CN102163291B - 激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法，包括将原始信息编码成多重加密二维码的步骤，并利用激光标刻装置将多重加密二维码刻蚀在物品表面，同时将激光刻蚀的多重加密二维码图像和密钥存储到二维码指纹图谱数据库中，在认证步骤中，利用CCD设备取得物品表面的多重加密二维码的图像，然后将图像传输到中心服务器，中心服务器对多重加密二维码的图像进行处理，调用二维码指纹图谱数据库中的原始的多重加密二维码指纹图谱进行对比分析并判断真伪，再将判断结果传回给用户。本发明利用激光标刻系统、二维码终端识读设备与加密二维码生成管理系统以及加密二维码指纹图谱数据库构成防伪认证系统，对加工材料和表面质量要求低，安全性高。

Description

激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法和系统

技术领域：

本发明涉及物理领域，尤其涉及二维码加密技术和激光技术，特别是一种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法和系统。

背景技术：

现有技术中，二维码技术广泛应用于商品生产、流通和仓储、医疗卫生、图书情报、邮政、铁路、交通运输、生产自动化管理等领域。二维码技术的应用提高了数据采集和信息处理的速度，改善了工作和生活环境，提高了工作效率。目前，二维码主要有堆叠式二维条码和矩阵式二维码，堆叠式二维条码中具有代表性的有：Code16K、Code49、PDF417等，矩阵式二维条码中具有代表性的有：Code One、Maxi Code、QR Code、DataMatrix等。二维码信息密度高、容量大。可容纳多达1850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍。可以将文字、照片、指纹、签字、声音等进行编码。但是，一般二维码都是印刷产生，印刷的二维码会因环境关系例如触摸、酸性及碱性气体、高温、低温而消退。利用激光在工件表面直接制作二维码，对加工材料和表面的质量没有严格要求，可以留下永久性标示。另外，在许多场合需要对二维码信息进行保密，以便厂家管理。此外，二维码还存在被克隆仿制的可能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法，所述的这种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法要解决现有技术中二维码消失损坏和信息无法保密的问题，以及存在被克隆仿制的技术问题。

本发明的这种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法包括一个将原始信息编码成二维码的步骤和一个认证的步骤，其中，在所述的将原始信息编码成二维码的步骤中，先将原始信息进行加密，再将加密后的信息进行两次以上数目的加密，获得多重加密二维码，在所述的将原始信息编码成二维码的步骤完成之后，利用一个激光标刻装置将所述的多重加密二维码刻蚀在物品表面，同时，利用电荷耦合元件设备读取物品表面的多重加密二维码指纹图谱，并将所述的多重加密二维码指纹图谱存储在一个二维码指纹图谱数据库中，在所述的认证的步骤中，利用电荷耦合元件设备取得物品表面的多重加密二维码的图像，然后将所述的图像传输到一个中心服务器，利用所述的中心服务器对多重加密二维码的图像进行处理，并利用中心服务器调用二维码指纹图谱数据库中原始的多重加密二维码指纹图谱，进行对比分析并判断真伪，再将判断结果传回给用户。

进一步的，在所述的利用激光标刻装置将多重加密二维码刻蚀在物品表面的过程中，利用短脉冲短波长激光对物品表面进行局部照射，使物品表层材料汽化或发生颜色变化，从而留下永久性标记。

进一步的，在所述的利用激光标刻装置将多重加密二维码刻蚀在物品表面的过程中，利用激光标刻装置在多重加密二维码中局部产生随机刻蚀点。

进一步的，在所述的利用激光标刻装置将多重加密二维码刻蚀在物品表面的过程中，利用电荷耦合元件设备取得物品表面的多重加密二维码的图像，并存储到二维码指纹图谱数据库中。

本发明还提供了一种实现上述激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法的系统，所述的这种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统由激光标刻装置、二维码终端识读设备、加密二维码生成管理装置和加密二维码指纹图谱数据库构成，其中，所述的加密二维码生成管理装置由一个计算机构成，所述的激光标刻装置由一个激光标刻机构成，所述的二维码终端识读设备由一个二维码扫描设备构成，所述的加密二维码指纹图谱数据库与所述的计算机连接，所述的激光标刻机通过控制和数据电缆与计算机连接，所述的二维码扫描设备通过控制和数据电缆与计算机连接。

