CN107067061B - 一种物纹码编码方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种物纹码编码方法及系统，借鉴人体指纹图像，在至少一种预设的指纹模板上，通过在至少一条指纹线上设置至少一个指纹特征点实现数字和/或字母的编码，由此形成包含特定信息的指纹图形，可用于对产品进行编码标识。所述指纹图形包含某一物品特定编码信息并形成在所述物品之上时，如同人体指纹一样是独一无二的，这种使用特征点来表述物品特定身份信息的指纹图形，称之为物纹码(Fingerprint of Thing，FOT)。物纹码作为由人体指纹图形衍生的一种全新的具有二维尺寸的编码，比一维码包含更多信息，解决一维码无法表达二维码又太复杂的问题。使用本发明编码方法及系统，能为每件产品印刻包含独特身份信息的物纹码，如同人体指纹，终身不变，随时可查。

Description

一种物纹码编码方法及系统
技术领域
本发明涉及编码技术领域，特别是涉及一种借鉴指纹特征点进行编码的物纹码编码方法及系统。
背景技术
随着商品经济的迅猛发展，社会生产出了大量的产品，这些产品需要分类、识别、追溯，辨认真伪。1949年一维条码在美国问世，1991年以PDF417码为标志的二维条码由美国Symbol公司提出，目前一维条码和二维条码在各个领域得到了大量的应用。一维条码的信息量有限，二维条码信息量很大，但其问题在于这些条码图像明显区别于其所标记的物品，通常呈现为一个条形或者方形图形块。一维条码和二维条码根据其自身的特点，在相应行业得到了广泛的应用，已经成为生活的一部分，特别是在移动互联网时代，更加不可或缺。
但是，一维条码所能表示的信息量有限，通常其本身只是作为一个标识，使用时需要依赖外部数据库的支持；二维条码是比一维条码更高级的条码格式，能够在横向和纵向两个方位同时表示信息，可以在比较小的面积上表示大量的信息。二维条码抗干扰力强，应用极广。但在应用的过程中，也产生了一些问题，利用二维码进行欺骗的案例屡见不鲜，让人对于二维条码又爱又恨。
此外，众所周知的是，人体指纹是手指皮肤上特有的花纹，由皮肤上的纹线构成。这些纹线的起点、终点、分叉、结合等被称为特征点。纹线的这些特征点有无数种排列，因此，每个指纹甚至一个指纹的每条纹线都是独特的。指纹的生物特性可以分为总体特征和局部特征。
人体指纹的总体特征：
手指末端正面皮肤上凹凸不平产生的纹线，这些近乎平行的曲线，形成了不同的指纹类型，称为指纹的总体特征。人体指纹根据其形状的不同可以分为三大类，即弓型纹、箕型纹和斗型纹。但是人体指纹类型的分类不局限于此种方式。
(1)弓型纹(Arch)
弓型纹是纹线从一边流入，中间隆起，然后从另一边流出的指纹类型。弓型纹无中心点，中心花纹与上下包围线无明显界限，因此，没有真正的三角形花纹。所述中心点是指指纹图形中的特征点，其几何特征是纹线绕中心C点的角度变化刚好为π值，对双中心点来说则为2π。
(2)箕型纹(Loop)
箕型纹是一条或多条纹线，从一边流入，中间弯曲折回，在同一边流出的指纹类型。它由一条以上完整的箕型线组成中心花纹(中心点)。箕型线的对侧有一个三角形花纹的上下纹线(三角点)包围着中心花纹。
(3)斗型纹(Whorl)
斗型纹是指纹的中心花纹呈环形或者螺形等曲线状，由内向外扩展，与上下包围线汇合形成两个以上三角点的指纹类型。
人体指纹的局部特征：
也称为细节点(minutia)或称特征点。实际上，指纹纹线并不是连续的，平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或转折。这些断点、分叉点和转折点，就是特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但是它们的局部特征，即特征点，是不可能完全相同的，这些特征点提供了指纹唯一性的确认信息。
这些局部特征点可用以下特性来描述，包括：分类、位置、方向、曲率等特性。
关于分类特性，这些局部特征点的分类，最典型的是端点和叉点。
如图1所示，为现有技术中关于特征点分类的示意图，其中，
1、端点—是指一条纹线的起点或者终点；
2、叉点—是指一条纹线分岔为两条纹线的分叉点；
3、环点—是指一条纹线在分按后又迅速汇合而形成的环状点；
4、桥点—是指两个临近的纹线连接的交汇点；
5、岛—是指一条占据在两个分岔中间部分的岛型短纹线；
6、交叉点—是指两条纹线呈十字状交汇连接的交汇点；
7、孤点—是指孤立的点状纹线；
8、断点—是指纹线断裂所形成的一对端点。
如图2所示，为现有技术中指纹的中心点和三角点的示意图。其中，在纹线上可以定义中心点和三角点，通称为奇异点。
