СПОСОБ УЛУЧШЕННОЙ АУТЕНТИФИКАЦИИ МАТЕРИАЛЬНОГО ПРЕДМЕТА Российский патент 2022 года по МПК G06V10/145 

Настоящее изобретение относится к области аутентификации и проверки целостности материальных предметов, а также к области визуальной криптографии. В предпочтительном, но не исключительном практическом применении настоящее изобретение относится к области унитарной аутентификации материальных предметов.

Из уровня техники известны способы сопоставления изображений, предназначенные для распознавания/локализации объектов в системах навигации или технического зрения в робототехнике, для воссоздания одной сцены из различных точек обзора в стереоскопии, для сборки частично перекрывающихся видов в панорамной фотографии, или также для распознавания формы при поиске изображений/индексировании базы данных изображений. Кроме того, существуют способы отслеживания объектов во времени. Однако все эти способы выполняют поиск для определения наибольшей или наименьшей схожести, существующей между двумя изображениями, но без обеспечения аутентификации изображений или предметов, с которых получены изображения или которые захвачены на изображениях.

Следовательно, возникла необходимость в способе соотнесения двух изображений, который способен учитывать внутреннюю опасность, присутствующую по меньшей мере на одном из двух изображений, или также учитывать внутреннюю опасность, присутствующую на двух изображениях, а также пояснить ее при помощи сравнения. То есть, в частности, способ соотнесения двух изображений, который позволяет пояснить и использовать сингулярную вариабельность в различных масштабах атрибутов, таких как, в частности, текстура и контуры.

Для достижения этой цели настоящее изобретение предоставляет способ определения реляционного отпечатка между двумя изображениями, предусматривающий:

- предоставление первого и второго изображений по меньшей мере одного материального предмета,

- фазу вычисления векторов подобия между фрагментами, принадлежащими первому и второму изображениям, соответственно, при этом векторы подобия образуют поле векторов отпечатка, которое содержит по меньшей мере одну беспорядочную область в контексте энтропийного критерия,

- фазу записи представления для поля векторов отпечатка, вычисленного на предыдущей стадии, в качестве реляционного отпечатка.

Реляционный отпечаток в соответствии с настоящим изобретением может быть использован в различных практических применениях, например, для аутентификации, идентификации, инспекции изображения или материального предмета после выполнения захвата изображения последнего.

Настоящему изобретению присуще преимущество, заключающееся в реализации, с одной стороны, свойств уникальности, невоспроизводимости и непредсказуемости вещества, связанного с материальным предметом, и оно использует сопоставление видимых изображений, в частности, для определения так называемого реляционного отпечатка первого изображения относительно второго изображения, причем по меньшей мере одно из изображений представляет собой изображение материального предмета. Из этого реляционного отпечатка может быть выведена при помощи численного обусловливания реляционная сигнатура, предназначенная для задач автоматической аутентификации. Из этого реляционного отпечатка также может быть выведен при помощи когнитивного обусловливания реляционный стимул, предназначенный для обеспечения аутентификации, который направлен по меньшей мере на одно из чувств пользователя-человека без предварительной тренировки или специального материала, при этом используется способность последнего оценивать или судить о присутствии и качестве феномена. Это то, что мы называем «улучшенная аутентификация».

В контексте настоящего изобретения «поле векторов» может пониматься как одно или несколько скалярных полей и, в более общем случае, как одно или несколько тензорных полей, учитывая, что тензор порядка 0 является скалярной величиной, а тензор порядка 1 является вектором, без изменения сути настоящего изобретения. Следовательно, в контексте настоящего изобретения термин «поле векторов» следует понимать в качестве эквивалента термину «поле тензоров», при этом оба термина могут быть использованы взаимозаменяемо, если прямо не указано другое. Возможен вариант настоящего изобретения, реализующий, в зависимости от ситуации, поля тензоров различных порядков для определения одного и того же реляционного отпечатка, в той мере, в какой это совместимо с различными характеристиками реализации способа.

Набор векторов подобия, вычисленный во время фазы вычисления векторов подобия между фрагментами, принадлежащими первому и второму изображениям, соответственно, сравним по меньшей мере с одним полем векторов в том, что теоретически возможно вычислить в любой точке эталонного изображения один или несколько векторов подобия путем использования в каждой точке и для каждого вектора подобия метода вычисления, определенного типом показателя подобия и рангом подобия. Также можно получить часть поля, которая может быть вычислена при помощи интерполяции или также экстраполяции, или также векторной функции со значениями, зафиксированными a priori, во всех других точках эталонного изображения для аппроксимации или реконструкции поля в строгом смысле.

В контексте настоящего изобретения поле векторов отпечатка представляет собой выборочную версию поля векторов в строгом смысле, которое состоит из одного или нескольких полей векторов подобия, причем указанное(ые) поле(я) состоит(ят) из векторов подобия, каждый из которых вычислен в своей точке приложения согласно одному и тому же методу вычисления.

Таким образом, в контексте настоящего изобретения поле векторов отпечатка может состоять из поля векторов подобия или наложения полей векторов подобия. Следовательно, несколько полей векторов подобия могут быть наложены друг на друга для формирования поля векторов отпечатка.

Под наложением полей векторов подобия подразумевается, например, в одной и той же точке приложения векторная сумма их соответствующих векторов подобия и/или в любых точках приложения сопоставление их соответствующих векторов подобия.

Следует понимать, что, в зависимости от ситуации, манипуляции с полями векторов подобия, как описано выше, напрямую отражаются на векторах подобия, составляющих поле векторов отпечатка, и на их индивидуальном методе вычисления.

Более того, в некоторых осуществления настоящего изобретения может быть полезным сохранить историю выполненных действий (для каждого вектора подобия, метода вычисления для его получения и потенциальных сочетаний с другими векторами), в частности, перед завершением реляционного отпечатка и классификации его составляющих.

В соответствии со способом согласно настоящему изобретению поле векторов отпечатка содержит по меньшей мере одну беспорядочную область и, в зависимости от ситуации, одну регулярную область.

Представление поля(ей) векторов отпечатка, вычисленных в соответствии с описанным методом, в зависимости от случая, содержит для формирования реляционного отпечатка:

- набор вычисленных векторов подобия,

- только часть вычисленных векторов подобия,

- все или часть векторов, полученных в результате сочетания вычисленных векторов подобия.

Более того, реляционный отпечаток может содержать, в частности, для каждого рассматриваемого вектора подобия метод его вычисления и/или его беспорядочную или нет характеристику в контексте энтропийного критерия.

В соответствии со способом согласно настоящему изобретению реляционный отпечаток выражают в форме, которая является благоприятной для осуществления функций, таких как аутентификация, в различных конфигурациях при различных формах.

Следовательно, реляционный отпечаток может состоять из одного или нескольких классов векторов подобия, в зависимости от того, имеют ли они беспорядочный характер или нет, и/или получены ли они в соответствии с тем или иным методом вычислений, и/или распределены ли они географически тем или иным образом на изображении, и/или являются ли они независимыми друг от друга, и/или являются ли они стабильными…

Реляционный отпечаток может содержать только один класс векторов подобия, состоящий из всех или части векторов подобия, образующих вычисленное поле векторов отпечатка.

Реляционный отпечаток набора предметных изображений может относиться к одному и тому же предметному изображению. В зависимости от ситуации, одно и то же предметное изображение может принадлежать ко второму или n-му набору предметных изображений, которые относятся к другому эталонному изображению.

Реляционный отпечаток предметного изображения может относиться к эталонному изображению различного класса (например, предметное изображение ячеистого материала относительно эталонного изображения, которое является изображением куска бумаги или участка кожи человека).

Реляционный отпечаток предметного изображения также может относиться к изображению одного и того же класса (например, талон с его корешком) или также к самому себе. В последнем случае предметное изображение может быть преобразовано для генерирования эталонного изображения, что позволяет выполнять вычисление с первым рангом подобия поля векторов отпечатка, область которого является беспорядочной. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления предметное изображение преобразуют в негатив (совместимый с динамическим диапазоном потенциального устройства визуализации) перед выполнением фазы вычисления векторов подобия.

Реляционный отпечаток предметного изображения может также относиться к изображению заданного класса, в зависимости от ситуации, которое образовано и/или описано по меньшей мере частично методом синтезирования изображений, таким как метод генерирования динамических текстур. Когда в методе синтезирования изображений используется по меньшей мере один входной параметр, принадлежащий к набору большого размера, как в случае метода реакции-диффузии с (псевдо)-случайным входным изображением, указанный(ые) входной(ые) параметр(ы) может(могут) служить в качестве начального числа, которое, в зависимости от ситуации, может быть секретным, для генерирования по требованию соответствующего эталонного изображения.

Реляционный отпечаток также может быть определен в соответствии с одним или несколькими эталонными изображениями, что позволяет использовать способ согласно настоящему изобретению в нескольких средах с применением в каждом случае одного и то же эталонного изображения, сохраняя при этом разделение между средами.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения способ предусматривает перед фазой записи стадию классификации векторов подобия по меньшей мере в один так называемый беспорядочный класс и один так называемый регулярный класс, которая состоит в распределении каждого из векторов подобия в один из классов в соответствии с областным энтропийным критерием и пороговым значением классификации.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения, когда выбирают вычисление показателя подобия с рангом, равным единице, каждый вектор подобия относят/добавляют либо в беспорядочный класс, либо в регулярный класс, в зависимости от того, удовлетворяет ли он энтропийному критерию, причем нулевой вектор может быть впоследствии введен/добавлен в регулярный класс или в беспорядочный класс, соответственно, в качестве дополнения.

Реляционный отпечаток может быть записан, например, в качестве списка наборов векторов подобия, которые связаны со своими эталонными точками, в соответствии с классом, к которому они принадлежат.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения реляционная сигнатура записывается для последующего применения, предпочтительно, в базу данных или даже графический код.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения указанный способ предусматривает стадию сжатия поля векторов отпечатка и записи результата сжатия в качестве реляционного отпечатка.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения запись реляционного отпечатка связывают с записью по меньшей мере одного из применяемых изображений.

Следует отметить, что в контексте настоящего изобретения термин «запись» при отсутствии уточнения следует понимать, в широком смысле, разумеется, если он совместим с соответствующей реализацией настоящего изобретения. Таким образом, термин «запись» в контексте настоящего изобретения относится к записи любым подходящим методом в цифровой или аналоговой форме. Среди режимов записи, совместимых с настоящим изобретением, могут быть упомянуты, в частности: запись в любом машинном и/или электронном формате, запись в печатной форме на носителе, адаптированном для реализации настоящего изобретения, фотографическая запись в цветном или черно-белом формате, запись в голографической форме, запись в форме гравировки, в частности лазером, причем этот список не является ограничивающим или исчерпывающим.