进一步的，所述的加密二维码指纹图谱数据库通过网络与一个中心服务器连接，所述的中心服务器通过网络与用户终端连接。

再进一步的，所述的用户终端是照相机或者带有照相装置的移动电话。

本发明的工作原理是：加密二维码指纹是在普通二维码基础上，加入多重加密技术并结合激光随机标刻点阵特征而生成的二维码，既包含了二维码的特点又具有强大的防伪能力。这种二维码指纹可以在一个很小的编码区域内表示大量的加密数据信息，并结合无线通信网络，可实现更安全可靠、更方便快捷的信息加密防伪。同时，该激光标刻加密二维码指纹不仅可以用作产品防伪码，还可以用作生产码、物流码，企业在产品生产流通过程中，用加密二维码码作为线索，登记产品生产流通信息。企业市场人员只需要用扫描枪或手机识别产品上的加密二维码，就能够查询产品的信息(生产商信息、产品信息、许可销售地、流通路径等信息)，随时随地实现对信息的查询。

激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统中，首先，利用密码学原理将原始的信息内容进行加密运算，生成被加密的信息。并从被加密的信息中进行多重加密运算，生成双重加密二维码，并利用密钥进行管理。该加密二维码所载信息只有通过掌握在用户手中的带有密钥的解读设备进行解密识读，恢复成数据形式，这样大大提高了二维条码所载信息传输时容易被破译缺点，从而更好地满足对对二维码内容信息有保密要求并且具有防伪功能的场合应用。

其次，利用激光标记加密二维码在商品上，激光标刻是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种方法。由于本系统是采用短脉冲短波长激光精细标刻，聚焦后的极细激光将材料表面逐点去除。可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。另外，由于激光聚焦后的尺寸很小，激光作用时间又极短只有纳秒量级，使得激光标刻所形成的刻蚀点只有微米量级，不会损坏被加工载体。同时激光刻码成本低、制作简单，自动化程度高，易于在生产线集成。

进一步，为了克服对二维码的仿制，利用激光标刻时的随机特征，控制激光标刻二维码内部某个部分时产生的的随机的点大小和位置等特征，还可以使用特定的掩膜形成独有的激光刻蚀点形状，最终生成“二维码指纹”。这种激光打标生成的二维码具有独一无二特征。由于激光系统本身的起伏特点和掩膜的不同以及激光标刻的二维码是由成千上万的点组成，因此即使采用同一台激光标刻机都不能标刻成同样的二维码。利用该方法可以达到非常好的防伪效果。

再者，建立激光标刻加密二维码指纹数据库和管理中心，从产品生产时就可以在线激光标刻防伪加密二维码，并利用电荷耦合元件设备读取加密二维码指纹图谱，存储在二维码指纹图谱数据库中。客户拿到商品后可以利用电荷耦合元件成像设备和手机拍照其上的二维码，然后通过网络传输到中心服务器。中心服务器对这些加密二维码进行处理，根据其所含信息方便调用生产该产品时获得的被测原始二维码指纹图谱进行对比分析，利用产品上材料激光标刻的二维码具有唯一性的特征，结合比对方法具体包括特征比对法、特征接合法、几何构图法、重叠比对等，最终判断被测商品真伪。并实时通过网络传回给用户手机。

激光刻码成本低、制作简单。

通过计算机控制激光标刻机，可以不需要任何辅料将加密二维码标刻在材料上，制作成本低、环保、快捷。省去了大量传统的纸质标签费等。

激光标刻机采用全固化免维护激光系统，并利用先进的在线飞行自动控制技术，成功满足现场要求的在线激光打标。激光加工系统与计算机数控技术结合，提供安全、快捷和低成本的加工，提高了工作效率。

激光标刻二维码具有非常强的抗损、抗干扰和纠错能力。二维码是一种图形数据文件，是区别于传统的电磁信号方式的信息载体(例如RFID等)。利用计算机将二维码转换为点阵数据，控制激光光作用于工件表面产生标记，标记不会因环境关系(触摸、酸性及减性气体、高温、低温等)而消退，对加工材料和表面没有严格要求。二维码在形成过程中还加入了在污损、错位情况下的替代运算(例如REED SOLOMAN算法)，使得二维码具有了错误校验能力和错误纠正能力。从理论上说，二维码在被损坏50％的情况下仍然可以得到正确的信息还原。因为是图形表征，无电磁场干扰要求，完全优越于目前的RFID系统。

