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1. (WO2017137153) VERIFICATION OF AN ARTICLE PROVIDED WITH A SECURITY ELEMENT
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Verifikation eines mit einem Sicherheitselement versehenen Gegenstands

Die Erfindung betrifft die Verifikation eines mit einem Sicherheitselement versehenen Gegenstands und betrifft dabei insbesondere ein Verifikationsverfahren nebst zugehörigem Computerprogrammprodukt, ein Verifikationssystem für die Durchführung des Verfahrens, ein Sicherheitselement bzw. eine Prüfvorrichtung für ein solches Verifikationssystem und einen mit einem solchen Sicherheitselement versehenen Gegenstand.

Datenträger, wie Wert- oder Ausweisdokumente, aber auch andere Wertgegenstände, wie etwa Markenartikel, werden zur Absicherung oft mit Sicherheitselementen versehen, die eine Überprüfung der Echtheit des Datenträgers gestatten und die zugleich als Schutz vor unerlaubter Reproduktion dienen.

Zur zuverlässigen Echtheitsprüfung solcher Sicherheitselemente werden oft aufwendige Prüfvorrichtungen eingesetzt, beispielsweise in Geldeinzahlungsautomaten oder in Banknotenbearbeitungsmaschinen in Geschäftsbanken. In vielen Fällen stehen solche aufwendigen Vorrichtungen jedoch nicht zur Verfügung, beispielsweise bei einer Prüfung eines Sicherheitselements "im Feld" oder bei einem zur Absicherung eines ausgedehnten oder sperrigen Gegenstands verwendeten Sicherheitselement, das nicht ohne weiteres zusammen mit dem Gegenstand in eine Prüf vorrichtung gebracht werden kann. Dabei ist eine hundertprozentige Echtheitsprüfung oft gar nicht erforderlich, es genügt vielmehr, eine Nachstellung oder eine Übertragung des Sicherheitselements auf einen anderen Gegenstand mit hoher Wahrscheinlichkeit erkennen bzw. ausschließen zu können.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren und zugehörige Vorrichtungen anzugeben, mit denen ein mit einem Sicher- heitselement versehener Gegenstand einfach und dennoch mit hoher Zuverlässigkeit verifiziert werden kann. Insbesondere sollte die Verifikation mit Hilfe eines Smartphones als Prüfvorrichtung auch im Feld möglich sein.

Die Erfindung enthält hierzu ein Verfahren zur Verifikation eines mit einem Sicherheitselement versehenen Gegenstands, bei dem das Sicherheitselement in einem Mehrschrittverfahren mit Registerschwankungen hergestellt ist und in einem Prüffeld ein individuelles charakteristisches Merkmal des Sicherheitselements in Form einer Überlagerung von zumindest zwei Flächenbe-reichen enthält, die bei der Herstellung des Sicherheitselements in unterschiedlichen Herstellungsschritten mit Registerschwankungen erzeugt sind, wobei bei dem Verfahren

das Prüffeld des Sicherheitselements mit einer Kamera optisch erfasst wird,

- die Flächenanteile der überlagerten und/ oder nicht überlagerten Flächenbereiche bestimmt werden und daraus ein Prüfwert für das individuelle charakteristische Merkmal des Sicherheitselements gebildet wird,

der gebildete Prüfwert mit einem Referenzprüfwert verglichen wird, und

auf Grundlage des Vergleichsergebnisses ein Verifikationsresultat für den mit dem Sicherheitselement versehenen Gegenstand erstellt wird.

Der Referenzprüfwert wird dabei mit Vorteil bei oder nach der Herstellung des Sicherheitselements oder bei oder nach dem Versehen des Gegenstands mit dem Sicherheitselement gebildet, indem die Flächenanteile der überlagerten und/ oder nicht überlagerten Flächenbereiche bestimmt werden und daraus der Referenzprüfwert gebildet wird.

Der Referenzprüfwert kann zusammen mit einer individuellen Kennzeichnung des Sicherheitselements und/ oder des Gegenstands in einer Datenbank gespeichert und zum Vergleich mit dem gebildeten Prüfwert aus der Datenbank abgefragt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann der Referenzprüfwert, insbesondere in verschlüsselter oder codierter Form, auf dem Sicherheitselement oder auf dem mit dem Sicherheitselement versehenen Gegenstand vorliegen und zum Vergleich mit dem gebildeten Prüfwert eingelesen werden. Ein auf dem Si-cherheitselement oder Gegenstand aufgebrachter Referenzprüfwert wird vorteilhaft mit druckformlosen Verfahren aufgebracht, etwa in Form einer Lasermarkierung, mittels Ink-Jet oder tonerbasierten Verfahren. In diesem Fall kann auch auf eine Ablage des Referenzprüfwerts in einer Datenbank verzichtet werden, so dass auf eine teure Datenbank mit kurzen Zugriffszeiten und einen sehr großen Datenbestand verzichtet werden kann.

Der den Referenzprüfwert enthaltende Code kann proprietär für dieses Verfahren entwickelt sein oder auf Standardverfahren, wie etwa Data Matrix oder andere 2D-Codes, aufbauen, wobei die im Code enthaltenen Daten mit Vorteil verschlüsselt und/ oder signiert sind. Zur Ver-und Entschlüsselung können Standardverfahren eingesetzt werden, vorteilhaft sind asymmetrische Verfahren mit öffentlichen und privaten Schlüsseln, wobei auch proprietäre Ableitungen dieser Verfahren verwendet werden können, solange die nötigen Sicherheitsstandards eingehalten sind.

