CN107944527A - 一种防伪二维码的加密和解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防伪标签领域，具体涉及一种防伪二维码的加密和解码方法。首先从原始信息生成二维码矩阵，对原始的二维码矩阵按照逆变换得到加密矩阵，这里提到的逆变换称为加密密钥，得到加密矩阵之后再生成加密二维码；通过扫码识别的方式对加密二维码进行扫码，得到加密矩阵；按照解密密钥，对加密二维码进行逆变换，得到解密后的二维码矩阵，对此二维码进行解码，得到二维码中包含的原始信息。本发明解决了现有二维码加密技术生成的二维码可以被批量伪造的缺点；各类通用二维码扫描终端无法从加密二维码中读取有效数据，防止对进行防伪认证的用户进行干扰；将解密密钥进行随机化处理，防止密钥泄露之后产品信息被批量破解。

Description

一种防伪二维码的加密和解码方法
技术领域
本发明属于防伪标签领域，具体涉及一种防伪二维码的加密和解码方法。
背景技术
随着经济发展和知识产权的保护措施不断完善，企业和个人的品牌意识都在不断提高。但是在当前经济活动中，制假售假的非法活动时有发生，严重损害商家和消费者的合法权益。二维码作为已从比较新型的信息载体，在商品的信息介绍和防伪中应用越来越广泛。但是目前的二维码技术都是公开的标准，传统的二维码很容易被仿制，不能很好的实现防伪效果。所以之前也出现了很多种二维码加密的方法，比如通过密钥对二维码内容进行加密，再通过密钥进行解密的方法等。
现有专利如专利号为CN201210409247.X，名称为“一种具有二次加密特征的二维码网络防伪方法”的发明专利，再如专利号为CN201510565452.9，名称为“一种基于二维码的产品防伪方法”的发明专利，上述专利主要是对生成二维码的信息进行加密。因为通过任何通用扫码软件就可以获取二维码中的信息，所以并不需要知道密文内容也可以生成相同的二维码，所以此类方式实质上无法有效防止伪造二维码。
发明内容
本发明公开了一种二维码的加密与解码方法，涉及二维码信息的加密与解码技术。此类二维码的信息无法被通用二维码扫描终端读取，所有无法进行批量复制，可以有效的起到防伪效果。
为达到上述目的，本发明采用以下方案予以实现：
一种防伪二维码的加密和解码方法，其特征在于：首先从原始信息生成二维码矩阵，二维码本质上是一种信息的载体，原始信息为二维码图像中包含的信息， 比如把“patent”这个字符串生成二维码，“patent”这个字符串就叫原始信息，对原始的二维码矩阵按照逆变换得到加密矩阵，这里提到的逆变换称为加密密钥，得到加密矩阵之后再生成加密二维码；通过扫码识别的方式对加密二维码进行扫码，得到加密矩阵；按照解密密钥，对加密二维码进行逆变换，得到解密后的二维码矩阵，对此二维码进行解码，得到二维码中包含的原始信息。
具体步骤为：
【S101】二维码矩阵获取：所述二维码矩阵，通过原始信息按照二维码通用协议生成二维码点阵，二维码点阵为表示二维码黑白点图形的数据结构，二维码矩阵是一个数学矩阵，二维码矩阵是按照二维码点阵在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0而得来的。比如QR码按照ISO国际标准ISO/IEC18004生成二维码；Data Matrix码按照ISO国际标准ISO/IEC 16022生成二维码。把二维码点阵图像用矩阵表示，在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0可以表示为1个零一矩阵A。
【S102】有一个随机零一矩阵B，随机矩阵B按照m阶的零一矩阵通过随机算法生成的，具有随机性，作为密钥，且其具体的随机原理为本领域公知的方法，其逆矩阵为B-1,因此BB-1 =I，且C=BA也为零一矩阵，所述矩阵B作为加密密钥，则其逆矩阵B-1矩作为解密密钥。
【S103】把零一矩阵C作为输入，取值为1的显示为黑色点块，取值为0显示为白色点块，生成加密二维码。
