CN102509135A - Rfid信息处理方法及rfid读写器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种RFID信息处理方法，包括以下步骤：向RFID标签写入RFID信息时，首先以图像为载体，将待写入RFID信息作为水印嵌入所述载体中，再将嵌入所述待写入RFID信息后的图像写入RFID标签；用RFID读写器从RFID标签读取数据后，首先检测是否有水印，如果没有水印，则所述RFID标签中的数据不可信，如果有水印，则将提取出的水印信息作为所述RFID标签中的RFID信息。该方法能保障RFID信息安全。还提供一种实现上述RFID信息处理方法的RFID读写器，该RFID读写器包括水印嵌入模块和水印提取模块。

Description

RFID信息处理方法及RFID读写器

技术领域

本发明涉及RFID(射频识别)领域，特别涉及一种用于保障RFID信息安全的处理方法及RFID读写器。

背景技术

近年来，RFID技术已经在社会众多领域开始应用，对改善人们的生活质量、提高企业经济效益、加强公共安全以及提高社会信息化水平产生了重要影响。特别是以RFID为核心的物联网的发展，是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展。物联网目前的传感技术主要是RFID，因此，RFID的安全问题尤为重要，随着物联网的发展，必将成为行业关注的新焦点。

发明内容

本发明的目的是提供一种RFID信息处理方法，以保障RFID信息安全。

本发明RFID信息处理方法包括以下步骤：向RFID标签写入RFID信息时，首先以图像为载体，将待写入RFID信息作为水印嵌入所述载体中，再将嵌入所述待写入RFID信息后的图像写入RFID标签；用RFID读写器从RFID标签读取数据后，首先检测是否有水印，如果没有水印，则所述RFID标签中的数据不可信，如果有水印，则将提取出的水印信息作为所述RFID标签中的RFID信息。

一种优选方案中，采用双阈值的图像无损数据嵌入方法将待写入RFID信息嵌入所述载体中，所述双阈值的图像无损数据嵌入方法是以灰度预测误差为特征，结合设定的嵌入阈值T和起伏阈值T_F，采用直方图对的原理嵌入数据。

一种优选方案中，所述双阈值的图像无损数据嵌入方法包括以下步骤：

1)根据嵌入容量设定嵌入阈值T和起伏阈值T_F，将嵌入阈值T作为嵌入起始点，设置变量P＝T；

2)用图像窗口从左到右、从上到下顺序扫描被嵌图像，在每个扫描位置计算图像窗口内中心像素的灰度预测误差y和邻域起伏值F，若邻域起伏值F小于或等于起伏阈值T_F，则比较灰度预测误差y和P，构造直方图对，嵌入数据，根据嵌入数据后的灰度预测误差y’确定图像窗口内中心像素的灰度值，然后图像窗口移至下一扫描位置；否则，图像窗口直接移至下一扫描位置；

3)判断待嵌数据是否嵌完，如果已嵌完，将此时的P作为嵌入停止点S，结束；否则，按正负交替且绝对值逐步减小的原则重新设置P，转至步骤2)继续嵌入待嵌数据。

一种优选方案中，水印嵌入和提取均由RFID读写器完成。

本发明还提供一种实现上述RFID信息处理方法的RFID读写器，该RFID读写器包括水印嵌入模块和水印提取模块，所述水印嵌入模块用于将待写入RFID信息作为水印嵌入图像中，所述水印提取模块用于从RFID标签读取到的数据中提取水印信息。

一种优选方案中，所述水印嵌入模块以灰度预测误差为特征，结合设定的嵌入阈值T和起伏阈值T_F，采用直方图对的原理嵌入数据，具体包括以下步骤：

1)根据嵌入容量设定嵌入阈值T和起伏阈值T_F，将嵌入阈值T作为嵌入起始点，设置变量P＝T；

2)用图像窗口从左到右、从上到下顺序扫描被嵌图像，在每个扫描位置计算图像窗口内中心像素的灰度预测误差y和邻域起伏值F，若邻域起伏值F小于或等于起伏阈值T_F，则比较灰度预测误差y和P，构造直方图对，嵌入数据，根据嵌入数据后的灰度预测误差y’确定图像窗口内中心像素的灰度值，然后图像窗口移至下一扫描位置；否则，图像窗口直接移至下一扫描位置；

3)判断待嵌数据是否嵌完，如果已嵌完，将此时的P作为嵌入停止点S，结束；否则，按正负交替且绝对值逐步减小的原则重新设置P，转至步骤2)继续嵌入待嵌数据。

本RFID信息处理方法用图像作为伪装载体，将RFID信息作为水印嵌入到伪装载体中，然后再写入RFID标签。未经授权从RFID标签读取数据后，看到的只是一幅图像，无法获得真实的RFID信息，从而能够避免非法阅读或篡改RFID信息，保障RFID信息安全。

本RFID读写器内置有水印嵌入模块和水印提取模块，能够在读/写RFID信息的同时自动完成水印提取/嵌入，不需增加操作步骤，使用简便。

附图说明

图1为本发明RFID信息处理方法的原理框图。

图2为典型实施例的数据嵌入和提取的流程图，其中(a)为嵌入数据的流程图，(b)为提取数据的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

