定義可能安全標記PSM的每個可能標記要素PMC的列寬度和/或行高度，以保證可能標記要素的尺寸彼此一致。同樣，例如，如果一個可能標記要素PMC表現出的相對于其他可能標記要素的尺度特征是變化+/-5％，則該可能標記組分將不能通過維度一致性確認子步驟S5a-2，于是子步驟S5c將拋棄其相關的可能安全標記PSM。如果定義一可能安全標記PSM的可能標記要素PMC滿足確認操作S5，則子步驟S5B把該可能安全標記PSM識別為實際安全標記SM。
在確認操作S5之后，防止操作S6進行操作以防止有效再生由圖像輸入掃描器12掃描的這個文件。子步驟S6a確定是否已識別出被輸入掃描器12掃描的文件中存在的實際安全標記SM。如果未發現安全標記SM，則允許該文件的再生。另一方面，如果識別出安全標記SM，防止子步驟S6b就防止由輸入掃描器12掃描的文件被有效再生。這是由一個或多個適當的防止操作實現的，例如使圖像輸出裝置16不能工作，不從圖像處理單元14向圖像輸出裝置16發送輸出數據，在向圖像輸出裝置16發送的圖像數據中嵌入或包括一個消息(如VIOD(作廢))從而使在再生文件中可看到這一消息，或者可防止由輸入掃描器12掃描的文件被有效再生的任何其他適當方法。
已參考最佳實施例描述了本發明。對于閱讀和理解前文中的說明的其他人，將會有修改和改變。本發明意于包括所有這些修改和改變，使其落入所附權利要求及其等價物的范圍內。
權利要求
1.一種數字圖像處理方法，包含(a)對于一個可能包括一安全標記的印刷文件，這里該安全標記由多個實際標記要素定義，每個要素有選定的色彩、尺寸和形狀，而且彼此相互間有選定的空間排列，掃描所述文件以得到與所述印刷文件相對應的數字圖像數據，所述數字圖像數據由多個彩色輸入象素值定義；(b)處理所述數字圖像數據，以識別出代表一安全標記的可能要素的所有部分；(c)對于由所述數字圖像數據代表的每個可能標記要素，確定所述可能標記要素是否能與所述數字圖像數據代表的至少一個其他可能標記要素一起定義一個可能的安全標記；(d)對于由所述數字圖像數據代表的每個可能的安全標記，確定所述可能的安全標記是否代表所述印刷文件中存在的實際安全標記。
2.如權利要求1中的數字圖像處理方法，其中所述步驟(b)，即識別出所述數字圖像數據中代表一安全標記可能要素的所有部分的步驟，包含把每個所述彩色輸入象素值與一彩色象素值的選定范圍進行比較，所述選定范圍包圍代表所述印刷文件中可能存在的實際標記要素的選定色彩的彩色象素值；識別所述數字圖像數據中的相連接成分，每個相連接成分只由落入所述選定范圍的一組至少一個彩色輸入象素值來定義，這里在有不只一個彩色輸入象素值的組中的所有彩色輸入象素值緊接地與該組中至少一個其他彩色輸入象素值相鄰；以及對于每個相連接成分，如果它的尺寸和形狀對應于一實際標記要素的選定尺寸和形狀的話，則把相連接成分識別為可能的標記要素。
3.如權利要求2的數字圖像處理方法，其中所述確定一個相連接成分是否其形狀對應于一個實際標記要素的選定形狀的步驟包含在模板匹配操作中把相連接成分與至少一個模板進行比較。
4.如權利要求3的數字圖像處理方法，其中在所述模板匹配操作中將每個相連接成分與多個模板進行比較，以確定所述被連接成分的形狀是否對應于一實際標記組分的選定形狀。
5.如權利要求4的數字圖像處理方法，其中所述步驟(b)，即識別出所述數字圖像數據中代表一安全標記可能要素的所有部分的步驟，還包含構成一個二值位圖，它對應于由所述掃描操作得到的所述數字圖像數據，所述位圖由多個象素定義，每個象素取值“通”和“斷”二者之一，所述位圖的“通”象素值在位置上對應于定義所述相連接成分的彩色輸入象素值，從而使所述相連接成分定義在所述位圖中，這里每個相連接成分的尺寸和形狀與一實際標記要素的選定尺寸和形狀進行比較，其作法是把定義在所述位圖中的相連接成分的尺寸和形狀與所述實際標記要素的選定尺寸和形狀進行比較。
