СПОСОБ МАРКИРОВКИ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ С УНИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2015 года по МПК G06K7/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способам маркировки объектов с уникальной структурой поверхности, позволяющим идентифицировать промаркированные объекты для различных целей, например, для проверки легальности их происхождения, и/или обеспечения контроля качества, и/или обеспечения контроля перемещений и т.п.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известно множество способов, применимых к маркировке объектов для их дальнейшей идентификации, которые можно условно разделить на несколько групп.

К первой группе относятся способы, использующие для маркировки специальные метки, которые прикрепляются к объектам маркировки. Например, в патенте США US 20020170213, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, описывается метка для маркировки, обладающая, помимо элементов, позволяющих закрепить ее на объекте маркировки, также транспондером, позволяющим хранить данные и осуществлять их беспроводную передачу, а также имеющая на своей поверхности нанесенную специальным образом визуальную информацию в виде рисунков, и/или букв, и/или цифр, и/или штрихкодов и т.п. В дальнейшем, основываясь на информации, нанесенной на метке и/или данных в памяти транспондера, реализуются соответствующие способы идентификации объектов маркировки. Например, в патенте РФ №2199781, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, предлагается способ формирования данных для маркировки всех видов товаров, изделий или конструкций, выпускаемых в промышленности или получаемых в результате иной хозяйственной деятельности с возможностью проверки легальности их изготовления. Согласно предложенному в данном патенте способу и системе, маркировка товара, этикетка или иной носитель информации, например устройство памяти, предназначенное для снабжения им указанного товара, должны содержать кодированную по криптографическим алгоритмам информацию. Идентифицировать промаркированный объект и гарантировать подлинность маркировки можно с помощью устройства идентификации, выполненного с возможностью преобразовывать записанные указанные данные в сообщения, которые проверяют по криптографическим алгоритмам, при этом с результатами проверки может ознакомиться любой заинтересованный пользователь.

Ко второй группе относятся способы, которые предусматривают нанесение непосредственно на поверхность маркируемых объектов специальных идентифицирующих знаков и/или символов.

Например, в патенте РФ №2208307 «Способ лесозаготовок и валочная машина для его осуществления», полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, предметом изобретения является маркировочное устройство, предназначенное для нанесения на бревна маркировки при эксплуатации валочной машины. Блок управления, обычно компьютер, установленный на валочной машине для управления маркировочным устройством контактного (пробивка отверстий, резание, сверление, штамповка) или неконтактного (лучевая энергия, напыление красителя) типа, используется для нанесения на бревно маркировки с информацией, которая может в дальнейшем использоваться, по меньшей мере, для определения местоположения заготовки бревен, а при необходимости, для идентификации покупателя бревна, а также возможно и продавца.

В патенте РФ №2107945 от 27.03.1998, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, описывается способ маркировки и идентификации объекта с помощью скрытой маркировки, которая наносится на поверхность объектов в виде некоторого рисунка невидимой краской, которая становится видимой в ультрафиолетовых или инфракрасных лучах.

Способ, указанный в патенте РФ №2445700, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, использует комбинацию двух указанных ранее для этой группы способов, сочетая нанесение механическим способом на поверхность объекта маркировки символьных меток прямого нанесения (СМПН) и нанесение на поверхность метки рисунка с помощью флуоресцентной краски.

Однако вышеизложенные способы, принадлежащие к первой и второй группам, имеют свои существенные недостатки.

В частности, общим недостатком способов, принадлежащим к первой и второй группе, является возможность подделки или дублирования меток злоумышленниками, занимающимися подобной деятельностью.

Также, к общим недостаткам для обеих групп можно отнести то, что для их реализации необходимо использовать достаточно сложные технические средства и специфические расходные материалы для маркировки, вследствие чего необходимо предусматривать соответствующее сервисное и логистическое обеспечение, что в конечном итоге приводит к существенным материальным затратам и проблемам для потребителей при их использовании.

Одним из вариантов выхода из ситуации и устранения вышеуказанных недостатков является способ идентификации уникальных природных объектов, описанный в патенте РФ №2206122, полное раскрытие которого приводится здесь посредством ссылки, который представляется наиболее близким к способу, который заявляется в настоящем изобретении.

Данный метод в значительной степени решает указанные выше недостатки способов, принадлежащих к первой и второй группам в части необходимости использования сложных технических средств, специфических расходных материалов и повышенных затрат на проведение маркировки, а также возможности подделки или дублирования. Недостатки устраняются за счет использования свойств поверхности уникального природного объекта, которой присущ конкретный неповторимый рисунок. Результат достигается благодаря тому, что при выборе каждого участка поверхности задают по случайному закону координаты точки, относительно которой задают форму и размер этого участка поверхности, и регистрируют информацию об этих координатах и форме вместе с упомянутыми сведениями об изображении данного участка поверхности, а при идентификации на идентифицируемом предмете по зарегистрированным координатам и форме находят соответствующий участок поверхности, после чего и фиксируют его изображение.