中心点(Core point)：中心点位于指纹纹线的渐进中心，可作为读取指纹时的参考点。
三角点(Delta point)：三角点位于从中心点开始的第一个分叉点或者断点、或者两条纹线会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。
关于位置特性，这些局部特征点的位置，通过二维坐标系来描述，可以是绝对的，也可以是相对的，如图2所示的，可以是相对于三角点或者中心点的。
关于方向特性，这些局部特征点的方向，是指局部特征点所在的局部纹线的方向。
关于曲率特性，是指纹线方向改变的速度，即下一个点与上一个点方向变化夹角或斜率变大或变小的快慢。
人体指纹作为每个人独一无二的生物特征样本，通常用来对人体的识别和区分。现有技术中，对于指纹图像信息进行编码的方式有很多种，这些图形进行编码都是为了识别图像信息以及与已有的指纹图像信息进行比对。
比如，CN104376307A(公开日2015年2月25日)公开了一种指纹图像信息的编码方法，输入指纹图像经预处理后的指纹骨架图以及已经提取出来的指纹类型、指纹的中心点、三角点、分叉点及端点，经编码处理获得指纹图像所对应的具有一定长度的稳定编码，即具有一定长度的比特串，所述编码处理包括以下主要步骤：(S1)配准：针对五种指纹类型，按照以下规则进行图像的配准，具体为：对于斗形指纹，有二个中心点，将上面的中心点作为图像中心原点O，并旋转使得二个中心点的连线为图像的垂直线；对于左箕形、右箕形和帐形指纹，都有一个中心点和一个三角点，将中心点作为图像中心原点O，并旋转使得中心点和三角点的连线为图像的垂直线，且中心点在三角点的上方；对于拱形指纹，旋转使拱的垂直线为图像的垂直线，并选取垂直线上在水平纹线及其上的第一根纹线之间部分的中点作为图像的中心原点O；(S2)分区：对于已经配准后的指纹骨架图进行分区，以图像中心O为原点，以三个像素为间距将图像以原点为中心划分为由内到外的一系列正方形边带；最靠近原点的正方形边带为图像1区，向外依次为图像2区，图像3区，依次类推，直到图像边缘为止；(S3)特征点编号：特征点按自然数顺序编号并遵循如下原则，中心原点O为1号，低区特征点的编号小于高区特征点的编号，在同一正方形分区内，以水平轴原点右侧即正x轴为初始轴，按照逆时针方向对依次出现的特征点进行顺序编号，最终n个特征点将会按照其在图像上的相对位置依次被编号为P1，P2，…，Pn；(S4)特征点编码：按照所需特征编码的长度要求，从前往后选取一定数量的特征点，比如n个；基于点Px(对第一轮编码，Px＝P3)，按照如下规则对Px后的每一个特征点进行编码：将每一个特征点编成一个八位的代码，从左到右的前二位为特征点类型编码，00为中心点、01为三角点，10为分叉点，11为端点；后6位为特征点与P3之间连线所穿越的指纹纹线数目；(S5)判断是否进行新一轮编码如果需要，则转步骤S6；如果不需要，则转步骤S7；(S6)将基准点Px后移一个(即第一轮基于P3，则第二轮基于P4，依次类推)，然后转步骤(S4)；易知，最多可以进行n-3轮编码；(S7)编码合成：依次将每一轮中的每一个特征点编码连接在一起，便可以形成指纹图像对应的最后编码。
CN104376307A涉及对获取的指纹图像提取其中的特征点形成包含指纹特征信息的编码方法，是对人体指纹生物特征信息进行编码，以进一步产生可以用于密码学方案中的密钥，增加信息系统的安全性与使用便利性，其本质是以人体自然指纹为读取对象，然后再进行编码，在这个过程中，只取指纹特点当中的中心点(00)、三角点(01)、分叉点(10)和端点(11)这四个特征点，并对上述四类特征点的每一个点依据其特征类型编码(2位数字)和特征点与P3之间连线所穿越的指纹纹线数目(6位数字)而组成，其是类似这样的一组数字串10000021，也就是，把特定指纹变成一长串特定的数字串，指纹图像当中不仅仅只有所述涵盖的4个特征点，还有更多的特征点，因此不能根据数字串解码成指纹图像。
现有技术中缺少对于信息量要求大于一维条码而小于二维条码，图形更加简洁明快，又能给人一种自然而然的信任感的能够实现一物一码的编码方式。对于人体指纹的利用过程中，也就是指纹图像的编码的采集和对指纹特征点进行编码只是用来对比两个指纹图形是否匹配，还没有一种明确的编码规则，专门利用人体指纹特征点，主动构建包含特定信息的指纹图形。