6.如權利要求1的數字圖像處理方法，這里所述步驟(C)，即確定是否每個可能標記要素與至少一個其他可能標記要素一起代表一可能安全標記的步驟，包含對包圍每個可能標記要素的選定鄰區中所在的可能標記要素的總數進行計數；以及對于所述數字圖像數據中包括為代表一安全標記所需的可接受數量的可能標記要素的每個鄰區，檢驗在該鄰區中可能標記組分之間的距離。
7.如權利要求6的數字圖像處理方法，其中所述步驟(C)，即確定是否每個可能標記要素與至少一個其他可能標記要素一起代表一可能安全標記的步驟，進一步包含把一鄰區識別為代表一可能的安全標記，只有當(i)如果在所述鄰區中可能標記要素之間的距離定義一個距離超集，而這些距離是把所述印刷文件中可能存在的安全標記的實際標記要素分離開的距離；以及(ii)如果所述鄰區中的可能標記要素在空間上彼此相對排列的方式對應于所述印刷文件中可能定義的安全標記的實際標記要素的選定空間排列。
8.如權利要求7的數字圖像處理方法，其中在一鄰區中可能標記要素的空間排列是基于以下兩者(i)把每個可能標記要素與其他可能標記要素分開的距離；以及(ii)在該鄰區中每個可能標記要素與其他可能標記要素的相對角位置。
9.如權利要求8的數字圖像處理方法，其中確定每個可能標記要素相對于其他可能標記要素的相對角位置包含只有當所述可能標記要素造成的把可能標記要素分開的距離被安排在選定的彼此相對空間位置，而這種空間排列與定義一安全標記的實際標記要素的選定空間排列完全相同時，才把該鄰區識別為一個可能的安全標記。
10.如權利要求1的數字圖像處理方法，其中步驟(d)，即確定所述可能安全標記是否代表一實際安全標記的步驟，包含檢驗定義這可能安全標記的所有可能標記要素當中至少尺度的一致性和色彩的一致性；以及只有當其可能標記要素彼此有一致的尺度和色彩時才把該可能安全標記識別為代表一實際安全標記。
11.一種用于防止非受權再生印刷文件的數字圖像處理方法，該印刷文件包括一個由多個實際標記要素定義的安全標記，每個實際標記要素有選定的色彩、選定的尺度并安排成相互間有一選定的圖案，所述方法包含a.掃描所述印刷文件以獲取代表該印刷文件的彩色數字數據，所述彩色數字數據由多個象素值定義，每個象素有一色彩值；b.識別出所述彩色數字數據中其色彩值所代表的色彩至少接近于所述多個實際標記要素的選定色彩的所有象素；c.構造一個由“通”和“斷”象素定義的所述彩色數字數據的二值圖，所述“通”象素對應于所述彩色數字數據中識別出的象素，它們的色彩值至少接近于所述多個實際標記要素的選定色彩；d.使用所述二值圖，識別出由所述“通”象素定義的可能標記要素；e.使用所述二值圖，識別出至少一個由多個可能標記要素構成的鄰區并定義一個可能的安全標記；f.如果其所述可能標記要素彼此間一致；則把該可能安全標記識別為一實際安全標記；以及g.如果識別出一實際安全標記，則防止所述印刷文件的有效再生。
12.如權利要求11的數字圖像處理方法，其中所述步驟(d)，即使用所述二值圖識別可能標記要素的步驟，包含處理所述二值圖的象素，以識別出至少包含一個相鄰“通”象素的組，并把所述組每個識別為一個相連接成分；把每個被連接成分的尺度與一實際標記要素的預先定義的選定尺度進行比較；以及如果所述相連接成分的尺度對應于一實際標記要素的選定尺度，則把這相連接成分識別為一個可能標記要素。
13.如權利要求12的數字圖像處理方法，其中所述把每個相連接成分的尺度與一實際標記要素的選定尺度進行比較的步驟包含把該相連接成分的寬度與一實際標記要素的最小和最大寬度值進行比較；把該被連接成分的高度與一實際標記要素的最小和最大高度值進行比較。
14.如權利要求13的數字圖像處理方法，其中所述把每個相連接成分的尺度與一實際標記要素的選定尺度進行比較的步驟還包含對于其寬度被所述極小和極大寬度值包圍和其高度被所述極小和極大高度值包圍的每個相連接成分，把這相連接成分與至少一個模板進行比較，如果所述相連接成分與所述至少一個模板匹配，則把所述相連接成分識別為一個可能的標記要素。
