CN103218641A - 基于rfid和图像识别的船舶验证手持装置及方法 - Google Patents

Abstract

基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置及方法，其特征在于壳体上有键盘、LCD显示屏、取景窗及通讯插孔，内部有计算机处理器连接信息输入的GPRS/3G、位置坐标GPS、证书信息RFID读写、拍照、存储器、电源模块，计算机处理器内存的证书内容分析与验证系统通过GPRS/3G模块与远程GPRS/3G设备和终端计算机进行无线通讯，输入及调取备案船舶信息、获取授权解密被检证书密文，并在RAM中生成验证结果，显示并输送给终端计算机；处理器调用在EEPROM模块内存与远程GPRS/3G设备和终端计算机无线通讯，输入及调取备案船舶信息、获取授权解密被检证书密文，并在RAM中生成验证结果，显示并输送给终端计算机。适用于海监、船运管理执法检查，实现一次操作获取证书中多项可用信息并进行验证，实时查询证书真伪。

Description

基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置及方法

技术领域

本发明属于数据交换、证书识别技术领域，特别涉及一种基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置及方法。

背景技术

船舶证书检查是海监部门验证驾驭及航行技术人员资质的必须规定审查，是保障船舶航行安全，维护水上交通秩序最常用的方法。船舶证书种类繁多且在格式上不统一、内容上各有侧重，因此现场验证人员很难肉眼准确辨识。目前，证书防伪识别主要采用RFID电子标签技术、二维条形码和图像识别技术，由于各种船舶证书的颁证部门采用的防伪技术各不相同，船舶证书可能具有RFID电子标签、二维条形码、防伪印章或签名中的一种或几种。现有使用RFID和图像识别技术需经过多步操作分别获取证书上信息，操作繁琐且易漏项，致使现场验证人员在缺少相应检查仪器的情况下仅能通过对证书的纸张质量、印章真假以及内容是否与船舶情况相符等方面进行目测验证，无法体现新技术在快速识别证书方面的优势，同时随着技术的发展采用RFID电子标签和二维条形码内信息更易于被读取、破解及修改，这就使得部分船主为了追求私利、逃避规费、降低成本等非法运营目的，而采用伪造或在原有证书的基础上修改、涂抹等手段，企图蒙混过关，从而使不符合航行规定的隐患船只危及水上交通安全、破坏正常通航环境，扰乱船舶管理秩序等，这种状态严重制约水上航运事业的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置及方法，适用于海监、船运管理执法检查，能够同时对船舶证书的防伪印章、签名、RFID电子标签或二维条形码等识别并验证，以达到快速采集证书信息、实时查询证书真伪的目的。

一种基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置，有壳体，被检的船舶证书包含RFID电子标签和二维条形码，并有与通讯系统连通的GPRS/3G设备、终端计算机，其特征在于所述手持装置壳体内计算机处理器及模块的电路连接：包括为船舶验证手持装置各功能模块提供电源的电源管理模块和与之连接的可充电电池，电源管理模块经电源线路连接计算机处理器、复位电路、键盘，为计算机提供工作频率、系统复位及输入信息的功能；电源线路还连接通过数据总线与计算机处理器I/O接口相连接的RAM模块、FLASH模块、EEPROM模块和LCD显示屏，用于在操作过程中存储和显示证书内容信息；电源线路还连接通过通用的异步串行接口UART与计算机处理器分别相连接的拍照模块、RFID读写模块、GPS模块、GPRS/3G模块；计算机处理器调用在EEPROM模块内存储的证书内容分析与验证系统，通过GPRS/3G模块与远程GPRS/3G设备和终端计算机进行无线通讯，输入及调取备案船舶信息、获取远程授权方式解密被检证书密文信息，并在RAM中生成验证结果，显示并输送给终端计算机；

使用所述的船舶验证手持装置进行船舶证书检查方法：步骤1、检查人员登船时通过船舶验证手持装置GPS定位和键盘输入船名，存储定位信息、船名和时间并发送至终端计算机；

步骤2、船主出示船舶证书，检查人员使用船舶验证手持装置通过拍照一次操作获取证书上RFID电子标签、二维条形码的信息以及全部有用信息，如印章、签名、证书内容；

步骤3、使用船舶验证手持装置发送船舶证书名称和编号至终端计算机，然后终端计算机进行检索，并返回备案证书内容和授权密码；

步骤4、船舶验证手持装置根据授权密码解密证书中RFID电子标签和二维条形码密文信息获得证书内容，手持装置内的计算机处理器将从终端计算机获取的备案证书内容与从RFID电子标签、二维条形码和图像识别获取的被检证书内容分别验证，并返回验证结果给终端计算机；