本发明正是为了满足这些需要，利用人类指纹的这些特征点，通过提供一种利用指纹特征进行编码形成物纹码的编码方法，形成区别于已有二维条码的一种新的二维编码方式，也就是可以用于表示产品身份信息的物纹码(Fingerprint of Thing，FOT)，实现对产品的编码标识。所述物纹码编码方法形成的指纹图形，包含某一物品独一无二的特定信息并且形成在所述物品之上时，如同每个人体指纹一样都是独一无二的，这种用于表述物品特定身份信息的指纹图形，称之为物纹码。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种物纹码编码方法，所述物纹码(Fingerprint of Thing，FOT)是指，借鉴人体指纹图像，在至少一种预设的指纹模板上，通过在至少一条指纹线上设置至少一个指纹特征点实现数字和/或字母的编码，由此形成包含特定信息的指纹图形，可以用于对产品进行编码标识，所述指纹图形包含某一物品独一无二的特定信息并且形成在所述物品之上时，如同每个人体指纹一样是独一无二的，这种使用特征点来表述物品特定身份信息的指纹图形，称之为物纹码(Fingerprint ofThing，FOT)。
所述方法，包括以下步骤：
特征点定义步骤：用于将指纹特征点与规定字符比如字母和/或数字对应起来，形成指纹特征点编码信息定义数据库；
选择模板步骤：从指纹模板库中选择指纹模板，所述指纹模板为具有若干标记点的指纹图形；
形成编码分区步骤：根据指纹模板上的标记点构建二维坐标系，在所述二维坐标系之下对指纹模板进行分区，形成至少一个编码分区；
形成编码块区步骤：从所述二维坐标系的原点出发，在所述至少一个编码分区中，间隔形成一定数量的射线，在射线与所述指纹模板上的指纹线的相交处，形成若干编码块区；
形成编码步骤：根据待编码的信息，选择需要编码的编码块区，对于每个选择的编码块区，使用指纹特征点像素图形进行替换，由此形成包含编码信息的具有指纹特征点的指纹图形。
所述指纹模板库中包括至少一种指纹模板。
所述标记点为在所述指纹模板中固定位置设置的一个中心点和两个三角点，或者在所述指纹模板外围指纹线上的固定位置设置的三个特定指纹特征点。
所述中心点为螺旋指纹线的起点、端点或孤点。
所述中心点与两个三角点构成等腰三角形或等边三角形等。
构建二维坐标系的步骤包括，设中心点为原点，取两个三角点中心连线，取此连线的中点，连接所述原点与所述中点，构成Y轴，将所述两个三角点连线往中心点平移，构成X轴，由此形成二维坐标系。
对没有三角点的模板，构建二维坐标系的步骤还包括，设中心点为原点，旋转图像，至三个外围标记点呈上、左、下排列，连接所述原点与所述上标记点，构成Y轴，连接所述原点与所述左标记点，构成X轴，由此形成二维坐标系。
所述编码分区是在二维坐标系之下，根据角度和/或与坐标原点距离的不同，对指纹图形进行划分形成的不同区域。
所述编码块区是围绕所述相交处形成的可进行替换的像素区域。
所述编码块区的形状为矩形、正方形或规则的扇形。
所述编码块区内包含至少一条指纹线。
所述编码块区内包含两条或三条指纹线。
所述编码块区的大小与所述指纹特征点像素图形大小相同。
所述指纹特征点像素图形为包含中心点、三角点、叉点、环点、桥点、交叉点、断点或孤点等指纹特征点的像素图形。
不同种类的所述指纹特征点可以表示特定的字母或数字。
根据形成在所述指纹图形上的特征点表示的字母或数字及其坐标位置或角度，形成表示特定信息的编码。
不同的所述编码分区可以形成公共分区和加密分区，所述公共分区用于存储编码信息字符串，所述加密分区用于存储编码信息的密钥。
所述编码密钥是用于描述编码信息字符串的存放和/或读取的先后顺序的一组字符。
根据本发明的又一方面，提供一种物纹码编码系统，用于执行上述的编码方法。
根据本发明的还一方面，提供一种物纹码标签，由根据上述编码系统形成编码图形构成。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机程序，包括被加载至计算机系统并在被执行时执行根据上述方法的步骤的计算机程序代码。
根据本发明的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，包含上述的计算机程序。
基于上述技术方案，本发明的物纹码编码方法的优点和效果，包括：
(1)信息量大
对于每个物纹码，具有一个手指指纹大小的面积，可以有72个编码块区(或称编码信息位)，远远大于一维条码的编码位数量，同时它平面尺寸小，不像一维码需要太长的长度，这样对扫描设备的尺寸要求也低。假如，一条射线上4个编码块区，包括1个密钥码、1个校验码和2个有效编码，那么整个物纹码每间隔20°的方式设置18条射线的情况下就有36位有效编码块区，可以至少表示36个字符。
(2)兼容性强
对于物纹码的每个编码块区，有至少7种以上的可编码选择，其不仅可以兼容一维条形码，提供厂家和品类信息，还可以为每个产品编制序列号，使每一件产品的编码都能做到唯一，从而实现一物一码。
