Brevet FR2294490A1 — publié le 19760709

La présente invention est relative à la vérification automatique de documents, et plus précisément à un dispositif de vérification, notamment de billets de banque, basé sur une méthode statistique. On sait qu'il est nécessaire de vérifier automatiquement l'authenticité de billets de banque pour commander la délivrance de monnaie ou de marchandises, par exemple de tickets, d'essence, etc ... On connait déjà de nombreux dispositifs de vérification de ce genre,bases généralement sur des mesures photométriques ou colorimétriques, ou mettant en oeuvre des principes simples de reconnaissance de formes. Ces dispositifs connus présentent néanmoins à des degrés divers un certain nombre de défauts - Compensation insuffisante des effets dus au vieillissement du document à contraler, - Nécessité de présenter ce document suivant une procédure définie, - Positionnement relativement précis de ce document, - Impossibilité d'adapter rapidement le même appareil à l'authentification d'un autre document que celui pour lequel il a été initialement prévu. Des solutions connues permettent partiellement de pallier certains de ces défauts et de s'affranchir des reproches habituels faits aux appareils changeurs de billets de banque, à savoir le refus de billets authentiques en trop grand nombre et l'acceptation de contrefaçons trop facilement. Toutefois, le bon fonctionnement de ces appareils est assez étroitement lié à l'examen de régions du document imprimé en taille douce, c'est-à-dire pour lesquelles les encres d'impression donnent lieu àn relief sensible. Les normes européennes actuellement en cours d'adoption conduiront à la disparition de l'impression en taille douce, mettant en cause le fonctionnement correct de çce genre d'appareils. L'invention a précisément pour objet un dispositif de vérification devant permettre la complete élimination des quatre défauts mentionnés plus haut, autrement dit - Présenter un taux d'acceptation des billets même usagés supérieur à 957 - Effectuer le contrôle indifféremment sur l'une ou l'autre face du billet, - Ne pas nécessiter un positionnement rigoureux de celui-ci, - Pouvoir, par exemple par un simple règlage, être adapté à des billets de types différents Le dispositif suivant l'invention est basé essentiellement sur une méthode statistique et il est caractérisé en ce qu'il comporte - Des moyens pour explorer le document en un nombre de points supérieur à un nombre déterminé, ces points étant choisis de façon aléatoire, - Des moyens pour mesurer localement en chacun de ces points la valeur d'une grandeur physique caractéristique du document, - Des moyens pour comparer les valeurs ainsi mesurées à au moins une valeur de référence et pour totaliser le nombre de valeurs supérieures (ou inférieures) à ladite valeur de référence, et - Des moyens pour vérifier que ledit nombre de valeurs est compris dans un intervalle encadrant une valeur moyenne statistique pour déclencher l'émis sion d'un signal de validation du document. Ladite valeur de référence est de préférence une valeur mesurée en d'autres points d'exploration choisis aussi de façon aléatoire, et la grandeur physique mesurée est de préférence une grandeur optique telle que la transparence ou la réflectance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en relation avec le dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif. Sur ce dessin - Les figures 1 et 2 sont des courbes destinées à faciliter la compréhension de la méthode utilisée dans l'invention. - La figure 3 est un circuit de principe d'un dispositif suivant l'invention, - La figure 4 est une coupe axiale et la figure 5 une vue partielle des moyens optiques utilisables suivant l'invention, - La figure 6 est un circuit pratique d'un dispositif conforme à l'invention. On va tout d'abrod exposer les bases théoriques sur lesquelles repose la méthode appliquée suivant l'invention. Soit une fonction z = f (x) représentée figure 1 et une valeur de référence d'ordonnée m. Pour x appartenant à un intervalle x1, x2, tel que X2 - x1 = L, la probabilité p pour que l'on ait z L Avec 1 = 11 + 12 = 13 , ou plus généralement 1 = # li, li étant la longueur d'un segment de l'axe des abcisses tel que pour ses extrémités f (x) = m f (x) étant inférieure à m pour les valeurs de x appartenant audit segment. Pz Il y a évidemment une infinité de courbes