步骤5、船舶验证手持装置将验证结果发送至终端计算机存储，并将检查日期、时间、检查人员、以及检查结果信息写入证书内置RFID电子标签，同时保存在手持装置内的FLASH中，若船舶证书没有内置RFID电子标签，将船舶证书内容以明文方式写入空白的临时RFID电子标签并贴于证书空白处。

本发明的优点：本发明提出的船舶验证手持装置基于RFID和图像识别技术对船舶证书进行双重验证，可同时识别RFID电子标签、二维条形码、防伪印章、签名和证书内容等多种信息，简化船舶检查人员的操作过程，更重要的是确保登船工作时也能使用监管部门的存档信息，以保证检验准确性；船舶证书内容采用明文加密文格式储存，并通过远程发送授权密码解密密文信息的方式，避免破解和伪造RFID电子标签和二维条形码的可能；还具有签发临时RFID电子标签的功能，为日后检查及更换证书提供便捷措施。本发明在拍照时一次获取被检证书上所有有用信息的方法不但简化操作步骤、不会漏掉有用信息，而且提高船舶证书检查效率、降低船舶检查时间。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的船舶验证手持装置的电路关系示意图；

图2为本发明一种实施方式的采用船舶验证手持装置工作方法的流程图；

图3为本发明一种实施方式的采用船舶验证手持装置外观示意图；

图4为本发明一种实施方式的船舶验证手持装置内处理器工作过程示意图。

具体实施方式

本发明采用的基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置，如图1所示，适用于被检的船舶证书为：《船舶国籍证书》、《内水域货、客船只证书》，证书中包含RFID电子标签和二维条形码，存放于船舶船长室内。具有唯一编号的船舶验证手持装置包括通讯系统连通的GPRS/3G设备、终端计算机，船舶验证手持装置内计算机处理器及模块的电路连接关系如示意图1：包括为船舶验证手持装置各功能模块提供电源的电源管理模块和与之连接的可充电电池，其特征在于电源管理模块经电源线路连接计算机处理器、复位电路、键盘，用于为计算机提供工作频率、系统复位及输入信息的功能；电源线路还连接通过数据总线与计算机处理器I/O接口相连接的RAM模块、FLASH模块、EEPROM模块和LCD显示屏，用于在操作过程中存储和显示证书内容等信息；电源线路还连接通过通用的异步串行接口UART与计算机处理器分别相连接的拍照模块、RFID读写模块、GPS模块、GPRS/3G模块，其中拍照模块用于一次性获取船舶证书内容和扫描二维条形码信息；RFID读写模块用于读取和写入RFID电子标签信息；GPS模块用于定位船舶坐标位置；GPRS/3G模块用于将读取的船舶证书信息传输到终端计算机中。

计算机处理器内的船舶证书内容分析与验证系统通过GPRS/3G模块与远程GPRS/3G设备和终端计算机进行无线通讯，用于接收终端计算机获取证书内容、读取RFID电子标签内的船舶证书内容和拍摄的证书图片，又能将检查记录和时间等信息写入RFID电子标签。所述的计算机处理器内船舶证书内容分析与验证系统采用C#语言开发，存储在EEPROM中，通过键盘操作调用，用于获取船舶证书内可用内容信息，并与从终端接收到的备案船舶证书内容验证，通过显示屏显示验证结果。

终端计算机采用MySQL软件建立船舶证书检查记录数据库，用于接收船舶验证手持装置发送的当前被检船名、GPS定位信息、船舶证书名称和编号，并发送相应已备案证书内容和授权密码至船舶验证手持装置；使用船舶验证手持装置进行船舶证书验证时发送至终端计算机的信息，按照被检船舶名称、被检船舶证书等类别统一存储及查阅。