Zusätzlich können im Vorfeld des Vergleichs von Prüfwert und Referenzprüfwert weitere Prüfungen vorgenommen werden, die die Verwendung von Druckverfahren aus dem Sicherheitsdruck bestätigen und so Kopien ausschließen, die auf stets pixelhaften Scans beruhen. Vorteilhaft wird dazu die typisch recht hohe Auflösung von Smartphone-Kameras ausgenutzt. Darüber hinaus kann ein einfacher Plausibilitäts-Check prüfen, ob das gleiche Prüffeld in ungewöhnlichen zeitlichen oder räumlichen Abständen bereits eingelesen wurde. Vorgenommen Prüfungen im Feld können nicht nur zu diesem Zwecke aufgezeichnet werden und so Brennpunkte mit vielen Fälschungen ermittelt werden. Beim Einsatz bei Banknoten wird dadurch einer Zentralbank gleichzeitig durch einen Zugriff auf die Prüf daten ermöglicht, das Umlaufverhalten ihrer Noten zu beobachten und daraus Plandaten abzuleiten, die unnötig hohe oder zu kleine Volumina im Druck und genau-so bei der Vorratshaltung vermeiden helfen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Prüffeld des Sicherheitselements mit einer Smartphone-Kamera optisch erfasst und erfolgt die Bestimmung des Flächenanteils und die Bildung des Prüfwerts durch ein auf dem Smartphone laufendes Softwareprogramm, nachfolgend auch App genannt.

Um eine große Zahl von Registerschwankungskombinationen zur Verfügung zu haben, wird das Verifikationsverfahren mit Vorteil an einem Prüffeld durchgeführt, das eine Überlagerung von drei, vier oder mehr Flächenbereichen enthält, die bei der Herstellung des Sicherheitselements in unterschiedlichen Herstellungsschritten mit Registerschwankungen erzeugt sind.

Das Verifikationsverfahren wird mit Vorteil an einem Prüffeld durchgeführt, dessen Flächenbereiche zumindest teilweise durch Druckverfahren, insbesondere Offsetdruck, indirekter Hochdruck, Stich-Tiefdruck, Siebdruck, Buchdruck, Stempeldruck oder Flexodruck erzeugt sind. Ebenfalls mit Vorteil wird das Verifikationsverfahren an einem Prüffeld durchgeführt, dessen Flächenbereiche zumindest teilweise durch Applikationen, insbesondere aufgebrachte Folienelemente, oder durch Elemente oder Fenster auf den Ap- plikationen gebildet sind. Weiter vorteilhaft wird das Verifikationsverfahren an einem Prüffeld durchgeführt, dessen Flächenbereiche zumindest teilweise durch flächige Laserschnitte, Wasserzeichen, Lasermarkierungen oder InkJet-Beschriftungen oder Toner-basierte Verfahren gebildet sind. Bei Druck- färben sind lasierende Farben von Vorteil, es können jedoch auch deckende Farben eingesetzt werden. Die Druckfarben können denselben Buntton oder auch verschiedene Bunttöne aufweisen, so dass in den überlagerten Flächenbereichen Mischfarben entstehen.

Bezüglich der erreichbaren Auflösung ist im Untergrunddruck (indirekter

Hochdruck) die feinste Linie auf Banknotensubstraten typischerweise positiv 30 μιη, negativ 50 μιη, üblich 40 μιη bzw. 80 μιη breit; ist im Offsetdruck die feinste Linie auf Banknotensubstraten typischerweise positiv 25 μπι, negativ 35 μιη, üblich 30 μιη bzw.50 μιη breit; ist im Stich-Tiefdruck (Intaglio) die feinste Linie auf Banknotensubstraten positiv 15 μπι, negativ 10 μπι, üblich 50 μιη bzw. 30 μητ. breit; ist im Siebdruck die feinste Linie positiv 250 μπ , negativ 500 μπι, üblich 400 μιη bzw. 900 μιη breit; und ist im Stempeldruck (Eindruckwerk bei der Zif f erung) die feinste Linie üblich 700 μπι breit.

Mit druckformlosen Verfahren kann eine Variation der Abstände von Druckelementen im Prüffeld auch bereits in einem Druckgang erzeugt und dadurch eine Zusatzinformation in das Prüffeld eingebracht werden. Beispielsweise kann der Abstand von in einem Herstellungsschritt erzeugten Druck- bzw. Markierungselementen variiert werden und die örtliche Vertei-hing der Elemente zusammen mit einer individuellen Kennzeichnung, wie etwa einer Seriennummer in einer Datenbank abgelegt werden.

Bevorzugt wird das Verifikationsverfahren an einem Prüffeld durchgeführt, dessen Flächenbereiche jeweils aus einer Mehrzahl von kleinen Druckele-

menten, insbesondere in Form von Zeichen oder grafischer Elemente bestehen. Die kleinen Druckelemente haben insbesondere eine größte Ausdehnung von 3 mm oder weniger, vorzugsweise von 2 mm oder weniger.

Um eine besonders zuverlässige Prüfwertbestimmung zu ermöglichen, kann das Prüffeld mehrere Teilbereiche aufweisen, in denen die relativen Positionen der jeweiligen Druckelemente gegeneinander verschoben sind. Dabei kann für jeden Teilbereich zunächst ein Teilprüfwert gebildet und die Teilprüfwerte dann zu einem Gesamtprüfwert zusammengefasst werden, bei-spielsweise durch Aufsummieren, Multiplizieren, Dividieren oder Korrelieren, oder durch eine Kombination mit anderen Auswertemethoden wie etwa Mustererkennung. Die Unterteilung in Teilbereiche kann beispielsweise in Form von Feldern, Zeilen oder Spalten vorgenommen sein.

Mit besonderem Vorteil wird das Verifikationsverfahren an einem Sicherheitselement durchgeführt, das in den Gegenstand integriert ist. Beispielsweise kann das Sicherheitselement Teil einer Banknote oder eines anderen Wertdokuments sein. Das Prüffeld ist in diesem Fall vorteilhaft kleiner als der Gegenstand und nimmt beispielsweise bei einem Wertdokument zweckmäßig höchstens die Hälfte der Fläche des Wertdokuments ein. Das Prüffeld ist weiter mit Vorteil nahe einer Seriennummer, Kennnummer oder eines andren zu erfassenden Codes des Sicherheitselements oder Gegenstands angeordnet, um leicht beides mit der Kamera erfassen zu können.

