Способ определения копии документа по цветному изображению документа Российский патент 2025 года по МПК G07D7/12 G06V10/20 

Заявленное техническое решение относится к области проверки документов, удостоверяющих личность, которые имеют разнообразные элементы защиты и различное заполнение.

В современном мире многие услуги оказываются дистанционно, однако для некоторых операций требуется подтверждение личности. Как правило, в таких случаях требуется предъявить оригинал документа, удостоверяющего личность. Мошенники могут заполучить копию такого документа и, выдавая его за оригинал, добиться оказания услуги.

Из уровня техники известны различные способы проверки документов, удостоверяющих личность, которые имеют разнообразные элементы защиты и различное заполнение. Например, в патенте [1], а также в работах [2, 3] анализируется copy detection pattern (CDP), который может использоваться в качестве защитного признака на товарах, медикаментах, а также документах. Паттерн представляет собой двумерный код. Отличительной чертой этого кода является то, что при его копировании или сканировании часть информации теряется, на основании этого можно определить подлинность рассматриваемого объекта.

Для выявления случаев предъявления подделок документов в работе [4] предлагается определять наличие голографических элементов защиты, которые представляют собой переливающиеся узоры. Для проверки этого элемента защиты используется видеопоток, а не отдельный кадр. На обычной копии даже если части голограмм и видны, то в видеопотоке они статичны, не переливаются, на основании чего копию можно отличить от оригинала.

В работах [5, 6] рассматривают различные техники печати. Благодаря анализу различных артефактов, которые появляются около букв, авторам удается различать документы, напечатанные на лазерных и струйных принтерах. Такой подход может быть расширен и применен для задачи определения того, снимался ли оригинал документа или же его копия.

В работе [7] авторы решают задачу детектирования копий документа, сравнивая гистограммы распределения цветности шаблона и рассматриваемого документа. Такой подход применяется для выявления только серых копий, а также предполагает наличие априорной информации о типе и шаблоне документа.

В отличие от подходов, приведенных выше, заявленное техническое решение не зависит от типа документа, его содержания и защитных свойств, т.к. опирается на анализ не содержимого документа, а его фона. Кроме этого, для принятия решения достаточно одного кадра.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники. Технический результат заключается в обеспечении способа определения копии документа по цветному изображению документа, который позволяет обеспечить устойчивость работы при различном освещении, устойчивость работы при ошибках цветовой калибровки устройства захвата изображения, устойчивость работы при предъявлении копий, полученных с использованием разных режимов (цветные копии, серые копии), независимость от типа документа и устойчивость работы при различных разрешениях.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается посредством заявленного способа определения копии документа по цветному изображению документа.

Заявленный способ определения копии документа по цветному изображению документа включает получение с использованием камеры при неконтролируемых условиях съемки изображения в модели RGB, на котором присутствует документ, при этом заявленный способ включает последовательные этапы: проективное исправление, цветовую нормализацию и выделение и анализ ахроматических пикселей, при этом проводят анализ фона документа и определение на основании цветовых характеристик, является ли фон бумагой, при этом на этапе проективного исправления применяют преобразование, призванное компенсировать проективные искажения документа, на этапе цветовой нормализации для компенсации цвета и яркости источника освещения используют цветовую нормализацию в модели "серого мира", для этого используют два преобразования: первое преобразование для того, чтобы компенсировать цвет источника освещения, и второе преобразование, которое позволяет компенсировать яркость источника освещения,

на этапе выделения и анализа ахроматических пикселей рассматривают четыре региона фона вокруг документа с некоторым отступом от его границ, по каждой части независимо принимается решение о том, является ли она ахроматической, при этом если хотя бы два региона фона признаются ахроматическими, то считается, что была захвачена распечатанная копия документа, а не оригинальный документ.

На фигурах представлены:

Фиг. 1: Пример работы алгоритма при захвате оригинального документа.

a) Входное изображение, зеленым выделен четырехугольник документа.

b) Результат проективного исправление, зеленым выделен прямоугольник документа.

c) Результат компенсации цвета источника освещения, для удобства визуализации все каналы всех пикселей домножены на

d) Результат компенсации яркости источника.

e) Ахроматические пиксели на изображении. Красным выделены пиксели, которые считаются серыми, желтыми прямоугольниками обозначены рассматриваемые части фона.

f) Результат анализа частей фона. Красным выделены зоны, которые признаны ахроматическими, зеленым - остальные.

Фиг. 2: Пример работы алгоритма при захвате оригинального документа под тусклым освещением.

a) Входное изображение, зеленым выделен четырехугольник документа.

b) Результат проективного исправление, зеленым выделен прямоугольник документа.

c) Результат компенсации цвета источника освещения, для удобства визуализации все каналы всех пикселей домножены на

d) Результат компенсации яркости источника.

e) Ахроматические пиксели на изображении. Красным выделены пиксели, которые считаются серыми, желтыми прямоугольниками обозначены рассматриваемые части фона.

f) Результат анализа частей фона. Красным выделены зоны, которые признаны ахроматическими, зеленым - остальные.

