Verfahren und Vorrrichtung zur Prüfung von Wertdokumenten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von Wertdokumenten, insbesondere zur Erkennung gefälschter Wertdokumente, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei den zu erkennenden gefälschten Wertdokumenten handelt es sich um composed-Fälschungen, die aus Teilen unterschiedlicher Wertdokumente zusammengesetzt sind. Die composed- Fälschungen können aus Teilen echter und gefälschter Wertdokumente zusammengesetzt sein, es sind aber auch composed-Fälschungen bekannt, die ausschließlich aus Teilen echter Wertdokumente zusammengesetzt sind.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Erkennung gefälschter Banknoten bekannt. Composed-Fälschungen, deren einzelnen Teile mit Klebestreifen zusammengeklebt sind, lassen sich in manchen Fällen indirekt über die Erkennung der Klebestreifen mit Hilfe einer Reflexionsmessung ausfindig machen. Dies ist jedoch nicht in jedem Fall einer zusammengekleb- ten composed-Fälschung möglich. Zur Echtheitsprüfung werden die Banknoten darüber hinaus beispielsweise auf Eigenschaften geprüft, die echtes Banknotenpapier von gewöhnlichem Papier unterscheidet, so zum Beispiel auf dessen Fluoreszenzeigenschaften. Viele composed-Fälschungen bestehen teilweise aus echtem und teilweise aus gefälschtem Papier, das jedoch ähnli- che Fluoreszenzeigenschaften wie echte Banknoten besitzt. Außerdem werden auch Fälschungen zusammengesetzt, die ausschließlich aus Teilen echter Banknoten bestehen. Mit den bisherigen Verfahren ist es nicht möglich, solche zusammengesetzten Fälschungen zuverlässig zu erkennen, die vergleichbare Messsignale, z.B. Fluoreszenzsignale, wie echte Banknoten liefern.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache Möglichkeit zur zuverlässigen Erkennung gefälschter Wertdokumente, insbesondere von composed-Fälschungen anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Schritt die Signalintensitäten eines Messsignals an mehreren Messpunkten auf einem Wertdokument bestimmt. Anschließend wird eine Gruppe dieser Messpunkte ausgewählt. Alternativ dazu kann die Gruppe von Messpunkten auch schon vor der Bestimmung der Signalintensitäten ausgewählt werden. In einem weiteren Schritt werden Gradientenwerte der Signalintensitäten für die Messpunkte der Gruppe bestimmt. Zur Ermittlung einer Verbindungsstärke der Gruppe werden die Gradientenwerte innerhalb der Gruppe miteinander verknüpft. Die Verbindungsstärke wird ausgewertet, beispielsweise durch Vergleichen der Verbindungsstärke mit einer für die Gruppe geltenden Referenz- Verbindungsstärke.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Erkennung gefälschter Wertdokumente, beispielsweise zur Erkennung von composed-Fälschungen. Insbe- sondere wird das Wertdokument damit auf das Vorhandensein von Trennlinien geprüft, an denen das Wertdokument zusammengesetzt ist bzw. an denen einzelne Bestandteile zur Bildung des Wertdokuments miteinander verbunden sind. Im Allgemeinen kann eine composed-Fälschung eine Trennlinie oder mehrere Trennlinien aufweisen, an denen sie zusammengesetzt ist.

Aus dem Vergleich der Verbindungsstärke mit der zugehörigen Referenz- Verbindungsstärke ergibt sich ein Unterschied, der für die ausgewählte Gruppe von Messpunkten spezifisch ist. Der Auswertung der Größe des Unterschieds kann zusätzlich zu einem einfachen Vergleich erfolgen, ob die je-

weilige Verbindungsstärke kleiner oder größer als die zugehörige Referenz- Verbindungsstärke ist. Aus dem Unterschied bzw. aus der Größe des Unterschieds kann eine Wahrscheinlichkeit dafür abgeleitet werden kann, dass in der jeweiligen Gruppe von Messpunkten eine Trennlinie oder zumindest ein Teilabschnitt einer Trennlinie angeordnet ist. Für den Fall, dass die Verbindungsstärke die Referenz- Verbindungsstärke stark überschreitet, z.B. über einen bestimmten Schwellwert, lässt sich innerhalb der Messpunkte der jeweiligen Gruppe auf eine höhere Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Trennlinie schließen als z.B. bei nur knapper überschreitung der Referenz- Verbindungsstärke.

