CN101105833B - 二维直线图形编码防伪方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可以直接打印到产品表面上的二维直线图形编码防伪方法，该方法随机性强、不易破解，可适应小尺寸产品的防伪。该方法包括直线图码的生成、打印及识别验证。直线图码的生成是由计算机生成一个至少包含直线夹角信息的编码，然后在一个矩形基准边框内绘制出每一位码所对应的直线；直线图码的识别是：使用图像采集设备获取直线图码的图像，进行预处理后得到图像的黑白边缘图像，再根据黑白边缘图像得到该图像中的各个直线的斜率、截距信息，然后计算出相应的编码，该编码即是由计算机生成的编码，最后通过验证系统的编码数据库验证产品信息。

Description

二维直线图形编码防伪方法

技术领域

本发明属于产品防伪领域，特别是可以直接打印到产品表面上的二维直线图形编码防伪方法。

背景技术

目前的防伪方法中，一类是采用激光全息标识法，它是使用一次性的包装物、机械或物理的暗揭式防伪标识，造假者只要破解其中一个就可以批量进行大规模的复制。另一类是数码式防伪方法，其防伪特点是利用计算机网络技术、数据库管理技术、计算机通信技术、计算机编码技术及个性化信息印刷技术等，构成一个防伪系统。防伪系统给每件入网产品一个唯一的数字或图形编码，该编码可通过防伪公司的查询(验证)系统进行验证。这种防伪系统提供的产品数字或图形编码并不能适合各种类型以及不同尺寸产品的需求，如数字编码系统为了防止造假者批量伪造，一般要提供18位甚至更长的编码，这种编码不但增加了消费者读取数字的难度，而且如此长的编码很难直接打印到一些小尺寸产品上，如螺丝、小型轴承等；图形编码同样存上述问题。另外，这种数码防伪标识只要稍有破损，就无法将原有信息读出，造成防伪失效。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种随机性强、不易破解，可适应小尺寸产品的防伪方法，该方法产生的防伪标识最小可以为0.2毫米，并且可以将标识直接打印到产品的表面。

解决上述问题的技术方案是：所提供的对产品进行防伪的方法，包括在产品上生成二维直线图码和对该二维直线图码的识别，其步骤如下：

1)二维直线图码的生成

1.1)定义编码中的数字或字符所对应的直线几何信息；

1.2)确定编码数量；

1.3)由计算机随机生成一个编码；

该编码可以是数字编码或字符串编码或数字与字符串混合编码；

每一位码由多个数字或字符组成；

每一位码对应一条直线，它至少包含了该直线与基准直线间的夹角信息；

1.4)计算机生成一个正方形或长方形的基准边边框，该基准边边框的一条边线作为上述的基准直线，作为上述基准直线的边线的线宽大于其它边线或在基准直线附近增设一条与该边线平行的辅助直线；

1.5)根据编码的顺序以及每一位码所对应的直线信息，计算机在上述正方形或长方形的基准边边框内依次生成每一位码所对应的直线，其中所述的直线与基准直线的交点到基准直线起点的距离是按生成顺序递增的，组成一组相交的直线所构成的图形，该图形即为所需的二维直线图码；

2)将上述二维直线图码的图形雕刻在产品表面；

3)二维直线图码的识别

3.1)使用图像采集设备获取产品上的二维直线图码的图像；

3.2)对采集的图像进行预处理，先得到图像的黑白边缘图像，再根据上述黑白边缘图像得到该黑白边缘图像中的各个直线的信息；其中

得到图像的黑白边缘图像步骤是：

a)对采集的图像进行中值滤波，滤去图像的盐粒状噪声；

b)采用二值化方法，获得二值化的黑白图像；

c)使用sobel边缘检测算子，得到上述黑白图像的边缘图像；

根据上述黑白边缘图像得到该黑白边缘图像中的各个直线的信息是：

使用hough变换检测上述边缘图像，得到所有直线的斜率、截距和宽度信息；

3.3)根据检测出的上述直线斜率、截距信息确认出基准边边框直线，具体判断是：在所获得直线信息中，根据直线的斜率和截距，找到直线中所有的平行直线对；在所有的平行直线对中，两条距离最近的平行直线就是图像中的基准边直线；与这两基准边直线平行且距离最远的直线即是与基准边相对的另一条边框直线；与这两条基准边直线垂直的平行直线对，且距离最远的两条直线为另两个边框直线，其它非基准边直线为编码直线；

