基于固有無序的標簽和用于該標簽的讀取器的大量生產(chǎn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實施例提供了一種在制造過程中讀取和驗證基于固有無序的標簽的方法。該方法包括使用第一讀取器對所述標簽的固有無序特征獲取第一讀取，使用第二讀取器對所述標簽的固有無序特征獲取第二讀取。所述方法進一步包括匹對所述第一讀取與所述第二讀取，并且確定一個或多個接受標準，其中，所述接受標準中的至少一個是基于所述第一讀取和所述第二讀取是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對。如果滿足所述接受標準，則接受所述標簽，并且記錄所述標簽的指紋。本發(fā)明進一步提供了一種在制造過程中檢驗和表征固有無序標簽的讀取器的方法。所述方法包括獲取已知的固有無序標簽的讀取，使用所述讀取來測量所述讀取器的特征；并且存儲測量的特征以便當讀取所述固有無序標簽時使用。
【專利說明】基于固有無序的標簽和用于該標簽的讀取器的大量生產(chǎn)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2010年12月16日在美國專利和商標局提交的美國臨時申請61/423,635的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此被全部并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實施例涉及包括認證和識別特征的基于固有無序的標簽和標簽讀取器的【技術(shù)領(lǐng)域】。特別地，本發(fā)明涉及在大量生產(chǎn)環(huán)境中讀取這樣的標簽和評估標簽讀取器。
【背景技術(shù)】
[0004]識別特征，例如條形碼、光學特性、無線射頻識別(RFID)、磁條或光條、以及識別或認證對象的其它裝置，已被用于識別、認證、跟蹤和追查的目的。最近，對象的基于“固有無序”的特征也被單獨地或與其它識別特征組合的方式，用于唯一地識別對象，和用于以防偽為目的提供對象的真實性的證據(jù)。基于“固有無序”的特征是基于無序材料的特征，其中無序的結(jié)構(gòu)被用來識別對象。該無序材料可以是對象本身的一部分，或者可以是粘貼到對象上的標簽的一部分。另外，無序材料可以包括無序的涂層、復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)。
[0005]有許多先前已知的以識別和認證為目的而使用固有無序的示例。例如，英國倫敦的Ingenia科技有限公司已經(jīng)描述了一種系統(tǒng)，其使用激光散斑干涉映射的紙張內(nèi)纖維的固有無序來唯一地識別紙張。這種技術(shù)的更完整的描述可以參見PCT申請W02006/016114。
[0006]另一種先前已知的固有無序的使用在美國專利7，380, 128中示出，該專利被轉(zhuǎn)讓給法國Montauben的Novatec, SA公司。該專利示出了使用透明聚合物中的隨機氣泡來進行識別和認證。光學方法被用來讀取在聚合物內(nèi)氣泡的三維分布。這些信息可以被用來為“泡沫標簽”提供獨特的簽名，這是很難被復(fù)制或不可能被復(fù)制的。
[0007]其它基于固有無序的識別和認證技術(shù)還包括使用隨機分布的量子點或納米條形碼，使用包含分布于無序圖案中的磁性粒子的油墨，使用在信用卡磁條內(nèi)隨機的“顫動”，和使用在物品上視覺不可見的標簽物顆粒的隨機分布(見PCT申請W02005/104008)。
[0008]另外的基于固有無序的標簽已經(jīng)由本 申請人:Bilcare公司和Agency for ScienceTechnology and Research(A*Star)公開，其使用了磁和/或可磁化和/或?qū)щ娦院?或半導(dǎo)電和/或光學活性粒子和/或光學可分辨的粒子等的結(jié)合。這些技術(shù)進一步的詳細見于 PCT 申請 TO2005/008294，W02006/078220, W02007/133164, TO2007/133163，和W02009/105040。
[0009]各種基于光、磁和磁-光效應(yīng)的信號檢測系統(tǒng)被用來讀取這些固有的無序特征。一旦被讀取，固有無序特征的信息可以在讀取設(shè)備本身內(nèi)或在后端計算機系統(tǒng)中處理，以將信息用于識別和/或認證的目的。
[0010]為了使用基于固有無序的標簽來實現(xiàn)識別和認證的目的，每個這樣的標簽的“指紋”可被讀取和存儲在數(shù)據(jù)庫中，這通常在制造標簽的時候進行(雖然后來的讀取和存儲也可以，如在標簽被加到對象上的時候)。之后這個數(shù)據(jù)庫可以在標簽被讀取時引用，來驗證標簽。在大量生產(chǎn)的環(huán)境中，期望的是標簽的讀取在制造的同時以迅速并且一致的方式進行。類似地，當大量生產(chǎn)標簽的讀取器時，期望的是提供在讀取標簽時具有一致的性能的讀取器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種在制造過程中讀取和驗證基于固有無序的標簽的方法。該方法包括使用第一讀取器以獲取標簽的固有無序特征的第一讀取，和使用第二讀取器以獲取標簽的固有無序特征的第二讀取。將所述第一讀取與第二讀取相匹對，并確定一個或多個接受標準，其中，所述接受標準中的至少一個是基于所述第一讀取和所述第二讀取是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對。如果滿足接受標準，那么該標簽被接受，并且該標簽的指紋被記錄。