Zum Bestimmen der Signalintensitäten wird mindestens ein Verlauf der Signalintensität des Messsignals als Funktion des Orts auf dem Wertdokument bestimmt, z.B. eine zweidimensionale Verteilung der Signalintensität. Die zweidimensionale Verteilung der Signalintensität kann über das gesamte

Wertdokument oder auch über einen oder mehrere Teilbereiche des Wertdokuments bestimmt werden.

Die Verbindungsstärke der jeweiligen Gruppe von Messpunkten liefert eine quantitative Aussage darüber, inwiefern innerhalb der Gruppe, insbesondere entlang einer bestimmten Richtung auf dem Wertdokument, durchgängig ein großer Gradientenwert existiert. Zur Ermittlung der Verbindungsstärke kann zum Beispiel das Produkt der Gradientenwerte innerhalb der Gruppe oder auch deren Summe gebildet werden. Es sind jedoch auch andere ma- thematische Operationen denkbar, um die Gradientenwerte der Messpunkte einer Gruppe miteinander zu verknüpfen.

In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die Signalintensitäten auf Referenzintensitäten normiert, die vorzugsweise spezifisch für den jeweiligen

Messpunkt sind. Dabei werden die Signalintensitäten beispielsweise an jedem der Messpunkte auf eine für den jeweiligen Messpunkt geltende Referenzintensität normiert. Die Referenzintensitäten können anhand einer Vielzahl echter Wertdokumente ermittelt werden oder im Vorfeld der Prüfung ermittelt worden sein. Die Referenzintensität eines Messpunkts kann durch einen Mittelwert der Signalintensitäten gegeben sein, die für den jeweiligen Messpunkt anhand der Vielzahl von Wertdokumenten bestimmt wurden.

Neben den Referenzintensitäten der Messpunkte kann auch die für eine Gruppe von Messpunkten geltende Referenz-Verbindungsstärke anhand einer Vielzahl echter Wertdokumente bestimmt werden oder im Vorfeld der Prüfung ermittelt worden sein. Die Referenz- Verbindungsstärke einer Gruppe kann durch einen Mittelwert von Verbindungsstärken gegeben sein, die für die jeweilige Gruppe von Messpunkten anhand der Vielzahl von Wert- dokumenten bestimmt wurde.

Vorzugsweise werden die Referenzintensitäten und/ oder die Referenz- Verbindungsstärken anhand von Wertdokumenten der Art des zu prüfenden Wertdokuments ermittelt, bei Banknoten beispielsweise anhand von Bankno- ten derselben Denomination. Für die verschiedenen Arten von Wertdokumenten können jeweils spezifische Referenzintensitäten und/ oder spezifische Referenz- Verbindungsstärken hinterlegt sein. Die Referenzintensitäten und/ oder die Referenz- Verbindungsstärken können anhand der Art des Wertdokuments, beispielsweise der Währung und Denomination einer Banknote, ausgewählt werden. Zur Auswahl der für das zu prüfende Wertdokument geltenden Referenzintensitäten und/ oder der Referenz- Verbindungsstärken wird beispielsweise vor der Prüfung des Wertdokuments die Art des Wertdokuments identifiziert. Im Fall von Banknoten kann

diese Identifizierung z.B. eine dem erfindungsgemäßen Verfahren vorausgehende Denominationsbestimmung sein.