为了保障RFID信息安全，避免被非法阅读或篡改，本发明提出了将易碎数字水印技术与RFID结合的信息处理方法。参照图1，本RFID信息处理方法包括：向RFID标签写入RFID信息时，首先以图像为载体，将待写入RFID信息作为水印嵌入所述载体中，再将嵌入所述待写入RFID信息后的图像写入RFID标签；用RFID读写器从RFID标签读取数据后，首先检测是否有水印，如果没有水印，则所述RFID标签中的数据不可信，如果有水印，则将提取出的水印信息作为所述RFID标签中的RFID信息。

一实施例中，采用基于直方图对的方法将RFID信息嵌入到JPEG图像的部分中低频量化DCT系数中。嵌入过程为：设由特征值[a，b]组成直方图对h[m，0]，其中，a为原位，b为扩展位。将RFID信息转换为一串二进制序列，即隐藏数据D。对图像的特征x按照一定顺序进行扫描，扫描过程中碰到特征值x＝a时，如果隐藏数据D＝0，该特征值保持原位不变，即x＝a；否则，该特征值改为扩展位特征值，即x＝b。因此，该直方图对h[m，0]可提供的最大数据嵌入量就是图像中特征值x＝a的个数，即m bit。类似的，隐藏数据的提取也通过调整直方图对进行。提取过程为：对图像的特征x按照相同顺序进行扫描，如果特征值x＝a，则提取出0作为隐藏数据；如果特征值x＝b，则提取出1作为隐藏数据，同时该特征恢复为原位特征值，即x＝a。在隐藏数据被完整提取出的同时，图像的原始信息也被无损恢复。

另一实施例中，采用申请号为201010200428.2的中国发明专利申请中披露的双阈值的图像无损数据嵌入方法将待写入RFID信息嵌入所述载体中。该双阈值的图像无损数据嵌入方法是以灰度预测误差为特征，结合设定的嵌入阈值T和起伏阈值T_F，采用直方图对的原理嵌入数据，参照图2(a)，该嵌入方法具体包括以下步骤：

1)根据嵌入容量设定嵌入阈值T和起伏阈值T_F，将嵌入阈值T作为嵌入起始点，设置变量P＝T；

2)用图像窗口从左到右、从上到下顺序扫描被嵌图像，在每个扫描位置计算图像窗口内中心像素的灰度预测误差y和邻域起伏值F，若邻域起伏值F小于或等于起伏阈值T_F，则比较灰度预测误差y和P，构造直方图对，嵌入数据，根据嵌入数据后的灰度预测误差y’确定图像窗口内中心像素的灰度值，然后图像窗口移至下一扫描位置；否则，图像窗口直接移至下一扫描位置；

3)判断待嵌数据是否嵌完，如果已嵌完，将此时的P作为嵌入停止点S，结束；否则，按正负交替且绝对值逐步减小的原则重新设置P(即当P≤0，则令P＝-P-1；当P＞0，则令P＝-P)，转至步骤2)继续嵌入待嵌数据。

灰度预测误差y为图像窗口内中心像素的实际灰度值与预测灰度值之差，其中，所述预测灰度值由所述中心像素的各邻域像素的灰度值经加权平均后向下取整得到。所述邻域起伏值F由所述中心像素的预测灰度值分别与其各邻域像素的灰度值差平方后加权平均得到。图像窗口优选3×3图像窗口，优选采用8邻域计算灰度预测误差y和邻域起伏值F。

在步骤2)中采用逐次法计算灰度预测误差y，即当本扫描位置的中心像素嵌入数据后，以嵌入数据后的灰度值，作为下一个扫描位置的中心像素的邻域像素值。采用逐次法可以很容易地获得数据隐藏的无损恢复。

上述步骤2)中，比较灰度预测误差y和P，构造直方图对，嵌入数据的方法为：

当P≥0时，如果y＝P，则嵌入数据Di，y’＝y+Di；

如果y＞P，则不嵌入数据，只是向右移动一位，y’＝y+1；

否则y不嵌入数据，也不移位。

当P＜0，如果y＝P，则嵌入数据Di，y’＝y-Di；

如果y＜P，则不嵌入数据，只是向左移动一位，y’＝y-1；

否则y不嵌入数据，也不移位。

数据提取正好是数据嵌入的反过程。参照图2(b)，对应的数据提取方法包括以下步骤：

5)令变量P＝S；

6)用图像窗口反向扫描(即从右到左、从下到上)嵌有数据的图像，在每个扫描位置，计算图像窗口内中心像素的灰度预测误差y和邻域起伏值F，若邻域起伏值F小于或等于起伏阈值T_F，则比较灰度预测误差y和P，提取数据，去除直方图对，确定提取数据后图像窗口内中心像素的灰度值，然后移至下一扫描位置；否则，图像窗口直接移至下一扫描位置；

7)判断数据是否提取完，如果已提取完，则结束；否则，按正负交替且绝对值逐步增大的原则重新设置P(即当P≤0，则令P＝-P；当P＞0，则令P＝-P-1)，转至步骤6)继续提取数据。

