文件防伪和文件防伪系统技术领域
本发明涉及一种防伪技术，特别是文件防伪和文件防伪系统。
背景技术
对于文件和别的有关对象进行安全防伪保护的方法是当前急需解决
的问题。曾经应用过许多方法，并得到了部份的成功，但伪造者和假冒
者可利用许多相同的先进工艺来提高他们的伪造能力。在全息图刚被引
入用作防伪标识不久的一些年代中，伪造者很难做出合格的全息图，但
在15年中，对非专业人员来说，要对伪造者制作的全息图同真全息图进
行区分，已极为困难。
连续编码和其他独特的编码方法被广泛应用在防伪方面，这是由于
在历史上伪造者获得连续编码设备的机会远小于一般印刷机械。然而，
现代激光打印技术和喷墨打印技术使连续编码技术对伪造者而言就非常
容易。
某些防伪装置将随机数据印刷在标签上，买主买到了带有这种数据
的产品，可以打电话到中心站去询问验证是否在数据库目录中有此有效
数字。假定伪造者只有用拷贝现存有效的数据来将有效数据放在标签上
企图进行有效的假冒，同时假设伪造者生产多个具有同一有效数据的标
签，最终必会发生对数码的多次查询。对一个数码的多次查询将是确认
有多个载有该数码的伪造品依据。
许多能够形成随机图案的物理过程实际上是不能复制的。像指纹、
虹膜图案、DNA序列等生物鉴别标识便是很好的例子。
发明内容
本发明将全息图，连续和随机编码，现代自动化电信和随机物理过
程的优点结合起来，提供一种高度防止伪造和假冒的系统，可用来快速
鉴别有效文件和快速检测欺骗性的文件。
本发明的主要目的是针对假冒伪造文件提供一种文件防伪的途径。
本发明在文件上加用了如下的防伪特征物：光学可变器件(例如全
息图)，一种字符串(a string of characters)(例如磁性可读字符
(MICR)，OCR字符或条形码)，以及一种随机图案标记等。光学可
变器件可以用作快速检验赝品(虽然不是高度可靠)的装置，而字符串
(character string)和随机图案可以一起用作辩别赝品和识别单个文件的
身份的高度可靠标记。一种读出装置可以从随机图案标记中读出鉴别性
标记向量，使用字符串在数据库中查找记录，并且将上述向量与在数据
库中记录在案的对应向量加以比较。如果由该文件上读出的鉴别性标记
向量和数据库中与文件上字符串标记对应的鉴别性标记向量不匹配，则
表示该文件已被假冒、伪造、更改或破坏。如果由该文件上读出的鉴别
向量和库中所存储的鉴别向量相匹配，则该文件可以高度可靠在地被鉴
别为真品。
本发明的一个方面是提供一种在其上应用了数种安全特性的文件，
该特性包括：一种光学可变器件，一种字符串，一种含有随机排列的微
观组成部份的随机图案，上述组成部份的上述排列为该文件进一步构成
一种可探测的，唯一的鉴别标志。
另外，本发明的字符串是一种鉴别性标记矢量的代表，该矢量是一
个在随机图案标记中的微观组成部份的排列的代表。
鉴别性标记矢量是通过一种密码编码技术处理过程形成的。
本发明的文件中，光学可变器件可以是一种全息图或其他的衍射光
学器件。
所述的随机图案中的微观组成部份可以是磁性物质微粒。
所述的随机图案中的微观组成部份也可以是具有可探测随机方位的
自身组织的区域。
所述的随机图案中的微观组成部份可以是萤光微粒。
本发明还提供一种上述文件所用到的阅读器装置，它具有，一种能
够探测所述微观组成部份的排列或分布特征并能够由此产生一种电子信
号的读出头，一种能够读出该文件上的字符串的装置，一种能够分所述
的电子信号，并由此产生一个鉴别性矢量的信号处理器，该矢量用作为
所述文件用的一种唯一的鉴别标志，以及，能在由别的类似文件导出的
鉴别性标记矢量和相关联的字符串的数据库中检索，查出与从所述文件
导出的矢量及字符串类似的所述矢量和字符串的记录的装置。
在本发明的读出装置中，读出头可以是一种磁场探测器。
本发明还提供一种文件安全防伪系统，它具有，一系列的文件，每
一文件具有权利要求1中所述的特征，一个或多个读出装置，每一个读
出装置具有权利要求2的特征，检查所述文件上的可变光学器件的装置，
一种用作储存、检索和找回由该文件读出的矢量和字符串的数据库，以