Указанный способ вполне применим для идентификации объектов с уникальной структурой поверхности, т.к. их поверхность, безусловно, обладает необходимой природной уникальностью.

Однако, указанный способ имеет несколько существенных недостатков.

В частности, он практически не применим при идентификации большого количества промаркированных объектов, т.к. каждый раз перед проведением идентификации необходимо указывать точные геометрические параметры идентифицируемого объекта или всегда использовать один вариант его расположения, в противном случае не представляется возможным на основании зарегистрированных в базе данных определить точку отсчета для координат участка поверхности, изображение которого будет использовано для сравнения с эталоном из базы данных. Также, при идентификации объектов проблемы могут возникнуть, например, при определении точки отсчета в случае, если будет утеряна часть объекта, к которой была привязана эта точка отсчета.

Также к недостаткам указанного способа можно отнести необходимость хранения в базе данных большого объема информации, т.к. идентификация производится на основании сравнения изображений. Данное обстоятельство приводит также к тому, что поиск совпадений при идентификации объектов существенно замедляется, т.к. сравнение изображений требует существенных вычислительных ресурсов.

Также указанный способ предусматривает хранение в базе данных информации о форме и размерах участка, которые могут выбираться при его регистрации по случайному закону. Данное обстоятельство приводит к тому, что при идентификации объекта необходимо указывать - какой объект идентифицируется, чтобы получить необходимые данные из базы данных, или перебирать все возможные варианты форм и размеров, использованных при регистрации, что приведет к существенному замедлению поиска, или использовать одну форму и один размер, что приведет к повышению вероятности коллизий и сбоев при идентификации.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение позволяет устранить недостатки и ограничения существующих способов, предлагая новый способ маркировки и идентификации объектов, основанный на использовании специального оптического маркера, размещаемого по случайному закону на поверхности объекта и определяющего участок поверхности, для которого формируется набор данных, характеризующий уникальную структуру объекта на этом участке, который потом может быть сохранен и будет использоваться в дальнейшем для идентификации промаркированного объекта.

Необходимо отметить, что использование современных средств обработки информации с применением ЭВМ позволяет создать систему идентификации объектов с уникальной структурой поверхности согласно предлагаемому способу и использовать ее для различных целей, например, для проверки легальности происхождения, и/или обеспечения контроля качества и/или контроля перемещений и т.п. Набор идентифицирующих данных может быть сохранен в электронной базе данных и предоставлен по запросу при помощи средств электронных телекоммуникаций в любом пункте земного шара, что позволит идентифицировать промаркированный объект в любой точке земного шара. Важным преимуществом предлагаемого способа перед другими является использование для описания идентифицируемого объекта сравнительно небольшого набора упорядоченных данных, что позволяет, во-первых, хранить меньше данных, а во-вторых, значительно ускоряет поиск в базе данных совпадений наборов данных в процессе идентификации за счет их систематизации и/или упорядочивания (индексации). Применение в этой системе современных средств и способов защиты электронной информации сделает эту систему высоконадежной применительно к технологии идентификации объектов с уникальной структурой поверхности.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка простой, эффективной, удобной и малозатратной технологии маркировки объектов с уникальной структурой поверхности специальным оптическим маркером, которая позволяет за счет использования естественных особенностей уникальной структуры поверхности сформировать для промаркированного объекта набор идентификационных данных, обеспечивающий высокую степень достоверности и высокую скорость идентификации, а также позволяет создать систему для обнаружения нанесенной маркировки и идентификации промаркированного объекта.

Технический результат заключается в обеспечении возможности идентификации каждой промаркированного объекта на основании данных, характеризующих уникальную структуру области, выделенной на ее поверхности специальным оптическим маркером, в минимизации объема данных, необходимых для проведения идентификации, а также ускорения процедуры идентификации.

Техническая новизна предлагаемого способа заключается в создании оригинального технического решения, позволяющего за счет использования свойства уникальности поверхности объекта, использования специального оптического маркера и оригинального способа формирования набора идентифицирующих данных, предложить новый способ маркировки и идентификации объектов с уникальной структурой поверхности, который обеспечивает для потребителей эффективность, простоту и удобство использования, не требуя при этом значительных затрат финансовых, материальных и прочих ресурсов.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ реализуется следующим образом.

В первую очередь, на объекте, подлежащем маркировке, выбирается участок поверхности с выраженным рисунком уникальной структуры поверхности.

При выборе участка поверхности желательно соблюдать следующие рекомендации, которые, однако, не предназначены для ограничения изобретения конкретными вариантами применения:

а) рекомендуется выбирать участок плоской поверхности объекта;

б) рекомендуется выбирать участок в области, определенной заранее для всех объектов. Для специалистов в данной области техники очевидно, что следование данной рекомендации позволяет в дальнейшем облегчить организацию процессов проведения маркировки и идентификации.

в) рекомендуется выбирать участок на поверхности, которая не может быть легко отделена от объекта.

