CN105706107B

CN105706107B - 二维条形码以及这种条形码的认证的方法

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Publication number: CN105706107B
Application number: CN201480060777.5A
Authority: CN
Inventors: J·皮卡德; P·蓝德瑞
Original assignee: SCANTRUST SA
Current assignee: SCANTRUST SA
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2034-11-06
Also published as: CN105706107A; WO2015067725A1; JP6505732B2; EP3066612B1; US20160267369A1; RU2016122271A; EP3066612A1; US20170124441A1; ES2718528T3; PL3066612T3; RU2016122271A3; US10373033B2; US9594993B2; US20180197053A1; JP2016540329A; RU2681696C2

Abstract

一种用于创建2D条形码(100)的方法，包括：‑将可以由2D条形码读取器读取的主要信息嵌入主要信息图案(110)中，‑将在不更改的情况下难以重现的次要信息嵌入可见图案(120)中，其中所述可见图案(120)被嵌入在不包含任何主要信息的至少一个区域中的所述条形码(100)内。

Description

二维条形码以及这种条形码的认证的方法

技术领域

本发明涉及用于创建2D条形码，嵌入2D条形码的产品的方法，制造这种产品的方法和认证这种2D条形码的方法。本发明还涉及用于生成2D条形码的计算机实现的方法，用于执行这种方法的非临时性计算机可读介质和计算装置。

背景技术

2D条形码是用于给产品、文档或任何其它项目分配唯一或批次身份的数据载体。这种2D条形码优选地由限定2D矩阵的二维网格形成，2D矩阵的单元被信息编码，所述信息特别是二进制信息，诸如0或1编码位，其按顺序排列可以编码不同类型的字符。

根据本发明，涉及全部二维条形码(2D条形码)，并且特别是很常见的以下码：PDF-417、MaxiCode、Datamatrix(数据矩阵)、QR码，Aztec码，和EAN条形码。例如使用里德-所罗门(Reed-Solomon)误差校正，这些条形码可以被读取直到一定程度的破坏，以允许即使条形码的一部分被损坏的正确读取。当条形码扫描器无法识别条形码符号时，它将把它视为消除。现在，QR码(快速响应码)和Datamatrix是在各种行业(如制造、仓储物流、零售、医疗、生命科学、运输以及办公自动化)中的越来越多的应用中使用的2D条形码。这些也是消费者访问与物理介质相关的数字信息最常用的2D条形码。

QR码是用智能手机扫描的最常用的类型，随着智能手机的爆发式增长，QR码也被广泛应用于移动营销和广告活动作为与客户联系以及提供终端用户内容的快速和有效的方法，终端用户内容包括Web链接、移动优惠券、航空公司登机牌以及其它应用程序(诸如产品追踪、物品识别、时间追踪、文档管理、综合营销等)。

此外，本发明涉及QR码，其包括美观的修改，其中图像被合并到码主要用于改进QR码的视觉效果。

与1-D码相比，2-D码可以在较小的空间中保持较大的数据量，并且与其它2-D码相比，QR码和Datamatrix可以潜在地保持更多的数据。此外，检测码的存在和它的定位的先进的误差校正方法和其它独特的特性容许比大多数其它码更可靠地且更高速地读取QR码。

像文字一样，条形码是信息的可视化表示。然而，不像人类可以读取的语言，条形码被设计为用包括光学激光扫描仪或相机的机器视觉系统被计算机读取和理解(解码)，更通常地被条形码读取器，和条形码解释软件读取和理解(解码)。QR码和Datamatrix在低对比度条件下的高度可读性可以允许符号直接印刷、激光蚀刻或点针标记(DPM)在部分或产品上。

QR码是通过其以行和列(即在水平和垂直方向两者上)的深色和浅色单元(也被称为“模块”)的排列传送信息的2-D矩阵码。QR码符号的每个深色或浅色的模块-码的具体实例-代表0或1，从而使得它机器可理解。

QR码被二维数字图像传感器检测，并且然后被编程的处理器进行数字分析。处理器将三个不同的正方形定位在QR码图像的角上，使用第四个角附近出的较小正方形(或多个正方形)来标准化图像大小、定向和视角。然后将贯穿QR码的小点转换成二进制数并用误差校正码进行验证。

QR码中所包含的信息可以被用于追踪分销渠道中的产品，或者用于检测与产品相关的欺诈，诸如消遣、盗窃、改造或伪造。然而，即使2D条形码被越来越多地用于防伪应用中，但是它们没有防拷贝的内置保护。因此它们可以很容易地被拷贝并应用到不合法的物品，即应用到伪造品。

相关技术的描述

为了增强安全，用于防伪的条形码由通常外在于2D条形码的各种物理安全元件补充，所述物理安全元件诸如全息图、特殊油墨或标记，其可以用特定的检测设备(当被某一光谱照射时具有特定光谱性质的油墨被揭示)，微型打印机等被揭示。然而，所有这些方法已知为昂贵或不便于集成在生产过程中。此外，它们不便于验证，并且易于拷贝或模仿。

已经提出其它许多方法伴随以安全元件被本征地放置到2D条形码自身并且形成相对于用于编码身份或消息的主要信息的所谓次要信息。这些主要信息和次要信息，优选地由例如由点或正方形(诸如像素)形成的黑色和白色基本图像或基本单元形成。

作为这些技术的非限制性例证，可以参考以下列表：

-如在EP1239413、EP1485863或US6398117中，已经提出将数字水印，即，编码信息的图像的不明显修改，插入条形码中

-WO2013012794涉及用于使用2D条形码提供文件的证明和认证的系统和方法，其中所述条形码具有明显可读部分和隐蔽可读条形码部分，所述明显可读部分具有形成强大标记的主要信息，所述隐蔽可读条形码部分具有形成并入明显可读部条形码部分的冗余空间的易碎标记的次要信息。脆弱标记被嵌入在强大标记之上，

-另一种技术还被在WO2008003964中描述，其中例如通过改变条或像素中的一些的外围达不同的量，将次要信息嵌入条形码中，

-WO2010034897也呈现了条形码中嵌入的次要信息。尤其，数字认证码(DAC)被降级，使得降级具有包含在预先确定的边界内的某一误差率。因此DAC可以被用于保护文档免受非法拷贝。

例如，在2D条形码的黑色单元中的所有像素值可以通过数字认证码进行修改。然而，这可能会影响其可读性。此外，DAC自身可能因为覆盖了大的表面而难以被读取，并且读取所需的精确同步可能受到图像捕获中的几何像差影响。

2D条形码也可以被关联到指纹相关的方法中，其中每个指纹的独特元素或相似指纹的组，被提取并存储在数据库中。例如见US4423415、US4785290、US6948657或US8180174。

在许多这些文件中，次要信息例如作为水印被散布在主要信息的整个表面。这些技术具有缺点，主要如下：

本信息在许多情况下是隐蔽的，以使之对将不会特别注意的伪造者不可见。隐蔽次要信息可能没有可见次要信息安全，因为它被约束到弱信噪比，以确保不可见性。因此，熵较低，并且更易于知情的伪造者在制作拷贝时精确地复制所有次要信息。

此外，将隐藏次要信息嵌入在主要信息内可以影响第一信息的可读性，次要信息的存在使得第一信息失真。

此外，次要信息(诸如DAC)存在于2D条形码中需要复杂的算法用于嵌入和解码包含在次要信息中的消息，这使得认证系统的管理累赘且较不可靠，而只包含主要信息的2D条形码被设计为极为快速且易于解码。

常规2D条形码的真正缺点是次要的信息比主要信息读取更复杂。如今，用配有相机的移动电话可以容易地读取主要信息。现有技术在不使用特定工艺或设备的情况下不允许用次要信息自动认证2D条形码。

当通过光学装置可读时，次要信息传统上已用平板扫描仪、使用一定程度放大的工业相机、或USB显微镜(例如，来自Veho^TM或Dino-lite^TM的型号)被读取。更近来，虽然移动电话已经被使用，但需要光学适配器以便获取读取允许区别原件与拷贝的DAC的细节所需的放大率和图像锐度。例如，可以使用与某些智能手机(例如，某些iPhone^TM和Samsung^TM型号)兼容的移动显微镜Handyscope^TM或Dermlite DL1^TM。

这是相对使用平板扫描仪或USB显微镜的显著改进，因为这允许在现场的检查员或供应链运营商执行认证。然而，对光学适配器的需求仍然是更广泛地使用这些技术的显著障碍。事实上，光学适配器通常是相当昂贵但可以被很容易放错地方或丢失的，因此需要由检查员一直携带。它使得读取器解决方案的部署复杂得多，因为如果没有上千也有上百光学适配器需要分布和维护。显然，使用光学适配器对于消费者或零售商使用的更大规模的市场而言不是可行的。

新一代的移动电话具有令人印象深刻的光学能力。越来越多的移动电话具有捕获小细节的光学能力，特别是捕获允许区别原件与拷贝的DAC中的小细节的光学能力。

这些新的移动电话具有原则上被用于使用DAC中的次要信息认证2D条形码的潜力。然而，使用DAC作为次要信息的现有技术具有许多缺点，使得在没有光学适配器的情况下很难以方便的方式使用移动电话：

