Verfahren zum Aufbringen eines Bildes mit eingebetteter

Zusatzinformation auf einen Datenträger

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Bildes mittels eines Ausgabegeräts auf einen Datenträger, insbesondere auf eine Daten- oder Ausweiskarte.

Beim Aufbringen von Bildinformation auf einen Datenträger, insbesondere beim Aufbringen von Bildinformation, die einen Datenträger, wie insbesondere eine Wert- oder Ausweiskarte individualisiert, wird diese heutzutage vielfach mit Hilfe von Laserbeschriftungsanlagen in eine entsprechende Schicht des Datenträgers eingeschrieben. Dabei wird durch einen in seiner Intensität mo- dulierten Laserstrahl das Datenträgermaterial gezielt so geschwärzt, dass sich Bildpunkt für Bildpunkt die gewünschte Bildinformation, also z.B. ein Por- traitfoto des Karteninhabers sowie ein dessen Namen wiedergebender Schriftzug ergibt.

Die Bildinformation, insbesondere das Portraitfoto liegt dabei in digitaler Form als Bildpunktmatrix vor.

Die Anzahl der gespeicherten Bildpunkte hängt dabei von der gewünschten Größe des Bildes auf dem Datenträger und dem Auflösungsvermögen der als Ausgabegerät dienenden Laserbeschriftungsanlage ab.

Obwohl derartige mittels Laserlicht eingebrachten Bildinformationen eine hohe Fälschungssicherheit gewährleisten, ist es auf dem Gebiet von Sicherheitsdokumenten nach wie vor ein Bedürfnis, die Fälschungssicherheit immer weiter zu erhöhen.

Um die Fälschungssicherheit von Bildern auf Wert- und Sicherheitsdokumenten zu erhöhen, wurde bereits vorgeschlagen, die Form der einzelnen Bildpunkte eines aus Bildpunkten zusammengesetzten Bildes zu variieren, so dass sich das Bild aus einer Vielzahl von gleichen, nicht regelmäßig geformten Bildpunkten, z.B. Buchstaben, Zahlen oder Fantasieformen zusammensetzt. Zum Sichtbarmachen der jeweiligen Formen der Bildpunkte ist ein spe-

zielles zweidimensionales Punkte- oder Lochgitter erforderlich, so dass die Bildpunktform als Moire-Muster sichtbar wird (R. L. van Renesse, Optical Document Security, 3. Auflage, Artech House Optoelectronics Library, 2005; Seite 159).

Ferner wurde vorgeschlagen, Mikrotexte als phasenmoduliertes Linienraster über einem Hintergrund vorzusehen, wobei mit Hilfe eines speziellen zugeordneten Linienrasters verschiedene Bilder sichtbar gemacht werden können (s. a.a.O. , Seite 157f.).

Ferner wurde auch versucht, Bilder aus Mikroschrift aufzubauen, bei denen alle Bildpunkte des Hintergrundes die gleiche Graustufe oder den gleichen Farbwert aufweisen. Dementsprechend besitzen auch die für die einzelnen Bildpunkte verwendeten Schriftzeichen untereinander die gleiche Graustufe oder Farbe. Das Bild wird dann durch die Anordnung verschiedener Schriftzeichen mit unterschiedlichem Auffüllfaktor, also mit unterschiedlicher Bedeckung des jeweils zugeordneten Bildpunktbereichs erzeugt. In diesem Fall ist der Text nicht wählbar. Wird umgekehrt ein vorgegebener Text verwendet, so müssen die Graustufen oder Farbwerte der Einzelzeichen variiert werden, was jedoch zu einer schlechten Bildqualität führt.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zum Aufbringen eines Bildes mittels eines Ausgabegerätes auf einen Datenträger bereitzustellen, bei dem zur weiteren Erhöhung der Fälschungs- Sicherheit des Datenträgers ein neuartiges Sicherheitsmerkmal vorgesehen ist, das für das unbewaffnete menschliche Auge unsichtbar mit einfachen optischen Mitteln sichtbar gemacht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Um ein neues optisches Sicherheitsmerkmal für einen Datenträger, insbesondere für einen kartenförmigen Datenträger, wie beispielsweise einer Daten-, Wert- oder Ausweiskarte, bereitzustellen, wird in ein auf den Datenträger aufzubringendes Bild Zusatz- oder Mikroinformation eingebettet, die aus einer Vielzahl von Bildpunkten entsprechend dem Auflösungsvermögen des Ausga-

begeräts besteht, denen jeweils positive und negative Grau- oder Helligkeitswerte zugeordnet sind. Die Grau- oder Helligkeitswerte der Bildpunkte der Zusatzinformation werden den Grau- oder Helligkeitswerten der Bildpunkte des eigentlichen Bildes überlagert, wobei die Anzahl der Bildpunkte des auf- zubringenden Bildes gegebenenfalls vorher an das Ortsauflösungsvermögen des Ausgabegerätes angepasst wurde. Das aufzubringende Bild wird dann zusammen mit der auf diese Weise eingebetteten Zusatz- oder Mikroinformation entsprechend den Grau- oder Helligkeitswerten der Bildpunkte Bildpunkt für Bildpunkt auf dem Datenträger aufgezeichnet.

