一種近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)，將紅外光源、偏振片、CCD相機以及步進電機集成到一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)了光機電一體化；紅外光源采用方形間接照明的方式，紅外光線經(jīng)過漫射板，將光線經(jīng)過散射形成雙向、高均勻的圓對稱光場，可以將物體表面細(xì)微差異造成的干擾過濾掉，凸顯坡度急劇變化特征，并且采用紅外敏感相機，可以對近紅外波段的光進行有效辨識；同步了偏振片轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)和相機采像。初始化完成后，只需一鍵操作，就可以實現(xiàn)隱形防偽元件的檢測，操作極其簡單、快速；整體系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、快速等優(yōu)點，且系統(tǒng)還具有圖像濾波、融合以及存儲等功能，因此可達到穩(wěn)定可靠工作、節(jié)省人力和財力的目的。
【專利說明】一種近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于防偽元件辨識系統(tǒng)，具體涉及一種近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]為了保護物品，例如有價文件和紙張，以及消費品領(lǐng)域的備件、藥物、紡織品或者其他注冊商標(biāo)產(chǎn)品免受仿制和偽造以及篡改，并且為了可以檢測這些物品的真?zhèn)危瑸樗鼈兣渲昧颂囟ǚ纻卧?。制造防偽元件需要一些特殊的物質(zhì)和顏料，由于它們具有特定的光學(xué)特性，故不容易被仿制。公知的防偽元件有水印、結(jié)合在紙張中的防偽線、發(fā)光或磁性顆粒等，可以將防偽元件加入印刷油墨或者浮凸全息圖中，然后作為箔元件被施加在將受保護的物品表面或者物品的包裝上。
[0003]還有一些利用紅外油墨技術(shù)制作的防偽元件，紅外隱形防偽技術(shù)利用紅外波段不在人眼可見區(qū)內(nèi)，而實現(xiàn)的隱形防偽技術(shù)。對于需要隱藏的信息，可以將其上面印刷上紅外覆蓋油墨，這樣信息只能在紅外成像設(shè)備下才能看到覆蓋在油墨下面的圖形或文字。如申請?zhí)枮椤?00420071314.2”，名稱為“用于隱形油墨顯形的裝置”，利用透射式從紙張的背面發(fā)射紅外光檢測利用隱形油墨印刷或書寫的元件。
[0004]基于偏振技術(shù)的隱形圖像制作方法主要是依靠圖像信息在偏振光下顯現(xiàn)的顏色與在自然光下顯現(xiàn)的顏色不同來實現(xiàn)的，在白光下即可通過偏振信息辨別所隱藏的圖文。其相應(yīng)的檢測方法依據(jù)偏振隱形圖像制作原理進行，如申請?zhí)枮椤?01210252363.5”，名稱為“多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)”是通過濾色片和偏振片檢測元件本身的偏振光譜信息。
[0005]近紅外偏振隱形防偽技術(shù)是綜合了紅外油墨技術(shù)以及偏振隱形技術(shù)的新型隱形防偽技術(shù)。如申請?zhí)枮椤?01310340065”，名稱為“近紅外偏振隱形圖像元件及其制作方法”的專利，介紹了一種將紅外隱形防偽技術(shù)與偏振技術(shù)結(jié)合在一起的隱形圖像的制作方法，用于圖文隱藏。利用該方法制作的防偽元件可用于防偽領(lǐng)域，該防偽元件在自然光下無法看到隱藏的圖文，僅通過偏振光或僅通過近紅外波段的光也不能辨識隱藏的圖文，只有在近紅外波段的偏振光下利用對近紅外波段敏感的成像設(shè)備才可辨識隱藏的圖文。這種隱性防偽元件加強了圖文的隱藏效果，以較低的成本加大了被偽造的難度。該種方法成本低廉、制作工藝簡單、易于推廣應(yīng)用，具有很大的應(yīng)用潛力。