·次要信息需要被使用单独的过程独立于主要信息解码。解码次要信息的算法是更加计算密集的，并且不能被在移动电话设备中实时实现。在多种情况下，需要不同的读取器。

·扫描的整个图像必须被发送到服务器用于认证这需要的带宽，是昂贵的并且延长了获取认证结果的时间。

·在扫描中获取的次要信息不能被验证为适用于通过处理每帧来实时认证。例如，扫描可能没有焦点对准，它可能含有妨碍读取的伪影，或定位可能不正确，其中它不应该被发送到服务器，也不应该用于认证。因此存在用户等待认证结果，却只接收到他需要进行另一次扫描的反馈的高风险。更糟的是，认证响应可能是误差的，例如没有焦点对准的扫描可能被解释为拷贝。这对于可能在认证系统中失去信任的用户非常不方便。

·用户没有实时得到反馈以指导他们如何扫描，例如告诉他们图像是否焦点对准，或者他们是否需要离2D条形码更近或更远。

·用户在相机模式下必须按按钮来拍照片，而不是在视频模式下自动扫描。按按钮可能自身使得图像失焦。在任何情况下，期望用户决定相机何时被正确放置以及图像何时将是可接受认证的是高负担。

总之，现有技术不允许用户使用他们的移动设备方便地验证2D条形码。

本发明的目的是解决现有技术的一些或所有缺点，并提出产生安全防拷贝的2D条形码的装置，同时保持主要信息的良好可读性：

本发明目标还在于提供认证那些条形码的装置使得认证过程与用移动设备读取2D条形码那么简单。

发明内容

根据本发明，通过根据权利要求1的用于创建2D条形码的方法，通过根据权利要求9的嵌入2D条形码的产品，通过根据权利要求20或32的2D条形码的认证的方法，以及通过根据权利要求29或30制造2D条形码，各种目标被实现。

本文所公开的是用于创建2D条形码的方法，包括：

-将可以由2D条形码读取器读取的主要信息嵌入主要信息图案中，

-将在不更改的情况下难以重现的次要信息嵌入可见图案中，

其中所述图案被嵌入在所述条形码内不包含任何主要信息的至少一个区域，由此形成源2D条形码。

除非在目前的文本中另有指示，2D条形码和2D条形码的所有元素(诸如主要信息图案及其主要信息、可见图案及其次要信息、数据区域、基本单元、基本子单元、签名、秘密……)涉及源2D条形码和这种2D条形码的所有元素，但不是原始2D条形码和这种2D条形码的所有元素(即例如印刷或屏幕显示的源2D条形码)并且不是原始2D条形码重现后的非原始2D条形码(即例如扫描或拷贝的原始2D条形码)。

在这种情况下，“主要信息”涉及关于专用用户容易访问的产品或服务的信息，其存在易于检测并且被在2D条形码内识别。另外，该主要信息具有易于验证的内容，符合2D条形码标准的格式，以便被容易地识别为特定的2D条形码类型，并且可以易于复制。

“次要信息”涉及目标在于验证2D条形码的真实性(原始字符)并且在不更改的情况下比主要信息更难以重现的信息。次要信息因此不一定需要包含关于在其上2D条形码被放置的产品或文档的任何消息，但完全集中于提供伪造检测装置。因此，次要信息不是像主要信息的信息，在这个意义上，从解码器的角度来看，没有消息被解码，但与原始图案的相似度被测量。主要信息和次要信息两者优选地以像素或像素组的形式。“次要信息”因此可以是以形成所谓的“指纹”的基本子单元的图案的形式，借以基本子单元足够小，以防止图案的重现而不引入误差。跟随可视重现(例如，印刷或在屏幕上表示)，表示次要信息的基本子单元的最初的印刷图案的拷贝(扫描)从而导致可以(例如通过指纹与次要信息生成文件的比较或通过与对应于次要信息的原始印刷的一个或多个扫描的图像比较)由本文描述的各种装置检测的“指纹”的更改。如本文所讨论的，次要信息可以被随机生成，尤其通过使用被保密的随机或伪随机生成的密钥而随机生成，使得次要信息包含防止它被伪造者重新生成的秘密。伪造者只能访问在没有一些可检测的更改的情况下不能被复制和重现的印刷原件。

根据本发明的一个方面，次要信息不与主要信息混合而保持与主要信息物理分离。因此，根据本发明，由于次要信息由位于2D条形码内的一个或多个识别的地方的可见分离图案形成，所以当次要信息也存在时第一信息由于图像的修改而不冒读数更改的风险。此外，由于包含次要信息的图案的较低风险的几何失真或像差，分离的次要信息和在特定区域中的集中意味着更可靠的读取和进一步的解码步骤。次要信息存在于2D条形码中，尽管没有妨碍主要信息的可读性，但是它取代了主要信息部分(一个或多个)，只要由次要信息取代的主要信息的表面的比例保持在由误差校正码给定的容差的边界内。

另外，根据本发明的另一个方面，次要信息不是隐蔽的，尤其通过不被嵌入并且和/或通过水印和/或通过有意施加形式的噪声或编码主要信息的图像的任何其它不明显的修改与主要信息混合。次要信息是可见的。可见次要信息具有关于隐蔽次要信息更高的熵，这意味着与隐蔽次要信息相比更多可用的用于编码针对用以表示次要信息的相同表面程度的次要信息的数据。

这种情况允许使用高密度的次要信息，因此降低了利用装备(诸如扫描仪或复印机)的次要信息的重现性可靠性。实际上，可见次要信息的密度越高，伪造者就越难在不引入将允许区分原件与拷贝的伪影的情况下重现。

表述“在不更改的情况下难以重现”意味着被复制影响，即，大多数复印机、扫描仪、图像捕获设备或印刷机在不更改可见图案的情况下不能拷贝、捕获或重现2D条形码，这使得在原始印刷可见图案的扫描或复印后次要信息系统非可读或不正确可读。例如，原始2D条形码的原始印刷可见图案包含不能幸免于拷贝的精细细节：认证是基于扫描和分析可见图案细节，其对于原始2D-条形码比对于非原始2D条形码要更多。否则所述，表达“在不更改的情况下难以重现”意味着次要信息当被拷贝和重现时退化，使得它已失去了在次要信息中是特性的或原始的特征。

次要信息可以由具有相对于形成主要信息的基本单元大小小于30％、或者甚至优选地小于15％、或者甚至优地选小于5％的黑色和白色基本子单元形成。

次要信息可以由原始2D条形码中具有最大大小小于0.2mm、优选地小于0.1毫米、优选地小于50μm的黑色和白色基本子单元(尤其是像素)形成。

有利地，在所述源2D条形码中，并且因此在所述原始2D条形码中，所述次要信息包括由具有不同于黑色基本子单元的50％±5％的平均黑色密度(或灰度级)的黑色和白色基本子单元形成的部分。这一规定容许最大化原始印刷中的信息密度，从而增加了重现时的退化率，即最大化原始2D条形码的重现和任何后续的重现(通过拷贝原始2D条形码形成第一代非原始2D条形码的第一代的重现，所述第一代非原始2D条形码的重现并且形成第二代非原始2D条形码的第二代的重现、以及后续代的重现)期间的信息丢失。根据这种规定，编码次要信息的所述可见图案中的黑色像素(以下也称为黑色密度)的平均百分比是预定的并且不同于等于或接近常用在现有技术的2D条形码和其它安全图形(诸如DAC)中的50％的平均黑色密度(灰度级)。该特征最大化原始2D条形码中的信息密度，从而相对于具有等于或接近50％的黑色像素的平均百分比的2D条形码增加在2D条形码的重现期间的退化程度是有效的，即该规定可以显著增强拷贝可见图案的难度。例如，所述次要信息完全位于所述可见图案的至少两个不同的部分，至少一个部分具有不同于黑色基本子单元的50％±5％的平均黑色密度(或灰度级)。根据另一可能的规定，所述次要信息完全位于所述可见图案的至少两个不同的部分，各部分具有不同于黑色基本子单元的50％并且不同于至少另一部分的不同的平均黑色密度。

在这个情况中一组单元的“平均黑色密度”或“平均灰度级”意味着黑色基本单元(主要信息)、或基本子单元(次要信息)、尤其像素组(一个或多个)在定义包含多个基本单元或基本子单元(例如九、十六或二十五个基本单元或基本子单元)的有限区域的该组基本单元或该组基本子单元中的比例。如果单元不是黑色或白色，平均灰度级可以权衡单元的强度级。在本文中，“黑色”基本单元或“黑色”基本子单元意味着黑色或更一般深色或任何不同于白色的颜色的基本单元或者基本子单元；“平均深色密度”和“平均灰度级”分别意味着更一般的“平均颜色密度”和“平均颜色级”，即当颜色不是黑色时颜色的平均色调。

有利地，可见图案包含可以通过直接连接到条形码读取器的设备被本地验证以检查条形码的真实性的签名。因此，在本文中，“签名”被本地控制的次要信息，从而形成第一安全级别的次要信息。这种签名构成通过比较待检查的2D条形码的解码签名与参考(签名密钥)来验证该2D条形码是原始2D条形码的简单方法，所述参考(签名密钥)可以例如在用作条形码读取器的智能电话或用作条形码读取器或包含条形码读取器的任何其它设备，特别是直接连接到条形码读取器的移动设备是本地可用的，以给出关于存在关于2D条形码的正确签名或错误签名的指示，从而给出关于2D条形码的原始字符或者非原始字符(拷贝)的指示。例如伪随机生成的第一密钥K1(或“签名密钥”)被用于所有2D条形码并存在于移动设备中或对移动设备可用：源签名的重构是优选地通过存在于移动设备中的第一算法使用第一密钥K1和2D码消息的部分，即主要信息，(例如呈现为主要信息图案的部分的唯一ID)进行的：因此，第一安全级别认证检查由检查的2D条形码的签名与所述源签名之间的比较实现(所述“比较”例如是产生得分的图像相似度计算以及所述得分与阈值的比较)。当认证设备没有连接到互联网时，第一安全认证检查可以是有利的。签名的另一显著优点是通过对签名进行测量本地验证扫描是否具有适当的图像质量的可能性。例如，如果对于连续帧测量是稳定和一致的，则这可以是那些帧可用于认证并且可以被发送到远程服务器用于完整认证的指示。

