Устройство для определения подлинности банкнот

 

Изобретение относится к системам распознавания подлинности документов и может быть использовано для определения подлинных и фальшивых денежных знаков. Целью изобетения является повышение вероятности распознавания фальшивых банкнот и повышение надежности определения подлинности банкнот. Устройство содержит первый и второй лазерные источники 1 и 2 излучения , первый и второй приемники 5 и 6 излучения первый и второй сканеры 3 и 4. оптический блок 7 пространственного разделения на N лучей, оптическая фокусирующая система 8, блок 9 обработки сигнала, блок 10 определения текстуры бумаги, блок 11 идентификации сигнала, первый и второй блоки 12 и 13 буферной памяти, блок развертки, блок 15 постоянной памяти, блок 16 сравнения, синхронизатор 17 и механизм 18 транспортировки банкнот В изобретении результат достигается за счет того, что в нем присутствуют два вида модуляции - амплитудная и фазовая 3 за ф-лы, 6 ил.

(В) ИУ (11) 200 (51) 5 G07D7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

CO

СР

СМ 3

Комитет Российской Федерации по патентам н тоттарным знакам (21) 5036188/24 (22) 07.04.92 (46) 15.10.93 Бюл. Na 37-38 (75) Логутко АЛ.; Пасечный Н.Н. (73) Информационно-издательский центр Феликс" (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ БАНКНОТ (57) Изобретение относится к системам распознавания подлинности документов и может быть использовано для определения подлинных и фальшивых денежных знаков. Целью изобетения является повышение вероятности распознавания фальшивых банкнот и повышение надежности опредепения подлинности банкнот. Устройство содержит первый и второй лазерные источники 1 и 2 излучения, первый и второй приемники 5 и 6 излучения, первый и второй сканеры 3 и 4, оптический блок 7 пространственного разделения на N лучей, оптическая фокусирующая система 8, блок 9 обработки сигнала, блок 10 определения текстуры бумаги, блок 11 идентификации сигнала, первый и второй блоки 12 и 13 буферной памяти, блок развертки, блок 15 постоянной памяти, блок 16 сравнения, синхронизатор 17 и механизм 18 транспортировки банкнот. В изобретении результат достигается за счет того, что в нем присутствуют два вида модуляции — амплитудная и фазовая. 3 зп. ф-пы, 6 ип.

2001437

Изобретение относится к системам pacIlAç.leâàíèÿ подлинности документов и Мо::.ет быть использовано для определения подли««ныx и фальшивых денежных знаков.

Известно устройство для распознава,111в предметов, содержащее источник света (лазер), формирующий световой луч или nylox лучей. На предмет нанесено кодовое поле с «ваблоном, освещаемое источником светл. Оптический приемник, оптически сопряженный с источником света, регистрирует прошедшее через кодовое поле иэл; Iel«L1e и по выходному сигналу в блоке обработки осуществляетсл опознавание (или 1«еопоз««авание) предмета.

Недостатком данного устройства явля«тся 1«иэкля достоверность результатов расло311лвлния и ри работе с денежными знаками, Наиболее близким к предлагаемому ус. ройству является устройство, содержащее

I«exлниэм транспортировки банкноты. Два

11сто 1«ика излучения с разными длинами голн излучения А1 и А2, для которых бума«л бл:«к« оты является частично прозрачной, c:кл««ер, двл прием1«ика излуче «ия, каждый

1З КОТОРЫХ ОПТИЧЕСКИ СОПРЯЖЕН С COOTBBTсгву ощим ис î IIIIIKQ«1 излучения и блок рлспознлва««ил, при этом источники и прием 1ики излуче««ия расположены по разные сTоро «ы плоскости банкноты механизма трл 1споотировки банкнот.

Однако дан««ое устройство обладает теми IIeäoñòàòêol«H, ITQ не позволяет учитывать к,1к текстуру бумаги и полиграфические прил «лки ба««кноты, так и специфику сочеа««ия полиграфических признаков и текстуI II, л определяет лишь общую степень пр: э равности бумаги ба««кноты.

