本公開涉及基于材料性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)認(rèn)證材料樣品，所述材料性質(zhì)例如為一批材料樣品的材料性質(zhì)。

背景技術(shù)：

偽造是全球性問題。用于認(rèn)證貨物、產(chǎn)品或材料的各種系統(tǒng)和方法已有描述。美國專利申請(qǐng)公布2004/197535、美國專利7,495,214、美國專利7,706,700以及美國專利7,715,733描述了用于應(yīng)對(duì)偽造并認(rèn)證貨物、產(chǎn)品或材料的各種技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在眾多行業(yè)和應(yīng)用中，都期望以有效且成本效益好的方式認(rèn)證材料、貨物或產(chǎn)品。這些行業(yè)和應(yīng)用包括但不限于安全文件諸如護(hù)照和身份證、醫(yī)用膠帶或消毒蓋布、呼吸器面罩、過濾器、光學(xué)膜、絕緣材料、研磨盤或砂紙等。許多材料樣品在其性質(zhì)上具有固有的物理可變性。雖然一批材料樣品可呈現(xiàn)不同的材料性質(zhì)或特征，但樣品間材料性質(zhì)或特征的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和/或參數(shù)可在較小程度上變化。簡而言之，在一個(gè)方面，本公開描述了用于使用材料樣品中存在的物理變化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和/或參數(shù)來認(rèn)證材料樣品的系統(tǒng)和方法。

本文所述的術(shù)語“一批材料樣品”是指多個(gè)材料樣品，這些材料樣品包括基本上相同的組成并且/或者基本上由相同的工藝制成。

在一個(gè)方面，一種認(rèn)證材料樣品的方法包括測(cè)量多個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征，其中所述多個(gè)材料樣品為一批材料樣品，所述一批材料樣品包括基本上相同的組成并且基本上由相同的工藝制成。所述一批材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征具有相應(yīng)的可變性。該方法還包括分析相應(yīng)的可變性以提取材料樣品中的每個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

在另一方面，一種自動(dòng)防偽的方法包括在預(yù)定位置處將材料塊結(jié)合到測(cè)試對(duì)象的可視表面中。材料塊源自具有基本上相同的組成并且以相同的工藝制成的一批材料。所述一批材料的特性特征具有彼此不同的相應(yīng)的可變性。該方法還包括：獲得所述一批材料中的每個(gè)材料的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字圖像，從所獲得的數(shù)字圖像提取可變性，基于所提取的可變性生成多個(gè)基函數(shù)，獲得在預(yù)定位置處結(jié)合到測(cè)試對(duì)象中的材料塊的數(shù)字圖像，以及使用所述多個(gè)基函數(shù)的子集重構(gòu)材料塊的數(shù)字圖像。

在另一方面，一種認(rèn)證材料樣品的系統(tǒng)包括測(cè)量部件，該測(cè)量部件被構(gòu)造成測(cè)量多個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征。所述多個(gè)材料樣品是一批材料樣品，所述一批材料樣品包括基本上相同的組成并且基本上由相同的工藝制成。所述一批材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征具有相應(yīng)的可變性。該系統(tǒng)還包括計(jì)算部件，該計(jì)算部件被構(gòu)造成分析相應(yīng)的可變性以提取材料樣品中的每個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

本公開的示例性實(shí)施方案獲得了各種出乎意料的結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。本公開的示例性實(shí)施方案的一個(gè)此類優(yōu)點(diǎn)是，使用物理變化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和/或參數(shù)可提供一種不同且成本效益好的方法來實(shí)時(shí)認(rèn)證材料或包含這些材料的貨物/產(chǎn)品。本文所述的實(shí)施方案不需要驗(yàn)證待測(cè)材料的唯一標(biāo)記。相反，本文提供的系統(tǒng)和方法用于通過評(píng)估材料固有的材料性質(zhì)/特征來認(rèn)證材料樣品。

示例性實(shí)施方案列表

以下列出示例性實(shí)施方案。應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施方案a至k、l至p以及q中的任一個(gè)可組合。

實(shí)施方案a.一種認(rèn)證材料樣品的方法，包括：

測(cè)量多個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征，該多個(gè)材料樣品是一批材料樣品，該一批材料樣品包括基本上相同的組成并且基本上由相同的工藝制成，該一批材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征具有相應(yīng)的可變性；以及

分析相應(yīng)的可變性以提取材料樣品中的每個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

實(shí)施方案b.根據(jù)實(shí)施方案a所述的方法，還包括基于所提取的一批材料樣品的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來確定參考范圍。

實(shí)施方案c.根據(jù)實(shí)施方案b所述的方法，還包括測(cè)量待認(rèn)證的測(cè)試材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征以獲得其一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，以及將所獲得的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)與所確定的參考范圍進(jìn)行比較。

實(shí)施方案d.根據(jù)實(shí)施方案c所述的方法，其中如果所獲得的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)在參考范圍內(nèi)，則樣品被認(rèn)證為真。