Obwohl in einem Bild nur positive Grau- oder Helligkeitswerte der Bildpunkte auftreten können, sind zum Einbetten der Zusatz- oder Mikroinformation sowohl positive als auch negative Werte erforderlich, um die Grau- oder Helligkeitswerte einiger Bildpunkte zuerhöhen und um im Gegenzug dazu die Grau- oder Helligkeitswerte anderer Bildpunkte zu erniedrigen, so dass sich der dem unbewaffneten menschlichen Augen bieten Grau- oder Helligkeitseindruck des Bildes mit Zusatz- oder Mikroinformation gegenüber dem des originalen Bildes nicht ändert.

Beim Aufbringen oder Drucken eines bunten Bildes kann die Einbettung der Zusatz- oder Mikroinformation auch durch eine Variation der Farbwerte der einzelnen Bildpunkte, also durch änderungen der Farbart oder der Farbsättigung erfolgen. Auch hierbei sind die änderungen der Farbart oder der Farbsättigung der einzelnen Bildpunkte so zuwählen, dass die änderung von Farbart oder Farbsättigung in einigen Bildpunkten durch eine entgegengesetzte änderung von Farbart oder Farbsättigung in anderen Bildpunkten kompensiert wird, um den gesamt Eindruck des Bildes nicht zu ändern.

Auf diese Weise lässt sich Zusatz- oder Mikroinformation, also Bildinformati- on, die mit bloßem Auge nicht erkennbar ist, in ein Bild, beispielsweise in ein Portraitfoto oder auch in jedes andere Bild einbetten, dass das eigentliche Bild, wenn es mit bloßem Auge betrachtet wird, genauso erscheint, wie es auch erscheinen würde, wenn es ohne die Zusatzinformation auf den Datenträger aufgebracht worden wäre.

Die Erfindung nutzt also die hohen Ortsfrequenzen des Bildes, die im Bereich des Ortsauflösungsvermögens des Ausgabegerätes und oberhalb des Auflö-

sungsvermögens des menschlichen Auges liegen, um zusätzliche Information in das Bild so einzubetten, dass die niederen Ortsfrequenzen, die dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges entsprechen, davon nicht beeinträchtigt werden. Durch die integrierende Wahrnehmung des menschlichen Auges für Strukturen, die kleiner sind als sein Auflösungsvermögen, ist die Zusatzinformation unsichtbar, kann aber durch eine simple Vergrößerung mit einer Lupe oder dergleichen sichtbar gemacht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit jedem Ausgabegerät zum Aufbrin- gen eines Bildes auf einen Datenträger durchgeführt werden, dessen Auflösungsvermögen höher ist als das des menschlichen Auges, das also so feine Bildpunkte so dicht nebeneinander erzeugen kann, dass sie vom menschlichen Auge nicht mehr getrennt wahrgenommen werden können.

Um sicherzustellen, dass niedrige Ortsfrequenzen des Grau- oder Helligkeitsverlaufs oder Farbverlaufs im Bild unverändert bleiben, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Integral der Grau- oder Helligkeitswerte oder Farbwerte über alle Bildpunkte jedes Bereichs von Bildpunkten der Zusatzinformation, der der Größe eines mit bloßem Auge erkennbaren Bildpunktes entspricht, gleich Null ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die einzubettende Zusatzinformation in Bereichen des aufzubringenden Bildes eingebettet wird, die mittlere Grau- oder Helligkeitswerte oder Farbwerte aufweisen. Hierdurch lässt sich erreichen, dass die Zusatzinformation besonders unauffällig in das eigentliche Bild integriert werden kann, und trotzdem mit Hilfe einer einfachen Lupe durch simple Vergrößerung gut erkennbar ist.

Zweckmäßigerweise ist die einzubettende Zusatzinformation ein Text. Es kann also beispielsweise als Mikro- oder Zusatzinformation für das erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmal der Name des Karteninhabers verwendet werden.

Anstelle eines derartigen Mikrotextes oder zusätzlich dazu können als einzubettende Mikro- oder Zusatzinformation auch Guillochen vorgesehen sein.

