CN103870863B - 制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法及其识别装置 - Google Patents

Abstract

制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法及其识别装置，属于防伪标签制备及识别领域，解决现有裸露二维码图像防伪力度不高的问题。本发明的方法，依次得到数据符号密文、生成二维码图像、得到傅里叶变换频谱图、绘制信息调制条纹图像、形成方形缩微条纹图像、将多个方形缩微条纹图像排列成组合图案、将组合图案制成浮雕图案母板，最后将浮雕图案母板复制到标签材料上。本发明的识别装置，包括激光光源、全反镜、标签平台、毛玻璃片、图像传感器、信号采集模块、识别模块、显示屏及语音播报器。本发明将隐藏有经信息加密的二维码衍射光栅条纹制作在全息防伪标签上，识别需经特殊处理，同时信息经过加密，将大大提高防伪性能。

Description

制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法及其识别装置

技术领域

本发明属于防伪标签制备及识别领域，具体涉及一种制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法及其识别装置。

背景技术

物理防伪与信息防伪技术的结合，已成为当今防伪技术的发展趋势。传统物理防伪方面，全息防伪标签已得到广泛应用；在信息防伪方面，二维码是目前信息防伪和自动识别领域的主流技术，在防伪及信息溯源方面获得了广泛的应用；将全息防伪与二维码信息防伪结合在一起，是物理防伪与信息防伪的一种很好的结合方式。

当前利用全息防伪与二维码结合的防伪技术，一般是将二维码图像通过特殊方法印制在防伪标签上，这种二维码图像是可见的，利用装有通用解码软件的手机即可识别。由于二维码图像裸露在外，人眼可以看见，也就很容易仿制，因而防伪力度不高。通常的解决方法是在二维码图像上加印刮墨或其它形式的覆盖层，将二维码图像覆盖，但效果甚微。

为便于理解本发明，以下对有关术语加以解释：

二维码：本发明所述二维码指矩阵式二维码；

高级加密标准算法(AES)：美国联邦政府采用的一种区块加密标准，采用对称分组密码体制，密钥长度的最少支持为128、192、256，分组长度128位；

数据加密算法(DES)：一种对称加密算法，使用一个56位的密钥以及附加的8位奇偶校验位(每组的第8位作为奇偶校验位)，产生最大64位的分组大小，然后将加密的文本块分成两半；使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行“异或”运算；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES使用16轮循环，使用异或，置换，代换，移位操作四种基本运算；

二维码生成器：所述二维码生成器由计算机代码构成，用于对数据符号生成二维码图像，可以是从互联网上免费获取的公开的二维码生成器，也可以是由用户自己编写的计算机代码所构成的二维码生成器；

傅里叶变换频谱图：对原始图像抽样，得到离散样点分布，经离散傅里叶变换(DFT)变换，所得到的离散频谱图；

二维码色块：矩阵式二维码是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码，单个黑像素或白像素称为一个二维码色块。

投票机制：一个网格中白色居多，整个网格判为白色，反之判为黑色。

发明内容

本发明提供一种制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法，同时提供所述二维码图像的识别装置，解决现有裸露二维码图像防伪力度不高的问题。

本发明所提供的一种制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将选定的数据符号经高级加密标准算法(AES)或数据加密算法(DES)加密处理，得到数据符号密文；所述数据符号包括8位字节型数据、中国汉字字符，8位字节型数据包括字母数字型数据，字母数字型数据包括数字型数据；

(2)将数据符号密文通过二维码生成器，依照国家标准GB/T 18284-2000或国际通用标准ISO/IEC 18004：2000，生成二维码图像；

(3)对所述二维码图像进行傅里叶变换，得到相应的傅里叶变换频谱图；

(4)对所述傅里叶变换频谱图，经过罗曼编码得到离散的全息图透过率函数，然后绘制成信息调制条纹图像；

(5)将所述信息调制条纹图像，通过缩微工艺缩小到0.5mm×0.5mm～1mm×1mm，以能够产生衍射效果,形成方形缩微条纹图像；

(6)将多个相同的方形缩微条纹图像进行组合排列，组合排列成任意肉眼能够识别的组合图案；

(7)利用模压工艺将所述组合图案制成浮雕图案母板；

(8)将所述浮雕图案母板复制到标签材料上：

标签材料包括塑料基底、镀铝层和粘胶层，先将塑料基底和镀铝层压合，再在镀铝层涂上粘胶层，将浮雕图案母板上的浮雕图案模压压印在塑料基底和镀铝层上，形成具有浮雕图案的全息防伪标签。