實(shí)施方案e.根據(jù)任意前述實(shí)施方案所述的方法，其中測(cè)量一個(gè)或多個(gè)材料性質(zhì)包括獲得一批材料樣品中的每個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字圖像，以及從所獲得的數(shù)字圖像提取相應(yīng)的可變性。

實(shí)施方案f.根據(jù)實(shí)施方案e所述的方法，還包括基于所提取的可變性生成多個(gè)基函數(shù)。

實(shí)施方案g.根據(jù)實(shí)施方案e或f所述的方法，還包括獲得待認(rèn)證的測(cè)試材料樣品的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字圖像，以及使用多個(gè)基函數(shù)的子集重構(gòu)數(shù)字圖像。

實(shí)施方案h.根據(jù)實(shí)施方案f所述的方法，其中使用主分量分析(pca)生成多個(gè)基函數(shù)。

實(shí)施方案i.根據(jù)任意前述實(shí)施方案所述的方法，其中一個(gè)或多個(gè)特性特征包括光學(xué)特征、聲學(xué)特征、彈性特征、結(jié)構(gòu)特征、電子特征、磁性特征、駐極體相關(guān)特征、或機(jī)械特征。

實(shí)施方案j.根據(jù)任意前述實(shí)施方案所述的方法，其中一批材料樣品選自一批磨料、光學(xué)膜和非織造織物。

實(shí)施方案k.一種自動(dòng)防偽的方法，包括：

在預(yù)定位置處將材料塊結(jié)合到測(cè)試對(duì)象的可視表面中，該材料塊源自具有基本上相同的組成并且以相同的工藝制成的一批材料，該一批材料的特性特征具有彼此不同的相應(yīng)的可變性；

獲得一批材料中的每個(gè)材料的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字圖像；

從所獲得的數(shù)字圖像提取可變性；

基于所提取的可變性生成多個(gè)基函數(shù)；

獲得在預(yù)定位置處結(jié)合到測(cè)試對(duì)象中的材料塊的數(shù)字圖像；以及

使用多個(gè)基函數(shù)的子集重構(gòu)材料塊的數(shù)字圖像。

實(shí)施方案l.根據(jù)實(shí)施方案k所述的方法，還包括評(píng)估重構(gòu)的重構(gòu)誤差，以及當(dāng)重構(gòu)誤差低于預(yù)定值時(shí)將測(cè)試對(duì)象識(shí)別為真。

實(shí)施方案m.根據(jù)實(shí)施方案k或l所述的方法，其中一批材料包括一批多層光學(xué)膜或一批非織造織物。

實(shí)施方案n.根據(jù)實(shí)施方案n所述的方法，其中一批多層光學(xué)膜選自一批火雕處理膜、鏡膜或波長特定的過濾膜。

實(shí)施方案o.一種用于認(rèn)證材料樣品的系統(tǒng)，包括：

測(cè)量部件，該測(cè)量部件被構(gòu)造成測(cè)量多個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征，該多個(gè)材料樣品是一批材料樣品，該一批材料樣品包括基本上相同的組成并且基本上由相同的工藝制成，該一批材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征具有相應(yīng)的可變性；和

計(jì)算部件，該計(jì)算部件被構(gòu)造成分析相應(yīng)的可變性以提取材料樣品中的每個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

實(shí)施方案p.根據(jù)實(shí)施方案o所述的系統(tǒng)，其中計(jì)算部件被構(gòu)造成基于所提取的一批材料樣品的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來確定參考范圍。

實(shí)施方案q.根據(jù)實(shí)施方案p所述的系統(tǒng)，其中測(cè)量部件被構(gòu)造成測(cè)量待認(rèn)證的測(cè)試材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征以獲得其一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，并且計(jì)算部件被構(gòu)造成將所獲得的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)與所確定的參考范圍進(jìn)行比較。

實(shí)施方案r.根據(jù)實(shí)施方案o至q中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中測(cè)量部件包括相機(jī)。

實(shí)施方案s.根據(jù)實(shí)施方案o至r中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)特性特征包括光學(xué)特征、聲學(xué)特征、彈性特征、結(jié)構(gòu)特征、電子特征、磁性特征、駐極體相關(guān)特征、或機(jī)械特征。

實(shí)施方案t.根據(jù)實(shí)施方案o至s中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中一批材料樣品選自一批磨料、光學(xué)膜和非織造織物。

對(duì)本公開的示例性實(shí)施方案的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了匯總。上文的發(fā)明內(nèi)容并非旨在描述本公開的當(dāng)前某些示例性實(shí)施方案的每個(gè)例示的實(shí)施方案或每種實(shí)施方式。下面的附圖和具體實(shí)施方式更具體地舉例說明使用本文所公開的原理的某些優(yōu)選的實(shí)施方案。

附圖說明

結(jié)合附圖來考慮本發(fā)明以下各個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)描述可以更完全地理解本發(fā)明，其中：