В контексте настоящего изобретения под «фрагментом» следует понимать часть маркированного изображения, которая содержит пространственную информацию о структуре или микроструктуре материального объекта (например, естественно встречающихся неоднородностях) и/или синтетической природе структуры (например, синтезированном рисунке или псевдоопасности) и/или также локальные характеристики, вычисленные на основании этой структурной или микроструктурной пространственной информации (например, локальные инвариантные дескрипторы). В рамках настоящего изобретения термины «текстура» или «микротекстура» относятся к тому, что видимо или заметно на изображении, тогда как термины «структура» или «микроструктура» относятся к самому материальному объекту. Таким образом, текстура или микротекстура области аутентификации соответствует изображению структуры или микроструктуры области аутентификации.

Фаза вычисления векторов подобия включает в себя: стадию определение метки, общей для первого и второго изображений; стадию определения на первом изображении набора эталонных фрагментов, каждый из которых связан по меньшей мере с одной эталонной точкой, имеющей координаты в общей системе отсчета; стадию поиска на втором изображении совпадающих фрагментов, каждый из которых сопоставляется с эталонным фрагментом, с которым они имеют определенную степень подобия, и каждый из которых связывается по меньшей мере с одной эталонной точкой, имеющей координаты в общей системе отсчета; стадию вычисления координат каждого вектора подобия на основании координат эталонных точек каждого эталонного фрагмента и связанного совпадающего фрагмента.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения векторы подобия вычисляют в плоскости или двухмерном пространстве.

Эталонные фрагменты могут охватывать все опорное изображение, могут перекрывать друг друга или также могут быть отдельными друг от друга, оставляя часть опорного изображения не покрытой.

Эталонные фрагменты и/или их пространственное распределение могут быть заранее определенными или автоматически адаптируемыми. Для одного и того же изображения можно даже объединить эти две конфигурации.

Они могут быть заранее определены на основании, например:

- заданной сетки, учитывая, что эта сетка может состоять из фрагментов с регулярной или нерегулярной (деформированная сетка) формой, размером и положением;

- или набора отдельных унитарных фрагментов с регулярной или нерегулярной формой, размером и положением, причем фрагменты могут перекрываться.

Более того, эталонные фрагменты и/или их пространственное распределение могут быть определены автоматически адаптируемым путем, например автоматически во время реализации алгоритма обнаружения локальных характеристических признаков.

Эталонные точки и/или их пространственное распределение могут быть заранее определенными или автоматически адаптируемыми. Для одного и того же изображения можно даже объединить эти две конфигурации.

Они могут быть заранее определены на основании, например:

- узлов заданной сетки, учитывая то, что эта сетка может быть регулярной (деформированная сетка);

- или облака точек.

Более того, эталонные точки и/или их пространственное распределение могут быть определены автоматически адаптируемым путем, например автоматически во время реализации алгоритма обнаружения характеристических точек.

Стадия поиска совпадающих фрагментов может предусматривать для каждого эталонного фрагмента вычисление группы индексов подобия между частью первого изображения, соответствующей указанному эталонному фрагменту, и инспектируемой частью второго изображения, причем инспектируемая часть смещается во втором изображении для каждого индекса подобия, и выбор в качестве совпадающего фрагмента, связанного с указанным эталонным фрагментом, инспектируемой части, которая имеет заметную степень подобия с указанным эталонным фрагментом.

Стадия поиска совпадающих фрагментов может также включать в себя определение во втором изображении набора инспектируемых фрагментов и для каждого эталонного фрагмента:

- вычисление группы индексов подобия, причем каждый индекс подобия вычисляется между частью первого изображения, соответствующей указанному эталонному фрагменту, и частью второго изображения, соответствующей инспектируемому фрагменту, причем инспектируемый фрагмент отличается для каждого индекса,

- выбор в качестве совпадающего фрагмента, связанного с указанным эталонным фрагментом, инспектируемого фрагмента, который имеет заданную степень подобия с указанным эталонным фрагментом.

Определение наборов эталонных и инспектируемых фрагментов может быть осуществлено автоматически адаптируемым путем посредством реализации алгоритма выявления и описания характеристических признаков, например, на основе фильтров Лау, или локальных бинарных шаблонов (LBP), или градиента уровня сигналов, или распределения, или пространственно-временных фильтров, например, интегрированных в следующие методы A-KAZE, SURF, SIFT, ORB...

Стадия поиска совпадающих фрагментов также может быть осуществлена путем совместного выполнения двух вышеописанных подходов, последовательно и/или одновременно.

В контексте настоящего изобретения подобие между двумя фрагментами оценивают в соответствии с методом вычисления посредством показателя подобия и избранного ранга и подобия (первый максимум, если n=1, второй максимум, если n=2, и т.п.), значение которого, именуемое индексом подобия (положительное или абсолютное значение), тем выше, чем выше подобие фрагментов между собой. Примечательной степенью подобия является индекс максимального подобия из группы индексов подобия, вычисленных для заданного эталонного фрагмента и для метода вычисления.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения степень подобия соответствует рангу инспектируемого фрагмента, сохраненного в качестве совпадающего фрагмента, в группе инспектируемых фрагментов, упорядоченных в соответствии с их индексом подобия эталонному фрагменту в нисходящем порядке.

Нормированная корреляция или разностная корреляция могут быть использованы в качестве типа показателя подобия. В более общем случае, инвертирование подходящего расстояния или дивергенцию можно использовать в качестве показателя подобия. Показатель подобия также может быть применен для сопоставления характеристических точек интереса, обнаруженных и количественно оцененных при помощи локальных дескрипторов между фрагментами, например, на основе фильтров Лау, или локальных бинарных шаблонов (LBP), или градиента уровня сигналов, или распределения, или пространственно-временных фильтров. Таким образом, средства сравнения, интегрированные в такие методы, как A-KAZE, SURF, SIFT, ORB…, могут быть использованы в качестве показателей подобия в контексте настоящего изобретения.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения во время фазы вычисления векторов подобия между первым и вторым изображениями локальный показатель подобия выбирают с локальным рангом, который выше или равен единице.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения два предоставленных изображения являются идентичными друг другу, и показатель подобия ранга 2 выбирают таким образом, чтобы вычислять векторы подобия при определении реляционного отпечатка.

В соответствии со способом согласно настоящему изобретению векторы подобия вычисляют до ранга, который является достаточно высоким для получения поля векторов отпечатка, содержащего по меньшей мере одну беспорядочную область в контексте энтропийного критерия.

В контексте настоящего изобретения энтропийный критерий предназначен для определения того, имеет ли вектор-кандидат подобия беспорядочный характер относительно векторов подобия, расположенных в одной из его окрестностей, форма и размер которых являются заданными. Этот двоичный критерий заключается, например, в применении заданного порогового значения к индексу непредсказуемости, который оценен в окрестности, например энтропии (нормированной) гистограммы ориентации векторов подобия, в зависимости от случая, взвешенных по их норме. Энтропийный критерий затем проверяют, и вектор-кандидат подобия будет квалифицирован в качестве беспорядочного (т.е. отнесен к классу беспорядочных векторов), когда индекс непредсказуемости имеет значение, которое выше порогового значения или равно ему (например 1 БИТ). В противном случае вектор-кандидат подобия будет отнесен к регулярному классу. Альтернативно, отношение среднего значения к стандартной девиации модулей векторов подобия в окрестности вектора-кандидата подобия может рассматриваться в качестве энтропийного критерия. Если более 1, то, как правило, вектор-кандидат подобия будет отнесен к беспорядочному классу; в противном случае он будет отнесен к регулярному классу. Разумеется, необходимо искать компромисс между размером окрестности и точностью дискриминации. Аналогично, форма окрестности может быть важна в зависимости от того, работаем ли мы с линиями, колонками или прямоугольными фрагментами. Другие энтропийные критерии применимы в рамках настоящего изобретения. В контексте настоящего изобретения, когда область поля векторов подобия с рангом п содержит в связанной области плотный набор векторов подобия хаотического вида, при этом все они являются беспорядочными в смысле отсутствия основного правила, говорится, что она является «беспорядочной с рангом n». В противоположном случае, говорится, что она является «регулярной» в смысле существования основного правила, например в смысле регулярности основного поля векторов, которое она представляет, и непрерывности связанных линий поля. Кроме того, можно, например, сказать, что речь идет об упорядоченном классе, как показано на фигуре 7, поскольку показанное справа угловое распределение имеет небольшое рассеивание, при этом в случае беспорядочного класса угловое распределение является полностью рассеянным на 360° тригонометрического круга. Аналогично, как показано на фигуре 14, можно сказать, что речь идет о регулярном классе на 14-В, поскольку применяемое правило гласит «наибольшее соответствие в пустой области печати», тогда как на 14-А отсутствует соответствие в рассматриваемой зоне, следовательно, неявно, имеется беспорядок.

Изображения, которые предоставляются в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, должны быть расположены по меньшей мере в определенных областях с локально изменяемыми пространственными структурами, чтобы позволить в значительной степени оценить на них подобие, в смысле показателя подобия, между эталонными фрагментами первого изображения и инспектируемыми частями или фрагментами второго изображения. В контексте настоящего изобретения под «локальными изменяемыми структурами» понимается присутствие атрибутов изображения, таких как контуры и/или текстуры, в зависимости от ситуации, многомасштабные, которые могут охарактеризовать принадлежность предметного изображения к некоторому классу изображений или охарактеризовать предметное изображение внутри одного и того же класса изображений.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения эталонное изображение для каждого материального предмета является инвертированным отображением изображения материального предмета, эталонного изображения, которое используется в способе определения реляционного отпечатка.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения эталонное изображение является идентичным для всех рассматриваемых материальных предметов.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения в качестве эталонного изображения может использоваться конкатенация нескольких изображений, что равносильно вычислению векторов подобия на одном и том же исходном изображении относительно нескольких материальных предметов, например, или материальных предметов и синтезируемых изображений.

Термин «изображение» следует понимать в широком смысле, и он не должен ограничиваться только оптическим изображением, появляющимся, в частности, в результате воздействия на область аутентификации видимого светового излучения. Таким образом, изображения для аутентификация и проверки могут быть получены с помощью любого типа действия в области аутентификации в связи с подходящей цепочкой захвата, причем понятно, что один и тот же тип или одна и та же природа действия реализуется для захвата как изображений для аутентификации, так и изображений для проверки. Среди возможных типов действий или режимов захвата могут быть упомянуты, в частности: ультразвук, дальнее инфракрасное излучение, тетрагерцовое излучение, рентгеновское или гамма-излучение, рентгеновская или лазерная томография, рентгеновская радиография, магнитный-резонанс, причем этот список не является ограничивающим или исчерпывающим. В контексте настоящего изобретения под «изображением» может также пониматься трехмерное представление материального предмета с подходящей микротекстурой, представляющей стабильную, внутреннюю, уникальную и невоспроизводимую микроструктуру рассматриваемого материального предмета.

