CN101817268A - 数字水印在rfid技术中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了数字水印技术在RFID技术中应用的方法。本发明根据RFID的工作过程、电子标签外壳、电子标签的存储器和信息传输四方面的特点，提出使用零水印、印刷水印、图片水印和数据通信水印四种数字水印算法提供防伪认证和信息安全传输的手段。本发明安全系数高，不能被破解，不仅为数字水印提供了新的应用范围，而且为以RFID技术为核心的物联网领域提供了安全保证。

Description

数字水印在RFID技术中的应用

技术领域

本发明属于数字水印技术和物联网安全领域，尤其涉及数字水印的防伪认证和RFID安全技术领域。

背景技术

作为数字产品认证和版权保护的重要手段，数字水印技术已得到越来越多的关注和发展，数字水印已在图片、音视频及印刷等领域取得了突破性的进展。随着科学技术的进步，数字水印会在更多的学科领域发挥更大的作用。

近年来，RFID因其快速而准确的阅读特性被广泛发展应用于各个领域以取代接触式阅读技术(条码技术)。特别是以产品电子代码(EPC码)和RFID为核心的物联网，将在全球范围内影响生产和生活的方方面面。物联网被公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业的第三次浪潮。物联网产品不断被推出，但是对物联网安全问题却研究甚少，物联网安全问题必将会成为未来研究的热点问题。

发明内容

本发明公开了数字水印技术在RFID技术中应用的方法。设计出一种全方位保障RFID技术安全的方案。发明根据RFID的工作过程、电子标签外壳、电子标签的存储器和信息传输四方面的特点，提出使用零水印、印刷水印、图片水印和数据通信水印四种数字水印算法提供防伪认证和信息安全传输的手段。

本发明通过以下技术方案实现：

一、零水印

零水印算法是目前数字水印的一个新的研究方向，其思想是利用宿主媒体信息的重要特征构造可唯一识别的水印，因此原媒体作品也就认为已包含了该水印数据而具备了版权保护能力。零水印的最大特点是不改变原媒体的任何数据，因此不存在媒体质量下降或水印量受限制等问题。零水印可分为空间域和变换域两类算法。空间域算法的代表是基于高阶累积量的算法，该算法通过一定量的数据求三阶或四阶累积量(见式(1)和式(2))的切片值来构造水印，其主要特点是对旋转、缩放等处理的图像具有较高的识别力。但该算法的最大缺点是计算量大，且算法对加噪、抖动、对比度增强等攻击的抗拒能力较差；变换域算法则利用了媒体数据变换域系数的主要特征来构造水印。相比之下，变换域算法的运算速度要快得多，且在抗噪声、抗压缩等方面的性能比空间域算法要好，是更为实用的零水印算法。

$C_{3x}(T_1,T_2)=\frac{1}{N}\underset{n=N_1}{\overset{N_2}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x(n+T_1)x(n+T_2)$

$C_{4x}(T_1,T_2,T_3)=\frac{1}{N}\underset{n=N_1}{\overset{N_2}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x(n+T_1)x(n+T_2)x(n+T_3)---\left(2\right)$

另外，零水印是利用原媒体本身的信息来构造水印，它与原媒体的内容紧密相关。零水印由于没有向媒体中真正的嵌入水印信息，那么任何人都可以通过算法信息来提取自己的水印，这不利于用零水印来唯一地确定版权。但是如果将零水印在IPR注册中心注册，这样，零水印一旦注册之后就认为原媒体已经在水印技术的保护之下。

根据算法特点，该算法用于RFID工作流程中。

二、印刷水印

数字水印技术的一般过程分为水印的嵌入和水印的提取两步，而基于印刷品的信息隐藏在这两步之间增加了图像的数模转换和模数转换的过程，我们可以将其简化为图像的打印和扫描过程。

水印嵌入过程：

以图像作为水印信号，可以先对其进行置乱，这不仅增加了破解的难度，还可以在水印图像部分区域信息丢失的情况恢复原图像。此外，无论待嵌入的信号是什么形式，在嵌入载体图像时都需要处理成一维二值序列，因此以二值图像作为水印信号，具有一般性。

水印提取过程：

水印提取过程就是水印嵌入的逆过程，但在采集数据后要进行平滑处理，平滑处理的目的是消除或尽量减少噪声的影响，改善图像质量。

根据算法特点，该算法用于电子标签外壳中上。

三、图片水印

图片水印算法主要分为时(空)域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。时(空)域数字水印是直接在信号空间上叠加水印信息，而频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印则分别是在DCT变换域、时/频变换域和小波变换域上隐藏水印。