Цел«ю изобретения является повыше111«е вероят««ости распознавания фальшивы>: блlir««от и повышение надежности определения подлинности банкнот.

Нл фиг, 1 приведена функциональная схема устройства; нл фиг. 2 — функциональ>«eII схсмл блока обработки сигнала; на фиг.

3 — функцио1«лльнля схема блока идентификации сиг««ллл; на фиг. 4 — временная диаграмма работы блока идентификации с««г1«ллл; нл фиг. 5 — функциональная схема блока сравнения; на фиг, 6 — функциональ1«ля схема блока определения текстуры бума i-l1. устройство содержит первый лазерный источи««к 1 излучения, второй лазерный источник 2 излучения, первый сканер 3, второй era«iep 4, первый приемник 5 излучения, второи приемник 6 излучения, оптический блок 7 пространственного разделения лу10

55 чей, оптическая фокусирующая система 8, блок 9 обработки сигнала, блок 10 определения текстуры бумаги, блок 11 идентификации сигнала, первый блок 12 буферной памяти, второй блок 13 буферной памяти, блок 14 развертки, блок 15 постоянной памяти, блок 16 сравнения, синхронизатор 17, механизм 18 транспортировки банкнот, ба н к нота 19.

В качестве первого лазерного источника излучения 1 может использоваться ксеноновый газовый лазер, работающий в диапазоне длин BollH 2 ... 7 мкм, для которых бумага банкнот является частично или полностью прозрачной. Мощность лазера может составлять 10 ... 100 мВт, B качестве первого приемника излучения 5 могут использоваться многоплощадочные охлаждаемые фотоприемники. В качестве второго лазерного источника излучения 2 может использоваться маломощный полупроводникîвый лазер с длиной волн излучения 0,4 ...

0,7 мкм, обеспечивающей эффективное отражение излучения от поверхности банкнот и считывание типографического признака банкноты, а в качестве второго приемника излучения 6 — обычный кремниевый фотодиод.

Оптический блок пространственного разделения лучей 7 может быть выполнен из оптических клиньев, из призм или в виде совокупности полупроэрач «ых и глухих зеркал.

Фокусирующая оптическая система 8 предназначена для фокусировки лазерного излучения на фотоприемных площадках первого приемника излучения 5 с одновременным объединением двух или нескольких лучей по одной или нескольким фотоприемным площадкам первого приемника излучения 5 и может содержать одну или несколько линз и полупрозрачные и глухие зеркала.

Блок 9 обработки сигнала (фиг. 2) предназначен для преобразования, нормирования и объединения выходных сигналоо первого приемника излучения и содержит первый и второй усилители 20 и 21, регулируемый аттенюатор 22 и выходной усилитель 23.

Блок идентификации сигнала 11 (фиг. 3) предназначен для идентификации типографического признака банкноты и формирования кода типографского признака банкноты и содержит блок 24 бинарного квантования, сдвигооые регистры 25.1 ... 25.п, и постоянный блок 26 памяти. Временная диаграмма считывания и идентификации кода типографского признака банкноты блоком 11 приведена на фиг, 4.

2001437

10

25

35

45

Блок сравнения 16 предназначен для взаимного сравнения цифровых кодов, вырабатываемых устройством в ходе определения подлинности банкноты. Блок сравнения 16 содержит сумматор 27 и компаратор 28. Блок 10 определения текстуры бумаги содержит фильтр 30 верхних частот, бинарный квантователь 31 и выходной регистр 32.

Принцип действия устройства основан на измерении двух независимых индивидуальных пространственно-протяженных признаков банкноты. один иэ которых (признак текстуры бумаги) характеризует индивидуальные особенности банкноты, порождаемые технологией производства бумаги для банкнот, а другой (типографский признак) — индивидуальные особенности, порождаемые полиграфическим процессом печати банкнот, и последующем взаимном сравнении этих признаков с секретным контрольным шифром, соответствующим одному иэ измеренных признаков.

Устройство работает следующим образом.