[0012]在一些實施例中，確定所述一個或多個接受標準，還包括基于單獨的讀取或每個單獨的讀取，例如所述第一讀取和第二讀取的至少一個中的信號的強度或復(fù)雜度來確定接受標準。
[0013]在一些實施例中，該方法還包括拒絕不被接受的標簽。拒絕標簽可以包括不停止生產(chǎn)流程而去除該標簽。去除該標簽可以通過如下方式，例如，標記該標簽為被拒絕、切下該標簽、沖孔該標簽，或“快速”去除該標簽，例如使用抽吸的方法來去除該標簽。被拒絕的標簽也可被標記在數(shù)據(jù)庫中。
[0014]在一些實施例中，如果不滿足一個或多個接受標準，那么第三(或進一步的)讀取器可以被用于獲取該標簽的固有無序特征的第三(或進一步的)讀取。將該第三讀取與第一讀取和第二讀取相匹對，并確定一個或多個進一步的接受標準。至少一個進一步的接受標準是基于所述第一讀取和第三讀取是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對，或者所述第二讀取和第三讀取是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對。如果滿足進一步的接受標準，則該標簽被接受，并且如果所述第一讀取和第三讀取在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對，那么基于該第一讀取的該標簽的指紋可以被記錄。如果所述第二讀取和第三讀取在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對，那么基于該第二讀取的該標簽的指紋可以被記錄?；蛘?，也可以存儲多于一個的讀取。
[0015]在一些實施例中，所述方法進一步包括使用第三(或進一步)讀取器來獲取該標簽的固有無序特征的第三(或進一步的)讀取，并且將部分或者全部的讀取相互匹對?；谙嗷テΦ淖x取是否在預(yù)定的閾值內(nèi)，確定接受標準。在一些實施例中，也可使用三個以上的讀取器。無論使用的讀取器的數(shù)量如何，部分或全部的讀取可以被相互匹對。
[0016]所述第一讀取器、所述第二讀取器、以及所述第三讀取器的性能也可以被檢查。這可以通過所述第一讀取器、所述第二讀取器，或者所述第三讀取器之一提供的讀取是否顯著不同于其它兩個讀取器來確定。
[0017]在一些實施例中，所述第一、第二和第三讀取器的每一個的條件可以變化，從而使第一、第二、第三讀取器的每一個的讀取覆蓋預(yù)定閾值內(nèi)的條件范圍。改變所述條件可使用如下方法，包括將不同壽期的讀取器用于第一、第二和第三讀取器和/或改變第一，第二和第三讀取器的每一個的溫度條件，或使用具有性能的已知變化的讀取器，這樣使得性能的變化可以包含或考慮將在現(xiàn)場中的讀取器的預(yù)期性能的范圍。
[0018]改變讀取器的所述條件還可以包括將每一個所述第一、第二和第三讀取器相互偏置。在一些實施例中，讀取器可以彼此偏置一個恒定的距離。該恒定的距離可以通過使用錯誤接受率和錯誤拒絕率公差來確定。另外，該恒定的距離可以被用來確定在制造標簽的過程中使用的讀取器的最小數(shù)量。
[0019]在本發(fā)明的另一個實施例中，提供了一種在制造過程中檢驗和表征固有無序標簽的讀取器的方法。該方法包括:獲取已知的固有無序標簽的讀取，并使用該讀取來測量該讀取器的特性。測量的特性可被存儲在例如一個數(shù)據(jù)庫中或在讀取器上，以便當讀取固有無序標簽時使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]在附圖中，相同的參考字符一般地指代不同的視圖中的相同部分。這些附圖不一定按比例繪制，而是通常將重點放在示出本發(fā)明的原理。在下面的描述中，本發(fā)明的各種實施例的描述將參考下面的附圖，其中:
[0021]圖1示出了被單一讀取頭在制造過程中經(jīng)過的固有無序標簽；
[0022]圖2示出了將讀取頭通過圖1的固有無序標簽而獲得的信號；
[0023]圖3示出了通過所述相同固有無序標簽的兩個相鄰的讀取獲得的信號；
[0024]圖4示出了用于讀取制造過程中的固有無序標簽的四個相鄰讀取頭的配置；
[0025]圖5示出了利用相同的固有無序標簽的多個相鄰讀取捕獲的數(shù)據(jù)曲線圖；
[0026]圖6示出了相同的固有無序標簽的讀取和所有其相鄰的讀取之間的關(guān)聯(lián)的曲線圖；
[0027]圖7示出了圖6的曲線圖的接受閾值；
[0028]圖8示出了在生產(chǎn)線上的各讀取頭的中心之間的最大間距；
[0029]圖9示出了基于圖8中所示的間距在圖6曲線圖上的關(guān)聯(lián)閾值；以及
[0030]圖10示出了由固有無序標簽的多個讀取形成的表面。
【具體實施方式】