根据算法特点，该算法用于电子标签的存储器中。

四、数据通信水印

通常在数据通信中的水印算法分为两种：

1、取一阀值，在传输数据时对比这一阀值，在阀值之上的设为1，在阀值之下的设为0。

2、将数据信息用最低有效位的思想隐藏在其他载体中。

基于数字水印原理实现对传输数据的隐藏的算法与加密传输相比，该算法具备简单高效、不易察觉等优点。

根据算法特点，该算法用于信息传输中。

综上所述，本发明采用零水印、印刷水印、图片水印和数据通信水印分别对RFID工作流程、电子标签外壳、电子标签存储器和信息传输提供防伪认证和信息安全保护措施。本发明安全性高，不能被破解，总体成本较低。

具体实施方式

实施例一：零水印在RFID工作流程中的应用。

嵌入水印

将EPC码形成的图片作为载体图片，对其进行曲波变换，将得到的系数进行二值化处理，与水印图片进行加密运算生成密图，将密图在服务器端的IPR注册中心注册。

提取水印与防伪认证

当阅读器靠近电子标签时，读取EPC信息，将信息通过互联网发送给服务器，服务器通过提取水印算法从EPC组成的矩阵图片中提取水印，当水印图片相似度达到一定数值之后，则认为这个电子标签是真的，然后向电子标签发送真实数据，否则发送垃圾数据。

实施例二：印刷水印在电子标签外壳上的应用。

将印刷水印印刷在电子标签的外包装上，当电子标签的真实性受到质疑时，可用印刷水印检测设备检测电子标签外包装是否含有水印，有水印则为真标签，否则为假标签。

实施例三：图片水印在电子标签存储器中的应用。

将公司的图标图片存在存储器中，图标图片用数字水印技术嵌入水印信息。当阅读器靠近电子标签时，读取图标图片，传送至服务器端，服务器端程序提取水印，若水印存在，则向阅读器发送真实信息，否则发送垃圾数据。

实施例四：数据通信水印在信息传输中的应用。

在电子标签中植入微型芯片控制嵌入水印程序运行。

在数据传输之前，将要传输的数据用最低有效位等方法嵌入在某一图片当中，当数据达到服务器端时，用提取算法将真实信息提取出来。该算法不仅具有一定的伪装性，而且简单易于实现。

Claims (5)

1.一种数字水印技术在RFID技术中应用的方法，其特征是：根据RFID的工作过程、电子标签外壳、电子标签的存储器和信息传输四方面的特点，分别采用零水印、印刷水印、图片水印和数据通信水印四种数字水印方法提供防伪认证和信息安全的措施。

2.根据权利1所述的数字水印技术在RFID技术中应用的方法，其特征是：零水印在RFID工作流程中的应用：

嵌入水印

将EPC码形成的图片作为载体图片，对其进行曲波变换，将得到的系数进行二值化处理，与水印图片进行加密运算生成密图，将密图在服务器端的IPR注册中心注册。

提取水印与防伪认证

当阅读器靠近电子标签时，读取EPC信息，将信息通过互联网发送给服务器，服务器通过提取水印算法从EPC组成的矩阵图片中提取水印，当水印图片相似度达到一定数值之后，则认为这个电子标签是真的，然后向电子标签发送真实数据，否则发送垃圾数据。

3.根据权利1所述的数字水印技术在RFID技术中应用的方法，其特征是：印刷水印在电子标签外壳上的应用：

将印刷水印印刷在电子标签的外包装上，当电子标签的真实性受到质疑时，可用印刷水印检测设备检测电子标签外包装是否含有水印，有水印则为真标签，否则为假标签。

4.根据权利1所述的数字水印技术在RFID技术中应用的方法，其特征是：图片水印在电子标签存储器中的应用：

将公司的图标图片存在存储器中，图标图片用数字水印技术嵌入水印信息。当阅读器靠近电子标签时，读取图标图片，传送至服务器端，服务器端程序提取水印，若水印存在，则向阅读器发送真实信息，否则发送垃圾数据。

5.根据权利1所述的数字水印技术在RFID技术中应用的方法，其特征是：数据通信水印在信息传输中的应用：

在电子标签中植入微型芯片控制嵌入水印程序运行。

在数据传输之前，将要传输的数据用最低有效位等方法嵌入在某一图片当中，当数据达到服务器端时，用提取算法将真实信息提取出来。该算法不仅具有一定的伪装性，而且简单易于实现。