步骤6)中，比较灰度预测误差y和P，提取数据，去除直方图对的方法为：

当P≥0时，如果y＝P或y＝P+1，则提取数据Di，y”(提取数据后的灰度预测误差)＝y-Di；

如果y＞P+1，则不提取数据，只是向左移回来一位，y”＝y-1；

否则y不提取数据，也不移位。

当P＜0，如果y＝P或y＝P-1，则提取数据Di，y”＝y+Di；

如果y＜P-1，则不提取数据，只是向右移回来一位，y”＝y+1；

否则y不提取数据，也不移位。

本文中Di∈{0，1}表示当前待嵌数据，其中i表示当前待嵌数据在待嵌二进制序列D中第i位，i是大于等于零的整数。

为了操作简便，不改变现有的操作步骤，本发明中水印嵌入和提取可由RFID读写器完成，通过在RFID读写器中增加水印嵌入模块和提取模块，在RFID标签读/写过程中自动完成水印提取/嵌入。

为此，本发明还提供一种实现上述RFID信息处理方法的RFID读写器，该RFID读写器包括水印嵌入模块和水印提取模块，所述水印嵌入模块用于将待写入RFID信息作为水印嵌入图像中，所述水印提取模块用于从RFID标签读取到的数据中提取水印信息。其水印嵌入和提取方法可以为上述任意一种。

Claims (7)

1.一种RFID信息处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

向RFID标签写入RFID信息时，首先以图像为载体，将待写入RFID信息作为水印嵌入所述载体中，再将嵌入所述待写入RFID信息后的图像写入RFID标签；

用RFID读写器从RFID标签读取数据后，首先检测是否有水印，如果没有水印，则所述RFID标签中的数据不可信，如果有水印，则将提取出的水印信息作为所述RFID标签中的RFID信息。

2.根据权利要求1所述的RFID信息处理方法，其特征在于：采用双阈值的图像无损数据嵌入方法将待写入RFID信息嵌入所述载体中，所述双阈值的图像无损数据嵌入方法是以灰度预测误差为特征，结合设定的嵌入阈值T和起伏阈值T_F，采用直方图对的原理嵌入数据。

3.根据权利要求2所述的RFID信息处理方法，其特征在于：所述双阈值的图像无损数据嵌入方法包括以下步骤：

1)根据嵌入容量设定嵌入阈值T和起伏阈值T_F，将嵌入阈值T作为嵌入起始点，设置变量P＝T；

2)用图像窗口从左到右、从上到下顺序扫描被嵌图像，在每个扫描位置计算图像窗口内中心像素的灰度预测误差y和邻域起伏值F，若邻域起伏值F小于或等于起伏阈值T_F，则比较灰度预测误差y和P，构造直方图对，嵌入数据，根据嵌入数据后的灰度预测误差y’确定图像窗口内中心像素的灰度值，然后图像窗口移至下一扫描位置；否则，图像窗口直接移至下一扫描位置；

3)判断待嵌数据是否嵌完，如果已嵌完，将此时的P作为嵌入停止点S，结束；否则，按正负交替且绝对值逐步减小的原则重新设置P，转至步骤2)继续嵌入待嵌数据。

4.根据权利要求3所述的RFID信息处理方法，其特征在于：所述灰度预测误差y为图像窗口内中心像素的实际灰度值与预测灰度值之差，其中，所述预测灰度值由所述中心像素的各邻域像素的灰度值经加权平均后向下取整得到；所述邻域起伏值F由所述中心像素的预测灰度值分别与其各邻域像素的灰度值差平方后加权平均得到。

5.根据权利要求1所述的RFID信息处理方法，其特征在于：水印嵌入和提取均由RFID读写器完成。

6.一种实现权利要求1所述RFID信息处理方法的RFID读写器，其特征在于：包括水印嵌入模块和水印提取模块，所述水印嵌入模块用于将待写入RFID信息作为水印嵌入图像中，所述水印提取模块用于从RFID标签读取到的数据中提取水印信息。

7.根据权利要求6所述的RFID读写器，其特征在于：所述水印嵌入模块以灰度预测误差为特征，结合设定的嵌入阈值T和起伏阈值T_F，采用直方图对的原理嵌入数据，具体包括以下步骤：

1)根据嵌入容量设定嵌入阈值T和起伏阈值T_F，将嵌入阈值T作为嵌入起始点，设置变量P＝T；

2)用图像窗口从左到右、从上到下顺序扫描被嵌图像，在每个扫描位置计算图像窗口内中心像素的灰度预测误差y和邻域起伏值F，若邻域起伏值F小于或等于起伏阈值T_F，则比较灰度预测误差y和P，构造直方图对，嵌入数据，根据嵌入数据后的灰度预测误差y’确定图像窗口内中心像素的灰度值，然后图像窗口移至下一扫描位置；否则，图像窗口直接移至下一扫描位置；

3)判断待嵌数据是否嵌完，如果已嵌完，将此时的P作为嵌入停止点S，结束；否则，按正负交替且绝对值逐步减小的原则重新设置P，转至步骤2)继续嵌入待嵌数据。

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