[0031]基于固有無序的標簽和這樣的標簽的讀取器的大量生產(chǎn)具有許多難題。由于這些標簽是基于固有無序而不是可預(yù)測的圖案，沒有客觀的方法可以從單一的讀取就知道在制造過程中這樣的標簽是否被正確讀取。這種困難可能不會出現(xiàn)在已經(jīng)知曉信號應(yīng)該是什么的其它的標簽中，然而，這個問題是固有無序系統(tǒng)的根本問題。例如，想象生產(chǎn)線的讀取器讀取標簽，標簽通過基本閾值標準，例如:它有4個高于閾值的峰值并且該信號的最大強度高于第二閾值(該閾值標準將在下面更詳細地討論)?；谶@個讀取，標簽似乎是良好的，但因為標簽是基于固有無序的，這個讀取和滿足閾值標準不足以證明該標簽的讀取是良好的和可重復(fù)的，也不足以證明該標簽應(yīng)該被接受。如果讀取器上有一大塊的污垢，而該標簽其實有10個而不是4個高于閾值的峰值該如何？如果我們沒有辦法知道這些，那么該標簽將被接受并發(fā)送出去，但在該現(xiàn)場中，它可能不匹對初始的讀取，因為現(xiàn)場中讀取可能會和最初的讀取有很大的不同。類似地，也很難知道讀取頭是否開始逐漸磨損，也很難知道被拒絕的標簽實際上是被正確地拒絕，還是因為讀取頭有問題造成了更多的拒絕。
[0032]其它可能會出現(xiàn)的問題還有，例如，由于不同的讀取器之間的錯位導(dǎo)致對于標簽的讀取在不同的讀取器之間完全不同。因為標簽的指紋本質(zhì)上是無序的，所以沒有辦法基于具有第一對準的讀取預(yù)測具有第二對準的讀取應(yīng)該是怎樣的。
[0033]類似地，當大量制造讀取器時，重要的是對于每個單獨的讀取器進行測量并將每個讀取器的偏置值存儲在進行指紋匹對的服務(wù)器中，使得偏置得以考慮，用以提高匹對的速度和精度。
[0034]圖1示出了標簽100，在其上眾多的磁性顆粒102以無序的方式分布在非磁性或弱磁性的介質(zhì)中，從而以無序的方式形成指紋材料104。讀取頭106沿路徑108通過標簽100，這示出了讀取頭在擦掃(swipe)期間在指紋上方的運動。路徑108也可以代表用于在制造過程中讀取和驗證標簽的讀取頭的路徑。顆粒102也可以光學地不同于指紋材料104，而讀取頭106可以是對光學變化敏感的。顆粒102也可以是一些特征(如空隙，而不是顆粒)。顆粒102也可以是和該圖中所示的完全不同的形狀；例如具有細長縱橫比的纖維，或復(fù)合的形狀(如碎片、碎形或“雪花”)。雖然這里使用了術(shù)語“顆?！?，示例通常是指顆?；虼判灶w粒，但本發(fā)明描述的原理是意圖適用于任何種類的無序特征。取決于顆粒(或其它特征)102的材料，讀取頭106可以變化以檢測不同的物理屬性，如導(dǎo)電性、硬度、反射率、偏振(極化)、磁場強度和熒光。還應(yīng)當指出，雖然許多示例實施例中所述的讀取頭都是在無序材料上方擦過，但同樣的原理也可以應(yīng)用到其它類型的傳感器，如大量的傳感器被布置在一條線上的線性傳感器，或如CCD陣列的區(qū)域傳感器。
[0035]此外，雖然在圖1中所示的顆粒相對于作為讀取軌跡的寬度比較小，但這是僅用于說明目的。在一些實施例中，所述顆?？梢允谴笥谧x取軌跡的寬度，可以是重疊的，或者也可能是與圖1中所示的不同的配置。
[0036]還應(yīng)該進一步指出的是，如本文所用，術(shù)語“指紋材料”和“無序材料”是指具有固有無序結(jié)構(gòu)的材料，該無序結(jié)構(gòu)被用于認證該材料或者將該材料附接到或嵌入到的標簽/對象。這些術(shù)語包括復(fù)合材料(如上述的示例，參照圖1)。通篇使用的術(shù)語“指紋”純粹是為方便和清楚起見，這是由于使用無序的材料作為標識符在某些方面類似于使用人的指紋(本質(zhì)上是無序的)來識別一個人。可以進一步注意到，雖然本文中使用術(shù)語“標簽”，但可以預(yù)期的是本發(fā)明也適用于其它情況，例如指紋材料附接或直接嵌入到待認證的具有價值的對象或者例如ID卡。因此，術(shù)語“標簽”用于本文中意味著任何有價值的對象或物品，對于該對象或物品，該指紋材料被附著或可被附接于其上，或?qū)⑦@種指紋或指紋材料嵌入其中。
[0037]圖2示出由圖1的讀取頭106在圖1的標簽100上經(jīng)過而獲得的信號。在圖2中所示的信號200似乎是可接受的，并且很可能通過(滿足)根據(jù)任何以峰值的總數(shù)等設(shè)置的基本標準，但從這個讀取本身是不可能知道該讀取是否確實是標簽的準確和有代表性的讀取。
[0038]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在生產(chǎn)線上或在由最終用戶對該標簽的提供、使用、和/或驗證前的制造、質(zhì)量控制、運輸或銷售過程中的某些其他階段中，獲取該標簽的至少一個更進一步的讀取，這個讀取和第一讀取相比較，以便確定該第一讀取確實是對于該標簽的信號的精確的表示。如果這兩個讀取高于某個閾值相匹對，則該標簽可能會被接受，并在數(shù)據(jù)庫中記錄標簽的“指紋”。應(yīng)當指出，這個指紋可以是如下選項中的任一項:讀取、各讀取的復(fù)合、或從一個或多個讀取推導(dǎo)或計算出的指紋。
[0039]如果這些讀取不匹對，則可以選擇這些讀取中的其一或兩者與利用第三讀取頭獲取的標簽的第三(或更多的讀取)讀取進行比較，并且如果這些讀取之一相匹對于第三讀取，那么這是可接受的，并且表示其它的讀取中哪些是在事實上精確和可重復(fù)的讀取。另夕卜，如果兩個讀取在目前的閾值內(nèi)不匹對，則標簽可能被拒絕。事實上，用于交叉檢查的不同的讀取頭可以與主讀取頭有不同壽期，使所有的讀取頭不經(jīng)受相同級別的機械磨損，電致‘老化(burn-1n) ’或一般使用。