[0006]針對近紅外偏振隱形防偽元件，只有在近紅外波段才能唯一確定被測防偽元件的真?zhèn)涡?。雖然申請?zhí)枮椤?01210252363.5”，名稱為“多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)”包含有近紅外波段，但是，該辨識系統(tǒng)無法人為決定、無法預(yù)知所用波段，故無法檢測特定波段下即近紅外波段下的偏振隱形防偽元件。例如，針對一個偽造的可見光波段下的偏振隱形元件，由于申請?zhí)枮椤?01210252363.5”，名稱為“多波段偏振成像防偽元件辨識系統(tǒng)”利用可見光波段檢測出其隱藏的信息，從而判斷該元件為真，顯然檢測結(jié)果是錯誤的。
[0007]針對近紅外偏振隱形防偽元件，目前還沒有可行的檢測設(shè)備可以辨識。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]要解決的技術(shù)問題
[0009]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)，針對現(xiàn)有使用近紅外偏振隱形技術(shù)進行防偽的元件，進行有效、快速、方便辨識的問題。本發(fā)明對近紅外偏振隱形防偽元件進行有無、真?zhèn)伪孀R。并集成數(shù)據(jù)采集與處理、近紅外漫射光源控制等多個硬件模塊，具有自動采集和實時性強等特點。
[0010]技術(shù)方案
[0011]一種近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于包括近紅外敏感相機圖像采集模塊、圖像處理模塊、偏振片轉(zhuǎn)輪及其控制模塊和紅外漫射光源模塊；所述近紅外漫射光源模塊包括鋁合金外殼1、近紅外光源3和漫射板4 ;鋁合金外殼I的上端面設(shè)有矩形通孔，矩形通孔下方以斜面結(jié)構(gòu)的四個漫射板4形成錐型腔體，近紅外光源置于漫射板4的上方，被測元件置于錐型腔體的下方；所述偏振片轉(zhuǎn)輪及其控制模塊包括步進電機6、偏振片轉(zhuǎn)盤10和置于偏振片；偏振片轉(zhuǎn)盤10上設(shè)有圓孔，偏振片由固定環(huán)11固定在圓孔中，步進電機6通過傳動齒輪7控制偏振片轉(zhuǎn)盤10的運動；偏振片轉(zhuǎn)輪及其控制模塊置于鋁合金外殼I的上方，偏振片位于鋁合金外殼I的上端面的矩形通孔部位，紅外敏感相機圖像采集模塊置于偏振片的上方，并與圖像處理模塊實現(xiàn)電信號連接。
[0012]調(diào)整步進電機6帶動傳動齒輪7轉(zhuǎn)動180度時，偏振片轉(zhuǎn)盤10帶動安裝在其中的偏振片旋轉(zhuǎn)45度。
[0013]所述近紅外光源采用近紅外LED3作為近紅外光源。
[0014]所述近紅外LED3為850nm近紅外LED。
[0015]一種采用所述系統(tǒng)辨識防偽元件中的Stokes參數(shù)和偏振參數(shù)的方法，其特征在于步驟如下:
[0016]步驟1、初始化:電路控制單元中的電機控制模塊對步進電機6進行初始化操作，由接近開關(guān)做零點校正；并設(shè)置步進電機6每次旋轉(zhuǎn)180度，對應(yīng)偏振片轉(zhuǎn)輪10旋轉(zhuǎn)45度；步進電機每兩次旋轉(zhuǎn)之間停止I秒用于近紅外敏感相機8采集圖像，步進電機6旋轉(zhuǎn)4次共2周后停止；
[0017]步驟2、圖像采集:計算機端發(fā)出圖像采集信號并開始計時，t = O時，偏振片轉(zhuǎn)輪10旋轉(zhuǎn)至O度，計算機發(fā)送采集信號給近紅外敏感相機8圖像采集模塊進行圖像的單幀存儲采集，t = Is時刻，O度的圖像采集完畢；偏振片轉(zhuǎn)輪10在電機控制模塊的控制下分別旋轉(zhuǎn)180度，在時刻t = (T+1) s、t = (2*T+2) s和t = (3*T+3) s近紅外敏感相機8分別采集偏振片為45度、90度和135度時的圖像并發(fā)送至計算機端；
[0018]步驟3、采集完成:步進電機旋轉(zhuǎn)2周后，計算機采集到被檢測元件5在偏振片為O度、45度、90度、135度的圖像，由計算機發(fā)送反饋信號給電路控制單元，校正零點位置，以備下次檢測；