Следовательно, оптическая и/или цифровая предварительная обработка для улучшения изображения может быть применена к последнему для обеспечения лучшего отношения сигнал-шум и/или лучшего визуального восприятия. Таким образом, могут быть применены, например, оптическое масштабирование (устройства с переменным фокусным расстоянием) и/или цифровое масштабирование для лучшего выбора масштаба обозрения, деконволюция изображения для снижения дефекта фокусировки или размытия, полосовая фильтрация для выбора/способствования детализации промежуточных частот или усиление контрастности для увеличения контрастности. Следовательно, для того чтобы облегчить визуализацию реляционного отпечатка, изображения для аутентификации и проверки могут, перед отображением или даже записью, подвергаться одной или нескольким операциям по обработке, которые направлены на улучшения их характеристик, таким как, например, усиление контрастности, усиление яркости, выравнивание гистограммы зачерненности, выравнивание гистограмм в разлагающихся цветах, полосовая фильтрация. В связи с этим следует напомнить, что способ в соответствии с настоящим изобретением может быть реализован с полутоновыми изображениями и/или цветными или многоспектральными изображениями, или с двоичными изображениями.

В соответствии с другой характеристикой настоящего изобретения записывается положение области аутентификации на предмете, подлежащем аутентификации. Такая запись способствует, хотя это и не является обязательным, проведению фазы проверки.

В соответствии с еще одной характеристикой настоящего изобретения положение области аутентификации на предмете, подлежащем аутентификации, помечается на предмете, подлежащем аутентификации. Указанный процесс нанесения меток также способствует, хотя это и не является абсолютно обязательным, проведению фазы проверки.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения фаза вычисления поля векторов отпечатка включает в себя перед вычислением поля векторов отпечатка преобразования одного и/или другого из первого и второго изображений.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения применяемая стадия преобразования изображения состоит по меньшей мере из одного геометрического преобразования, примененного локально к изображению, которое выбрано из линейных преобразований или сочетаний линейных преобразований. Предпочтительно, преобразование представляет собой преобразование по меньшей мере с одной фиксированной или квазификсированной точкой. Под квазификсированной точкой понимается точка, испытывающая смещение с очень малой амплитудой.

В соответствии с другой характеристикой преобразование изображения вызывает модификацию уменьшенной или малой или очень малой амплитуды модифицированного участка изображения области аутентификации до модификации.

В соответствии с еще одной характеристикой настоящего изобретения относительное смещение представляет собой поступательное движение, вращательное движение или сочетание одного или нескольких вращательных и/или поступательных движений.

В соответствии с еще одной характеристикой настоящего изобретения расстояние относительного смещения является уменьшенным или имеет малую или очень малую амплитуду.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения стадия преобразования представляет собой повторное позиционирование.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения способ предусматривает перед фазой вычисления стадию параметризации, включающую в себя определение одного из по меньшей мере следующих параметров:

- размер, форма, положение одного или каждого из эталонных фрагментов, примененных к первому изображению,

- заданное пространственное распределение эталонных точек или также используемый алгоритм и начальные данные для их определения,

- размер, форма, положение одного или каждого из инспектируемых фрагментов, примененных ко второму изображению,

- выбранные показатели подобия и, в зависимости от ситуации, ранг(и), который(е) должен(ы) использоваться, в зависимости от ситуации, в качестве исходного(ых) значения(й) во время инкрементного поиска беспорядочной области,

- порядок(и) использования первого и второго изображений,

- размер, форма окрестности для оценки энтропийного критерия,

- пороговая плотность, на основании которой связанная область, образованная беспорядочными векторами, объявляется в качестве беспорядочной,

- размер, форма, положение эталонного и/или совпадающего фрагментов, порядок использования первого и второго изображений,

- размер и форма окна оценки для определения существования беспорядочной области.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения способ предусматривает стадию применения цифрового представления реляционного отпечатка в качестве относительной или реляционной сигнатуры одного изображения относительно другого изображения.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения способ предусматривает стадию сенсорного представления реляционного отпечатка. Это сенсорное представление предпочтительно является визуальным, слуховым и/или тактильным.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения фаза вычисления поля векторов отпечатка включает в себя:

- стадию вычисления нескольких полей промежуточных векторов подобия между одним из двух изображений и другим изображением, претерпевшим преобразование, которое отличается от одного промежуточного вектора подобия к другому,

- сравнение полей промежуточных векторов подобия между собой и сохранение поля промежуточных векторов подобия с оптимумом, максимумом или минимумом подобия в качестве поля векторов отпечатка.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения способ предусматривает перед фазой записи стадию разложения поля векторов подобия на по меньшей мере одну так называемую регулярную часть и одну так называемую беспорядочную часть, которая состоит в распределении каждого из векторов подобия в одну из регулярной и беспорядочных частей в соответствии с областным энтропийным критерием.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения, когда локальный оптимум подобия выбирают с порядком, равным единице, для рассматриваемого локального ранга, соответствующий вектор подобия добавляют либо в беспорядочную компоненту поля векторов отпечатка, либо в регулярную компоненту поля векторов отпечатка, в зависимости от того, удовлетворяет ли он областному энтропийному критерию, причем нулевой вектор впоследствии добавляют в регулярную компоненту или в беспорядочную компоненту, соответственно.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения способ предусматривает стадию кодирования реляционного отпечатка, цифровое формирование, чтобы получить реляционную сигнатуру некоторого изображения относительно эталонного изображения, что может служить в качестве унитарного, надежного, аутентификатора предметного изображения или изображенного материального предмета.

В этом последнем случае, исходя из материального предмета и не в соответствии с материальным предметом в качестве простого идентификатора, реляционная сигнатура предназначена для однозначного выделения материального предмета (уникальность и внутренний характер, следовательно, невоспроизводимость), при этом она является восстанавливаемой в любой момент на основе нового захвата изображения и стабильной во времени в рамках нормальной эволюции материального предмета. Эталонное изображение может быть естественным или синтезированным изображением совершенно иной природы, чем исходное изображение (например, реляционная сигнатура куска бумаги относительно куска искусственной бронзы или также куска кожи).

Затем кодирование реляционного отпечатка предусматривает стадию в получении реляционной сигнатуры, причем векторы подобия, в частности векторы подобия беспорядочного класса, подвергаются количественной оценке в соответствии с «символами алфавита кода», как правило, но не исключительно, двоичного, четвертичного или т.п.

Стадия кодирования может сохранять упорядочивание векторов подобия реляционного отпечатка в соответствии с топологией эталонного изображения, из которого они исходят.В рамках иерархической организации доступа к случайному отпечатку стадия кодирования может использовать псевдослучайную замену полученных символов, генерируемых при помощи секретного начального числа.

В соответствии с предпочтительным режимом настоящего изобретения кодирование векторов подобия реляционного отпечатка осуществляют в соответствии с их ориентацией при помощи розы ветров, разделенной на равные угловые сектора, как правило, в четвертичном режиме {Северо-Восток, Северо-Запад, Юго-Запад, Юго-Восток} или в двоичном режиме {Северо-Восток/Юго-Запад, Северо-Запад/Юго-Восток}. Количественное определение может сопровождаться распределением битов в соответствии, например, с кодом Грея, и/или сжатием, например энтропийным сжатием, по рангам или по методу Хаффмана, или также алгоритмически, например при помощи словаря.

Согласно предпочтительному варианту осуществления реляционная сигнатура представляет собой цепь соединенных битов, полученную путем кодирования векторов подобия беспорядочного класса в соответствии с угловыми секторами Северо-Восток/Юго-Запад и Северо-Запад/Юго-Восток, в которые вписывают его векторы подобия.

Реляционная сигнатура может быть использована для различения и/или идентификации предметного изображения в наборе изображений или материального предмета, который послужил в качестве цели для его захвата, в наборе материальных предметов.

Реляционная сигнатура может быть получена из эталонного изображения, которое являет преобразованием предметного изображения. Затем она приобретает более «абсолютный» характер.

Реляционная сигнатура, в качестве практического примера использования, позволяет стабильно и определенным образом различать образец бумаги в пачке бумаги: в настоящем документе рассматривается набор из 200 элементов в виде материальных предметов, сантиметровых частей отображаемых листов бумаги. Реляционная сигнатура имеет более «абсолютный» характер, поскольку эталонное изображение является дополнением до 1 нормированного изображения материального предмета. Параметры реализации следующие: распределение эталонных точек в соответствии с узлами регулярной сетки с шагом 24×24 пикселей; эталонные фрагменты размером 64×64 пикселей центрированы в этих эталонных точках; для каждого эталонного фрагмента четыре инспектируемых фрагмента размером 64×64 пикселей, которые разделяют инспектируемую часть 128×128 пикселей, центрированы относительно эталонных точек; нормированная центрированная корреляция с рангом 1 в качестве метода вычисления (вычисления группы индексов подобия путем наложения текущего эталонного фрагмента на каждый рассматриваемый инспектируемый фрагмент и путем выбора в качестве совпадающего фрагмента того, чей индекс подобия является наивысшим) и размеры окрестностей 3×3 (т.е. 8 векторов подобия, окружающих текущий вектор), рассматриваемые для оценки энтропийного критерия. Таким образом, беспорядочный класс/компонента состоит из 11×15=165 векторов (фигура, на которой показан каждый второй), чье направление Северо-Восток/Юго-Запад, кодированное «0», или Северо-Запад/Юго-Восток, кодированное «1», дает двоичную сигнатуру 165 бит. Нормированное хеммингово расстояние, измеренное между сигнатурами, исходящими от различных предметных изображений отличающихся материальных предметов, составляет в среднем (49,987+/-4,659) % со сдвигом менее 0,02%. Хеммингово расстояние, измеренное между сигнатурами, исходящими от различных предметных изображений одного и того же материального предмета, после повторного позиционирования изображений, составляет в среднем (5,454+/-1,967) %. Эти два распределения количественно разделены на 12,452 в смысле разности по абсолютному значению между их средними значениями, нормированными квадратным корнем полусуммы их дисперсий. Это обеспечивает дискриминационную способность, релевантную для автоматического использования реляционной сигнатуры в аспекте унитарной аутентификации материальных предметов в группах, содержащих несколько миллионов или миллиардов единиц.

Реляционная сигнатура может быть использована в качестве начального значения, например, на входе алгоритма для генерирования псевдослучайных чисел или изображений.

Реляционная сигнатура может быть использована в криптографических механизмах.

Когда предметное изображение получают путем захвата изображения материального предмета, реляционная сигнатура, которая впоследствии содержит истинную опасность, может быть уточнена при помощи алгоритмической обработки. Реляционная сигнатура может быть подвержена (без транскодирования, если она является двоичной) коррекции фон Неймана и исключающему ИЛИ или хеш-функции или также упругой функции, чтобы сформировать генератор случайных чисел.

