使用纸张表面和移动相机的伪造品检测方案制造技术

各种认证系统可以受益于伪造品的检测。更具体地，某些认证系统可以受益于可以采用移动相机比如与移动电话相关联的相机的可适用于纸张表面的伪造品检测方案。根据某些实施方式的方法可以包括使用装置的照明源照射物品的表面。该方法还可以包括在照射表面期间通过装置的相机采集表面的多个图像。该方法可以进一步包括基于多个图像认证物品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用纸张表面和移动相机的伪造品检测方案相关申请的交叉引用本申请涉及并要求2015年11月13日提交的美国临时专利申请号62/255,134的权益和优先权，其全部由此通过引用并入本文。2015年11月16-19日在意大利罗马举行的IEEE国际信息取证与安全研讨会(IEEEInternationalWorkshoponInformationForensicsandSecurity)(WIFS′15)中由专利技术人发表的论文“CounterfeitdetectionusingpaperPUFandmobilecameras”，也通过引用以其全部并入本文。专利技术人为IEEE信息取证与安全汇刊(IEEETransactionsonInformationForensicsandSecurity)(TIFS)发表的论文“CounterfeitDetectionBasedonUnclonableFeatureofPaperUsingMobileCamera”，也通过引用以其全部并入本文。
技术介绍

各种认证系统可以受益于伪造品的检测。更具体地，某些认证系统可以受益于可适用于纸张表面的伪造品检测方案，其可以采用移动相机，比如与移动电话相关联的相机。相关领域的描述商品包装和有价值的文件比如票据和ID是伪造者的常见目标。传统的高成本表面结构有时被采用来打败伪造，比如全息图、紫外线(UV)油墨或无规有色纤维。这些技术倾向于是昂贵的，具有薄弱的基础事实，并且真实性检测依赖于物品接收者的人工决策。作为替代方案，低成本表面结构已经被用于通过使用它们的光学特征进行伪造品检测。表面的无规性使得结构在物理上不可复制或者难以复制以遏制复制品。通过添加比如纤维、小塑料点、气泡、粉末/闪光剂等的外来成分至表面可以创建外表面结构。通过探索表面——比如由绞合木纤维形成的纸张表面——的微观粗糙度的光学效应，内表面结构也可以是固有的。可以出于认证目的探索的纸张表面的固有3-D结构的独特性是由于重叠和绞合的木纤维。存在两种基本类型的反射模式：镜面反射和漫反射。由镜状镜面反射引起的感知强度主要取决于反射光的方向与眼睛/传感器之间的角度，而由漫反射引起的感知强度主要取决于入射光的方向和微观表面的法线之间的角度。大多数表面是这两种表面类型的组合。一张纸在不同区域处可以具有不同的主要反射类型，但是将纸张处理为完全漫反射表面是一种选择。大部分的位置可以遵循这种模式，并且其余位置可以被视为这种模式下的异常值。图1显示了微观视图中特定点的表面法线方向和入射光方向。完全漫反射模式的感知强度——lr＝λ·l·nTvi，其中l∝cosKθ和nTvi＝——取决于微观水平的表面的法线方向——n＝(nx，ny，nz)——和入射光入射的方向——vi＝(vi，x，vv，y，vi，z)——之间的角度y；在当前点处的光的强度，l；和漫反射系数，λ，其表征反射光的物理能力。在该讨论中，假设在整个纸片上λ是恒定的。参数l可以与cosKθ成比例地建模，其中K是说明根据平方反比定律的能量衰减的影响、前景缩小的影响等的正数，并且θ是入射角。在扫描仪的情况下，θ是出厂指定的与线性光源的位置相关联的设计参数并且因此对于每个像素位置都是固定的；在相机的情况下，相邻像素位置的θ通常是不同的。
技术实现思路
根据某些实施方式的方法可以包括用装置的照明源照射物品表面。该方法还可以包括在照射表面期间通过装置的相机采集表面的多个图像。该方法可以进一步包括基于多个图像认证物品。在某些实施方式中，设备可以包括配置为照射物品表面的装置的灯。该设备还可以包括配置为在照射表面期间采集表面的多个图像的装置的相机。该设备可以进一步包括配置为基于多个图像认证物品的装置的处理器。根据某些实施方式，设备可以包括用于使用装置的照明源照射物品表面的工具。该设备还可以包括用于在照射表面期间通过装置的相机采集表面的多个图像的工具。该设备可以进一步包括用于基于多个图像认证物品的工具。附图说明为了正确理解本专利技术，应当参考附图，其中：图1显示了表面的微观视图中特定点的法线方向和入射光方向。图2A图解了根据某些实施方式的配准容器(registrationcontainer)的设计。图2B图解了根据某些实施方式的配准容器的三面片(tri-patch)设计。图3图解了根据本专利技术的某些实施方式制备可认证物品的框图。图4图解了根据本专利技术的某些实施方式认证可认证物品的框图。图5图解了根据本专利技术的某些实施方式的范映射估计器(normmapestimator)的细节。图6图解了根据本专利技术的某些实施方式的系统。图7图解了根据本专利技术的某些实施方式的方法。图8图解了根据某些实施方式的进一步的方法。具体实施方式图2A图解了根据某些实施方式的配准容器的设计。该配准容器可以促进实验中或实际应用中的精确配准。考虑每英寸600像素的打印分辨率，容器可以是400×400像素的方形盒子，线宽度可以是5像素，并且在角落处可以有四个圆圈。