[0019]步驟4、計算得到紅外偏振隱形防偽元件中的Stokes參數(shù)和偏振參數(shù)偏振度DoLP，偏振方位角AoP:

【權(quán)利要求】
1.一種近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于包括近紅外敏感相機圖像采集模塊、圖像處理模塊、偏振片轉(zhuǎn)輪及其控制模塊和紅外漫射光源模塊；所述近紅外漫射光源模塊包括鋁合金外殼(I)、近紅外光源(3)和漫射板(4);鋁合金外殼(I)的上端面設(shè)有矩形通孔，矩形通孔下方以斜面結(jié)構(gòu)的四個漫射板(4)形成錐型腔體，近紅外光源置于漫射板(4)的上方，被測元件置于錐型腔體的下方；所述偏振片轉(zhuǎn)輪及其控制模塊包括步進電機(6)、偏振片轉(zhuǎn)盤(10)和置于偏振片；偏振片轉(zhuǎn)盤(10)上設(shè)有圓孔，偏振片由固定環(huán)(11)固定在圓孔中，步進電機(6)通過傳動齒輪(7)控制偏振片轉(zhuǎn)盤(10)的運動；偏振片轉(zhuǎn)輪及其控制模塊置于鋁合金外殼(I)的上方，偏振片位于鋁合金外殼(I)的上端面的矩形通孔部位，紅外敏感相機圖像采集模塊置于偏振片的上方，并與圖像處理模塊實現(xiàn)電信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于:調(diào)整步進電機(6)帶動傳動齒輪(7)轉(zhuǎn)動180度時，偏振片轉(zhuǎn)盤(10)帶動安裝在其中的偏振片旋轉(zhuǎn)45度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于:所述近紅外光源采用近紅外LED(3)作為近紅外光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述近紅外偏振隱形防偽元件辨識系統(tǒng)，其特征在于:所述近紅外LED (3)為 850nm 近紅外 LED。
5.一種米用權(quán)利要求1~4所述任一項系統(tǒng)辨識防偽兀件中的Stokes參數(shù)和偏振參數(shù)的方法，其特征在于步驟如下: 步驟1、初始化:電路控制單元中的電機控制模塊對步進電機(6)進行初始化操作，由接近開關(guān)做零點校正；并設(shè)置步進電機(6)每次旋轉(zhuǎn)180度，對應(yīng)偏振片轉(zhuǎn)輪(10)旋轉(zhuǎn)45度；步進電機每兩次旋轉(zhuǎn)之間停止I秒用于近紅外敏感相機(8)采集圖像，步進電機(6)旋轉(zhuǎn)4次共2周后停止； 步驟2、圖像采集:計算機端發(fā)出圖像采集信號并開始計時，t = O時，偏振片轉(zhuǎn)輪(10)旋轉(zhuǎn)至O度，計算機發(fā)送采集信號給近紅外敏感相機(8)圖像采集模塊進行圖像的單幀存儲采集，t = Is時刻，O度的圖像采集完畢；偏振片轉(zhuǎn)輪(10)在電機控制模塊的控制下分別旋轉(zhuǎn)180度，在時刻t = (T+1) s、t = (2*T+2) s和t = (3*T+3) s近紅外敏感相機(8)分別采集偏振片為45度、90度和135度時的圖像并發(fā)送至計算機端； 步驟3、采集完成:步進電機旋轉(zhuǎn)2周后，計算機采集到被檢測元件(5)在偏振片為O度、45度、90度、135度的圖像，由計算機發(fā)送反饋信號給電路控制單元，校正零點位置，以備下次檢測； 步驟4、計算得到紅外偏振隱形防偽元件中的Stokes參數(shù)和偏振參數(shù)偏振度DoLP，偏振方位角AoP:

其中:I表不光波的總強度，Q表不水平方向上線偏振光的強度，U表不45°方向上線偏振光的強度，1(0,0)表不偏振片為O度時光波強度，1(45,0)表不偏振片為45度時光波強度，I (90, O)表不偏振片為90度時光波強度，I (135,0)表不偏振片為135度時光波強度。
【文檔編號】G01N21/21GK104075998SQ201410315076
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】趙永強, 李 杰, 張清勇, 劉勇 申請人:西北工業(yè)大學(xué)