CN105099712B - 一种基于双码验证的数据加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于双码验证的数据加密方法，具体通过指纹特征随机数据采集、纹理特征密钥生成以及加密二维码识别三大步骤实现，本发明以微观纹理图像为基础，加密系统模拟指纹特征数据进行广义矩阵运算，形成随机性的指纹特征数据，通过随机纹理特征密钥后来实现商品二维码信息真伪的鉴权。纹理特征密钥不仅表示商品的身份特征，而且具有随机不确定性，有效的防止了商品从物理上或算法上被成批仿冒使用，本发明的方法加密强度高，不需要很强劲的硬件作支撑，适合普通移动设备的存储和传输加密。

Description

一种基于双码验证的数据加密方法
技术领域
本发明属于数码防伪技术领域，具体的说，是涉及一种基于双码验证的数据加密方法。
背景技术
数据加密，是指通过加密算法和加密密钥将明文转变为密文，而解密则是通过解密算法和解密密钥将密文恢复为明文，它的核心是密码学。
在密码学中为了防止密钥被破译，可以在不同的环节对二维条码加密和解密形成不同的解决方案：第一种是对信源先加密再进行编码，对二维条码解码后得到的是信息密文，只有通过解密程序才能识读、对码字进行加密、第二种是是对信源先编码，编码后对码字进行加密。为了避免码字加密对纠错的影响，我们只能在纠错码生成前对数据码字进行加密，第三种是在生成二维码图形时，对码图进行随机加密，属高级加密，条码要通过高速解码芯片才能解密。对二维码进行加密时还可同时采用上面的方案形成更多混合方案，由于二维码识读器已经商业化，任何符合国家标准的二维码都可利用二维识读器直接解码得到信息。
目前利用随机数作为密钥的方式较为普遍，对随机数发生器的研究很多，但迄今为止我们不能证明一个数字序列为完全随机，只是它的规律很难发现而已。用于密钥的随机数发生器主要有美国联邦信息处理标准的ANSIX9.17和FIPS186等多种。随机数发生器虽然对密钥被破译的问题提供了支持，但随机数是由谁产生的没有给出认证的问题。
发明内容
为了克服上诉技术存在的不足，本发明的目的时提供一种双码验证的数据加密方法，加密系统从微观纹理图像原始数据中通过设定参数产生随机纹理特征密钥，得到的随机特征秘钥作为附加信息连同二维码原始信息进行二维码编码，做到微观纹理图像与二维码一体化。综合使用了指纹特征数据采集技术、随机特征密钥生成技术以及加密二维码识别技术，具体包括以下5个步骤：
步骤S1：获取二维码原始信息；
步骤S2：模拟采集指纹数据得到初始指纹特征信息，对该初始指纹特征信息进行加密运算得到随机特征秘钥key，编码生成新的二维码图形；
步骤S3：随机特征密钥key一部分子秘钥key1存入微观纹理图像中，另一部分子秘钥Key2固定在程序中；
步骤S4：图像传感器整合key1与key2成功生成随机特征秘钥key，则通过第一轮安全认证，否则，第一轮安全认证失败，终止本次通信；
步骤S5：图像传感器通过随机特征秘钥key对二维码进行解密，解密信息若与二维码原始信息一致则判断为真，通过第二轮防伪验证；若不一致，则判断为假，第二轮防伪验证失败。
进一步的，所述步骤S2中初始指纹特征信息进行加密运算的具体步骤如下：
S21纹理特征数据表示为随机模拟的指纹特征点p个变量P＝[x y]在n个时刻的观测值所构成的矩阵：R＝[X1 X2 X3 … Xp]，其中P’与x、y函数关系为
S22:p’经过旋转后，θ和R分别依次为旋转的角度和旋转矩阵，即P’＝R*P；其中R与x、y形成函数
S23:经旋转和平移的p’组成缩放矩阵S,SX和SY取值相同P’＝S*P
进一步的，所述步骤S4与所述步骤S5中图像传感器以及配合图像传感器读取埋有信息的微观纹理图像的照明特性具备包括红外线，可见光，紫外线在内的一种以上的光谱特性。
进一步的，本发明所述的微观纹理图像是指：在图像的内部和周围设置了一个以上的，可直接记录信息的，具有几何学的或物理学的分布的墨点组，其中墨点大小为1～4个像素。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
应用纹理特征密钥加密二维条码的技术应用方式，有效的防止了标的物从物理上和算法上被成批仿冒使用的可能，相对于传统的二维码(如目前较流行的QR码)以及在此基础上演变的自加密型二维码，量子云码随机纹理特征密钥加密二维条码的方式在加密性能上更加先进，同时基于量子云码在移动端几乎等同于二维码便捷的摄像头识别属性，是目前市面上商用类的密码产品中最具优势及应用前景的结合方式。
附图说明
图1数据加密实施流程。
