CN108389062A - 一种基于图像处理的水果防伪溯源系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于图像处理的水果防伪溯源系统及方法，属于物联网技术领域。该系统包括生厂商客户端子系统、购买者客户端子系统、服务器端子系统和中心数据库。服务器端子系统包括网络数据通信模块、数据库操作模块、网络服务解析模块、防伪验证模块和图像处理模块。生产商客户端子系统包括网络数据通信模块、数据解析模块、操作界面显示模块、图像采集模块和防伪标签生成模块。购买者客户端子系统包括网络数据通信模块、操作界面显示模块、图像采集模块和数据解析模块。本系统根据水果本身的图像特征进行验证，避免了虚假验证网站或系统提供的虚假验证信息，提高了对水果品质的保证和防伪溯源的可靠程度；对来自不同销售商的水果验证时操作方便且环保。

Description

一种基于图像处理的水果防伪溯源系统及方法

技术领域

本发明属于物联网技术领域，涉及一种基于图像处理的水果防伪溯源系统及方法。

背景技术

目前，人们对于水果品质的保证方法停留在原始的以眼睛观察的方式，或者是基于对购买场所的信任才进行购买行为。可是现如今，这种方式并不能完全的保证水果的品质安全。尤其是在路边摊位购买水果时，这种保证更会大打折扣。不知起源的水果买回家后，假若出现食品安全问题，将会很难进行问责。为此，一些厂家已经尝试使用二维码技术进行防伪溯源。然而仅仅使用带有二维码的包装很容易被仿冒，甚至这种包装只是摆设。由此看来水果的防伪溯源方法对于现如今的社会来说还需提高，我们需要更完善、健全的水果防伪溯源方法来服务我们的生活，保障我们的健康。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于图像处理的水果防伪溯源系统及方法。本发明能够进行水果产品的防伪溯源；能够避免虚假的验证网站或系统提供的虚假验证信息，提高对水果品质的保证；采用图像处理技术，提高防伪溯源的可靠程度；对来自不同销售商的水果验证时，避免手机装载过多的App或需要登录不同的验证网站；不需要专业的防伪识别硬件，方便操作且环保。

本发明的技术方案：

一种基于图像处理的水果防伪溯源系统，该系统包括生产商客户端子系统、购买者客户端子系统、服务器端子系统和中心数据库。

所述服务器端子系统用于处理客户端的业务请求，包括网络数据通信模块、数据库操作模块、网络服务解析模块、防伪验证模块和图像处理模块。网络数据通信模块获取来自于生产商客户端子系统或购买者客户端子系统请求中的网络数据参数；网络服务解析模块负责接受向服务器端子系统发起的网络服务请求，并映射至服务器端子系统的其他模块；数据库操作模块用于读取中心数据库中的业务数据；图像处理模块用于完成对图像数据的压缩及对比；防伪验证模块用于对水果信息的防伪验证。

所述的生产商客户端子系统以界面为交互方式协助生产商完成水果防伪信息的注册，包括网络数据通信模块、数据解析模块、操作界面显示模块、图像采集模块和防伪标签生成模块。操作界面显示模块负责与生产商进行信息交互，提示或指引生产商进行操作；防伪标签生成模块用于生成防伪标签并附着在水果实物上；图像采集模块用于采集水果实物上含有防伪标签区域的图像；网络数据通信模块以网络请求的方式将采集得到的图像数据作为网络请求参数发送至服务器端子系统的网络数据通信模块中；数据解析模块负责解析网络请求得到的返回结果，并凭借返回结果来指示接下来的操作。

所述的购买者客户端子系统以界面为交互方式指引用户完成水果信息的防伪验证或溯源操作，包括网络数据通信模块、操作界面显示模块、图像采集模块和数据解析模块。操作界面显示模块负责与购买者进行信息交互，提示或指引购买者进行操作；图像采集模块用于采集水果实物上含有防伪标签区域的图像；网络数据通信模块以网络请求的方式将采集得到的图像数据作为网络请求参数发送至服务器端子系统的网络数据通信模块中；数据解析模块负责解析网络请求得到的返回结果，并由操作界面显示模块展示水果的真伪。