有利地，为了增强认证的安全级别，除了或替代所述签名，所述可见图案还包含真实性仅可以由远程装置验证的秘密。因此，在本文中，“秘密”是仅远程控制的次要信息，从而形成第二安全级别(比第一安全级别更高级别的第二安全级别)的次要信息。这种秘密形成附加的安全元素，其由可见图案的图像部分(即唯一图案(唯一噪声图案))形成，这里被随机生成，其与仅可能在远程设备可用的参考(秘密密钥)(例如秘密密钥是存在于远程服务器中的数据库的部分)比较。这种情况要求2D条形码读取器与远程服务器之间的信息交换，只有能访问远程服务器的人才可以使用这个远程认证过程。此外，具有记录在远程服务器中的秘密密钥允许使用秘密中隐藏的和难以访问的信息。例如，该秘密密钥是远程存储的原始秘密列表的部分。例如针对每个条形码或针对2D条形码的各系列不同的第二密钥(或“秘密密钥”)K2，K2'......，仅存在远程服务器(安全数据库)中，它们优选地真正随机地生成(但也可以是伪随机地生成或部分真正随机/部分伪随机地生成)。源秘密的重构是通过第二算法从仅存在于远程服务器中的第二密钥K2进行的(可选择地，源秘密的所述重构还使用2D码消息的部分，即主要信息(例如唯一ID)的部分)。所述第二算法可以存在于任何地方，包括所述移动设备或所述远程服务器。因此，第二安全级别认证检查由待检查的2D条形码的秘密与所述源秘密之间的比较来实现。作为使用所述第二密钥K2的替代，源秘密(即图案)被存储在远程服务器中，使得比较在所述源秘密与待检查的2D条形码的所述秘密426之间直接完成。所述“比较”例如是产生得分的图像相似度计算以及该得分与阈值的比较。可以指出，通过与更多的参考信息(诸如存储在远程设备中的原始印刷的参考扫描和基于其的阈值)进比较，该签名可以被在远程设备中更详细且更精确地检查。

有利地，使用仅存在于所述远程设备中的秘密密钥(K2)可以重构所述秘密。这种秘密是形成指纹(可见图案)的附加部分的第二数据部分，并且其增强了2D条形码的认证的安全级别：仅可以用复杂例程(程序操作)恢复的第二数据部分形式数据的伪随机生成的数据。每当例如可以从至少主要信息恢复这种第二数据部分时，次要信息仅当主要信息已被预先正确解码时才是正确可访问的。另外，根据另一更安全的替代，当仅可以从主要信息和随机生成的所述签名的第一数据部分两者恢复第二数据部分时，次要信息仅当主要信息和第一数据部分(即签名)两者已被预先正确解码或匹配到源时才是正确可访问的。

此外，所述可见图案可以仅包含签名，仅包含秘密或包含签名和秘密两者。其中签名和秘密被编码的区段可以是物理分离的或不是物理分离的。由签名、秘密或签名和秘密两者形成的可见图案(次要信息)的该部分，可以在技术上被认为是指纹。

附图说明

借助于通过示例给出的和通过附图说明的实施例的描述本发明将被更好地理解，其中：

图1至6示出出于清晰目的的放大比例的根据本发明的形成2D条形码的源QR条形码的不同实施例的示意图；

图7是根据本发明的2D条形码的认证的方法的图示；

图8是说明根据本发明的认证的方法的示例性实施例的流程图。

图9是出于清晰目的的放大比例的根据本发明的实施例的源2D条形码的示意图；

图10a是出于清晰目的的放大比例的根据本发明的另一实施例的源2D条形码的示意图，并且图10b是图10a的2D条形码的次要信息的可见图案的放大视图；

图11是印刷(第一原始印刷)后的图10b的实施例的可见图案的放大视图并且图11b是图10b的原始印刷的拷贝(扫描和重印)。

具体实施例

图1示出形成针对根据本发明的2D条形码100的第一实施例的QR码第一示例。该2D条形码100由符号形成，该符号具有一般正方形形状并且包括QR码的通常图案，即位于QR码的四个角中的三个处的三个位置检测图案130，以及数据区域132。该数据区域132首先包括由在这里为10×10像素集并且以非限制性的方式示出为正方形的基本单元102的选定排列形成的主要信息图案110。这些基本单元102是编码的主要信息并且具有大小，该大小允许大多数复印机拷贝主要信息图案110而不更改它，或者具有如此小的更改使得这个图案可以被正确地解码并且对存储在单元中的信息没有更改。编码原始2D条形码100的主要信息图案110中的主要信息的基本单元102的典型但非限制性的大小范围从5×5像素到90×90像素，例如从8×8像素到12×12个像素。依赖于印刷分辨率(其可以是每英寸600点、每英寸2400点、或者依赖于印刷设备的任何其它的值)这可以对应于范围从0.05毫米至3毫米，尤其从0.1至2毫米，优选地从0.2至1毫米，并且优选地从0.3至0.5毫米的原始2D条形码100的基本单元102的典型但非限制性的大小(最大大小)。

根据本发明，该2D条形码100还包含在正方数据区域132内并且与主要信息图案110分离的具有次要信息的可见图案120。在图1所示的该第一实施例中，该可见图案120是位于主要信息图案110内的中心位置处的正方形，并且由此形成分离的块或嵌入主要信息图案110内的孤立区(island)。更一般地该可见图案120可以具有矩形形状，或其它几何形状，以便容易被识别并从主要信息图案110裁剪，以便优选地与主要信息图案110的主要信息分离解码。

如可以从图1中看出的，该可见图案120由黑色和白色基本子单元122形成，基本子单元122也已被表示为选定的像素排列(以非限制性的方式示出为正方形)，其比形成主要信息图案110的基本单元102更小并且编码次要信息。基本子单元122大小容许大多数复印机拷贝次要信息图案110伴随以足够显著的更改以阻碍这种可见图案120随后的正确解码。本发明的重要特征不是在指纹中并且更一般地在印刷或复制之前的原可见图案120中存在多少信息，而是在印刷或复印之后在可见图案120中存在多少信息。对于相同的可见图案120，印刷或复印以及在印刷或复制的可见图案120中的信息的密度的效果将依赖于印刷或复印的性能(印刷机或复印机的类型、纸张类型、油墨以及对于印刷或复印工作的特定颜色密度要求)。可见图案120中编码次要信息的基本子单元122的典型但非限制性的大小范围从1×1像素至5×5像素，尤其从1×1像素至3×3像素，并且优选地是1×1像素或2×2像素。这可以对应于范围从5μm(微米)至300μm，尤其从10μm至200μm，优选地尤其从20μm至100μm，并且优选地尤其从30至50μm的原始2D条形码100的基本子单元122的典型但非限制性的大小(最大大小)。例如，对于600ppi的印刷机分辨率(每英寸像素)，针对原始2D条形码100的典型大小为约1.11厘米边长的正方形，具有33×33基本单元102，其每个大小均为约0.34毫米，并且具有8×8基本子单元122的可见图案，其每个均由具有约40μm(微米)的像素形成。

在实施例(参见图1、图9、图10a)，次要信息的可见图案120可以有利地包括提高次要信息的恢复和裁剪的边界121。在有利的实施例(参见图9，图10a)中，边界121可以包括黑色边界121及其周围的白色边界或空间，其将次要信息可见图案120与主条形码110分离以使得能够快速且容易地识别可见图案并减少读取误差。

作为第一优选变体，可见图案120不精确位于中心位置，而是重叠具体化该2D条形码100的所述符号的中心：在这种未示出的配置中，该可见图案120被相对于图1中所示的精确居中位置轻微向下、向上、向左或向右移动。放置可见图案120重叠具体化2D条形码100的所述符号的中心可以是有利的，因为当2D条形码被用条形码读取器或扫描设备(诸如移动电话)捕获时，该2D条形码的中心通常接近所捕获的图像的中心，其趋向于更加焦点对准。因此可见图案120将趋向于接近扫描的图像的中心，其典型地具有较少的几何像差并且更加焦点对准。