Фиг. 3: Пример работы алгоритма при захвате копии документа.

a) Входное изображение, зеленым выделен четырехугольник документа.

b) Результат проективного исправление, зеленым выделен прямоугольник документа.

c) Результат компенсации цвета источника освещения, для удобства визуализации все каналы всех пикселей домножены на

d) Результат компенсации яркости источника.

e) Ахроматические пиксели на изображении. Красным выделены пиксели, которые считаются серыми, желтыми прямоугольниками обозначены рассматриваемые части фона.

f) Результат анализа частей фона. Красным выделены зоны, которые признаны ахроматическими, зеленым - остальные.

Фиг. 4: Пример работы алгоритма при захвате копии документа под цветным освещением.

a) Входное изображение, зеленым выделен четырехугольник документа.

b) Результат проективного исправление, зеленым выделен прямоугольник документа.

c) Результат компенсации цвета источника освещения, для удобства визуализации все каналы всех пикселей домножены на

d) Результат компенсации яркости источника.

e) Ахроматические пиксели на изображении. Красным выделены пиксели, которые считаются серыми, желтыми прямоугольниками обозначены рассматриваемые части фона.

f) Результат анализа частей фона. Красным выделены зоны, которые признаны ахроматическими, зеленым - остальные.

Фиг. 5: Пример работы алгоритма при захвате копии документа под неравномерным освещением.

a) Входное изображение, зеленым выделен четырехугольник документа.

b) Результат проективного исправление, зеленым выделен прямоугольник документа.

c) Результат компенсации цвета источника освещения, для удобства визуализации все каналы всех пикселей домножены на

d) Результат компенсации яркости источника.

e) Ахроматические пиксели на изображении. Красным выделены пиксели, которые считаются серыми, желтыми прямоугольниками обозначены рассматриваемые части фона.

f) Результат анализа частей фона. Красным выделены зоны, которые признаны ахроматическими, зеленым - остальные.

Описание предложенного метода

Рассмотрим цветное изображение в модели RGB, на котором присутствует документ.Изображение получено с использованием камеры при неконтролируемых условиях съемки. Считаем известным положение документа на изображении, задаваемое ориентированным четырехугольником внешних границ (См. фиг. 1, 2, 3, 4, 5(a)). Метод предполагает анализ фона документа и определение на основании цветовых характеристик, является ли фон бумагой. Метод состоит из следующих последовательных этапов: проективное исправление; цветовая нормализация; выделение и анализ ахроматических пикселей.

Проективное исправление

Для удобства работы на следующих этапах применяется преобразование, призванное компенсировать проективные искажения документа. Для этого подсчитывается матрица проективного преобразования М из вершин четырехугольника документа в точки прямоугольника с фиксированными линейными размерами. Таким образом, вершины четырехугольника, задающего положение документа, переходят соответственно в где w, h - фиксированные линейные размеры итогового прямоугольника, а параметры х₀, у₀ определяют, сколько фона будет захвачено на получившемся изображении. Итоговое изображение размера (w+2х₀, h+2у₀) формируется при помощи обратной матрицы М^-1 путем вычисления прообраза каждого пикселя и усреднения значений в некотором окне вокруг него (См. фиг. 1, 2, 3, 4, 5(b)).

Цветовая нормализация

Для компенсации цвета и яркости источника освещения используется цветовая нормализация в модели "серого мира". Для этого используется два преобразования. Первое преобразование призвано компенсировать цвет источника освещения. Для этого вычисляется среднее значение в каждом канале для пикселей, принадлежащих области фона (не лежащих внутри прямоугольника документа), и происходит поканальная нормализация в каждом пикселе (См. фиг. 1, 2, 3, 4, 5(c)). Второе преобразование позволяет компенсировать яркость источника освещения. Для этого значение каждого пикселя нормируется на сумму его каналов и умножается на 255 (См. фиг. 1,2,3,4,5(d)). Выделение и анализ ахроматических пикселей.

На этом этапе рассматриваются четыре региона фона вокруг документа с некоторым отступом от его границ (См. фиг. 1, 2, 3, 4, 5(e)). По каждой части независимо принимается решение о том, является ли она ахроматической. Для этого подсчитывается и сравнивается с порогом доля площади "серых", то есть ахроматических, пикселей относительно площадл всей части фона (См. фиг. 1, 2, 3, 4, 5(е, f)). Функция определения того, является ли пиксель серым, выглядит следующим образом: , где - некоторый порог. В этом случае площадь серых пикселей можно записать как

Тогда если где - некоторый порог, то часть фона признается ахроматической. Иначе считается, что она содержит цветные элементы, а значит, не является бумагой.