Таким образом, реляционная сигнатура может представлять собой изображение для совместного использования в рамках визуального разделения секрета (речь будет идти о визуальной криптографии, когда реляционная структура удовлетворяет критериям последовательности независимых случайных чисел). Согласно предпочтительному варианту осуществления реляционная сигнатура происходит из реляционного отпечатка, сокращенного до беспорядочного класса/компоненты, который количественно определяется в соответствии с угловыми секторами Северо-Запад (СЗ или 1), Юго-Запад (ЮЗ или 2), Юго-Восток (ЮВ или 3) и Северо-Восток (СВ или 4), где вписаны его векторы подобия. Благодаря замене каждого четвертичного кода треугольной подматрицей, соответственно сверху справа, сверху слева, снизу слева и снизу справа, полученное таким образом разделенное изображение имеет текстуру с треугольными элементарными формами. При разделении секретной информации между двумя участниками второе разделенное изображение может быть создано, например, путем рассмотрения того же треугольника, который принят в первом разделенном изображении, в этом же месте, если бит секретного сообщения в этом месте равняется 0, и рассмотрения противоположного треугольника (например, ЮЗ, если треугольник в первом разделенном изображении был СВ), если бит секретного сообщения в этом месте равняется 1. Когда предметное изображение получают в результате захвата изображения материального предмета, первое разделенное изображение может не сохраняться, а реконструироваться из нового захвата изображения материального предмета.

По-прежнему в соответствии с настоящим изобретением треугольная текстура разделенных изображений может позволить добавить механизм защиты от мошенничества для разделенных изображений. Дополнительное изображение, хранимое пользующейся доверием третьей стороной при создании разделяемых изображений, может быть использовано во время расшифровки секретного сообщения. Это дополнительное изображение такого же размера, как и разделенные изображения, предназначено для указания треугольника, противоположного треугольнику, связанному с каждым четвертичным кодом в первом разделенном изображении после создания второго разделенного изображения, посредством нулевой подматрицы за исключением Запада (З), соответственно Юга (Ю), Востока или Севера (С). Второе разделенное изображение конструируют путем повторного копирования соответствующего треугольника первого разделенного изображения, если бит сообщения равняется 0, так что наложение двух разделенных изображений создает в этом месте (указанный) треугольник, и путем случайного или псевдослучайного выбора отличающегося, но не противоположного треугольника, если бит сообщения равняется 1, так что наложение двух разделенных изображений создает в этом месте зубец (но не квадрат). В этом месте дополнительное изображение сконструировано таким образом, что при наложении на два разделенных изображения получаемая в результате форма представляла собой треугольник, если бит сообщения равняется 0, или квадрат (прямоугольник) если бит сообщения равняется 1. В качестве иллюстрации приведем следующий пример: если код в положении i реляционной сигнатуры равняется 1, то создается треугольник СЗ в этом положении на первом разделенном изображении (в рамках квадратной подматрицы). Если бит сообщения равняется 0, то создается треугольник СЗ в этом же положении на втором разделенном положении и нулевая подматрица (такого же размера), за исключением Востока (или Юга в соответствии с [псевдо]случайным выбором), на дополнительном изображении. Если бит сообщения равняется 1, то создается треугольник ЮЗ (или СВ в соответствии с [псевдо]случайным выбором) в этом же положении на втором разделенном изображении и нулевая подматрица, за исключением Востока (соответственно Юга), на дополнительном изображении. Таким образом, замещение с целью мошенничества одного треугольника другим треугольником на разделенном изображении обеспечивает появление: при наложении двух разделенных изображений квадрата, в среднем через раз, вместо зубца в месте сообщения, а при наложении двух разделенных изображений и одного дополнительного изображения зубца, в среднем через раз, вместо треугольника в месте фона (зоны, дополняющей сообщение).

Реляционная сигнатура также может позволить аутентифицировать предметное изображение в соответствии с протоколом без раскрытия информации. Поскольку не показываются структуры предметного и эталонного изображения, реляционная сигнатура предпочтительно может быть использована в качестве ответа на задачу, заключающуюся в предоставлении синтезирующей модели класса эталонных изображений. Секретное начальное число, которое получается или выводится из реляционной сигнатуры, может быть использовано при получении задачи по генерированию эталонного изображения в соответствии с моделью (которая может быть определена с точностью до начального числа при помощи уравнения, типичного случая уравнения реакции-диффузии) перед определением реляционного отпечатка между предметным изображением и генерируемым эталонным изображением и из него связанной реляционной сигнатуры. Когда предметное изображение получают в результате захвата (при заданных условиях) изображения материального предмета, который является неклонируемым в масштабе захвата, рассматриваемый материальный предмет может быть использован в качестве физически неклонируемой функции, предназначенной для его аутентификации посредством предыдущих пар задач/ответов.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения одно и то же эталонное изображение используется в качестве первого, или второго, изображения, систематично, для набора изображений, что позволяет провести вычисление набора реляционных сигнатур в соответствии с одним эталоном.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения способ определения реляционного отпечатка реализуют по меньшей мере с одним изображением материального предмета, представляющего зону, имеющую внутреннюю и случайную микротекстуру. Согласно определенным вариантам осуществления эта зона со случайной внутренней микротекстурой может быть квалифицирована в качестве зоны аутентификации. В связи с этим авторы настоящего изобретения имели возможность продемонстрировать то, что реляционный отпечаток в контексте настоящего изобретения может быть определен на основании изображений зоны случайной и внутренней микротекстуры без необходимости, чтобы эти зоны имели формы, контуры или конфигурации с размером, намного превышающим размер случайной внутренней микротекстуры.

В контексте настоящего изобретения микротекстура является внутренней и случайной в том смысле, что она обусловлена самой природой области аутентификации. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения каждый предмет, который подлежит аутентификации, принадлежит к семейству предметов, которые содержат по меньшей мере одну область аутентификации, содержащую по существу случайную внутреннюю структуру, которая является нелегко воспроизводимой, т.е. воспроизведение которой затруднено, или даже невозможно, по той причине, что она образуется, в частности, в результате процесса, который является непредсказуемым в наблюдаемом масштабе. Такая область аутентификации с по существу случайной, нелегко воспроизводимой, внутренней непрерывной структурой среды соответствует физически неклонируемым функциям (PUF), таким как определены, в частности, в «Энциклопедии по криптографии и безопасности», опубликованной на английском языке, издание 01/2011, страницы 929-934, в статье Хорхе Гуахардо. Предпочтительно область аутентификации материального предмета в соответствии с настоящим изобретением соответствует внутренней физически неклонируемой функции, именуемой «внутренней PUF» в упомянутой выше статье.

Авторы настоящего изобретения используют тот факт, что случайная природа микроструктуры области аутентификации является неотъемлемой или присущей самой природе предмета, поскольку она является результатом его процесса формирования, развития или выращивания, таким образом отсутствует необходимость добавления конкретной структуры в область аутентификации, в частности при помощи печати или гравировки. Однако это не исключает применения натуральных или добавляемых особенностей для облегчения, например, повторного позиционирования и/или относительного масштабирования или любого другого преобразования одного изображения относительно другого.

Более того, авторы настоящего изобретения продемонстрировали, что регулярное поле векторов подобия визуально возникает только тогда, когда изображения случайных структур идентичны в границах уменьшенных модификаций, и не появляется, когда изображения не являются идентичными, в зависимости от ситуации, в границах преобразования или небольших деформаций или не происходят в результате захвата одной и той же области аутентификации предмета. Отметим, что визуально векторы подобия из регулярного поля векторов подобия кажутся опирающимися на базовые линии поля.

Следовательно, настоящее изобретение может обеспечить унитарную визуальную аутентификацию посредством реляционного отпечатка и сенсорного обусловливания, обеспечивая при этом, как раскрыто выше, автоматическую унитарную аутентификацию посредством реляционной сигнатуры.

Более того, визуализация достаточно плотного, регулярного или нет, поля векторов подобия позволяет в рамках настоящего изобретения обезопасить или укрепить оператора в его решении подтвердить или нет аутентичность объекта, подлежащего аутентификации. В этом отношении следует подчеркнуть, что настоящее изобретение позволяет прояснить сомнение в отношении аутентичности предмета, подлежащего аутентификации, если наблюдается регулярное поле векторов подобия. Поэтому имеется определенность в отношении аутентичности (если условия реализации соблюдены надлежащим образом). С другой стороны, в случае отсутствия регулярного поля векторов можно с уверенностью сделать вывод об отсутствии аутентичности, при условии, что были строго соблюдены параметры реализации, и если материальный предмет не претерпевал слишком разрушительных модификаций между его записью и его проверкой.

Более того, авторы настоящего изобретения подчеркнули тот факт, что, поскольку материальный предмет имеет достаточную стойкость материала во времени, изображения, полученные в разные моменты времени, которые могут быть разделены несколькими днями, месяцами или годами, позволяют в соответствии с настоящим изобретением генерировать такие регулярные поля векторов подобия. Более того, в соответствии с настоящим изобретением предмет, подлежащий аутентификации, может подвергаться модификациям после записи изображения для аутентификации, оставаясь при этом аутентифицируемым при условии, что часть области аутентификация не будет в значительной степени повреждена этими модификациями, специально или нет.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения реляционная сигнатура-кандидат автоматически сравнивается с аутентичной реляционной сигнатурой, которая была ранее записана, например в базу данных, в соответствии со статистическим критерием подобия, что позволяет рассматривать реляционную сигнатуру-кандидат в качестве подобной записанной реляционной сигнатуре, если достигнут порог принятия решения.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения для каждой реализованной реляционной сигнатуры по меньшей мере одно изображение, дающее возможность генерировать реляционную сигнатуру, является результатом захвата, исходящим из эталонной зоны материального предмета, причем указанная эталонная зона имеет внутреннюю и случайную микроструктуру, которая также именуется неклонируемой материальной структурой (или PUF для «физически неклонируемой функции»). В рамках этого валидация в соответствии с достижением порога принятия решения также подразумевает, что материальный предмет-кандидат является аналогичным, или идентичным, эталонному материальному предмету. Затем реляционную сигнатуру относительно предмета-кандидата устанавливают на основании по меньшей мере одного изображения зоны или области аутентификации предмета-кандидата, которая имеет внутреннюю и случайную микроструктуру. Аналогично, реляционную сигнатуру относительно эталонного или аутентичного предмета устанавливают на основании по меньшей мере одного изображения зоны или области аутентификации аутентичного предмета, которая имеет внутреннюю и случайную микроструктуру. Если зоны аутентификации являются идентичными или подобными, будет иметь место идентичность или подобие реляционных сигнатур. В контексте настоящего изобретения следует понимать, что изображение описывается в качестве зоны с внутренней и случайной микроструктурой, при этом указанное изображение содержит по меньшей мере указанную зону, но не обязательно состоит только из этой зоны.

В соответствии с одной характеристикой настоящего изобретения изображения для аутентификации и/или проверки подвергаются дескринингу и/или фильтрации (например, полосовой фильтрации) перед реализацией в контексте настоящего изобретения. Эта характеристика позволяет устранить потенциальные периодические рисунки, которые могут помешать или препятствовать надлежащему выполнению различных стадий определения подходящего реляционного отпечатка или реляционной сигнатуры в случае аутентичного предмета.