激光标刻加密二维码具有优越的信息防伪性能，二维码可以以信息的加密方式，用做商品或有价证书的防伪标识。另外从二维码的编码源程序中进行加密，需要专业的技术和读写器才能读取，更进一步保证二维码信息的安全性。另外，控制激光标刻机在打标时随机特征和使用不同的掩膜改变二维码内部某个部分的刻蚀点排列、大小、形状和位置等特征，使得激光打标生成的二维码具有独一无二的特征，形成独有的“二维码指纹”。即便是使用高清克隆技术拷贝仿制“二维码”码也不能保每个点的形状、位置、大小都分毫不差。因此，激光标刻加密二维码是很难伪造的。具有非常好的推广应用价值。

激光标刻二维码可以实现商品生产信息自动、快速传递和销售管理，企业产品生产销售管理过程中采用激光标刻二维条码技术可以实现生产管理上的自动识别和跟踪监管，通过二维码加载不同的信息，可以对产品的生产过程进行跟踪。首先由商务中心通过计算机网络下达生产任务单，任务单跟随相应的产品进行流动。然后生产环节开始时，自动生成加密二维码，并用生产线上的激光标刻机标刻在产品在线标刻加密二维码，同时获得加密二维码指纹图谱并记录到加密二维码指纹数据库中。最后产品下线包装时，利用终端扫描器扫描产品上的二维码，根据信息分发到各处客户。通过二维码的信息传递，让生产更“安全”。减少人为失误，提高工作效率。

由于采用了加密二维码生成方式，只有特定带有解码程序和密码的识读设备才能读取。可以帮助企业对商品在分销网络中的有序流动实现严格的监督和控制，提高企业的渠道管理水平。通过应用加密二维条码技术对商品进行保密标识，也可以实现商品核查职能，有效杜绝产品跨区销售和窜货，防范假冒伪劣的冲击。

通过网络易于验证商品真伪，客户可以利用手机拍照，然后通过网络传输到中心服务器。中心服务器对这些加密二维码进行处理，首先和生产该产品时获得的被测二维码图谱进行对比分析，利用产品上材料激光标刻的二维码具有唯一性的特征，最终判断被测商品真伪。并实时通过网络传回给用户手机。例如可以在酒业中推广使用，在酒瓶盖(多采用塑料，铝合金等易破坏材料制造)上雕刻加密二维码，开瓶毁盖，瓶盖破坏后不再具备密封包装功能。瓶盖虽然可以仿制，但雕刻其上的加密二维码是无法仿制的。

本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明利用激光标刻系统、二维码终端识读设备与加密二维码生成管理系统以及加密二维码指纹图谱数据库构成防伪认证系统，通过互联网与后台数据库互联完成了即时的数据生成、标刻、识别、数据管理功能，并能够将每一件商品的信息和用户的消费与消费记录，快速准确地收集、汇总，可以根据分类的系统数据库与客户端独立数据库，按照行业的特点形成分级分层管理。

附图说明：

图1是本发明的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法中原始信息加密成多重加密二维码的原理图。

图2是本发明的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统的示意图。

图3是本发明的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法的一个实施例中物品表面局部随机刻蚀点的图象。

图4是本发明的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法的一个实施例的原理图。

图5是本发明的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式：

实施例1：

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法包括一个将原始信息编码成二维码的步骤和一个认证的步骤，其中，在所述的将原始信息编码成二维码的步骤中，如图1所示，先将原始信息进行加密，再将加密后的信息进行两次以上数目的加密，获得多重加密二维码，图1中的LELEE328101即可表示产品公开的信息，又可以做为密钥管理编号。在所述的将原始信息编码成二维码的步骤完成之后，利用一个激光标刻装置1将所述的多重加密二维码刻蚀在物品2表面，同时，利用二维码扫描设备7读取物品2表面的多重加密二维码指纹图谱，并将所述的多重加密二维码指纹图谱存储在一个二维码指纹图谱数据库5中，在所述的认证的步骤中，利用电荷耦合元件设备客户终端3取得物品2表面的多重加密二维码的图像，然后将所述的图像传输到一个中心服务器4，利用所述的中心服务器4对多重加密二维码的图像进行处理，并利用中心服务器4调用二维码指纹图谱数据库5中的原始多重加密二维码指纹图谱，进行对比分析并判断真伪，再将判断结果传回给用户。

进一步的，在所述的利用激光标刻装置1将多重加密二维码刻蚀在物品2表面的过程中，利用短脉冲短波长激光对物品2表面进行局部照射，使物品2表层材料汽化或发生颜色变化，从而留下永久性标记。

