(57)【要約】【課題】固体の真偽判定を簡単かつ高精度に行う。【解決手段】真物である紙上の基準領域を異なる２方向から光学的に読み取り、基準画像として登録しておく。真偽判定対象の紙に対し、基準領域を含み基準領域よりも大きいサイズの照合領域をスキャナで異なる２方向から読み取り、読み取りによって得られた各照合データから基準領域と同サイズの部分領域のデータを抽出する。そして、同じ方向から光学的に読み取った基準画像と照合画像との組において、基準画像との相関値を正規化相関法により演算することを、照合領域内での部分領域の位置をずらしながら繰り返し、相関値の最大値及び該最大値のノーマライズド・スコアを各々閾値と比較することで真偽判定を行う。そして、各組における真偽判定において共に「真」と判定されてはじめて真偽判定対象の紙を「真」と判定する。【選択図】図６
2006053736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータにより実施され、ランダム性を有する読み取り可能な固有の特徴が表面に沿って分布している固体の真偽を判定する真偽判定方法であって、
第１の方向又は第１の方向とは異なる第２の方向の少なくともいずれか一方から真の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該真の固体の表面の状態の読取画像を基準画像として生成すると共に、第１の方向又は第２の方向の少なくともいずれか一方から判定対象の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該判定対象の固体の表面の状態の読取画像を照合画像として生成する画像生成ステップと、
基準画像に含まれる１又は２の読取基準画像と、照合画像に含まれる１又は２の読取照合画像とにより読取基準画像と読取照合画像との少なくとも２組による照合処理を行う照合ステップと、
を含むことを特徴とする真偽判定方法。
【請求項２】
前記画像生成ステップは、第１及び第２の双方の方向からの照射に基づく第１及び第２の読取基準画像を基準画像として生成すると共に、第１及び第２の双方の方向からの照射に基づく第１及び第２の読取照合画像を照合画像として生成し、
前記照合ステップは、第１の読取基準画像と第１の読取照合画像を、第２の読取基準画像と第２の読取照合画像を、それぞれ照合し、
前記判定ステップは、各照合処理の結果、共に予め設定した判定基準を満足した場合に判定対象の固体を真と判定することを特徴とする請求項１記載の真偽判定方法。
【請求項３】
前記判定ステップは、同一方向からの照射に基づく基準画像と照合画像を用いて照合処理が行われた場合、基準画像と照合画像の正規化相関値が予め設定した閾値以上のときに判定対象の固体を真と判定することを特徴とする請求項３記載の真偽判定方法。
【請求項４】
前記判定ステップは、異なる方向からの照射に基づく基準画像と照合画像を用いて照合処理が行われた場合、基準画像と照合画像の正規化相関値が予め設定した閾値以下のときに判定対象の固体を真と判定することを特徴とする請求項３記載の真偽判定方法。
【請求項５】
第１の方向と第２の方向とは、固体表面上の読取位置を基準に相反する方向であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真偽判定方法。
【請求項６】
ランダム性を有する読み取り可能な固有の特徴が表面に沿って分布している固体の真偽を判定する真偽判定装置であって、
第１の方向又は第１の方向とは異なる第２の方向の少なくともいずれか一方から真の固体の表面に向けて光を照射する第１の発光手段と、
前記第１の発光手段の照射光の反射光を受光する第１の受光手段と、
前記第１の受光手段の出力から当該真の固体の表面の状態の読取画像を基準画像として生成する基準画像生成手段と、
前記第１の方向又は前記第２の方向の少なくともいずれか一方から判定対象の固体の表面に向けて光を照射する第２の発光手段と、
前記第２の発光手段の照射光の反射光を受光する第２の受光手段と、
前記第２の受光手段の出力から当該判定対象の固体の表面の状態の読取画像を照合画像として生成する照合画像生成手段と、
前記各画像生成手段により生成された基準画像と照合画像とに基づき照合処理を行うことで判定対象の固体の真偽を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする真偽判定装置。
【請求項７】
固体の表面に沿って分布しかつランダム性を有する前記固体固有の特徴を読み取り可能な読取装置が接続されたコンピュータを、
第１の方向又は第１の方向とは異なる第２の方向の少なくともいずれか一方から真の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該真の固体の表面の状態の読取画像を基準画像として生成する基準画像生成手段と、
第１の方向又は第２の方向の少なくともいずれか一方から判定対象の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該判定対象の固体の表面の状態の読取画像を照合画像として生成する照合画像生成手段と、
基準画像に含まれる１又は２の読取基準画像と、照合画像に含まれる１又は２の読取照合画像との照合処理を行う照合手段と、
して機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真偽判定方法、真偽判定装置及びプログラムに係り、特に、ランダム性を有する読み取り可能な固有の特徴が表面に沿って分布している固体の真偽を判定する真偽判定方法、該真偽判定方法を適用可能な真偽判定装置、及び、コンピュータを該真偽判定装置として機能させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタの性能向上に伴い、紙幣や有価証券等を複写機やプリンタで複写した複写物が悪用される事例が増加してきていることを背景として、偽造や複写物の悪用を抑止するために、各種の紙文書（上述した紙幣や有価証券以外に、例えば旅券、各種の権利書、住民票、出生証明書、保険証書、保証書、機密文書等）の真偽を高精度に判定できる技術の確立が待望されている。
【０００３】
紙文書の真偽を判定する技術として、例えば特許文献１〜４がある。しかしながら、特許文献１，２はコスト上また特殊装置が必要になるなどの問題が、特許文献３は原本複写には対応不可能という問題が、特許文献４は精度上の問題が、それぞれ発生していた。
【０００４】
そこで、本願発明者等は、ランダムに変化している紙の透明度のように、ランダム性を有し固体の表面に沿って分布している固体固有の特徴は、固体の真偽判定に有用であるとの認識の下、固体固有の特徴を利用した真偽判定における判定精度の向上には、真偽判定のための比較対象としての領域（固有の特徴が分布している固体上の領域）の面積を真の固体と判定対象の固体とで相違させ、小面積の領域を大面積の領域内で移動させながら相関値を繰り返し演算することで多数の相関値を求め、求めた相関値の最大値に加え、求めた多数の相関値の分布具合を表す特徴量も用いて真偽判定を行うことが有効ではないかとの仮説を立て、上記問題の解決に取り組んだ。
【０００５】
ところで、真偽判定における誤判定には、真物を偽物と誤判定する場合と偽物を真物と誤判定する場合がある（なお、真物を偽物と誤判定する確率はＦＲＲ(:False Rejection Rate)と称し、偽物を真物と誤判定する確率はＦＡＲ(:False Acceptance Rate)と称する）。本願発明者等は上記の仮説が、真物が偽物と誤判定される確率が高いケース、及び偽物が真物と誤判定される確率が高いケースでも有効か否かを検証すべく、以下の実験を行った。
【０００６】
すなわち、まずフラットベッド型スキャナにより、４００ｄｐｉの解像度・８ビットグレイスケールの階調で紙（原本）の未印刷の部分の３２×３２ドット(約２ｍｍ×約２ｍｍ)の基準領域を読み取り、スキャナから出力された画像データ（この画像データは、紙を形成する繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因する紙（原本）上の基準領域内における紙の透明度のランダムな変化を表している）を基準データとして記憶した。図９（Ａ）には基準データを「基準画像」として視覚化（目視での確認が容易なようにコントラストを補正）して示す。
【０００７】