Die Erfindung enthält auch ein Verifikationssystem für die Durchführung des Verfahrens der oben beschriebenen Art, mit

einem mit einem Sicherheitselement versehenen Gegenstand, bei dem das Sicherheitselement in einem Mehrschrittverfahren mit Registerschwankungen hergestellt ist und in einem Prüffeld ein individuelles charakteristisches Merkmal des Sicherheitselements in Form einer Überlagerung von zumindest zwei Flächenbereichen enthält, die bei der Herstellung des Sicherheitselements in unterschiedlichen Herstellungsschritten mit Registerschwankungen erzeugt sind, und

- einer Prüfvorrichtung für die Verifikation des Gegenstands, mit

einer Kamera für die optische Erfassung des Prüffelds des Sicherheitselements,

einer Auswerteeinheit zum Bestimmen des Flächenanteile der überlagerten und/ oder nicht überlagerten Flächenbereiche und zum Bilden eines Prüfwert für das individuelle charakteristische Merkmal des Sicherheitselements daraus, und Mitteln zum Vergleichen des gebildeten Prüfwerts mit einem Referenzprüfwert und zur Erstellung eines Verifikationsresultats auf Grundlage des Vergleichsergebnisses.

Die Prüfvorrichtung enthält dabei mit Vorteil Mittel zum Erfassen eines codierten Referenzprüfwerts, zum Decodieren des erfassten Referenzprüf werts und zum Vergleichen des gebildeten Prüfwerts mit dem decodierten Referenzprüfwert.

Die überlagerten Flächenbereiche, insbesondere die Größe der Druckelemente der Flächenbereiche kann dabei an die Erfordernisse, beispielsweise die Auflösung der Prüfvorrichtung angepasst sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist weiter vorgesehen, dass

das Verifikationssystem eine Datenbank umfasst, in der für die Sicherheitselemente jeweils ein Referenzprüfwert zusammen mit einer individuellen Kennzeichnung des Sicherheitselements und/ oder des Gegenstands abgelegt sind, und dass

die Prüfvorrichtung Mittel zum Abfragen des Referenzprüfwerts oder des Vergleichsergebnisses von Prüf wert und Referenzprüf wert aus der Datenbank auf Grundlage der individuellen Kennzeichnung des Sicherheitselements und/ oder des Gegenstands enthält.

Die Prüfvorrichtung kann dabei insbesondere eine Banknotenbearbeitungsmaschine oder ein Smartphone sein.

Die Erfindung enthält auch ein Sicherheitselement für ein Verifikationssys-tem der oben beschriebenen Art, das in einem Mehrschrittverfahren mit Registerschwankungen hergestellt ist und in einem Prüffeld ein individuelles charakteristisches Merkmal des Sicherheitselements in Form einer Überlagerung von zumindest zwei Flächenbereichen enthält, die bei der Herstellung des Sicherheitselements in unterschiedlichen Herstellungsschritten mit Re-gisterschwankungen erzeugt sind, sowie die Verwendung eines solchen Sicherheitselements zur Verifikation eines mit dem Sicherheitselement versehenen Gegenstands. Die Erfindung enthält weiter einen Gegenstand, insbesondere Wertdokument, Sicherheitspapier, Ausweiskarte oder Markenartikel mit einem solchen Sicherheitselement.

Die Erfindung enthält darüber hinaus eine Prüfvorrichtung für ein Verifikationssystem der oben beschriebenen Art mit

einer Kamera für die optische Erfassung des Prüffelds des Sicherheitselements,

- einer Auswerteeinheit zum Bestimmen der Flächenanteüe der überlagerten und nicht überlagerten Flächenbereiche und zum Bilden eines Prüfwerts für das individuelle charakteristische Merkmal des Sicherheitselements daraus, und

Mitteln zum Vergleichen des gebildeten Prüfwerts mit einem Referenzprüfwert und zum Erstellen eines Verifikationsresultats auf Grundlage des Vergleichsergebnisses.

Die Erfindung enthält schließlich auch ein Computerprogrammprodukt, das maschinenlesbare Programmbefehle für eine Steuerungseinheit einer Daten verarbeitenden Vorrichtung, insbesondere eines Smartphones, aufweist, die diese zur Ausführung eines Verfahrens der oben beschriebenen Art veranlassen.

In weiteren Erfindungsvarianten können individuelle Codes oder Markierungen des Sicherheitselements eingesetzt werden, die in das Design des Prüffelds integriert sind. Diese können einerseits dazu dienen, das einzelne Sicherheitselement bzw. den Gegenstand zu erkennen und für eine Datenbankabfrage zu identifizieren, und können auch sicherstellen, dass auch bei gröberer Abtastung jedes einzelne Sicherheitselement unterscheidbar bleibt.

Die Individualisierung kann insbesondere aus Zeichen, grafischen Elementen, Strich- oder 2D-Codes oder ähnlichem bestehen und entweder als solche erkennbar sein oder in das Design integriert sein. Codes haben bevorzugt eine Redundanz der Nutzinhalte bzw. Fehlerkorrektur-Elemente. Vorzugsweise ist die Individualisierung Teil der Daten, die den oben genannten Prüfwert ergeben.

Beispielsweise kann eine Ziff erung das Prüffeld überlagern und so zum Prüf wert beitragen. Da beispielsweise bei Banknoten oder anderen Wertdokumenten keine Seriennummer der anderen gleicht, ist dieser Beitrag stets individuell. Wird nur ein Teil der Ziff erung überlagert, bietet es sich aufgrund der üblichen Ziffernschemata an, die hinteren, sich von Note zu Note ändernden Zeichen einer Ziffer zu verwenden, um eine gute Unterscheidung zwischen den Bögen zu erreichen; die vorderen Zeichen dagegen, um eine gute Unterscheidung zwischen den einzelnen Nutzen innerhalb eines Bogens zu erreichen. Der Prüfwert kann entweder rein nach den oben erwähn- ten Methoden errechnet werden oder durch eine OCR-Lesung der Zifferung ergänzt werden. Für die Zifferung können beispielsweise die im Banknotendruck übliche Buchdruck-Zifferung, aber auch druckformlose Verfahren wie Lasermarkierung oder InkJet- Verfahren eingesetzt werden.