本发明所提供的二维码图像的识别装置，包括激光光源、全反镜、标签平台、毛玻璃片、图像传感器、信号采集模块、识别模块、显示屏及语音播报器，其特征在于：

所述激光光源发出的射线通过全反镜反射到置放在标签平台的隐藏二维码图像全息防伪标签上形成光斑，调整所述标签平台倾斜度，使得所述光斑反射在所述毛玻璃片上，衍射成放大的再现图像，由图像传感器将再现图像转换成电信号，由信号采集模块采集电信号并进行模数转换，所得到的数字图像送至识别模块7识别出结果，显示屏及语音播报器分别用于呈现所识别的结果。

所述的二维码图像的识别装置，其特征在于：

所述图像传感器、信号采集模块、识别模块、显示屏及语音播报器通过智能手机实现，所述智能手机应支持android2.2以上版本系统，有摄像功能，摄像头像素在500万以上。

所述的二维码图像的识别装置，其特征在于：

所述识别模块包括图像预处理子模块、定位及矫正子模块、清晰化处理子模块、译码及解密子模块；

(1)所述图像预处理子模块进行下述操作：

(1.1)对图像灰度化：对所接收的数字图像，选取其RGB分量中亮度最高的分量作为灰度图像；

(1.2)使用中值滤波，去除所述灰度图像中的噪声；

(1.3)对去除噪声的灰度图像先等分成2×2分块，再分别对每一分块使用自适应阈值法(大津法)二值化，形成黑白二值化图像；

(2)所述定位及矫正子模块进行下述操作：

(2.1)采用一阶微分算子(Roberts算子)对二值化图像进行边缘检测，确定图像中二维码边缘；

(2.2)扫描二值化图像四周，获得二维码边缘上的特征点，采用霍夫(Hough)变换将特征点拟合成四条直线，取四条直线的交点，获得四个角点；

(2.3)将所获得的四个角点连成四边形，采用透视变换，将四边形映射成正方形，使得四边形的二维码映射成正方形二维码；

(2.4)使用双线性插值，填补映射后的正方形二维码中缺损的部分；

(3)所述清晰化处理子模块进行下述操作：

(3.1)将正方形二维码图像分成正方形网格，使得每一网格尺寸和一个二维码色块尺寸相同；

(3.2)采用投票机制校准图像色块，判定每一个网格为黑色还是白色；形成清晰的二维码图像；

(4)所述译码及解密子模块进行下述操作：

(4.1)对二维码图像依照国家标准GB/T 18284-2000或国际通用标准ISO/IEC 18004：2000进行译码，得到数据符号密文；

(4.2)对数据符号密文，依据已知的密钥解密，得到原始数据符号。

本发明将全息防伪技术与二维码技术结合在一起：将二维码经过某种数学物理变换，成为一种信息调制的条文图像，再将这种条文图像以浮雕结构的衍射光栅的形式制作在全息防伪标签上，人眼看到的只是条文图像的衍射光栅，而不知道条文图像的衍射光栅包括的信息；只有通过光学的方法将隐藏在条文图像衍射光栅中的二维码显现出来，才能进行识别。

本发明将隐藏有经信息加密的二维码衍射光栅条纹制作在全息防伪标签上，人眼无法直接看到标签上的二维码图像。在激光光源的照射下经衍射成像可以再现出二维码图像，通过特定软件算法识别再现的二维码图像并解码，可以获得二维码包括的原始信息。这种隐藏有二维码的防伪标签制备工艺复杂，识别需经特殊处理，同时信息经过加密，将大大提高防伪性能。

