eng
Выпуск #1/2016
С.Одиноков, И.Цыганов, В.Талалаев, Н.Пирютин, В.Колючкин, К.Злоказов
Сканер для автоматического контроля подлинности защитных голограмм на паспортных документах
Сканер для автоматического контроля подлинности защитных голограмм на паспортных документах
Просмотры: 5412
Голограмма на документах – надежный элемент защиты от подделок. Однако, кроме защиты, важно в короткие сроки с высокой вероятностью в автоматическом режиме идентифицировать характерные признаки голограммы. Эту задачу решает оптико-электронный сканер для оперативного контроля подлинности защитных голограмм на паспортных документах.
Защита документов от массовой подделки серьезная экономическая проблема, стоящая перед государственными организациями всех развитых стран. По данным Международной ассоциации производителей защитных голограмм (The International Holography of manufacturers association – IHMA), сумма потерь от подделок документов и фальсификации товаров наиболее известных торговых марок-брендов только в 2013 году составила более 100 миллиардов долларов США. В наибольшей степени от подделки страдают бумажные и пластиковые документы [1–2].
В настоящее время для защиты документов от подделки и в России, и во всем мире успешно используются защитные голограммы (ЗГ). Ими маркируют такие документы, как паспорта граждан и удостоверения личности; пропуска сотрудников специальных государственных организаций и учреждений; лицензии, патенты; документы об образовании и квалификации; банковские ценные бумаги и банковские пластиковые карточки; акцизные марки на алкогольную продукцию и многие другие. Также актуальна проверка водительских удостоверений в связи с ростом их подделок.
При визуальных наблюдениях человек-контролер определяет подлинность ЗГ по видимым голографическим изображениям. На принятие окончательного решения в этом случае сильно влияют условия наблюдения ЗГ и субъективные способности человека к восприятию и интерпретации полученной информации. Известно [1–2], что длительность идентификации может составлять от единиц до нескольких десятков минут. Но это не соответствует практическим требованиям контроля подлинности ЗГ в реальном времени.
Поэтому массовый выпуск ЗГ и их особое значение для защиты документов от подделки ведут к необходимости решения задачи идентификации и контроля подлинности ЗГ в автоматическом режиме в реальном масштабе времени. Такими возможностями обладают оптико-электронные приборы и устройства.
Защитные голограммы представляют собой набор множества дифракционных решеток, имеющих различные характеристики – период (пространственная частота) решетки, ее ориентация в плоскости голограммы, высота и форма профиля для рельефно-фазовых голограмм.
Разработан оптико-электронный сканер для оперативного контроля подлинности защитных голограмм на паспортных документах. Он позволяет определять один из основных характерных признаков защитных голограмм – пространственно-частотный спектр (ПЧС). Эту характеристику ЗГ получает при облучении когерентным излучением. В зависимости от характеристик решеток можно регистрировать ПЧС определенных зон, расположенных на ЗГ, и затем для идентификации голограммы сравнивать его с ПЧС эталонной ЗГ.
Идентификация ЗГ базируется на уникальности ПЧС каждой зоны. Оптимальные условия освещения ЗГ лазерным излучением (направление подсветки и соответствующее ему направление детектирования, длины волн зондирующего лазерного излучения, форма зондирующего пучка лазерного излучения) – определяющие факторы при решении поставленной задачи. Такой же немаловажный фактор при решении задачи идентификации ЗГ по ее ПЧС – алгоритм распознавания ПЧС от исследуемой голограммы для сравнения его с ПЧС эталонной ЗГ. Для решения этой задачи традиционно используют корреляционные алгоритмы обработки сигналов и изображений с созданием корреляционных фильтров. Использование корреляционных методов позволяет существенно снизить требования к позиционированию исследуемой ЗГ относительно оптической системы канала контроля.
Оптико-электронный сканер (ОЭ-сканер или ОЭ-прибор) для оперативного контроля подлинности защитных голограмм на паспортных документах включает в себя прямоугольный корпус с ложементом, закрывающимся крышкой (рис.1–2). Ложемент представляет собой стеклянную подложку в верхней части корпуса прибора, на которой размещается контролируемый документ. В корпусе на двух цилиндрических направляющих размещена оптическая головка, которая может перемещаться в продольном направлении внутри прибора. Головка обеспечивает линейное сканирование, перемещаясь с помощью шарико-винтовой передачи, винт которой приводит в действие шаговый двигатель через ременную передачу.