(3)识别性强
由于指纹纹线简洁，特征信息可识别性强。物纹码可以直接印制或雕刻在产品的表面，比如通过喷码设备、转印设备或激光印码设备等将物纹码直接印制或雕刻在产品表面，成为产品的一部分，不易仿制和破坏。
(4)保密性强
不同的编码分区可以形成为加密分区和公共分区。在加密分区，把编码存放、读取的先后顺序对应一组字符可以是字母或数字，称之为编码密钥。这样即使是同一组从公共分区读取的数字/字母的字符串，也会因为编码密钥的不同，形成表示不同含义的指纹图形，不掌握密钥就无法正确地解析物纹码。
(5)容错性强
本发明的编码方法可以在同条射线上数个编码块区当中设置一个校验码，通过校验码就推理出同条射线上某个缺失的编码块区的数据值，这样就能有效解决局部编码图形不清晰而造成的无法识别的情况。
由于本发明的上述优点，用手机或扫描终端扫描商品上的物纹码，通过识别软件和云平台，就可以快速查询到商品的重要信息，包括商品的名称、制造商、产品序列号、生产日期、已查询次数以及查询地点等等。如果某个产品被简单地一模一样地复制了物纹码，则所有被复制产品上的物纹码都是同一个物纹码，只要查询两件以上的同一商品，根据其相同的产品序列号，或者根据此商品已经查询过的次数和查询地，就可以获知此产品是否是复制品。如果编码密钥不正确或空缺，查询此产品的物纹码时，将显示不正确的商品信息或无法识别，这样就可以确定此产品的真假。
附图说明
图1是现有技术中指纹的特征点分类的示意图；
图2是现有技术中指纹的中心点和三角点的示意图；
图3是人体指纹中具有中心点和三角点的指纹图像；
图4是本发明的指纹特征点编码信息定义表；
图5是本发明的中心点和三角点定位指纹模板的示意图；
图6是本发明的辅助定位同心圆指纹模板的示意图；
图7是本发明的辅助定位螺旋线指纹模板的示意图；
图8是本发明的形成编码分区的示意图；
图9是本发明的形成编码块区的示意图；
图10是本发明的一种具体的编码方法示意图；
图11是本发明的一种具体的编码方法示意图；和
图12是本发明的物纹码的指纹模板识别流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式进行进一步详细的描述。
根据本发明的物纹码编码方法，包括以下步骤：
特征点定义步骤：用于将指纹特征点与规定字符比如字母和/或数字对应起来，形成指纹特征点编码信息定义数据库；
选择模板步骤：从指纹模板库中选择指纹模板，所述指纹模板为无指纹特征点但是具有标记点的指纹图形；
形成编码分区步骤：根据指纹模板上的标记点构建二维坐标系，在所述二维坐标系之下对指纹模板进行分区，形成至少一个编码分区；
形成编码块区步骤：从所述二维坐标系的原点出发，在所述至少一个编码分区中，间隔形成一定数量的射线，在射线与所述指纹模板上的指纹线的相交处，形成若干编码块区；
形成编码步骤：根据待编码的信息，选择需要编码的编码块区，对于每个选择的编码块区，使用指纹特征点像素图形进行替换，由此形成包含编码信息的具有指纹特征点的指纹图形。
如图4所示，是本发明的指纹特征点编码信息定义表。本发明是通过在至少一条纹线，通常是两条纹线，也可以是三条纹线上设置的代表不同编码信息的特征点，包括叉点、环点、桥点、岛、交叉点、孤点、断点等的不同排列组合等，形成由字符比如从数字和/或字母构成的物纹码编码。不同的特征点可以根据需要赋予或者对应于某个特定字符(比如数字或字母)或者某串字符，字符可以根据需要进行选择和定义，对应关系也可以根据需要进行设定，不局限于图4所示的情形。但是，当物纹码编码作为普遍使用的规则以后，应该要形成统一的编码标准。如图4所示的对应关系表，通常可以以数据库的形式进行保存和调用。这些特征点图形数据是以与图9所示的编码块区的大小对应的像素图形的格式保存在数据库中，以便于进行快速有效的替换操作。
对于指纹模板库，其用于存储分别由特定指纹图形组成的指纹模板，这些指纹模板可以来源于人体指纹常规类型图形，也可以是人工根据需要形成的类指纹形图形，其特点在于在常规的指纹图像的基础上，经过加工形成的指纹模板，具有了，除了用于定位的特征点以外，指纹图形的至少部分区域，也就是以后用于编码的区域，这其中的指纹纹线都是平滑的，是可以被替换，比如通过像素图形替换，为指纹模板添加特征点的特性。以下以三种指纹模板为例，对本发明的方法步骤进行进一步详细的描述。
如图5-7所示，所述三种指纹模板包括：中心点和三角点定位指纹模板、辅助定位同心圆模板和辅助定位螺旋线模板。尽管在此称之为同心圆，更准确的，可以称之为，同心椭圆，这样更与指纹的特点接近。