[0040]在一些實施例中，也要考慮生產(chǎn)線讀取頭可能在量產(chǎn)中由于其持續(xù)過度使用而飽和或過熱(溫度上升)。如果達到極限，則可以對此進行監(jiān)測和/或補償。
[0041]生產(chǎn)線系統(tǒng)還可以包括讀取頭本身性能的統(tǒng)計(或其它)檢查。這將指示讀取頭何時可能需要被更換。例如，假定該系統(tǒng)實際上包括沿著相同路徑讀取的4個讀取頭。如果一個讀取頭持續(xù)地與其它的讀取頭不一致，則可以假定該讀取頭有問題，它應(yīng)該被更換?！耙恢隆毙阅艿臏y量可以通過許多方式進行。一個示例是，如果讀取頭在20個連續(xù)的讀取中超出其它讀取頭的匹對閾值5次以上，那么它被視為是可疑的，系統(tǒng)可能會觸發(fā)警報要求操作員干預(yù)/調(diào)查。
[0042]校準運行也可以使用不時被再讀取的預(yù)表征的指紋的長度(卷軸)加以運行，以尋找在相同生產(chǎn)線模塊中的偏移或變化。類似地，在一些實施例中，為了校準的目的，將用于生產(chǎn)的所有的讀取頭設(shè)置為與“黃金樣品”關(guān)聯(lián)。此外，由于讀取頭可能會略有偏置，因此一些實施例可以允許輕微的數(shù)據(jù)偏移，以及允許讀取超出正被匹對的數(shù)據(jù)的總范圍。
[0043]無序標簽生產(chǎn)線上的多個讀取的另一功能是，讀取可以故意偏置或彼此不同。例如，如果讀取設(shè)備有已知的公差范圍，例如讀取設(shè)備的行為略有不同，則可以使用生產(chǎn)線上的多個讀取頭以覆蓋閾值范圍并獲取足夠的不同讀取用于存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器上，以確保來自幾乎任何讀取設(shè)備的讀取可以被精確地匹對。在一些實施例中，取代在數(shù)據(jù)服務(wù)器中存儲的多個讀取，有可能只存儲一個讀取以及關(guān)于在讀取的選定方面中的可允許的和/或觀察到的變化的數(shù)據(jù)。
[0044]參考圖3如下解釋涉及讀取器公差或者整個系統(tǒng)中的公差的示例。由讀取設(shè)備讀出的信息軌跡可能并不總是完全對準的。讀取期間的峰值可以如圖3所示改變。曲線圖300示出了從相同的標簽的兩個相鄰讀取所得信號。所述第一讀取的數(shù)據(jù)示出于第一曲線302，第二讀取的數(shù)據(jù)示出于第二曲線304。可以看出，所述數(shù)據(jù)是相似的，但各個峰值有所改變。在某些情況下，第一曲線302中的峰值高于第二曲線304中的相應(yīng)的峰值，而在另一些情況下，第二曲線304中的峰值高于第一曲線302中的相應(yīng)的峰值。這是可以理解的，因為對于某些磁性顆粒，偏移將使路徑移動到距離顆粒更遠(導(dǎo)致較弱的峰)，而對于其它顆粒，偏移將使路徑移動到距離顆粒更近(導(dǎo)致更強的峰值)。因為標簽是無序的，因此不可能從第一讀取就預(yù)測偏移會造成什么影響，即哪些峰值可能會更強，哪些峰值可能會弱一些，哪些峰值可能會完全消失，可能出現(xiàn)什么新的峰值，和峰值沿X軸的位置是否有任何偏移。
[0045]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，該生產(chǎn)線例如可設(shè)置有四個相鄰的讀取頭。每一個讀取頭都可以配置為沿一條路徑前進，該路徑和相鄰讀取頭的路徑是相鄰的但有略微偏移。圖4中示出了這樣的配置，其中，四個讀取頭406a - 406d是用來讀取跨過相同標簽的四個相鄰但是有偏移的路徑408a-408d，該標簽包括具有以無序的方式分布的顆粒102的指紋材料104。
[0046]在一些實施例中，每個讀取頭406a- 406d之間的偏移將不會像圖4所示的那么大，圖4示出的這樣一個大的分離是僅供說明的目的。通常，最鄰近的相鄰讀取之間會有一些重疊區(qū)域。如果有重疊的部分，則這四個讀取可以進行相互比較，以獲得接受標準。應(yīng)當指出，這里所用的重疊并不一定意味著在物理路徑上的重疊，重疊在這個意義上是指從相鄰的讀取讀出的信號的至少一些部分受到無序材料的相同部分的影響。
[0047]接受標準的示例可以是:
[0048]1.單獨讀取標準:所有的讀取返回的信號有足夠的強度和復(fù)雜度，例如看到足夠數(shù)量的峰值超出預(yù)定義的閾值。
[0049]2.交叉關(guān)聯(lián)標準:每個讀取的信號必須在一定的閾值內(nèi)和它最鄰近的一個或多個讀取的信號相匹對，例如
[0050].Rl和R2匹對超出接受匹對閾值以上；
[0051].R2和R3匹對超出接受匹對閾值以上；并且
[0052].R3和R4匹對超出接受匹對閾值以上。
[0053]其中Rl、R2、R3、R4表示分別從讀取頭406a、406b、406c和406d獲得的數(shù)據(jù)/信號，如圖4中所示(除非如上文所述，圖4示出的讀取具有很少或幾乎沒有重疊的區(qū)域，這一般是不太可能的情況)。所述的“匹對”是指根據(jù)合適的匹對算法(例如，相關(guān)函數(shù))在預(yù)定的閾值水平內(nèi)相關(guān)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，存在許多這樣的合適的匹對和/或相關(guān)算法，這在本【技術(shù)領(lǐng)域】是眾所周知的。
