LuminoTrace: photoluminescence based product authentication for smartphones

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-08-24
Department
Major/Subject
Viestintätekniikka
Mcode
AS-75
Degree programme
AUT - Automaatio- ja systeemitekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
80+11
Series
Abstract
Estimations by ICC in 2008 indicated that the value of internationally traded counterfeit products would reach up to 1770 billion US dollars by 2015 [18]. At the same time high-volume commodities are becoming an increasingly more popular target. While brand owners might be willing to tradeoff low-cost and ease of use for greater security to protect their high-end products, for high-volume commodities the cost-effectiveness and simplicity of the product authentication solution are often imperative. This thesis introduces LuminoTrace – a photoluminescence-based product authentication technology for smartphones – that seeks to combine a covert, low-cost and portable feature set for high-security product authentication needs. This is achieved by smartphone-based colorimetrical and temporal analysis of luminophores to construct a fingerprint that can be used to uniquely authenticate a product. To facilitate the requirements of end-to-end product authentication needs a proof-of-concept cloud architecture was implemented. The results of this thesis indicate that the technology is not yet ready for mainstream adoption. Outstanding challenges relate to both the current smartphone technology and the luminophores. For efficient temporal analysis natively supported RAW and timed burst capture capabilities are required. Furthermore, artificial fabrication is called for to create cost-effective luminophores with the desired properties (photobleach resistance, narrow absorption wavelength, short lifetime). In the future tunable fluorescent materials may provide the means for cost-effective luminophore fabrication. Emerging mobile technologies such as modular smartphones like Google Ara may enable seamless integration of the required light source with the smartphone to facilitate a wider adoption of photoluminescence-based product authentication solutions. The technique developed in this thesis however remains applicable for small-scale, internal authentication needs.

Kansainvälisen kauppakamarin (ICC) laskelmien mukaan kansainvälisesti kaupattujen väärennettyjen tuotteiden arvo kasvoi 1770 miljardiin dollariin vuonna 2015 [18]. Suuren volyymin tuotteet ovat jatkuvasti suositumpi väärennyskohde. Suuren volyymin hyödykkeiden aitoudentunnistuksessa sovelletun teknologian kustannustehokkuus ja helppokäyttöisyys ovat usein tärkeitä ominaisuuksia. Tämän diplomityön tulos on LuminoTrace – fotoluminesenssiin perustuva aitoudentunnistusteknologia älypuhelimille – joka pyrkii yhdistämään peitetyn, edullisen ja helposti siirrettävän turvallisuusratkaisun ominaisuudet korkeisiin turvallisuustarpeisiin. Teknologia perustuu älypuhelimella suoritettavaan luminoforin kolorimetriseen ja aikaerotteiseeen analyysiin tuotteen aitouden todentamiseen soveltuvan uniikin sormenjäljen luomiseksi. Kokonaisvaltaisen tuotteen todentamisratkaisun demonstroimiseksi menetelmän tueksi toteutettiin erillinen pilviarkkitehtuuri. Työn tulokset osoittavat, ettei kyseinen ratkaisu ole vielä sellaisenaan sovellettavissa laajempaan käyttöön. Jäljellä olevat haasteet liittyvät sekä nykyisen älypuhelinteknologian että luminoforien ominaisuuksiin. Tarkan aikaerotteisen analyysin suorittamiseksi älypuhelimen tulisi tukea raakakuvaformaattia (RAW) sekä ajastettua sarjakuvausta. Myös valmistusmenetelmiä aitoudentunnistukseen soveltuvien luminoforien (kapea viritysaallonpituusalue, lyhyt emissio) valmistamiseksi vaaditaan. Tulevaisuudessa muokattavat fluoresoivat materiaalit saattavat auttaa kustannustehokkaiden luminoforien valmistuksessa. Orastavat älypuhelinteknologiat, kuten modulaarinen älypuhelinarkkitehtuuri (Google Ara), saattavat mahdollistaa vaaditun valolähteen saumattoman integraation, ja siten myös fotoluminesenssi-perusteisten aitoudentunnistusratkaisujen laajemman käyttöönoton. Tässä työssä kehitetty ratkaisu on kuitenkin sovellettavissa sisäisiin, pienen skaalan käyttötarpeisiin.
Description
Supervisor
Vuorimaa, Petri
Thesis advisor
Kelimola, Jari
Keywords
product authentication, photoluminescence, smartphone, mobile application, counterfeit, hybrid
Other note
Citation