После выбора участка поверхности производится маркировка объекта путем нанесения на этом участке по случайному закону специального оптического маркера, геометрическая форма и размеры которого заранее определены и/или подобраны эмпирическим путем (в зависимости от типа объекта и других параметров), при этом обязательным условием является то, что с помощью наносимого маркера визуально и/или техническими средствами должна однозначно определяться область поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных.

На поверхность объекта маркер должен наносится с использованием материалов и/или технических средств, обеспечивающих возможность однозначного распознавания маркера на общем фоне поверхности визуально и/или с помощью технических средств, при этом способ нанесения маркера должен обеспечивать его различимость на поверхности объекта на всем временном интервале, в течение которого необходимо проводить идентификацию.

При использовании оптического маркера желательно соблюдать следующие рекомендации, которые, однако, не предназначены для ограничения изобретения конкретными вариантами применения:

а) рекомендуется проводить маркировку объектов, подлежащих учету, оптическим маркером единой для всех геометрической формы и размеров, либо заранее определять параметры маркеров для различных категорий объектов. Специалистам в данной области техники очевидно, что следование этой рекомендации позволяет в дальнейшем облегчить процесс идентификации, а конкретно процесс визуальной идентификации оптического маркера, т.к. существующие алгоритмы распознавания работают более эффективно, если заранее известны размер и форма идентифицируемого объекта.

б) рекомендуется проводить идентификацию промаркированных объектов, а конкретно процесс визуальной идентификации оптического маркера, одинаковым способом для всех случаев. Специалистам в данной области техники очевидно, что существующие алгоритмы распознавания работают более эффективно, если, например, расстояние и угол наклона к поверхности идентифицируемого объекта в процессе визуальной идентификации оптического маркера будут постоянными.

После нанесения оптического маркера, с помощью соответствующих специализированных технических средств (например, цифровой камеры), осуществляется захват изображения области поверхности объекта, в границах которой находится оптический маркер и, соответственно, определение с его помощью области поверхности, для которой должен быть сформирован набор идентификационных данных.

Для получения наиболее четкого изображения характерных признаков и микроструктуры поверхности может использоваться, например, но не ограничиваясь этим вариантом, подсветка поверхности объекта с помощью инфракрасного прожектора и захват изображения соответствующим устройством, например, цифровой камерой, чувствительной к инфракрасным лучам.

Далее, после получения изображения участка производится формирование на его основе набора данных, идентифицирующих промаркированный оптическим маркером объект.

Формирование набора данных производится на основании количества и\или перечня относительных координат пересечений воображаемых линий, соединяющих вершины и\или стороны выделенной области и элементов уникальной структуры, поверхности.

Сформированный набор данных представляет собой набор одномерных массивов данных переменной длины, каждый из которых содержит количество и\или перечень относительных координат пересечений с элементами уникальной структуры поверхности для одной воображаемой линии. При этом количество и расположение всех линий, расположение на них точек отсчета, а также последовательность добавления массивов в набор определяется заранее и является общим для всех объектов, промаркированных маркером одного типа.

Формирование каждого массива данных осуществляется следующим образом:

а) на полученном изображении, используя определенную ранее конфигурацию (геометрическая форма и размеры) маркера, расположение воображаемой линии относительно маркера и расположение точки отсчета, определяются начальная и конечная точки на границе участка, через которые проходит данная воображаемая линия;

б) отрезок, соединяющий начальную (точку отсчета) и конечную точки, разбивается на определенное заранее фиксированное количество равных частей;

в) последовательно, по направлению от начальной к конечной точке определяются и добавляются в массив относительные координаты (которые определяются как количество частей от начальной точки) пересечений воображаемой линии отрезка и характерных элементов уникальной структуры поверхности;

Далее, полученный массив добавляется в набор и процедура формирования повторяется до тех пор, пока набор идентифицирующих данных не будет сформирован полностью, в соответствии с заранее определенной последовательностью его формирования.

После завершения формирования набор идентифицирующих данных может быть зарегистрирован в базе данных. В этом случае база данных формируется из перечня наборов идентифицирующих данных, с каждым из которых в базе данных может быть сопоставлено описание, характеризующее объект маркировки, к которому также может добавляться дополнительная информация, характеризующая процесс маркировки (дата и/или временя маркировки, характеристики места маркировки (например, GPS-координаты), информация о сотрудниках и т.п.).

Необходимо отметить, что в настоящем изобретении предлагается общий способ формирования набора идентифицирующих данных для объектов с уникальной структурой поверхности в виде набора одномерных массивов переменной длины, каждый из которых указывает на количество и/или относительные координаты пересечений с элементами уникальной структуры для одной линии, имеющей заранее определенное относительно оптического маркера местоположение, при этом конкретное количество, расположение линий, расположение точек отсчета не регламентируется. Специалистам в данной области техники очевидно, что при конкретной реализации согласно предложенному способу можно гибко варьировать форму и размеры идентифицируемой области, а также количество, расположение линий и точек отсчета, что приводит к уменьшению или увеличению идентифицирующего набора, что в свою очередь дает потребителям возможность для оптимального подбора параметров, обеспечивающих необходимую им скорость и/или точность идентификации для различных типов объектов.