Способ, который касается характерного отношения между двумя изображениями посредством реляционного отпечатка, также позволяет использовать когнитивное представление последнего для проверки «с первого взгляда» всего или частичной степени подобия между этими двумя изображениями. Это является обусловливанием, когнитивным формированием реляционного отпечатка, так что он может восприниматься или интерпретироваться человеком, или даже человекообразным животным, в процессе сенсорной аутентификации. Это обусловливание дополняет обусловливание в форме реляционной сигнатуры: первое в основном предназначено, чтоб позволить пользователю принять интуитивное решение, тогда как второе в основном предназначено, чтобы позволить машине принять автоматическое решение. Эти обусловливания могут объединяться друг с другом, когда реляционные сигнатуры реализуются в соответствии с нашим способом для целей визуальной криптографии, и когда именно пользователь должен оценивать полученный результат (на предмет разборчивости, потенциальной подделки, эстетического аспекта...) или, в более общем случае, когда реляционная сигнатура используется для получения эффекта, воспринимаемого пользователем.

В этом документе мы именуем «реляционным стимулом» обусловливание реляционного отпечатка в качестве сигнала, который может быть воспринят органами восприятия среднего пользователя и позволит ему интерпретировать его. Под «восприятием» подразумевается визуальное, слуховое, обонятельное, тактильное, вкусовое восприятие временного и пространственного характера, т.е. происходящее полностью или частично отдельно или одновременно. Речь пойдет о сенсорной аутентификации в общем случае и о визуальной, тактильной, слуховой… аутентификации, соответственно, в зависимости от того, использует ли пользователь свои визуальные, тактильные, слуховые… возможности.

На стадии формирования реляционного стимула предпочтительный режим заключается в использовании возможностей визуального восприятия (SVH), и/или слухового восприятия, и/или тактильного восприятия, и/или аудиовизуального восприятия, и/или пространственно временного восприятия пользователя.

Пример реляционного стимула, исходя из заданного реляционного отпечатка, может быть представлением последнего в качестве цветного или нет изображения с одной или несколькими отличными одномерными, двухмерными или даже трехмерными областями, что будет направлено на возможности визуального восприятия пользователя.

Имеется возможность использовать для представления различные цвета в соответствии с основным(и) классом(ами) реляционного отпечатка.

Режим реализации настоящего изобретения в качестве способа визуальной аутентификации изображения-кандидата относительно аутентичного изображения характеризуется тем, что он предусматривает следующие стадии:

- реализацию способа определения реляционного отпечатка с аутентичным изображением в качестве первого изображения и изображением-кандидатом в качестве второго изображения или наоборот.

- визуальное, графическое отображение одного или нескольких классов векторов подобия, составляющих реляционный отпечаток, на одном из двух предусмотренных изображений,

- заключение об аутентичности по меньшей мере части или области изображения-кандидата относительно аутентичного изображения в случае обнаружения по меньшей мере одной упорядоченной области на визуализации, исходящей из определенного реляционного отпечатка.

Фаза визуальной проверки может включать в себя, перед стадией отображения, стадию поиска аутентичного изображения, которое необходимо сравнить с изображением-кандидатом. Эта стадия может быть стадией определения реляционной сигнатуры изображения-кандидата с последующей отправкой определенной реляционной сигнатуры на сервер, который в ответ на эту отправку и на основании реляционной сигнатуры автоматически направляет в электронное устройство проверки одно или несколько изображений для аутентификации, которые будут использоваться на стадии отображения. Впоследствии сервер будет содержать базу изображений для аутентификации, индексированных на основе реляционной сигнатуры и, возможно, идентификатора предметов, подлежащих аутентификации. Проверка может заключаться в количественном сравнении сигнатуры, извлеченной из предмета-кандидата, либо с сигнатурой, указанной в ссылке в базе данных (аутентификация один к одному), либо с поднабором из п сигнатур, идентифицированных в базе данных (как правило, n является небольшим числом, порядка от 1 до 10) в качестве ближайших сигнатур и/или наиболее вероятно аутентичных предметов (идентификация 1 к n), причем соответствующие изображения для аутентификации затем могут быть подвержены визуальному распознаванию оператором или переданы как есть для выполнения оператором способа согласно настоящему изобретению.

Продолжение описанного выше применения состоит в следующем:

- опорное изображение, к которому применяют визуализацию одного или нескольких классов векторов подобия, которые составляют реляционный отпечаток, состоит из слияния (смешивания по альфа-каналу) изображений-кандидатов и аутентичных изображений,

- изображения предоставляются таким образом, что они могут создавать эффект типа «Стекло», когда они являются по меньшей мере частичными.

Таким образом, пользователю представляется дополнительная помощь, что особенно применимо, когда эффект типа «Стекло» не является достаточно явным или когда пользователь не достаточно осведомлен для его обнаружения.

Другой режим применения способа в соответствии с настоящим изобретением в качестве способа аутентификации изображения-кандидата относительно аутентичного изображения проходит по пути, который отличается от визуального в отношении реляционного стимула, и предусматривает следующие стадии:

а. ЗАПИСЬ:

- определение реляционного отпечатка между аутентичным изображением и выбранным эталонным изображением,

- определение реляционного стимула на основании реляционного отпечатка, который направлен по меньшей мере на один из выбранных типов восприятия, между аутентичным изображением и выбранным эталонным изображением,

- реализацию вспомогательного содержимого, совместимого с выбранными типом восприятия, которое распознается пользователем или доступно ему,

- модуляция вспомогательного содержимого с помощью всего или части реляционного стимула, причем результат модуляции, как правило, почти или полностью не распознается или не воспринимается пользователем,

- запись результата модуляции вспомогательного содержимого и, в зависимости от ситуации, индексация с аутентичным изображением и/или выбранным эталонным изображением, что сопровождается, в зависимости от ситуации, выбранным типом восприятия.

b. ПРОВЕРКА:

- определение реляционного отпечатка между изображением-кандидатом и выбранным эталонным изображением,

- определение реляционного стимула на основании реляционного отпечатка, который направлен на такой же тип восприятия, который использовался с аутентичным изображением во время его записи, между изображением-кандидатом и выбранным эталонным изображением,

- реализация результата модуляции, соответствующего аутентичному изображению,

- попытка демодуляции результата модуляции со всем или частью реляционного стимула, определенного на основании изображения-кандидата,

- заключение об аутентичности изображения-кандидата относительно аутентичного изображения в случае четкого или доступного восприятия пользователем части по меньшей мере вспомогательного содержимого, демодулированного изображением-кандидатом.

Более того, настоящее изобретение относится к способу унитарной аутентификации каждого материального предмета из набора материальных предметов, который характеризуется тем, что для каждого предмета в наборе он предусматривает:

- реализацию способа определения реляционного отпечатка, описанного выше, между аутентичным изображением материального предмета и эталонным изображением, и

- запись реляционного отпечатка, вычисленного в связи с аутентичным изображением указанного материального предмета,

- во время аутентификации материального предмета, реализацию способа аутентификации в соответствии с настоящим изобретением.

Вполне возможно использовать без отступления от сути настоящего изобретения реляционную сигнатуру, которая реализована вместо реляционного отпечатка.

Аутентификация может быть осуществлена посредством реляционного стимула и может задействовать когнитивные функции человека, в частности посредством использования одного из воспоминаний пользователя.

Кроме того, может быть предусмотрено, что ранее описанные стадии могут быть реализованы повторно или последовательно пользователем, который предпочтительно взаимодействует с устройством при помощи касания, и/или речи, и/или зрения с временным и/или пространственным разделением. Затем могут быть созданы игровые эффекты в режиме реального времени, что позволяет усовершенствовать процесс принятия решения и/или установить отношение между двумя изображениями, двумя продуктами, пользователем и продуктом, под видом действия, которое a priori не имеет к этому отношения.

Применение терминала типа смартфона, планшетного компьютера или портативного компьютера представляется особенно уместным для такого взаимодействия с помощью специального приложения/компьютерной программы, что позволило бы пользователю воспользоваться преимуществами этого приложения и его редактора, чтобы получить информацию об этом пользователе, его сети, и т.п.… посредством данных, которые захвачены этим терминалом или присутствуют в нем.

Настоящее изобретение также относится к электронному устройству, которое может использоваться для любой из реализаций способа аутентификации в соответствии с настоящим изобретением, в частности для фазы проверки. Предпочтительно, но необязательно электронное устройство содержит сенсорный экран для визуализации и выполнено с возможностью модификации увеличения визуализации изображения для аутентификации и/или изображения для проверки путем перемещения двух точек контакта на сенсорном экране. Сенсорный экран также может предпочтительно использоваться для управления относительным перемещением предоставленных изображений.

Многие схемы реализации настоящего изобретения возможны, в частности, в среде обеспечения безопасности и маркетинга, а также могут включать в себя распознавание семейства продуктов, одномерных или двумерных штрихкодов или другого, и связываться с чипами NFC или RFID.

Настоящее изобретение может найти применения в различных областях, например, в процессе отслеживания логистической цепочки, где различные участники, такие как производитель, дистрибьютор, розничный продавец, потребитель, все заинтересованы в контроле аутентичности с использованием различных финансовых и технических средств, находящихся в их распоряжении, чтобы обеспечить этот контроль. Производитель, обладающий правами на интеллектуальную собственность, также может быть заинтересован в том, чтобы узнать, находится ли контролируемый продукт в надлежащем месте в логистической цепочке (контроль параллельных рынков), тогда как потребитель в первую очередь беспокоится о том, является ли рассматриваемый продукт действительно аутентичным, или может ли он получить пользу от рекомендаций, преимуществ, связанных с аутентичным продуктом. Все это может быть реализовано, как отмечено выше, путем совместного использования средств унитарной автоматической аутентификации (реляционной сигнатуры и/или идентификатора) и средств сенсорной аутентификации, описанных в настоящем изобретении.

Настоящее изобретение может быть реализовано в рамках различных практических применений в областях аутентификации, идентификации, проверки целостности и визуальной криптографии. В связи с этим следует учитывать, что в рамках настоящего изобретения термины «аутентификация», «идентификация» и «проверка целостности» могут быть эквивалентными в соответствии с предполагаемым применением.

Основное применение реляционного отпечатка происходит тогда, когда изображение материального предмета относительно эталонного изображения вычисляется в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, а также заключается в том, что весь или часть этого реляционного отпечатка используется для повторного позиционирования изображения материального предмета относительно эталонного изображения. Как правило, это делается до определения реляционной сигнатуры или реляционного стимула.

Этот предпочтительный режим может быть реализован для набора изображений, исходящего из набора материальных предметов, и повторное позиционирование, таким образом, функционирует автоматически в соответствии с тем же эталонным изображением. Применение показателей подобия типа детектор/дескриптор, например SIFT, SURF, ORB или A-KAZE, может быть особенно подходящим для этой цели.

Кроме того, можно использовать различные классы векторов подобия, которые присутствуют в реляционном отпечатке, с одной стороны, для повторного позиционирования изображений, полученных с материального предмета, а также для вычисления одной или нескольких реляционных сигнатур и/или одного или нескольких реляционных стимулов.