qui possèdent le même facteur de forme p + mais on peut définir f (x) avec plus de précision grace à d'autres facteurs p'telles que p Z I /h = Pz)M p = L z > M L La généralisation à une surface est alors évidente. Revenant au problème de la vérification de documents, si z représente par exemple le coefficient de transmission d'un flux lumineux à travers un billet en un point de coordonnées x, y de celui-ci ,et si l'on définit un champ d'exploration S pour un échantillon de N couples de valeurs (x, y) tirées au hasard, la proportion n de valeurs de z inférieures à une valeur de réfère' N ce, m par exemple, suivra une loi binomiale de moyenne p et d'écart type s étant la somme des surfaces élémentaires analogues aux segments 11 , 12 quand on ne considère qu'une seule dimension. On sait que, dans ces conditions, la probabilité A pour que le rapport N soit compris dans l'intervalle (p -s t , p + O-t) est supérieure à 1 - l t2 Si on suppose équiprobableales différentes valeurs de p entre O et 1 lorsqu'on remplace le billet authentique par une contrefaçon, la probabilité F pour que cette contrefaçon soit acceptée est alors 2 et. Autrement dit, A représente l'acceptance du dispositif de vérification ou taux d'acceptation, F sa fraudabilité . Il est alors facile de déterminer la taille de l'échantillon N pour que A et F aient des valeurs requises, N devant être tel que Par exemple si on désire A # 96% et F #10-4 , on devra prendre N#25. 108 Pour limiter la taille de l'échantillon à des valeurs plus acceptables, on doit remarquer que l'acceptance et la fraudabilité d'un dispositif fonction nant par rapport à deux ou plusieurs seuils ou valeurs de référence, comme on vient de 1 'expliquer, sbnt les produits respectifs des acceptances et des fraudabilités pour chacune de ces valeurs de référence. En supposant égales leurs valeurs respectives pour chacune d'elles et en conser vant les valeurs globales mentionnées ci-dessus pour A et F, les tailles d'échantillon deviennent alors N 5 50. 104 pour 2 seuils différents N 104 3. 10 pour 3 seuils différents N # 10.4 pour 4 seuils différents Avec deux dispositifs à 4 seuils explorant deux régions différentes du document, (ou quatre dispositifs à 2 seuils) l'échantillon est ainsi limité à la taille raisonnable de 4.103 . La méthode qui vient d'être exposée convient bien pour des billets à l'état neuf, mais elle ne permet pas de s'affranchir de l'influence du vieillis sement du billet puisqu'une diminution de sa transparence produit un décalage de la courbe z = f (x,y) parallèlement à l'axe des z. I1 en résulte donc une variation des moyennes p 4 P PZ On peut surmonter cette difficulté de la façon suivante. En se référant à la figure 2, si l'on considère deux abcisses x et x+d, d étant une constante, on peut classer les couples de valeur x et x+d suivant que z (x) z (x+d) ou que z (x) z (x+d). La proportion des couples de valeurs tels que z (x) p' est un facteur de forme de la courbe représentative de z au même titre que p. On peut également définir d'autres facteurs de forme analogues P'D, p' g pour lesquels change seulement la longueur du segment de droite D, avenant explorer la courbe. Par ailleurs, il s'agit là encore d'un tirage au sort entre deux possibilités. Si donc on considère un échantillon de N couples de points définis par les extrémités d'un segment de droite, la proportion des cas n pour N lesquels la transparence du billet examiné pour l'un des points examiné, toujours le même, sera inférieure, suit une loi binomiale. Par conséquent toutes les considérations précédemment exposées à l'occasion du facteur de forme p relativement à l'acceptance et à la fraudabilité restent aussi valables pour le facteur p'. La méthode à la base de l'invention ainsi exposée, on va maintenant décrire deux modes de réalisation de dispositifs en faisant application, l'un utilisant un facteur de forme tel que p figure 3), l'autre un facteur de forme tel que p' figure 6). On supposera le document exploré optiquement, par exemple par transparence, par des moyens de couplage optique entre une source lumineuse et un détecteur photo-électrique, qui seront décrits ultérieurement aux figures 4 et 5, cette exploration se faisant en des points du document choisis de façon aléatoire. Le circuit de traitement des signaux du détecteur photo-électrique est représenté figure 3. Le détecteur 10 recevant les