【S104】使用二维码扫描终端，对上述的加密二维码进行扫描，可以得到二维码图像，在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0可以得到零一矩阵C。
【S105】使用所述逆矩阵 B-1作为解密密钥，有B-1C = B-1BA = I A = A，相当于上述加密过程的逆过程，对加密矩阵进行解密。
【S106】对矩阵A，按照通用协议把码字翻译成原始信息。
a代表A矩阵里面的元素，i为行序号，j为列序号；aij代表A矩阵中第i行第j列的元素；b代表矩阵B 中的元素同样i为行序号，j为列序号；bij代表B矩阵中第i行第j列的元素；代表矩阵有m行，n代表矩阵有n列；代表矩阵有m行m列。
采用上述的技术方案后，本发明至少具有以下优点：
1、本发明解决了现有二维码加密技术生成的二维码可以被批量伪造的缺点；各类通用二维码扫描终端无法从加密二维码中读取有效数据，防止对进行防伪认证的用户进行干扰；将解密密钥进行随机化处理，防止密钥泄露之后产品信息被批量破解。
2、现有的加密方式均是对信息进行加密，但是本发明不是对信息进行加密，而是对二维码图形进行加密；密钥进行了随机化处理；需要密钥才能对二维码信息进行解密。解决了现有技术中即使不需要知道密文内容也可以生成相同的二维码从而无法有效防止伪造二维码的问题。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为二维码加密和解密的示意图。
图3为实施例3中的Data Matrix 码的数据区域四周为 L 形框（称为对准图案）和点线（称为时钟图案）。
具体实施方式
实施例1
一种防伪二维码的加密和解码方法，其特征在于：首先从原始信息生成二维码矩阵，二维码本质上是一种信息的载体，原始信息为二维码图像中包含的信息， 比如把“patent”这个字符串生成二维码，“patent”这个字符串就叫原始信息，对原始的二维码矩阵按照逆变换得到加密矩阵，这里提到的逆变换称为加密密钥，得到加密矩阵之后再生成加密二维码；通过扫码识别的方式对加密二维码进行扫码，得到加密矩阵；按照解密密钥，对加密二维码进行逆变换，得到解密后的二维码矩阵，对此二维码进行解码，得到二维码中包含的原始信息。
实施例2
【S101】二维码矩阵获取：所述二维码矩阵，通过原始信息按照二维码通用协议生成二维码点阵，二维码点阵为表示二维码黑白点图形的数据结构，二维码矩阵是一个数学矩阵，二维码矩阵是按照二维码点阵在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0而得来的。比如QR码按照ISO国际标准ISO/IEC18004生成二维码；Data Matrix码按照ISO国际标准ISO/IEC 16022生成二维码。把二维码点阵图像用矩阵表示，在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0可以表示为1个零一矩阵A。
【S102】有一个随机零一矩阵B，随机矩阵B按照m阶的零一矩阵通过随机算法生成的，具有随机性，作为密钥，且其具体的随机原理为本领域公知的方法，其逆矩阵为B-1,因此BB-1 =I，且C=BA也为零一矩阵，所述矩阵B作为加密密钥，则其逆矩阵B-1矩作为解密密钥。
【S103】把零一矩阵C作为输入，取值为1的显示为黑色点块，取值为0显示为白色点块，生成加密二维码。
【S104】使用二维码扫描终端，对上述的加密二维码进行扫描，可以得到二维码图像，在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0可以得到零一矩阵C。
【S105】使用所述逆矩阵 B-1作为解密密钥，有B-1C = B-1BA = I A = A，相当于上述加密过程的逆过程，对加密矩阵进行解密。
【S106】对矩阵A，按照通用协议把码字翻译成原始信息。
其中a为A矩阵里面的元素，i为行序号，j为列序号， aij代表A矩阵中第i行第j列的元素；b为矩阵B 中的元素，i为行序号，j为列序号。bij代表B矩阵中第i行第j列的元素。代表矩阵有m行m列。
实施例3