Grundsätzlich ist es denkbar auch Laser- oder Tintenstrahldrucker mit hoher Auflösung für das erfindungsgemäße Verfahren einzusetzen. Besonders geeig-

net für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch eine Laserbeschriftungsanlage mit einer Bildpunktgröße von kleiner als 50 μm, vorzugsweise kleiner als 40 μm und insbesondere im Bereich von etwa 20 bis 30 μm.

Je höher die Ortsauflösung des Ausgabegerätes ist, um so vielgestaltiger lässt sich die in das aufzubringende Bild einzubettende Zusatz- oder Mikroinforma- tion gestalten, was zu einer weiteren Verbesserung der Fälschungssicherheit führt.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen kartenförmigen Datenträger mit einem Sicherheitsmerkmal gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 eine Darstellung des Portraitfotos auf dem Datenträger von Figur 1 zur Veranschaulichung des darin integrierten Sicherheitsmerkmals,

Figur 3a und 3b eine schematische vereinfachte Darstellung von Grauwerten verschiedener Pixel in einem Bild mit einem darin integrierten Sicherheitsmerkmal gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Figur 4 den Verlauf von Grauwerten in einem Bild über dem Ort; die Grau- werte des einzubettenden Sicherheitsmerkmals über dem Ort, sowie den Grauwertverlauf über dem Ort in einem Bild mit eingebettetem Sicherheitsmerkmal.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt als Datenträger eine Datenkarte, die beispielsweise als Ausweisoder Bankkarte dargestellt ist. Die Datenkarte 10 weist eine Aufzeichnungsfläche 1 auf, auf der in einem Personalisierungsbereich der Name 2 des Inha- bers sowie sein Portraitfoto 3 aufgezeichnet sind. Auf der Aufzeichnungsfläche können ferner allgemeine Sicherheitsmerkmale 4, wie beispielsweise Kippbilder oder dergleichen sowie der Name 5 der ausgebenden Institution aufge-

bracht sein. Ferner kann ein Sicherheitshintergrund 6 aus Guillochen oder dergleichen teilweise oder ganzflächig vorgesehen sein.

Wie in Figur 2 dargestellt ist, ist in dem Portraitfoto 3 des Inhabers, das mit bloßem Auge wie ein übliches Portraitfoto ausschaut, ein erfindungsgemäßes Sicherheitsmerkmal 7 so integriert, dass es dem bloßen Auge nicht auffällt. Für das bloße Auge ist der Grauwertverlauf innerhalb des Portraitfotos 3 so, wie er bei einem üblichen Passfoto oder dergleichen erwartet wird.

Betrachtet man jedoch das Portraitfoto 3 im Bereich des Sicherheitsmerkmals 7 mit einer Lupe, so erkennt man, wie in der vergrößerten Darstellung 7a des Sicherheitsmerkmals, dass zusätzliche Information zu erkennen ist, die hier als Mikrotext dargestellt ist.

Um die Mikro- oder Zusatzinformation in das Bild einbringen zu können, ist es zunächst erforderlich, dass das Bild in digitaler Form vorliegt, dass es also in einzelne Bildpunkte unterteilt ist. Ein derartiges aus Bildpunkten bestehendes Bild kann dann, wenn die Anzahl der vorliegenden Bildpunkte kleiner ist als das Auflösungsvermögen des Aufzeichnungsgerätes, durch geeignete Interpolationsverfahren durch Skalierung an die maximale Ortsauflösung des Ausgabegerätes angepasst werden.

Liegt also beispielsweise ein Portraitfoto, das für ein Format 3 x 4 cm vorgesehen ist, mit 600 x 800 Pixeln vor, so ergibt das eine Auflösung im aufgezeich- neten Bild von 500 dpi. Um ein vom menschlichen Auge als scharf erkennbares Bild aufzeichnen zu können, würde aber bereits eine Auflösung von 70 dpi ausreichen, was etwa 21O x 280 Pixel entsprechen würde. Arbeitet das Aufzeichnungsgerät aber mit einer Auflösung von 1000 dpi, so sind ca. 1200 x 1600 Pixel für das Bild erforderlich.

Im Hinblick darauf, dass die Auflösungsgrenze des menschlichen Auges bei ca. 70 dpi liegt, stehen für jeden vom menschlichen Auge erkennbaren Bildpunkt 5 x 5 bis 6 x 6 Bildpunkte zur Verfügung.

In Figur 3a sind drei Bildpunkte Pl , P2, P3 mit ihren Grauwerten über den Ort dargestellt. Wird nun ein Bild anhand dieser Grauwerte aufgezeichnet, so ergibt sich ein für das menschliche Auge gefälliges Bild.