signaux d'exploration du billet est branché à l'une des entrées d'un comparateur logique 11, recevant sur sa seconde entre une tension de référence U fournie par une source stabilisée 12 et jouant le rôle de seuil. Ce comparateur fournit un signal logique de niveau 1, quand la tension du signal du détecteur est supérieure à la tension U et de niveau 0 dans le cas contraire. La sortie du comparateur 11 est reliée à un compteur d'impulsions 13 par l'intermédiaire d'un circuit ET 14 à deux entrées. Ce circuit 14 a une seconde entrée reliée à un générateur de signaux aléatoires 15.Le compteur 13 est relié à un circuit de comparaison numérique 16 comprenant deux comparateurs numériques 17, 18, ayant leurs entrées reliées, d'une part aux sorties du compteur 13, d'autre part aux sorties respectives de deux registres 19 ,20, contenant des valeurs numériques prédéterminées Nl, N2. Ces comparateurs fournissent un signal logique de niveau 1 quand le contenu du compteur 13 devient supérieur ou égal au contenu N1 du registre 19 (pour 17) et N2 du registre 20 (pour 18). A la sortie des comparateurs est branché un circuit ET 21 à deux entrées, l'une directement au comparateur 17, l'autre par l'intermédiaire d'un inverseur 22 au comparateur 18. Ce circuit 21 fournit un signal de sortie V, dit signal de validation, quand il est au niveau logique 1. Enfin, un compteur à présélection 23 reçoit les impulsions du générateur 15 et; quand sa présélection P est atteinte, fournit un signal de fin de test E. Ce signal E est utilisé comme signal- de blocage ayant pour effet, par une liaison 24, d'arrêter les moyens d'exploration optique du document et l'émission du générateur 15. Les valeurs NI et N2 introduites dans les registres 19 et 20 définissent l'intervalle - 5- t autour de la moyenne statistique, comme expliqué précé- demment. La présélection P du compteur 23 définit la taille de l'échantillon nécessaire pour obtenir les valeurs A et F d'acceptance et de fraudabilité qu'on a fixées pour le dispositif. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante : On admet que l'introduction du billet à tester dans celui-ci produit un signal, par exemple par fermeture d'un contact, ayant pour effet de remettre à zéro les compteurs 13 et 23 ce qui supprime le blocage des moyens d'exploration optique et du générateur 15 et permet le démarrage d'un cycle de test. Les signaux de transparence du billet fournis par le détecteur 10 sont comparés en permanence avec la tension de référence U dans le comparateur 11. Cependant, son signal logique de sortie quand il est au niveau 1 ne peut franchir le circuit ET 14 que lorsque ce dernier est rendu passant par une impulsion du générateur 15. Celle-ci ayant un caractère aléatoire, on conçoit qu'il en est de même du point du billet fournissant au même instant un signal de mesure au détecteur 10. Le compteur 13 reçoit par conséquent des impulsions discrètes aux instants aléatoires de déblocage du circuit 14 correspondant simultanément à un dépassement du seuil de transparence de points du billet. Ces impulsions totalisées sont comparées aux valeurs N1 et N2 pendant la durée du test jusqu'à ce que le compteur 23 ait reçu du générateur 15 un nombre P d'impulsions provoquant l'arrêt du cycle. A ce moment, si dans le circuit 16 les comparateur 17 et 18 fournissent des signaux de niveaux respectifs 1 et 0 indiquant que le contenu n du comp t eur 13 est tel que N1 (n z N2, le circuit ET 14 recevant deux signaux au niveau 1 grâce à l'inverseur 22, fournit le signal de validation V du billet, entraînant l'exécution de l'opération correspondante, par exemple la distribution de monnaie. Dans le cas contraire, soit que n(N1 ou nN2 N2 , le circuit 21 reste bloqué et sa sortie au niveau 0, indiquant un refus du billet contrôlé, par exemple à l'aide d'un signal visuel ou sonore. Les figures 4 et 5 montrent schématiquement un exemple de moyens d'explo ration optique pouvant coopérer avec le circuit de la figure 3, utilisant le facteur de forme p, ou avec le circuit modifié de la figure 6, décrit plus loin, utilisant le facteur de forme p'. La figure 4 est une coupe axiale tandis que la figure 5 est une coupe suivant le plan 5-5 En se référant à ces figures, une plaque 25, transparente dans le présent exemple, est destinée à servir de support au billet 1. Des conduits de lumière constitués par exemple par trois faisceaux