Настоящее изобретение также позволяет выполнить проверку целостности, в частности при помощи визуальной аутентификации между изображением-кандидатом и аутентичным изображением, которые предположительно получены с одного и того же материального предмета или материала предмета, относящегося к одному семейству. Если эти сравниваемые области имеют целостность, то регулярность будет проявляться по меньшей мере на одном поле векторов подобия, которое соответствует этим областям, без существенного разрыва, тогда как, если часть этих областей претерпела модификацию, то в этом месте должны проявиться различия, выраженные присутствием локальной неравномерности поля.

Среди материальных предметов, содержащих область аутентификации, адаптированную для реализации способа аутентификации в соответствии с настоящим изобретением, можно упомянуть, в частности: различные виды бумаги и картонные упаковки; волокнистые материалы; металлические, пластмассовые, керамические или другие спеченные материалы; ячеистые или сотовые материалы; различные виды кожи, включая кожу ската; дерево; металлы, в частности обработанные, чеканенные, формованные, литые или катанные; стекло, матовое стекло; пластмассовые материалы; резину; тканые или нетканые текстильные изделия (с возможным дескринингом); определенные меха или перья; изображения природных сцен, такие как изображения ландшафта, изображения зданий, изображения стен или дорожного покрытия; биометрические отпечатки, кожу или отпечатки пальцев, радужную оболочку глаза; произведения искусства; порошковые продукты или материалы, причем этот список не является ограничивающим или исчерпывающим.

Разумеется, различные характеристики, вариации и варианты осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением могут быть связаны друг с другом в различных сочетаниях за исключением тех случаев, когда они являются несовместимыми или взаимоисключающими.

Различные другие характеристики настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания, выполненного со ссылками на прилагаемые фигуры, которые иллюстрируют неограничивающие варианты осуществления настоящего изобретения.

- на фигуре 1 поясняются режимы вычисления векторов подобия с заданным рангом,

- на фигуре 2 показан пример поля векторов подобия, полученного в рамках реализации способа в соответствии с настоящим изобретением,

- на фигуре 3 показан другой пример поля векторов подобия, полученного в рамках реализации способа в соответствии с настоящим изобретением,

- на фигуре 4 показано поле векторов отпечатка, которое получено путем наложения полей векторов подобия,

- на фигуре 5 показано другое поле векторов отпечатка или подобия, которое получено путем предоставления изображений предмета, сформированного бумажным листом,

- на фигуре 6 показано представление реляционного отпечатка, показанного на фигуре 5,

- на фигуре 7 показано угловое распределение беспорядочного класса и регулярного класса векторов подобия из поля векторов отпечатка на фигуре 5,

- на фигуре 8 показан способ двоичного или четвертичного кодирования вектора подобия реляционного отпечатка,

- на фигуре 9 показаны статистические результаты, полученные путем двоичного кодирования реляционных отпечатков с образованием тем самым реляционных сигнатур,

- на фигуре 10 показано четвертичное кодирование в соответствии с розой ветров реляционного отпечатка в соответствии с настоящим изобретением,

- на фигуре 11 поясняется схема визуального криптографического типа, построенная на основе реляционной сигнатуры в соответствии с настоящим изобретением,

- на фигуре 12 показана другая схема визуального криптографического типа с изображением для проверки целостности при помощи пользующейся доверием третьей стороны на основе четвертичной реляционной сигнатуры,

- на фигуре 13 показаны два случая реляционного стимула (здесь визуального), полученного в результате когнитивного обусловливания реляционного отпечатка в соответствии с настоящим изобретением,

- на фигуре 14 показан другой тип реляционного стимула в качестве графического изображения цветных сегментов,

- на фигуре 15 показано практическое применение для проверки целостности напечатанного рисунка,

- на фигуре 16 показан режим биометрической аутентификации путем визуального отображения реляционного отпечатка между двумя результатами различных захватов отпечатков кожи.

В контексте настоящего изобретения подобие между первым изображением и вторым изображением или между частями этих изображений оценивается при помощи показателя подобия, дающего положительное значение, которое тем больше, чем более первое изображение и второе изображение, или их соответствующие части, подобны друг другу. Метод нормированного коэффициента корреляции (в статистическом понимании) представляет собой показатель предпочтительного подобия для настоящего изобретения. Методы показателей корреляции в целом, такие как показатель разностной корреляции, представляют собой примеры других показателей подобия. Инвертирование расстояния или дивергенция (в математическом понимании) между изображениями или их частями представляют собой другие возможные семейства показателей подобия.

Следовательно, могут быть реализованы различные методы вычисления. В качестве иллюстрации и без ограничения на фигуре 1 показан первый пример вычисления вектора подобия в соответствии с нормированным центрированным коэффициентом корреляции (в качестве показателя подобия) с рангом 2 посредством предоставления изображения кожаной сумки с размером 1637×1601 в качестве первого изображения 1-А. В этом контексте кожаная сумка представляет собой материальный предмет.

В соответствии с этим первым примером второе изображение 1-В с размером 768x825 является изображением части упаковки, изготовленной из полужесткого пенопласта. Вычисляется индекс подобия между эталонным фрагментом первого изображения 1-А и инспектируемыми фрагментами 1, 2 и 3 с размером 128×128 второго изображения 1-В. Полученные значения нормированного центрированного коэффициента корреляции (в качестве индексов подобия) составляют соответственно -0,029 (фрагмент 1), -0,050 (фрагмент 2) и 0,032 (фрагмент 3). При упорядочивании в порядке возрастания абсолютных значений этих индексов подобия ранг 1 соответствует фрагменту 2, ранг 2 соответствует фрагменту 3, и ранг 3 соответствует фрагменту 2. Вектор подобия с рангом 2, приложенный к эталонной точке, центру эталонного фрагмента а, впоследствии указывает в направлении центра совпадающего фрагмента с рангом 2, в данном случае центра фрагмента 3, при этом считается, что координаты этих двух центров определяют в одной и той же ортонормированной системе отсчета, и норма вектора подобия нормирована на 1.

На фигуре 1 также показан второй пример вычисления вектора подобия в соответствии с нормированным центрированным коэффициентом корреляции (в качестве показателя подобия) путем предоставления в качестве первого изображения прежнего изображения 1-А и в качестве второго изображения 2-С изображения керамики с размером 1142×1162. Эталонный фрагмент b последовательно сравнивают с каждым из группы инспектируемых фрагментов, соответствующих фрагменту/размеру 128×128, преобразуемому пиксель в пиксель. Значения полученного нормированного центрированного коэффициента корреляции (в качестве индексов подобия) составляют корреляционную фигуру 255×255, имеющую локальные экстремумы различных рангов, которая представлена в качестве полутонового изображения 1-D или полутоновой поверхности 1-Е. Вектор подобия с рангом 2, приложенный к эталонной точке, центру эталонного фрагмента b, впоследствии указывает в направлении центра совпадающего фрагмента, предлагающего локальные максимумы ранга 2 среди значений вычисленного коэффициента корреляции (индексов подобия).

В соответствии с третьим примером реализации настоящего изобретения, показанным на фигуре 2, векторы подобия вычисляют в соответствии с нормированным центрированным коэффициентом корреляции (в качестве индекса подобия) на предметном изображении 2-А элемента кожаной сумки и эталонном изображении 2-В упаковочного элемента, изготовленного из полужесткого пенопласта, после фильтрования изображений при помощи полосового фильтра (в данном случае реальная часть вейвелета Габора) 2-С между эталонным фрагментом 128×128 и инспектируемой частью 128×128 в сплошных линиях, соответственно в точечных линиях, извлеченных из фильтрованных изображений 2-D и 2-Е. Векторы подобия с рангом 2 (соответственно рангом 1), связанные с вторичными (соответственно первичными) локальными максимумами корреляционных фигур, обозначены белым (соответственно черным) на соответствующих корреляционных фигурах 2-F со сплошными линиями и 2-G с точечными линиями.

В соответствии с четвертым примером реализации настоящего изобретения, который показан на фигуре 3, в качестве первого изображения 3-А используют изображение предмета, изготовленного из матированного стекла, с размером 384×384, которое захвачено в отражении при рассеянном освещении. Для второго примера в качестве второго изображения или эталонного изображения используют изображение 3-В такого же размера, синтезированное при помощи метода реакции-диффузии из начального числа. На изображении 3-С показано поле векторов подобия с рангом 1, вычисленных при помощи нормированной центрированной корреляции с рангом 1 в качестве показателя подобия и сравнения эталонных фрагментов изображения 3-А размером 32×32, каждый из которых центрирован на одном узле регулярной сетки с шагом 32×32, с инспектируемыми фрагментами с размером 32×32 изображения 3-В. Затем каждый вектор подобия прикладывают к центру эталонного фрагмента и направляют к центру инспектируемого фрагмента, имеющего наибольший коэффициент подобия с указанным эталонным фрагментом. Норма каждого вектора подобия соответствует значению указанного коэффициента подобия, при этом следует понимать, что координаты этих двух центров определяют в одной и той же ортонормированной системе отсчета.

На фигуре 4 показано поле векторов отпечатка (нижнее изображение), сформированное путем наложения поля векторов подобия, вычисленных в соответствии с регулярной сеткой при помощи первого способа с рангом k (верхнее изображение), и поля векторов подобия, вычисленных в соответствии с точками интереса при помощи другого способа с рангом l (среднее изображение). Каждый из векторов подобия регистрируется в своей точке приложения в поле векторов отпечатка и векторно суммируется, когда это необходимо, с векторами подобия, которые прикладываются в этой же точке.

На фигуре 5 показано графическое представление, образующее поле векторов отпечатка, поля векторов подобия с рангом 1, которое получено путем сравнения первого изображения, предмет которого представляет собой первый печатный документ с напечатанным рисунком, со вторым изображением или эталонным изображением, предмет которого представляет собой второй документ с таким же напечатанным рисунком, но отличающийся от первого. Поле векторов подобия вычислено путем корреляции эталонных фрагментов и инспектируемых частей, центрированных на узлах эталонной сетки 64×64, с интерполяцией пика корреляции вблизи maxima maximorum.

На фигуре 6 показано представление реляционного отпечатка, извлеченного из фигуры 5, где перечислены (фиг. 6-А) в пикселях координаты u и v каждого из векторов подобия, чьи (эталонные) точки приложения распределены в соответствии с регулярной сеткой (фиг. 6-В) с шагом 64×64 и начинаются в х=0 и у=175, чтобы закончиться в х=1856 и у=1455, в соответствии с тремя классами векторов подобия после использования энтропийного критерия (см. фигуру 7): беспорядочный класс, который занимает большую часть фигуры 5, и два регулярных класса, соответствующие зонам с напечатанным рисунком в верхнем левом и нижнем правом углах, соответственно. Графическое изображение (фиг. 6С) соответствует вычислению точек (x+w, y+v) без применения коэффициента масштабирования для визуализации, как используется для векторов на фигуре 5, что также позволяет визуально заметить 3 ранее упомянутых класса. Следует отметить, что шаги используемой сетки (х, у) могут быть сохранены в файле со связанными параметрами или, альтернативно, в самом реляционном отпечатке.