圖1為根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于認(rèn)證材料樣品的方法的流程圖。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于認(rèn)證材料樣品的系統(tǒng)的框圖。

圖3a示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的材料樣品的光學(xué)圖像。

圖3b示出了圖3a的光學(xué)圖像的像素的強(qiáng)度值。

圖4a示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一批材料樣品中第一材料樣品的光學(xué)圖像。

圖4b示出了圖4a的光學(xué)圖像的像素的強(qiáng)度值。

圖4c示出了一批材料樣品中第二材料樣品的光學(xué)圖像。

圖4d示出了圖4c的光學(xué)圖像的像素的強(qiáng)度值。

圖5a示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的一批非織造樣品的圖像。

圖5b示出了圖5a的一批非織造樣品的透光率分布。

圖6a示出了測(cè)試非織造樣品的圖像。

圖6b示出了通過與圖5a的一批非織造樣品進(jìn)行比較來認(rèn)證圖6a的測(cè)試非織造樣品。

圖7a示出了非織造材料樣品的光學(xué)圖像。

圖7b示出了圖7a的非織造樣品的pca圖像分塊字典或基函數(shù)。

圖8a示出了火雕處理膜樣品的光學(xué)圖像。

圖8b示出了圖8a的火雕處理膜樣品的pca圖像分塊字典或基函數(shù)。

在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)號(hào)表示類似的元件。雖然可能未按比例繪制的以上附圖闡述了本公開的各種實(shí)施方案，但還可以設(shè)想如在具體實(shí)施方式中所指出的其它實(shí)施方案。在所有情況下，本公開都通過示例性實(shí)施方案的表示而非通過表述限制來描述當(dāng)前公開的公開內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出許多其它修改形式和實(shí)施方案，這些修改形式和實(shí)施方案落在本公開的范圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)。

具體實(shí)施方式

許多材料樣品在其性質(zhì)上具有固有的物理可變性。雖然一批材料樣品可呈現(xiàn)不同的材料性質(zhì)或特征，但樣品間材料性質(zhì)或特征的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和/或參數(shù)可在較小程度上變化。簡而言之，在一個(gè)方面，本公開描述了用于使用材料樣品中存在的物理變化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和/或參數(shù)來認(rèn)證材料樣品的系統(tǒng)和方法。

在一些實(shí)施方案中，提供了用于將材料樣品認(rèn)證為是一批材料樣品中的一員的系統(tǒng)和方法。即，材料樣品可被驗(yàn)證為是真的或偽造的。材料樣品的認(rèn)證可基于具有固有隨機(jī)性的基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，諸如材料樣品的結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)或質(zhì)地。在一個(gè)實(shí)施方案中，可對(duì)材料樣品成像，并且可計(jì)算與材料樣品的圖像中存在的隨機(jī)結(jié)構(gòu)(或子結(jié)構(gòu)或質(zhì)地)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并將其與事先通過評(píng)估一批此類材料樣品的材料性質(zhì)生成的參考值進(jìn)行比較。

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的認(rèn)證材料樣品的方法100。在110處，測(cè)量多個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征。材料樣品中的每個(gè)材料樣品都屬于一批材料樣品，該一批材料樣品包含基本上相同的組成并且/或者基本上由相同的工藝制成。本文所述的特性特征具有相應(yīng)的可變性或固有隨機(jī)性。例如，材料樣品的光學(xué)圖像可包括具有各種強(qiáng)度的像素，所述強(qiáng)度可與材料樣品的結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)或質(zhì)地相關(guān)并且反映材料樣品的固有隨機(jī)性或物理可變性。特性特征可包括例如光學(xué)特征(例如，強(qiáng)度)、聲學(xué)特征(例如，頻率吸收)、彈性特征(例如，模量)、結(jié)構(gòu)特征(例如，形狀)、電子特征(例如，電阻)、磁性特征(例如，場(chǎng)強(qiáng))、駐極體相關(guān)特征(例如，電介質(zhì))、機(jī)械特征(例如，屈服強(qiáng)度)等。在一些實(shí)施方案中，所述一批材料樣品可選自例如可從明尼蘇達(dá)州圣保羅的3m公司(3mcompany，saintpaul，mn)商購獲得的一批磨料、光學(xué)膜和非織造織物。然后方法100前進(jìn)至120。

在120處，分析材料樣品的特性特征中存在的可變性或隨機(jī)性，以提取材料樣品中的每個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。在一些實(shí)施方案中，可將材料樣品的光學(xué)圖像中存在的可變性作為具有各種強(qiáng)度的像素來分析，并且可從所述各種強(qiáng)度提取一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。然后方法100前進(jìn)至130。

在130處，基于所提取的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)確定一個(gè)或多個(gè)參考范圍。在一些實(shí)施方案中，所提取的所述一批材料樣品的統(tǒng)計(jì)參數(shù)可形成一定分布，諸如例如具有平均值和方差的正態(tài)分布或高斯分布。一個(gè)或多個(gè)參考范圍可基于分布來確定。然后方法100前進(jìn)至140。