Zur Bestimmung der Gradientenwerte wird in einer Ausführungsform für jeden der Messpunkte der ausgewählten Gruppe die erste Ableitung der Signalintensität entlang einer ersten Richtung auf dem Wertdokument gebildet. Der Gradientenwert der Signalintensität an dem jeweiligen Messpunkt kann zum Beispiel proportional zum Absolutbetrag der ersten Ableitung der Signalintensität an dem jeweiligen Messpunkt sein, wobei die erste Ableitung entlang der ersten Richtung auf dem Wertdokument gebildet wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird für jeden der Messpunkte der ausgewählten Gruppe zur Bestimmung des jeweiligen Gradientenwerts zumindest eine Differenz aus der Signalintensität an dem jeweiligen Messpunkt und der Signalintensität an zumindest einem benachbarten Messpunkt gebildet, wobei die benachbarten Messpunkte entlang einer ersten Richtung auf dem Wertdokument zu dem jeweiligen Messpunkt benachbart sind. Beispielsweise kann der Gradientenwert der Signalintensität an dem jeweiligen Messpunkt proportional zum Absolutbetrag der Differenz sein, die aus der Signalintensität an dem jeweiligen Messpunkt und der Signalintensität an zumindest einem benachbarten Messpunkt gebildet wird.

Die erste Richtung verläuft vorzugsweise entlang einer Transportrichtung des Wertdokuments, insbesondere etwa parallel zu einer Längsrichtung des Wertdokuments oder etwa senkrecht zur Längsrichtung, d.h. etwa parallel zur kürzeren Seite des Wertdokuments. Das Wertdokument wird entlang der Transportrichtung an einem Sensor vorbeigeführt, mit dem die Signalintensitäten des Messsignals bestimmt werden.

In einer speziellen Ausgestaltung sind die Messpunkte der Gruppe entlang einer zweiten Richtung auf dem Wertdokument angeordnet. Die zweite Richtung verläuft vorzugsweise in einem von Null verschiedenen Winkel zur ersten Richtung, beispielsweise vertikal zur ersten Richtung.

Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird als Messsignal beispielsweise ein optisches Messsignal verwendet, das insbesondere im sichtbaren oder im nicht-sichtbaren Spektralbereich liegt. Das Messsignal kann ein Lumineszenzsignal sein, das von dem Wertdokument emittiert wird, beispielsweise ein durch UV-Licht angeregtes Lumineszenzsignal, insbesondere ein Fluoreszenzsignal.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird zusätzlich zumindest eine weitere Gruppe der Messpunkte ausgewählt, an denen die Signalintensität des Messsignals bestimmt wird. Das Auswählen der weiteren Gruppen kann beispielsweise direkt im Anschluss an das Auswählen der zuvor ausgewählten Gruppe erfolgen. Alternativ kann das Auswählen der weiteren Gruppen auch während oder nach Durchführung eines oder mehrerer der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, die auf das Auswählen der zuvor ausgewählten Gruppe folgen, so zum Beispiel nach dem Ermitteln der Verbindungsstärke für die zuvor ausgewählte Gruppe. Nach dem Auswählen einer weiteren Gruppe werden weitere Gradientenwerte der Signalintensitäten für die Messpunkte der jeweiligen weiteren Gruppe bestimmt. Zur Ermittlung einer weiteren Verbindungsstärke der jeweiligen weiteren Gruppe werden die weiteren Gradientenwerte miteinander verknüpft. Anschließend wird die weitere Verbindungsstärke ausgewertet. Zum Auswerten wird die weitere Verbindungsstärke beispielsweise mit einer weiteren Referenz- Verbindungsstärke verglichen, die für die Messpunkte der jeweiligen weiteren Gruppe, z.B. anhand echter Wertdokumente ermittelt wurde. Für die

verschiedenen ausgewählten Gruppen können gleiche oder auch individuelle Referenz- Verbindungsstärken verwendet werden.

überschreitet die Verbindungsstärke und/ oder die weitere Verbindungs- stärke die für die jeweilige Gruppe geltende Referenz- Verbindungsstärke, so besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass innerhalb der Messpunkte dieser Gruppe zumindest ein Teilabschnitt einer Trennlinie verläuft. Das geprüfte Wertdokument kann dann mit Verdacht auf das Vorliegen einer com- posed-Fälschung aussortiert werden.