紙を形成する繊維質材料の絡み具合を製造時に制御することは不可能であるので、紙を形成する繊維質材料の絡み具合はランダムと見なすことができる。紙を形成する繊維質材料の絡み具合は透過光顕微鏡を用いれば観察できる。一方、図９（Ａ）に示す「基準画像」では、繊維質材料の絡み具合までは確認できないものの、繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因する（紙を漉くときの諸条件により生ずる紙表面の凸凹も影響している可能性もある）紙の透明度のランダムな変化を反映したランダムな明暗のパターンが生じているので、基準画像に対応する基準データが、紙（原本）上の基準領域内における紙（原本）に固有の特徴、すなわち紙（原本）上の基準領域内の透明度のランダムな変化を表す情報となっていることは確認できる。
【０００８】
次に、比較例として、原本として用いた紙のうちの６４×６４ドット(約４ｍｍ×約４ｍｍ)の照合領域（前述の基準領域を含む領域）の読み取りを行い、スキャナから出力された画像データを第１の照合データとして記憶した。この第１の照合データは、紙（原本）の前記照合領域内における紙の透明度のランダムな変化を表している。なお、図９（Ｂ）には第１の照合データを「照合画像」として視覚化して示す。
【０００９】
また、真物が偽物と誤判定される確率が高いケースとして、原本として用いた紙を、第１の照合データ取得時に対して位置を若干ずらすと共に向きを若干回転させてスキャナの原稿台上に載置した状態で、６４×６４ドットの照合領域の読み取りを行い（これにより第１の照合データ取得時の読取領域に対して位置及び向きが若干異なる領域が読み取られることになる）、スキャナから出力された画像データを第２の照合データとして記憶した。更に、別の比較例として、原本として用いた紙と異なる紙のうちの６４×６４ドットの照合領域を読み取り、スキャナから出力された画像データを第３の照合データとして記憶した。
【００１０】
次に、第１〜第３の照合データが各々表す第１〜第３の照合画像と基準データが表す基準画像との相関値を各々演算した。具体的には、例として図１０に示すように、演算対象の照合画像１から基準画像と同一サイズの部分領域２（図１０では「基準画像との相関値演算範囲」と表記して太線で囲んで示す）を抽出し、部分領域と基準画像との相関値を正規化相関法により演算する（次の(１)式参照）ことを、照合画像上での部分領域の位置をＸ方向及びＹ方向に１ドット（画素）ずつずらしながら繰り返した。
【数１】
2006053736.tif 000003
【００１１】
但し、Ｆは基準画像（基準データの集合）、ｆiは基準画像の個々の画素の明度値、Ｎは基準画像（及び照合画像の部分領域）の総画素数、Ｇは照合画像の部分領域（の集合）、ｇiは照合画像の部分領域の個々の画素の明度値、ｆAVEは基準画像の個々の画素の明度値の平均値、ｇAVEは照合画像の部分領域の個々の画素の明度値の平均値である。第１〜第３の照合画像を演算対象の照合画像として上記の演算を各々行うことで、基準画像のドット数をｍ×ｎ、照合画像のドット数をＭ×Ｎとすると、単一の照合画像当たり(Ｍ―ｍ＋１)×(Ｎ−ｎ＋１)個の相関値が得られる。
【００１２】
続いて第１〜第３の照合画像に対し、相関値の分布具合を表す特徴量として、相関値の最大値のノーマライズド・スコアを次の(２)式に従って各々演算した。
【００１３】
ノーマライズド・スコア＝（相関値の最大値−相関値の平均値）÷相関値の標準偏差    …（２）
【００１４】
図１１（Ａ）〜（Ｂ）には、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアの演算結果を、照合画像上での部分領域の位置と相関値の関係を視覚的に示すチャートと共に示す。
【００１５】
図１１（Ａ）に示すように、同一の紙上の基準領域を含む照合領域を、位置及び向きのずれなく読み取った場合、相関値の最大値は非常に高い値を示す。また、相関値の分布も相関値が最大となっているピーク部分以外の部分では、最大値に比して相関値が非常に低い値を示しており、これに伴い相関値の最大値のノーマライズド・スコアも非常に高い値を示している。また、原本と異なる紙を読み取った場合には、図１１（Ｃ）に示すように、相関値の最大値は非常に低い値となり、相関値の分布についても、ピーク部分を含めて全体的に相関値が低い値を示しているので、相関値の最大値のノーマライズド・スコアも非常に低い値となっている。
【００１６】
一方、同一の紙上の基準領域を含む照合領域を位置及び向きを若干変えて読み取った場合（真物が偽物と誤判定される確率が高いケースに相当）、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアは、図１１（Ｂ）に示すように何れも同一の紙を位置及び向きのずれなく読み取った場合と異なる紙を読み取った場合の中間的な値になる。このため、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアの閾値として図１１（Ｂ）に示す値と図１１（Ｃ）に示す値の中間的な値を各々採用し（例えば相関値の最大値の閾値≒０．３、相関値の最大値のノーマライズド・スコアの閾値≒５．０）、相関値の最大値を閾値と比較すると共に相関値の最大値のノーマライズド・スコアを閾値と比較することで真偽判定を行うようにする。このようにすれば、照合領域読み取り時の紙の位置及び向きが若干ずれている等のように真物が偽物と誤判定される確率が高いケースにおいて、相関値の最大値のみを用いて判定を行う場合よりも、真偽判定の判定精度が向上する可能性があることが理解できる。
【００１７】
また、本願発明者等は、上記実験と同一のスキャナを用い、同一の解像度・階調でＡ４の白紙の紙（原本）の任意の３２×３２ドット(約２ｍｍ×約２ｍｍ)の基準領域を読み取って基準データを取得すると共に、第１の比較例として、原本として用いた紙の略全面を読み取り、読み取りによって得られた画像データから６４×６４ドットの照合領域のデータを抽出し、抽出した照合データから更に抽出した部分領域のデータと基準データとの相関値を(１)式に従って演算することを、照合領域内における部分領域の位置を１ドットずつずらしながら繰り返した（これにより、１０００万個以上の相関値が得られた）。
【００１８】
また、第２の比較例として、原本として用いた紙の略全面の読み取りを、位置を若干ずらすと共に向きを若干回転させてから再度行い、前述の第１の比較例と同様に、読み取りによって得られた画像データから６４×６４ドットの照合領域のデータを抽出し、抽出した照合データから更に抽出した部分領域のデータと基準データとの相関値を(１)式に従って演算することを、照合領域内における部分領域の位置を１ドットずつずらしながら繰り返した。また、第３の比較例として、原本として用いた紙と異なる紙を用い、第１及び第２の比較例と同様に、読み取り・相関値の演算を行った。
【００１９】
そして、偽物が真物と誤判定される確率が高いケースとして、原本として用いた紙の基準領域を故意に過大な光量で読み取ることで、基準領域内の透明度の変化が部分的に白くとんでしまっている画像を表す第２の基準データを取得すると共に、第３の比較例で用いた紙の略全面を読み取り、読み取りによって得られた画像データから６４×６４ドットの照合領域のデータを抽出し、抽出した照合データから更に抽出した部分領域のデータと第２の基準データとの相関値を(１)式に従って正規化相関法により演算することを、照合領域内における部分領域の位置を１ドットずつずらしながら繰り返した。
【００２０】
上記の実験によって得られた相関値の分布（横軸に相関値、縦軸に頻度に１を加えて対数をとったチャート）を図１２〜図１５に示す。図１２は第１の比較例、図１３は第２の比較例で得られた相関値の分布であり、何れの分布においても、多数の相関値のうちの大多数は０又は０に近い値を示しているものの、所定値以上（例えば０．３以上）の高い相関値を示しているデータも含まれており、第１の比較例における相関値の最大値が１．００、第２の比較例における相関値の最大値が０．６５７と、何れも高い値を示しているので、相関値の最大値のみを用いたとしても真物を真物と判定できることが理解できる。また、図１４は第３の比較例で得られた相関値の分布であるが、全ての相関値が所定値（例えば０．３）未満であり、相関値の最大値も０．２５４と低い値を示しているので、上記と同様に相関値の最大値のみを用いたとしても偽物を偽物と判定できる。
【００２１】
一方、図１５は、偽物が真物と誤判定される確率が高いケースとして想定した実験によって得られた相関値の分布であるが、所定値以上（例えば０．３以上）の高い相関値を示しているデータも含まれており（相関値の最大値は０．３４８）、相関値の最大値のみを用いて真偽判定を行ったとすると偽物を真物と誤判定する可能性がある。これに対し、図１５の分布を図１４の分布と比較しても明らかなように、図１５に示す相関値の分布は裾が広がっている形状となっており、これに伴って図１５の分布における相関値の標準偏差が図１４の分布よりも大きくなり、前出の(２)式からも明らかなように、図１５の分布における相関値の最大値のノーマライズド・スコアの値が図１４の分布よりも小さくなるので（図１４の分布における相関値の最大値のノーマライズド・スコアが５．３２、図１５の分布における相関値の最大値のノーマライズド・スコアが４．９１）、偽物が真物と誤判定されることを回避できることが理解できる。