所述的船舶验证手持装置均具有唯一的设备编号，作为终端计算机识别的标志，并在每次与终端计算机无线通讯时优先发送设备编号，以区别不同船舶验证手持装置发送的信息。

船舶验证手持装置外部结构如图3a～c所示，正面壳体301和背面壳体302，在正面壳体上方设有LCD显示屏303显示操作过程中的信息，LCD显示屏下方设有按键区304用于输入信息，正面壳体右侧下部设有外部电源接口305用于连接外部电源给船舶验证手持装置的可充电电池充电，背面壳体上部中间设有摄像头306对证书页面进行拍照，摄像头下方设有电池仓及盖板307，用于更换可充电电池。

检查人员采用本发明船舶验证手持装置进行船舶证书检查的方法，操作流程如图2，技术手段结合图4所示，该步骤开始于步骤S201，启动本手持装置，通过内置GPS模块自动获取所在船只的定位信息。

在步骤S202，检查人员登船进行检查船舶证书时，如图4登船定位过程所示，检查人员通过船舶验证手持装置在当前位置获取四颗或以上有效GPS卫星的GPS信息计算出当前位置的坐标，通过键盘输入船舶名称信息，根据被检船名和日期在FLASH中建立检查记录档案目录，将坐标信息、船舶名称信息和当前时间以文本方式存储在检查记录档案目录中，同时发送到终端计算机。终端计算机将接收信息写入船舶证书检查记录数据库中；

在步骤S203，船主出示待检船舶证书后，检查人员使用船舶验证手持装置对被检船舶证书取景拍照获取证书上RFID电子标签、二维条形码的信息以及印章、签名、证书内容等有用信息。本发明采用在拍照时一次性地获取被检证书上所有有用信息的方法，有用信息如印章、签名、证书内容，将RFID和图像识别技术分解并融合在取景和拍照两个过程中，实现自动定位被检证书上印章、签名或二维条形码等信息的位置，同时判断被检证书内是否具有RFID电子标签。

如图4取景过程所示，检查人员使用船舶验证手持装置对被检船舶证书页面取景，由船舶验证手持装置中的计算机处理器获取拍照模块的图像信息并显示在LCD显示屏上，同时在RAM中存储图像信息，取景过程包括对RAM中存储图像信息进行去噪、灰度化、Otsu算法图像分割、特征提取技术获取印章、签名和二维条形码等的边缘位置，并通过特征模板判断除去非印章、签名和二维条形码的无用信息，同时对RFID电子标签信息预读来判断证书内是否内置RFID电子标签，自动识别证书页面上所具有的印章、签名或二维条形码等关键信息位置，在LCD显示屏上显示相应的标记框和文字信息；若内置RFID电子标签则在LCD显示屏上与关键位置不重叠的角落显示红色“RFID”字样，否则不显示。

在取景结束开始拍照时，通过键盘确认拍照后，将已标记并经过图像预处理、特征提取的印章、签名在进行倾斜校正后存储为图片，同时使用OCR文字识别获取证书内容中的文字信息，扫描并读取二维条形码的信息，读取RFID电子标签的信息。如图4拍照过程所示，船舶验证手持装置中的计算机处理器将显示在LCD显示屏上的图像信息转换为证书图片，同时将被检船舶名称和被检时间标记在在图片右下角，然后将证书图片存储于FLASH中的被检船舶检查记录目录内，计算机处理器自动获取船舶证书所有已标示的关键信息和证书内容，按获取途径分类存储在FLASH模块中的被检船舶检查记录目录内，并在LCD显示屏上显示的对应标记框或文字变为绿色，以表明已成功获取对应信息。拍照过程包括将已标记并经过图像预处理、特征提取的印章、签名在进行倾斜校正后存储为图片，同时使用OCR文字识别获取证书内容中的文字信息，扫描并读取二维条形码的信息，读取RFID电子标签的信息。在步骤S204，如图4数据传输过程所示，船舶验证手持装置中的计算机处理器在获取被检船舶证书内容后自动将证书图片、证书名称和证书编号信息发送到终端计算机，终端计算机接收到信息并记录在船舶证书检查记录数据库中，并采用证书名称和证书编号进行检索查找备案的证书内容和授权密码，终端计算机将备案的证书内容、备案印章的图片、备案签名的图片和授权密码发送到船舶验证手持装置，船舶验证手持装置接收到信息存储于RAM中；