Идентификация промаркированного объекта, для которой получен набор идентифицирующих данных, осуществляется следующим образом.

При проведения идентификации промаркированного объекта должны использоваться правила, установленные при проведении маркировки и первоначальной регистрации, т.е. учитываться выбранные при маркировке геометрическая форма и размеры использованного оптического маркера, а также способ формирования набора идентифицирующих данных, в частности количество и расположение характеристических линий, расположение на них точек отсчета, а также последовательность добавления массивов данных в набор.

В начале процесса идентификации, вручную и/или с помощью соответствующих специализированных технических средств (например, цифровой камеры), осуществляется поиск на поверхности идентифицируемого объекта оптического маркера, соответствующего определенной при маркировке геометрической форме и размерам.

После определения местоположения оптического маркера вышеуказанное специализированное техническое средство осуществляет захват изображения области поверхности объекта, в границах которой находится оптический маркер и, соответственно, определенная с его помощью область поверхности, для которой ранее был сформирован и зарегистрирован набор идентификационных данных.

Далее, после получения изображения участка производится формирование на его основе набора идентификационных данных, способом и по правилам, использованным при первоначальной регистрации наборов.

Далее, после получения сформированного набора идентификационных данных осуществляется поиск совпадения полученного набора с одним из зарегистрированных ранее наборов.

Поиск может осуществляться с помощью последовательного сравнения полученного набора со всеми полученными ранее наборами данных, а в случае, если используется база данных - с наборами, зарегистрированными в базе данных.

Для поиска могут быть использованы более эффективные алгоритмы, например, но не ограничиваясь данным вариантом, может быть использован предварительный поиск по количеству элементов в массивах данных наборов, а для наборов, отобранных при предварительном поиске дальнейший поиск будет осуществляться с помощью последовательного сравнения. Необходимо отметить, что в случае, если используется база данных, выбор конкретного алгоритма поиска набора в базе данных может зависеть от различных факторов (типа хранилища данных, разбиения данных по таблицам и т.п.), что, безусловно, относится к узкоспециализированной области технических знаний, не имеющей прямого отношения к предмету настоящего изобретения.

Сравнение наборов данных в процессе поиска должно осуществляться на основании комплексного критерия идентичности, который учитывает общую степень совпадения наборов данных, на основании чего делается вывод об их идентичности.

На практике использование комплексного критерия идентичности может означать, например, что если в наборе идентификационных данных, полученном при первоначальной регистрации набора, координата пересечения имеет значение 50 (пятьдесят), а в наборе, полученном при идентификации, значение для данной координаты равно 51 (пятидесяти одному), то можно говорить о высокой степени совпадения координат, позволяющей продолжить сравнение по другим координатам и принимать решение об идентичности наборов, опираясь на общий уровень отклонений для нескольких координат.

Комплексный критерий может состоять из нескольких подкритериев, каждый из которых устанавливает свои требования при определении идентичности наборов идентифицирующих данных, однако не представляется возможным формализовать эти требования, т.к. они в значительной степени зависят от требований к системе, реализуемой согласно способу, предлагаемому в настоящем изобретении, и могут подбираться в зависимости от этих требований.

Таким образом, процедура идентификации завершается процедурой поиска соответствия искомого набора с одним из зарегистрированных ранее наборов. Соответствие наборов определяется согласно требованиям комплексного критерия идентичности и, в случае, если при сравнении искомого набора и одного из ранее зарегистрированных наборов выполняются требования установленного критерия - делается вывод об идентичности указанных наборов и, соответственно, успешном результате поиска.

Заявленный технический результат достигается по следующим причинам:

- возможность идентификации каждого промаркированного объекта обеспечивается тем, что для каждой единицы, за счет применения оригинального способа описания особенностей уникальной структуры на участке поверхности, выделенном с помощью нанесенного по случайному закону специального оптического маркера, становится возможным получить уникальный, присущий только данной единице, набор идентификационных данных.

- приведенный в настоящем изобретении способ описания объектов с уникальной структурой поверхности в виде набора одномерных массивов данных переменной длины, характеризующих выделенный с помощью специального оптического маркера участок поверхности, позволяет минимизировать объем данных, необходимых для идентификации объекта, по сравнению, например, с объемом данных графического изображения выделенного участка, а также позволяет существенно ускорить поиск при проведении идентификации, за счет того, что поиск ведется среди структурированных наборов идентификационных данных вместо поиска, например, среди набора графических изображений участков;

Существенным преимуществом предложенного способа является то, что нанесение оптического маркера по случайному закону в достаточной степени обеспечивается за счет уникальной структуры поверхности объектов, что позволяет не использовать для этого сложные технические средства, при этом не исключая возможности их использования. В случае использования сложных технических средств, производящих, например, массовую маркировку на конвейере и необходимости дополнительного уменьшения вероятности ложного срабатывания - случайность нанесения оптического маркера может обеспечиваться с помощью дополнительных технических решений, что, однако, относится к узкоспециализированной области технических знаний и рассматривается как один из возможных вариантов реализации процесса маркировки, технические детали которого не принципиальны с точки зрения сути настоящего изобретения.

