Тема элементов защиты банкнот меня заинтересовала после прочтения рекламной статьи на geektimes, в которой описывался карманный приборчик распознающий спец элемент «И» (anti-stokes luminescence).

Мир методов защит документов и банкнот от подделки оказался очень интересным и увлекательным. В чем то, даже теперь понимаю Виктора Ивановича Баранова.

Как оказалось, информациях о конкретных элементах и фишечках защит весьма скудна. А те статьи в Интернете, что можно найти, как правило, даже иллюстрации использует одни и те же.
Ничего принципиально нового я не «открыл», но возможно, результаты моих экспериментов покажутся кому то интересными.

Условно, для себя, я разделил методы проверки на две группы:

1. Элементы защиты доступные для проверки без специальных средств (максимум лупа).
2. Исследование с использованием «инструментальных» средств (UV, IR источники и т.п.)

Тема по п1. просто огромна и интересна, но она относительно широко освещена в открытых материалах и в этой статье я ее не затрагиваю.

Для экспериментов был собран приборчик:

1. STM32F103ZET6 core board
2. LCD панель с резистивным touch screen.
3. Камера OV7670 с FIFO буфером AL422. IR блокирующий фильтр заменен на фильтр, блокирующий видимы свет (кусочек не засвеченной проявленной цветной пленки).
4. Магнитная головка от ридера магнитных карт.
5. UV светодиод 3W 365nm
6. Инфракрасные светодиоды на 940nm и 850nm.

Выбор не самый оптимальный с точки зрения размеров и пр. Но все это просто валялось без дела, оставшись от прошлых проектов.

Камера превращается в инфракрасную ближнего диапазона, путем удаления IR фильтра и заменой его на кусочек проявленной цветной пленки (не засвеченный хвостовик пленки).

Магнитные метки

Для отслеживания наличия магнитных меток использовал головку от считывателя магнитных карт и двухкаскадный усилитель на ОУ LM358. Оцифровка сигнала и вывод на экран как осциллограммы, что бы оценить зрительно.

Коэффициент усиление подбирал экспериментальным методом. Степень намагниченности карты с HiCo полосой на порядок выше, чем у банкноты.



Что можно сказать по экспериментам с таким примитивным датчиком? Участки с магнитными свойствами у банкнот есть. Это все. Подделать купюру под такой датчик, на мой взгляд, элементарно.

Встречаются упоминания (патенты) про следующие варианты проверки аутентичности меток:

1. Через степень коэрцитивности краски.
2. Время сохранения намагничивания.
3. Скрытые метки (информация как на магнитной полосе карты).

Экспериментировал c подмагничиванием постоянным магнитом. Результаты статистически не достоверны, поскольку зазор между купюрой и головкой очень влияет на выходной сигнал. По этой причине не стал экспериментировать и с пишущей/стирающей головкой. Без нормальной равномерной протяжки и плотного прижима эксперименты дают слишком большой разброс значений.

Видел фотографии из документации к профессиональным приборам, которые показывают в 2D цветное изображение степени намагниченности. В этой же документации вскользь упоминалось про информацию, которая может быть закодирована в магнитных метках документов и которую визуально видно в данном приборе.

Попробовал способ, которым часто проверяется юстировка магнитных головок в эмбоссерах. Магнитный порошок (сойдет и тонер от лазерного принтера) на магнитную полосу.

Способ позволяет оценить и качество записи и отклонения в расположение дорожек и пр. и пр.
Увы. С купюрой не сработало. И шершавая бумага/краска вместо гладкой поверхности и намагниченность не та.

Так и не смог определить, если «секретные» кодировки на магнитных метках купюр. Скорее всего нет.

Инфракрасное изображение. Метамерные краски

Пожалуй, самый распространенный способ контроля в детекторах. По некоторой информации (примеры подделок) научились подделывать еще в начале 2000-х.

Euro, RUB

Для российских и банкнот и евро никаких неожиданностей и сюрпризов. Все в точности по образцам на сайте ЦБ. Однако есть некоторые хитрости/рекомендации:

1. Дополнительная проверка – просмотр на просвет IR излучением. Упоминается, что иногда фальшивомонетчики не удосуживаются подделывать изображение, получаемое «на просвет». А оно отличается в деталях от изображения на отраженном свете.
2. Нужно обращать внимание на совмещение (в обычном свете) кусочков напечатанных метамерными красками и обычными. Сам не проверял. Поддельных купюр нет в качестве образца. Но мне кажется, что если кто то удосужился достать метамерные краски и сделать фальшивку, то и с геометрией не обманется.
3. Четкие края рисунков в инфракрасном свете.

USD

«Старые» банкноты USD 100 (1996 и 2006) вызвали некоторое замешательство. Вначале даже подумал «а не подделки ли».

На одной купюре вообще не было «белых» полос, на других были «грязноватые» и с нечеткими краями. Оказалось, после копания в интернете, так и должно быть.

Банкнота, без каких-либо меток в инфракрасном свете — оказалась образца 1996.