作为另一变体，可见图案120不位于或覆盖中心位置，而被放置在所述正方形数据区域132的限制内或者更一般地形成所述2D条形码100所述符号的限制内的其它任何地方。

另外，该可见图案120被在图1中示出为由两个相邻的部分120a和120b形成的单个部分，其各具有不同的平均黑色密度或平均灰度级。图1的这两个部分120a和120b分别被表示为具有相同大小和形状的矩形，但可以是不同的大小和/或形状。在图1中，用约黑色基本子单元122的20％的低平均黑色密度或平均灰度级表示左部分120a，而用约80％的黑基本子单元122的高平均黑色密度或灰度级表示右部分120b，其中该可见图案120的总体灰度级是约50％的黑色的基本子单元122。20％和80％的黑色的密度已被用在图1中用于对附图的可见原因，但不同于50％±5％的其它黑色密度值可用于可见图案的一个或多个部分：作为很有可能的黑色密度值，可以使用约黑色基本子单元122的40％的低平均黑色密度和约60％的黑基本子单元122的高平均黑色密度。更一般地，不同于黑色基本子单元122的0％的从1％至45％的低平均黑色密度与不同于黑色基本子单元122的100％的从55％至99％的高平均黑色密度相关联。使用形成所述可见图案120的这种排列或甚至具有两个以上部分并且优选地偶数部分的相似排列构成优选规定。形成次要信息的不同于黑色基本子单元的50％±5％的一个平均黑色密度并且优选地两个或两个以上平均黑色密度最大化在原始2D条形码中的信息密度，因为它覆盖了大面板的最佳印刷性能(诸如点增益)，其自身在一批印刷品期间可以变化。较高的信息密度使得它更难拷贝，因为有更多的信息待复制。

存在其中不可能预先知道最佳平均黑色密度将是什么的情况，例如如果打印机不能被预先测试的情况。还存在其中最佳指纹密度可以在印刷过程中变化的情况。例如，如果油墨密度或粘度在印刷过程中变化，这种情况可能发生。对于某些类型的印刷，例如照相凹印，相同的指纹(可见图案)可以在很长时间段上使用-只要圆筒在应用中使用，即数月。明显地，随着圆筒磨损印刷性能可能演变。为了应付这种效果，可见图案优选地由具有不同黑色密度的不同区域组成。然后，可以通过使用以最有利于其检测拷贝的能力的方式印制的区域进行真实性的确定。作为优选实施例，所述可见图案120由具有第一平均黑色密度或第一平均灰度级的第一部分和具有不同于第一平均黑色密度的第二平均黑色密度或第二平均灰度级的第二部分形成，第一和第二平均黑色密度两者均不同于黑色基本子单元的50％±5％。作为一种可能性，所述第一平均黑色密度和第二平均黑色密度之间的平均值约为黑色基本子单元122的50％。作为未示出的替代方案，可见图案120由分布在非相邻的相对位置中即在具体化2D条形码100的所述符号的不同位置中的两个或更多个分离的部分组成，这些部件中的一个被优选地放置重叠主要信息图案110内的中心位置。这两个或更多个分离的部分可以具有它们之间的相同或不同的平均灰度级，优选地具有明显不同于黑色基本子单元/像素的50％即低于黑色基本子单元的45％或大于黑基本子单元的55％的黑色密度或灰度级，以便最大化原始2D条形码中的信息密度并且因此当该2D条形码100被复印机重现时增加退化率。

图1所示的可见图案120还由形成可见图案120的边界并且在图1中示为以形成封闭正方形环路的双行对齐的黑色基本子单元122的连续线的第三部分120c定义。这种第三部分可用于帮助可见图案120通过条形码读取器的识别，但是可以省略。

图1中所示的该修改的2D条形码100是修改的QR码类型的优选形式，所述修改的QR码类型具有用29×29基本单元102编码的符号，具有由9×9基本单元102形成的区的编码次要信息的可见图案120。作为未示出的替代，可见图案120用由10×10基本单元102或由8×8基本单元102形成的区编码次要信息。这种情况是考虑到当读取次要信息时可接受于可能的损坏的误差校正级的QR码的良好可读性与用于次要信息的区域的解码限制之间的良好折衷。

作为单纯地示例性表示，在图1中编码次要信息的可见图案120包含27×27的基本子单元122。因此，主要信息的每个基本单元102由3×3即9个基本子单元122取代，每个基本子单元122均是像素。

图2示出根据本发明的形成针对2D条形码200的第二实施例的修改的QR码第二示例。用于描述该2D条形码200的参考标号与针对图1中已经示出的相同部分的参考标号相同并且针对相对于图1中的部分相似的部分增加100。

在这里形成修改的2D条形码200的符号由包含三个位置检测图案130a、主要信息图案210和可见图案220的正方形数据区域232形成。在该第二实施例中，次要信息由不位于正方形数据区域232的中心区域，但位于不包含位置检测图案130的正方形数据区域232的角落(在这里为右下角)的可见图案220嵌入。因为三个位置检测图案130保持在相同的地方并没有被修改，所以这种情况不会干扰三个位置检测图案130的位置检测功能。然而，我们注意到，版本2的QR码和上述在码的右下部中包含第四个较小的位置检测图案，其可能被次要信息影响。此外，在该第二实施例中，可见图案220包含用中等平均黑色密度或中等平均灰度级编码的次要信息，即具有约黑色基本子单元122的50％的平均黑色密度或平均灰度级，即优选地具有包括在黑色基本子单元122的45％和55％之间的平均黑色密度或灰度级的独特部分。

作为该第二实施例的未示出的变体，2D条形码200由包含三个位置检测图案130的正方形数据区域232形成，并且除了这些位置检测图案130之外，方形数据区域232仅包含主要信息图案210。它对应于其中由位于位置检测图案130中的一个内的可见图案220嵌入次要信息从而形成包含可见图案220的修改的位置检测图案的情况。因为位置检测图案230保持在相同地方并且具有相同的正方形形状、相同的大小、并且也由如非修改的位置检测图案130的连续黑色正方形线限定，所以这种情况不会干扰修改的位置检测图案230的位置检测功能。在该第二实施例的未示出的变体中，其它两个位置检测图案130未被修改，但也可以被修改以包含进一步的可见图案220。

图3示出根据本发明的形成针对2D条形码300的第三实施例的修改的QR码的第三示例。用于描述这种2D条形码300的参考标号与针对图1中已经示出的相同部分的参考标号相同并且针对相对于图1中的部分相似的部分增加200。

对于图1的2D条形码100，图3的2D条形码300包含具有次要信息的可见图案320，其在主要信息图案310内居中，这意味着可见图案320的几何中心与主要信息图案310的几何中心之间的匹配。在该第三实施例中，可见图案320由具有第一低平均黑色密度或第一低平均灰度级且位于可见图案320内中心的正方形第一部320a和具有第二高平均黑色密度或第二高平均灰度级且围绕所述正方形第一部320a的第二部分320b形成。该第二部分320b的被分成以瑞士十字布置的四个正方形子部分320b₁，320b₂，320b₃和320b₄，其中每个具有给正方形第一部分320a的不同侧边加边的侧边。至于其它实施例，数据区域332包含三个位置检测图案130、主要信息图案310和包含与主要信息分离的次要信息的可见图案320。可见图案320被示出具有覆盖大于正方形数据区域232的总表面的10，15或者甚至20％的表面的大小，但是根据本发明相对于该数据区域232的总表面更加限制的大小对于可见图案320是优选的，即覆盖小于20％并且优选地小于13％的正方形数据区域232的总表面的可见图案320。这种规定允许插入次要信息不影响QR码的主要信息的可读性。次要信息可以是表示例如标识、商标或由生产者希望的其它幻想形状的任何期望的形状。

图4示出根据本发明的形成针对2D条形码400的第四实施例的修改的QR码的第四示例。用于描述这种2D条形码400的参考标号与针对图1中已经示出的相同部分的参考标号相同并且针对相对于图1中的部分相似的部分增加300。

此外这里的图4的2D条形码400包含具有次要信息的可见图案420，其重叠主要信息图案410和数据区域432的中心，而与主要信息分离。第四实施例的可见图案420是被分为编码不同类型的信息的分离区的矩形。更精确地，可见图案420被分为包含签名的区424(可见图案420的右部分)和包含秘密的区426(可见图案420的左部分)。另外，在本实施例中，秘密被包含在区426中，该区426被分为第一数据部分426a(秘密区426的左部分)和第二数据部分426b(秘密区426的右部)，其具有两个不同的密度，诸如针对秘密426的这两个不同部分的子单元122的40％和60％黑色密度。

如根据根据本发明的形成针对2D条形码的第一至第四实施例的QR码的第一至第四实示例所描述的，有利的是用由可见图案表示的次要信息完全取代2D条形码的主要信息的区域，因为限制于主要信息内的均匀区的次要信息将被更加容易且可靠地处理。

图5示出根据本发明的形成针对2D条形码200的第五实施例的修改的QR码的第五示例。用于描述这种2D条形码500的参考标号与针对图1中已经示出的相同部分的参考标号相同并且针对相对于图1中的部分相似的部分增加400。

与已描述的第一至第四实施例的主要区别在于，对于第五(和第六)实施例，包含用基本子单元122(小像素)编码的次要信息的可见图案520，不被放置在主要信息图案510内部而被放置在所述主要信息图案510的界限外部，仍然在形成修改的QR码和由数据区域532限定的符号的内部。本第五实施例的可见图案520由两个矩形组成：沿着正方形主要信息图案510的整个左边缘延伸的可见图案520的第一部分520₁和沿着正方形主要信息图案510的整个右边缘延伸的可见图案520的第二部分520₂。数据区域532因此在此特定情况下具有长度在两部分520₁和520₂之间延伸的矩形形状。两部分520₁和520₂可见图案520之间的数据的内容和重新分配可以变化，具有仅有第一数据部分520₁或仅有第二数据部分520₂或有第一数据部分520₁和第二数据部分520₂两者的签名区和/或秘密区。这里，这种可见图案520具有中等平均黑色密度或中等平均灰度级，即约黑色基本子单元122的50％的平均黑色密度或灰度级，即优选地具有包括在黑色基本子单元122的45和55％之间的平均黑色密度或平均灰度级。在图5中，虽然可见图案520在两部分520₁和520₂的整个表面具有中等平均黑色密度或灰度级，但不同的平均黑色密度或灰度级和/或平均黑色密度的不同重新分配是可能的。