【００２２】
このように、偽物が真物と誤判定される確率が高いケース（図１５のケース）においても、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアを用いて真偽判定を行えば誤判定を回避することができるので、相関値の最大値に加え、相関値の最大値のノーマライズド・スコアのように相関値の分布具合を表す特徴量も用いて真偽判定を行えば、真偽判定の判定精度向上を実現できることが確認された。なお、この真偽判定方法等は、本願と同一出願人よりすでに出願されている（特願２００４−０８５２１２号）。
【００２３】
【特許文献１】特開２０００−０９４８６５号公報
【特許文献２】特表２００２−５１８６０８号公報
【特許文献３】特開２０００−１４６９５２号公報
【特許文献４】特公平６−１６３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
確かに、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアを用いて真偽判定を行えば、真偽判定の判定精度向上を図ることはできる。しかし、例えば何らかの方法で第三者が基準画像を入手し、その基準画像を精密な写真技術等を利用して用紙に印刷したとすると、印刷用紙上には基準画像と同じ真物の地の微妙なパターンが再現性良く印刷されてしまい、偽物を真物と誤判定をしてしまう可能性がある。
【００２５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、固体の真偽判定を簡単かつ高精度に行うことができる改良された真偽判定方法、真偽判定装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明者等は、上記誤判定の発生原因を以下のように究明した。すなわち、基準画像を形成する際に固体に向けて斜め方向から光を照射すると、ランダム性のある固定表面上のわずかな凹凸によって影が形成される。つまり、固体上のある所定領域内表面がいくらランダム性を有しているとしても、その所定領域に対して、ある一定方向からの光を照射することで形成される固体表面の凹凸に基づくランダムな明暗のパターン（濃淡情報）は、常に同じパターンとなる。従って、所定領域の読取画像（基準画像）に含まれる濃淡情報は常に同じになるという特性を有効に利用して、従来技術では真偽判定を行った。しかし、これを逆手にとり濃淡情報が精度良く偽物の固体上に再現されてしまうと、上記のように偽物を真物と誤判定をしてしまう可能性が生じてきてしまう。
【００２７】
ただ、同じ所定領域に対して、異なる方向から光を照射して得られる各濃淡情報は、固定表面の凹凸により異なる明暗のパターンが形成される。本発明者等は、この点に着目した。
【００２８】
すなわち、本発明に係るコンピュータにより実施され、ランダム性を有する読み取り可能な固有の特徴が表面に沿って分布している固体の真偽を判定する真偽判定方法であって、第１の方向又は第１の方向とは異なる第２の方向の少なくともいずれか一方から真の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該真の固体の表面の状態の読取画像を基準画像として生成すると共に、第１の方向又は第２の方向の少なくともいずれか一方から判定対象の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該判定対象の固体の表面の状態の読取画像を照合画像として生成する画像生成ステップと、基準画像に含まれる１又は２の読取基準画像と、照合画像に含まれる１又は２の読取照合画像とにより読取基準画像と読取照合画像との少なくとも２組による照合処理を行う照合ステップとを含むことを特徴とする。
【００２９】
この発明においては、基準画像に含まれる第１及び／又は第２の方向からの照射に基づく第１及び／又は第２の読取基準画像と、照合画像に含まれる第１及び／又は第２の方向からの照射に基づく第１及び／又は第２の読取照合画像との照合処理を行う。具体的には、第１又は第２の読取基準画像と第１及び第２の読取基準画像、あるいは第１及び第２の読取基準画像と第１又は第２の読取基準画像、更に第１の読取基準画像と第１の読取基準画像及び第２の読取基準画像と第２の読取基準画像、という組み合わせによる照合処理を行う。このように、本発明では、読取基準画像と読取照合画像との少なくとも２組を照合処理に用いるようにしたので、より精度良く判定対象の固体の真偽判定を行うことができるようになる。
【００３０】
また、前記画像生成ステップは、第１及び第２の双方の方向からの照射に基づく第１及び第２の読取基準画像を基準画像として生成すると共に、第１及び第２の双方の方向からの照射に基づく第１及び第２の読取照合画像を照合画像として生成し、前記照合ステップは、第１の読取基準画像と第１の読取照合画像を、第２の読取基準画像と第２の読取照合画像を、それぞれ照合し、前記判定ステップは、各照合処理の結果、共に予め設定した判定基準を満足した場合に判定対象の固体を真と判定することを特徴とする。
【００３１】
更に、前記判定ステップは、同一方向からの照射に基づく基準画像と照合画像を用いて照合処理が行われた場合、基準画像と照合画像の正規化相関値が予め設定した閾値以上のときに判定対象の固体を真と判定することを特徴とする。
【００３２】
この発明においては、第１の方向からの照射に基づく読取画像同士、また第２の方向からの照射に基づく読取画像同士をそれぞれ照合するようにしたので、単純な比較処理のみで真偽判定を行うことができる。
【００３３】
前記判定ステップは、異なる方向からの照射に基づく基準画像と照合画像を用いて照合処理が行われた場合、基準画像と照合画像の正規化相関値が予め設定した閾値以下のときに判定対象の固体を真と判定することを特徴とする。
【００３４】
このように、異なる方向からの照射に基づく基準画像と照合画像とにおいても判定対象の固体に対して真偽判定を行うことができる。
【００３５】
また、第１の方向と第２の方向とは、固体表面上の読取位置を基準に相反する方向であることを特徴とする。この発明においては、いわゆる相反する方向から所定領域の画像を読み取るようにしたので、明暗パターンが逆の値となって現れてくるので、正規化相関値等の値を真偽判定の処理に利用しやすい。
【００３６】
本発明に係る真偽判定装置は、ランダム性を有する読み取り可能な固有の特徴が表面に沿って分布している固体の真偽を判定する真偽判定装置であって、第１の方向又は第１の方向とは異なる第２の方向の少なくともいずれか一方から真の固体の表面に向けて光を照射する第１の発光手段と、前記第１の発光手段の照射光の反射光を受光する第１の受光手段と、前記第１の受光手段の出力から当該真の固体の表面の状態の読取画像を基準画像として生成する基準画像生成手段と、前記第１の方向又は前記第２の方向の少なくともいずれか一方から判定対象の固体の表面に向けて光を照射する第２の発光手段と、前記第２の発光手段の照射光の反射光を受光する第２の受光手段と、前記第２の受光手段の出力から当該判定対象の固体の表面の状態の読取画像を照合画像として生成する照合画像生成手段と、前記各画像生成手段により生成された基準画像と照合画像とに基づき照合処理を行うことで判定対象の固体の真偽を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【００３７】
本発明に係るプログラムは、固体の表面に沿って分布しかつランダム性を有する前記固体固有の特徴を読み取り可能な読取装置が接続されたコンピュータを、第１の方向又は第１の方向とは異なる第２の方向の少なくともいずれか一方から真の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該真の固体の表面の状態の読取画像を基準画像として生成する基準画像生成手段と、第１の方向又は第２の方向の少なくともいずれか一方から判定対象の固体の表面に向けて発光手段により照射された光の反射光を受光手段により受光することで読み取られた当該判定対象の固体の表面の状態の読取画像を照合画像として生成する照合画像生成手段と、基準画像に含まれる１又は２の読取基準画像と、照合画像に含まれる１又は２の読取照合画像との照合処理を行う照合手段として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、基準画像と照合画像との照合により真偽判定対象の固体の真偽を判定する際、基準画像に含まれる１又は２の読取基準画像と、照合画像に含まれる１又は２の読取照合画像とにより読取基準画像と読取照合画像との少なくとも２組の組み合わせにより照合処理を行うようにした。すなわち、単一の基準領域に対して異なる方向から読取基準画像を取得し、あるいは単一の照合領域に対して異なる方向から読取照合画像を取得し、１対２、２対１あるいは２対２の画像の組み合わせによる照合処理を行うようにしたので、真偽判定対象の固体の真偽を、より高精度に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４０】