Возможно, из-за того, что на этих банкнотах отсутствуют IR метки, это вызывает проблемы при обмене этих купюр во многих странах (туристы сталкиваются с этим в ОЭА, Китай, Таиланд, Мальдивы).

Принципиальной разницы между банкнотами серии 2006 и 2009 (сиреневые) в IR «цвете» нет.
Но полосы на всех новых банкнотах гораздо контрастнее и с четкими краями.

Спецэлемент «М»

Спецэлемент «М» это часть изображения, напечатанного краской, практически «белой» в свете IR 940nm источника и поглощающей («черной») в свете IR 850nm.

Встречается не на всех видах купюр, и нужно знать в каких дизайнах и номиналах он должен быть, а в каких нет.

Метка «М» это очень упрощенный метод спектрального анализа краски. Более правильный способ – это спектральный анализ красок, используемый в профессиональном оборудовании для экспертизы:

1. В закрытом боксе выполняется съемка в лучах последовательно включаемых источников света (до 15 штук от UV=200 до IR=1200 nm) c относительно узким спектром (светодиоды, фильтры и лампы для UV).
2. Строится из снимков «цветное» изображение и сравнивается (алгоритмически или «глазами») с эталоном. Способ не быстр и оборудование дорого.

Судя по некоторым намекам, печать казначейства на US$ имеет очень характерный «цвет» при таком анализе для разных номиналов купюр.

RUB

Для RUB купюр метка очень контрастная и ее отлично видно, если попеременно подсвечивать 940nm и 850nm.

Никакой информации о подделках не нашел. Но, почему то не на всех купюрах используется. На некоторых дизайнах есть, на некоторых нет.

Например, не было на купюрах номинала 5000. появилось на купюрах 5000 образца 2010 года.

На 500 рублевых купюрах нашел на всех. Причем этой краской напечатан номер. А не пятнышко в левой части купюры, как на большинстве изображений найденных в Интернет.

На 1000 рублевых двух разных дизайнов не нашел.

Euro

«Яркость» банкноты в свете 850nm и 940nm «на глаз» одинакова. Похоже, этот способ защиты не применяется.

USD

По банкнотам USD достоверной информации нет. Поэтому говорю только за те банкноты, которые у меня были на руках и которые я проверял сам.

Банкноты USD новые образца 2009 года (портрет без рамки) $100, $50, $20, $10

Цвет краски печати темно зеленый. «Яркость» банкноты в свете 850nm и 940nm «на глаз» одинакова.

USD $100 (крупный портрет в овальной рамке) образца 2006 и 1996 года

В Интернете кочует одна и та же цветная гифка с мигающей печатью казначейства. В реале, разница в яркости краски печати не так сильно заметна, но она есть.

Подозреваю, что это не было задумано как специальный признак, а просто особенность спектральной характеристики этой краски. Особенность, которая была просто замечена на российских детекторах с анализом спецэлемента «М».

Но, в принципе, можно на это полагаться как на упрощенный спектральный анализ краски в отраженном свете.

Банкноты USD $1 и $2 образца 2006 года

Очень четко отслеживается печать и номер под ней. Практически так же, как и на российских купюрах. Ярко зеленая краска печати и номера в белом свете.

Ультрафиолет

Просмотр в УФ излучении считается уже ненадежным способом (первое что подделывают). Кроме того, при дневном свете очень сложно рассмотреть что то. Хоть способ и простой, но «неудобный».

И, наверное, поддельную купюру, напечатанную на бумаге, светящейся в UV и без UV видно сразу как подделку.

Cветодиод (noname) заявленный как 365nm скорее ближе к 400nm или просто имеет сильную засветку фиолетовым видимым светом. От этого плохой контраст и быстро устают глаза.
Для профессионального детектора LED UV подсветка была бы не удобна. Хотя, возможно, мне попались такие светодиоды (из двух разных заказов на eBay).

Euro и новые USD

Картинка в целом соответствует заявленным эталонным изображениями, но следует отметить, что изображение для глаза не столь уже контрастное как при освещении UV лампой и глаза быстро устают.

Увидеть красивые светящиеся звезды при использовании LED UV с сильной фиолетовой засветкой — нужно напрячься и включить немого воображения.

USD $100 новые и старые

Розовую полоску лучше рассматривать на просвет. Не понимаю, почему сделано так, что на более мелких купюрах полоса светится гораздо сильней, чем на крупных. Это же неудобно. Полосу не так хорошо видно, как ожидал.

RUB номинала 1000 и 5000 образца 2010

Случайно нашел, что кусочек изображения обладает свойствами фосфоресценции после накачки UV. Если поднести участок банкноты вплотную к UV светодиоду, а потом выключить светодиод/отвести банкноту в сторону, то участок банкноты светится ярким зеленым светом.

Свечение затухает в 2..1.5 сек.

Анти-Стокс (Anti-Stokes luminescence)

Поиск по русскоязычному сегменту по слову «Анти-Стокс» дает исключительно ссылки на производителей и перепродавцов оборудования или гаджетов для проверки банкнот.