如图5所示，所述中心点和三角点定位指纹模板是指，该指纹模板的指纹图形的纹线呈类指纹结构式样，并且包括一个中心点和两个三角点即左侧三角点和右侧三角点，所述中心点为指纹图形的中心点，这三个点可以构成等腰三角形，优选为等边三角形，通过这三个点可以构建可以定位指纹模板的二维坐标系。尽管这三个点就可以构建二维坐标系，但是还可以在指纹模板的外围指纹上设置辅助定位区，其中可以设置用于辅助构建坐标系的辅助定位标记点，这些标记点可以是特定的指纹特征点。此外，三角点的设置方式可以参照人体指纹真实的方式，如图3所示的人体指纹中具有中心点和三角点的指纹图像。
所述中心点和三角点定位指纹模板有明显的中心点和两个三角点，可以通过这三个点位建立二维坐标系，不需要依赖辅助定位线来定位，但辅助定位线可以起到定位校验的作用，这种双重定位的方法使得坐标的建立和定位更加准确。所谓的辅助定位线实际上可以是一个特定的指纹特征点块区。这种指纹模板的右上侧分区内没有指纹特征点，用于形成编码分区进行编码，而其他的区域可以是指纹的样子或者任何人体指纹的图像。
如图6所示，所述辅助定位同心圆模板是指，该指纹模板的指纹图形的纹线呈类指纹结构的同心椭圆式样，其具有中心点但是不具有三角点，其具有额外设置的至少两个标记点，通常为两个，所述中心点为同心圆的圆心，所述标记点是在指纹模板的外围指纹上设置辅助定位区中设置的用于辅助构建坐标系的辅助定位标记点，这些标记点可以是特定的指纹特征点，中心点和这至少两个标记点可以构建可以定位指纹模板的二维坐标系。比如，可以在指纹图形的最外端的上、下和左侧(即，上点、下点和左侧点)，各有一个指纹特征点，如桥点或环点，构成坐标标记。
如图7所示，所述辅助定位螺旋线模板与所述辅助定位同心圆模板非常接近，除了其指纹图形为由螺旋线构成的椭圆式样以外，这种情况下，指纹纹线从中心点出发呈环形或者螺形等曲线状由内向外扩展为螺旋线，其他的特性一致，在此不再赘述。这两种模板必须依靠辅助定位区才能建立坐标系。
如图5所示，对于中心点和三角点定位指纹模板，所述中心点与两个三角点构成等腰三角形或等边三角形，构建二维坐标系的步骤，包括，设中心点为原点，取两个三角点中心连线，取此连线的中点，连接所述原点与所述中点，构成Y轴，将所述两个三角点连线往中心点平移，构成X轴，由此形成二维坐标系。
如图6所示，对于辅助定位同心圆模板所述中心点与另外三个标记点构建二维坐标系的步骤，包括，中心点与上点和下点构成X轴，中心点与左侧点构成Y轴，由X轴和Y轴构成二维坐标系。如图7所示，对于在辅助定位螺旋线模板中构建二维坐标系，其与如图6所示的辅助定位同心圆模板的构建方式相同。
如图8所示，根据本发明的形成编码分区示意图。针对如图5所示的中心点和三角点定位指纹模板，在构建完成如上所述的二维坐标系以后，围绕坐标原点(中心点)，两个三角点与Y轴分别为120°和-120°。以坐标原点为出发点，每20°设置一条射线，共18条射线。每两条相邻纹线为一组代码，一条放射线上有4个编码，可以形成72个编码。
进一步的，编码分区是在位置坐标确认的基础上，根据角度和/或与原点距离的不同，按照固定或可变的大小来划定的，编码信息只呈现在编码分区内，这样就可以保证编码信息快速识别与绘制就会大大缩小范围，可以加快识别、绘制的速度。编码方式不局限于如图8所示的方式。
通过对编码分区进行坐标定位，还可以将编码信息进行加密，具体方法是在将不同的编码分区设置为加密分区和公共分区。可以把编码存放、读取的先后顺序对应成一组数字，称之为编码密钥，存放在加密分区。这样，相同的一组编码信息因为编码密钥的不同会形成不同的指纹图形，没有掌握此密钥就无法正确地解析编码。只有合法授权的厂家才能获得此编码密钥，杜绝了指纹编码被仿制。
例如：
对于一个字符串，比如某香烟的条形码是6901028075770，690是代表中国，如果从公共分区读出来的信息是9010280757706，尽管这串数字与之前的完全一样，只是第一位数字6移到最后一位，但该串数字对应的条码所代表的产品就不再是某品牌香烟了。
加密分区存放的密钥可以只是一组字符串比如数字串，如数字串100，它是按约定的顺序存放和读取的，它代表的编码规则是：把信息位字符串的最后一位移到第一位。假设从指纹编码加密分区中读到的密钥数字串是100，公共分区读出的数字串是：9010280757706，那这个指纹编码实际代表的不是9010280757706，而是6901028075770。
类似地，密钥101所代表的编码规则是把最后两位数字平移到前两位，假如公共分区读出的数字串还是：9010280757706，那实际代表是编码信息串就是：0690102807577。
编码秘钥可由指纹编码使用方与指纹编码设备提供方事先约定。