在140處，測(cè)量測(cè)試材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征以獲得其一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。在一些實(shí)施方案中，測(cè)試材料樣品的統(tǒng)計(jì)參數(shù)可以與所述一批材料樣品相同的方式獲得。然后方法100前進(jìn)至150。

在150處，將測(cè)試材料樣品的所獲得的一個(gè)或多個(gè)特性特征與參考范圍中的一個(gè)進(jìn)行比較。如果測(cè)試材料樣品的所獲得的一個(gè)或多個(gè)特性特征在參考范圍內(nèi)，則在160處，將測(cè)試材料樣品驗(yàn)證為是真材料樣品。如果測(cè)試材料樣品的所獲得的一個(gè)或多個(gè)特性特征不在參考范圍內(nèi)，則在170處，將測(cè)試材料樣品驗(yàn)證為是偽造品。

在一些實(shí)施方案中，可針對(duì)所述一批材料樣品中的每個(gè)材料樣品捕捉數(shù)字圖像，并且可提取來自所獲得的數(shù)字圖像的可變性，這可在例如下面要進(jìn)一步描述的圖3a至圖3b以及圖4a至圖4d中示出。

在一些實(shí)施方案中，可基于所提取的可變性生成多個(gè)基函數(shù)?？刹蹲綔y(cè)試材料樣品的數(shù)字圖像，并且可使用多個(gè)基函數(shù)的子集重構(gòu)數(shù)字圖像。在一些實(shí)施方案中，使用主分量分析(pca)生成多個(gè)基函數(shù)。

在一些實(shí)施方案中，可在預(yù)定位置處將材料(例如，膜材料)塊結(jié)合到對(duì)象的可視表面中。材料塊可源自一批材料中的一個(gè)材料。所述一批材料可包含基本上相同的組成并且可以相同的工藝制成，其中所述一批材料的特性特征具有彼此不同的相應(yīng)的固有隨機(jī)性。可針對(duì)所述一批材料中的每個(gè)材料獲得數(shù)字圖像，并且可從所獲得的數(shù)字圖像提取可變性或固有隨機(jī)性。在一些實(shí)施方案中，可基于所提取的固有隨機(jī)性生成多個(gè)基函數(shù)?？舍槍?duì)預(yù)定位置處的測(cè)試對(duì)象獲得數(shù)字圖像。在一些實(shí)施方案中，可評(píng)估重構(gòu)誤差以使用多個(gè)基函數(shù)的子集重構(gòu)測(cè)試對(duì)象的數(shù)字圖像。當(dāng)重構(gòu)誤差低于預(yù)定值或閾值時(shí)，可將測(cè)試對(duì)象識(shí)別為真。

在一些實(shí)施方案中，所述一批材料包括一批多層光學(xué)膜或一批非織造織物。在一些實(shí)施方案中，所述一批多層光學(xué)膜選自一批火雕處理膜、鏡膜或波長特定的過濾膜。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于通過實(shí)施例如方法100來認(rèn)證材料樣品的系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括測(cè)量部件224、計(jì)算部件226以及一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出裝置216。

測(cè)量部件224被構(gòu)造成測(cè)量材料樣品的一個(gè)或多個(gè)特性特征/性質(zhì)。測(cè)量部件224可為用于測(cè)量具有固有可變性的材料性質(zhì)的各種測(cè)量工具，所述材料性質(zhì)包括例如光學(xué)特征、聲學(xué)特征、彈性特征、結(jié)構(gòu)特征、電子特征、磁性特征、駐極體或機(jī)械特征中的一者或多者。在一些實(shí)施方案中，測(cè)量部件224可包括例如用于捕捉材料樣品的一個(gè)或多個(gè)圖像的相機(jī)。

在圖2的實(shí)施方案中，計(jì)算部件226包括處理器212和存儲(chǔ)器214。計(jì)算部件226在功能上連接到測(cè)量部件224，從測(cè)量部件224接收與所測(cè)得的特性特征相關(guān)的信號(hào)，并且通過分析所接收的信號(hào)來提取材料樣品中的每個(gè)材料樣品的一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。處理器212然后基于所提取的所述一批材料樣品的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來確定參考范圍。在一些實(shí)施方案中，處理器212可確定所提取的統(tǒng)計(jì)參數(shù)的分布并基于所述分布獲得一個(gè)或多個(gè)參考范圍。