émetteurs 26 annulaires et coaxiaux de fibres optiques, permettent de diriger le flux d'une source lumineuse 27 sur trois couronnes 28 figure 5) à l'endroit du billet.Trois autres faisceaux récepteurs 29 annulaires et coaxiaux sont disposés de l'autre caté du support 25 pour diriger le flux lumineux transmis respectivement par chaque couronne 28 vers trois détecteurs photoélectriques 31, 32, 33. Un disque opaque 30, coaxial aux faisceaux 26, 29, est disposé par exemple entre le support 25 et l'entrée des faisceaux 29. Ce disque est muni d'une fente ou d'une partie radiale transparente 34, de largeur du même ordre de grandeur que celles des couronnes 28. Ce disque peut être animé d'un mouvement de rotation autour de son axe 35 par le jeu d'un engrenage et d'un moteur électrique 36, ce dernier étant relié au réseau ou à une source locale d'alimentation, par l'intermédiaire d'un interrupteur 37 , par exemple de type électronique. Le disque occulte donc les faisceaux émetteurs 26 sur la totalité de la surface des couronnes à l'exception de trois zones A, B, C d'intersection entre la fente 34 et les couronnes 28. On notera que dans le cas de la figure 3, un seul couple, émetteur et récepteur, de faisceaux annulaires est nécessaire, le détecteur 10 étant alors disposé à la sortie du faisceau récepteur correspondant à la couronne intersectée par la fente. En outre, le support 25 est lui aussi déplaçable en translation paral- lèlement à son plus grand cOté et par rapport à l'axe 35 du disque au moyen d'une crémaillère et d'un second moteur électrique 38 également alimenté à travers l'interrupteur 37. Cependant, au lieu de déplacer le support 25, on pourrait aussi le maintenir fixe et utiliser trois dispositifs identiques à celui de la figure 4, pour couvrir l'ensemble de la surface significatrice du billet. Dans ces conditions, quand les moteurs 36 et 38 sont en marche, la fente 34 découvre sur le billet les trois zones quasi-ponctuelles, A, B, C; qui vont servir à l'élaboration de trois facteurs de forme p', en comparant deux à deux les transparences du billet en chacun de ces trois points. A cet effet, le circuit de la figure 3 est modifié conformément à la figure 6 pour coopérer avec les moyens d'exploration optique : les trois photodétecteurs 31, 32, 33, sont branchés à l'une des entrées de trois amplificateurs différentiels 111, 112, 113, de telle sorte que l'amplificateur 111 compare par exemple les sorties des détecteurs 31 et 32, l'amplificateur 112 les sorties des détecteurs 32 et 33, et l'amplificateur 113 les sorties des détecteurs 33 et 31.Ces amplificateurs sont suivis de trois chaînes de traitement identiques comprenant trois circuits ET 141, 142 et 143, suivis de trois compteurs d'impulsions 131 132, 133, de trois circuits de comparaison numérique 161, 162, 163 analogues au circuit 16 de la figure 3, et finalement d'un circuit ET 40 à trois entrées raccordées aux sorties des circuits 161 à 163. Les circuits ET 141 à 143 sont comme précédemnent débloqués chaque fois qu'ils reçoivent une impulsion du générateur de signaux aléatoires 15, et ces signaux aléatoires sont totalisés dans le compteur 23 présélectionné à une valeur P, qui détermine la fin du cycle de contrôle par émission du signal E provoquant l'arrêt deamoteurs 35 et 38 par couverture de l'interrupteur 37 et l'arrêt consécutif de l'exploration optique, ainsi que le blocage du générateur 15. Les circuits 161 à 163 effectuent la comparaison des contenus des compteurs 131 à 133 respectivement avec des valeurs définissant trois intervalles Nl -N2, N'1 - N'2, N"1 - N"2. Le fonctionnement de ce circuit reste analogue à celui déjà décrit à l'occasion de la figure 3, les amplificateurs III à II3 jouant ici le rêle de comparateurs dans lesquels la tension de référence est la valeur de la transparence du billet mesurée en un point d'exploration choisi de façon aléatoire lui aussi. Si donc,à la fin du cycle, les contenus des compteurs 131, 132, 133 sont bien compris dans les intervalles précédemment définis, le circuit ET 40 fournit le signal de validation V. Si ces trois conditions ne sont pas simultanément remplies, le signal du circuit 40 reste au niveau 0, indiquant le refus du billet. A titre d'exemple numérique, avec une acceptance de 95% et une fraudabilité de 0,1%, et pour un dispositif à trois seuils différents, la taille de l'échantillon devrait