所述的防伪标签为二维码标签。

所述的客户端的业务请求为水果信息注册和水果防伪溯源。

生厂商客户端子系统、购买者客户端子系统和服务器端子系统中的网络数据通信模块为无线或有线网络通信。

一种基于图像处理的水果防伪溯源方法，步骤如下：

(1)生产商与购买者分别在生产商客户端子系统和购买者客户端子系统完成信息注册，并将信息传输至服务器端子系统完成备案；

(2)在生产商客户端子系统中，首先防伪标签生成模块产生对应的防伪标签并附着在水果产品上；随后通过图像采集模块采集水果实物上含有防伪标签区域的图像；最后通过网络数据通信模块将水果注册信息上传至服务器端子系统的网络数据通信模块；

(3)在服务器端子系统中，网络数据通信模块将生产商客户端子系统传来的水果注册信息传送至网络服务解析模块，网络服务解析模块将水果注册信息映射至服务器端子系统的其他模块进行处理；处理过程为：首先网络数据通信模块获取网络请求中的数据参数，然后图像处理模块针对水果的图像信息完成图像压缩和特征提取，最后数据库操作模块将水果注册信息存储至数据库操作模块，完成对单个水果的注册；

(4)在购买者客户端子系统中，首先购买者通过操作界面显示模块的提示或指引启动图像采集模块，图像采集模块采集待检测水果实物上含有防伪标签区域的图像；随后网络数据通信模块将需要验证的图像信息发送至服务器端子系统的网络数据通信模块；

(5)在服务器端子系统中，网络数据通信模块获取购买者客户端子系统的图像数据后，首先图像处理模块对原始图像进行压缩和提取特征；接着防伪验证模块对图像中的防伪标签进行识别，得到唯一的标识信息；随后数据库操作模块根据标识信息得到注册图像信息特征，并根据图像比较算法得到图像相似度验证；最后网络数据通信模块将验证结果返回给购买者客户端子系统的网络数据通信模块。

(6)在购买者客户端子系统中，网络数据通信模块接收到服务器端子系统返回的验证结果后传送至数据解析模块，并通过操作界面显示模块展示防伪验证结果。

本发明的有益效果：

(1)现有针对水果产品的防伪溯源方式普遍为扫描包装上的二维码标签，但是假冒商品的二维码指定的网站也是造假者专门制作的假冒网站，这样服务器反馈回商品为真的信息就是假的。购买者即使验证通过，获得的也是虚假信息。本发明克服了这一缺陷，不依赖于某个特定的验证网站(公众很难识别众多的验证网站真伪)，而是使用一个通用的App(购买者客户端)直接与中心数据库相连来验证水果产品，其验证依据是生产商注册的水果信息。

(2)目前来讲扫描二维码的验证方式只能一定程度上打击假冒产品，因为这种方式有几率被破解出验证方式，进而导致产品声誉的损害。本发明针对此问题提出了基于图像处理的防伪溯源方法，同时结合了二维码技术以及图像处理技术，更大程度上保证了产品的唯一性。二维码技术保证了产品一物一码的特性，根据二维码中的信息可以得到其在中心数据库对应存储的图像信息。而结合图像处理技术，根据水果实物包含标签区域的图像与注册的图像信息，可以得到更为准确的水果真伪信息。

(3)目前来讲还没有对各种生产商和水果的二维码进行统一管理的中心平台，如果对来自不同厂商的不同水果产品进行验证，需要装载不同的客户端软件，而且需要对商品一一扫码，这在操作中是不现实的。本发明是不同生产商都把水果信息上传至同一个中心数据库，避免了对来自不同厂家的商品验证时，手机装载过多的App或要登录不同的验证网站。

(4)本发明不需要专业的防伪识别硬件，方便操作且环保；并且为生产商、购买者提供了方便的软件套装，安装即可使用；对保证食品质量安全、食品问题追责有重要的意义。

附图说明

图1为本基于图像处理的水果防伪溯源系统的结构图。

图2为服务器端子系统的结构图。

图3为生产商客户端子系统的结构图。

图4为购买者客户端子系统的结构图。

图5为本系统的数据流向图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的的详细说明。

如图1所示，一种基于图像处理的水果防伪溯源系统，包括生产商客户端子系统、购买者客户端子系统、服务器端子系统和中心数据库。

所述服务器端子系统是以中心数据库为核心构建起来的网络服务，用于处理客户端的业务请求，包括网络数据通信模块、数据库操作模块、网络服务解析模块、防伪验证模块和图像处理模块；网络数据通信模块获取来自于生产商客户端子系统或购买者客户端子系统请求中的网络数据参数，。网络服务解析模块负责接受向服务器端子系统发起的网络服务请求，并映射至服务器端子系统的其他模块；数据库操作模块用于读取中心数据库中的业务数据；图像处理模块用于对图像数据的压缩及对比等操作；防伪验证模块用于完成对水果信息的防伪验证。