所確定的參考范圍可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器214中。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)要認(rèn)證測(cè)試材料樣品時(shí)，可由測(cè)量部件224測(cè)量測(cè)試材料樣品的一個(gè)或多個(gè)對(duì)應(yīng)的特性特征。計(jì)算部件226可基于測(cè)試材料樣品的所測(cè)得的特性特征提取一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)并將所提取的統(tǒng)計(jì)參數(shù)與參考范圍進(jìn)行比較。如果測(cè)試材料樣品的所獲得的一個(gè)或多個(gè)特性特征在參考范圍內(nèi)，則計(jì)算部件226可驗(yàn)證測(cè)試材料樣品是真材料樣品或者源自所述一批材料樣品。如果測(cè)試材料樣品的所獲得的一個(gè)或多個(gè)特性特征不在參考范圍內(nèi)，則計(jì)算部件226可確定測(cè)試材料樣品不是真材料樣品或者不源自所述一批材料樣品。

在一些實(shí)施方案中，在由計(jì)算部件226處理對(duì)所提取的統(tǒng)計(jì)參數(shù)的比較時(shí)，可動(dòng)態(tài)地更新、改善或處理參考范圍。

在一些實(shí)施方案中，測(cè)量部件224可以是可在現(xiàn)場(chǎng)工作的便攜式裝置。測(cè)量部件224可以通過發(fā)送和接收信號(hào)與諸如例如計(jì)算部件226的遠(yuǎn)程計(jì)算裝置進(jìn)行無線通信。計(jì)算部件226可與例如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、移動(dòng)電話等集成。計(jì)算部件226可處理所接收的材料性質(zhì)信號(hào)并將認(rèn)證信息發(fā)送到輸入/輸出裝置216以于其上顯示。

存儲(chǔ)器214存儲(chǔ)信息。在一些實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器214可以存儲(chǔ)用于執(zhí)行本文所述的方法或過程的指令。在一些實(shí)施方案中，材料性質(zhì)數(shù)據(jù)可以預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器214中。材料樣品的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)諸如光學(xué)特征、聲學(xué)特征、彈性特征、結(jié)構(gòu)特征、電子特征、磁性特征、駐極體相關(guān)特征或機(jī)械特征可以作為材料性質(zhì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。所述一批材料樣品的所確定的參考范圍也可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器214中。

存儲(chǔ)器214可包括任何易失性或非易失性存儲(chǔ)元件。示例可包括諸如同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(sdram)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(nvram)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(eeprom)和閃速(flash)存儲(chǔ)器。示例還可包括硬盤、磁帶、磁或光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)、光盤(cd)、數(shù)字通用盤(dvd)、藍(lán)光盤和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。

處理器212可包括例如一個(gè)或多個(gè)通用微處理器、專門設(shè)計(jì)的處理器、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)、離散邏輯的集合和/或任何類型的能夠執(zhí)行本文所述技術(shù)的處理裝置。在一些實(shí)施方案中，處理器212(或本文所述的任何其它處理器)可以被描述為計(jì)算裝置。在一些實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器214可被構(gòu)造成存儲(chǔ)由處理器212執(zhí)行以進(jìn)行本文所述的過程或方法的程序指令(例如，軟件指令)。在其它實(shí)施方案中，本文所述的過程或方法可以由處理器212的專門編程的電路來執(zhí)行。在一些實(shí)施方案中，處理器212可因此被構(gòu)造成執(zhí)行本文所述的用于認(rèn)證材料樣品的技術(shù)。處理器212(或本文所述的任何其它處理器)可包括一個(gè)或多個(gè)處理器。

輸入/輸出裝置216可包括被構(gòu)造成從用戶或其它裝置輸入或向用戶或其它裝置輸出信息的一個(gè)或多個(gè)裝置。在一些實(shí)施方案中，輸入/輸出裝置216可呈現(xiàn)用戶界面218，在該用戶界面中，用戶可控制對(duì)材料樣品的認(rèn)證。例如，用戶界面218可包括用于向用戶呈現(xiàn)視覺信息的顯示屏。在一些實(shí)施方案中，顯示屏包括觸敏顯示器。在一些實(shí)施方案中，用戶界面218可包括用于向用戶呈現(xiàn)信息的一個(gè)或多個(gè)不同類型的裝置。用戶界面218可包括例如任何數(shù)量的視覺(例如，顯示裝置、燈等)、聽覺(例如，一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器)和/或觸覺(例如，鍵盤、觸摸屏或鼠標(biāo))反饋裝置。在一些實(shí)施方案中，輸入/輸出裝置216可以表示顯示屏(例如，液晶顯示器或發(fā)光二極管顯示器)和/或打印機(jī)(例如，印刷裝置或用于將指令輸出到印刷裝置的部件)中的一者或多者。在一些實(shí)施方案中，輸入/輸出裝置216可被構(gòu)造成接受或接收由處理器212執(zhí)行以進(jìn)行本文所述的實(shí)施方案的程序指令(例如，軟件指令)。