Подлежащая проверке и экспертизе банкнота 19 закрепляется на механизме транспортировки банкнот 18, который по команде "Пуск" синхронизатора 17 перемещает банкноту в строго определенное положение относительно сканеров 3 и 4 и приемников излучения 5 и 6. После фиксации банкноты 18 в указанном положении механизм трансг1ортировки банкнот 18 выдает обратную команду в синхронизатор 17 для запуска самого процесса определения подлинности банкноты, Первый и в1орой лазерные источники излучения 1, 2 одновременно облучают банкноту 19, фиксируемую механизмом транспортировки банкнот 18.

Первый и второй сканеры 3 и 4 осуществляют последовательный просмотр не менее чем двух эон поверхности банкноты: первый сканер 3, работающий в однострочном режиме, просматривает чистую зону, свободную от знаков в типографской печати, а второй сканер 4, работающий в растровом режиме, просматривает зону со специфическим для данной банкноты типографским признаком (например, зону расположсния номера банкноты), причем размеры первой эоны выбирают много большими поперечного размера волокна бумаги банкноты. Qnтический блок пространственного разделения лучей 7 преобразует излучение первого лазерного излучателя 1 в параллельных лазерных лучей, которые расположены в плоскости, перпендикулярной линии сканирования первого сканера 3. Через первый сканер 3 эти лучи направляются в сторону банкноты, причем один иэ лучей (например, Первый) проходит мимо банкноты, а остальные — через банкноту, За счет пространственного разделения излучения перво о лазерного источника излучения 1 в параллельных лучах эона банкноты. свободная от типографских знаков, с помощью первого сканера 3, работающем в режиме однострочного сканирования, просвечивается насквозь одновременно по одной или нескольким параллельным микродорожкам, В простейшем варианте формируется только одна микродорожка, Иэ-за волокнистой структуры материа15 ла бумаги, которая используется для иэготовления банкнот, сама бумага обладает очень специфической внутренней стохасотической текстурой, В силу особенностей бумажного производства укаэанная текстура является случайной для каждой конкретной банкноты и в тоже время обладает достаточно устойчивыми статистическими признаками (такими, как автокорреляционнаи функция) для каждого типа (например, номинала) банкнот. Наличие такой текстуры приводит к модуляции проходящего через банкноту сканирующего лазерного излучении. Присутствует два вида модуляции: амплитудная модуляция эа счет переменной оптической плотности (коэффициента поглощении лазерного излучения) наполнителя бумаги банкнот и фаэовая модуляция за счет неоднородности оптического коэффициента преломления (разной оптической толщины) волокон и связующего материала бумаги банкноты.

В устройстве благодаря реализации схем энергетического и гетеродинного приемов лазерного излучения учитываются оба вида модуляции. Энергетическии прием лазерно о излучения позволяет сформировать сигнал, закон модуляции которого повторяет форму амплитудной модуляции лазерного излучения, а гетеродинный прием— сформировать сигнал, закон модуляции которого отражает совместный эффект амплитудной и фазовой модуляции лазерного излучения.

Прошедшее сквозь банкноту излучение первого лазерного источника излучения 1 воспринимается первым приемником излучения 5, имеющим пространственно разнесенные фотоприемные площадки. Число фотоприемных площадок первого приемника излучения 5 равно М, где М й. В простейшем случае первый приемник излучения 5 содержит две фотоприемные площадки. Первая фотоприемная площадка, на которую оптической фокусирующей системой 8 направляется часть прошедшего

2001437 через банкноту 18 лазерного излучения, обеспечивает формирование сигнала, пропорционального интенсивности лазерного излучения. Энергетический сигнал, пропорц ональный интенсивности излучения, поступает на первый вход блока обработки сигнала 9. Вторая фотоприемная площадка, нэ которую фокусирующей оптической системой 8 направляется другая часть прошедшего через банкноту 18 лазерного излучения вместе с немодулированным излучением опорного луча, проходящего мимо банкноты, формирует гетеродинный сигнал, зависящий как от интенсивности прошедшего через банкноту 18 лазерного рассогласования, так и от фазового рассогласования между совмсщаемыми оптической фокусирующей системой лазерными лучами. Гетеродинный сигнал поступает на второй вход блока обработки сигнала 9.