Существенным преимуществом предложенного способа является также то, что при маркировке объектов путем нанесения на их поверхность оптического маркера отсутствует необходимость в использовании, например, специализированных бирок, которые крепятся на поверхность с помощью специализированного оборудования, отсутствует необходимость использования дорогостоящих расходных материалов для нанесения маркера, что в совокупности, позволяет существенно ускорить и упростить процесс маркировки и минимизировать затраты на проведение маркировки.

Также использование системы, организованной согласно настоящему изобретению, позволит реализовать дополнительно следующие новые возможности:

- за счет использования оптического маркера, возникает возможность при осуществлении захвата изображения специализированными техническими средствами не проводить захват и обработку изображения всей поверхности, а захватывать и обрабатывать только область поверхности, границы которой определены с помощью маркера, что позволяет значительно ускорить обработку данных.

Вышеизложенные и другие дополнительные преимущества и цели настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники с учетом приведенного описания предпочтительного варианта осуществления, взятые вместе с прилагаемой формулой изобретения и прилагаемыми чертежами.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку осуществимо с использованием известных средств производства. Например, известны и в достаточной степени распространены упомянутые в настоящем изобретении технологии получения цифровых изображений, технологии распознавания на полученных изображениях оптических маркеров, системы технического зрения и т.п.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ

Хотя данное изобретение может быть реализовано в различных вариантах воплощения, на чертежах показаны и в дальнейшем описаны предпочтительные в настоящее время варианты воплощения. При этом следует иметь в виду, что данное раскрытие следует рассматривать как пояснение данного изобретения на примерах, наглядно демонстрирующих возможность достижения заявленного технического результата, которое не предназначено для ограничения изобретения конкретными иллюстрированными вариантами воплощения.

Достижение заявленной задачи изобретения и заявленного технического результата в рамках предпочтительного варианта воплощения осуществляется следующим образом.

В рамках предпочтительного варианта воплощения, в качестве объектов для маркировки и идентификации рассматриваются лесоматериалы, которые обладают сформированной естественным образом уникальной природной структурой поверхности.

В первую очередь, в рамках предпочтительного варианта воплощения, в качестве участка поверхности, на котором будет производиться нанесение оптического маркера для единиц лесоматериала, выбирается поверхность, расположенная на их тонком торце лесоматериала. Данный выбор обусловлен тем, что торец единицы лесоматериала (бревна или бруса) обычно представляет собой ровный срез или спил, имеющий плоскую поверхность, обладающую ярко выраженным природным рисунком структуры древесины в виде годовых колец. Безусловно, понятно, что данный выбор не в полной мере применим для маркировки древесины, не обладающей ярко выраженным рисунком годовых колец, например древесины гевеи, однако, так же понятно, что для маркировки подобной древесины могут выбираться другие участки с характерным природным рисунком и на основании этого выбора может быть предложен дополнительный вариант воплощения, по-другому иллюстрирующий настоящее изобретение, но не изменяющий его суть.

Также необходимо отметить, что при маркировке в торец единицы лесоматериала, естественным образом обеспечивается реализация случайного закона для нанесения оптического маркера за счет уникальности рисунка годовых колец, спонтанных вращений бревна вдоль своей оси при различных перемещениях и т.п. В рамках предпочтительного варианта воплощения рассматривается вариант нанесения маркера вручную с помощью специального инструмента, что обеспечивает дополнительное снижение вероятности совпадений за счет естественной не детерминированности процесса проведения ручной маркировки.

Во вторую очередь, в рамках предпочтительного варианта воплощения, для оптического маркера выбирается геометрическая форма в виде трех точек, образующих неравносторонний прямоугольный треугольник. Данная форма маркера позволяет однозначно определить область поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных промаркированной единицы лесоматериала, как область, к которой принадлежит гипотенуза треугольника, образованного точками оптического маркера.

В рамках предпочтительного варианта воплощения, область поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных, определяется в виде прямоугольника, стороны которого образованы катетами неравностороннего прямоугольного треугольника, образованного точками оптического маркера, и линиями, проходящими параллельно катетам упомянутого треугольника через вершины его острых углов.

Пример нанесения оптического маркера на торец бревна приведен на Фиг. 1. Цифрами 1, 2 и 3 на данной иллюстрации показаны три точки нанесенного маркера. Пример, иллюстрирующий принцип определения области поверхности, естественная природная структура которой будет использована при формировании набора идентификационных данных, приведен на Фиг. 2. Указанная область на Фиг. 2 выделена заштрихованным прямоугольником.