使用霍夫变换可以实现基于四个边界的初步对齐，并且然后可以基于圆圈标记进行具有透视变换补偿(perspectivetransformcompensation)的亚像素分辨率细化。由估计的透视变换矩阵可以容易地计算出在世界坐标系中相对于采集表面的镜头位置，并且然后可以知道在每个像素位置处的入射光的方向。图2B图解了根据某些实施方式的配准容器的三面片设计。在该实例中的配准容器可以包括三个图2A中图解的设计，其中另外地并入了打印的数据，比如在三个面片的中心的快速响应(QR)代码。可选地或另外地，信息可以是QR代码以外的另一种形式并且可以定位在面片外或者在另一个面片中。物理上不可复制的特征(feature)(PUF)的光学特性可以用于验证。PUF验证问题可以作为通常归结为假设检验的图像认证问题来处理。空假设H0对应于不正确匹配的检验和参照面片的对，而可选的假设H1对应于正确匹配的对。最大化统计功效的最优决策规则是似然比检验(LRT)：如果成立则拒绝H0，其中x表示检验面片，f0和f1是分别在空假设和可选的假设下的概率密度函数，并且τ是阈值。作为简单的实例，区分已知参照图像w相对于所有其他图像的假设检验模型可以为如下：H0；x＝e0，e0～N(m1，∑0)，在此，正态分布的e0随机地表示具有用于图像内容和获取噪音的非退化协方差矩阵∑0的任何获取的图像，1是与x具有相同维度的全1矢量，m对应于照度的数字表示的线性范围的中心处的值(对于在[0，255]范围内的强度，i＝128)，w确定地表示参照图像，并且el是图像获取噪声(高斯白，具有恒定方差)。当面片x由法向矢量场的x-分量或y-分量表示时，假设检验设置下的上述情况仍然有效——m＝0。如在本讨论中，可以使用相对于阈值的样本相关系数作为决策规则。在不知道入射光的精确方向的情况下，可以获得一个分量的估计值作为在完全相反方向上的两次扫描之间的差异，从而消除扫描仪光的未知入射方向的影响。参见，例如，Clarkson等人的“Fingerprintingblankpaperusingcommodityscanners”，inProc.IEEESymposiumonSecurityandPrivacy，Berkeley，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：用装置的照明源照射物品的表面；在所述表面的照射期间通过所述装置的相机采集所述表面的多个图像；和基于所述多个图像认证所述物品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 US 62/255,1341.一种方法，其包括：用装置的照明源照射物品的表面；在所述表面的照射期间通过所述装置的相机采集所述表面的多个图像；和基于所述多个图像认证所述物品。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：估计所述表面的微观法向矢量场，其中所述认证基于所述微观法向矢量场的估计值。3.根据权利要求1的所述方法，其中所述认证基于所述表面的物理特性。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述认证基于所述表面的物理上不可复制的性质。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述认证基于将所述多个图像的外观与参照图像进行比较。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述认证包括检测所述物品是复制品或伪造品。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：估计所述相机的镜头的位置；和基于所述估计计算所述表面的区域的每个像素的入射光的方向，其中所述认证基于所述表面的微观法向矢量场，所述表面的微观法向矢量场基于计算的入射光的方向确定。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：根据当计算所述入射光的方向时像素位置至所述照明源的不同的估计距离加权不均匀强度。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：向所述装置的用户提供认证输出。10.一种设备，其包括：装置的灯，其配置为照射物品的表面；所述装置的相机，其配置为在所述表面的照射期间采集所述表面的多个图像；和所述装置的处理器，其配置为基于所述多个图像认证所述物品。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述处理器进一步配置为估计所述表面的微观法向矢量场，其中所述认证基于所述微观法向矢量场的估计值。12.根据权利要求10所述的设备，其中所述认证基于所述表面的物理特性。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述认证基于所述表面的物理上不可复制的性质。14.根据权利要求10所述的设备，其中所述认证包括检测所述物品是复制品或伪造品。15.根据权利要求10所述的设备，其中所述装置包括移动装置。16.根据权利要求10所述的方法，其中所述认证基于将所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旻，Q·王，
申请(专利权)人：马里兰大学帕克学院，
类型：发明
国别省市：美国,US