Als weiteres Beispiel kann mit einer Lasermarkierung Farbe, Farbbestandteile bzw. Metallisierung von Folienelementen entfernt oder ein Farbeindruck erzeugt werden. Dementsprechend können Drucke im Prüffeld individuell modifiziert werden, indem Farbfelder durch Entfernen der Farbe, durch Entfernen der absorbierenden Farbbestandteile oder durch Entfernen von Metal-lisierungen von Folienelementen verändert werden; es kann aber auch durch Schwärzung des Substrates oder Farbumschlag ein weiterer Farbeindruck hinzugefügt werden. Wird für zumindest einen Teil der Drucke eine die Laserstrahlung absorbierende Farbe verwendet, können auch Mischformen aus Entfernen und Hinzufügen auftreten.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer Lasermarkierung wird der Laser nur eingesetzt, um individuell für jedes Sicherheitselement Farbe zu entfernen oder aufzuhellen. Dies kann zwar in dem für den Benutzer erkennbaren Prüffeld sichtbar sein, kann sich aber auch über einen grö-ßeren Bereich des mit dem Sicherheitselement versehenen Gegenstands erstrecken. Diese Markierungen liegen zweckmäßig in mit verschiedenen Schritten hergestellten Bereichen und weisen für jede Banknote eine individuelle Position auf, deren Koordinaten bzw. relative Lage zueinander ebenfalls einen Prüfwert darstellen. Vorteilhaft wird dabei zusätzlich eine Folien- applikation mit einbezogen, also durch den Laser etwa bereichsweise demetallisiert.

Bei einer Banknote kann dieser Prüfwert der durch die Seriennummer identi- fizierten Banknote zugeordnet und aus Seriennummer, Prüfwert und gegebenenfalls Signatur der Ausgabestelle ein verschlüsselter Code auf der Banknote aufgebracht werden, insbesondere wiederum mit einem druckformlosen Verfahren, beispielsweise der gleichen Lasermarkierungs-Einheit. In letzterem Fall kann auch der Code mit seiner relativen Lage zum Prüfwert gehören. Alle Daten können vorteilhaft, müssen aber nicht zur späteren Verfolgung der Note in einer Datenbank gespeichert werden.

Im Feld kann der Prüfwert ermittelt und mit einem öffentlichen Schlüssel gleichzeitig aus dem Code gelesen werden und verglichen werden. Für die-ses Verfahren müssen die Registerschwankungen beim Druck und im Feld nicht vermessen werden, da alleine die Lage der Markierungen zueinander von Belang ist. Auch eine Datenbankabfrage ist nicht unbedingt erforderlich, dennoch aber vorteilhaft.

Bei der Individualisierung können Ink-Jet-Drucker vor allem eingesetzt werden, um individuelle grafische Elemente oder Codes zu drucken. Sie können in den meisten Fällen nur Farbe hinzufügen, gegebenenfalls durch Lösemittel oder andere Stoffkombinationen aber auch Farbe ausbleichen.

Das Sicherheitselement bzw. Prüffeld kann beispielsweise auch Links zu Verbraucherinformation enthalten, wie sie etwa von QR (Quick Response)-Codes, oder Data-Matrix-Codes bereitgestellt werden. Derartige Codes können, müssen aber nicht in das Design des Prüffelds integriert sein oder können, müssen aber nicht zu dem Prüfwert beitragen.

Für die Auswertung eines optisch erfassten Prüffelds kann das von der Smartphone-Kamera erf asste Bild zunächst in an sich bekannter Weise vorverarbeitet werden, beispielsweise durch Transformationen im Orts- oder Frequenzraum, etwa durch Fouriertransformation oder Wavelet- Analyse, durch Projektionen, Interpolationen, etwa zwischen verschiedenen Rastern, Auflösungen oder Koordinatensystemen, Skalierungen, Rotationen, Filterung, sowohl isotrop als auch anisotrop, morphologische Methoden, Segmentierung und Methoden der Merkmalsextraktion, Mustererkennung, Ent-ropiemessung, oder Mittelwertbildung.

Zur Verbesserung der Ergebnisse kann eine einmalige Kalibrierung der verwendeten Kamera der Prüfvorrichtung in Feld erforderlich sein, beispielsweise durch einen Weißabgleich oder die Aufnahme eines Testmusters. Die Auswertung kann durch Passermarken, die sich auch aus markanten Stellen des Designs ergeben können, erleichtert werden, und so die Ausrichtung und/ oder Skalierung des Bildes bei der Vorverarbeitung verbessern. Auch Codes können vorteilhaft als Passermarken dienen.

Die Auswertung kann im Feld und gegebenenfalls auch bei der Herstellung durch die Aufnahme mehrerer Bilder, gegebenenfalls aus verschiedenen Winkeln und Abständen (nachfolgend Video-Modus genannt), erleichtert und verbessert werden. In diesem Fall können auch Sicherheitsmerkmale im Prüffeld verifiziert werden, die abhängig vom Blickwinkel unterschiedliche Eindrücke bieten.

Im Rahmen der Erfindung eingesetzte Codes können visuell als solche erkennbar sein und damit zur Benutzung anregen oder können im Design des Prüffelds integriert und gegebenenfalls sogar versteckt sein. Während ver- steckte Codes vorteilhaft zweidimensional aufgebaut sind, handelt es sich bei den erkennbaren Codes mit Vorteil um Id-Codes, wie etwa die Strichcodes EAN, 2/5i, UPC, Codel28, um gestapelte ld-Codes, wie etwa PDF417, um 2d-Codes, wie QR-Codes oder Data-Matrix oder um Mischformen.

Vorliegend bieten sich insbesondere 2d-Codes an, da die Auslesung vorteilhaft mit Kameras, also 2d-Sensoren, erfolgt. Es kommen aber auch Anwendungen mit Strichcode-Lesern in Betracht. Die Darstellung muss nicht bekannten Standards folgen, sondern kann auch proprietär sein. So kann zum Beispiel erreicht werden, dass nur durch eine bestimmte App auf einem Smartphone der Inhalt gelesen werden kann.

Der Inhalt der oder des Codes auf einem Sicherheitselement kann eine eindeutige Signatur der Ausgabestelle enthalten. Der Inhalt kann echte oder pseudo-Zuf allsdaten enthalten. Der Inhalt kann auch gehashte Prüfdaten für einen späteren Vergleich enthalten. Für eine Anwendung mit mobilen Geräten, insbesondere einem Smartphone ist dabei die Verwendung von asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren vorteilhaft.