附图说明

图1为本发明制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法的流程示意图；

图2是“国家防伪工程技术研究中心”经AES算法加密后生成的二维码图像；

图3是由图像A转换成的“信息调制的条纹图像”；

图4是全息防伪标识的结构示意图；

图5是“HUST”经DES算法加密后生成的二维码图像；

图6是专用机读识别装置图；

图7识别模块的识别算法流程示意图；

图8是用于手机识别的装置图；

图9是“条文图像衍射光栅”经激光笔照射后再现的图像。

具体实施方式

以下通过实施例和附图对本发明进一步说明。

本发明制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法，流程图如图1所示。

实施例1，制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法，包括下述步骤：

(1)将选定的中国汉字字符“国家防伪工程技术研究中心”经高级加密标准算法(AES)加密处理，得到数据符号密文；

(2)将数据符号密文通过自己编写的计算机代码所构成的二维码生成器，依照国家标准GB/T 18284-2000，生成二维码图像，如图2所示；

(3)对所述二维码图像进行傅里叶变换，得到相应的傅里叶变换频谱图；

(4)对所述傅里叶变换频谱图，经过罗曼编码得到离散的全息图透过率函数，然后绘制成信息调制条纹图像，如图3所示；

(5)将所述信息调制条纹图像，通过缩微工艺缩小到0.5mm×0.5mm，形成方形缩微条纹图像；

(6)将几千个相同的方形缩微条纹图像进行组合排列，组合排列成矩形图案；

(7)利用模压工艺将所述矩形图案制成浮雕图案母板；

(8)将所述浮雕图案母板复制到标签材料上：

如图4所示，标签材料包括塑料基底A、镀铝层B和粘胶层C，先将塑料基底A和镀铝层B压合，再在镀铝层B涂上粘胶层C，将浮雕图案母板上的浮雕图案D模压压印在塑料基底A和镀铝层B上，形成具有浮雕图案的全息防伪标签。

实施例2，制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法，包括下述步骤：

(1)将选定的字母数字型数据“HUST”经数据加密算法(DES)加密处理，得到数据符号密文；

(2)将数据符号密文通过联图网在线的二维码生成器，依照国家标准GB/T 18284-2000，生成二维码图像，如图5所示；

(3)对所述二维码图像进行傅里叶变换，得到相应的傅里叶变换频谱图；

(4)对所述傅里叶变换频谱图，经过罗曼编码得到离散的全息图透过率函数，然后绘制成信息调制条纹图像；

(5)将所述信息调制条纹图像，通过缩微工艺缩小到1mm×1mm，形成方形缩微条纹图像；

(6)将几千个相同的方形缩微条纹图像进行组合排列，组合排列成汉字“中”字图案；

(7)利用模压工艺将所述汉字图案制成浮雕图案母板；

(8)将所述浮雕图案母板复制到标签材料上：

如图4所示，标签材料包括塑料基底A、镀铝层B和粘胶层C，先将塑料基底A和镀铝层B压合，再在镀铝层B涂上粘胶层C，将浮雕图案母板上的浮雕图案D模压压印在塑料基底A和镀铝层B上，形成具有浮雕图案的全息防伪标签。

实施例3，如图6所示，二维码图像的识别装置，包括激光光源1、全反镜2、标签平台3、毛玻璃片4、图像传感器5、信号采集模块6、识别模块7、显示屏8及语音播报器9；

制作仪器盒，将激光光源1、全反镜2、毛玻璃片4、图像传感器5、信号采集模块6及识别模块7一起组装在仪器盒中，标签平台3固定于仪器盒的一侧，仪器盒该侧设有开口，用于反射光线照射标签平台3，将实施例2所制作好的防伪标签放置于标签平台3上；在该装置中，显示屏8、语音播报器9安装于仪器盒表面，用于呈现识别模块7的识别结果。

识别时，所述激光光源1发出的射线通过全反镜2反射到置放在标签平台3的隐藏二维码图像全息防伪标签上，激光照射所述隐藏二维码全息防伪标签上的任意一个方形缩微条纹图像都可以呈现出图像，调整所述标签平台3倾斜度使得图像呈现在所述毛玻璃片4上，即再现图像，由图像传感器5将再现图像转换成电信号，由信号采集模块6采集电信号并进行模数转换，所得到的数字图像送至识别模块7识别出结果。识别结果由显示屏8显示并由语音播报器9进行语音播报。

识别模块的识别算法流程如图7所示。

实施例4，如图8所示，二维码图像的识别装置，包括激光光源1、全反镜2、标签平台3、毛玻璃片4、图像传感器5、信号采集模块6、识别模块7、显示屏8及语音播报器9；

所述图像传感器5、信号采集模块6、识别模块7、显示屏8及语音播报器9通过智能手机10实现，所述智能手机，应支持android2.2以上版本系统，有摄像功能，摄像头像素在500万以上。

制作仪器盒，将激光光源1、全反镜2、毛玻璃片4组装在仪器盒中，标签平台3固定于仪器盒的一侧，仪器盒该侧设有开口，用于反射光线照射标签平台3，将实施例1所制作好的防伪标签放置于标签平台3上；智能手机10用于采集再现图像并识别出结果。