3.4)根据基准边边框直线间的交点，判断图像是否发生变形；

如果没有变形，则根据非基准边直线与基准边的交点位置顺序以及非基准边直线与基准边直线的交角得到与每条非基准边直线相对应的编码信息；

如果检测出的图形出现变形，则根据基准边框直线的四个交点，通过透视变换计算公式，将变形图形转换为标准图形，然后进一步根据标准图形的直线信息，计算出与每条非基准边直线相对应的编码信息；

以上非基准边直线相对应的编码信息即是步骤1.3)中的编码；

3.5)通过验证系统的编码数据库验证产品信息。

上述对采集的图像进行预处理可以采用黑白边缘图像的处理方法：先得到图像的黑白边缘图像，再根据上述黑白边缘图像得到该黑白边缘图像中的各个直线的信息。

上述二维直线图码的图形印制可以采用多种现有的印制方法，如喷墨或激光打印、雕刻、凸版印刷等。如果只是打印到产品的标识或外包装上，使用普通的喷墨或是激光打印机即可，如果要将图码直接打印到产品本身表面，可采用激光机、雕刻机等设备；如果需要打印小尺寸图码，则需要高精度的紫外激光机。

在识别二维直线图码时可以使用普通数码摄像头、数码相机、图像扫描枪以及带有微缩镜头的相机等来采集二维直线图码的图像。

为了进一步增强二维直线图码的防伪性，上述由计算机随机生成的编码的每一位码还可包含有直线的线宽信息。

与现有技术相比本发明的优点如下：

1.本发明利用一组相交的直线作为防伪标识，直线的几何参数与编码对应，特别是本防伪标识是直接印制到产品表面，所以其防伪性能好，造假者极难破解和仿制。

2.本发明的适用范围大，防伪标识能够直接打印到不同产品的表面，如金属、不锈钢、玻璃、塑料等；同时，印制图码的表面状况不受限制，可以是粗躁的、弯曲的表面。

3.本发明由于是直线图码，在图码图形部分损失的情况下，可以根据剩余的信息恢复图码原始信息。

4.本发明的图码可以根据产品的大小调整其尺寸，最小的图形可以达到0.2毫米，为小尺寸产品的防伪提供了方便。

5.由于本发明的图码面积较小，所以可以方便地将产品的一些特征信息(如生产日期等)融入到图码中。

附图说明

图1是本发明一个实施例中生成的基准边边框图。

图2是本发明一个实施例中生成的二维直线图码图。

图3是破损的二维直线图码图。

图4是本发明可生成的长方形二维直线图码图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明的二维直线图码防伪系统主要包括二维直线图码的生成及打印、二维直线图码图形的获取和二维直线图码的识别，其中二维直线图码的生成是系统的核心。

实施例1

定义：字母a代表长方形基准框，b代表正方形基准框；字母d代表角度，阿拉伯数字代表直线与基准线的夹角值，每一位码由字母d加数字组成。

二维直线图码的生成，参见图1、图2：

第一步：首先，确定编码数量(每一个编码对应一条直线)，通常情况下其范围可以从8位到20位，本实例用3位编码来说明。根据以上定义，计算机随机生成一组编码，如：ad60d50d120，其三个编码分别是d60，d50，d120。

第二步：根据编码生成基准边边框，编码ad60d50d120的第一个字母是a，所以生成的基准边框为正方形，如图1所示。该边框由五条直线组成，其中有两条平行直线1、2距离较近，直线1称为绝对基准边，直线2是辅助直线，这样做是为了计算机识别基准线。编码的顺序以及数值都以绝对基准边为准确定。