Da, ähnlich wie in der Biometrie, die eigentlichen Messgrößen analoger Natur sind, empfehlen sich ähnliche Vorgehensweisen für das Abspeichern bei der Herstellung und die Verifikation im Feld: So kann beispielsweise ein "Fuzzy Vault" verwendet werden. Dazu können zusätzliche Fehlerkorrekturdaten (Hilfsdaten) auf dem Sicherheitselement oder Gegenstand auf ge-bracht oder in einer Datenbank abgespeichert werden, die für eine genügende Redundanz sorgen. Die Fehlerkorrektur und die auszulesenden Elemente sind dabei vorteilhaft eng aufeinander abgestimmt. Es können aber auch biometrische Standardverfahren mit einem einmal eingelesenen Template und der Definition von maximal erlaubten Abweichungen bei der Messung im Feld eingesetzt werden.

Weiter kann auch die sogenannte Biometrie Template Protection verwendet werden, bei der statt der Prüf daten geschützte Referenzdaten gespeichert werden, die zwar einen Vergleich erlauben, aber keine Rückrechnung auf die Originaldaten. Wieder kann dazu ein Fuzzy Vault verwendet werden. Oft kann die Fehlertoleranz aber auch durch Quantisierung der analogen Eingangswerte erreicht werden.

Um ähnliche Daten zu vergleichen und den Grad der Übereinstimmung zu bestimmen, kann beispielsweise das Verfahren der "context triggered pie-cewise hashes (CTPH)", auch als "Fuzzy Hashing" bekannt, ausgenutzt werden. Auch statistische Methoden, wie etwa die "Principal Component Analy-sis (PCA)" können zur Abspeicherung und Auswertung verwendet werden oder beitragen. Weiter kann der Code nicht nur den gegebenenfalls verschlüsselte und signierte Prüfwert, sondern auch die mögliche Schwankungsbreite enthalten. Die Schwankung kann auch in einem extra dafür vorgesehen Code enthalten sein. Auch die Schwankung kann verschlüsselt und/ oder signiert sein. Bei der Verifikation kann dann die Schwankungsbreite vermessen werden, auch mit anderer Auflösung, und mit dem angegeben Wert verglichen werden. So kann ermittelt werden, ob das Prüfergebnis innerhalb einer sowohl bei der ersten Prüfung als auch im Feld ermittelten Genauigkeit liegt. Je nach Auflösung der Kamera der Prüfvorrichtung erhöht sich so die Sicherheit der Verifikation. Durch die gleichzeitige Prüfung einer Signatur entsteht weiter erhöhte Sicherheit.

Das Sicherheitselement bzw. Prüffeld kann mit weiteren Sicherheitsmerkmalen kombiniert sein, insbesondere mit nur mit Hilfsmitteln erkennbaren Si- cherheitsmerkmalen, solange diese die Auswertung der vorteilhaft im sichtbaren Bereich des Lichts liegenden Nutzinformation nicht beeinträchtigen oder gar zu dieser Information beitragen. Auf dieses Weise kann das Prüffeld dazu beitragen, die begrenzte Fläche beispielsweise auf Banknoten auch für weitere Sicherheitselemente zu nutzen, und/ oder es kann bei der Prüfung mit Hilfe von Zusatzgeräten auf die eigentliche Funktion des Prüffelds hinweisen.

Beispielsweise kann ein fluoreszierender Druck über dem Prüffeld in Form eines Smartphones oder in Form eines QR-Codes darauf hinweisen, dass Informationen für Smartphones vorliegen, wenn die Note etwa an einer Kasse unter eine UV-Lampe gehalten wird. Auch ein IR-Schnitt kann beispielsweise im Prüffeld vorgesehen sein, ohne dessen Funktion zu beeinträchtigen.

Effektfarben können durch ihre Registerschwankung zu den anderen

Druckverfahren einerseits zur Information im Prüffeld beitragen, anderseits beispielsweise durch Farbkipp-Effekte die Prüfung ohne Hilfsmittel erlauben. Wird ein Code aus mehreren Richtungen geprüft, kann etwa der Farb-kipp-Eff ekt auch mit dem Smartphone überprüft werden. Dies kann bei-spielsweise durch Einsatz des oben beschriebenen Video-Modus bei der Aufnahme des Prüffelds geschehen.

Auch Farben, Fäden oder Folien mit hart- oder weichmagnetischen Pigmenten oder Bedampfungen können zur Maschinenlesbarkeit beitragen, ohne das Prinzip des Prüffeldes zu stören. Das gleiche gilt für Farben, die piezo-, photo- oder thermochrome Effekte zeigen, die auch elektrisch angeregt sein können.

Die beschriebene Prüfung des Prüffeldes kann im Feld mit weiteren Verfahren kombiniert werden, die eine Verifikation der Echtheit der Banknote erlauben. Dazu gehören beispielsweise eine Prüfung der verwendeten Druckverfahren, eine Prüfung von Sicherheitsmerkmalen wie Hologrammen oder Effektfarben auf winkelabhängig richtige Bild- bzw. Farbdaten, eine Prüfung des Zusammenspiels von Druckfarbe und Substrat in hochaufgelösten Aufnahmen; eine Plausibilitätsprüfung bzgl. der Abfragezeiten und -orte der gleichen Seriennummer, oder eine Prüfung auf Vorhandensein der Seriennummer in einer Datenbank von im Umlauf befindlichen Banknoten. Durch solche ergänzenden Verfahren können auf einfache Art vorab Eindrucksfälschungen ausgeschlossen werden.