进一步的，在所述的利用激光标刻装置1将多重加密二维码刻蚀在物品2表面的过程中，利用激光标刻装置1在多重加密二维码中局部产生随机刻蚀点8。

进一步的在所述的利用激光标刻装置1将多重加密二维码刻蚀在物品2表面的过程中，利用电荷耦合元件设备7取得物品2表面的多重加密二维码的图像，并存储到二维码指纹图谱数据库5中。

本发明还提供了一种实现上述激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法的系统，所述的这种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统由激光标刻装置1、二维码识读设备、加密二维码生成管理装置和加密二维码指纹图谱数据库构成，其中，所述的加密二维码生成管理装置由一个计算机6构成，所述的激光标刻装置1由一个激光标刻机构成，所述的二维码识读设备由一个二维码扫描设备7构成，所述的加密二维码指纹图谱数据库5与所述的计算机6连接，所述的激光标刻机通过控制和数据电缆与计算机6连接，所述的二维码扫描设备7通过控制和数据电缆与计算机6连接。

进一步的，所述的加密二维码指纹图谱数据库通过网络与一个中心服务器4连接，所述的中心服务器4通过网络与用户终端3连接。

再进一步的，所述的用户终端是照相机或者带有照相装置的移动电话。

在本发明的一个实施例中，贵金属期货现货交易市场中实物交割采用了二维码应用管理。传统贵金属(如金锭、银锭、铜锭和铝锭等)只有一些简单标注，信息量少，容易伪造、容易复制。通过本发明的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统，可以非常方便的进行大量产品信息的管理和提高产品交割、流通和回收的效率。贵金属加密二维码指纹管理系统的应用将极大地提升商品流通规范化、信息化的整体水平，促进交易结构升级。

激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统实施过程如下：

1：二维码数据加密过程

从理论上说，二维码是用一组数学意义上的码词，并由码词构成的几何图形来表示和存放信息。一个码词，是一定的条空单元(阵列)。从数学意义上说，是某一进制的“数”或“位流”所代表的一个信息单元。由一组码词构成的几何图形，代表了一定数量的信息。不同的码制，信息的存放量不同，性能参数也不同。首先采用外层加密是对信息部分的加密，采用目前工业标准的加密方法即可以实现。内层加密是改变二维码内部的码词(位流)来实现。并利用密钥进行管理。该加密二维码所载信息只有通过掌握在用户手中的带有密钥的解读设备进行解密识读，恢复成数据形式，这样大大提高了二维条码所载信息传输时容易被破译缺点，从而更好地满足对对二维码内容信息有保密要求场合应用。采用二维码内外两层的加密，保证了加密二维码具有可靠的安全性，防止的假冒和伪造的可能性。

2：加密二维码指纹制作过程

利用激光系统标记已加密的二维码在商品上。激光标刻是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种方法。由于本系统是采用短脉冲短波长激光精细标刻，聚焦后的极细激光将材料表面逐点去除。可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。另外，由于激光聚焦后的尺寸很小，激光作用时间又极短只有纳秒量级，使得激光标刻所形成的刻蚀点只有微米量级，不会损坏被加工载体。其次，激光刻码成本低、制作简单，自动化程度高，易于在生产线集成。进一步，为了克服对二维码的仿制，利用激光标刻时的随机特征，控制激光标刻二维码内部某个部分时产生的的随机的点大小和位置等特征，还可以使用特定的掩膜形成独有的激光刻蚀点形状，最终生成“二维码指纹”。这种激光打标生成的二维码具有独一无二特征。由于激光系统本身的起伏特点和掩膜的不同以及激光标刻的二维码是由成千上万的点组成，因此即使采用同一台激光标刻机都不能标刻成同样的二维码。利用该方法可以达到非常好的防伪效果。

3：加密二维码指纹数据管理过程

1)基本功能

二维码作为商品交易中贵金属上的标签，其功能主要是：

·利用贵金属上的二维码，通过二维码识别终端和加密二维码指纹图谱数据库，辨别贵金属真实性。

·利用贵金属上的二维码，实现产品生产信息和交易信息自动采集。并通过网络自动生成交易记录，并实时更新到数据库中。

2)实现流程

A：加密二维码中存放的信息

对于二维码来说，理论上可以存放数据达到3700个字节。在实际应用中能够快速有效的字节数通常在300-500个字节。因此，建议在贵金属上的二维码中存放重要信息，二维码采用内外两层加密，利用密匙管理，密匙设置由生产厂商完成。保证了加密二维码具有非常高的的安全性。另外为了方便密匙管理，二维码下方标注产品序列号，以便快速对应相应密匙。