在步骤S205，如图4验证显示过程所示，船舶验证手持装置中的计算机处理器根据接收的授权密码解密从RFID电子标签和二维条形码获取的密文信息，取得被检船舶证书的内容，将RAM中存储的备案印章、签名的图片分别与在FLASH中存储的被检船舶证书的印章、签名图片进行差影检测验证；将RAM中存储的备案证书内容与在FLASH中存储的被检船舶证书的RFID电子标签的证书内容、二维条形码的证书内容和OCR文字识别的证书内容分别验证；若全部相同则在LCD显示屏上显示备案证书内容和符合信息；若有不符项，则在LCD显示屏上显示备案证书内容和不符合项的内容及来源，检查人员依据LCD显示屏上的显示内容向船主说明符合或不符合内容，将验证结果以文本方式存储于FLASH中被检船舶的检查记录目录中，并做出检查结论；

在步骤S206，船舶验证手持装置的计算机处理器将检查结果发送到终端计算机，终端计算机接到检查结果并记录在船舶证书检查记录数据库中。检查人员使用船舶验证手持装置将此次检查时间、检查人员姓名、检查结果写入被检证书的RFID电子标签，若无RFID电子标签或RFID电子标签已损坏时，由检查人员将备案证书内容及本次检查记录写入空白的临时RFID电子标签，并粘贴于证书空白处。

所述的信息采集对象及定义：所述的船舶证书，用于记录船舶情况的信息；

所述的RFID电子标签内置于船舶证书，且不可分离，用于以明文记录船舶证书名称、编号及检查记录，以密文记录船舶证书其他内容；

所述的二维条形码印刷在证书上，用于记录船舶证书信息；

所述的终端计算机用于接收船舶验证手持装置发送的当前被检船名、GPS定位信息、船舶证书名称和编号，并发送相应已备案证书内容和授权密码至船舶验证手持装置；

所述的船舶验证手持装置通过GPRS/3G设备与终端计算机进行无线通讯，用于接收终端计算机发送的备案证书内容，将获取RFID电子标签与二维条形码内被检的船舶证书内容进行对比识别：鉴别证书内容、印章和签名，并将检查记录和时间等信息写入证书的RFID电子标签；

所述的船舶验证手持装置均具有唯一的设备编号，作为终端计算机识别的标志，并在每次于终端计算机无线通讯时优先发送设备编号，以区别不同船舶验证手持装置发送的信息；

所述的船舶验证手持装置内安装的船舶证书内容分析与验证系统，采用关键信息定位技术和关键信息获取技术获取船舶证书内容，并与从终端计算机接收到的备案船舶证书内容验证，显示验证结果。

Claims (5)

1.一种基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置，有壳体，被检的船舶证书包含RFID电子标签和二维条形码，并有与通讯系统连通的GPRS/3G设备、终端计算机，其特征在于所述手持装置壳体内计算机处理器及模块的电路连接：包括为船舶验证手持装置各功能模块提供电源的电源管理模块和与之连接的可充电电池，电源管理模块经电源线路连接计算机处理器、复位电路、键盘，为计算机提供工作频率、系统复位及输入信息的功能；电源线路还连接通过数据总线与计算机处理器I/O接口相连接的RAM模块、FLASH模块、EEPROM模块和LCD显示屏，用于在操作过程中存储和显示证书内容信息；电源线路还连接通过通用的异步串行接口UART与计算机处理器分别相连接的拍照模块、RFID读写模块、GPS模块、GPRS/3G模块；计算机处理器调用在EEPROM模块内存储的证书内容分析与验证系统，通过GPRS/3G模块与远程GPRS/3G设备和终端计算机进行无线通讯，输入及调取备案船舶信息、获取远程授权方式解密被检证书密文信息，并在RAM模块中生成验证结果，显示并输送给终端计算机。