识别时，所述激光光源1发出的射线通过全反镜2反射到置放在标签平台3的隐藏二维码图像全息防伪标签上，激光照射所述隐藏二维码全息防伪标签上的任意一个方形缩微条纹图像都可以呈现出图像，调整所述标签平台3倾斜度使得图像呈现在所述毛玻璃片4上，在所述毛玻璃片4上就可以看到稳定和较清晰的二维码再现图像，再现图像如图9所示。使用安装有如所述识别模块7的智能手机10识别出结果为“国家防伪工程技术研究中心”。

Claims (3)

1.一种制备隐藏二维码图像全息防伪标签的方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将选定的数据符号经高级加密标准算法或数据加密算法加密处理，得到数据符号密文；所述数据符号包括8位字节型数据、中国汉字字符，8位字节型数据包括字母数字型数据，字母数字型数据包括数字型数据；

(2)将数据符号密文通过二维码生成器，依照国家标准GB/T 18284-2000或国际通用标准ISO/IEC 18004：2000，生成二维码图像；

(3)对所述二维码图像进行傅里叶变换，得到相应的傅里叶变换频谱图；

(4)对所述傅里叶变换频谱图，经过罗曼编码得到离散的全息图透过率函数，然后绘制成信息调制条纹图像；

(5)将所述信息调制条纹图像，通过缩微工艺缩小到0.5mm×0.5mm～1mm×1mm，以能够产生衍射效果,形成方形缩微条纹图像；

(6)将多个相同的方形缩微条纹图像进行组合排列，组合排列成任意肉眼能够识别的组合图案；

(7)利用模压工艺将所述组合图案制成浮雕图案母板；

(8)将所述浮雕图案母板复制到标签材料上：

标签材料包括塑料基底、镀铝层和粘胶层，先将塑料基底和镀铝层压合，再在镀铝层涂上粘胶层，将浮雕图案母板上的浮雕图案模压压印在塑料基底和镀铝层上，形成具有浮雕图案的全息防伪标签。

2.二维码图像的识别装置，包括激光光源、全反镜、标签平台、毛玻璃片、图像传感器、信号采集模块、识别模块、显示屏及语音播报器；所述激光光源发出的射线通过全反镜反射到置放在标签平台的隐藏二维码图像全息防伪标签上形成光斑，调整所述标签平台倾斜度，使得所述光斑反射在所述毛玻璃片上，衍射成放大的再现图像，由图像传感器将再现图像转换成电信号，由信号采集模块采集电信号并进行模数转换，所得到的数字图像送至识别模块识别出结果，显示屏及语音播报器分别用于呈现所识别的结果；其特征在于：

所述识别模块包括图像预处理子模块、定位及矫正子模块、清晰化处理子模块、译码及解密子模块；

(1)所述图像预处理子模块进行下述操作：

(1.1)对图像灰度化：对所接收的数字图像，选取其RGB分量中亮度最高的分量作为灰度图像；

(1.2)使用中值滤波，去除所述灰度图像中的噪声；

(1.3)对去除噪声的灰度图像先等分成2×2分块，再分别对每一分块使用自适应阈值法二值化，形成黑白二值化图像；

(2)所述定位及矫正子模块进行下述操作：

(2.1)采用一阶微分算子对二值化图像进行边缘检测，确定图像中二维码边缘；

(2.2)扫描二值化图像四周，获得二维码边缘上的特征点，采用霍夫(Hough)变换将特征点拟合成四条直线，取四条直线的交点，获得四个角点；

(2.3)将所获得的四个角点连成四边形，采用透视变换，将四边形映射成正方形，使得四边形的二维码转换成正方形二维码；

(2.4)使用双线性插值，填补映射后的正方形二维码中缺损的部分；

(3)所述清晰化处理子模块进行下述操作：

(3.1)将正方形二维码图像分成正方形网格，使得每一网格尺寸和一个二维码色块尺寸相同；

(3.2)采用投票机制校准图像色块，判定每一个网格为黑色还是白色；形成清晰的二维码图像；

(4)所述译码及解密子模块进行下述操作：

(4.1)对二维码图像依照国家标准GB/T 18284-2000或国际通用标准ISO/IEC 18004：2000进行译码，得到数据符号密文；

(4.2)对数据符号密文，依据已知的密钥解密，得到原始数据符号。

3.如权利要求2所述的二维码图像的识别装置，其特征在于：

所述图像传感器、信号采集模块、识别模块、显示屏及语音播报器通过智能手机实现，所述智能手机应支持android2.2以上版本系统，有摄像功能，摄像头像素在500万以上。