Б блоке 9 энергетический и гетеродинный сигналы усиливаются соответственно первым и вторым усилителями 20 и 21.

Усиленный ьторым усилителем 21 гетеродинный сигнал поступает на вход регулируемого аттенюатора 22, ч;равляющим сигналом для которо о является усиленный первым усилителем 20 энергетический сигнал. Коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 22 находится в обрагной зависимости от величины энергетического сигнала, поэтому с помощью регулируемого аттенюатора энергетический сигнал частич1to или полностью компенсирует в гетеродиниом сигнале амплитудную модуляцию, обусловленную модуляцией интенсивности лазерного излучения при его прохождении через банкноту. Тем самым в гетеродинном сигttGëå подчеркивается модуляция, вы,елi(на 1 фазовой модуляцией лазерного излу.ения иэ-за неоднородности оптической толщины буt tаги банкноты 19 и снижается

;увстии1ельность работы устройства к возд .йств;;ю оптических помех, вызванных такими факторами, как загрязнения, помарки и пол1ятости банкноты. Глубина компенсации, т.е, нормировки гетеродинного сигнала, задается коэффициентом усиления усилителя 21: чем больше коэффициент усиления, Tet4 больше глубина компенсации и наоборот.

Отнормированный в блоке 9 сигнал поступает затем в блок 10 определения текстуры бумаги, где сигнал подвергается фильтрации и блоке 30, бинарному квантованию в блоке 31. Результирующий сигнал (последовательность логических нулей и ед1ниц) записывается в выходной регистр

32 блока 10, где он представляется в виде цифрового кода текстуры бумаги банкноты. мация, накопленная сДвиговыми регистрами 25.1. 25,2, .„, 25 .и используется в качестве адресного кода для блока 26. В

35 памяти блока 26 находятся цифровые данные (коды) всех возможных знаков и цифр типографского признака банкноты, которые считываются под действием соответствующих адресных кодов. Каждой форме знака

40 соответствует своя последовательность отсчетов бинарно-квантованного сигнала, т.е. свой адресный код, Таким образом, блок 26 осуществляет идентификацию знака типографского признака банкноты. В момент по45 ступления соответствующей команды из синхронизатора 17 (эпюра 4 на фиг. 4) код идентифицированного знака типографского признака банкноты записывается во второй блок 13 памяти. Затем описанная процеду50 ра повторяется для следующего знакомства и так далее до тех пор, пока не будет считан и идентифицирован весь типографский признак банкноты.

После записи всего кода типографского

55 признака банкноты блок 13 под дойствиел последующей команды управления из синхронизатора 17 код типографского признака банкноты считывается из блока 13 и поступает в блок 16 и одновременно поступает в качестве адресного кода в блок 15, который

Отраженное от банкноты 19 излучение второго лазерного источника излучения 2 принимается вторым приемником излучения 6, выходной сигнал которого обрабатывается s блоке 11 идентификации сигнала, который формирует код типографского признака банкноты, Типографский признак банкноты может содержать несколько знакомест, как, например, в случае, если признакол банкноты является ее номер. состоящий из нескольких цифр (см. фиг. 5).

Для этого аналоговый сигнал, формируемый приемником излучения 6, подвергается в блоке бинарного квантования 24 пороговой обработке с заданным порогом Ео. Под действием тактовых импульсов (эпюра 1 на фиг.

4) бинарно-квантованный сигнал (эпюра 3 на фиг, 4) заводится в сдвиговый регистр

25.1, число ячеек которого равно числу отсчетных значений m в одной строке бинарно-квантованного сигнала. Общее число последовательно соединенных сдвиговых регистров 25.1, 25.2...„25,п. равно числу строк при сканировании одного энакоместа типографского признака банкноты.