系統(tǒng)200還可包括其它部件，并且包括處理器212、存儲(chǔ)器214和輸入/輸出裝置216在內(nèi)的所示部件中的任一者的功能可以分布在多個(gè)部件和獨(dú)立裝置(諸如例如，計(jì)算機(jī))上。系統(tǒng)200可被構(gòu)造成工作站、臺(tái)式計(jì)算裝置、筆記本電腦、平板電腦、移動(dòng)計(jì)算裝置或任何其它合適的計(jì)算裝置或計(jì)算裝置的集合。系統(tǒng)200可以在本地網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行或者被托管在云計(jì)算環(huán)境中。圖2所示的部件僅僅是為了解釋本公開的各個(gè)方面而示出，并且部件的添加或移除對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。

圖3a至圖3b以及圖4a至圖4d示出了根據(jù)一些實(shí)施方案呈現(xiàn)和分析材料樣品的光學(xué)圖像中存在的可變性或固有隨機(jī)性。圖3a示出了針對(duì)材料樣品捕捉的光學(xué)圖像32。光學(xué)圖像32包括具有各種強(qiáng)度的像素，諸如圖3b的表34所示的強(qiáng)度，所述強(qiáng)度可與例如材料樣品表面上的結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)或質(zhì)地相關(guān)。光學(xué)圖像32可以由例如圖2的測(cè)量部件224捕獲。像素的所述各種強(qiáng)度反映例如材料樣品表面的子結(jié)構(gòu)或質(zhì)地的固有隨機(jī)性。光學(xué)圖像32的示例性部分322中的圖像像素的強(qiáng)度值示于表34中。強(qiáng)度值可經(jīng)由例如圖2的計(jì)算部件226歸一化到0與1之間，并且以數(shù)組m×n列出。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用光學(xué)圖像32的任何部分或者整個(gè)光學(xué)圖像32來獲得對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值。

可從各種強(qiáng)度的數(shù)組，諸如圖34中所示，提取一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)。統(tǒng)計(jì)參數(shù)可包括例如平均值、方差、偏態(tài)、位置參數(shù)、離散參數(shù)、尺度參數(shù)、形狀參數(shù)等。

在一些實(shí)施方案中，各種材料性質(zhì)(例如，表34中的強(qiáng)度)的數(shù)組在數(shù)學(xué)中可被視為“矩量”。“矩量”是一組值或點(diǎn)的形狀的特定定量度量。例如，如果點(diǎn)表示質(zhì)量，則零階矩為總質(zhì)量，除以總質(zhì)量的一階矩為質(zhì)量中心，并且二階矩為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。如果點(diǎn)表示概率密度，則零階矩為總概率(即，一)，一階矩為平均值，二階矩為方差，且三階矩為偏態(tài)。

圖4a和圖4c示出了分別針對(duì)第一材料樣品和第二材料樣品捕捉的光學(xué)圖像41和42。第一材料樣品和第二材料樣品來自同一批材料樣品。光學(xué)圖像41和42各自包括具有各種強(qiáng)度的像素，所述強(qiáng)度可與相應(yīng)的材料樣品表面上的結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)或質(zhì)地相關(guān)。像素的所述各種強(qiáng)度反映相應(yīng)的材料樣品表面的子結(jié)構(gòu)或質(zhì)地的固有隨機(jī)性。光學(xué)圖像41和42的相應(yīng)的部分中圖像像素的強(qiáng)度值分別在圖4b和圖4d的表44和表45中示出。強(qiáng)度值被歸一化到0和1之間并列于數(shù)組中。表44和表45中的強(qiáng)度值彼此不同。此類變化反映材料樣品的性質(zhì)中所固有的隨機(jī)性以及用于制作所述一批材料樣品的工藝中所固有的隨機(jī)性。

可從材料樣品中的每個(gè)材料樣品的各種強(qiáng)度提取一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)，諸如表44和表45中所示。統(tǒng)計(jì)參數(shù)可包括例如平均值、來自平均值的方差、位置參數(shù)、離散參數(shù)、尺度參數(shù)、形狀參數(shù)等。

對(duì)于一批材料樣品s1，s2...sn，可針對(duì)相應(yīng)的材料樣品s1，s2...sn提取一系列統(tǒng)計(jì)參數(shù)p1，p2...pn。統(tǒng)計(jì)參數(shù)p1，p2...pn可形成具有例如平均值、方差等的分布。所述批可包括足以確定所述分布的數(shù)量n個(gè)材料樣品。例如，數(shù)量n可為不小于二、不小于五、不小于十、不小于二十或不小于一百的整數(shù)。在一些實(shí)施方案中，所述批中的材料樣品越多，分布就能夠越精確?？苫诮y(tǒng)計(jì)參數(shù)p1，p2...pn的分布確定期望參考范圍。當(dāng)要認(rèn)證測(cè)試材料樣品時(shí)，可從所測(cè)得的特性特征提取對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，并將所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)與所確定的參考范圍進(jìn)行比較以驗(yàn)證測(cè)試材料樣品是否是真的或源自所述一批材料樣品。