图6示出根据本发明的形成针对2D条形码600的第六实施例的修改的QR码的第六示例。用于描述这种2D条形码600的参考标号与针对图1中已经示出的相同部分的参考标号相同并且针对相对于图1中的部分相似的部分增加500。这里，这种第六实施例的可见图案620由位于正方形主要信息图案610的上(右)边的中间的边界处的仅一个正方形形成。因此，数据区域632在此特定情况下具有从主要信息图案610制成的多边形形状(主要信息图案610)和沿着所述主要信息图案610放置的较小正方形(可见图案620)。

当包含次要信息的可见图案位于主要信息图案的区域外部时，在不同时间或用不同的印刷机进行印刷可以是有利的。例如，首先用胶印印刷印刷次要信息，接着用喷墨印刷印刷主要信息。当用不同的印刷机印刷这两个信息图案时，经常的情况，但不一定的情况是，该次要信息图案被用静态印刷过程(胶印、苯胺印刷、照相凹印等)印刷并且因此不针对每个印刷或产品改变。存在许多情况，其中这仍然是有利的：例如，如果印刷主要信息图案的装置具有不足以印刷次要信息图案的质量或分辨率，或者，如果存在关于数据传送、安全、不能被修改的用于标记主要信息的已有应用等的技术限制。在这种情况下，可能有利的是将用于次要信息图案的相同生成密钥用于具有相同次要信息图案的一批或一组码。

关于图，主要信息图案610、510和210在形状、像素大小和像素布置方面完全相同，但这只是作为示例性说明，因为对于主要信息图案而言所有的形状、像素大小和像素布置均是可能的。

针对第五实施例或第六实施例的应用的示例是其中只有小2D条形码(例如4×4毫米的大QR码)是足够的或优选的情况。在这种情况下，使用约10-12％的表面的可见图案，并且尤其指纹区可能太小而不能确保原始印刷和拷贝的可靠区分。该方法是把可见图案放在由主要信息图案定义和形成QR码格式标准的正方形外部：在图5中，可见图案520位于沿着主要信息图案510的两个相对边并且在图6中，可见图案620位于沿着主要信息图案510的一个(右)边的部分。其它非可见形状和布置对于可见图案是可能的，作为其中可见图案形成环绕主要信息图案(以保持正方形大小)，或仅在一边上或仅沿着一边的闭环的“周围”的情况(例如作为与限定通常的QR码的主要信息图案相同大小的正方形可见图案)。

作为示例，用于创建安全QR码的方法将称为指纹(包含在可见图案420的签名424和秘密426区两者中的次要信息)的唯一的噪声图案关联到特定的QR码(包含在主要信息图案410主的主要信息)和/或关联到唯一ID(表示为主要信息图案410的部分)。QR码原则上可以包含任意的消息。例如，QR码可能包含到网页地址的唯一的链接，如果用户用任意条形码读取器扫描QR码就可以到达所述链接。例如http://www.example.com/135dgk86f37gks9，其中http://www.example.com/是前缀并且135dgk86f37gks9是唯一ID(更一般地，它可以是唯一ID和加密的信息)。这个消息和/或唯一ID允许恢复与该QR码相关的信息，并且特别地与指纹(即尤其包含在可见图案420的签名区424中的次要信息并且可用于QR码的认证)相关的信息。

可以用真随机数生成器生成唯一ID(的主要信息的部分)。另外，重要参数(得分阈值-预定签名阈值和/或预定秘密阈值-、指纹(包含在可见图案420的签名区424和/或秘密区426中的次要信息)的版本号、可见图案420相对于QR码(主要信息)的位置和大小、第二密钥K2、用于生成可见图案420的部分的K2')可以被加密并附加到唯一ID。这些信息可以在远程设备上进行解码，而不连接到服务器，允许在发送到远程服务器用于完整的远程认证之前的部分本地认证以及图像质量的验证。

使用来自2D码(唯一ID)的主要信息允许得到次要信息(尤其是秘密)，即使使用相同的密钥K2所述次要信息也将针对每个2D码消息改变。也可以用真随机数生成器生成该秘密。在这种情况下，全部秘密被存储在与2D码的主要信息(或由从它导出的信息形成的任何唯一ID)关联的安全数据库中。如将被进一步解释的，相关的方法是将2D条形码的扫描存储在安全数据库中。

用于生成次要信息，并且尤其是秘密的真随机数生成器(TRNG)和伪随机数生成器(PRNG)，各有各的优点和缺点。显然PRNG的一个优点是，该秘密密钥可以在安全服务器和其它服务器或设备之间更容易地共享。例如，装配了第二密钥K2的移动设备将具有本地生成秘密的能力，并且可以使用本地生成的秘密来进行真实性检查，而无需连接到安全服务器。这允许给用户更快，甚至实时的响应，并且即使当与安全服务器的连接不可能时允许真实性检查。

然而，已知的缺点是，生成有效的秘密所需要的所有信息被存储在密钥中，并且如果该信息被存储在多个服务器或设备中，存在伪造品者通过设备的折衷获得访问该密钥的增加的风险。

安全和可用性之间的折衷是使形成所述秘密的可见图案的部分纯随机地生成，并且另一部分伪随机地产生。因此，可以使用秘密的伪随机部分进行一个真实性检查，并且用纯随机部分进行一个真实性检查。用于生成伪随机部分的第二密钥K2或密钥K2、K2'可以对授权服务器或设备可用，授权服务器或设备可以用它们进行真实性检查，而无需连接到数据库。并且即使那些第二密钥K2，K2'被盗用，秘密的纯随机部分仍然保持安全，并且将允许检测其中伪随机部分被盗用的任何欺诈。

实现本折衷的另一种方式是使用第二密钥K2生成一个数据部分，该数据部分仅用于此特定的2D条形码和相关联的秘密，并且只可以从数据库恢复；而用于生成其它数据部分的其它第二密钥K2'由多个2D条形码和关联的秘密共享，并且该其它第二密钥K2可以被存储在远程设备上。

在创建源2D条形码后，此2D条形码被用在印刷后的产品(诸如文档、标签、消耗品或包装)或一批产品上，从而形成如权利要求9中所定义的嵌入在产品上的原始2D条形码。如果此原始2D条形码被重现(拷贝或扫描)用于未经授权的使用，则通过认证结果中的失败根据如下定义的2D条形码的认证的方法检测此假的或非原始2D条形码。如果所述认证结果是成功的，则所述认证的方法允许知道嵌入在产品上的2D条形码确实是原始2D条形码。

根据实施例，产品上的2D条形码的认证的方法包括：

-用2D条形码读取器读取2D条形码(400)，

-识别可见图案(420)并且在所述次要信息内确定所述签名(424)，从而形成检测到的签名，

-比较所述检测到的签名与签名密钥，并且作为比较的结果确定签名相似度得分，

-比较所述签名相似度得分与预定签名阈值，以及

-如果认证签名结果等于或大于所述预定签名阈值则建立认证签名结果成功，或者如果认证签名结果小于所述预定签名阈值则建立认证签名失败。

根据实施例，2D条形码读取器可以是移动设备(20)(尤其是智能手机)的部分，并且其中，所述签名密钥被存储在所述移动设备(20)上，所述移动设备(20)实现所述检测到的签名与所述签名密钥之间的比较步骤。

根据另一实施例，产品上的2D条形码(400)的认证的方法可以包括：

-用2D条形码读取器读取所述2D条形码(400)，

-识别所述可视图案(420)并且在所述次要信息内确定所述秘密(426)，从而形成检测到的秘密，

-比较所述检测到的秘密与源2D条形码的秘密密钥，并且作为比较作的结果确定秘密相似度得分，

-比较所述秘密相似度得分与预定秘密阈值，以及

-如果认证秘密结果等于或大于所述预定秘密阈值则建立认证秘密结果成功，或者如果认证秘密结果小于所述预定秘密阈值则建立认证秘密结果失败。

该2D条形码读取器可以是连接到远程设备(30)的移动设备(20)(尤其是智能手机)的部分，其中，所述源2D条形码的所述秘密密钥被存储在所述远程设备(30)上，所述远程设备(30)实现所述检测到的秘密与所述秘密密钥之间的比较步骤，并且其中所述方法还包括将所述认证秘密结果发送回所述移动设备(20)。

图7作为用于控制2D条形码的原始字符的根据本发明的2D条形码的认证的方法的图示。考虑具有根据本发明的2D条形码400的文档10(例如用于最近购买的任何设备的保修文件)，为原始2D条形码或为非原始2D条形码，具有集成2D条形码读取器的移动设备20(此处为智能手机)，以及远程服务器30。

通过考虑图4的2D条形码400与具有一起形成指纹的所述签名区424和所述秘密区426的可见图案420，用于具有包括签名区的可见图案的2D条形码的认证的这些方法被描述。

现在描述认证的第一方法，其可用于具有包括至少所述签名的可见图案的任意2D条形码，并且构成用于低安全检查的2D条形码的本地认证方法。该2D条形码的认证的第一方法被执行以检测产品是否具有原始2D条形码或非原始2D条形码，并且包括以下步骤：