В рамках предпочтительного варианта воплощения, предлагается наносить оптический маркер на торец единицы лесоматериала путем вдавливания поверхности ударным способом в трех точках с помощью специализированного инструмента в виде шаблона из твердого материала, например металла.

Шаблон может состоять из плоской поверхности с тремя выступающими штырями. Для удобства использования к шаблону может быть прикреплена рукоятка, и в этом случае нанесение маркировочный инструмент будет иметь форму молотка. Для обеспечения равномерности нанесения часть шаблона, обращенная к маркируемой поверхности, может быть сделана из упругого материала, например, резины.

Нанесение маркера должно производиться с помощью однократного удара шаблоном в торец единицы лесоматериала таким образом, чтобы после этого на поверхности остались три вмятины одинаковой глубины и формы.

Примерная форма инструмента для нанесения оптического маркера с закрепленным на нем шаблоном, рассматриваемым в рамках предпочтительного варианта воплощения, представлена на Фиг. 3.

После нанесения оптического маркера на поверхности торца единицы лесоматериала, для области поверхности, границы которой определены с помощью маркера, осуществляется формирование набора идентификационных данных.

Формирование набора идентификационных данных, в рамках предпочтительного варианта воплощения, производится следующим образом.

Набор идентификационных данных состоит из шести одномерных массивов данных переменной длины, каждый из которых содержит набор относительных координат пересечений линий годовых колец и воображаемой линии вектора, проходящего через область поверхности, выделенную оптическим маркером.

Характеристики векторов, а также последовательность добавления массивов в набор идентификационных данных, принимаемые в рамках предпочтительного варианта воплощения, отражены в Таблице 1. Для удобства обозначения характеристик векторов принимается, что у неравностороннего прямоугольного треугольника, образованного тремя точками оптического маркера, точка оптического маркера, расположенная на вершине прямого угла, обозначается цифрой «1» (один), точка оптического маркера, расположенная на вершине острого угла, образованного меньшим катетом и гипотенузой, обозначается цифрой «2» (два), а точка оптического маркера, расположенная на вершине острого угла, образованного большим катетом и гипотенузой, обозначается цифрой «3» (три). Цифрой «4» (четыре) обозначается точка пересечения воображаемых линий, проходящих через вершины острых углов параллельно катетам неравностороннего прямоугольного треугольника, образованного точками оптического маркера.

Определение относительных координат пересечений векторов с линиями годовых колец осуществляется следующим образом - каждый вектор разбивается на 100 (сто) равных частей и в качестве координаты пересечения указывается количество частей от начальной точки вектора до точки пересечения с линией годового кольца.

Пример, иллюстрирующий процесс формирования набора идентификационных данных, представлен на Фиг. 4. Дополнительно, последовательность формирования набора для приведенного примера отражена в Таблице 2.

Таким образом, сформированный согласно способу, предложенному в настоящем изобретении, набор идентифицирующих данных для приведенного примера будет выглядеть следующим образом:

[7, 15, 35, 60]

[10, 38, 90]

[10, 19, 31, 50, 90]

[3, 9, 19, 40, 50, 90, 97]

[3, 10, 25, 45, 62, 90]

[10, 35, 50, 60, 72, 80, 88, 95]

После того, как набор идентифицирующих данных сформирован - он сохраняется, чтобы в дальнейшем обеспечить возможность проведения процедуры идентификации. Набор может быть сохранен в любом виде, в том числе и в электронном виде в электронной базе данных. Дополнительно каждому сохраняемому набору может быть сопоставлено описание, характеризующее промаркированную единицу лесоматериала, а также дополнительная информация, характеризующая процесс маркировки.

Процедура идентификации промаркированной единицы лесоматериала производится следующим образом.

Вначале определяется комплексный критерий, на основании которого будет производиться оценка степени совпадения набора идентифицирующих данных, полученного для идентифицируемой единицы, с одним из наборов идентифицирующих данных, которые ранее были получены и сохранены.

В рамках предпочтительного варианта воплощения, предлагается использовать комплексный критерий, состоящий из следующих подкритериев:

1) общее количество точек пересечений, зафиксированное во всех массивах идентифицируемого набора, не должно отличаться от исходного более чем на две позиции;

2) общее количество точек пересечений, зафиксированное в одном из массивов набора, не должно отличаться от такого же массива в исходном наборе более чем на одну позицию;

3) относительные координаты любой точки пересечения, полученные для идентифицируемой единицы, не должны отличаться от относительных координат аналогичной точки для исходной единицы измерения более чем на одну часть в меньшую и большую стороны;

Таким образом, согласно предложенному комплексному критерию, в случае соответствия наборов идентификационных данных по всем трем подкритериям, можно сделать вывод о том, что наборы совпадают до такой степени, что можно считать идентичными друг другу.

После определения комплексного критерия, для проведения идентификации любой из промаркированных единиц лесоматериала, для которых ранее были сформированы и сохранены наборы идентификационных данных, необходимо для промаркированной идентифицируемой единицы произвести процедуру повторного формирования набора идентификационных данных и процедуру сравнения полученного набора с сохраненными ранее наборами в соответствии с предложенным критерием.