Die Auswahl, welche Messpunkte zu einer Gruppe zusammengefasst werden, orientiert sich beispielsweise daran, an welchen Stellen eines Wertdokuments die Trennlinien von composed-Fälschungen typischerweise platziert sind. In einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt die Auswahl der Gruppe daher in Abhängigkeit einer typischen Trennlinienposition auf dem Wertdokument, wobei die typische Trennlinienposition anhand mehrerer gefälschter Wertdokumente ermittelt wird. Zur Ermittlung einer typischen Trennlinienposition werden beispielsweise die Positionen der Trennlinien von mehreren bekannten composed-Fälschungen erfasst und statistisch aus- gewertet. In Abhängigkeit davon können dann die Gruppen der Messpunkte für das erfindungsgemäße Verfahren ausgewählt werden. Die Auswahl der Gruppen erfolgt z.B. so, dass das gesamte Wertdokument oder auch ein Teilbereich des Wertdokuments auf das Vorliegen von Trennlinien geprüft wird.

Die Auswahl der weiteren Gruppen kann auch in Abhängigkeit der Verbindungsstärke der zuvor ausgewählten Gruppe oder mehrerer zuvor ausgewählter Gruppen erfolgen. Darüber hinaus kann die Auswahl der weiteren Gruppen auch in Abhängigkeit zumindest eines Unterschieds zwischen der Verbindungsstärke zumindest einer zuvor ausgewählten Gruppe und der

Referenz- Verbindungsstärke der zumindest einen zuvor ausgewählten Gruppe erfolgen.

Durch die weiteren Gruppen kann ein Teil des Bereichs und/ oder eine un- mittelbare Umgebung des Bereichs geprüft werden, der bereits durch die erste Gruppe geprüft wurde. Wenn sich zum Beispiel durch eine relativ große Verbindungsstärke einer ersten Gruppe von Messpunkten ein Hinweis auf eine mögliche Trennlinie ergibt - falls z.B. ein Teilabschnitt einer nichtgeradlinig verlaufenden Trennlinie erfasst wird - so könnten weitere Grup- pen von Messpunkten in der unmittelbaren Umgebung der ersten Gruppe ausgewählt werden. Mit Hilfe der weiteren Gruppen können der verdächtige Bereich des Wertdokuments und/ oder dessen unmittelbare Umgebung unter verschiedenen Winkeln geprüft werden

Als weitere Gruppen zur Prüfung des verdächtigen Bereichs können auch Messpunkte ausgewählt werden, die nicht über das gesamte Wertdokument, sondern jeweils nur über einen Teilabschnitt des Wertdokuments angeordnet sind. Die weiteren Gruppen können eine Teilmenge einer oder mehrerer zuvor ausgewählter Gruppen enthalten oder eine Teilmenge von diesen sein. Mit Hilfe der weiteren Gruppen kann also auch ein Teilbereich eines zuvor geprüften Bereichs geprüft werden.

In einer speziellen Ausgestaltung sind die Messpunkte mehrerer ausgewählter Gruppen parallel zueinander auf dem Wertdokument angeordnet. Die Messpunkte der ausgewählten Gruppen können jedoch auch entlang verschiedener Richtungen auf dem Wertdokument angeordnet sein.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird. Diese Vorrich-

tung weist vorzugsweise einen Sensor zur Bestimmung der Signalintensitäten des Messsignals auf. Der Sensor kann ein Bildsensor zur Erfassung optischer Merkmale von Wertdokumenten, zum Beispiels von Banknoten sein und weist vorzugsweise zumindest eine Detektorzeile zur Bestimmung der Signalintensitäten des Messsignals auf.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

Es zeigen:

Fig. Ia Schematische Abbildung einer composed-Fälschung, die aus zwei

Teilen zusammengesetzt ist,

Fig. Ib Skizzierter Verlauf der Signalintensität s _m der Messspur m und der

Gradientenwerte gm der Messspur m,

Fig. Ic Skizzierter Verlauf der Signalintensität s _m +i der Messspur m+1 und der Gradientenwerte gm+i der Messspur m+1,