Als Prüfgeräte kommen neben Smartphones insbesondere auch stationäre Geräte bei Banknoten-verarbeitenden Betrieben, stationäre Geräte an Ver-kaufsstellen (Point of Sale) und Automaten, die Banknoten einziehen, speziell auch bei Geschäftsbanken, sowie mobile Geräte, speziell zur Prüfung der Prüffelder für Strafverfolgungs-Behörden, Verkaufsstellen, oder Ämter und weitere Behörden in Betracht.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maß-stabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Banknote mit einem Sicherheitselement in Form eines auf die Banknote aufgedruckten Prüffelds,

Fig. 2 eine Detailansicht des Prüffelds der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der an der Verifikation der

Banknote der Fig. 1 beteiligten Komponenten,

Fig. 4 ein aus mehreren Teilbereichen mit gegeneinander verschobenen Druckelementen bestehendes Prüffeld,

Fig. 5 ein in das grafische Design einer Banknote integriertes Prüffeld, und

Fig. 6 eine Gestaltung, bei der ein Prüffeld in einem separaten Sicherheitselement vorliegt, das auf eine abzusichernde Geldkassetie aufgebracht wird.

Die Erfindung wird nun zunächst am Beispiel der Verifikation einer Banknote mit Hilfe eines Smartphones erläutert. Figur 1 zeigt dazu eine schematische Darstellung einer Banknote 10 mit einem Sicherheitselement in Form eines auf die Banknote 10 aufgedruckten Prüffelds 12. Das in Fig. 2 im Detail gezeigte Prüffeld 12 ist Teil der Banknote 10 und wurde bei der Herstellung der Banknote 10 zusammen mit den anderen Druckelementen auf dem

Banknotensubstrat erzeugt. In anderen Gestaltungen kann das Prüffeld allerdings auch auf einem separaten Sicherheitselement, beispielsweise einen Transferelement, vorliegen, das auf eine Banknote oder einen anderen abzusichernden Gegenstand aufgebracht wird.

Zur Echtheitsprüfung kann die Banknote 10 mit dem Prüffeld 12 in der nachfolgend beschriebenen Weise einfach mit einer Smartphonekamera optisch

erf asst und mit Hilfe einer auf dem Smartphone installierten Prüf- App verifiziert werden.

Die Banknote 10 und das Prüffeld 12 sind dabei in einem Mehrschrittverfah- ren mit Registerschwankungen erzeugt. Beispielsweise wurde auf der Banknote 10 im Siebdruckverfahren die Wertzahl 14- A, im Stich-Tiefdruckverfahren ein Portrait 16-A und im Buchdruck eine Seriennummer 18 aufgebracht. Gleichzeitig mit der Wertzahl 14- A wurde im Prüffeld 12 ein erstes Schachbrettmuster 14-B (in Fig. 2 eng schraffiert) im Siebdruck erzeugt, wie in der Detaildarstellung des Prüffelds 12 in der Fig. 2 genauer gezeigt. In einem separaten Druckschritt wurde gleichzeitig mit dem Portrait 16-A im Prüffeld 12 ein zweites Schachbrettmuster 16-B (in Fig. 2 weit schraffiert) im Stich-Tiefdruck erzeugt. Wegen der Erzeugung der Elemente 14- A/ 14-B bzw. 16-A/16-B i in jeweils getrennten Arbeitsgängen mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren treten dabei unvermeidliche Passerschwankungen auf, die zu einem Versatz der beiden Schachbrettmuster 14-B, 16-B im Prüffeld 12 führen.

Die gegenwärtigen Erfinder haben nun erkannt, dass diese unvermeidlichen Registerschwankungen der verschiedenen Herstellungsprozesse wie eine Art von Fingerabdruck zur Identifikation eines bestimmten Sicherheitselements bzw. einer bestimmten Banknote dienen können.

Zur Abschätzung kann man beispielsweise annehmen, dass die an der Er-zeugung des Prüffelds 12 beteiligten Herstellungsschritte jeweils Registerschwankungen von ± 1 mm in zueinander orthogonalen Richtungen (nachfolgend als x- und y-Richtung bezeichnet) aufweisen. Die maximal erlaubte Schwankung beträgt beispielsweise ± 1,5 mm. Eine typische Smartphoneka-mera mit nominal 6 Megapixel hat eine Auflösung von 2848 x 2136 Pixel.

Wird mit einer solchen Kamera eine Fläche aufgenommen, die zumindest das Prüffeld 12 und die Seriennummer 18 enthält, beispielsweise mit einer Aufnahmefläche von 120 mm x 90 mm, so ergibt sich eine Punktdichte von etwa 600 dpi oder eine Auflösung von 42 μπι. Bei zwei Herstellungsschritten ergeben sich somit in jeder Richtung 2000 μιη/ 0 μιη = 50 unterscheidbare Positionen, insgesamt also 502 = 2.500 verschiedene Kombination von Registerschwankungen. Werden drei Her Stellungsschritte im Prüffeld 12 abgebildet, ergeben sich bereits 6.250.000 Möglichkeiten.

Liegt ein Flächenbereich beispielsweise in einem Sicherheitsfaden vor, dessen Einbringposition in Querrichtung um ± 3 mm schwanken kann, so kann die Zahl der Möglichkeiten nochmal mit 6000 μπι/40 μιη = 150 multipliziert werden. Bei einem Sicherheitsfaden mit einem gut erkennbaren Sujet lässt sich auch die Position in Längsrichtung verwenden und so die Zahl der möglichen Kombination weiter steigern.

Mit Bezug auf Fig. 2 führen die Registerschwankungen der Herstellungsschritte Siebdruck (Elemente 14- A, 14-B) und Stich-Tiefdruck (Elemente 16-A, 16-B) zu einem Versatz der beiden Schachbrettmuster 14-B, 16-B, der bei-spielsweise über die Flächenanteile der überlagerten und nicht überlagerten Flächenbereiche 20, 22, 24, 26 quantifiziert werden kann. Wie in Fig. 2 erkennbar, entstehen durch den Versatz der beiden Schachbrettmuster 14-B, 16-B erste Flächenbereiche 20, in denen nur die Druckfarbe des Siebdruckschritts 14-B vorliegt, zweite Flächenbereiche 22, in denen nur die Druckfar-be des Stich-Tiefdruck-Schritts 16-B vorliegt, dritte Flächenbereiche 24, i sich die Druckfarbe des Siebdruckschritts und die Druckfarbe des Stich-Tiefdruck-Schritts überlagern und vierte Flächenbereiche 26, in denen keine der beiden Druckfarben vorliegt. Die relativen Flächenanteile der Flächenbereiche 20 bis 26 hängen von den konkret bei der Herstellung der Banknote 10 auf getretenen Registerschwankungen ab, aus ihnen kann daher ein Prüfwert abgeleitet werden, der eine für die Banknote 10 individuelle und charakteristische Größe darstellt.