[0054]如果標簽沒有通過上面所討論的兩個廣泛的接受標準之一，那么它可能被拒絕(或以如前面所討論的其它方式再處理)。
[0055]當標簽被拒絕時，有很多可以根據(jù)本發(fā)明實施例的處理方法。例如，被拒絕的標簽可能被標記、被切下或沖孔。優(yōu)選地，被拒絕的標簽可以在大量生產(chǎn)環(huán)境中在不停止生產(chǎn)流程的情況下去除(即，避免失敗的標簽被意外發(fā)行)。
[0056]被拒絕的標簽也可以被記錄在數(shù)據(jù)庫中。這將允許額外的檢查被拒絕的標簽已被去除。例如，被拒絕的標簽的數(shù)量應(yīng)該和在數(shù)據(jù)庫中記錄的數(shù)量相匹對。
[0057]雖然讀取頭406a - 406d之間的讀取預(yù)計會將有所不同，在某些情況下，仍然有可能獲得關(guān)于每個讀取頭的實時統(tǒng)計信息，其將表明一個讀取頭是否會產(chǎn)生問題并且可能需要來自操作員的干預(yù)。例如，如果讀取頭406c —貫與同其相鄰的讀取頭(406b和406d)不匹對，那么可以要求操作員停止該過程(或該過程可以自動停止)，并檢查/更換讀取頭406c。
[0058]繼續(xù)這個示例，我們可以根據(jù)本發(fā)明的實施例來確定方法，以選擇a)生產(chǎn)線應(yīng)該使用的讀取頭的最小數(shù)目，和b)這些讀取頭的間距應(yīng)該相距多遠。應(yīng)當指出，雖然物理距離或“間距”是用于說明的目的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，相同的原理可以應(yīng)用到任何讀取器之間的變化，如其它方面的差異，如讀取器的壽期、讀取器之間的公差等。因此，本文中所用的用于描述讀取器之間的物理分離的術(shù)語“距離”、“間距”和“偏置”，也被理解為是指讀取器之間的任何差異，該差異可能會導(dǎo)致不同的讀取器從相同的標簽獲得相似的但略有不同的信號。
[0059]作為選擇這些參數(shù)的示例性方法的第一步，建立具有偏置的讀取中的變化。圖5示出了利用相同的標簽的多個相鄰讀取所獲得的數(shù)據(jù)的曲線圖500 (每個相鄰的讀取之間的路徑的變化很小,例如10微米)。
[0060]多個相鄰的讀取在多個標簽上被重復(fù)。多個標簽可以基于多個標準中的任何一個來選擇，比如預(yù)定數(shù)目的標簽、選定的時間周期期間讀出的標簽、與特定的生產(chǎn)運行相關(guān)的所有標簽、由該讀取器讀取的所有標簽、或其它標準。然后，使用如上所述的期望匹對和/或相關(guān)性算法，使每一個讀取與來自相同標簽的其它讀取相關(guān)聯(lián)。此后，可以計算與圖6的曲線圖600中示出的信息相對應(yīng)的信息。
[0061]圖6示出針對來自已經(jīng)讀取的標簽的所有數(shù)據(jù)，讀取和相同標簽的所有相鄰的讀取之間的關(guān)聯(lián)的曲線圖600。曲線圖600示出的是關(guān)聯(lián)程度的百分比(在y軸602上)相對應(yīng)于讀取之間的距離(沿X軸604)。如圖所示，所有的數(shù)據(jù)(可能不包括雜散離群值，如果有一個合理的理由將它們排除在外的話)皆包含在最佳關(guān)聯(lián)608和最差關(guān)聯(lián)610之間的包絡(luò)區(qū)域606之內(nèi)。如果讀取之間的距離是零(X軸604上是零)，那么讀取之間的匹對預(yù)期將是非常高的，也許是100%或接近100%，因為它本質(zhì)上是相同的讀取。但當讀取之間的距離增加(即從X軸604的O的位置無論是往正或負的方向離開)，匹對將減小。然而據(jù)統(tǒng)計，對于相同的距離偏移，一些讀取將比其他較好地相互匹對，所以數(shù)據(jù)可能開始分散(介于最佳的608和最差的610之間)如曲線圖600中的包絡(luò)區(qū)域606所示。通過選擇一些合理的標準，可以獲得數(shù)據(jù)周圍的包絡(luò)區(qū)域。例如，“合理”的標準可能是99.9997%的數(shù)據(jù)需要被包含在包絡(luò)區(qū)域內(nèi)。請注意，并不一定需要是數(shù)以百萬計的測量來進行定義，因為當獲得了統(tǒng)計相關(guān)的樣本尺寸時，可以使用標準偏差來評估包絡(luò)區(qū)域。
[0062]應(yīng)當指出，在許多情況下，在圖6中的曲線圖600可以在X軸上是對稱的，所以只需要考慮其中一半的數(shù)據(jù)。然而，為了清楚起見，圖6以及后繼附圖都示出了整條曲線。
[0063]取決于標簽的預(yù)定用途，使用如曲線圖600的圖(或曲線圖600中所示的數(shù)據(jù))可以設(shè)置合理的關(guān)聯(lián)水平。該“合理”的關(guān)聯(lián)水平可以基于系統(tǒng)設(shè)計要實現(xiàn)的錯誤接受率和錯誤拒絕率加以計算，這些將在下面更詳細討論。例如，假設(shè)決定對于該系統(tǒng)95 %的關(guān)聯(lián)將足夠向現(xiàn)場中的讀取設(shè)備返回一個“成功匹對”的響應(yīng)。這個關(guān)聯(lián)水平(出于例如安全因素的考慮，例如，可以使其為96%河以在曲線圖6中繪制出。圖7示出了這個接受閾值702。