図１には本実施形態に係るカラープリンタ１０が示されている。カラープリンタ１０は、像担持体としての感光体ドラム１２を備える。この感光体ドラム１２は、帯電器１４によって帯電される。感光体ドラム１２の上方には、形成すべき画像に応じて変調されると共に主走査方向（感光体ドラム１２の軸線に平行な方向）に沿って偏向された光ビームを射出する光ビーム走査装置１６が配置されている。光ビーム走査装置１６から射出された光ビームは感光体ドラム１２の周面上を主走査方向に走査し、同時に感光体ドラム１２が回転されて副走査が成されることで、感光体ドラム１２の周面上に静電潜像が形成される。
【００４１】
また、図１における感光体ドラム１２の右側方には、多色現像器１８が配置されている。多色現像器１８はＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（ブラック）の何れかの色のトナーが装填された現像器１８Ａ〜１８Ｄを備えており、感光体ドラム１２に形成された静電潜像をＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの何れかの色に現像する。なお、カラープリンタ１０におけるフルカラー画像の形成は、感光体ドラム１２上の同一の領域に対して静電潜像を形成して互いに異なる色に現像することが複数回繰り返され、前記領域上で各色のトナー像が順次重ね合わされることによって成される。
【００４２】
感光体ドラム１２の近傍には、無端の転写ベルト２０が配置され、転写ベルト２０の配置位置の下方には記録用紙２２を収容する用紙トレイ２４が配置されている。転写ベルト２０の周面は、感光体ドラム１２の回転方向に沿って多色現像器１８による現像位置よりも下流側で感光体ドラム１２の周面に接触している。感光体ドラム１２に形成されたトナー像は、転写ベルト２０に一旦転写された後、用紙トレイ２４から引き出されて転写ベルト２０の配置位置まで搬送された記録用紙２２に再転写される。カラープリンタ１０への機体外へと向かう記録用紙２２の搬送路の途中には定着器２６が配置されており、トナー像が転写された記録用紙２２は、定着器２６によってトナー像が定着された後にカラープリンタ１０への機体外へ排出される。
【００４３】
また、用紙トレイ２４から転写ベルト２０の配置位置へ至る記録用紙２２の搬送路（図１に想像線で示す）の途中には読取部２８が設けられている。読取部２８は、記録用紙２２に光を照射する発光器２８Ａ，２８Ｃと、該発光器２８Ａ，２８Ｃから射出され記録用紙２２を反射した光を受光する受光器２８Ｂを備える。本実施の形態では、受光器２８Ｂを挟むように、つまり、記録用紙２２の読取位置を基準に相反する異なる方向から記録用紙２２へ照射するように各発光器２８Ａ，２８Ｃを配設する。つまり、発光器２８Ａ，２８Ｃの受光手段として受光器２８Ｂを共用する。また、読取部２８は、受光器２８Ｂから出力された信号をデジタルデータに変換して出力する信号処理回路を備えており（図示省略）、記録用紙２２を形成している繊維質材料の絡み具合のランダム性により記録用紙２２の表面に沿って分布している光反射率のランダムな変化を、所定の解像度（例えば、４００ｄｐｉ）かつ所定の階調（例えば８ビットグレイスケール）で読み取り可能とされている。
【００４４】
光ビーム走査装置１６には、プリンタコントローラ３０が接続されている。このプリンタコントローラ３０には、キーボード及びディスプレイを含んで構成された操作部（図示省略）と読取部２８が接続されており、更に、記録用紙２２に印刷すべきデータを入力するパーソナル・コンピュータ（図示省略）が、直接又はＬＡＮ等のネットワークを介して接続されている。プリンタコントローラ３０は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、光ビーム走査装置１６を含むカラープリンタ１０の各部の動作を制御する。
【００４５】
図２には、本発明に係る真偽判定装置として機能することが可能なパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）３２及びスキャナ３４が示されている。図示は省略するが、ＰＣ３２はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポートを備え、これらはバスを介して互いに接続されている。また、入出力ポートには、ディスプレイ、キーボード、マウス、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）が接続されている。ＨＤＤにはＯＳや各種のアプリケーションソフトのプログラムが記憶されており、更に、後述する真偽判定処理を行うための真偽判定プログラムも記憶されている。
【００４６】
一方、スキャナ３４はフラットベッド型であり、原稿台（図示省略）上に載置された原稿を、前述の読取部２８と同一の解像度（例えば４００ｄｐｉ）かつ同一の階調（例えば８ビットグレイスケール）で読み取る機能を備えている。スキャナ３４は、ＰＣ３２の入出力ポートに接続されており、スキャナ３４による原稿の読み取りは、ＰＣ３２によって制御されると共に、スキャナ３４が原稿を読み取ることによって得られた画像データは、ＰＣ３２に入力される。
【００４７】
図３には、スキャナ３４の部分的な内部構造が示されている。スキャナ３４は、本体側上面の原稿台に相当するプランガラスカバー４６の上に載置された原稿４２をプラテンカバー４４で押さえ付け、読取位置Ｐにおいて原稿読み取りを行う。反射板５４の中に配設された発光手段に相当する光源５０は、キャリッジ４８の開口４８Ａを通して読取位置Ｐへ向けて発光する。読取位置Ｐからの反射光は、開口４８Ａを通ってミラー５６、レンズ５８を介してラインイメージセンサ５２，６２，６８で受光される。図示されていないスキャナ３４の駆動制御部は、キャリッジ４８を矢印Ｂ方向に移動させながら画像読取を行うことで原稿４２全体の画像を読み取る。この読取画像は、上記の通りＰＣ３２へ送られる。なお、本実施の形態では、汎用的なスキャナ３４を利用できる。
【００４８】
次に、本実施形態の作用として、まずカラープリンタ１０における処理について説明する。
【００４９】
本実施形態に係るカラープリンタ１０は、記録用紙２２に印刷する文書が原本である場合に、原本としての印刷を行う（該文書の真偽判定に使用するための基準データも記録用紙２２に印刷する）機能を有している。カラープリンタ１０を利用して印刷を行う場合、利用者は、記録用紙２２に印刷すべき文書を表す印刷データをＰＣからカラープリンタ１０へ送信させると共に、印刷する文書が原本として用いる文書である場合には、印刷対象の文書を原本として印刷するようカラープリンタ１０に指示する。
【００５０】
上記の指示が有った場合、カラープリンタ１０のプリンタコントローラでは基準データ登録処理が行われる。以下、この基準データ登録処理について、図４に示したフローチャートを参照して説明する。
【００５１】
ステップ１００では、原本としての文書を印刷する記録用紙２２を用紙トレイ２４から取り出し、読取部２８の配置位置（読取位置）へ搬送する。記録用紙２２が読取位置に到達すると、次のステップ１０２では読取部２８により、所定の解像度（４００ｄｐｉ）かつ所定の階調（８ビットグレイスケール）で、記録用紙２２上の所定の基準領域（３２×３２ドット（約２ｍｍ×約２ｍｍ）の大きさの領域）を読み取る。より詳細には、以下のように読取部２８は動作する。
【００５２】
記録用紙２２上の所定の基準領域が所定の読取位置に達したとき、いずれか一方、例えば発光器２８Ａが光を照射し、受光器２８Ｂがその反射光を受光することで所定の基準領域を読み取る。このとき、発光器２８Ｃは発光しない。受光器２８Ｂにおける読み取り後、今度は他方の発光器２８Ｃが光を照射し、受光器２８Ｂがその反射光を受光することで所定の基準領域を読み取る。このとき、発光器２８Ａは発光しない。例えば、記録用紙２２が遠のく方向に位置する発光器２８Ａを第１の方向、記録用紙２２が近づく方向に位置する発光器２８Ｃを第２の方向と称すると、本実施の形態における読取部２８は、以上のように動作することで第１及び第２の異なる２方向から基準領域を読み取ることになる。なお、処理速度上、２方向からの連続した画像読取処理は可能である。