être de l'ordre de 5000, soit 2000 mesures par détecteur. En prenant pour le générateur 15 une période moyenne de- récurrence de l'ordre de 1 ms, la vérification d'un billet dans ces conditions se fera en 2 secondes. Bien que la transparence comme grandeur optique de mesure soit plus avantageuse, puisque le billet peut être disposé par l'usager sur le support 25 indifféremment sur l'une quelconque de ses faces, il est aussi possible d'utiliser sa réflectance à condition de présenter toujours la même face du billet à l'exploration optique; les faisceaux de fibres émetteurs et récepteurs sont évidemment dans ce cas disposés d'un même coté du support, mais le circuit de la figure 6 reste inchangé. On voit que le dispositif peùt être facilement adapté à la vérification de billet d'un autre type par simple modification des contenus des registres des comparateurs 161 à 163 et de la présélection du compteur 23, les nouvelles valeurs étant déterminées statistiquement en fonction des caractéristiques de cet autre billet. L'invention n'est nullement limitée aux seuls exemples de réalisation qui viennent d'être décrits et des modifications peuvent y être apportées sans sortir de son domaine, notamment quant aux moyens d'exploration du document et aux moyens de traitement des signaux d'exploration. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour effectuer statistiquement la vérification de l'autenticité de documents, notamment de billets de banque, caractérisé en ce qu'il comporte - Des moyens pour explorer le document en un nombre de points supérieur à un nombre déterminé, ces points étant choisis de façon aléatoire, - Des moyens pour mesurer localement en chacun de ces points la valeur d'une grandeur physique caractéristique du document, - Des moyens pour comparer lesvaîeurs ainsi mesurées à au moins une valeur de référence et pour totaliser le nombre de valeurs supérieures (ou infé rieures) à ladite valeur de référence, et - Des moyens pour vérifier que ledit nombre de valeurs est compris dans un intervalle encadrant une valeur moyenne statistique pour déclencher l'émission d'un signal de validation du document. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur de référence est une valeur mesurée en d'autres points d'exploration choisis aussi de façon aléatoire. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite grandeur physique est une grandeur optique telle que la transparence ou la réflectance. 4. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, comportant un support de document, une source lumineuse et au moins un détecteur photo électrique pour l'exploration photoélectrique du document, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - Des moyens de couplage optique entre ladite source et ledit détecteur pour explorer le document en des points choisis de façon aléatoire, et - Un circuit électrique constitué par Un comparateur logique à seuil ayant une entrée reliée à la sortie dudit détecteur, Un compteur d'impulsions relié à la sortie dudit comparateur par l'intermédiaire d'un circuit-porte, Un circuit de comparaison numérique pour comparer le contenu dudit compteur à deux valeurs prédéterminées et pour fournir un signal de validation quand ledit contenu est compris entre lesdites valeurs prédéterminées, et Un générateur de signaux aléatoires, commandant ledit circuit-porte et relié à un compteur à prédétermination pour fournir un signal de fin d'exploration. 5 Dispositif suivant la revendication 4, comportant plusieurs détecteurs photo électriques, caractérisé en ce que lesdits détecteurs ont leur sortie reliée par paire à une pluralité de comparateurs logiques, l'un des signaux de chaque paire jouant le rôle de valeur de seuil, et en ce que ledit signal de validation est obtenu par l'interméd.aire d'un circuit ET ayant ses entrées reliées aux sorties des circuits de comparaison numérique relatif à chaque comparateur logique. 6. Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage optique comportent des conduits de lumière sous forme de faisceaux de fibres optiques coaxiaux multiannulaires, émetteurs et récepteurs ,coopérant avec un disque opaque, coaxial auxdits faisceaux, muni d'une fente radiale et entraîné en rotation autour de son axe. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour produire un mouvement relatif entre ledit support et lesdits moyens de couplage optique.