及，根据被检验文件的矢量和字符串与库存的矢量和字符串的比较来决
定其文件真伪的判别系统。
本发明的文件安全防伪系统中，用来检测光学可变器件的装置可以
是人眼。
并且，文件安全防伪系统中，所述的字符串可以包括MICR字符，
并且读出装置包含一种MICR读出装置。
本发明的文件安全防伪系统中，有益的是，其中的MICR读出头既
能读出MICR字符又能读出包含微观磁性物质颗粒的随机图案。
本发明的文件安全防伪系统中，还可进一步具有在互联网或其他的
电信网或局部网上将信息存入所述的数据库，检索所述的数据库，以及
由所述的数据库重新找回所述信息的装置。
附图的简要说明
图1a表示一种载有全息图、字符串和随机图案标记的被保护的证
书、护照、礼券或其他重要文件。
图1b表示一种载有全息图、字符串和随机图案标记的被保护的证
书、护照、礼券或其他重要文件，其上的字符串和随机图案位于全息图
和衬底之间。
图2表示一种基于本发明的读出装置和被保护的证书，包括用于随
机图案标记串(例如条形码，MICR字符，OCR字符和一种磁条)的读出
头，另一种用于字符串的读出头以及一些从随机图案译出密码或从从随
机图案得出鉴别性向量，以及将该加密密码和字符串比较的电子装置。
图3a表示一种应用图2中读出装置制成自验证文件的步骤。
图3b表示一种制成那种通过通讯方式向异地数据库联系查询的文件
的步骤。
图4a表示通过本地自验证方法验证本发明文件的步骤的框图。
图4b表示通过远程数据库查询验证本发明文件的步骤的框图。
本发明的详细描述：
在图1中全息图1或其他光学可变器件，作为一种压敏标识或复合、
热压、铸造、直接模压标识、或通过任何一种在防伪印刷工业中其它公
知的应用方法或工艺制作在文件3上。光学可变器件1被用作第一遍的初
步防伪应用，因为不完善的伪造者制作不出来合格的光学可变装置的全
息图。
除了光学可变器件之外，字符串7也应用在文件上。该字符串可以
是一种连续编码(a serial number)、一种名字、或一种随机数码，并且
例如用作验证个别的文件、或验证个别文件所在的一批文件或个别文件
所在的某个目次。该字符可以是条形码、字母数字混合码、磁性(MICR)
字符、或其他可以用人眼或机器读出的字符。这标记可以是可见的或不
可见的，例如，它们可以用普通油墨印成，或者，用紫外、红外荧光或
那些可吸收可见光谱之外的印墨印成。该字符串用作名字或数字索引，
通过此索引，可以在数据库中找出文件的名称或数码。
最后，除了光学可变器件和字符串之外，本发明还将一种随机标记
7应用于文件中。该随机标记可以是一种磁性油墨点、一种含有荧光颗
粒的特定区域、一种含有光散射性的特征的特定区域、或任何其他包含
机械可测的、足够小足够多的具有充分区别特性的、极难重复拷贝的微
观标记。这些特性标记应是机器可读的。例如，一种包含了巨大数目的
微观颗粒的磁性油墨点，其微粒具有随机的位置和方向，任何的MICR
都是这样。在检测读出器和磁条检测读出器中使用的高分辨率磁性读出
头通常检测出磁性油墨颗粒的局部区域性质的平均变化，而通常把高频
的变化当作不相关的噪声加以排除。但是，这所谓的噪声却是一个唯一
的，随机的鉴别性标记，其在每次读出时都是一样的，所以如果这个随
机鉴别性标记和连续编码是一同储存在数据库中，或者随机鉴别性标记
字符串是可以用一种安全的密码技术由随机鉴别性标记导出，这样上述
的随机鉴别性标记便可用来验明文件的有效性。
制作随机标记的另一种方法是应用一种包含荧光粒子，如量子点
阵、或荧光染料涂敷聚苯乙烯球或染料涂敷纳米大小电导粒子的油墨。
在这些情形中，可用微光分光光度计来读出粒子的随机分布，这个微光
分光光度计只照亮一个极小的区域(在几个微米的数量级)，并分析该
区域中粒子发出的荧光。例如，这个读出装置可以使用滤波器滤掉电磁
波光谱的某些部分，或者它可以将光谱分开而分析其整个部分或其中一
部分。可以用时间分辨的光谱学去分析随机图案标记的荧光粒子的时间
特性。
制作随机标记的又一种方法是用一种自己能够组成不同性质，如不
同折射轴率，不同厚度，不同双折射性质，或不同双折射轴向，不同吸