B加密二维码指纹管理流程

企业产品生产销售管理过程中采用激光标刻二维条码技术可以实现生产管理上的自动识别和跟踪监管，首先由商务中心通过计算机网络下达生产任务单，任务单跟随相应的产品进行流动。然后生产环节开始时，自动生成加密二维码，并用生产线上的激光标刻机标刻在产品在线标刻加密二维码，同时获得加密二维码指纹图谱并记录到加密二维码指纹数据库中。最后产品下线包装时，利用终端扫描器扫描产品上的二维码，根据信息分发到各处客户。通过在销售商处设有相应的终端和二维码采集器，在每个货品出入时都采集货品上的二维码，在其终端上显示二维码中的相关信息和货品真实性以及是否符合出入条件。每采集一次二维码信息，该终端将自动记录相关信息，通过网络保存在数据库中。用户随时可以统计出该销售点任何时段的货品出入情况。根据在系统中自动保存的货品出入信息，结算人员将自动统计出当日每日的应收款数额。结算人员在规定的结算时间，核对销售人员交纳的实际收款金额与系统统计数字，如果相符，表明结算完成。

采用激光标刻加密二维码指纹作为贵金属的标签，几乎包容了其它电子标签如磁卡和IC卡的所有优点。从使用的可靠性方面，加密二维码指纹的效果是其他措施所无法取代的。同时，加密二维码指纹是一种不可改写信息数据文件，这将进一步极大地增强标记的可靠性。采用这一技术，结合激光标刻加密二维码指纹和加密二维码指纹图谱数据库系统，极大地提高防伪效率和交易便捷。另外，由于运输、流通等过程，加密二维码指纹必然会受到不同程度的破损、污染，由于二维码是非接触式的识读，而且具有很强的纠错功能，其符号受到部分损坏后，通过纠错算法依然可以进行正确识读。因此，激光标记加密二维码指纹非常适合作为贵金属的信息载体。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法，包括一个将原始信息编码成二维码的步骤和一个认证的步骤，其特征在于：在所述的将原始信息编码成二维码的步骤中，先将原始信息进行加密，再将加密后的信息进行两次以上数目的加密，获得多重加密二维码，在所述的将原始信息编码成二维码的步骤完成之后，利用一个激光标刻装置将所述的多重加密二维码刻蚀在物品表面，同时，利用二维码扫描设备读取物品表面的多重加密二维码指纹图谱，并将所述的多重加密二维码指纹图谱存储在一个二维码指纹图谱数据库中，在所述的认证的步骤中，利用电荷耦合元件设备取得物品表面的多重加密二维码的图像，然后将所述的图像传输到一个中心服务器，利用所述的中心服务器对多重加密二维码的图像进行处理，并利用中心服务器调用二维码指纹图谱数据库中的原始多重加密二维码指纹图谱，进行对比分析并判断真伪，再将判断结果传回给用户。

2.如权利要求1所述的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法，其特征在于：在所述的利用激光标刻装置将多重加密二维码刻蚀在物品表面的过程中，利用短脉冲短波长激光对物品表面进行局部照射，使物品表层材料汽化或发生颜色变化，从而留下永久性标记。

3.如权利要求1所述的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法，其特征在于：在所述的利用激光标刻装置将多重加密二维码刻蚀在物品表面的过程中，利用激光标刻装置在多重加密二维码中局部产生随机刻蚀点。

4.如权利要求1所述的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法，其特征在于：在所述的利用激光标刻装置将多重加密二维码刻蚀在物品表面的过程中，利用电荷耦合元件设备取得物品表面的多重加密二维码的图像，并存储到二维码指纹图谱数据库中。

5.一种实现如权利要求1所述的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证方法的系统，由激光标刻装置、二维码终端识读设备、加密二维码生成管理装置和加密二维码指纹图谱数据库构成，其特征在于：所述的加密二维码生成管理装置由一个计算机构成，所述的激光标刻装置由一个激光标刻机构成，所述的二维码终端识读设备由一个二维码扫描设备构成，所述的加密二维码指纹图谱数据库与所述的计算机连接，所述的激光标刻机通过控制和数据电缆与计算机连接，所述的二维码扫描设备通过控制和数据电缆与计算机连接。

6.如权利要求5所述的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统，其特征在于：所述的加密二维码指纹图谱数据库通过网络与一个中心服务器连接，所述的中心服务器通过网络与用户终端连接。

7.如权利要求6所述的激光标刻多重加密二维码指纹防伪认证系统，其特征在于：所述的用户终端是电荷耦合元件相机或者带有照相装置的移动电话。

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