С непременной надписью об уникальности технологии, о том что «позволяет однозначно судить о подлинности банкноты», о том что «существует защитный признак, который не удалось воспроизвести никому» и даже о том, что эта технология секретна и строго охраняется на государственном уровне.

Но первое что приходит в голову: Краска с Анти-Стокс эффектом используется везде. Начиная от купюр небольшим номиналом, заканчивая одноразовыми акцизными наклейками.

Т.е. это не может быть эксклюзивной технологией и набрать фальшивомонетчикам материал на подделки есть где.

Поиск по «anti-stokes luminescence» дает гораздо больше информации:

1. Ссылки на продавцов (Alibaba) «порошка» люминофора по цене $700-1000 за кг. На выбор, с разным спектром переизлучения. Скорее всего «человеку с улицы» не продадут, но сам факт.
2. Научные статьи и патенты, посвященные Анти-Стокс эффекту.
3. Различные «штучки» на продажу, где используется краска с Анти-Стокс эффектом. Как, например, маркеры для детектирования IR лазерного излучения. Очень удобно для настройки фокуса лазера или настройки положения «пятна» IR лазера. Натыкался даже на образцы визиток с Анти-Стокс метками и порошок для отпечатков пальцев.

Способы детектирования Анти-Стокс эффекта

В профессиональном оборудовании для экспертов это чаще всего упоминается в контексте рублевых банкнот. Похоже никто кроме России и Китая (новые юани) этот метод защиты не применяет.

Визуальное отслеживание свечения пятна IR (от 900nm) лазера

Лазерный модуль IR диапазона относительно не дорого стоит и прост в использовании. Относительная низкая цена, если покупать лазерный модуль, а не готовый «фонарик» на который продавцы в России накрутили минимум 400% прибыли.



Основные недостатки варианта форм фактора «фонарик»:

1. Свечение от лазера 30мВт слабое и при дневном освещении сложно различимое (даже при искусственном свете видно только в тени).
2. Маленькое пятно. Метки с Анти-Стокс эффектом есть и в других местах купюры. Но они мелкие и их сложно найти и увидеть в луче лазера без лупы.
3. Лазер даже мощностью 30мВт опасен для зрения при прямом попадании. Особенно, если учесть что на IR зрачок не реагирует.
4. Отличить зрительно метки разного химического состава с близкими спектрами не возможно.

Эти недостатки (кроме последнего) частично компенсируются лупой с лазером и закрытыми стенками.

Например, очень маленькие светящиеся пятнышки разбросаны по этой области купюр 1000 RUB. Если не знаешь – не найдешь. И рассмотреть можно только под лупой и в темноте.

Сфотографировать не получилось. Но они там есть. возможно это дефект производства. А может быть так и задумано.



Профессиональное оборудование для экспертов имеет мощную (не лазерную) IR подсветку (900-1100nm) для проявления эффекта на всей исследуемой поверхности.

Автоматическое детектирование Анти-Стокс меток

В описаниях счетчиков банкнот и автоматических детекторах упоминаются «пульсирующий режим» лазера (к сожалению, без подробностей и без ссылок на патенты). Причем утверждается, что контролируется и аутентичность материала метки. Возможно это по принципу U.S. Pat. No. 4,047,033

Вариант с парой IR светодиод и IR фотодиод (или фототранзистор?). Некоторые продавцы таких девайсов утверждает, что контролируется и аутентичность материала метки. На фотках с двух сторон платы карманного детектора отчетливо видена схема управления IR светодиодом (транзисторный ключ) и весьма похоже, что это фототранзистор/фотодиод в затемненном компаунде. (US 20040031931 A1)

После анализа всей доступной информации (патенты), я для себя вывел предположения:

1. Надежный способ отличить Анти-Стокс метки «одного цвета свечения» но разного химического состава – это сравнение спектра пере излучения. Однако, это требует большой мощности лазера и качественного спектрометра (пятнышко света от 50мВт лазера не слишком яркое).
2. Отслеживание Анти-Стокс меток с использованием IR фотодиода, скорее всего, основано на эффекте «послесвечения» (флуоресценция с временем жизни < 100ns). В некоторых патентах упомянуто про 20..100ns для Анти-Стокс люминофоров с лантаноидами.

Наличие эффекта фосфоресценции в IR не поленился проверить и пришел к выводу, что АЦП STM32F103 не достаточно.



В принципе, схема синхронного детектора для вырезания строго определенной полосы сигнала с фотодиода не сложна. Но что бы понять, что анализировать, нужен хороший цифровой осциллограф.

Схема для тестов простая: включение IR светодиода на короткое время (1ms) на максимум тока и анализ (с разрешением минимум 1ns) сигнала с фотодиода на участке сразу после выключения светодиода. К сожалению, хорошего осциллографа у меня нет, а тратить порядка $1000-1500 на удовлетворение своего любопытства жалко.

Так что для меня вопрос принципа детектирования метки парой IR светодиод/фотодиод остался открытым. Как и вопрос достоверности заявлений, что таким методом можно различить Анти-Стокс метки с разным химическим составом (уникальность сырья, используемого Гознаком и пр.) и одинаковым, на глаз, свечением луче IR лазера.