按照正常的二维码生成规则，比如Data Matrix码，ECC200 是最新的 Data Matrix码版本，可以配置为正方形或者矩形。Data Matrix 码的数据区域四周为 L 形框（称为“对准图案”）和点线（称为“时钟图案”）。读取器将捕获这些图案，通过图像处理技术确定代码的位置。因此，可从任何方向上读取 Data Matrix 码。
DataMatrix编码的第一步骤，需要将ISO/IEC 8859-1编码的原始信息转换成DataMatrix的码字，生成的码字范围（0,255）即unsigned char。DataMatrix ECC200采用Reed-Solomon纠错编码来为其提供纠错能力，RS编码的目标是计算出纠错码字。之后再用二进制的0和1在二维码图形上进行表示。
1、二维码矩阵获取
如果把二维码图像用矩阵表示的话，在黑色点上取值为1，白色点部分取值为0可以表示为的一个零一矩阵A。为了保证二维码的容错率，需要去除时钟图案和对准图案部分。可以得到为的一个零一矩阵H。比如要加密的原始信息为“patent”，其A矩阵和H矩阵分别如下，其中m=10：
H矩阵不是必须的，但是在本实施例里面是一个优选方案，因为对Data Matrix码来说在矩阵变换的时候不影响其L形框有利于二维码的读取。
2、矩阵变换
有一个随机矩阵B为m*m零一矩阵(其逆矩阵为B-1,因此BB-1 =I)，其每一列有且仅有一个非零值1，且每一行不重复，这样可以保证C=BH也为零一矩阵。
把加密零一矩阵B和原始矩阵H相乘，即得到C= B*H, C也是一个的零一矩阵。
3、加密二维码生成
利用矩阵C的点阵信息加上之前的L型框信息生成二维码打印在标签上，这样就得到了一个加密的二维码。
4、二维码解密
通过带图像识别的功能的终端进行扫码识别，通过时钟图案和对准图案，可以得到矩阵D，去除数据区域四周为 L 形框，可以得到的零一矩阵C。
5、矩阵恢复
矩阵B作为加密密钥，B的逆矩阵 B-1作为解密密钥，所以有B-1C = B-1BH = IH = H。
6、二维码解码
H矩阵加上D矩阵数据区域四周的L性框，就重新得到的一个零一矩阵A，再通过通用的二维码解析方法解析A矩阵，得到加密前的字符串。

Claims (2)

1.一种防伪二维码的加密和解码方法，其特征在于：首先从原始信息生成二维码矩阵，对原始的二维码矩阵按照逆变换得到加密矩阵，得到加密矩阵之后再生成加密二维码；通过扫码识别的方式对加密二维码进行扫码，得到加密矩阵；按照解密密钥，对加密二维码进行逆变换，得到解密后的二维码矩阵，对此二维码进行解码，得到二维码中包含的原始信息。
2.根据权利要求1所述的一种防伪二维码的加密和解码方法，其特征在于：具体步骤为：
【S101】二维码矩阵获取：所述二维码矩阵，通过原始信息按照二维码通用协议生成二维码点阵，把二维码点阵图像用矩阵表示，在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0可以表示为1个零一矩阵A；
【S102】有一个随机零一矩阵B，其逆矩阵为B-1,因此BB-1 =I，且C=BA也为零一矩阵，所述矩阵B作为加密密钥，则其逆矩阵B-1矩作为解密密钥；
【S103】把零一矩阵C作为输入，取值为1的显示为黑色点块，取值为0显示为白色点块，生成加密二维码；
【S104】使用二维码扫描终端，对上述的加密二维码进行扫描，可以得到二维码图像，在黑色点块上取值为1，白色点块部分取值为0可以得到零一矩阵C；
【S105】使用所述逆矩阵 B-1作为解密密钥，有B-1C = B-1BA = I A = A，相当于上述加密过程的逆过程，对加密矩阵进行解密；
【S106】对矩阵A，按照通用协议把码字翻译成原始信息；
a代表A矩阵里面的元素，i为行序号，j为列序号；aij代表A矩阵中第i行第j列的元素；b代表矩阵B 中的元素同样i为行序号，j为列序号；bij代表B矩阵中第i行第j列的元素；代表矩阵有m行，n代表矩阵有n列；代表矩阵有m行m列。
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