收光谱，或其他不同光学特性的材料来进行印刷。例如，一种由盐和糖
溶入的水溶液可以自发组成具有不同折射率的微小纯盐结晶和糖结晶。
有些颜料或涂料变干后可形成网眼状表面结构。一层软明胶先浸入水中
再浸入酒精中可形成网状结构。这些情形中所形成的区域典型地具有随
机方位分布，可以用作随机特性的标记。
制作随机标记的另一种方法是在文件上某一小区域记录或热压一种
全息图，一种全息图的干涉图案基本上是随机的。例如可以应用高功率
脉冲激光器的烧蚀技术在文件上投射干涉图形，从而可以记录一种全息
图案以形成随机标记；在所有实际应用中，通过应用干涉图形产生装置
中的随机扩散体以及将扩散体移动到各记录下来的标记的不同的相关位
置，可随机改变该干涉图案。
还有一种制作随机图案的方法是指定文件上一个特定的区域作为标
记(例如印刷出这块小区域的边界)，并利用文件基材内在的随机特征
作为标记的随机特征。例如纸张具有可读的随机的纤维排列，可以应用
一细束光照到纸上这一小区域，检测出由纸纤维的散射的光的图案来识
别。
实施本发明的方法
实施本发明的一个方法可以用图1b来说明，应用的是磁性油墨，如
在广泛用于对银行支票编码的MICR(磁性油墨标记识别，Magnetic Ink
Character Recognition)材料。一种连续编码17用MICR标记印在文件13
上。其中一种预定的MICR标记之一的19被指定为随机标记，同时一个
具有容易识别图象的全息图被热压印在文件上，以便全息图覆盖了MICR
标记。在文件印好和全息图被热压覆盖住MICR标记之后，使用普通MICR
读出头(图2，210)读出MICR标记，而来自于上述指定的MICR标记磁
性噪声信号则分别地被分析出来并转变成一个向量，如图4b所示，由
MICR标记表示的连续编码以及上述向量共同被送到数据库服务器以数
据的形式储存起来。对于每一个被保护的文件都重复相同的过程。之后，
在文件使用后，对于任何一个文件都可以通过再次用一个类同的读出装
置读出其MICR连续编码和向量，并和将连续编码和向量和库中相对应
的连续编码和向量相比较，来鉴别真伪，如图41中的图解所示。如果编
码和向量二者都能和数据库中所储备的相匹配符合，此文件便被判断为
真品。
实施本发明的第二个方法也可以用图2来说明，其利用一个随机图
案标记226，做在一种带有全息图的文件上，然后读出这个随机图案标
记，得出一个鉴别性标记向量，例如由一滴磁性油墨中读出一些抽样点
的磁性信号鉴别性标记。使用密码编码方法将鉴别性向量进行编码，而
将该密码222作为字符串印在文件上。接下去可用一种读出/鉴别装置，
通过读出随机图案标记和应用相同的步骤，导出一种代表标记的密码，
然后将密码和字符串相比较，此步骤在图4a中用图解说明。在这情形中，
必须在读出装置中置入该密码算法。其优点是提供防止任何人拆卸或剖
析读出器找出其密码算法的装置。例如，如果其盒体被打开，或者某些
电路被断开或电源被中断，提供电子联锁装置将密码算法或其数字密钥
从记忆体中擦除等。
另一个实施本发明的方法是应用经过随机运动粒子散射的激光，记
录一种随机分布的衍射图案，提供一种随机图案，这种随机图案可以做
在文件上的全息图之中，或做在全息图之外的文件部份之上。该随机衍
射图案可以做在光敏媒质之中，可以用激光烧制法，或用其他的任意一
种受控于衍射图案的物理步骤。如果衍射图案不做在全息图中，可做在
文件的预定地方例如在全息图旁边。在衍射图案记录好之后，跟着用微
密分析衍射图案，以计生成一种bmp(bitmap)格式的文件，使用一种密钥
编码系统将代表bitmap文件的数码串进行编码，然后将该经过编码的数
码串以条码形式印在文件上，其后，此文件可以由再次读出其衍射图案
以来得到bmp文件，并由此进行验证。使用同样的密钥对此bmp文件进
行编码，以赋予文件经编码的数码串，然后将前后两个编码相比较。重
要的是要保证前后两次使用精确相同的步骤读出衍射图案，以形成相同
的bmp文件，或编码前规格化处理bmp文件，以保证相同的衍射图案具
有相同的数码串。