Wie aus der obigen Abschätzung ersichtlich, ist die Zahl der möglichen Registerschwankungskombinationen bei der gegenwärtigen Auflösung von Smartphonekameras bei zwei Herstellungsschritten in der Regel noch zu gering um eine eindeutige Identifikation einer Banknote vornehmen zu können. Dennoch ist die Zahl der Möglichkeiten bereits so groß, dass trotz der einfachen Prüfung mit einem Smartphone bei einer positiven Verifikation mit hoher Wahrscheinlichkeit auf eine echte Banknote geschlossen werden kann. Wird eine größere Zahl von Herstellungsschritten einbezogen, kann die Zahl der Registerschwankungskombinationen auch für eine eindeutige Identifikation einer Banknote ausreichen.

Der aus den relativen Flächenanteilen abgeleitete Prüfwert kann bei oder unmittelbar nach der Herstellung der Banknote 10, beispielsweise bei der Qualitätskontrolle der Banknoten, erstmalig erfasst und zusammen mit der Seriennummer 18 der Banknote 10 als Referenzprüfwert in einer Datenbank 34 (Fig. 3) hinterlegt werden. In der Datenbank 34 ist dann die Seriennummer 18 mit einem bestimmten relativen Flächenanteil der Flächenbereiche 20-26 im Prüffeld 12 der Banknote 10 verknüpft. Wie oben erläutert, muss die Zuordnung dabei für eine sinnvolle Verifikation nicht unbedingt eindeutig sein.

Für die Verifikation wird die Banknote 10 dann, wie in Fig. 3 gezeigt, von einem Nutzer mit der Kamera seines Smartphones 30 fotografiert (Bezugszeichen 32) und damit das Prüffeld 12 und die Seriennummer 18 optisch erfasst. Eine auf dem Smartphone 30 laufende Prüf-App kann einerseits über ein OCR-Modul die Serier ummer 18 der Banknote 10 auslesen und andererseits über ein Bildverarbeitungs-Modul die Flächenanteile 20-26 im Prüffeld 12 bestimmen und daraus den Prüfwert für Banknote 10 bilden.

Die Prüf-App baut dann eine Verbindung 36 vom Smartphone 30 zur Datenbank 34 auf und überträgt die Seriennummer 18 und den gebildeten Prüfwert. In der Datenbank 34 wird der übertragene Prüfwert mit dem dort zur Seriennummer 18 gespeicherten Referenzprüfwert verglichen und das Vergleichsergebnis über die Verbindung 36 zurück an die Prüf-App übertragen. Diese zeigt das Ergebnis der Echtheitsprüfung beispielsweise im Display 38 an und kann zur Verstärkung auch eine akustische Rückmeldung über die erfolgreiche oder fehlgeschlagene Verifikation geben. In einer Variante kann die Datenbank auch den gespeicherten Referenzprüfwert an die Prüf-App übertragen und der Vergleich des gebildeten Prüfwerts mit dem Referenz-prüfwert kann in der Prüf-App selbst vorgenommen werden.

Alternativ oder zusätzlich kann der Referenzprüfwert nach seiner erstmaligen Erfassung auch verschlüsselt auf die Banknote 10 selbst auf ebracht werden, beispielsweise in Form eines neben dem Prüffeld 12 angeordneten Barcodes 28. Zur Verifikation kann die Banknote 10 dann von einem Nutzer mit der Kamera seines Smartphones 30 fotografiert und damit das Prüffeld 12 zusammen mit dem Barcode 28 optisch erfasst werden. Die auf dem Smartphone 30 ausgeführte Prüf-App ermittelt dann über das Bildverarbeitungs-Modul die Flächenanteile 20-26 im Prüffeld 12, bildet daraus den Prüfwert für Banknote 10, liest den Barcode 28 und entschlüsselt den damit codierten Referenzprüfwert. Der ermittelte Prüf wert wird mit dem entschlüsselten Referenzprüfwert verglichen und das Ergebnis der Echtheitsprüfung im Display 38 angezeigt und gegebenenfalls auch akustisch ausgegeben.

In Fig. 2 ist der einfacheren Darstellung halber eine Überlagerung von nur zwei Flächenbereichen gezeigt, es versteht sich allerdings, dass in der Praxis auch eine Überlagerung von drei, vier oder mehr Flächenbereichen möglich und wegen der größeren Zahl an Kombinationsmöglichkeiten auch oft sinnvoll ist. Entsprechend gibt es dann mehr als die bei Fig. 2 genannte Kombinationsmöglichkeiten für die Flächenüberdeckungen.

Für die Bestimmung des Prüfwerts wird das von der Kamera des Smartpho-nes erfasste Bild zunächst mit Vorteil in der oben beschriebenen Weise vorverarbeitet. Dann kann beispielsweise eine Histogrammbildung erfolgen, bei der die Pixelhäufigkeiten verschiedener Farben bzw. Graustufen bestimmt werden. Weiter können in verschiedenen Abstufungen oder verschiedenen Farbkanälen Schwellwerte gebildet werden und die erhaltenen Pixelanzah-len wieder, ähnlich einem Histogramm, bestimmt werden. Es können auch weitere statistische Methoden der Bildverarbeitung angewandt werden, die beispielsweise über Korrelationen verschiedene Felder miteinander in Beziehung setzen.

Wie in Fig. 4 gezeigt, kann ein Prüffeld 40 auch aus mehreren Teilbereichen 42, 44, 46, bestehen, wobei die relativen Positionen der Druckelemente 48-R, 48-G, 48-B der einzelnen Druckgänge in den unterschiedlichen Teilbereichen gegeneinander verschoben sind, um eine besonders gute Auswertung der Flächenanteile der überlagerten und nicht überlagerten Flächenbereiche zu ermöglichen. Beispielsweise kann es schwierig sein, die relativen Flächenanteile exakt zu bestimmten, wenn die Registerschwankung zweier Flächenbereiche einer Banknote nahe Null liegt, da dann kaum nicht-überlagerte Hä-chenbereiche existieren.