所述的生产商客户端子系统以界面为交互方式协助生厂商完成水果防伪信息的注册，包括网络数据通信模块、数据解析模块、操作界面显示模块、图像采集模块和防伪标签生成模块。操作界面显示模块负责与生产商进行信息交互，提示或指引生产商进行操作，防伪标签生成模块根据规则生成防伪标签并附着在水果实物上；图像采集模块用于采集水果实物上含有防伪标签区域的图像；网络数据通信模块以网络请求的方式将采集得到的图像数据作为网络请求参数发送至服务器端子系统的网络数据通信模块中；数据解析模块负责解析网络请求得到的返回结果，并凭借返回结果来指示接下来的操作。

所述的购买者客户端子系统以界面为交互方式指引用户完成水果信息的防伪验证或溯源操作，包括网络数据通信模块、操作界面显示模块、图像采集模块和数据解析模块。操作界面显示模块负责与购买者进行信息交互，提示或指引购买者进行操作，图像采集模块用于采集水果实物上含有编码标签区域的图像；网络数据通信模块以网络请求的方式将采集得到的图像数据作为网络请求参数发送至服务器端子系统的网络数据通信模块中；数据解析模块负责解析网络请求得到的返回结果，并由操作界面显示模块展示水果的真伪。

所述的防伪标签为二维码标签。

所述的客户端的业务请求为水果信息注册和水果防伪溯源。

生厂商客户端子系统、购买者客户端子系统和服务器端子系统中的网络数据通信模块为无线或有线网络通信。

下面，针对系统的各子系统、功能模块进行详细说明。

如图2所示，服务器端子系统的数据存储核心是数据库管理系统，可以使用SQLServer、MySQL等数据库系统，可以架构在云服务器上，比如：阿里云、AWS等；也可以采用通用的实体服务器；云服务器与实体服务器以下统称为服务器。本系统的数据库用于存储水果相关业务数据。

网络数据通信模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的基于http、https的网络通信算法。在本系统中，不同子系统之间的数据传递均通过这一模块实现。该模块架起不同子系统之间的通信渠道，所有的业务数据收发均借助该模块。

数据库操作模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的基于SQL查询的数据库操作算法。涉及到业务数据的操作服务，可以根据实际需求编写相应的SQL语句，完成基于数据库系统的业务数据操作。

网络服务解析模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的URL映射算法，将不同的网络服务映射至对应的服务子程序。当有网络请求进入，该模块采用映射算法，进入不同的子程序，结合请求参数等数据，完成服务的处理，最后返回处理结果。

图像处理模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用小波变换等图像压缩算法，完成图片数据的压缩处理。本系统中，水果实物包含编码标签区域的原始图像数据会占用较大的服务器存储空间。为了减轻存储空间负担，使用小波变换算法对图像数据进行压缩处理，提取必要的特征，既可以满足特征匹配，同时减少了存储空间。

防伪验证模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用图像特征匹配等算法，完成图片数据相似度的比较，从而完成水果信息的真伪验证。本系统中，防伪验证的主要特征为水果实物包含编码标签区域的图像数据。该模块先将待检测图像经过图像处理模块得到主要特征，再与系统数据库中存储的原始数据的特征进行比较，得到两者的相似程度。最后，返回比较结果，用于判定水果信息的真伪。

如图3所示，生产商客户端子系统

网络数据通信模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的基于http、https的网络通信算法。在本系统中，不同子系统之间的数据传递均通过这一模块实现。该模块架起不同子系统之间的通信渠道，所有的业务数据收发均借助该模块。

数据解析模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的字符串匹配算法，获取网络数据流中接收到的数据信息。在本系统中，服务器端子系统处理网络请求后返回Json格式的数据。通过本模块的解析功能，获取其中的必要数据结果，从而指引子系统的下一步操作。

操作界面显示模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的GUI应用程序接口，实现用户与子系统之间的交互，指引或提示用户完成相应的操作。在用户与子系统程序之间，本模块是人机交互的接口，指引用户行为从而与子系统完成交互操作。

图像采集模块搭载于可运行程序的移动设备或工业电脑上，采用通用的图像采集算法，通过移动设备的摄像头完成对目标物体的图像获取。在本系统中，水果信息的重要一项便是水果实物包含编码标签区域的图像。在生产商注册水果信息时，员工使用移动设备借助该模块对目标区域完成图像采集工作。