Оптическая головка содержит канал наведения и систему идентификации, состоящую из четырех каналов. Назначение визуального канала наведения – позиционирование прибора относительно исследуемого документа. Визуальный канал состоит из системы подсветки из шести светодиодов белого цвета и матричного приемника излучения. Система идентификации содержит в себе четыре одинаковых оптических канала регистрации. В качестве источников излучения в каждом канале регистрации используются четыре лазерных диода (ЛД) с длинами волн 0,405; 0,532; 0,650 и 0, 85 мкм и с мощностью излучения от 5 мВт до 20 мВт. Излучение от всех лазерных диодов, собранное коллиматором, попадает на поверхность контролируемого документа. Из-за явления дифракции на ЗГ контролируемого документа появляются дифракционные спектры, пространственно-частотные характеристики которых наблюдаются с помощью оптического визуализатора [3–4]. Изображение с визуализатора регистрируется матричным приемником излучения. Все компоненты оптической головки жестко зафиксированы в металлической конструкции. В приборе предусмотрены оптические датчики ограничения движения оптической головки.
Прибор снабжен электронными модулями управления работой шагового двигателя, лазерными диодами, светодиодами и матричными приемниками излучения. Индикация текущего статуса прибора отражается на жидкокристаллическом дисплее, встроенном в корпус. Под дисплеем размещены органы управления прибора – кнопки S1 "Вкл/выкл", S2 "Выбор Вверх", S3 "Старт Исследования/Инициализация". Специализированное программное обеспечение разработано под алгоритм контроля подлинности документа по пространственно-частотным спектрам от ЗГ контролируемого документа. Технические параметры прибора (рис.3) приведены в таблице.
Работа выполнена в МГТУ имени Н.Э. Баумана при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках выполнения проектной части государственного задания (проект № 3.1426.2014К).
Литература
1. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные приборы для автоматического контроля подлинности защитных голограмм. – М: Техносфера, 2013..
2. Kolyuchkin V.V., Zherdev A.Yu., Zlokazov E.Yu., Lushnikov D.S., Odinokov S.B., Smirnov A.V. Correlation method for quality control of master matrix used for embossing security holograms. – Holography: Advances and Modern Trends III, Proc. of SPIE, 2013, v. 8776, p. 87760A.
3. Хорохоров А.М., Клищук А.М., Цыганов И.К., Одиноков С.Б., Ширанков А.Ф. Исследование влияния параметров фазовых дифракционных решеток на распределение ин-тенсивности дифрагированного света при формировании цветокодированных изображений. – Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2005, № 4, с. 13–26.
4. Одиноков С.Б., Колючкин В.В., Злоказов Е.Ю., Талалаев В.Е., Цыганов И.К. Метод когерентного контроля глубины поверхностного микрорельефа голограммных и дифракционных оптических элементов. – Компьютерная оптика, 2015, т. 39, № 4, с.515–519.
В настоящее время для защиты документов от подделки и в России, и во всем мире успешно используются защитные голограммы (ЗГ). Ими маркируют такие документы, как паспорта граждан и удостоверения личности; пропуска сотрудников специальных государственных организаций и учреждений; лицензии, патенты; документы об образовании и квалификации; банковские ценные бумаги и банковские пластиковые карточки; акцизные марки на алкогольную продукцию и многие другие. Также актуальна проверка водительских удостоверений в связи с ростом их подделок.
При визуальных наблюдениях человек-контролер определяет подлинность ЗГ по видимым голографическим изображениям. На принятие окончательного решения в этом случае сильно влияют условия наблюдения ЗГ и субъективные способности человека к восприятию и интерпретации полученной информации. Известно [1–2], что длительность идентификации может составлять от единиц до нескольких десятков минут. Но это не соответствует практическим требованиям контроля подлинности ЗГ в реальном времени.
Поэтому массовый выпуск ЗГ и их особое значение для защиты документов от подделки ведут к необходимости решения задачи идентификации и контроля подлинности ЗГ в автоматическом режиме в реальном масштабе времени. Такими возможностями обладают оптико-электронные приборы и устройства.
Защитные голограммы представляют собой набор множества дифракционных решеток, имеющих различные характеристики – период (пространственная частота) решетки, ее ориентация в плоскости голограммы, высота и форма профиля для рельефно-фазовых голограмм.
Разработан оптико-электронный сканер для оперативного контроля подлинности защитных голограмм на паспортных документах. Он позволяет определять один из основных характерных признаков защитных голограмм – пространственно-частотный спектр (ПЧС). Эту характеристику ЗГ получает при облучении когерентным излучением. В зависимости от характеристик решеток можно регистрировать ПЧС определенных зон, расположенных на ЗГ, и затем для идентификации голограммы сравнивать его с ПЧС эталонной ЗГ.