На фигуре 7 показано угловое распределение беспорядочного класса и регулярного класса, как отмечено выше в настоящем документе, полученных с использованием энтропийного критерия, например гистограммы углового распределения векторов подобия в окрестности 1×5 вокруг каждого вектора подобия (здесь два вектора подобия выровнены с каждой стороны рассматриваемого вектора подобия, исключая граничный эффект). Тригонометрический круг разделен на 8 угловых секторов по 45 градусов каждый, и распределение анализируют в соответствии с тем, принадлежат ли углы векторов подобия окрестности к тому или другому угловому сектору. В качестве порогового значения считается, что, если по меньшей мере три сектора из 8 доступных активированы для одной и той же окрестности, то центральный вектор должен принадлежать беспорядочному классу; иначе он будет принадлежать упорядоченному классу векторов подобия.

На фигуре 8 показан способ двоичного или четвертичного кодирования вектора подобия реляционного отпечатка. В соответствии с ориентацией вектора подобия при четвертичном кодировании будет присвоено значение Северо-Запада, Юго-Запада, Северо-Востока или Юго-Востока розы ветров. При двоичном выражении будет считаться, что вектор, ориентированный на Северо-Запад или Юго-Восток, независимо, будет принимать значение «1», и вектор, ориентированный на Северо-Восток или Юго-Запад, независимо, будет принимать значение «0», или наоборот.

На фигуре 9 показаны статистические результаты, полученные путем двоичного кодирования реляционных отпечатков с образованием тем самым реляционных сигнатур.

Для того чтобы установить эти результаты, реляционные отпечатки 200 бумажных листов, принадлежащих одной и той же пачке, были изображены на элементе порядком одного см². Каждый из реляционных отпечатков образован из поля векторов подобия с рангом 1, вычисленных при помощи корреляции между последующими эталонными фрагментами и инспектируемыми частями 64×64 пикселей, в соответствии с регулярной сеткой узлов с шагом 24×24 пикселя, между центрированным предметным изображением, нормированном при помощи его стандартной девиации, и изображением обратного кода двоичного числа в качестве эталонного изображения (инверсия предметного изображения в контексте анализа изображений). Для каждого реляционного отпечатка 11×15 векторов подобия подвергают двоичному кодированию, как описано выше в настоящем документе, при этом 165 результирующих бит логически связывают для формирования реляционной сигнатуры.

График 9-А представляет хеммингово расстояние, вычисленное по 200 парам реляционных сигнатур (165 бит каждая), выведенных из результатов захвата одних и тех же бумажных элементов (точечные линии), и хеммингово расстояние, вычисленное по 200 парам реляционных сигнатур (165 бит каждая), выведенных из результатов захвата различных бумажных элементов (сплошная линия). На графике 9-В показана гистограмма хемминговых расстояний между реляционными сигнатурами, выведенными из результатов захвата различных бумажных элементов. Среднее расстояние составляет (49,99+/-4,66) %. Эти статистические данные демонстрируют хорошую потенциальную дискриминацию различных и идентичных бумажных элементов при помощи предлагаемого способа.

На графике 9-С показана гистограмма хемминговых расстояний между реляционными сигнатурами, выведенными из результатов захвата одних и тех же бумажных элементов. Среднее расстояние составляет (45+/-1,97) %.

На фигуре 10 показано четвертичное кодирование в соответствии с розой ветров реляционного отпечатка предметного изображения по отношению к эталонному изображению при помощи взаимно-однозначного связывания ориентированных равнобедренных треугольников с направлениями ЮЗ, ЮВ, СВ, СЗ розы ветров.

На фигуре 11 поясняется схема визуального криптографического типа, созданная на основе четвертичной реляционной сигнатуры. Построение разделенного изображения 211-В, относящегося к визуальному криптографическому типу, (двоичного) изображения сообщения на основе реляционной сигнатуры предыдущей фигуры 11-А, приравниваемой к разделенному изображению 1, происходит следующим образом: если значение текущего бита (двоичного) сообщения равняется 1 (соответственно 0), соответствующий треугольник выбирают на изображении 2 таким образом, чтобы образовать квадрат (соответственно треугольник) путем присоединения к текущему треугольнику разделенного изображения 1.

Изображение, получаемое в результате наложения/складывания двух предыдущих разделенных изображений, дает сообщение 11-С.

На фигуре 12 показана другая схема визуального криптографического типа с изображением для проверки целостности при помощи пользующейся доверием третьей стороны на основе четвертичной реляционной сигнатуры.

На уменьшенном изображении 12-А показана реляционная сигнатура, служащая в качестве разделенного изображения 1. На уменьшенном изображении 12-В показано разделенное изображение 2. На уменьшенном изображении 12-С показано изображение для проверки целостности (хранимое пользующейся доверием третьей стороной). Уменьшенное изображение 12-D соответствует изображению после наложения разделенных изображений 1 и 2, и уменьшенное изображение 12-Е соответствует изображению после наложения изображения для проверки и разделенных изображений 1 и 2. На уменьшенном изображении 12-F показано изображение после наложения изображения для проверки и разделенного изображения 2. На уменьшенном изображении 12-G показан результат в случае выполнения злонамеренных манипуляций с разделенным изображением 2 (превращение «0» в «8»). На уменьшенном изображении 12-Н показано изображение после наложения изображения для проверки и подверженных манипуляциям разделенных изображений 1 и 2, и на уменьшенном изображении 12-I показано изображение после наложения изображения для проверки и подверженного манипуляциям разделенного изображения 2: аномалии видны в том месте, где имели место манипуляции. Уменьшенное изображение 12-J представляет собой изображение после наложения изображения для проверки и не подверженного манипуляциям разделенного изображения 1: аномалии отсутствуют во всем изображении.

На фигуре 13 показаны два случая реляционного стимула (здесь визуального), полученного в результате когнитивного обусловливания реляционного отпечатка.

Изображение 13-А показывает визуальный реляционный стимул в качестве графического представления стрелок беспорядочных и регулярных классов реляционного отпечатка изображения бумажного документа с напечатанным рисунком относительно изображения другого печатного документа, но с этим же напечатанным рисунком (реляционный отпечаток поля векторов отпечатка, вычисленных с использованием в качестве показателя подобия взаимной корреляции с рангом 1, эталонные точки являются узлами регулярной сетки). Это показывает беспорядочную область, т.е. область, в которой векторы подобия являются беспорядочными. Эта область соответствует области, в которой только микроструктура бумаги является видимой на двух образцах. Две регулярные области, содержащие регулярные векторы подобия, возникают в запечатанных зонах в верхнем левом и нижнем правом углах изображения. Если один из двух образцов является аутентичным, то, с одной стороны, аутентифицируется напечатанный рисунок на втором образце (с отклонениями на материал), но не микроструктуры второго образца, следовательно, это кандидат, который отличается от аутентичного образца с точки зрения основного материала. В этом случае опорное изображение представляет собой один из двух образцов, реализованных в способе.

На изображении 13-В также показано графическое изображение визуального реляционного стимула, но между двумя результатами захватами одно и того же бумажного документа с напечатанным рисунком. Показаны регулярные вектора подобия между двумя идентичными изображениями (с точностью до искажений, вызванных отсчетом при измерении (вручную в этом случае)) одного и того же бумажного образца. Если один из двух образцов является аутентичным, то происходит аутентификация напечатанного рисунка на втором образце, а также и микроструктуры второго образца, следовательно, это аутентичный образец с точки зрения основного материала.

На фигуре 14 показан другой тип реляционного стимула в качестве графического изображения цветных или полутоновых сегментов. На изображении 14-А показано представление векторов подобия реляционного отпечатка для изображения бумажного документа с напечатанным рисунком относительно изображения другого печатного документа, но с таким же напечатанным рисунком (реляционный отпечаток поля векторов отпечатка, вычисленных с использованием в качестве показателя подобия детектора/дескриптора A-KAZE, после полосовой фильтрации изображений). Каждый из сегментов когнитивного обусловливания связывает характеристическую эталонную точку, обнаруженную в предметном изображении, с ее аналогом в эталонном изображении изображения, которое получено путем конкатенирования двух предыдущих изображений. Это показывает то, что в этой другой форме представления два различных образца создают соединения между подобными точками только в запечатанных зонах в верхнем левом и нижнем правом углах изображения, и, напротив, ничего в местоположении, где на двух образцах видна только микроструктура бумаги. В этом случае опорным изображением является смежное положение образцов.

На изображении 14-В показано подобное представление, но между двумя результатами захвата одного и того же печатного документа с напечатанным рисунком. Это показывает то, что два идентичных образца создают соединения между подобными точками, которые распределены по всем образцам (по запечатанной части и исходящей от микроструктуры части), и в очень большом количестве по сравнению с предыдущим случаем (порядка в 10-20 раз больше предыдущего случая).

На фигуре 15 показано практическое применение для проверки целостности напечатанного рисунка. Во время этой проверки визуальное отображение реляционного отпечатка указывает на зоны отсутствия подобия, которые выражены путем преобладающего локального появления беспорядочных векторов подобия. Реляционный отпечаток был получен с использованием в качестве показателя подобия взаимной корреляции и ранга 1, при этом эталонные точки выбраны на основе регулярной сетки. В этом случае опорное изображение представляет собой оригинальное изображение, предоставляемое в способе. В соответствии с этим практическим применением уменьшенное изображение 15-А соответствует оригинальному изображению, уменьшенное изображение 15-В представляет модифицированное изображение, а уменьшенное изображение 15-С является визуальным отображением реляционного отпечатка в результате сравнения этих двух изображений.

На фигуре 16 показан режим биометрической аутентификации путем визуального отображения реляционного отпечатка между двумя результатами захвата различных отпечатков кожи и аутентичным эталонным результатом захвата. Это было выполнено с использованием в качестве показателя подобия взаимной корреляции и ранга 1, при этом эталонные точки получены из регулярной сетки, и повторное позиционирование детекторным/дескрипторным методом изображений-кандидатов относительно оригинального изображения осуществлено перед вычислением векторов подобия.

Это показывает, что два различных отпечатка производят в значительной степени беспорядочное поле векторов подобия (изображенный слева случай - изображение-кандидат 2 в сравнении с оригинальным изображением), тогда как регулярные и небольшие поля векторов подобия возникают (изображенный справа случай - изображение-кандидат 1 в сравнении с оригинальным изображением), когда два отпечатка имеют общую область аутентификации. Отметим, что граница между серыми зонами и черными зонами повторно позиционированных изображений также обнаруживается на этих векторах подобия, точно также как было сказано в практическом применении для проверки целостности. В этом случае опорное изображение представляет собой оригинальное изображение, предоставляемое в способе.

Отметим, что «повторно позиционированное» изображение может быть релевантным визуальным представлением в контексте настоящего изобретения в том отношении, что оно не может быть сравнимо с изображением типа кожи в случае 2, при этом характеристическая микротекстура отпечатка пальца всегда распознается на результатах захвата 1.