Um Mikroinformation als Sicherheitsmerkmal in einem Bild zu integrieren oder einzubetten, wird nun ein Bildpunkt in feinere Bildpunkte Pmi unterteilt. Jetzt kann jedem der Mikrobildpunkte Pmi ein Grauwert derart zugeordnet werden, dass der Durchschnitt der Grauwerte der Mikrobildpunkte Pmi gleich dem ursprünglichen Grauwert des Bildpunktes P2 ist.

Dabei kann so vorgegangen werden, dass einem der Bildpunkte ein doppelt so großer Grauwert zugeordnet wird, wie dem Bildpunkt P2 , während den beiden benachbarten Mikrobildpunkten Pmi Grauwerte zugeordnet werden, die nur die Hälfte betragen.

Dies ergibt eine gewisse Kontrasterhöhung, die sich, wie in Figur 2, im vergrößerten Sicherheitsmerkmal 7a durch ein gewisses überstrahlen der Buchstaben darstellt.

Wie anhand von Figur 3b dargestellt ist, können aber auch die geringeren Grauwerte, die zum Ausgleich des erhöhten Grauwerts erforderlich sind, gleichmäßig oder willkürlich über einen bestimmten Bereich verteilt werden.

Anhand von Figur 4 soll nun das Vorgehen zum Einbringen eines erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmals in das gespeicherte Bild zum Aufzeichnen erläutert werden. Dabei wird der Einfachheit halber das Bild nur in einer Richtung betrachtet.

Figur 4a zeigt schematisch den Grauwertverlauf in einem Bild über den Ort, wobei ein Hell-Dunkelübergang 8 dargestellt ist. Die Bereiche P deuten hier die Auflösungsgrenze des menschlichen Auges an, während die Bereiche Pm die Auflösung des Aufzeichnungsgerätes darstellt. Wird ein Bild bereits mit einer entsprechenden Auflösung aufgenommen, so kann das digital aufgezeich- nete Bild in dieser Form unmittelbar weiterverarbeitet werden. Reichen die Bildpunkte des aufgezeichneten Bildes jedoch nicht aus, so muss eine entsprechende Skalierung mit geeigneten Interpolationsprogrammen durchgeführt werden, die eine Blockbildung im aufgezeichneten Bild verhindern.

Die in das Bild einzubringende Mikroinformation wird dann, wie in Figur 4b dargestellt, in Form von positiven und negativen Grauwerten so angeordnet, dass jedem Informationsbildpunkt des Sicherheitsmerkmals mehrere der Auf-

lösungsgrenze des Aufzeichnungsgeräts entsprechende Mikropixel zugeordnet sind, wobei die Summe der Grauwerte dieser Bildpunkte, die in einem Bereich liegen, dessen Größe etwa der Größe der mit bloßem Auge erkennbaren Bildpunkten entspricht, stets gleich null ist.

Die so erhaltenen Werte werden dann auf die Bildpunkte des aufgezeichneten Bildes aufaddiert, so dass sich, wie in Figur 4c dargestellt ist, ein Grauwertverlauf ergibt, der zwar vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden kann, aber mit einer entsprechenden Lupe einfach zu erkennen ist.

Obwohl das Einbetten von Zusatzinformation nur am Beispiel von änderungen der Grau- oder Helligkeitswerte beschrieben wurde, ist es bei bunten Bildern auch möglich die Farbwerte, beispielsweise die Werte für Farbart und/ oder Farbsättigung einzelner Bildpunkte des dem Auflösungsvermögen der je- weiligen Ausgabe- oder Druckeinrichtung entsprechenden Bildes ähnlich wie die Grau- oder Helligkeitswerte zu variieren, um Zusatzinformation in das aufgebrachte, beispielsweise gedruckte Bild zu integrieren ohne den bunten Gesamteindruck zu stören.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitsmerkmals besteht darin, dass es auf der einen Seite nur mit sehr hoch auflösenden Aufzeichnungsgeräten erzeugt werden kann, wie sie beispielsweise in Laserpersonalisierungsanlagen eingesetzt werden, und damit praktisch nicht zu fälschen ist. Andererseits lässt sich das erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmal mit jeder guten Lupe er- kennen, so dass zu seinem Erkennen und Prüfen keine besonderen Ausrüstungen erforderlich sind.

Das erfindungsgemäße Sicherheitsmerkmal lässt sich nicht nur in Portraitfo- tos auf Ausweiskarten und dergleichen integrieren, sondern in jede Bilddar- Stellung, beispielsweise auch auf Geldscheinen, Urkunden und anderen vor Fälschung zu schützenden Dokumenten.