Fig. 2a Zweidimensionale Anordnung der Messpunkte in Form eines Gitters auf der composed-Fälschung,

Fig. 2b Drei Gruppen (a, b, c) von Messpunkten mit parallel zueinander angeordneten Messpunkten,

Fig. 2c Tabelle mit beispielhaften Gradientenwerten der Gruppen a, b, c sowie daraus ermittelte Verbindungsstärken V _a , Vb, V _c und zugehö- rige Referenz- Verbindungsstärken Ra, Rb, Rc, und

Fig. 3 Fünf Gruppen (a', b', c', d', e') von Messpunkten mit schräg zur

Transportrichtung, entlang verschiedener Richtungen angeordneten Messpunkten.

In Figur Ia ist schematisch eine composed-Fälschung 1 abgebildet, die aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, beispielsweise aus einer linken, echten Teilbanknote Ia und einer rechten, falschen Teilbanknote Ib. An einer etwa senkrecht durch die composed-Fälschung 1 laufenden Trennlinie 2 sind die beiden Teilbanknoten Ia und Ib zusammengeklebt. Auf der echten Teilbanknote Ia ist beispielhaft ein Sicherheitselement 3 gezeigt, das unter UV- Beleuchtung fluoresziert. Zur Prüfung auf Echtheit wird die composed- Fälschung 1 unter einer Detektorzeile 5 entlang der mit dem Pfeil 4 gekennzeichneten Transportrichtung x hindurchbewegt. Die Detektorzeile 5 ist Teil eines Sensors zur Prüfung von Wertdokumenten, der die Signalintensität der Fluoreszenz der zu prüfenden composed-Fälschung 1 als Funktion der Zeit bzw. als Funktion des Orts x auf der composed-Fälschung 1 erfasst. Die Detektorzeile 5 besitzt mehrere Messspuren, die senkrecht zur Transportrichtung (in y-Richtung) angeordnet sind, unter anderem die beiden Messspuren m und m+1, deren Signale im Folgenden beispielhaft betrachtet werden.

Die Figuren Ib und Ic zeigen die Signalintensität s _m der Messspur m und die Gradientenwerte g _m der Messspur m sowie die Signalintensität s _m +i der Messspur m+1 und die Gradientenwerte g _m +i der Messspur m+1 als Funkti- on des Orts x auf der composed-Fälschung 1. Die Signalintensitäten s _m und Sm+i weisen am Ort XT, dem Schnittpunkt der x- Achse mit der Trennlinie 2, einen deutlichen Sprung auf, der durch unterschiedliche Fluoreszenzeigenschaften der echten Teilbanknote Ia und der falschen Teilbanknote Ib zustande kommt. Darüber hinaus ist bei der Messspur m eine deutlich erhöhte

Signalintensität im Bereich des fluoreszierenden Sicherheitselements 3 zu erkennen. Die Signalintensität s _m +i weist an den x-Koordinaten des Sicherheitselements 3 keine erhöhte Signalintensität auf, da die Messspur m+1 die Fluoreszenz des Sicherheitselements 3 nicht mehr erfasst. Die Gradienten- werte gm und gm+i ergeben sich aus den Signalintensitäten s _m bzw. s _m +i durch Berechnung des Absolutbetrags der ersten Ableitung der jeweiligen Signalintensität in Transportrichtung x.

Darüber hinaus werden auch von den übrigen Messspuren der Detektorzeile 5 jeweils die Signalintensitäten Si, S2, ... und die zugehörigen Gradientenwerte gi, g2, ... bestimmt. Damit erhält man eine zweidimensionale Verteilung der Signalintensitäten und der Gradientenwerte über die gesamte composed- Fälschung 1. Am Ort XT weisen nicht nur die Gradientenwerte gm und gm+i sondern auch die Gradientenwerte der übrigen Messspuren einen Peak auf, entsprechend einem Sprung der jeweiligen Signalintensität.