Если хотя бы два региона фона признаются ахроматическими, то считается, что была захвачена распечатанная копия документа, а не оригинальный документ.

За счет присутствия этапа цветовой нормализации представленный алгоритм обладает техническим преимуществом при обработке документов, захваченных под разным освещением: цветным (См. фиг. 4), неравномерным (См. фиг. 5), тусклым (См. фиг. 2) и другими (См. фиг. 1, 3). Также метод основан на анализе именно фона, поэтому не зависит от типа документа, а также позволяет выявлять случаи предъявления копий, полученных с использованием разных режимов (цветные копии, серые копии). За счет приведения документа на этапе проективного исправления к фиксированным линейным еще одним преимуществом алгоритма является устойчивость при работе с изображениями различных разрешений.

Таким образом, рассмотрено техническое решение, позволяющее установить по единичному изображению документа, удостоверяющего личность, полученному при помощи камеры, факт захвата напечатанной на листе А4 цветной или черно-белой копии документа, а не оригинала. Целью заявленного технического решения является автоматизированная проверка предъявления копии страницы документа без каких-либо требований к наличию информации о типе документа или информации о содержимом документа. Заявленное техническое решение будет актуально для проверки документов, удостоверяющих личность, которые имеют разнообразные элементы защиты и различное заполнение.

Список литературы

[1] Haas В., Zeller С, Xu Z. Copy detection system using correlations of copy detection patterns: пат.7787152 США. - 2010.

[2] Picard J. Digital authentication with copy-detection patterns // Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques V. - SPIE, 2004. - T. 5310. - C. 176-183.

[3] Pulfer В. et al. Anomaly localization for copy detection patterns through print estimations //2022 IEEE International Workshop on Information Forensics and Security (WIFS). - IEEE, 2022. - C. 1-6.

[4] Kada O. et al. Hologram detection for identity document authentication /Anternational Conference on Pattern Recognition and Artificial Intelligence. - Cham: Springer International Publishing, 2022. - C. 346-357.

[5] Gebhardt J. et al. Document authentication using printing technique features and unsupervised anomaly detection // 2013 12th International conference on document analysis and recognition. - IEEE, 2013. - C. 479-483.

[6] Schulze C. et al. Using DCT features for printing technique and copy detection // Advances in Digital Forensics V: Fifth IFIP WG 11.9 International Conference on Digital Forensics, Orlando, Florida, USA, January 26-28, 2009, Revised Selected Papers 5. - Springer Berlin Heidelberg, 2009. - C. 95-106.

[7] Kunina I.A., Padas O.A., Kolomyttseva O.A. Verification of color characteristics of document images captured in uncontrolled conditions // Computer. - 2024. - T. 48. - C. 4.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении способа определения копии документа по цветному изображению и обеспечении устойчивости работы при различном освещении, ошибках цветовой калибровки устройства захвата изображения, при предъявлении копий, полученных с использованием разных режимов, а также обеспечении независимости от типа документа и устойчивости работы при различных разрешениях. Способ включает: получение с использованием камеры при неконтролируемых условиях съемки изображения в модели RGB, проективное исправление, цветовую нормализацию и выделение и анализ ахроматических пикселей; при этом проводят анализ фона документа и определение на основании цветовых характеристик, является ли фон бумагой; при этом на этапе проективного исправления применяют преобразование, призванное компенсировать проективные искажения документа; на анализе ахроматических пикселей рассматривают четыре региона фона вокруг документа, по каждой части независимо принимается решение о том, является ли она ахроматической, если хотя бы два региона фона признаются ахроматическими, то считается, что была захвачена распечатанная копия документа, а не оригинальный документ. 5 ил.

Способ определения копии документа по цветному изображению документа, включающий получение с использованием камеры при неконтролируемых условиях съемки изображения в модели RGB, на котором присутствует документ, отличающийся тем, что включает последовательные этапы: проективное исправление, цветовую нормализацию и выделение и анализ ахроматических пикселей, при этом проводят анализ фона документа и определение на основании цветовых характеристик, является ли фон бумагой,

при этом на этапе проективного исправления применяют преобразование, призванное компенсировать проективные искажения документа,

на этапе цветовой нормализации для компенсации цвета и яркости источника освещения используют цветовую нормализацию в модели "серого мира", для этого используют два преобразования: первое преобразование для того, чтобы компенсировать цвет источника освещения, и второе преобразование, которое позволяет компенсировать яркость источника освещения,

на этапе выделения и анализа ахроматических пикселей рассматривают четыре региона фона вокруг документа с некоторым отступом от его границ, по каждой части независимо принимается решение о том, является ли она ахроматической, при этом если хотя бы два региона фона признаются ахроматическими, то считается, что была захвачена распечатанная копия документа, а не оригинальный документ.