第三步：确定每个编码在基准边边框内所对应的直线角度，如：第一位编码d60表示第一条直线3与基准边的夹角为60°，第二位编码d50表示第二条直线4与基准边的夹角为50°，第三位编码d120表示第三条直线5与基准边的夹角为120°。按照各直线与基准线交点到基准线起点O的距离依次递增的原则计算出每条直线与基准边边框的交点，即只要直线3与基准边1的交点到基准线起点O的距离小于直线4与基准边1的交点到基准线起点O的距离即可，以此类推。

第四步：计算机根据上面计算出的编码直线与基准边边框的交点，画出整个编码图形，如图2所示。

用激光机将上述编码图形直接打印到产品表面。

二维直线图码的识别：

第一步：使用数码相机获取上述产品表面的编码图像。

第二步：对采集的图像进行预处理：

1)对采集的图像进行中值滤波，滤去图像的盐粒状噪声；

2)采用二值化方法，获得二值化的黑白图像。根据采集的图像的背景不同，可以采用不同的二值化方法，如果采集的图像背景比较单一，可以直接采用最优阀值的二值化方法。

3)使用sobel边缘检测算子，得到上述黑白图像的边缘图像；

第三步：使用hough变换检测上述边缘图像，得到所有直线的斜率、截距和宽度信息。

由于hough变换具有很强的抗干扰能力，所以使用hough变换检测预处理的边缘图像时，即使直线出现不连续现象，或者图码中直线的一部分被磨损，相应的直线信息也可以被辨识出来，图3表示了一张被破坏的图码图像。

第四步：根据检测出的直线信息，首先根据上述直线斜率、截距信息计算、确认出基准边边框直线。具体判断是：在所获得的8条直线信息中，根据直线的斜率和截距，首先找到直线中所有的平行直线对；在所有的平行直线对中，两条距离最近的平行直线就是图像中的基准边直线；根据这两条基准边直线，可以确定与这两基准边直线平行且距离最远的直线即是与基准边相对的另一条边框直线；与这两条基准边直线垂直的平行直线对，且距离最远的两条直线为另两个边框直线，基准边框直线确定后，其它3条直线即为编码直线。

根据基准边边框直线间的交点，判断图像是否发生变形。如果没有变形(如采用垂直拍摄，即正投影方式获取的图像)，则根据非基准边直线与基准边的交点位置顺序以及非基准边直线与基准边直线的交角得到与每条非基准边直线相对应的编码信息，即：计算3条编码直线与基准边直线的夹角，根据交角得到每一条编码对应的编码；计算3条编码直线与基准边直线的交点，并根据这些交点距离图像原点0的距离(见图2)，确定这些编码的顺序。

如果检测出的图形出现变形，则根据基准边框直线的四个交点，通过透视变换计算公式，将变形图形转换为标准图形，然后进一步根据标准图形的直线信息，计算出与每条非基准边直线相对应的编码信息。

第五步：通过网络将上述编码信息输入验证系统的中心计算机进行验证。

图4给出了本发明长方形基准边框的二维直线图码图，其中基准边11的线宽大于其它直线的线宽，以便计算机可以识别。

实施例2

计算机给出的编码为：1060050120，共有三位编码，每位编码由三个数字组成，编码的第一个数字1代表正方形基准边框；第一位编码060代表第一条编码直线与基准边的夹角为60°；第二位编码050代表第二条编码直线与基准边的夹角为50°；第三位编码120代表第三条编码直线与基准边的夹角为120°。其图码的形成、打印和识别验证过程与实施例1相同。

实施例3

计算机给出的编码为：1060105021201，共有三位编码，每位编码由四个数字组成，编码的第一个数字1代表正方形基准边框；第一位编码0601，其中前三位数字“060”代表第一条编码直线与基准边的夹角为60°，最后一个数字“1”代表此编码直线宽度与基准边框直线宽度的比例为1；第二位编码0502，其中前三位数字代表第二条编码直线与基准边的夹角为50°，最后一个数字代表此编码直线宽度与基准边框直线宽度的比例为2；第三位编码1201，其中前三位数字代表第三条编码直线与基准边的夹角为120°，最后一个数字代表此编码直线宽度与基准边框直线宽度的比例为1。其图码的形成、打印和识别验证过程与实施例1相同。