2.根据权利要求1所述的基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置，其特征在于壳体上有键盘、LCD显示屏、摄像头及外部电源插孔；所述拍照模块用于一次操作获取全部船舶证书内容和扫描二维条形码信息；RFID读写模块用于读取和写入被检证书上RFID电子标签信息；GPS模块用于定位船舶坐标位置；GPRS/3G模块用于将读取的船舶证书信息传输到终端计算机中，用于接收终端计算机发送的备案证书内容；由计算机处理器内安装的船舶证书内容分析与验证系统将获取RFID电子标签和二维条形码内被检的船舶证书内容与相应已备案船舶证书内容进行对比识别，鉴别证书内容、印章和签名，并将检查记录和时间信息写入证书的RFID电子标签；终端计算机用于接收船舶验证手持装置发送的当前被检船名、GPS定位信息、船舶证书名称和编号，并发送相应已备案证书内容和授权密码至船舶验证手持装置；所述的船舶验证手持装置均具有唯一的设备编号，作为终端计算机识别的标志，并在每次与终端计算机无线通讯时优先发送设备编号，以区别不同船舶验证手持装置发送的信息。

3.一种采用权利要求1所述的船舶验证手持装置的方法，其特征在于使用所述的船舶验证手持装置进行船舶证书检查的方法：

步骤1、检查人员登船时通过船舶验证手持装置GPS定位和键盘输入船名，存储定位信息、船名和时间并发送至终端计算机；

步骤2、船主出示船舶证书，检查人员使用船舶验证手持装置通过拍照一次操作获取证书上RFID电子标签、二维条形码的信息以及全部有用信息，如印章、签名、证书内容；

步骤3、使用船舶验证手持装置发送船舶证书名称和编号至终端计算机，然后终端计算机进行检索，并返回备案证书内容和授权密码；

步骤4、船舶验证手持装置根据授权密码解密证书中RFID电子标签和二维条形码密文信息获得证书内容，手持装置内的计算机处理器将从终端计算机获取的备案证书内容与从RFID电子标签、二维条形码和图像识别获取的被检证书内容分别验证，并返回验证结果给终端计算机；

步骤5、船舶验证手持装置将验证结果发送至终端计算机存储，并将检查日期、时间、检查人员、以及检查结果信息写入证书内置RFID电子标签，同时保存在手持装置内的FLASH中，若船舶证书没有内置RFID电子标签，将船舶证书内容以明文方式写入空白的临时RFID电子标签并贴于证书空白处。

4.根据权利要求3所述的一种采用基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置的方法，其特征在于所述步骤2：船舶验证手持装置中的计算机处理器获取拍照模块的图像信息并显示在LCD显示屏上，同时在RAM中存储图像信息，取景过程包括对RAM中存储图像信息进行去噪、灰度化、Otsu算法图像分割、特征提取技术获取印章、签名和二维条形码等的边缘位置，并通过特征模板判断除去非印章、签名和二维条形码的无用信息，同时对RFID电子标签信息预读来判断证书内是否内置RFID电子标签，自动识别证书页面上所具有的印章、签名或二维条形码的信息位置，在LCD显示屏上显示相应的标记框和文字信息，若内置RFID电子标签则在LCD显示屏上与关键位置不重叠的角落显示红色“RFID”字样，否则不显示；在取景结束开始拍照时，通过键盘确认拍照后，将已标记并经过图像预处理、特征提取的印章、签名在进行倾斜校正后存储为图片，同时使用OCR文字识别获取证书内容中的文字信息，扫描并读取二维条形码的信息，读取RFID电子标签的信息。

5.根据权利要求3所述的一种采用基于RFID和图像识别的船舶验证手持装置的方法，其特征在于所述步骤4：船舶验证手持装置中的计算机处理器根据接收的授权密码解密从RFID电子标签和二维条形码获取的密文信息，取得被检船舶证书的内容，将RAM中存储的备案印章、签名的图片分别与在FLASH中存储的被检船舶证书的印章、签名图片进行差影检测验证；将RAM中存储的备案证书内容与在FLASH中存储的被检船舶证书的RFID电子标签的证书内容、二维条形码的证书内容和OCR文字识别的证书内容分别验证；若全部相同则在LCD显示屏上显示备案证书内容和符合信息；若有不符项，则在LCD显示屏上显示备案证书内容和不符合项的内容及来源，检查人员依据LCD显示屏上的显示内容向船主说明符合或不符合内容，将验证结果以文本方式存储于FLASH中被检船舶的检查记录目录中，并做出检查结论。

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