15.如權利要求11的數字圖像處理方法，其中所述步驟(e)，即識別一可能安全標記的步驟，包含，對每個可能的標記要素；建立圍繞該可能標記要素的鄰區；計算位于該鄰區中的可能標記要素的個數；把該鄰區中可能標記要素的個數與用于定義一實際安全標記的可能標記要素個數進行比較；以及如果鄰區中可能標記要素的個數等于定義一實際安全標記所需實際標記要素的個數的話，則把該鄰區識別為一個可能的安全標記。
16.如權利要求11的數字圖像處理方法，其中所述步驟(f)，即識別一實際安全標記的步驟，包含如果定義可能安全標記的可能標記要素在至少是色彩和尺寸方面彼此一致的話，則把該可能安全標記的所有可能標記要素彼此進行比較，并把該可能安全標記識別為一實際安全標記。
17.如權利要求15中提出的數字圖像處理方法，其中在每個可能標記要素周圍建立的鄰區有一個半徑，該半徑是基于所述印刷文件中定義一實際安全標記的任何兩個實際標記要素之間的預先定義的最大距離。
18.如權利要求15的數字圖像處理方法，還包含在把一鄰區識別為一可能安全標記之前確定所述鄰區中可能標記要素之間的距離；以及只當可能標記要素之間的距離定義所述印刷文件中一實際安全標記的實際標記要素之間距離的一個超集時，才把該鄰區識別為一可能安全標記。
19.處理代表一彩色印刷文件的數字圖像數據的方法，該印刷文件包括一安全標記，該方法用于識別所述數字圖像數據中代表的安全標記，所述方法包含a.處理所述數字圖像數據以識別出其定義一選定色彩的所有部分，該選定色彩對應于所述印刷文件中安全標記的色彩；b.對于所述數字圖像數據中定義該選定色彩的每個部分，確定是否該部分代表所述印刷文件中一安全標記的可能要素；c.對于所述數字圖像數據中識別出的每個可能的安全標記要素，確定是否所述可能的安全標記要素與至少一個可能的其他安全標記要素一起定義一個所述數字圖像數據中的可能安全標記；d.把定義每個可能安全標記的可能安全標記要素彼此進行比較，以確定是否它們在色彩和尺寸方面彼此相互一致；以及e.如果所述可能安全標記的可能安全標記要素至少在色彩和尺寸方面彼此足夠一致，則把該可能安全標記識別為一個在所述數字圖像數據中代表的一個安全標記。
20.一個文件再生安全方法，包含掃描一印刷文件以獲取代表該印刷文件的彩色數字圖像數據；處理所述數字圖像數據，以識別出用于定義該印刷文件中安全標記的選定色彩范圍內的所有象素；處理所述數字圖像數據，以識別出只包含所述數字圖像數據中處在選定色彩范圍內的象素的所有相連接成分；處理所述數字圖像數據，如果相連接成分的尺寸和形狀對應于所述印刷文件中定義所述安全標記的實際標記要素的預先定義尺寸和形狀，則把所有這樣的相連接成分識別為可能的標記要素；處理所述數字圖像數據以建立包圍每個可能標記要素的選定尺寸的鄰區，并把包含以下條件的所有鄰區識別為可能的安全標識(1)可能標記要素的個數大于或等于為定義一安全標記所需要的實際標記要素個數最小值而小于或等于其最大值；以及(ii)可能標記要素彼此相對排列的方式對應于所述印刷文件中定義所述安全標記的實際標記要素的排列方式；如果所述鄰區中所述可能標記要素在至少是尺寸和色彩方面一致的話，對于識別為可能安全標記的每個鄰區，處理所述數字圖像數據，以把所述可能安全標記識別為一實際安全標記；以及如果所述數字圖像數據包括一實際安全標記的話，就阻止所述印刷文件的有效再生。
全文摘要
一種用于防止或禁止有效地再生文件,諸如貨幣、支票、股票、以及其中包括預定義的印刷的安全標記的任何其他印刷文件的方法和裝置。本方法和裝置通過操作實現對于從要再生的印刷文件中獲取的所有數字圖像數據進行多步審查,以便定出任何可能的安全標記的位置,并進一步檢驗該標記從而能肯定地把可能的安全標記識別為實際的安全標記。如果一個標記被定位并被確認為真正的安全標記,則將不允許對該印刷文件的有效再生和/或將采取其他安全措施。
文檔編號H04N1/387GK1277410SQ0011830
公開日2000年12月20日 申請日期2000年6月8日 優先權日1999年6月9日
發明者范之剛 申請人:施樂公司