实施例4

计算机给出的编码为：1dczdgrwdr，共有三位编码，编码的第一个数字1代表正方形基准边框，字母d代表直线(也是各位编码的区分符)，字母d后面的字母代表该直线的夹角。第一位编码dcz，其中字母“cz”代表第一条编码直线与基准边的夹角为60°；第二位编码dgrw，其中字母“grw”代表第二条编码直线与基准边的夹角为50°；第三位编码dr，其中字母“r”代表第三条编码直线与基准边的夹角为120°。其图码的形成、打印和识别验证过程与实施例1相同。这种用字母形成的编码不易破解，安全性强。

Claims (2)

1.一种对产品进行防伪的方法，包括在产品上生成二维直线图码和对该二维直线图码的识别，其步骤如下：

1)二维直线图码的生成

1.1)定义编码中的数字或字符所对应的直线几何信息；

1.2)确定编码数量；

1.3)由计算机随机生成一个编码；

该编码可以是数字编码或字符串编码或数字与字符串混合编码；

每一位码由多个数字或字符组成；

每一位码对应一条直线，它至少包含了该直线与基准直线间的夹角信息；

1.4)计算机生成一个正方形或长方形的基准边边框，该基准边边框的一条边线作为上述的基准直线，作为上述基准直线的边线的线宽大于其它边线或在基准直线附近增设一条与该边线平行的辅助直线；

1.5)根据编码的顺序以及每一位码所对应的直线信息，计算机在上述正方形或长方形的基准边边框内依次生成每一位码所对应的直线，其中所述的直线与基准直线的交点到基准直线起点的距离是按生成顺序递增的，组成一组相交的直线所构成的图形，该图形即为所需的二维直线图码；

2)将上述二维直线图码的图形雕刻在产品表面；

3)二维直线图码的识别

3.1)使用图像采集设备获取产品上的二维直线图码的图像；

3.2)对采集的图像进行预处理，先得到图像的黑白边缘图像，再根据上述黑白边缘图像得到该黑白边缘图像中的各个直线的信息；其中

得到图像的黑白边缘图像步骤是：

a)对采集的图像进行中值滤波，滤去图像的盐粒状噪声；

b)采用二值化方法，获得二值化的黑白图像；

c)使用sobel边缘检测算子，得到上述黑白图像的边缘图像；

根据上述黑白边缘图像得到该黑白边缘图像中的各个直线的信息是：

使用hough变换检测上述边缘图像，得到所有直线的斜率、截距和宽度信息；

3.3)根据检测出的上述直线斜率、截距信息确认出基准边边框直线，具体判断是：在所获得直线信息中，根据直线的斜率和截距，找到直线中所有的平行直线对；在所有的平行直线对中，两条距离最近的平行直线就是图像中的基准边直线；与这两基准边直线平行且距离最远的直线即是与基准边相对的另一条边框直线；与这两条基准边直线垂直的平行直线对，且距离最远的两条直线为另两个边框直线，其它非基准边直线为编码直线；

3.4)根据基准边边框直线间的交点，判断图像是否发生变形；

如果没有变形，则根据非基准边直线与基准边的交点位置顺序以及非基准边直线与基准边直线的交角得到与每条非基准边直线相对应的编码信息；

如果检测出的图形出现变形，则根据基准边框直线的四个交点，通过透视变换计算公式，将变形图形转换为标准图形，然后进一步根据标准图形的直线信息，计算出与每条非基准边直线相对应的编码信息；

以上非基准边直线相对应的编码信息即是步骤1.3)中的编码；

3.5)通过验证系统的编码数据库验证产品信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所说的产品是金属、玻璃或塑料产品。