[0064]從這里可以得出相鄰的讀取之間的最大可能距離，使得在超過其的更大的距離處，系統(tǒng)將不再保證(在99.9997%的置信度內(nèi))兩個讀取的匹對在所需的閾值以上。這個距離示出為在圖中的距離“D” 704。基于最壞的關(guān)聯(lián)610，測量距離D704 (即在包絡(luò)區(qū)域606內(nèi))。這意味著，如果兩個相鄰的讀取相距小于D單位，我們可以99.9997%地肯定它們的匹對將超過上述設(shè)置的接受閾值，如果它們比D單位相隔更遠，那么我們不能保證這一點。
[0065]這意味著，如果我們沿著生產(chǎn)線的一條路徑讀取并且將信號存儲在我們的服務(wù)器上，我們可以99.9997%地相信，對于我們的讀取，從在任何方向上的、在距離D以內(nèi)錯位的任何后續(xù)的讀取仍將匹對超過我們定義的接受閾值?；谶@一點，我們可以如下面圖8所示在生產(chǎn)線上設(shè)置讀取頭的間距。
[0066]圖8示出了生產(chǎn)線上的讀取頭802a、802b、802c、802d之間的最大間距。在這里，每一個讀取頭實際上與其相鄰的讀取頭是隔開2D距離。利用這個間距，我們99.9997%地相信，跟蹤兩個相鄰的讀取頭之間的路徑的任何讀取頭將與兩個相鄰的讀取頭之中的任何一個讀取頭匹對超出定義的相關(guān)值。因此，有如圖8所示間距的4個讀取頭802a-802d可以給我們信心相信，總距離8D (或從中心的路徑±4D)內(nèi)沿任何相鄰路徑的任何讀取，都將被系統(tǒng)正確的匹對。
[0067]在這種情況下，兩個讀取頭之間匹對的生產(chǎn)線接受標準不能與系統(tǒng)定義的95%的總關(guān)聯(lián)相同，因為讀取頭被隔開2D單位的距離，而不是之前針對整個系統(tǒng)認為的D單位。但是從曲線圖600，我們可以發(fā)現(xiàn)我們的生產(chǎn)線上的讀取頭之間的合適的匹對閾值，如圖9所示，它示出了在2D距離處的關(guān)聯(lián)閾值902。盡管圖9示出了在生產(chǎn)線上的關(guān)聯(lián)閾值的急劇下降，但是一般情況下并非如此。在圖9中所示的下降為了說明和解釋的目的被夸大了。這表明，在生產(chǎn)線上的兩個讀取頭的適當?shù)年P(guān)聯(lián)閾值比整個系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)閾值低，因為其計算是基于包絡(luò)區(qū)域內(nèi)部距軸線為2D單位的距離的點(參見圖9)。
[0068]這可以被用于確定應(yīng)該在生產(chǎn)線上使用的讀取頭的最小數(shù)量，但是如果要獲得更大的置信度的話，則可以使用更多的讀取頭。當然，使用額外的讀取頭也可能需要額外的數(shù)據(jù)處理和存儲能力。
[0069]在量產(chǎn)中，存儲比將在現(xiàn)場讀取的更多的數(shù)據(jù)點(更高分辨率)指紋可能是有益的，使得匹對算法可以內(nèi)插數(shù)據(jù)并提高現(xiàn)場中來自讀取器的信號的可靠性。需要針對關(guān)于存儲器存儲容量(這可能是要求的)和期望使用的指紋配置文件的更高需求來考慮額外的分辨率。例如，高安全性的應(yīng)用可能在未來需要提高匹對閾值的能力，這反過來將依靠高品質(zhì)/高分辨率的參考數(shù)據(jù)。額外的分辨率還可以用于匹對來自未來的現(xiàn)場可使用的讀取器的信號，該讀取器可具有升級的讀取頭并能夠提供更高分辨率的圖像或信號。
[0070]在上面討論的示例中，只考慮了彼此平行的路徑。在本發(fā)明的一些實施例中，在讀取標簽的過程中的跟蹤路徑可能并不互相平行。本文所討論的概念可以擴展以覆蓋這種情況。
[0071]另外，已經(jīng)假定來自生產(chǎn)線的每一個讀取都被存儲在服務(wù)器中，并當來自現(xiàn)場中的讀取設(shè)備的信號進入時，這些讀取可用于匹對。許多技術(shù)都可以用來減少對空間的需求。例如，在一些實施例中，只存儲一個簽名，同時在波峰上的變化會被記錄。
[0072]在一些實施例中，非平行的讀取可以通過存儲或生成表面(由多個讀取構(gòu)成的)加以處理。圖10示出了由多個讀取構(gòu)成的一個表面1002的示例。由此，沿表面1002的任何路徑產(chǎn)生的讀取都可以被匹對。視情況而定，在一些實施例中，可能期望將匹對限制到沿表面1002的直的路徑。
[0073]除了在其生產(chǎn)期間，表征標簽之外，讀取器也可以在生產(chǎn)期間加以檢驗和表征。例如，在運輸前對讀取器的關(guān)鍵項目進行測量，這些測量可被存儲在匹對的服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫中以幫助進行精確的匹對。或者，測量可以被存儲于讀取器中，可以與信號一起發(fā)送，或由讀取器使用以處理信號。例如，在讀取光學特性和與該光學特性具有無序關(guān)系的固有無序磁性特征兩者的讀取器中，對于每個讀取器在其制造過程期間(即運輸前)可以測量和存儲在讀取器中的光學傳感器和磁傳感器之間的偏置。