-用移动设备20的所述2D条形码读取器读取(扫描)所述2D条形码400，从而形成所述2D条形码400的照片400'(扫描的2D条形码)，

-解码包含在主要信息图案410中的主要信息(此主要信息可以包含关于包含含有用于裁剪和认证的相关信息的次要信息的可见图案的几何定位的指示)，

-在所述所述照片400'内定位所述可见图案420(通过裁剪)并且用所述移动设备20在所述次要信息内识别(图4区424中的)所述签名，从而形成检测到的签名，

-(例如通过图像相关函数)比较所述检测到的签名与(在主要信息图案410的2D条形码消息中硬编码的或从服务器预先下载的)在所述移动设备20中可用的源2D条形码的签名密钥(或签名)并且作为比较的结果确定签名相似度得分，

-比较所述签名相似度得分与预定签名阈值(其可以例如被插入在形成该QR码消息的主要信息中，使得认证可以在移动设备20中执行，而无需与服务器30任何连接，选择性地用于每个签名的签名阈值的列表可能已被预先下载)，

-如果认证签名结果等于或大于所述预定签名阈值则建立认证签名结果成功(原始2D条形码)或者如果认证签名结果小于所述预定签名阈值则建立认证签名结果失败(拷贝并且因此非原始2D条形码)。这些步骤可以针对假定的相同原始2D条形码的相同或不同的扫描被多次实现，以便帮助确定依赖于用于原始2D条形码的典型签名相似度得分分布的预定签名阈值，其可以作为参考。

对比较所述检测到的签名与所述源2D条形码的签名密钥(具有第一预定签名阈值的情况)的选择的替代，另一选择在于比较所述检测到的签名与系列的原始2D条形码的先前扫描的签名密钥并且其被随着其它原始2D条形码的新扫描的时间采用(具有不同于所述第一预定签名阈值的第二预定签名阈值的情况)。

在选择中，当解码主要信息时，提取唯一ID和加密的信息允许验证2D条形码是否包含指纹(可见图案中次要信息的签名和/或秘密)和可用于认证指纹(签名和/或秘密)的关联的参数。

其中预定签名阈值被存储在2D条形码中的方法构成具有低可靠性的第一级安全检查：如果说，产品比平常质量低，则误警报的概率可以增加，除非硬编码的阈值被设定为有意地低值以避免误警报，这同时使得潜在地拷贝更容易击败系统。预定签名阈值可以被调节以针对扫描的缺陷进行补偿。这些缺陷可以是通用的(条形码读取器的相对质量)或依赖于特定扫描：例如QR码在如果它是用移动设备在推荐的近似距离处(假设在8厘米处)捕获的扫描中可以具有预期的像素大小或相对于图像大小的相对大小。如果移动设备更远(假设12厘米)，QR码将会更小，并且此低扫描分辨率可以影响签名相似度得分水平。该预定签名阈值可以被自动地调整，以补偿到拍摄设备的次最优距离。可选择性的方法是使移动设备警告用于该QR码不在最佳读取距离，并且，例如，建议他来靠近一些。

在所述认证的第一方法中，当签名相似度得分低于预定签名阈值时，一些附加的检查被进行：例如，低于预定签名阈值的一个或多个连续读取可带来该文件是拷贝的进一步确认；锐度的测量和影响测量的其它失真(例如高透视变换，低环境光)也可以指示在做最后决定前应采取另一扫描。

在所述认证的第一方法的变体的中，所述移动设备使用在移动设备中可用的(优选地伪随机生成的)和来自所述主要信息的部分(形成唯一ID的主要信息图案410的部分)的第一密钥K1通过呈现在移动设备中的第一算法重新构成所述源2D条形码的所述签名密钥。

虽然即时验证是非常可取的，但是安全不应该被折衷。因此，当网络连接可用时，认证的至少部分应该在安全服务器30上发生，以检测最终的欺诈并且作出更完整的检查。

现在描述认证的第二方法，其可用于具有包括至少所述秘密区的可见图案的任何2D条形码并且构成用于更高的安全检查的2D条形码的远程认证。此认证的第二方法，包括

-用移动设备20(智能手机)的所述2D条形码读取器读取(扫描)所述2D条形码400，从而形成所述2D条形码400的照片400'(扫描2D条形码)，

-(通过裁剪)在所述照片400'内识别(定位)所述可见图案420并在所述次要信息内识别(定位)(图4区域426中的)所述秘密，从而形成检测到的秘密，

-(例如通过图像相关函数)比较所述检测到的秘密与在所述移动设备20中不可用的源2D条形码的秘密密钥(或秘密)，并且作为比较的结果确定秘密相似度得分，

-比较所述秘密相似度得分与预定秘密阈值，

-如果认证秘密结果等于或大于所述预定秘密阈值则建立认证秘密结果成功(原始2D条形码)或者如果认证秘密结果小于所述预定秘密阈值则建立认证秘密结果失败(拷贝并且因此非原始2D条形码)。

对比较所述检测到的秘密与所述源2D条形码的秘密密钥的选择(具有第一预定秘密阈情况)的选择的替代，另一种选择在于比较所述检测到的秘密与系列的原始2D条形码的先前扫描的秘密密钥并且其被随着原始2D条形码的新扫描时间采用(具有不同于所述第一预定签名阈值的第二预定签名阈值的情况)。

所述秘密密钥被存储在所述远程设备(远程服务器30)中。例如，所述源2D条形码的所述秘密密钥是使用仅呈现在远程服务器30(安全数据库)中的所述第二密钥K2通过第二算法获得的，并且可选择地通过使用所述主要信息的部分(形成唯一ID的主要信息图案410的部分)。

针对此认证的第二方法，优选地所述移动设备20被连接到远程设备(远程服务器30)，其中所述秘密密钥(或先前扫描)被存储在实现了所述检测到的秘密与所述秘密密钥之间的比较步骤的所述远程设备(远程服务器30)上，并且其中所述方法还包括将所述认证秘密结果发送回所述移动设备20。

先前描述的认证的第一和第二方法可以组合。以这种方式，它构成有趣的折衷，因为可见图案的部分被在移动设备上验证(“第一级认证”)并且可见图案的部分被在安全服务器上验证(第二级认证)。当QR码(或主要信息图案410)被解码时，低安全检查被关于可见图案的部分实时执行，可以用(存储在移动设备上的)相应的第一密钥k1和(在QR码消息或主要信息图案中硬编码的或从服务器预下载的)签名阈值在移动设备上生成可见图案。这种低安全检查可作为图像质量验证的一种形式：如果得分(认证签名结果)超过预定签名阈值，或得分低于预定签名阈值并且额外的验证确认扫描适于分析，则可见图案被从扫描中裁剪并与QR码消息以及来自低安全检查的所有相关信息(诸如地理定位和移动设备ID)一起发送到服务器。在移动设备正在等待服务器高安全检查的同时，消息可以已示出给用户。在其中得分超过用于低安全检查的预定签名阈值的情况中，此消息可以是“读为原始，等待来自服务器的高安全检查的结果”。如果得分低于预定签名阈值，则检测可以已示出指示服务器30接收裁剪的可见图案和QR码消息(主要信息图案)，以及由次要信息组成的附加信息的消息。QR码消息(主要信息图案)允许恢复用于进行高安全检查所需要的参考指纹数据(包含在可见图案中的原始次要信息)。此信息可以是用TRNG生成的可见图案源数据的部分(第二密钥K2)，或相同可见图案的参考扫描。一个或多个图像匹配被进行，使得产生一个或多个得分(认证秘密结果(一个或多个))。通过图像与源可见图案(源2D条形码的次要信息)匹配计算出的得分(认证签名结果或认证秘密密钥结果)通常将在与通过与参考扫描的比较计算的得分不同的规模，所以依赖于用于图像匹配的可见图案或可见图案的部分可以使同不同的阈值。

如果在移动设备上存在与预定签名阈值的一个得分比较(低安全检查)并且在安全服务器30上存在与相应的预定秘密的一个或多个得分比较(高安全检查)，则从服务器到设备的返回消息可以是以下中的任意：

-超过阈值的所有得分：原始，

-低于阈值的所有得分：拷贝

-低于阈值的低安全检查得分和超过阈值的所有高安全检查得分：要求再次扫描(可能是原始但扫描在移动设备上未正确匹配)

-超过阈值的低安全检查得分和低于阈值的所有高安全检查得分：涉嫌欺诈，因为这可能指示伪造者已经访问存储在远程设备中的密钥以正确地复制指纹的相应部分，但不是指纹的其它部分。

-非相干结果，例如一些得分超过阈值而其它低于阈值：要求用户再次扫描和/或保持产品用于进一步调查。

让我们考虑其中设备将被黑客入侵并且用于低安全检查的一些签名密钥被窃取的场景。然后，伪造者可能能够用在设备上被检测为真实的签名产生QR码(主要信息图案)。低安全检查将可能获取超过签名阈值的得分。然而，在安全服务器30上的高安全检查将最有可能给出低于签名阈值的得分。因此，几秒钟后，甚至更少后(具有良好的连接)输出消息将欺诈指示给用户。