Процедура повторного формирования набора идентификационных данных для идентифицируемой промаркированной единицы лесоматериала производится аналогично процедуре первичного формирования набора, после которого он был сохранен для дальнейшей идентификации.

После получения для идентифицируемой промаркированной единицы лесоматериала набора идентификационных данных производится его последовательное сравнение с сохраненными ранее наборами в соответствии с предложенным комплексным критерием.

При проведении процедуры сравнения, в случае совпадения идентифицируемого набора с одним из сохраненных ранее наборов по всем трем подкритериям комплексного критерия - делается вывод об успешном результате идентификации промаркированной единицы лесоматериала.

Необходимо отметить, что в случае необходимости дополнительного снижения вероятности сбоя при идентификации, после получения успешного результата сравнение может быть продолжено и проведено для всех сохраненных наборов и, если совпадение по комплексному критерию имеется у нескольких наборов, дополнительная идентификация может быть проведена путем анализа дополнительных параметров, например, соответствующего описания, характеризующего промаркированную единицу лесоматериала, а также дополнительной информации о процессе маркировки.

Процедура сравнения может быть проведена поэтапно, сначала по первому подкритерию, затем по второму, а в конце по третьему подкритерию. Таким образом, сначала для сравнения будут предварительно отобраны все сохраненные наборы, для которых общее количество точек пересечений не отличается от искомого более чем на две позиции, затем из полученного таким образом перечня будут отобраны наборы, для которых общее количество точек пересечений, зафиксированное в одном из массивов набора, не отличается от такого же массива в искомом наборе более чем на одну позицию, и в итоге, для усеченного таким образом перечня наборов будет произведено наиболее ресурсоемкое сравнение по относительным координатам точек пересечения. Такой подход позволяет значительно ускорить процедуру идентификации.

В качестве иллюстрации сравнения по комплексному критерию в Таблице 3 приведены примеры сравнения набора данных, полученного согласно Фиг. 4 и Таблице 2, с другими наборами.

Из приведенного описания предпочтительного варианта воплощения и приведенных примеров, очевидно, что выбор в качестве поверхности для маркировки торца единицы лесоматериала, обладающего уникальным природным рисунком годовых колец, использование для маркировки оптического маркера геометрической формы в виде трех точек, образующих неравносторонний прямоугольный треугольник, использование предложенного варианта определения области поверхности, для которой будет формироваться набор идентификационных данных, нанесение маркера вручную с помощью специального шаблона и использование предложенного варианта формирования набора идентификационных данных из шести одномерных массивов данных переменной длины, каждый из которых содержит набор относительных координат пересечений линий годовых колец и воображаемой линии вектора, проходящего через область поверхности, выделенную оптическим маркером - позволяет получить набор идентификационных данных, который можно с высокой степенью вероятности считать уникальным и присущим только промаркированной единице лесоматериала.

Набор идентификационных данных, формируемый в рамках предпочтительного варианта воплощения, имеет минимальный размер и структуру, за счет которой можно получить существенное ускорение поиска, например за счет предварительной выборки данных по размеру набора и размеру отдельных элементов набора.

Предложенный в рамках предпочтительного варианта воплощения вариант нанесения маркера вручную способом вдавливания с помощью специализированного инструмента в виде шаблона из твердого материала не требует использования специализированных расходных материалов, не требует использования сложных технических приспособлений для маркировки и привлечения квалифицированного персонала, за счет чего обеспечивается низкая себестоимость маркировки единиц лесоматериала.

Предложенный в рамках предпочтительного варианта воплощения вариант формирования набора идентифицирующих данных может быть реализован с помощью уже существующих технологий технического зрения, что позволяет существенно снизить себестоимость создания системы для маркировки и идентификации лесоматериалов при ее практической реализации.

Таким образом, учитывая вышеизложенное, можно утверждать, что в рамках предпочтительного варианта воплощения достигается заявленный технический результат и решается задача, поставленная в рамках настоящего изобретения.

Конечно, модификации и адаптации предпочтительного варианта осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники. Кроме того, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что некоторые аспекты настоящего изобретения могут быть использованы также и без ссылки на соответствующее использование других аспектов. Соответственно, предшествующее описание предпочтительного варианта осуществления следует рассматривать только как иллюстративные осуществления настоящего изобретения, а не его ограничения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - Иллюстрация нанесения оптического маркера на торец бревна в рамках предпочтительного варианта воплощения.

Фиг. 2 - Иллюстрация принципа определения области поверхности, естественная природная структура которой будет использована при формировании набора идентификационных данных, использованного в рамках предпочтительного варианта воплощения.

Фиг. 3 - Иллюстрация примерной формы инструмента для нанесения оптического маркера с закрепленным на нем шаблоном, рассматриваемая в рамках предпочтительного варианта воплощения.

Фиг. 4 - Иллюстрация примера формирования набора идентификационных данных, рассматриваемая в рамках предпочтительного варианта воплощения.