[0074]如上所述，應(yīng)在模擬識別系統(tǒng)中考慮錯誤接受率(FAR)和錯誤拒絕率(FRR)。例如，自動化的人類生物指紋識別系統(tǒng)有錯誤的接受(其中不同的指紋被不正確地匹對)和錯誤的拒絕(其中正確的指紋被拒絕)。這是基于很多因素，其中最重要的是讀取的質(zhì)量(想象一個人的指紋讀取:將干凈的手指的初始讀取與臟的并有切口的手指的隨后讀取進行匹對)。因此，如這里描述的無序的匹對系統(tǒng)可以被設(shè)計為取決于其預(yù)期的應(yīng)用而有不同的FAR和FRR水平。例如，系統(tǒng)可能需要有小于0.0001%的FAR和相應(yīng)的小于0.0004%的FRR。這取決于該應(yīng)用的安全性和可接受的成本/成品率損失。一般情況下，F(xiàn)RR和FAR的要求越嚴格，系統(tǒng)的設(shè)置和維護將更昂貴，因為例如由于更精確的閾值造成更多的標簽將被拒絕。通過進行充分的FRR和FAR分析，(如上述)各讀取之間的可接受的匹對的閾值是可以計算的。系統(tǒng)將取決于他們的應(yīng)用而具有不同的FAR和FRR要求。例如，如果固有無序標簽的應(yīng)用是安全性非常高或非常昂貴的物品，那么FAR和FRR的標準需要是非常嚴格的。然而，如果固有無序標簽的應(yīng)用是一種低成本的大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，則FAR和FRR的要求可以放松，以最小化讀取器和標簽的成品率損失的成本。
[0075]可以理解，如上所討論的本發(fā)明的各種實施例可以擴展到超過上述的空間錯位。相同的概念可以適用于由于多種因素的影響造成讀取不同的任何系統(tǒng)。這些因素可以是例如不同的讀取設(shè)備之間的固有性能差異造成，或由于讀取器的角向錯位，或造成不同讀取設(shè)備的讀取之間的不完全匹對的其它這樣的不確定性。造成讀取變化的示例是，用于讀取設(shè)備的組件的性能變化，例如所使用的傳感器的變化。這種傳感器的變化可能是傳感器的制造中固有的，或可能是因為使用不同供應(yīng)商的傳感器而產(chǎn)生。在更極端的示例中，用于讀取指紋材料的讀取器本身來自于不同的的制造商，其性能彼此不同。
[0076]雖然本發(fā)明已經(jīng)參照具體的實施例被具體地示出和描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，各種形式和細節(jié)上的各種改變不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定，因此，意欲包含在權(quán)利要求的等同含義和范圍內(nèi)的所有變化。
【權(quán)利要求】
1.一種在制造過程中讀取和驗證基于固有無序的標簽的方法，所述方法包括: 使用第一讀取器以獲取所述標簽的固有無序特征的第一讀??； 使用至少第二讀取器以獲取所述標簽的固有無序特征的至少第二讀??； 將所述第一讀取與至少所述第二讀取相匹對； 確定一個或多個接受標準，其中，所述接受標準中的至少一個是基于所述第一讀取和所述第二讀取是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對； 如果滿足所述接受標準，則接受所述標簽；并且 如果所述標簽被接受，則記錄所述標簽的指紋。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定一個或多個接受標準進一步包括: 基于單獨的讀取確定接受標準。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中基于單獨的讀取確定接受標準包括:基于所述第一讀取和所述第二讀取的至少一個中的信號的強度來確定接受標準。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中基于單獨的讀取確定接受標準包括:基于所述第一讀取和所述第二讀取的至少一個中的信號的復(fù)雜度來確定接受標準。
5.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的方法，進一步包括:拒絕不被接受的標簽。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中拒絕標簽包括去除所述標簽，而不停止生產(chǎn)流程。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中去除所述標簽包括如下選項中的一項或者多項:將所述標簽標記為被拒絕、切下所述標簽、沖孔所述標簽、和使用抽吸的方法來去除標簽。
8.如權(quán)利要求5-7中的任一項所述的方法，其中拒絕所述標簽還包括在數(shù)據(jù)庫中標記被拒絕的所述標簽。