【００５３】
これにより、読取部２８からは、読取対象の記録用紙２２を形成する繊維質材料の絡み具合のランダム性に起因して、読取対象の記録用紙２２の基準領域内における紙の透明度のランダムな変化を表す基準画像が出力されることになる。この基準画像には、第１の方向からの照射に基づく読取画像と第２の方向からの照射に基づく読取画像とが含まれている。なお、第１の方向と第２の方向は異なる方向であればよく、本発明との関係上、どちらが第１の方向でもよい。本実施形態では、読取解像度を４００ｄｐｉ、読み取りの階調を８ビットグレイスケール、読取対象の基準領域を３２×３２ドットとしているので、基準画像に含まれる各読取画像のサイズは１０２４バイトとなり、個々の画素（ドット）の階調値（明度値）は、０〜２５５の範囲内の整数値となる。上記の読み取りによって得られる基準画像に基づき、該基準画像が表す画像を可視化（目視が容易なようにコントラスト補正）した画像の一例を図５に示す。なお、本実施の形態では、相反する２方向から光を照射して基準領域の画像を読み取るので、端的にいうと一方の画像が図５で図示されるのならば、他方の画像として図示した画像と明暗が反転した画像が得られることになる。
【００５４】
なお、基準領域は、記録用紙２２上の任意の位置でよく、記録用紙２２上での基準領域の位置を固定してもよいし、記録用紙２２上での基準領域の位置を文書（原本の内容）によって変化させてもよい。また、基準領域をユーザに入力指定させてもよいし、プリンタコントローラ３０に自動設定させてもよい。但し、基準領域読み取り後の印刷により記録用紙２２上の基準領域内にトナー（或いはインク）が付着された場合、後述する真偽判定で演算される相関値の最大値が大幅に低くなることで誤判定が発生する可能性が非常に高い。このため、基準領域の位置を固定する場合は、記録用紙２２のうちトナーが付着される可能性のない位置（例えば、カラープリンタ１０の印刷可能範囲外に相当する位置）とし、基準領域の位置を文書によって変化させる場合は、印刷データに基づいて記録用紙２２のうち印刷によってトナー等が付着されない範囲を判断し、判断した範囲内に基準領域を設定することが望ましい。特に、後述する真偽判定処理では照合領域として基準領域より広い領域（例えば、６４×６４ドットの領域）を読み取るので、基準領域は周囲の領域にも印刷によってトナー等が付着されない領域であることが望ましい。
【００５５】
また、基準領域の読み取りは、記録用紙２２への印刷が行われた後に実行することも可能である。この場合、記録用紙２２のうち印刷によってトナー等が付着された部分が基準領域に含まれていたとしても、前述のように基準領域の読み取りを行った後に行われた印刷により記録用紙２２上の基準領域内にトナー等が付着された場合と比較すれば、真偽判定で誤判定が発生する可能性は低い。しかしながら、紙上のトナー等が付着されている部分の透明度の変化はランダム（個々の紙に固有の変化）とは言えない。透明度の変化がランダムでない部分を基準領域に設定し、該基準領域を読み取ることで得られた基準データを真偽判定に用いたとすると、偽造に対して脆弱になるので、記録用紙２２への印刷が行われた後に基準領域を読み取る場合にも、基準領域は紙上のトナー等が付着されていない範囲内に設定することが望ましい。
【００５６】
記録用紙２２への印刷が行われた後に基準領域を読み取る場合に、記録用紙２２上のトナーが付着されていない範囲を判断することは、前述のように印刷データを利用することで実現できる。しかしながら、記録用紙２２上のトナー等が付着されている部分は、トナー等が付着されていない部分と比較してコントラストが明らかに大きいので、上記のように印刷データを利用することに代えて、記録用紙２２を読み取り、該読み取りによって得られたデータに基づき、記録用紙２２上の各部分毎にコントラスト（階調値（明度値又は濃度値）の最大値と最小値の差）を求める。このようにして、記録用紙２２上のトナー等が付着されていない範囲を判断することも可能である。
【００５７】
また、一般に読取対象の領域（詳しくは真偽判定で相関値の演算対象とする領域）のサイズが大きくなるに従って真偽判定の判定精度は向上する（ＦＡＲ及びＦＲＲの少なくとも一方が低下する）が、代りに、記録用紙２２のうち印刷を行ってもトナー等が付着されない範囲をより広い面積とする必要があるために印刷の自由度が低くなり、真偽判定等の処理も複雑になるという問題が生ずる。このため本実施形態では、読取解像度４００ｄｐｉにおける基準領域のサイズを３２×３２ドット（約２ｍｍ×約２ｍｍ）としている。後で説明する実験結果からも明らかなように、基準領域を上記サイズよりも小さくすると真偽判定の判定精度は低下するが、基準領域を上記サイズより大きくしても判定精度向上の程度は僅かである。従って、読み取りにあたって高価で取り扱いが面倒な顕微鏡を使う必要はなく、４００ｄｐｉ程度の解像度での読み取りが可能な読取装置（カラープリンタ１０に内蔵されている読取部２８や安価な市販のスキャナ等）を使用するのが実用的である。
【００５８】
更に、基準領域の読み取りにおいて、受光器２８Ｂに過大な光量の光が入射された等により受光器２８Ｂの出力信号が飽和してしまうと、読み取りによって得られる基準データが表す基準領域内の透明度の変化が部分的に白くとんでしまう等のように、基準領域内の透明度の変化を正確に表す基準データが得られないので、基準領域の読み取りに際しては露出を適度に抑えることが望ましい。また、カラープリンタ１０に内蔵されている読取部２８に代えて、読取モードとして写真モード／書類モード等が設けられているスキャナを用いて読み取りを行う場合には、紙の透明度の変化をより高精細に読取可能な読取モード（例えば写真モード）を選択して読み取りを行うことが望ましい。
【００５９】
上記のようにして基準領域の読み取りを行うと、ステップ１０４では、読み取りによって得られた基準データに対して離散コサイン変換等を適用して圧縮する。次のステップ１０６では、圧縮後のデータに基づき、該データを機械が自動的に読み取り可能な形式のコード（例えば、２次元バーコード等）として記録用紙（原本）２２へ印刷するためのビットマップデータを生成する。なお、ステップ１０４におけるデータ圧縮は必須ではなく、データ圧縮を行うことなくコード化してもよい。また、基準領域の位置を文書によって変化させる場合には、読み取りによって得られた基準データに基準領域の位置を表す情報を付加した後に圧縮・コード化を行うことが好ましい。また、データの暗号化も行うようにしてもよい。
【００６０】
次のステップ１０８では、基準データを表すコードが記録用紙（原本）２２の所定位置に印刷されるように、印刷対象のビットマップデータ（カラープリンタ１０がＰＣから受信した印刷データをビットマップデータへ展開することで得られる）に、ステップ１０６で生成したビットマップデータを付加する。そしてステップ１１０では、記録用紙（原本）２２への印刷時に、上記のビットマップデータを光ビーム走査装置１６へ出力する。これにより、利用者が原本としての印刷を所望している文書が、基準データを表すコードが所定位置に付加された状態で記録用紙（原本）２２に印刷されることになる。
【００６１】
なお、原本としての文書が印刷された記録用紙２２のうち、基準領域として読み取りを行った領域に、例えばインクが付着する等の汚れが付着すると、次に説明する真偽判定における判定精度が低下するという問題がある。このため、原本としての文書の印刷に際しては、例えば基準領域として読み取りを行った領域を明示するマーク等を同時に印刷することで、前記領域に汚れ等が付着しないよう利用者に注意を喚起することが好ましい。一方、基準領域として読み取りを行った領域を明示しないことは偽造防止に有効であるので、偽造防止を目的として前記領域を意図的に明示しないようにしてもよい。
【００６２】
また、基準領域として読み取りを行った領域に汚れ等が付着していた場合にも真偽判定の判定精度の低下を回避するために、基準領域を複数設定し、個々の基準領域を各々読み取り、読み取りによって得られた複数の基準データを各々保存しておくことが好ましい。これにより、基準領域として読み取りを行った複数の領域の一部に汚れ等が付着した場合にも、この領域を除外し、汚れ等が付着していない他の領域を用いて真偽判定を行うことができ、真偽判定の判定精度が低下することを回避することができる。
【００６３】
続いて、所定位置にコードが印刷されている紙（文書）の真偽を判定する場合にＰＣ３２で実行される真偽判定処理について、図６に示したフローチャートを参照して説明する。なお、この真偽判定処理は、例えば上記文書の真偽の確認を所望している利用者によって真偽判定の実行が指示されると、ＰＣ３２のＨＤＤから真偽判定プログラムが読み出され、読み出された真偽判定プログラムがＰＣ３２のＣＰＵで実行されることによって実現される。