Figur 2a verdeutlicht die zweidimensionale Anordnung der Messpunkte, die als Zellen eines Gitters in der x-y-Ebene dargestellt sind, und deren Lage in Bezug auf die composed-Fälschung 1. Jede Messspur der Detektorzeile 5 entspricht einer Zeile des Gitters. Im Anschluss an die Bestimmung der Gradientenwerte an jedem der Messpunkte werden mehrere Gruppen von Messpunkten gebildet. Die Messpunkte jeder Gruppe sind jeweils entlang einer bestimmten Richtung auf dem Wertdokument angeordnet. Figur 2b zeigt beispielhaft drei Gruppen a, b, c, deren Messpunkte entlang der y-Richtung und parallel zueinander angeordnet sind. Die Messpunkte der drei Gruppen a, b, c sind in diesem Beispiel so gewählt, dass an ihnen die Signalintensitäten im Bereich der Trennlinie 2 und in deren unmittelbarer Umgebung erfasst werden.

In der Tabelle der Figur 2c sind in den Zeilen 1-12 beispielhaft Gradientenwerte der Messpunkte der drei Gruppen a, b, c aufgeführt. Aus den Gradientenwerten der einzelnen Gruppen a, b, c wird jeweils eine Verbindungsstärke Va, Vb, Vc durch Multiplizieren die Gradientenwerte innerhalb jeder Gruppe von Messpunkten bestimmt. Aus den Gradientenwerten der Gruppe b ergibt sich, im Vergleich zu den Gruppen a und c, eine sehr große Verbindungsstärke Vb. Zur Auswertung werden die Verbindungsstärken Va, Vb, V _c der einzelnen Gruppen anschließend mit den Referenz- Verbindungsstärken R ₃ , Rb, Rc verglichen, die für die jeweilige Gruppe gelten und die z.B. im Vorfeld der Prüfung anhand echter Wertdokumente ermittelt wurden. Die Verbindungsstärken V _a und Vc sind deutlich kleiner als die jeweilige Referenz- Verbindungsstärke Ra bzw. Rc. Demgegenüber ist die Verbindungsstärke Vb deutlich größer ist als die zugehörige Referenz- Verbindungsstärke Rb. Aus der vergleichsweise großen Verbindungsstärke Vb lässt sich schließen, dass innerhalb der Messpunkte der Gruppe b mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Trennlinie 2 verläuft. Das geprüfte Wertdokument kann somit mit Verdacht auf das Vorliegen einer composed-Fälschung 1 aussortiert werden.

In Figur 3 sind Beispiele für weitere Gruppen a'-e' von Messpunkten gezeigt. Die Messpunkte der Gruppen a'-c' sind sternförmig, hier von dem zweiten Messpunkt der ersten Zeile des Messpunktgitters aus, unter verschiedenen Winkeln über das Wertdokument 1 angeordnet. In gleicher Weise können mehrere, beliebig gewählte Messpunkte als Ausgangs-Messpunkt verwendet werden. Die Messpunkte der Gruppen d' und e' sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen unter einem von Null verschiedenen Winkel zur Transportrichtung x über einen Teilabschnitt des Wertdokuments 1. Die am Rand des Wertdokuments 1 liegenden Messpunkte wurden bei den Gruppen d' und e' ausgenommen. Mit Hilfe dieser Gruppen können auch composed-

Fälschungen erkannt werden, deren Trennlinien schräg über die composed- Fälschung verlaufen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können nicht nur Gruppen mit quer oder schräg zur Banknote angeordneten Messpunkten ausgewählt werden, sondern auch solche Gruppen, deren Messpunkte in Längsrichtung der Banknote angeordnet sind. Darüber hinaus können die Messpunkte einer Gruppe auch so angeordnet sein, dass diese nicht auf einer Linie liegen. Die Messpunkte einer Gruppe können stattdessen auch auf einer Kurve liegen und/ oder die Anordnung der Messpunkte kann einen Versatz aufweisen, z.B. um composed-Fälschungen mit entsprechend verlaufenden Trennlinien zu erkennen.