Таким образом, после поступления n m тактовых импульсов в ячейках сдвиговых регистров 25,1, 25,2, ..., 25.п оказывается записанным все отсчеты бинарно-квантованного сигнала от сканирования одного знакоместа типографского признака банкноты. Инфор2001437 блока сравнения 16 и всего устройства, формируег логи <ескую единицу, а если фальшивая, для которой Z i WWU, то формирует логи еский ноль, Иэ изложенного выше следует, что описанное устройство обеспечивает очень высокую надежность определения подлинности банкнот и распознавания фальшивых банкнот. Действительно, при использовании в качестве типографского признака банкноты ее порядкового номера имеем сле,лующую ситуацию. В одной серии банкнот одного номинала (например. по 100 рублей) имеется 10 различных номеров. в

Текстура бумаги банкноты устойчиво определяется при числе отсчетов 1000. Если для изготовления фальшивых банкнот фальшивомонетчикам удалось тем или иным способом использовать натуральную госэнаковскую бумагу, что само по себе маловероятно, то вероятность случайного получения нужного соответствия номера банкноты и цифрового кода текстуры бумаги банкноты ее секретному контрольному шифру оказывается равной 10, T.е. в сред-S нем только одна иэ 10 фальшивых банкнот

8 будет воспринята устройством как подлинная. хранит таблицу контрольных кодов. В этой таблице каждому возможному значению кода типо рафского признака банкноты U (или группе кодов признаков) соответствует свое значение секретного контрольного шифра 5

W, Под действием соответствующей команды синхронизатора 17 и адресного кода (кода типографского признака банкноты) секретный контрольный шифр проверяемой банкноты считывается из блока 15 и посту- 10 пает в блок 16 сравнения, В зависимости от конкретных условий эксплуатации устройства типографским признаком банкноты может быть номинал банкноты, фрагмент рисунка, год выпуска 15 банкноты, серия, номер или специальное штриховое кодовое поле. Штриховое поле может содержать закодированную информацию о текстуре бумаги данной банкноты.

Самую высокую надежность распознавания 20 фальшивых банкнот дает использование в качестве типографского признака банкноты ее полного номера, поскольку в этом слу ае на каждую выпущенную банкноту приходится свой строго индивидуальный номер и 25 свой индивидуальный секретный контрольный шифр, а при такам подходе взлом системы шифрации статистическими методами без знания таблицы секретных контрольных шифров теоретически невозможен. 30

Блок сравнения 16 производит классификацию банкноты на основе взаимного сравнения цифрового кода типографского признака банкноты, цифрового кода текстуры бумаги банкноты и секретного контроль- 35 ного шифра банкноты. Возможны различные правила сравнения; Простейшее правило сравнения описывается формулами; если Z+ W = U, то принимается решение, что банкнота подлинная, если Z + W 0, то 40 принимается решение, что банкнота фальшивая.

Для реализации описанного простейшего правила сравнения цифровой код текстуры бумаги банкноты и секретный 45 контрольный шифр банкноты подаются соответственно на первый и второй входы входящего в состав блока сравнения 16 сумматора 27, а цифровой код т ипографского признака банкноты U на первый вход 50 компаратора 28, на второй вход которого поступает суммарный код из сумматора 27.

Если банкнота 19 подлинная, для которой+

=, то в момент поступления из синхронизатора 17 соответствующей команды компа- 55 ратор 28, выход которого является выходом

Если же фальшивомонетчики при изготовлении фальшивых банкнот попытаются с помощью описанного устройства подобрать для бумаги с данной текстурой такой номер банкноты, который бы в сочетании с кодом ее текстуры соответствовал одному из секретных контрольных шифров иэ таблицы в памяти блока 15, то при умеренном ограничении на быстродействие вычислительной части устройства (не более 10 обращений к блоку 15 и последующих сравнений в секунду) перебор всех возможных комбинаций для выявления и ручного подбора нужного номера для конкретно изготавливаемой фальшивой банкноты с конкретной текстурои бумаги займет около одного месяца.

Г1ри отсутствии же у фальшивомонетчиков натуральной госзнаковской бумаги подобрать нужную оптическую текстуру бумаги беэ соответствующей государственной бумагоделательной и сырьевой базы практически невозможно. (56) Патент ФРГ

М Л 381195, кл, G 07 D 7/00, опублик. 1989.