圖5a示出了一批示例性非織造樣品s1，s2...sn的圖像，所述一批示例性非織造樣品具有基本上相同的組成并且基本上由相同的工藝制造。非織造樣品的透光率分別由例如圖2的測(cè)量部件224測(cè)量為t1，t2...tn。所述一批非織造樣品的透光率的分布50，如圖5b所示，由圖2的計(jì)算部件226基于所測(cè)得的透光率(t1，t2...tn)獲得。分布50具有平均值和方差。各種參考范圍，諸如例如圖5b所示的r1，r2和r3，可分別取決于預(yù)設(shè)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)而從分布50確定。在圖5b所示的實(shí)施方案中，分布50基本上為正態(tài)分布或高斯分布。應(yīng)當(dāng)理解，分布50可為其它類型的分布，諸如例如指數(shù)族分布或?qū)W生t分布。

圖6a示出了待認(rèn)證的非織造測(cè)試樣品62的圖像。在一些實(shí)施方案中，可測(cè)量測(cè)試樣品62的平均透光率tave并將其與分布50的期望參考范圍(例如，r1、r2或r3)進(jìn)行比較以確定測(cè)試樣品62是否是真的，即，測(cè)試樣品62是否源自所述一批材料樣品或者與圖5a的所述一批非織造樣品s1，s2...sn具有相同的組成并且由相同的工藝制成。如果測(cè)試樣品62的平均透光率tave在期望參考范圍內(nèi)，則測(cè)試樣品62被驗(yàn)證為是真的；否則，測(cè)試樣品62被確定為是偽造品。

在其它實(shí)施方案中，可針對(duì)測(cè)試樣品62開展一系列透光率測(cè)量。例如，可隨機(jī)選擇測(cè)試樣品62的各局部區(qū)域來測(cè)量其透光率。來自測(cè)試樣品62的所述一系列透光率測(cè)量可得到一系列透光率值，所述一系列透光率值形成測(cè)試樣品62的如圖6b所示的透光率的分布60。在圖6b所示的實(shí)施方案中，分布60基本上為標(biāo)準(zhǔn)分布或高斯分布?？蓪⒎植?0與分布50進(jìn)行平均值和方差方面的比較以確定測(cè)試樣品62是否是真的或者源自所述一批非織造樣品s1，s2...sn。在一些實(shí)施方案中，可使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)假設(shè)測(cè)試，諸如例如在本領(lǐng)域中是已知的柯爾莫可洛夫-斯米洛夫(kolmogorov-smirnov)測(cè)試來比較所述分布。

在一些實(shí)施方案中，可由測(cè)量部件224諸如例如標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)相機(jī)捕捉待認(rèn)證的測(cè)試材料樣品的一個(gè)或多個(gè)圖像?？捎脠D像“字典”或基函數(shù)來重構(gòu)所捕捉的一個(gè)或多個(gè)圖像。圖像“字典”或基函數(shù)可從一批真材料樣品預(yù)先獲得。可通過例如主分量分析(pca)生成圖像“字典”或基函數(shù)并且可作為材料數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器214中。在一些實(shí)施方案中，測(cè)試材料樣品的所述一個(gè)或多個(gè)圖像可通過基函數(shù)的所選擇的子集來重構(gòu)。重構(gòu)的圖像可由計(jì)算部件226評(píng)估以確定重構(gòu)誤差。重構(gòu)誤差可用于評(píng)估測(cè)試材料樣品與所述一批真材料樣品的相似程度。例如，如果重構(gòu)誤差高于預(yù)定誤差，則測(cè)試材料樣品被視為不是真的。

在一些實(shí)施方案中，用于經(jīng)由pca獲得基函數(shù)的過程可包括例如：將圖像分為多個(gè)圖像分塊(例如，20×20像素分塊)，將圖像分塊向量化(例如，將分塊轉(zhuǎn)變成400×1向量)，將向量布置成數(shù)據(jù)矩陣(例如，將向量串聯(lián)成400×分塊數(shù)量的矩陣)，使用奇異值分解來確定數(shù)據(jù)矩陣的主分量，以及將主分量向量轉(zhuǎn)變回圖像分塊。

在一些實(shí)施方案中，用于重構(gòu)圖像的過程包括例如：確定要用在重構(gòu)中的主分量的子集(通常是特定閾值的前n個(gè)主分量)，將新圖像劃分為對(duì)應(yīng)的圖像分塊，將圖像分塊線性地投射到為主分量的標(biāo)準(zhǔn)正交基上，以及對(duì)所投射的分塊求和以形成對(duì)候選圖像分塊的重構(gòu)。

在一些實(shí)施方案中，本文所使用的基函數(shù)還可通過其它方法諸如例如稀疏字典學(xué)習(xí)獲得，其中經(jīng)由許多投射方法中的一種(例如，匹配追蹤)用所習(xí)得的字典完成重構(gòu)。