【００６４】
ステップ１２０では、真偽判定対象の文書をスキャナ３４にセット（原稿台上に載置）するよう要請するメッセージをディスプレイに表示することで、真偽判定対象の文書をスキャナ３４にセットさせる。ステップ１２２では文書のセットが完了したか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ１２２を繰り返す。真偽判定対象の文書がスキャナ３４にセットされると、ステップ１２２の判定が肯定されてステップ１２４へ移行し、スキャナ３４に対し、原稿台上に載置された文書の読み取りを指示する。
【００６５】
これにより、真偽判定対象の文書の全面が、基準領域読み取り時と同一の解像度（４００ｄｐｉ）かつ同一の階調（８ビットグレイスケール）でスキャナ３４によって読み取られ、該読み取りによって得られた画像データがスキャナ３４からＰＣ３２に入力される。
【００６６】
なお、この読み取りにおいても、真偽判定対象の文書の、特に照合領域内の透明度の変化を正確に表す画像データが得られるように、露出を適度に抑えることが望ましい。スキャナ３４の読取モードとして写真モード／書類モード等が設けられている場合には、読取モードとして、紙の透明度の変化をより高精細に読取可能な読取モード（例えば写真モード）を選択することが望ましい。
【００６７】
更に、本実施の形態では、真偽判定対象の文書をスキャナ３４からいったん取り出し、反転させた後にスキャナ３４に再度セットする。そして、上記と同様に文書の読み取りを行う。スキャナ３４の発光手段である光源５０は、斜め方向から文書に光を照射し、ラインイメージセンサ５２，６２，６８によってその反射光が受光されることで画像の読み取りが行われる。文書を反転させて画像の読み取りを再度行うことで、カラープリンタ１０を用いて２方向から基準画像を取得したのと同様に、スキャナ３４を用いても異なる２方向から照合画像を取得したことになる。
【００６８】
スキャナ３４から画像データが入力されると、次のステップ１２６では、入力された画像データから、基準データを表すコードが印刷されている領域のデータを抽出する。なお、スキャナ３４から入力される画像データには、２方向からの読取画像が含まれているので、各読取画像からデータをそれぞれ抽出することになる。ステップ１２８では、ステップ１２６で抽出したデータに基づいて、真偽判定対象の文書に印刷されているコードが表すデータを認識し、認識したデータに対して解凍（暗号化されていれば復号化）等の処理を行うことで基準データを復元する。
【００６９】
ところで、本実施形態に係る真偽判定処理においては、後述するようにカラープリンタ１０において読み取られ生成された基準画像と、スキャナ３４において読み取られ生成された照合画像との相関値を演算して判定対象の文書の真偽判定を行うことになる。しかし、基準画像には、第１の方向からの照射に基づく読取画像（第１の読取基準画像）と第２の方向からの照射に基づく読取画像（第２の読取基準画像）が含まれており、一方、照合画像には、第１の方向からの照射に基づく読取画像（第１の読取照合画像）と第２の方向からの照射に基づく読取画像（第２の読取照合画像）が含まれているので、相関値演算等の組み合わせとなる読取画像を基準画像及び照合画像からそれぞれ選出しなければならない。本実施の形態では、後述する説明から明らかになるように同じ方向からの照射に基づく読取画像の組を選出しても、異なる方向からの照射に基づく読取画像の組を選出しても判定対象の文書の真偽判定は行えるが、この例では、ステップ１２９において同じ方向からの照射に基づく読取画像の組を選出したものとして後段の処理について説明する。最初に、発行器２８Ａからの発光により取得した第１の読取基準画像と、対応する第１の読取照合画像との組を選出したものとする。
【００７０】
ステップ１３０では、スキャナ３４から入力された画像画像から、領域の中心位置が基準領域の中心位置と一致し、かつ基準領域よりも広面積（６４×６４ドット）の照合領域（従って、この照合領域は基準領域を含んでいる）のデータを抽出する。なお、基準領域の位置を文書によって変化させる場合、基準領域の位置は、例えば基準データに付加されている基準領域の位置を表す情報に基づいて認識することができる。
【００７１】
また、基準データに付加した情報に基づいて基準領域の位置を認識することに代えて、印刷時に基準領域の近傍に何らかのマークを印刷しておき、真偽判定のための読み取りを行った後、読み取りによって得られた画像データ上で前記マークを探索することで、基準領域の位置を自動的に認識するようにしてもよい。これにより、真偽判定のための読み取り時に、原稿台上に載置された真偽判定対象の文書に若干の位置ずれが生じていたとしても、この位置ずれの影響を受けることなく基準領域の位置を正確に認識することができる。また、読取器２８Ａで読み取られた第１の方向からの画像に対応する第１の読取照合画像の特定も容易になる。
【００７２】
上記のマークは例えば点形状とすることができる。また、重なり合わない位置に複数個のマークを印刷しておけば（マークの数はなるべく少ないことが望ましいので、最適な個数は２個である）、個々のマークと基準領域の位置関係が既知であれば、複数個のマークの位置から基準領域の位置及び向き（角度）は特定できる。またマークの検出は、例えば以下のようにして行うことができる。
【００７３】
すなわち、画像データ上でマークを探索した結果、例えばマークと見なせる点が１個検出された場合には、検出失敗又は基準領域の読み取りが行われていない（原本として印刷された文書でない）紙と判断する。また、例えばマークと見なせる点が２個検出された場合には、２個のマークのユークリッド距離を求め、許容範囲内であれば基準領域を示すマークであると判断し、許容範囲外であれば検出失敗と判断する。マークと見なせる点が３個以上検出された場合には、それぞれのマーク間のユークリッド距離を求め、距離が許容範囲内のマーク対が１組あれば、該マーク対を基準領域を示すマークであると判断する。距離が許容範囲内のマーク対が０組および２組以上であった場合には、検出失敗と判断してもよいし、距離が許容範囲に近い組をとりあえず候補としてもよい。本発明では真偽判定の閾値を適切に定めることでＦＡＲを極めて低くすることができるので、実際には基準領域を示すマークではない点を基準領域を示すマークと誤判断したとしても、処理時間は長くなるものの真偽判定の判定精度に悪影響を及ぼすことは殆どない。
【００７４】
ところで、本実施形態に係る真偽判定処理では、照合領域のデータから基準領域（第１領域）と同サイズの領域（演算対象領域：第２領域）に相当するデータを取り出し、該データと基準データとの相関値を演算することを、演算対象領域の位置を移動させながら繰り返す。このため、次のステップ１３２では照合領域内におけるデータ取出位置（演算対象領域の位置）を初期化する。
【００７５】
ステップ１３４では、照合領域のデータから、設定したデータ取出位置に位置している基準領域と同サイズの領域のデータ（照合データ）を取り出す。そしてステップ１３６では前出の(１)式に従い、ステップ１２８で復元した基準データとステップ１３４で取り出した照合データとの相関値を正規化相関法により演算し、演算によって得られた相関値をＲＡＭ等に記憶させる。
【００７６】
次のステップ１３８では、演算対象領域が照合領域の全面をスキャンしたか否か判定する。判定が否定された場合はステップ１４０へ移行し、データ取り出し位置を１ドットだけ縦又は横に移動させた後にステップ１３４に戻る。これにより、ステップ１３８の判定が肯定される迄の間ステップ１３４〜ステップ１４０が繰り返される。本実施形態では基準領域が３２×３２ドット、照合領域が６４×６４ドットであるので、相関値の演算が（６４−３２＋１）×（６４−３２＋１）＝１０８９回行われ、１０８９個の相関値が得られることになる。
【００７７】
相関値の演算が終了するとステップ１３８の判定が肯定されてステップ１４２へ移行し、上記の演算によって得られた多数個の相関値の中からその最大値を抽出する。また、次のステップ１４４では、多数個の相関値の標準偏差及び平均値を演算した後に、演算した標準偏差・平均値及びステップ１４２で求めた相関値の最大値を前出の(２)式に各々代入することで、相関値の最大値のノーマライズド・スコアを演算する。
【００７８】
以上のようにして、選出された第１の方向からの照射に基づく読取画像に対して、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアを得たが、ステップ１４５において、第２の方向からの照射に基づく読取画像に対する処理をまだ行っていないため、ステップ１２９に移行し、発行器２８Ｂからの発光により取得した第２の読取基準画像と、対応する第２の読取照合画像との組を選出し、この選出したデータに基づき前述したステップ１３０〜１４４の処理を実施する。これにより、第２の方向からの照射に基づく読取画像に対しても、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアを得る。