На фигуре 16 уменьшенное изображение 16-А показывает оригинальное аутентичное изображение, уменьшенное изображение 16-В представляет необработанное изображение-кандидат 1, уменьшенное изображение 16-С показывает «повторно позиционированное» изображение-кандидат 2, уменьшенное изображение 16-D соответствует повторно позиционированному изображению-кандидату 1, уменьшенное изображение 16-Е представляет собой визуальное отображение изображения 2 в сравнении с оригинальным изображением, а уменьшенное изображение 16-F представляет собой визуальное отображение изображения 1 в сравнении с оригинальным изображением.

На фигуре 17 показаны примеры относительных преобразований, примененных к одному из двух результатов захвата одного и того же материального предмета, причем на фигуре показаны довольно постоянные рисунки полей векторов подобия и показаны возможности реализации в режиме реального времени, когда пользователь воздействует на сенсорный экран одновременно с осуществлением вычислений и визуального отображения. На уменьшенных изображениях показано следующее:

- 17-А показывает увеличение на 5%,

- 17-В показывает повторное позиционирование (квази-нулевое преобразование)

- 17-С показывает поворот на 5° в сочетании с поступательным перемещением

- 17-D показывает простое поступательное перемещение.

Изобретение относится к области информационных технологий, а именно к способу определения реляционного отпечатка между двумя изображениями. Технический результат заключается в повышении точности определения реляционного отпечатка предметного изображения. Способ определения реляционного отпечатка между двумя изображениями включает предоставление изображения материального предмета и выбранного эталонного изображения, отличного от первого изображения, вычисление векторов подобия между фрагментами, посредством показателя подобия и избранного ранга, которые выбирают для получения поля векторов отпечатка, образованного векторами подобия, причем поле векторов отпечатка содержит по меньшей мере одну беспорядочную область в контексте энтропийного критерия, и запись представления по меньшей мере одной беспорядочной области полученного поля векторов отпечатка в качестве реляционного отпечатка. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Способ определения реляционного отпечатка между двумя изображениями, предусматривающий следующие стадии:

- предоставление изображения материального предмета и выбранного эталонного изображения, отличного от первого изображения,

- вычисление векторов подобия между фрагментами, принадлежащими соответственно к изображению материального предмета и эталонному изображению, посредством показателя подобия и избранного ранга, которые выбирают для получения поля векторов отпечатка, образованного векторами подобия, причем поле векторов отпечатка содержит по меньшей мере одну беспорядочную область в контексте энтропийного критерия, и

- запись представления по меньшей мере одной беспорядочной области полученного поля векторов отпечатка в качестве реляционного отпечатка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисление вектора подобия включает:

- определение метки, общей для изображения материального предмета и эталонного изображения,

- определение в одном изображении, выбранном из изображения материального предмета и эталонного изображения, набора эталонных фрагментов, каждый из которых связан по меньшей мере с одной эталонной точкой, имеющей координаты в общей системе отсчета,

- поиск на другом изображении, выбранном из изображения материального предмета и эталонного изображения, совпадающих фрагментов, каждый из которых сопоставляется с эталонным фрагментом, с которым соответствующие совпадающие фрагменты имеют степень подобия, и каждый из которых связывается по меньшей мере с одной эталонной точкой, имеющей координаты в общей системе отсчета, и

- вычисление координат каждого вектора подобия на основании координат эталонных точек каждого эталонного фрагмента и каждого связанного совпадающего фрагмента.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что эталонные фрагменты заранее определяют на основании заданной сетки эталонных фрагментов.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поиск совпадающих фрагментов предусматривает для каждого эталонного фрагмента вычисление группы индексов подобия между частью одного изображения, соответствующей указанному эталонному фрагменту, и инспектируемой частью другого изображения, причем инспектируемая часть смещается в другом изображении для вычисления каждого индекса подобия выбором в качестве совпадающего фрагмента, связанного с указанным эталонным фрагментом, инспектируемой части с заданной степенью подобия указанному эталонному фрагменту.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что поиск совпадающих фрагментов включает:

- определение для другого изображения набора инспектируемых фрагментов,

- для каждого эталонного фрагмента:

- вычисление группы индексов подобия, причем каждый индекс подобия вычисляют между частью одного изображения, соответствующей указанному эталонному фрагменту, и частью другого изображения, соответствующей инспектируемому фрагменту, причем инспектируемый фрагмент отличается для каждого вычисления индекса подобия, и

- выбор в качестве одного из совпадающих фрагментов, связанного с указанным эталонным фрагментом, инспектируемого фрагмента с заданной степенью подобия указанному эталонному фрагменту.

6. Способ по любому из пп. 2–5, отличающийся тем, что определение наборов эталонных и инспектируемых фрагментов осуществляют путем реализации алгоритма выявления и описания характеристических признаков.

7. Способ по любому из пп. 1–5, отличающийся тем, что векторы подобия вычисляют в плоскости или двухмерном пространстве.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает перед фазой вычисления векторов подобия преобразование одного и/или другого из указанных изображений.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что преобразование представляет собой регистрацию.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусматривает перед фазой вычисления векторов подобия определение одного из по меньшей мере следующих параметров:

- размер, форма, положение одного или более эталонных фрагментов и совпадающих фрагментов, порядок использования одного изображения и другого изображения, и

- размер и форма окна оценки для определения существования беспорядочной области.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисление поля векторов отпечатка включает в себя:

- вычисление множества полей промежуточных векторов подобия между одним из двух изображений и другим изображением, претерпевшим преобразование, которое отличается от одного промежуточного вектора подобия к другому, и

- сравнение полей промежуточных векторов подобия между собой и сохранение поля промежуточных векторов подобия с оптимумом, максимумом или минимумом подобия в качестве поля векторов подобия отпечатка.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусматривает перед записью разложение поля векторов подобия на по меньшей мере одну так называемую регулярную часть и одну так называемую беспорядочную часть, которая состоит в распределении каждого из векторов подобия в одну из регулярной и беспорядочной частей в соответствии с областным энтропийным критерием.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, когда локальный оптимум подобия выбирают с порядком, равным единице, для локального ранга, соответствующий вектор подобия добавляют либо в беспорядочную компоненту поля векторов отпечатка, либо в регулярную компоненту поля векторов отпечатка, в зависимости от того, удовлетворяет ли он областному энтропийному критерию, причем нулевой вектор впоследствии добавляют в регулярную компоненту или в беспорядочную компоненту, соответственно.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусматривает сжатие поля векторов отпечатка и запись результата сжатия в качестве реляционного отпечатка.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусматривает применение цифрового представления реляционного отпечатка в качестве относительной или реляционной сигнатуры изображения материального предмета относительно эталонного изображения.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что запись реляционного отпечатка связывают с записью по меньшей мере одного из применяемых изображений.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предусматривает одно из визуального, слухового и тактильного представления реляционного отпечатка.

18. Способ по п. 2, отличающийся тем, что эталонные фрагменты заранее определяют на основании набора отдельных унитарных фрагментов с регулярной или нерегулярной формой, размером и положением, причем фрагменты могут перекрываться.

19. Способ по п. 2, отличающийся тем, что эталонные фрагменты заранее определяют автоматически адаптируемым путем посредством реализации алгоритма выявления и описания характеристических признаков.

20. Способ по п. 5, отличающийся тем, что степень подобия соответствует избранному рангу инспектируемого фрагмента, сохраненного в качестве совпадающего фрагмента, в группе инспектируемых фрагментов.

21. Способ по п. 18, отличающийся тем, что реляционная сигнатура записывается для последующего применения.

22. Способ по п. 15, отличающийся тем, что включает:

вычисление первого реляционного отпечатка изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению, регистрацию изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению, основанному на этом первом реляционном отпечатке, и последующее вычисление второго реляционного отпечатка зарегистрированного изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению, причем второй реляционный отпечаток используют для определения реляционной сигнатуры.

23. Способ по п. 15, отличающийся тем, что включает:

вычисление первого реляционного отпечатка изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению, регистрацию изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению, основанному на этом первом реляционном отпечатке;

последующее вычисление второго реляционного отпечатка зарегистрированного изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению, регистрацию зарегистрированного изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению на основе второго реляционного отпечатка; и

последующее вычисление третьего реляционного отпечатка зарегистрированного изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению, причем третий реляционный отпечаток используют для определения реляционной сигнатуры.

24. Способ по п. 21, отличающийся тем, что он используется в схеме визуального криптографического типа.

25. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реляционный отпечаток записывают в качестве списка наборов векторов подобия, которые связаны со своими эталонными точками, в соответствии с классом, к которому они принадлежат.

26. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает применение в качестве реляционного стимула изображения материального предмета по отношению к эталонному изображению когнитивного обусловливания реляционного отпечатка.

27. Способ унитарной аутентификации материальных предметов, в котором каждый материальный предмет, который подлежит аутентификации, принадлежит к семейству предметов, которые содержат область аутентификации с по существу случайной, внутренней непрерывной структурой среды, и одно и то же эталонное изображение используют для аутентификации набора материальных предметов, при этом способ состоит из:

- определения для каждого материального предмета реляционного отпечатка между эталонным изображением и по меньшей мере одним изображением области аутентификации материального предмета согласно способу по п. 1,

- определения из каждого реляционного отпечатка реляционной сигнатуры,

- записи реляционной сигнатуры вместе с эталонным изображением в виде набора аутентичных реляционных сигнатур, и

- аутентификации кандидата материального предмета, включающей:

- определение для реляционного отпечатка между эталонным изображением и изображением области аутентификации кандидата материального предмета согласно способу по п. 1,

- определение по реляционному отпечатку между эталонным изображением и изображением области аутентификации кандидата материального предмета кандидата реляционной сигнатуры указанного кандидата материального предмета, и

- сравнение кандидата реляционной сигнатуры с реляционными сигнатурами набора аутентичных реляционных сигнатур и рассмотрение кандидата материального предмета как аутентичного, если кандидат реляционной сигнатуры аналогичен, согласно пороговому уровню, одной из реляционных сигнатур набора аутентичных реляционных сигнатур.

28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что изображение материального предмета регистрируется относительно эталонного изображения.

29. Способ по п. 27, отличающийся тем, что записывается положение области аутентификации на материальном предмете, подлежащем аутентификации.

30. Способ по любому из пп. 27–29, отличающийся тем, что изображения материальных предметов записываются.

31. Способ по любому из пп. 27–29, отличающийся тем, что каждая реляционная сигнатура записывается в ассоциации с изображением соответствующего материального предмета, и после этапа аутентификации записанное изображение, соответствующее реляционной сигнатуре аутентифицированного материального предмета, сравнивается с изображением кандидата материального предмета, чтобы проверить целостность.

32. Способ по любому из пп. 27–29, отличающийся тем, что аутентификация кандидата материального предмета выполняется с использованием электронного устройства, содержащего сенсорный экран для визуализации и выполненного с возможностью модификации увеличения визуализации изображения для аутентификации и/или изображения для проверки путем перемещения двух точек контакта на сенсорном экране.