圖7a示出了非織造樣品的20×20pca圖像分塊字典或基函數(shù)，并且圖7b示出了非織造樣品的相關(guān)聯(lián)的原始圖像。

圖8a示出了火雕處理鏡膜的20×20pca圖像分塊字典或基函數(shù)，并且圖8b示出了火雕處理鏡膜的相關(guān)聯(lián)的原始圖像。

用于認(rèn)證材料樣品的上文所述的系統(tǒng)和方法可用于認(rèn)證包含材料樣品的貨物或產(chǎn)品。在一些實(shí)施方案中，可在預(yù)定位置處將材料塊結(jié)合到測(cè)試對(duì)象的可視表面中。測(cè)試對(duì)象可為例如任何消耗性一次性用品，包括例如咖啡囊包沖煮系統(tǒng)、一般咖啡囊包、電動(dòng)呼吸器、一次性過濾器等。材料塊可源自具有基本上相同的組成并且以相同的工藝制成的一批材料。即，材料塊與所述一批材料包含基本上相同的組成并且基本上由相同的工藝制成。所述一批材料的特性特征具有彼此不同的相應(yīng)的可變性。

在用于認(rèn)證測(cè)試對(duì)象的示例性過程中，可捕捉所述一批材料中的每個(gè)材料的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字圖像?？蓮乃@得的數(shù)字圖像提取材料的可變性?？墒褂美缰鞣至糠治?pca)基于所提取的可變性生成多個(gè)基函數(shù)。當(dāng)測(cè)試對(duì)象被認(rèn)證時(shí)，可捕捉在預(yù)定位置處結(jié)合到測(cè)試對(duì)象中的材料塊的數(shù)字圖像?？墒褂枚鄠€(gè)基函數(shù)的子集重構(gòu)材料塊的數(shù)字圖像。在一些實(shí)施方案中，可評(píng)估重構(gòu)的重構(gòu)誤差，并且當(dāng)重構(gòu)誤差低于預(yù)定值時(shí)，可將測(cè)試對(duì)象識(shí)別為真。

在一些實(shí)施方案中，所述一批材料可包括例如可從明尼蘇達(dá)州圣保羅的3m公司(3mcompany，saintpaul，mn)商購獲得的一批多層光學(xué)膜或一批非織造織物。所述一批多層光學(xué)膜可選自例如一批火雕處理膜、鏡膜或波長特定的過濾膜。

除非另外指明，否則說明書和實(shí)施方案中所用的表達(dá)數(shù)量或成分、性質(zhì)量度等的所有數(shù)值在所有情況下均應(yīng)理解成被術(shù)語“約”修飾。因此，除非有相反的說明，否則前述說明書和所附實(shí)施方案列表中闡述的數(shù)值參數(shù)可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員使用本公開的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需性質(zhì)而變化。在最低程度上且不試圖將等同原則的應(yīng)用限制到受權(quán)利要求書保護(hù)的實(shí)施方案的范圍的前提下，至少應(yīng)當(dāng)根據(jù)所報(bào)告的數(shù)值的有效數(shù)位并通過應(yīng)用普通四舍五入法來解釋每個(gè)數(shù)值參數(shù)。

在不脫離本公開實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，可對(duì)本公開的示例性實(shí)施方案進(jìn)行各種修改和更改。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本公開的實(shí)施方案并不限于下文描述的示例性實(shí)施方案，而應(yīng)受權(quán)利要求書及其任何等同物中所述的限制因素控制。

可以在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，對(duì)本公開的示例性實(shí)施方案進(jìn)行各種修改和更改。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本公開的實(shí)施方案并不限于所描述的示例性實(shí)施方案，而應(yīng)受權(quán)利要求書及其任何等同物中示出的限制因素控制。

整個(gè)本說明書中提及的“一個(gè)實(shí)施方案”、“某些實(shí)施方案”、“一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案”或“實(shí)施方案”，無論在術(shù)語“實(shí)施方案”前是否包括術(shù)語“示例性的”都意指結(jié)合該實(shí)施方案描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性包括在本公開的某些示例性實(shí)施方案中的至少一個(gè)實(shí)施方案中。因此，在整個(gè)本說明書的各處出現(xiàn)的表述如“在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中”、“在某些實(shí)施方案中”、“在一個(gè)實(shí)施方案中”或“在實(shí)施方案中”不一定是指本公開的某些示例性實(shí)施方案中的同一實(shí)施方案。此外，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中以任何合適的方式組合。

雖然以某些示例性實(shí)施方案的細(xì)節(jié)描述了說明書，但應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在理解上述內(nèi)容后，可以很容易地想到這些實(shí)施方案的更改、變型和等同形式。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本公開不應(yīng)不當(dāng)?shù)厥芟抻谝陨详U述的例示性實(shí)施方案。特別是，如本文所用，用端值表示的數(shù)值范圍旨在包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值(如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。另外，本文所用的所有數(shù)字都被認(rèn)為是被術(shù)語“約”修飾。此外，對(duì)各種示例性實(shí)施方案進(jìn)行了描述。這些以及其它實(shí)施方案均在如下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。