【００７９】
ステップ１４６では、ステップ１４２で求めた相関値の最大値及びステップ１４４で演算したノーマライズド・スコアとそれぞれに対して予め設定した閾値との比較を行うことで判定対象の文書の真偽判定を行う。ここでの例では、同じ方向からの照射に基づき取得した読取画像の組による真偽判定なので、ステップ１４２で求めた相関値の最大値が閾値以上で、かつステップ１４４で演算したノーマライズド・スコアが閾値以上か否かを判定する。より具体的に説明すると、第１の方向からの照射に基づく読取画像の組において相関値の最大値が閾値以上で、かつノーマライズド・スコアが閾値以上か否かを判定する。また、第２の方向からの照射に基づく読取画像の組において相関値の最大値が閾値以上で、かつノーマライズド・スコアが閾値以上か否かを判定する。なお、相関値の最大値の閾値としては、例えば「０．３」を、ノーマライズド・スコアの閾値としては、例えば「５．０」を用いることができる（図８参照）。
【００８０】
そして、ステップ１４７において、各組の真偽判定において、相関値及び相関値のノーマライズド・スコアの各閾値以上であり、双方とも「真」と判定されるという判定基準を満足した場合に限り、ステップ１４８において真偽判定対象の文書が「真物」であることを表すメッセージをディスプレイに表示する等により判定結果を出力し、真偽判定処理を終了する。また、ステップ１４７の判定において少なくとも一方が否定された場合はステップ１５０へ移行し、真偽判定対象の文書が「偽物」であることを表すメッセージをディスプレイに表示する等により判定結果を出力し、真偽判定処理を終了する。
【００８１】
本実施の形態によれば、以上のようにして、真偽判定対象の文書（紙）の真偽を、簡単な処理により高精度に判定することができる。本実施の形態では、特に単一の基準領域に対して異なる複数の方向から基準画像を取得し、また同様に単一の照合領域に対して異なる複数の方向から照合画像を取得し、各方向から真偽の判定を行うようにした。これにより、判定対象の文書の単一の照合領域に対して複数の基準画像を印刷することはできないため、基準画像を不正に取得した者による悪質な行為にも対処することができるようになり、よって高精度な真偽判定を行うことができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、基準画像として異なる２方向から照射したときの読取画像を得るために、図１に示したように２つの発光器２８Ａ，２８Ｃをカラープリンタ１０に配設した。しかし、この構成に限定するものではない。図７は、図１において読取部２８付近の他の実施形態のみを示した図であるが、図７に示したように１つの発光器２８Ａを矢印Ｅ方向に回動可能に設置すると共に発光器２８Ａの両側に受光器２８Ｂ，２８Ｄを配設するようにしてもよい。この場合、図４におけるステップ１０２では、発光器２８Ａは、記録用紙２２上の所定の基準領域が所定の読取位置Ｐ１に達したときに発光して受光器２８Ｂに反射光を受光させる。その後、発光器２８Ａは、即座に照射方向を変え、記録用紙２２上の所定の基準領域が所定の読取位置Ｐ２に達したときに発光し、受光器２８Ｄに反射光を受光させる。このような構成によって異なる２方向からの照射に基づく読取基準画像を得るようにしてもよい。また、第１の方向と第２の方向を全く異なる部材にて構成するようにしてもよい。
【００８３】
一方、照合画像として異なる２方向から照射したときの読取画像を得るために、本実施の形態では、画像読取後、真偽判定対象の文書を反転させた後にスキャナ３４に再度セットさせていた。これは、市販のスキャナ３４を用いることを前提としたためであり、カラープリンタ１０のように発光手段を２つ搭載するような特注品のスキャナを用意するようにしてもよい。こうすれば、スキャナを１度動作させるだけで２方向から照射したときの読取画像を得ることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、異なる２方向から固体の所定の領域に対して発光するように構成し、同じ基準領域から複数の読取画像を取得して真偽判定を行うことで真偽判定の精度の向上を図るようにした。この目的を達成するためには、同じ基準領域から異なる明暗パターンの濃淡情報が取得できればよいため、論理的には、照射角度の異なる読取画像を収集できればよいと考えられる。つまり、固体の所定の読取位置を基準にしてある方向、例えば固体が離れていく方向（図１においては発光器２８Ａ側）から角度を変えて照射し、２つの読取画像を得るようにすることも考えられる。ただ、角度を変えて同じ方向から照射した場合、照射角度を異ならせたとしても明暗パターンにはそれほど差異は生じてこない。従って、固体の所定の読取位置を基準にすると、図１に示したように固体の所定の読取位置に相反する方向から照射して読取画像を取得することが望ましい。２方向だけではなくより多くの方向から照射してより多くの読取画像を取得してより精度の向上を図るようにすることも考えられるが、上記のように固体の所定の読取位置を基準に同じ方向から照射しても明暗パターンに差異は生じにくいため、本実施の形態のように、相反する２方向からの照射に基づく読取画像を取得することが効率的である。
【００８５】
この所定領域を基準として照射方向を同じにすると、明暗パターンに差異が生じにくいということは、カラープリンタ１０における各発光器２８Ａ，２８Ｃから記録用紙２２への照射角度と、スキャナ３４における光源５０から文書への照射角度とを、必ずしも一致させるような調整は必要ないということができる。
【００８６】
ところで、上記説明においては、基準画像及び照合画像をそれぞれ２つ用意し、真偽判定を行う際に、基準画像と照合画像との組を同じ方向からの照射に基づく読取画像によって形成した。すなわち、基準画像及び照合画像により２対２（正確には（１対１）×２）の組を形成した。本実施の形態では、更に異なる組み合わせでも真偽判定を行うことは可能である。この一例として、基準画像として２方向からの照射に基づく読取基準画像を、照合画像として一方向からの照射に基づく読取照合画像を、それぞれ取得した場合について説明する。つまり、基準画像と照合画像が２対１の場合について説明する。
【００８７】
まず、基準データ登録処理は、２方向からの照射に基づき読取基準画像を取得するので、図４を用いて説明した処理と同じである。よって、説明を省略する。
【００８８】
真偽判定処理の基本的な処理の流れは、図６を用いて説明したとおりである。ただ、ステップ１２０〜１２４では、一方向のみ読取照合画像のみを取得すればよくなる。そして、ステップ１２９では、第１の読取基準画像と第１の読取照合画像との組及び第２の読取基準画像と第１の読取照合画像との組を形成して後段の処理を行うことになる。なお、この場合、第１の方向は、カラープリンタ１０において記録用紙２２が遠のく方向とは限らない。ステップ１３０〜１４４では、前者の場合、同じ方向からの照射により得られた読取画像であるから前述した処理と同様にして相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアを得る。一方、後者の場合、前者の場合と逆の値を得る。すなわち、ステップ１４２では、前段の演算によって得られた多数個の相関値の中からその最小値を抽出する。そして、ステップ１４４では、多数個の相関値の標準偏差及び平均値を演算した後に、演算した標準偏差・平均値及びステップ１４２で求めた相関値の最小値を前出の(２)式に各々代入することで、相関値の最小値のノーマライズド・スコアを演算する。なお、この場合、前出の(２)式における「最大値」は「最小値」に読み替える。
【００８９】
ステップ１４６において、同じ方向からの照射に基づき取得した読取画像の組による真偽判定は、前述したようにステップ１４２で求めた相関値の最大値が閾値以上で、かつステップ１４４で演算したノーマライズド・スコアが閾値以上か否かを判定する。前者、すなわち第１の読取基準画像と第１の読取照合画像との組は、これに該当する。一方、異なる方向からの照射に基づき取得した読取画像の組による真偽判定は、これとは逆にステップ１４２で求めた相関値の最小値が閾値以下で、かつステップ１４４で演算したノーマライズド・スコアが閾値以下か否かを判定する。この場合、共に閾値以下の場合が「真」と判定される。
【００９０】