Идентификация ЗГ базируется на уникальности ПЧС каждой зоны. Оптимальные условия освещения ЗГ лазерным излучением (направление подсветки и соответствующее ему направление детектирования, длины волн зондирующего лазерного излучения, форма зондирующего пучка лазерного излучения) – определяющие факторы при решении поставленной задачи. Такой же немаловажный фактор при решении задачи идентификации ЗГ по ее ПЧС – алгоритм распознавания ПЧС от исследуемой голограммы для сравнения его с ПЧС эталонной ЗГ. Для решения этой задачи традиционно используют корреляционные алгоритмы обработки сигналов и изображений с созданием корреляционных фильтров. Использование корреляционных методов позволяет существенно снизить требования к позиционированию исследуемой ЗГ относительно оптической системы канала контроля.
Оптико-электронный сканер (ОЭ-сканер или ОЭ-прибор) для оперативного контроля подлинности защитных голограмм на паспортных документах включает в себя прямоугольный корпус с ложементом, закрывающимся крышкой (рис.1–2). Ложемент представляет собой стеклянную подложку в верхней части корпуса прибора, на которой размещается контролируемый документ. В корпусе на двух цилиндрических направляющих размещена оптическая головка, которая может перемещаться в продольном направлении внутри прибора. Головка обеспечивает линейное сканирование, перемещаясь с помощью шарико-винтовой передачи, винт которой приводит в действие шаговый двигатель через ременную передачу.
Оптическая головка содержит канал наведения и систему идентификации, состоящую из четырех каналов. Назначение визуального канала наведения – позиционирование прибора относительно исследуемого документа. Визуальный канал состоит из системы подсветки из шести светодиодов белого цвета и матричного приемника излучения. Система идентификации содержит в себе четыре одинаковых оптических канала регистрации. В качестве источников излучения в каждом канале регистрации используются четыре лазерных диода (ЛД) с длинами волн 0,405; 0,532; 0,650 и 0, 85 мкм и с мощностью излучения от 5 мВт до 20 мВт. Излучение от всех лазерных диодов, собранное коллиматором, попадает на поверхность контролируемого документа. Из-за явления дифракции на ЗГ контролируемого документа появляются дифракционные спектры, пространственно-частотные характеристики которых наблюдаются с помощью оптического визуализатора [3–4]. Изображение с визуализатора регистрируется матричным приемником излучения. Все компоненты оптической головки жестко зафиксированы в металлической конструкции. В приборе предусмотрены оптические датчики ограничения движения оптической головки.
Прибор снабжен электронными модулями управления работой шагового двигателя, лазерными диодами, светодиодами и матричными приемниками излучения. Индикация текущего статуса прибора отражается на жидкокристаллическом дисплее, встроенном в корпус. Под дисплеем размещены органы управления прибора – кнопки S1 "Вкл/выкл", S2 "Выбор Вверх", S3 "Старт Исследования/Инициализация". Специализированное программное обеспечение разработано под алгоритм контроля подлинности документа по пространственно-частотным спектрам от ЗГ контролируемого документа. Технические параметры прибора (рис.3) приведены в таблице.
Работа выполнена в МГТУ имени Н.Э. Баумана при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках выполнения проектной части государственного задания (проект № 3.1426.2014К).
Литература
1. Одиноков С.Б. Методы и оптико-электронные приборы для автоматического контроля подлинности защитных голограмм. – М: Техносфера, 2013..
2. Kolyuchkin V.V., Zherdev A.Yu., Zlokazov E.Yu., Lushnikov D.S., Odinokov S.B., Smirnov A.V. Correlation method for quality control of master matrix used for embossing security holograms. – Holography: Advances and Modern Trends III, Proc. of SPIE, 2013, v. 8776, p. 87760A.
3. Хорохоров А.М., Клищук А.М., Цыганов И.К., Одиноков С.Б., Ширанков А.Ф. Исследование влияния параметров фазовых дифракционных решеток на распределение ин-тенсивности дифрагированного света при формировании цветокодированных изображений. – Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2005, № 4, с. 13–26.
4. Одиноков С.Б., Колючкин В.В., Злоказов Е.Ю., Талалаев В.Е., Цыганов И.К. Метод когерентного контроля глубины поверхностного микрорельефа голограммных и дифракционных оптических элементов. – Компьютерная оптика, 2015, т. 39, № 4, с.515–519.
Отзывы читателей