图2微观纹理图像放大示意图，其中，墨点A为随机提取得细节特征区域。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术方案和特点，以下结合说明书中附图对本发明的实施方式作进一步的描述。
图1为数据加密实施流程。
一种基于双码验证的数据加密方法，综合使用指纹特征随机数据采集技术、纹理特征密钥生成技术以及二维码解密识别技术，具体包括以下5个步骤：
步骤S1：获取二维码原始信息；
步骤S2：模拟采集指纹数据得到初始指纹特征信息，对该初始指纹特征信息进行加密运算得到随机特征秘钥key，编码生成新的二维码图形；
步骤S3：随机特征密钥key一部分子秘钥key1存入微观纹理图像中，另一部分子秘钥Key2固定在程序中；
步骤S4：图像传感器整合key1与key2成功生成随机特征秘钥key，则通过第一轮安全认证，否则，第一轮安全认证失败，终止本次通信；
步骤S5：图像传感器通过随机特征秘钥key对二维码进行解密，解密信息若与二维码原始信息一致则判断为真，通过第二轮防伪验证；若不一致，则判断为假，第二轮防伪验证失败。
其中，上述步骤S2中初始指纹特征信息进行加密运算的具体步骤如下：
S21纹理特征数据表示为随机模拟的指纹特征点p个变量P＝[x y]在n个时刻的观测值所构成的矩阵：R＝[X1 X2 X3 … Xp]，其中P’与x、y函数关系为
S22:p’经过旋转后，θ和R分别依次为旋转的角度和旋转矩阵，即P’＝R*P；其中R与x、y形成函数
S23:经旋转和平移的p’组成缩放矩阵S,SX和SY取值相同P’＝S*P
本发明中中图像传感器以及配合图像传感器读取埋有信息的微观纹理图像的照明特性具备包括红外线，可见光，紫外线在内的一种以上的光谱特性。
如图2所示：一种微观纹理图像放大示意图，在微观纹理图像的内部和周围设置了一个以上的，可直接记录信息的，具有几何学的或物理学的分布的微观墨点组，图中随机选取墨点A的大小在1～4个像素之间，微观纹理图像构成一矩形图形框，位于所述二维码主体外部，通过扫描仪，CMOS在内的任意一种图像传感器形式读取，以图像数据的形式、向量数据的形式所印刷在印刷媒体上的埋有信息的微观纹理图像。
本发明方法是首先对信源先加密，再进行编码，对二维条码解码后得到信息密文，只有通过解密程序才能识读二维码，将纹理图像生成时同时产生的随机纹理特征密钥的一部分存储在微观纹理图像中，另一部分固定在程序中，同时将随机纹理特征密钥对标的物信息加密后存储在二维码中，识别过程中，即使伪造者在改动商品信息的同时也不能相应改动二维码内存储的内容。
在防伪编码信息的提取过程中，只有微观纹理图像识别成功情况下并通过其纹理特征密钥加上程序中的固定密钥才能解密出正确的商品二维码信息。
综上所述，本发明的数据加密方法具有以下优点：对传输内容、本地存储数据等明文的打包，密钥的确定，存储、传输时的加密运算的控制都是随机确定的，具有加密强度高、相对于目前较流行的QR码以及在此基础上演变的自加密型二维码，在加密强度上更高，同时在移动端等同于二维码便捷的摄像头识别属性。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于双码验证的数据加密方法，其特征在于：综合使用指纹特征数据采集技术、随机特征密钥生成技术以及加密二维码识别技术，具体包括以下5个步骤：
步骤S1：获取二维码原始信息；
步骤S2：模拟采集指纹数据得到初始指纹特征信息，对该初始指纹特征信息进行加密运算得到随机特征秘钥key，得到的随机特征秘钥key作为附加信息连同经过随机特征密钥key加密的二维码原始信息编码生成新的二维码图形；
步骤S3：随机特征密钥key一部分子秘钥key1存入微观纹理图像中，另一部分子秘钥Key2固定在程序中；
步骤S4：图像传感器整合key1与key2成功生成随机特征秘钥key，则通过第一轮安全认证，否则，第一轮安全认证失败，终止本次通信；
步骤S5：图像传感器通过随机特征秘钥key对二维码进行解密，解密信息若与二维码原始信息一致则判断为真，通过第二轮防伪验证；若不一致，则判断为假，第二轮防伪验证失败。
2.根据权利要求 1 所述的一种基于双码验证的数据加密方法，其特征在于：将步骤S4与步骤S5中图像传感器以及配合图像传感器读取埋有信息的微观纹理图像的照明特性具备包括红外线，可见光，紫外线在内的一种以上的光谱特性。
3.根据权利要求1所述的一种基于双码验证的数据加密方法，其特征在于：所述的微观纹理图像是指：在图像的内部和周围设置了一个以上的，可直接记录信息的，具有几何学的或物理学的分布的墨点组，其中墨点大小为1~4个像素。
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