判定対象の文書が「真物」であるとき、同じ方向からの照射であれば、画像データに現れてくる明暗パターン（濃淡情報）は一致するはずである。ただ、実際には、誤差等が発生するためステップ１４６で説明したとおり相関値の最大値等は閾値以上となる。従って、求めた相関値の最大値及び最大値のノーマライズド・スコアを各閾値と比較し、共に閾値以上であれば「真」と判定した。これに対して、異なる方向からの照射であれば、画像データに現れてくる明暗パターン（濃淡情報）は、正反対となるはずである。従って、同じ方向の場合とは逆に、相関値の最小値及び最小値のノーマライズド・スコアを求め、相関値の最小値及び最小値のノーマライズド・スコアを各閾値と比較し、共に閾値以下であれば「真」と判定することになる。
【００９１】
この結果、ステップ１４７において、各組の真偽判定において肯定された場合、すなわち、双方とも「真」と判定された場合に限り、ステップ１４８へ移行し、真偽判定対象の文書が「真物」であることを表すメッセージをディスプレイに表示する等により判定結果を出力し、真偽判定処理を終了する。また、ステップ１４７の判定において少なくとも一方が否定された場合はステップ１５０へ移行し、真偽判定対象の文書が「偽物」であることを表すメッセージをディスプレイに表示する等により判定結果を出力し、真偽判定処理を終了する。
【００９２】
最初の説明では、２対２（正確には（１対１）×２）で真偽判定を行っていたが、ここで説明したように基準画像が２，照合画像が１という２対１の関係においても２対２の場合と同様の効果を奏することができる。そして、この場合は、スキャナ３４により照合画像を１回だけ読み取ればよいので、利用者による作業負荷を軽減することができる。
【００９３】
更に、本実施の形態では、基準画像が１，照合画像が２という１対２の関係においても真偽判定を行うことができる。
【００９４】
まず、基準データ登録処理は、１方向からの照射に基づき読取基準画像を取得するので、一方の発光器２８Ａ，２８Ｃからの照射による画像読取を省略する。いずれを省略してもよい。その他は図４を用いて説明した処理と同じである。よって、説明を省略する。
【００９５】
真偽判定処理の基本的な処理の流れは、図６を用いて説明したとおりである。この場合、ステップ１２９では、第１の読取基準画像と第１の読取照合画像との組及び第１の読取基準画像と第２の読取照合画像との組を形成して後段の処理を行うことになる。ステップ１３０〜１４４では、前者の場合、同じ方向からの照射により得られた読取画像であるから前述した処理と同様にして相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアを得る。一方、後者の場合、すなわち異なる方向からの照射により得られた読取画像の場合も前述したとおりであり、ステップ１４２では、相関値の最小値を抽出し、ステップ１４４では、相関値の最小値のノーマライズド・スコアを演算する。そして、ステップ１４６以降の真偽判定も読取基準画像と読取照合画像が２対１の場合と同じなので説明を省略する。
【００９６】
読取基準画像と読取照合画像が１対２の場合も、２対２の場合と同様の効果を奏することができる。そして、この場合は、カラープリンタ１０に発光器２８Ａ，２８Ｃを２つ設ける必要はない。１つの読取基準画像で基準データを構成する場合は、基準画像を不正に記録用紙２２に印刷される可能性もあるが、照合領域の画像を異なる方向から複数読み取るようにしているので、相関値を利用した真偽判定が共に「真」と判定されることはあり得ないと考えられる。
【００９７】
なお、本実施の形態は、基準領域の読取画像を基準に処理対象の文書の真偽判定を行うため、トナー等の付着による基準領域の汚れは、真偽判定の精度を低下させる。そのためには、種々の方法にて精度の低下を回避する必要があるが、その具体的な手法としては、前述した本願と同一出願人による特許出願の明細書に記載されている方法を利用して真偽判定の精度の低下を回避することができる。
【００９８】
また、上記特許出願と同じ方法による本発明の効果を検証した実験結果を図８に示す。図８には、横軸に相関値の最大値（左端が０．００、右端が１．００）をとり、縦軸に相関値の最大値のノーマライズド・スコア（上端が０．０、下端が１０．０）をとったときに、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアの閾値の変化に対するＦＲＲ及びＦＡＲの値の変化を示す。この図８は、上記特許出願の図１７に相当する図である。但し、図８は、基準画像（当然ながら「真物」）と照合画像（ここでは、「真物」を用いた）を同じ照射方向により取得した読取画像に基づきＦＲＲを、基準画像と基準画像と異なる照射方向により取得した読取画像に基づきＦＡＲを求めた。また、図８（ａ）は、基準領域のサイズが３２×３２ドット、照合領域のサイズが６４×６４ドット、図８（ｂ）は、基準領域のサイズが３２×３２ドット、照合領域のサイズが１２８×１２８ドットである。図８（ｃ），（ｄ）は、異なる資料を用いた実験結果で、図８（ｃ）は、基準領域のサイズが３２×３２ドット、照合領域のサイズが６４×６４ドット、図８（ｄ）は、基準領域のサイズが３２×３２ドット、照合領域のサイズが１２８×１２８ドットである。本実験では、「真物」ならば、基準画像と基準画像取得時と異なる照射方向で取得した読取画像との照合において、正規化相関値及びノーマライズドスコアが低くなることを示すことが目的であり、異なる照射方向で取得した読取画像の照合での本来のＦＲＲ算出用データをＦＡＲ算出のために用いていることに留意されたい。
【００９９】
図８から明らかなように、「真物」であれば照明方向の違いで正規化相関及びノーマライズドスコアが明確にセグメント化でき、基準画像を精密な写真技術等を利用して用紙に印刷して、印刷用紙上には基準画像と同じ真物の地の微妙なパターンが再現性良く印刷されてしまったとしても、真偽判定を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本実施形態に係るカラープリンタの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る真偽判定装置として機能するＰＣ及びスキャナの外観図である。
【図３】本実施形態におけるスキャナの内部構造の様子を示した図である。
【図４】本実施形態においてカラープリンタで実行される基準データ登録処理を示したフローチャートである。
【図５】本実施形態において用いる基準データの一例を可視化したイメージ図である。
【図６】本実施形態においてＰＣ（真偽判定装置）で実行される真偽判定処理を示したフローチャートである。
【図７】本実施形態に係るカラープリンタの読取部の変形例を示した図である。
【図８】本実施形態において黒点ノイズ有りの基準領域及び照合領域を用いた実験における、相関値の最大値及び相関値の最大値のノーマライズド・スコアの閾値とＦＡＲ，ＦＲＲの関係を示すイメージ図である。
【図９】従来の実験を説明するための（Ａ）は登録画像、（Ｂ）は照合画像の一例を各々示すイメージ図である。
【図１０】従来の実験における登録画像と照合画像の相関値の演算を説明するためのイメージ図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は各種条件での相関値の分布を相関値の最大値及びノーマライズド・スコアと共に示す線図である。
【図１２】従来の実験のうち第１の比較例における相関値の分布を示す線図である。
【図１３】従来の実験のうち第２の比較例における相関値の分布を示す線図である。
【図１４】従来の実験のうち第３の比較例における相関値の分布を示す線図である。
【図１５】偽物が真物と誤判定される確率が高いケースとして想定した実験における相関値の分布を示す線図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  カラープリンタ、１２  感光体ドラム、１４  帯電器、１６  光ビーム走査装置、１８  多色現像器、１８Ａ〜１８Ｄ  現像器、２０  転写ベルト、２２  記録用紙、２４  用紙トレイ、２６  定着器、２８  読取部、２８Ａ，２８Ｃ  発光器、２８Ｂ，２８Ｄ  受光器、３０  プリンタコントローラ、３４  スキャナ、４２  原稿、４４  プラテンカバー、４６  プランガラスカバー、４８  キャリッジ、４８Ａ  開口、５０  光源、５２，６２，６８  ラインイメージセンサ、５４  反射板、５６  ミラー、５８  レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図９】
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【図１０】
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