如图9所示，是本发明的形成编码块区的示意图。在选定的编码分区中，从所述二维坐标系的原点出发，间隔一定角度形成一定数量的射线，在射线与所述指纹模板上的指纹线的相交处，形成若干编码块区，这些块区可以是围绕所述相交处形成的可进行替换的像素区域，所述编码块区的大小与所述指纹特征点像素图形大小相同，所述编码块区的形状为矩形、正方形或规则的扇形，所述编码块区内包含至少一条指纹线，所述编码块区内包含两条或三条指纹线。对于某射线上的四个编码块区，从第一区到第四区的编码对应数字为1234，则采用如图9右侧所示的指纹特征图形替换相应的编码块区的原指纹图形，由此形成可以表示1234的新的指纹图形。
如图10和11所示，用指纹编码和来举例说明，指纹特征点是如何组成指纹编码，以及方向性对编码的影响。这两个指纹编码都是由一个断点和一个叉点构成，区别在于指纹编码(2)中，叉点的一条纹线是由左上往右下变化而交叉，而指纹编码(3)中，叉点的一条纹线是由右上往左下变化而交叉。每个产品的物纹码都有一个中心点和两个三角点；以中心点为中心，两个三角点与Y轴分别为+120°和-120°，由此形成A(A1、A2)、B(B1、B2)、C(C1和C2)三个(六个子区域)均匀分布的区域；以中心点为原点，每20度设置一条射线，共18条射线；以每两条纹线为一组代码，一条射线上有4组编码，共72个编码，由此实现对一个产品进行物纹码的编码。编码分区的数量、射线的数量、每条射线上的编码数量，都可以根据需要进行设定，在此只是示意性举例，并不是为了限制本发明。实际上，射线的数量、角度等，都可以根据具体需要设置。
一条射线上的4组编码由前述的至少一种特征点构成，具体构成如下：
如图9所示，在中心点和三角点定位指纹模板中，与X轴成夹角+10°的射线上，
距离原点为8、大小为6×5的编码分区为第一个编码分区，为第一区；
距离原点为12、大小为6×5的编码分区为第二个编码分区，为第二区；
距离原点为16、大小为6×5的编码分区为第三个编码分区，为第三区；
距离原点为20、大小为6×5的编码分区为第四个编码分区，为第四区。
对于不同的指纹模板，在对物纹码进行解码时，可以先进行指纹模板的识别步骤，先确认待解码的指纹图形属于哪种模板，以便于建立相应的坐标系。
本发明的物纹码的编码和识别流程，包括以下步骤：
(一)编码步骤
对一组58的数字串采用物纹码进行编码，采用中心点和三角点定位指纹模板，选择模板后构建二维坐标系。实际上，本发明并不一定非要构建二维坐标系，只要可以进行对指纹模板定位即可。
如果采用这种方式：
与X轴成夹角+10°的射线上、距离原点为8、大小为6×5的编码块区为第一个编码块区，取名A区域，此区域存放数字5的编码。
与X轴成夹角+30°的射线上、距离原点为16、大小为6×5的编码块区为第二个编码块区，取名B区域，此区域存放数字8的编码。
那么，
第一步，取出已经设置中心点和两个三角点的三角定位指纹模板，并通过像素图形比对确定原点、和两个三角点，确定X轴和Y轴，构建二维坐标系。并且根据拟定的前述方案，设置射线，形成编码块区。
第二步，按照图4所示的编码对应关系，数字5的指纹特征点图形是其特征是上面一条指纹特征点是连续线，下面一条指纹特征点是断点。数字8的指纹编码图形是其特征是两条指纹线相交，指纹特征点是交叉点。
第三步，根据与X轴的夹角+10和距离原点的距离为8，找到A区域坐标位置，并将A区域在指纹模板中的图形用来替换。同理，找到B区域的坐标位置，并将B区域在指纹模板中的图形用来替换。
这样，就生成了含有数字5和8的指纹特征图形，可以称之为58物纹码图形。
(二)解码步骤
第一步，确认指纹模板。
如图12所示，根据本发明的物纹码的指纹模板识别流程示意图。采用计算机图形识别装置，对生成的58指纹编码图形进行识别，根据特征点识别确定是否中心特征点存在；如果有中心特征点，则继续确认是否有两个三角点；如果有两个三角点，则采用第一种指纹模板(即中心点和三角点定位指纹模板)。当然，如果是其他情况，比如其他的指纹模板，则识别为其他相应的指纹模板。图12中的辅助定位线实际上就是前述的标记点，用于辅助定位的，其可以是特定指纹特征点。
设中心点的中心为原点，取两个三角点中心连成一条直线，取此直线的中点，连接所述原点与所述中点，构成Y轴，将两个三角点连线往中心点平移，构成X轴，由此形成二维坐标系。
第二步，识别编码分区。
在建立的二维坐标系之下，根据与X轴夹角+10°、距离原点为8、大小为6×5，确定第一个编码块区A，读取此块区内的图形根据特征点的特性，图形识别出A区域内编码特征是上面一条指纹是连续线，下面一条指纹是断点，比如通过像素图像比对，按照图4的编码示意图，编译出此块区编码对应的数字是5。同理，编译出第二个编码块区B的图形是所对应的数字是8。