9.如前述權(quán)利要求中的任何一項所述的方法，進一步包括: 如果不滿足所述接受標準，則使用至少第三讀取器以獲取所述標簽的固有無序特征的至少第三讀??； 將所述第三讀取與所述第一讀取和所述第二讀取相匹對； 確定一個或多個進一步的接受標準，其中進一步的接受標準中的至少一個是:基于所述第一讀取和所述第三讀取是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對、或者是基于所述第二讀取和所述第三讀取是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對；并且， 如果滿足所述進一步的接受標準，則接受所述標簽；并且 如果所述標簽被接受，那么如果所述第一讀取和所述第三讀取在所述預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對，則基于所述第一讀取記錄所述標簽的指紋，或者如果所述第二讀取和所述第三讀取在所述預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對，則基于所述第二讀取記錄所述標簽的指紋。
10.如權(quán)利要求1-8中的任何一項所述的方法，進一步包括: 使用至少第三讀取器以獲取所述標簽的固有無序特征的至少第三讀?。? 將所述第三讀取與所述第一讀取和所述第二讀取相匹對； 基于所述第一讀取和所述第三讀取是否在所述預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對，確定接受標準； 基于所述第二讀取和所述第三讀取是否在所述預(yù)定的閾值之內(nèi)相匹對，確定接受標準。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括:檢查所述第一讀取器、所述第二讀取器、以及所述第三讀取器的性能。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中檢查所述第一讀取器、所述第二讀取器、以及所述第三讀取器的性能包括:確定所述第一讀取器、所述第二讀取器、或者所述第三讀取器之一是否提供了不同于其它兩個讀取器的讀取。
13.如權(quán)利要求10-12中任何一項所述的方法，進一步包括: 改變第一、第二和第三讀取器的每一個的條件，使得第一、第二和第三讀取器的每一個的讀取覆蓋預(yù)定閾值內(nèi)的條件范圍。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中改變所述條件包括:改變以下選項中的至少一項:至少一個所述讀取器的壽期，至少一個所述讀取器的溫度條件，至少一個所述讀取器的構(gòu)造，和至少一個讀取器的組件。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中改變所述條件包括:改變所述條件以覆蓋將在現(xiàn)場中使用的讀取器的期望的條件范圍。
16.如權(quán)利要求 13所述的方法，其中改變所述條件包括將第一、第二和第三讀取器的每一個相互偏置。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中將第一、第二和第三讀取器的每一個相互偏置包括:以一恒定的偏置量使所述第一、第二和第三讀取器的每一個彼此偏置。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括使用錯誤接受率和錯誤拒絕率公差以確定所述恒定的偏置量。
19.如權(quán)利要求17或權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括使用所述恒定的偏置量以確定要使用的各讀取器的最小數(shù)量。
20.一種在固有無序標簽的讀取器的制造過程中檢驗和表征這樣的讀取器的方法，所述方法包括: 獲取已知的固有無序標簽的讀??； 使用所述讀取來測量所述讀取器的特性；并且 存儲所測量的特性以便當讀取固有無序標簽時使用。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中存儲所測量的特性包括:在數(shù)據(jù)庫中存儲所測量的特性。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中存儲所測量的特性包括:在所述讀取器上存儲所測量的特性。
23.一種在制造過程中讀取和驗證基于固有無序的標簽的方法，所述方法包括: 使用至少兩個讀取器以獲取所述標簽的固有無序特征的至少兩個讀??； 將所述至少兩個讀取中的至少一個與所述至少兩個讀取中的至少另一個相匹對； 確定一個或多個接受標準，其中，所述接受標準中的至少一個是基于所述匹對是否在預(yù)定的閾值之內(nèi)； 如果滿足所述接受標準，則接受所述標簽；并且 如果所述標簽被接受，則記錄所述標簽的指紋。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中將所述至少兩個讀取中的至少一個與所述至少兩個讀取中的至少另一個相匹對包括:將所述至少兩個讀取中的每一個與所述至少兩個讀取中的至少另一個相匹對。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中將所述至少兩個讀取中的每一個與所述至少兩個讀取中的至 少另一個相匹對包括:將所述至少兩個讀取中的每一個和所述至少兩個讀取中的所有其它讀取相匹對。
【文檔編號】G06K5/00GK103534708SQ201180067848
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月16日
【發(fā)明者】彼得·馬爾科姆·莫蘭, 溫斯頓·成·洛克·譚, 杰克·蘇·梅·恩吉, 阿德里安·保羅·布爾登, 斯特凡諾·畢坦特 申請人:比凱爾科技新加坡有限公司