Заявка Японии

N". 63-62790. кл, G 07 В 7/00, 1988, Ф о р м у л а и з о б р е т е «v я " источники излучения с различными длинаi. устгойство для опркделвнил подлинно- м волн, первый и второй приемники излусти вднкнот, содержащее первый и второй чения, первый сканер, который оптически

20014;37

12 соединен с первым лазерным источником излучения и первым приемником излучения, первый лазерный источник излучения с первым сканером и первый приемник излучения расположены по разные стороны плоскости банкноты, размещенной на механизме транспортировки банкнот, и оптически соединенные второй лазерный источник излучения и второй приемник излучения, отличающееся тем, что, в устройство введены второй сканер, оптический блок пространственного разделения íà N лучей, где N > 2, оптическая фокусирующая система, блок обработки сигналов, 15

0ã.îê определения текстуры бумаги. блок идентификации сигнала, блок развертки, первый и второй блоки буферной памяти, синхронизатор, блок постоянной памяти ь блок сравнения, выход которого является 20 выходом устройства, оптический блок пространственного разделения лучей размещен между первым источником лазерного излучеHèë и первым сканером, оптическая фокусирующая система размещена между 25 первым сканером и вторым приемником излучения, второй лазерный источник излучения, второй сканер и второй приемник излучения расположены по одну сторону плоскости банкноты, выходы первого 30 приемника излучения соединены с входами блока обработки сигнала, выход которого подключен к первому входу блока определения текстуры бумаги, выход которого соединен с первым входом первого 35 блока буферной памяти, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока буферной памяти и первым входом блока пос1оянной памяти, 40 втарой выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, первый, втооой и третий выходы блока развертки соединены соответсгвенно с входом первого сканера и первым и вторым входами второго сканера, выход второго приемника излучения подключен к первому входу бло-, ка иден гификации сигнала, выход которого, соединен с первым входом второго буфер ного блока памяти, выход механизма 50 транспортировки банкнот подключен к входу синхронизатора, выходы которого соединены соответственно с входом механизма транспортировки банкнот, вторыми входами блока постоянной памяти, входами первого и второго блоков буферной памяти, блока определения текстуры бумаги и блока идентификации сигнала, с четвертым входом блока сравнения и входами блока развертки, первый приемник лазерного излучения выполнен М-площадочным, гдеМ < N.

2. Устройство по п.1. отличающееся тем, что блок определения текстуры бумаги банкноты выполнен в виде последовательно соединенных фильтра верхних частот, бинарного квантователя и выходного регистра памяти, выход которого является выходом блока определения текстуры бумаги, а вход фильтра верхних частот является первым входом блока определения текстуры бумаги, второй вход выходного регистра является вторым входом блока определения текстуры бумаги.

3, Устройство по п,1, отличающееся тем. что блок идентификации сигнала выполнен в виде последовательно соединенных блока бинарного квантователя, вход которого является первым входом блока идентификации сигнала, и сдвиговых регистров .и блока постоянной памяти, входы которого соединены с выходами сдвиговых регистров, выход блока постоянной памяти является выходом блока идентификации сигнала, синхрониэирующив входы сдвиговых регистров обьединены и являются вторым синхрониэирующим входом блока идентификации, а синхронизирующий вход блока постоянной памяти является вторым входом блока идентификации.

4, Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок сравнения выполнен в виде последовательно соединенных сумматора и компаратора, выход которого является выходом блока сравнения, первый и второй входы сумматора и первый и второй входы компаратора являются соответст-, венно вторым, третьим, первым и четвертым входами блока сравнения.

2001437

2 э буферное ЗУ

4 фиг. 4

Эппра

1 одной сигнал мника излучвния 6

ыход ой сигнал блока бинарного квантования

2001437

Составитель А.Логутко

Техред М.Моргентал

Редактор Н.Баганова

Корректор M.Êåðåöìàí

Заказ 3128

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101