由此识别出，所述物纹码的编码信息是58。
综上，本发明提出了一种全新的二维结构的物纹码及其编码方法，在预设的不具有指纹特征点的指纹模板图形上，设置特定的指纹特征点，比如通过指纹特征点区块的像素替换，由此构建包含特定信息的指纹图形，也就是物纹码。本发明中并不限制指纹特征点组合表示特定信息的方式，也就是具体的编码方式，其核心之一在于在指纹模板上设置指纹特征点。
以上介绍了本发明的较佳实施方式，旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解，并不是为了限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的修改、替换、改进，均应包含在本发明所附的权利要求概括的保护范围之内。

Claims (37)

1.一种物纹码编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
选择模板步骤：从指纹模板库中选择指纹模板，所述指纹模板为具有若干标记点的指纹图形；
形成编码分区步骤：根据指纹模板上的标记点构建二维坐标系，在所述二维坐标系之下对指纹模板进行分区，形成至少一个编码分区；
形成编码块区步骤：从所述二维坐标系的原点出发，在所述至少一个编码分区中，间隔形成一定数量的射线，在射线与所述指纹模板上的指纹线的相交处，形成若干编码块区；
形成编码步骤：根据待编码的信息，选择需要编码的编码块区，对于每个选择的编码块区，使用指纹特征点像素图形进行替换，由此形成包含编码信息的具有指纹特征点的指纹图形。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，进一步包括：
特征点定义步骤：用于将指纹特征点与规定字符比如字母和/或数字对应起来，形成指纹特征点编码信息定义数据库。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，
所述标记点为在所述指纹模板中固定位置设置的一个中心点和两个三角点，或者在所述指纹模板外围指纹线上的固定位置设置的三个特定指纹特征点。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，
所述中心点为螺旋指纹线的起点、端点或孤点。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，
所述中心点与两个三角点构成等腰三角形或等边三角形。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，
构建二维坐标系的步骤包括，设中心点为原点，取两个三角点中心连线，取此连线的中点，连接所述原点与所述中点，构成Y轴，将所述两个三角点连线往中心点平移，构成X轴，由此形成二维坐标系。
7.根据权利要求4的方法，其特征在于，
对没有三角点的指纹模板，构建二维坐标系的步骤还包括，设中心点为原点，旋转图像，至三个外围标记点呈上、左、下排列，连接所述原点与所述上标记点，构成Y轴，连接所述原点与所述左标记点，构成X轴，由此形成二维坐标系。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，
所述编码分区是在二维坐标系之下，根据角度和/或与坐标原点距离的不同，对指纹图形进行划分形成的不同区域。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于，
所述编码块区是围绕所述相交处形成的可进行替换的像素区域。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，
所述编码块区的形状为矩形、正方形或规则的扇形。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，
所述编码块区内包含至少一条指纹线。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，
所述编码块区内包含两条或三条指纹线。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，
所述编码块区的大小与所述指纹特征点像素图形大小相同。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，
所述指纹特征点像素图形为包含中心点、三角点、叉点、环点、桥点、交叉点、断点或孤点指纹特征点的像素图形。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，