Изобретение относится к способам маркировки объектов, обладающих уникальной структурой поверхности, позволяющим идентифицировать промаркированные объекты для различных целей. Технический результат заключается в обеспечении возможности идентификации объектов с уникальной структурой поверхности на основании данных, характеризующих структуру области, выделенной на их поверхности оптическим маркером, а также минимизации объема данных, необходимых для проведения идентификации, ускорении процедуры идентификации и повышении защищенности маркировки. При маркировке каждого объекта по случайному закону выбирается участок его поверхности, на котором наносится оптический маркер, за счет чего определяется область поверхности, для которой на основании количества и/или перечня относительных координат пересечений заранее определенного количества воображаемых линий, имеющих заранее определенное относительно оптического маркера местоположение, и элементов уникальной структуры поверхности выделенного участка, формируется и сохраняется для дальнейшего использования набор данных, уникальным образом идентифицирующий промаркированный объект, а при идентификации объекта определяется местоположение на его поверхности оптического маркера, с его помощью определяется область поверхности, для которой аналогичным способом формируется набор идентифицирующих данных и производится идентификация единицы на основании совпадения сформированного набора данных с одним из сохраненных ранее наборов. 16 з.п. ф-лы, 4 ил, 3 табл.

1. Способ маркировки объектов, обладающих уникальной структурой поверхности, позволяющий обеспечить идентификацию промаркированных объектов для различных целей за счет того, что для каждого объекта с уникальной структурой поверхности, нуждающегося в идентификации, на выбранный по случайному закону участок его поверхности наносится оптический маркер, имеющий заранее определенную геометрическую форму и размеры, позволяющие однозначным образом определить расположение, геометрическую форму и размеры отдельной области поверхности, для которой на основании заранее определенного порядка формирования перечня заранее определенного количества числовых последовательностей, каждая из которых содержит набор относительных координат пересечения воображаемой линии вектора, проходящего через выделенную маркером область поверхности согласно заранее определенным для указанного вектора направлению и относительным координатам, с визуально выделяющимися элементами уникальной структуры поверхности в пределах указанной области, формируется и сохраняется для дальнейшего использования исходный набор данных, уникальным образом идентифицирующий промаркированный объект, а при идентификации объекта определяется местоположение на его поверхности оптического маркера, определяется область поверхности для формирования идентификационного набора и, далее, методом, аналогичным методу, использованному при формировании исходного идентификационного набора, формируется набор идентифицирующих данных, после чего производится идентификация объекта путем поиска совпадения полученного набора данных с одним из сохраненных ранее наборов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что идентификация проводится путем поиска совпадения полученного набора идентификационных данных с одним из сохраненных ранее наборов на основании заранее определенного комплексного критерия, характеризующего степень совпадения наборов, при соответствии требованиям которого наборы могут считаться идентичными и, соответственно, результат поиска может считаться успешным.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изображение поверхности объекта увеличивают оптическим способом для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что изображение поверхности объекта увеличивают оптическим способом для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изображение поверхности объекта получают в различных диапазонах спектра для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что изображение поверхности объекта получают в различных диапазонах спектра для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изображение участка поверхности увеличивают оптическим способом и получают изображение в различных диапазонах спектра для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что изображение участка поверхности увеличивают оптическим способом и получают изображение в различных диапазонах спектра для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность объекта обрабатывают механическим, химическим или иным способом для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

10. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поверхность объекта обрабатывают механическим, химическим или иным способом для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность объекта обрабатывают механическим, химическим или иным способом и изображение поверхности объекта увеличивают оптическим способом для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

12. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поверхность объекта обрабатывают механическим, химическим или иным способом и изображение поверхности объекта увеличивают оптическим способом для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность объекта обрабатывают механическим, химическим или иным способом и изображение поверхности объекта увеличивают оптическим способом и получают изображение в различных диапазонах спектра для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

14. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поверхность объекта обрабатывают механическим, химическим или иным способом и изображение поверхности объекта увеличивают оптическим способом и получают изображение в различных диапазонах спектра для выявления характерных признаков, служащих для идентификации.

15. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что изображение поверхности объекта получают и обрабатывают в цифровом формате, а сформированные наборы идентифицирующих данных сохраняют в электронной базе данных, к которой обращаются в процессе идентификации.

16. Способ по любому из пп. с 1 по 14 включительно, отличающийся тем, что каждому сформированному набору идентифицирующих данных сопоставляется дополнительная информация о промаркированном объекте, которая используется как дополнительный критерий для идентификации.

17. Способ по любому из пп. с 1 по 14 включительно, отличающийся тем, что изображение поверхности объекта получают и обрабатывают в цифровом формате, а сформированные наборы идентифицирующих данных сохраняют в электронной базе данных, к которой обращаются в процессе идентификации, и при этом каждому сохраняемому набору идентифицирующих данных сопоставляется дополнительная информация о промаркированном объекте, которая используется как дополнительный критерий для идентификации.