Zur Abhilfe werden in einem oder mehreren Teilbereichen die Druckelemente 48-R, 48-G, 48-B so gegeneinander versetzt angeordnet, dass sie einander bei perfektem Passer nicht vollständig überdecken. Dies ist in Fig. 4 am Beispiel von Druckelementen illustriert, die die drei Grundfarbpixel 48-R, 48-G, 48-B eines RGB-Drucks darstellen. In jedem der Teilbereiche 42, 44, 46 sind die drei Grundfarbpixel 48-R, 48-G, 48-B in einer anderen relativen Position zueinander angeordnet, so dass sich die Registerschwankungen der drei Farbkanäle in jedem Teilbereich 42, 44, 46 anders auf die überlagerten und nicht überlagerten Flächenanteile der Druckelemente auswirken und so die Bestimmung des individuellen charakteristischen Prüfwerts für das Prüffeld 40 zuverlässiger machen. Beispielsweise kann für jeden Teilbereich 42, 44, 46 ein Teilprüfwert gebildet werden und die Teilprüfwerte durch Aufsummieren oder Multiplizieren zu einem Gesamtprüfwert zusammengef asst werden.

Ein Prüffeld muss nicht als separates Feld auf dem Dokument vorliegen, es kann auch in das grafische Design des Dokuments integriert sein, wie anhand des Prüffelds 50 der Fig. 5 illustriert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel enthält eine Banknote 10 in einem Teilbereich eine Grafik 52 in Form eines im Stich-Tiefdruck aufgebrachten Baums mit verschiedenfarbigen Äpfeln, nämlich mit im Simultandruck erzeugten grünen Äpfeln 56 und mit im Stempeldruck erzeugten roten Äpfeln 58. Das Prüffeld 50 enthält einen grünen Apfel 56, einen roten Apfel 58 und einen Teil 54 der Blattstruktur des Baums. Da alle drei Druckelemente in verschiedenen Druckschritten mit ver-schiedenen Herstellungsverfahren hergestellt wurden, weisen sie individuelle charakteristische Registerschwankungen auf, die in dem Prüffeld 50 in der oben beschriebenen Weise mit Hilfe einer Smartphone-Kamera 30 erf asst und mit einem Referenzprüfwert verglichen werden können.

Dem Nutzer muss dabei das Vorhandensein oder die Lage des Prüffelds 50 im graphischen Design 52 nicht bekannt sein. Es genügt, wenn der Nutzer die gesamte Banknote oder zumindest das Design 52 mit seiner Smartphone- Kamera 30 auinimmt, da die Prüf- App die Lage des Prüffelds 50 und dessen zu prüfende Eigenschaften kennt. Sollte die Aufnahmequalität nicht ausreichend oder das Prüffeld 50 nicht vollständig auf genommen sein, kann die Prüf -App eine Fehlermeldung erzeugen und zur erneuten Aufnahme, gegebenenfalls mit einem Hinweis auf den aufzunehmenden Bereich auffordern.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Prüffeld der oben beschriebenen Art in einem separaten Sicherheitselement 60 vorliegt, das auf einen abzusichernden Gegenstand, wie etwa eine Geldkassette 62, aufgebracht wird. Im Ausführungsbeispiel wird die in Fig. 6 gezeigte Geldkassette 62 befüllt, geschlossen und der Deckelspalt 64 mit dem Sicherheits-element 60 versiegelt. Dann wird das Prüffeld des Sicherheitselements 60 beispielsweise mit der Kamera eines Smartphones 30 fotografiert (Bezugszeichen 32) und von einer App in der oben beschriebenen Weise ein Prüfwert für das Sicherheitselement 60 ermittelt. Weiter wird eine Kennnummer 66 der Geldkassette 62 entweder eingegeben oder ebenfalls mit der Kamera er-fasst. Die App baut dann eine Verbindung 36 zu einer Datenbank 34 auf und überträgt die Kennnummer 66 und den gebildeten Prüfwert für das zu Absicherung verwendete Sicherheitselement 60. In der Datenbank 34 ist dann der übertragene Prüfwert als Referenzprüfwert zu der Kennnummer 66 abgelegt und damit das Sicherheitselement 60 mit der abzusichernden Geldkassette 62 verknüpft.

Nach dem Transport der Geldkassette 62 kann der Empfänger zunächst prüfen, ob das Sicherheitselement 60 unversehrt ist und dann verifizieren, dass das Sicherheitselement 60 tatsächlich zu der Kennnummer 66 der Geldkas- sette 62 gehört. Dazu muss er lediglich das Prüffeld des Sicherheitselements 60 mit der Kamera seines Smartphones fotografieren und die Kennnummer 66 der Geldkassette 62 eingeben oder ebenfalls fotografieren. Die App bildet dann den Prüfwert für das Sicherheitselement 60, ermittelt gegebenenfalls die Kennnummer 66 über ein OCR-Modul, baut dann eine Verbindung zu der Datenbank 34 auf und überträgt die Kennnummer 66 und den gebildeten Prüfwert. In der Datenbank 34 wird der übertragene Prüfwert mit dem dort zu der Kerinnummer 66 gespeicherten Referenzprüfwert verglichen und das Vergleichsergebnis zurück an die Smartphone-App übertragen, die dem Empfänger den Erfolg oder Misserfolg der Verifikation mitteilt.

Bezugszeichenliste

10 Banknote

12 Prüffeld

14-A Wertzahl

14-B erstes Schachbrettmuster

16-A Portrait

16-B zweites Schachbrettmuster

18 Seriennummer

20, 22, 24, 26 Flächenbereiche

28 Barcode

30 Smartphone

32 fotografische Erfassung

34 Datenbank

36 Verbindung

40 Prüffeld

42, 44, 46 Teilbereiche

48-R, 48-G, 48-B Druckelemente

50 Prüffeld

52 Grafik

54 Teil der Blattstruktur

56 grüne Äpfel

58 rote Äpfel

60 Sicherheitselement

62 Geldkassette

64 Deckelspalt

66 Kennnummer