不同种类的所述指纹特征点可以表示特定的字母或数字。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，
根据形成在所述指纹图形上的特征点表示的字母或数字及其坐标位置或角度，形成表示特定信息的编码。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于，
不同的所述编码分区可以分别形成公共分区和加密分区，所述公共分区用于存储编码信息字符串，所述加密分区用于存储编码信息的密钥。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于，
所述编码密钥是用于描述编码信息字符串的存放和/或读取的先后顺序的一组字符。
19.一种物纹码编码装置，其特征在于，所述装置包括：
选择模板模块：用于从指纹模板库中选择指纹模板，所述指纹模板为具有若干标记点的指纹图形；
形成编码分区模块：用于根据指纹模板上的标记点构建二维坐标系，在所述二维坐标系之下对指纹模板进行分区，形成至少一个编码分区；
形成编码块区模块：用于从所述二维坐标系的原点出发，在所述至少一个编码分区中，间隔形成一定数量的射线，在射线与所述指纹模板上的指纹线的相交处，形成若干编码块区；
形成编码模块：用于根据待编码的信息，选择需要编码的编码块区，对于每个选择的编码块区，使用指纹特征点像素图形进行替换，由此形成包含编码信息的具有指纹特征点的指纹图形。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于，进一步包括：
特征点定义模块：用于将指纹特征点与规定字符比如字母和/或数字对应起来，形成指纹特征点编码信息定义数据库。
21.根据权利要求20的装置，其特征在于，
所述标记点为在所述指纹模板中固定位置设置的一个中心点和两个三角点，或者在所述指纹模板外围指纹线上的固定位置设置的三个特定指纹特征点。
22.根据权利要求21的装置，其特征在于，
所述中心点为螺旋指纹线的起点、端点或孤点。
23.根据权利要求22的装置，其特征在于，
所述中心点与两个三角点构成等腰三角形或等边三角形。
24.根据权利要求23的装置，其特征在于，
构建二维坐标系的步骤包括，设中心点为原点，取两个三角点中心连线，取此连线的中点，连接所述原点与所述中点，构成Y轴，将所述两个三角点连线往中心点平移，构成X轴，由此形成二维坐标系。
25.根据权利要求22的装置，其特征在于，
对没有三角点的指纹模板，构建二维坐标系的步骤还包括，设中心点为原点，旋转图像，至三个外围标记点呈上、左、下排列，连接所述原点与所述上标记点，构成Y轴，连接所述原点与所述左标记点，构成X轴，由此形成二维坐标系。
26.根据权利要求19的装置，其特征在于，
所述编码分区是在二维坐标系之下，根据角度和/或与坐标原点距离的不同，对指纹图形进行划分形成的不同区域。
27.根据权利要求19的装置，其特征在于，
所述编码块区是围绕所述相交处形成的可进行替换的像素区域。
28.根据权利要求27的装置，其特征在于，
所述编码块区的形状为矩形、正方形或规则的扇形。
29.根据权利要求28的装置，其特征在于，
所述编码块区内包含至少一条指纹线。
30.根据权利要求29的装置，其特征在于，
所述编码块区内包含两条或三条指纹线。
31.根据权利要求19的装置，其特征在于，
所述编码块区的大小与所述指纹特征点像素图形大小相同。
32.根据权利要求31的装置，其特征在于，
所述指纹特征点像素图形为包含中心点、三角点、叉点、环点、桥点、交叉点、断点或孤点指纹特征点的像素图形。
33.根据权利要求32的装置，其特征在于，
不同种类的所述指纹特征点可以表示特定的字母或数字。
34.根据权利要求33的装置，其特征在于，
根据形成在所述指纹图形上的特征点表示的字母或数字及其坐标位置或角度，形成表示特定信息的编码。
35.根据权利要求34的装置，其特征在于，
不同的所述编码分区可以分别形成公共分区和加密分区，所述公共分区用于存储编码信息字符串，所述加密分区用于存储编码信息的密钥。
36.根据权利要求35的装置，其特征在于，
所述编码密钥是用于描述编码信息字符串的存放和/或读取的先后顺序的一组字符。
37.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至18中任一项所述方法的步骤。
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