由于在服务器上进行高安全检查的该过程，安全不被在移动设备中存储一些信息(例如第一密钥K1)以生成签名密钥减弱。此外，因为用户接收到立即响应(至少在可见图案是真实的情况下)，并且在异常此反应可以被迅速纠正的情况下(具有良好的连接)，此过程中不影响用户体验。如果不存在连接，只要移动设备20被再次连接到远程服务器30，如果情况适用用户将接收到警告。

在本发明的一个方面，使用本地设备的认证2D条形码的方法，包括以下步骤：使用本地设备扫描所述2D条形码以生成至少一个图像帧，在所述本地设备中从图像帧读取主要信息，在所述本地设备中从图像帧提取次要信息，使用存储在本地设备中的密钥生成次要信息的部分，所述部分包括或形成次要信息的签名，以及比较次要信息的所述签名与提取的次要信息以在2D条形码的第本地级验证真实性。

该方法还可以包括将主要信息或与主要信息关联的信息以及所提取的次要信息的图像发送到远程服务器，并且通过比较所提取的次要信息的图像与在远程服务器中存储或生成的原始2D条形码图像来在第二级认证2D条形码。

源次要信息的所述签名与所提取的次要信息的比较可以有利地生成得分。

在该认证方法的实施例中，使用本地设备的所述2D条形码的扫描生成多个图像帧，从而产生多个得分，所述多个得分正被使用以确定是否通过远程服务器的第二级认证将被执行。

在实施例中，认证方法可以包括验证所述至少一个图像帧的图像质量，以确定所述图像是否适于通过远程服务器的2D条形码的认证。

根据实施例的用于验证图像质量的技术包括：在所述本地设备中从图像帧提取次要信息，使用存储在本地设备中的密钥生成次要信息的部分，所述部分包括或形成次要信息的签名，比较次要信息的所述签名与所提取的次要信息以生成得分，使用得分集作为图像质量的指标。

在另一实施例中，用于验证图像质量的技术包括测量主要信息的黑色和白色单元之间的过渡的锐度。

参照图8，根据本发明的认证的方法的示例性实施例可以包括以下步骤：

步骤8-1：清空存储的指纹(次要信息)和得分的移动设备的存储器；

步骤8-2：从视频流中提取位图图像；

步骤8-3：解码图像中的2D码。如果解码不成功则返回步骤8-1

(消息＝null)，否则接收消息和图像中的码定位数据(例如2D条形码的角落或者检测图案的位置)，并进入下一步骤8-4；

步骤8-4：(在移动电话中)验证消息签名(消息签名可以是应当匹配消息内容的另一部分的该消息内容的一部分的哈希(hash))。如果消息签名未被验证，那么将“这不是具有可读次要信息的2D条形码”的消息输出给用户，伴随以提出进行另一扫描的按钮。用户按下按钮后返回步骤8-1。如果消息被验证，则进入下一步骤8-5；

步骤8-5：从消息提取参数，包括图像质量阈值、存储在移动设备用于本地验证和质量测量的秘密密钥或密钥的秘密索引、2D码的大小、码唯一ID、以及用于验证所需的其它参数；

步骤8-6：如果2D码的大小在参数中是可用的(或者否则可以假定默认预期大小)，则与预期大小比较作为图像大小的百分比。如果扫描的图像大小太小则将“更靠近2D码”(选择性地“与2D码越来越远”)的消息返回给用户并返回步骤8-1(例如参见下面的算法来测量大小)；

步骤8-7：通过运行图像锐度测量算法(例如参见下面的算法)检查图像是否显得足以用于认真。如果值超过阈值，则继续进行下一步。否则，选择地将“触摸屏以自动对焦”的消息示出给用户，然后转到步骤8-1；

步骤8-8：从扫描的图像和2D码定位数据，提取指纹(次要信息)区域的图像。所提取的图像可以简单地是裁剪，或校正透视变换并且到适于验证的大小的变换的图像；

步骤8-9：利用秘密密钥，生成源指纹(次要信息)的部分；

步骤8-10：测量源指纹的生成部分与提取的指纹区域之间的图像相似度，以获取得分；

步骤8-11：将提取的指纹和得分存储在存储器中；

步骤8-12：如果满足条件C(见以下)或满足条件D，那么

步骤8-13：将具有最高得分的指纹发送到服务器(选择性地发送所有指纹)，和包括2D条形码消息的用于认证的信息，估计的条形码大小(其可以被考虑用于认证)。否则，返回步骤8-2；

步骤8-14：等待直到从服务器接收到认证结果并且显示接收到的认证结果

在服务器上，步骤15：

·接收2D条形码消息，或者选择地码ID，一个或多个扫描的指纹及其关联的得分

·从码ID恢复认证数据(比较参数、过去的扫描、源指纹)

·比较一个或多个扫描的指纹与源指纹并且使用比较参数来作出关于真实性的决定

·返回认证结果

条件C和D：

·条件C的示例：具有超过质量阈值的得分的至少3个连续的图像帧；选择性地具有超过质量阈值的得分最近5个中的3个帧；选择性地最后一秒中具有超过质量阈值的得分的所有帧

·条件D的示例：具有低于阈值的得分的至少6个连续的图像帧；选择性地最后2秒中具有低于阈值的得分，但在所有帧中获取的最小和最大得分之间的得分的差低于第二阈值的所有帧

图像大小测量的示例：

屏幕具有1080像素的宽度，并且针对在移动设备中定义的值25的缩放因子，已经测量到宽度1厘米的码应该大约占据待被最佳读取(在具有最高得分的意义上)的屏幕的60％。低于屏幕大小的50％，显著的次要信息被丢失，这使得认证较不可靠。超过70％，2D条形码太近并且设备无法对焦。

因此目标像素大小是针对1厘米的码648像素，并且大小应该在540和756像素之间。

如果存储在参数中的2D条形码的大小不同于1厘米，则这些值可以很容易地适应。

图像锐度测量算法的示例：

2D条形码由具有锋利过渡的交替的黑色和白色区组成。如果图像未焦点对准，则过渡将趋于较不锋利，并且占据图像中更大数目的像素。存在测量过渡的锐度的多种方式。一个优选的方法在于以下几点：

·对于不包括次要信息区域的扫描的图像中的每个单元，确定单元是否最初是黑色或白色(这可以从再编码的2D条形码完成或者通常在2D条形码解码过程期间完成)。

·确定参考值，其对于黑色单元是最低灰度值，选择性地对于白单元是最高灰度值

·确定接受阈值，其可以例如是从参考值开始的30灰度值

·确定过渡区。依赖于在顶部、左边、右边、底部上的单元是否是相同的颜色，存在最多每单元4个过渡区。在最靠近不同颜色的下一个单元的单元的边上，过渡区典型地由10至20％的像素组成。

·确定过渡中高于接受阈值分别低于接受阈值的像素的比例(针对黑色单元，分别地白色单元)；这是对于扫描中的所有过渡区完成

·如果过渡区中的总像素比例超过阈值(其可以针对移动设备和/或2D条形码的印刷特殊性进行调整)，则图像被认为无焦点对准并且因此不适于认证。

参考图9和图10a，10b，示出了根据本发明的实施例的2D条形码的示例，形成可见图案120的次要信息可以是一组随机的二进制像素值，其中任意像素可以具有一定的默认概率(30、40、50％等)是黑色或白色的。图案的一部分被在服务器上远程验证，在服务器上能够存储像素值和/或重新生成它们的装置。图案的另一部分可以在例如移动电话上本地验证，并且优选地是使用例如标准的加密算法用限定组的加密密钥中的一个生成的。

与传统2D条形码相反地，根据本发明的实施例的2D条形码具有可以使用次要信息的可见认证图案认证的识别信息。在如US2012/0256000中描述的具有嵌入在主条形码中的第二较小条形码的常规条形码中，较小条形码的解码不提供真实性的证明。此外，如果较小第二条形码不可读，则留下模糊的情况，其中信息可能的确是不可读的，因为它已被严重拷贝，或由于一些其它原因(诸如实施问题)它可能是不可读的。

在有利的实施例中，次要信息不包含除了使得能够认证可见图案的认证信息的信息。这容许恢复认证信息而无需恢复其它信息，使得可以用最大似然率来解码认证信息。

如在图10a，10b中可以看到的，包括次要信息的可见图案120看起来非常随机和混乱，其提高了区分原件与原件的拷贝的有效性。图10b示出印刷之前的次要信息的可见图案120的表示，可见图案120的宽度例如在2毫米至4mm的级别。图11a示出印刷后的次要信息的可见图案120a，借以图11a因此表示原始第一印刷。如在图11a上可以看到的，第一原件的可见图案120a已经被更改，但仍保留原始方面中的一些。图11b表示例如用高分辨率扫描器制成，跟随图像处理并且接着在相同的印刷机和纸张上重新印刷的拷贝120b。然而，图11b中的拷贝120b与原始文件并且与原始第一印刷显著不同，并且可以检测改变。

附图上使用的参考标号

10 文档

20 移动设备

30 远程服务器

100 2D条形码

102 基本单元

110 主要信息图案

121 次要信息边界

120 具有次要信息的可见图案

120a 具有第一低平均黑色密度的可见图案的第一部分

120b 具有第二高平均黑色密度的可见图案的第二部分

120c 形成可见图案的边界的第三部分

122 基本子单元

130 位置检测图案

132 数据区域

200 2D条形码(第二实施例)

210 主要信息图案

220 具有中等平均黑色密度的次要信息的可见图案

232 数据区域

300 2D条形码(第三实施例)

310 主要信息图案

320 具有中等平均黑色密度的次要信息的可见图案

320a 具有第一低平均黑色密度的可见图案的正方形第一部分

320b 具有第二高平均黑色密度的可见图案的第二部分

320b₁- 第二部分的正方形子部分

320b₄

332 数据区域

400 2D条形码(第四实施例)

400’ “扫描的2D条形码(照片)

410 主要信息图案

420 具有高平均黑色密度的次要信息的可见图案

424 签名区

426 秘密区

426a 秘密区的第一数据部分

426b 秘密区的第二数据部分

432 数据区域

500 2D条形码(第五实施例)

510 主要信息图案

520 具有中等平均黑色密度的次要信息可见图案

520₁ 具有中等黑色密度的可见图案的第一部分

520₂ 具有中等黑色密度的可见图案的第二部分

532 数据区域

600 2D条形码(第六实施例)

610 主要信息图案

620 具有中等平均黑色密度的次要信息的可见图案

632 数据区域

Claims

1.一种用于创建2D条形码(100；200；300；400；500；600)的方法，所述方法包括：

-将能够由2D条形码读取器读取的主要信息嵌入主要信息图案(110；210；310；410；510；610)中，

-将次要信息嵌入在可见图案(120；220；320；420；520；620)中，所述可见图案(120；220；320；420；520；620)被嵌入在所述条形码内不包含任何主要信息的至少一个区域中，使得次要信息可见图案不与主要信息图案混合而保持与所述主要信息图案物理分离，其中配置为在不更改的情况下难以用装备重现的可见图案中的所述次要信息由小于50μm的浅色和深色基本子单元形成，并且其中使用秘密密钥生成所述次要信息，使得所述可见图案包含秘密(426)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可见图案(120；220；320；420)被嵌入在所述条形码内一个单独区域中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述次要信息由黑色和白色基本子单元(122)形成，并且具有与黑色基本子单元(122)的50％±5％不同的平均黑色密度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述次要信息完全位于所述可见图案(120；320)的至少两个不同的部分(120a，120b，320a，320b₁-320b₄)中，至少一个部分具有与黑色基本子单元的50％±5％不同的平均黑色密度。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述平均黑色密度小于或等于黑色基本子单元(122)的45％或大于或等于黑色基本子单元(122)的55％。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述平均黑色密度小于或等于黑色基本子单元(122)的40％或大于或等于黑色基本子单元(122)的60％。

7.根据权利要求3所述的方法，其中所述平均黑色密度小于或等于黑色基本子单元(122)的30％或大于或等于黑色基本子单元(122)的70％。

8.根据权利要求3所述的方法，其中所述平均黑色密度是黑色基本子单元(122)的80％或20％。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述可见图案(420)包含能够通过连接到条形码读取器的设备被本地验证的签名(424)，以检查条形码(400)的真实性。

10.根据权利要求1所述的方法，其中仅能够使用远程设备(30)验证所述可见图案(420)中的所述秘密的真实性。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述秘密密钥(K2)是随机地或伪随机地生成的。

12.根据权利要求1所述的方法，其中首先用胶印印刷印刷所述次要信息并且然后用喷墨印刷印刷主要信息。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述装备包括相机、扫描仪、复印机或打印机。

14.一种嵌入2D条形码(100；200；300；400；500；600)的产品，包括表示主要信息的主要信息图案(110；210；310；410；510；610)和表示次要信息的次要信息可见图案(120；220；320；420；520；620)，其中所述主要信息能够被2D条形码读取器读取，所述次要信息在没有更改的情况下难以用装备重现，其特征在于所述可见图案(120；220；320；420；520；620)被嵌入在所述条形码内不包含任何主要信息的至少一个区域中，使得所述次要信息可见图案不与主要信息图案混合而保持与所述主要信息图案物理分离，使用秘密密钥生成由小于50μm的浅色和深色基本子单元形成的所述可见图案。

15.根据权利要求14所述的产品，其中所述2D条形码包括以形成数据区域的符号的形式的修改的QR码或Datamatrix，所述数据区域包括位于所述符号的三个角落处的位置检测图案、由主要信息图案(110；210；310；410；510；610)表示的主要信息以及由可见图案(120；220；320；420；520；620)表示的次要信息。

16.根据权利要求14或15所述的产品，其中所述可见图案被完全包含在仅具有次要信息的矩形中。

17.根据权利要求14所述的产品，其中以7×7像素或8×8或9×9基本单元区或以10×10基本单元区形成所述可见图案。

18.根据权利要求15所述的产品，其中所述QR码是29×29基本单元类型的QR码或33×33基本单元类型的QR码。

19.根据权利要求14所述的产品，其中所述可见图案位于所述主要信息图案的界限内部。

20.根据权利要求14所述的产品，其中所述可见图案重叠所述主要信息图案的中心。

21.根据权利要求14所述的产品，其中所述可见图案(520；620)位于所述主要信息图案的界限外部。

22.根据权利要求14所述的产品，其中所述可见图案包含能够通过直接连接到条形码读取器的设备被本地验证的签名(424)，以检查条形码的真实性。

23.根据权利要求14所述的产品，其中仅能够使用远程设备(30)验证所述可见图案中的所述秘密的真实性。

24.根据权利要求14所述的产品，其中所述秘密密钥(K2)是随机地或伪随机地生成的。

25.根据权利要求14所述的产品，其中首先用胶印印刷印刷所述次要信息并且然后用喷墨印刷印刷主要信息。

26.根据权利要求14所述的产品，其中所述装备包括相机、扫描仪、复印机或打印机。

27.一种对包括根据权利要求22所述的产品的特征的产品上的2D条形码进行认证的方法，所述方法包括：

-用2D条形码读取器读取所述2D条形码，

-识别所述可见图案并且在所述次要信息内识别所述签名，从而形成检测到的签名，

-比较所述检测到的签名与签名密钥并且作为比较的结果确定签名相似度得分，

-比较所述签名相似度得分与预定签名阈值，

-如果认证签名结果等于或大于所述预定签名阈值则建立认证签名结果成功，或者如果认证签名结果小于所述预定签名阈值则建立认证签名结果失败。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述2D条形码读取器是移动设备(20)的一部分，并且其中所述签名密钥被存储在所述移动设备(20)上，所述移动设备(20)实现所述检测到的签名与所述签名密钥之间的比较步骤。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述移动设备(20)是智能手机。

30.一种对包括根据权利要求23或24所述的产品的特征的产品上的2D条形码进行认证的方法，包括

-用2D条形码读取器读取所述2D条形码，

-识别所述可见图案并且在所述次要信息内识别所述秘密，从而形成检测到的秘密，

-比较所述检测到的秘密与源2D条形码的秘密密钥并且作为比较的结果确定为秘密相似度得分，

-比较所述秘密相似度得分与预定秘密阈值，

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述2D条形码读取器是连接到远程设备(30)的移动设备(20)的一部分，其中所述源2D条形码的所述秘密密钥被存储在所述远程设备(30)上，所述远程设备(30)实现所述检测到的秘密与所述秘密密钥之间的比较步骤，并且其中所述方法还包括将所述认证秘密结果发送回所述移动设备(20)。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述移动设备(20)是智能手机。

33.一种制造包括2D条形码的产品的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供产品，

-使用权利要求1的方法创建源2D条形码，以及

-将所述源2D条形码印刷在所述产品上从而创建具有原始2D条形码的产品。

34.根据权利要求33所述的方法，其中印刷步骤包括用于将所述源2D条形码印刷在所述产品上的两个子步骤，所述两个子步骤是：

-使用第一印刷装置，用于印刷包含主要信息的所述主要信息图案，以及

-使用第二印刷装置，用于印刷包含次要信息的所述可见图案，从而创建具有原始2D条形码的产品。

35.一种认证包括根据权利要求1所述的方法创建的2D条形码的特征的2D条形码的方法，包括：使用本地设备扫描所述2D条形码以生成至少一个图像帧，在所述本地设备中从图像帧读取主要信息，在所述本地设备中从图像帧提取次要信息，使用存储在本地设备中的密钥生成次要信息的部分，所述部分包括或形成次要信息的签名，比较次要信息的所述签名与所提取的次要信息，以在2D条形码的第一本地级验证真实性。

36.根据权利要求35所述的方法，还包括：将主要信息或与主要信息相关的信息，以及所提取的次要信息的图像发送到远程服务器，并且通过比较所提取的次要信息的图像与在远程服务器中存储或生成的原始2D条形码图像来认证2D条形码。

37.根据权利要求35所述的方法，其中次要信息的所述签名与所提取的次要信息的比较生成得分。

38.根据权利要求35所述的方法，其中使用本地设备的所述2D条形码的所述扫描生成多个图像帧，因此产生多个得分，所述多个得分被用于确定通过远程服务器的第二级认证是否将被执行。

39.根据权利要求35所述的方法，包括验证所述至少一个图像帧的图像质量，以确定所述图像是否适于通过远程服务器认证2D条形码。

40.根据权利要求39所述的方法，其中用于验证图像质量的技术包括：在所述本地设备中从图像帧提取次要信息，使用存储在所述本地设备中的密钥生成次要信息的部分，所述部分包括或形成次要信息的签名，比较次要信息的所述签名与所提取的次要信息以生成得分，使用得分集作为图像质量的指标。

41.根据权利要求40所述的方法，其中用于验证图像质量的技术包括测量主要信息的黑色和白色单元之间的过渡的锐度。