防伪标签生成模块搭载于可运行程序的移动设备或工业电脑上，采用通用的二维码生成算法，根据需要存储的信息，生成对应的二维码标签。在本系统中，根据一物一码的准则，针对每一个水果产品，该子系统根据时间、批次、序列等信息，生成特定的二维码标签，附着在水果产品上。

如图4所示，购买者客户端子系统

网络数据通信模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的基于http、https的网络通信算法。在本系统中，不同子系统之间的数据传递均通过这一模块实现。该模块架起不同子系统之间的通信渠道，所有的业务数据收发均借助该模块。

数据解析模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的字符串匹配算法，获取网络数据流中接收到的数据信息。在本系统中，服务器端子系统处理网络请求后返回Json格式的数据。通过本模块的解析功能，获取其中的必要数据结果，从而指引子系统的下一步操作。

操作界面显示模块搭载于可运行程序的单片机或者服务器上，采用通用的GUI应用程序接口，实现用户与子系统之间的交互，指引或提示用户完成相应的操作。在用户与子系统程序之间，本模块是人机交互的接口，指引用户行为从而与子系统完成交互操作。

图像采集模块搭载于可运行程序的移动设备或工业电脑上，采用通用的图像采集算法，通过移动设备的摄像头完成对目标物体的图像获取。在本系统中，水果信息的重要一项便是水果实物包含编码标签区域的图像。在购买者对水果产品进行防伪验证时，借助本模块完成对水果实物包含编码标签区域的图像采集操作。

如图5所示，一种基于图像处理的水果防伪溯源方法，步骤如下：

(1)生产商首次使用生产商客户端子系统时，系统提示生产商进行注册行为，将详细的厂家信息(包括相关法律证明及隐私权限设置)及相关负责人的身份信息以及唯一可关联手机号码填写完成，生产商客户端子系统通过该手机号码向生产商发送短信验证码，厂家填写并审核成功后，服务器端子系统添加厂家信息。

(2)当生产商成功注册后，即可使用生产商客户端子系统进行水果信息注册行为。生产商对每个即将出产的水果，首先通过防伪标签生成模块产生对应的二维码标签，并附着在该水果产品上；随后通过图像采集模块采集该水果实物的包含二维码标签区域的图像；最后通过网络数据通信模块，将相应的水果注册信息，包括水果图像信息上传至服务器端子系统的网络数据通信模块。

(3)针对来自客户端的网络请求，服务器端子系统进行相应的业务处理。该子系统通过网络服务解析模块，将来自客户端子系统的网络请求映射至对应的服务子程序，交给子程序来处理业务。首先，该子系统通过网络数据通信模块，获取网络请求中的数据参数；随后，针对水果的图像信息，调用图像处理模块来完成图像压缩、特征提取等操作；最后，通过数据库操作模块，将水果产品信息存储至数据库中，如此完成了对单个水果产品的注册行为。

(4)当购买者使用购买者客户端子系统时，购买者根据界面显示模块完成防伪验证操作。首先，购买者通过界面显示模块的提示或指引启动图像采集模块，采集待检测水果实物的包含编码标签区域的图像；随后，通过网络数据通信模块，将需要验证的数据信息发送至服务器端子系统。

(5)针对防伪验证请求，服务器端子系统先通过网络数据通信模块获取请求中的数据参数；在得到图像数据后，通过图像处理模块，对原始图像压缩、提取特征；接着对图像中的二维码区域进行识别，得到唯一标识信息；随后根据标识信息通过数据库操作模块得到注册图像信息特征；根据图像比较算法得到图像相似度，将比较结果通过网络数据通信模块返回给购买者客户端子系统。

(6)购买者客户端子系统等待服务器端子系统返回验证结果，将原始数据结果通过数据解析模块获取其中的防伪验证结果；最后，通过界面显示模块展示防伪验证结果。

上述服务器端子系统、购买者客户端子系统、生产商子系统可以设计成能进行人机交互的电脑端软件、网页方式或者移动端软件App来完成数据处理工作，从而使得厂家、消费者、销售商可以方便的自由选择采用哪种方式进行数据处理。

Claims (6)

1.一种基于图像处理的水果防伪溯源系统，其特征在于，该系统包括生产商客户端子系统、购买者客户端子系统、服务器端子系统和中心数据库；

所述服务器端子系统用于处理客户端的业务请求，包括网络数据通信模块、数据库操作模块、网络服务解析模块、防伪验证模块和图像处理模块；网络数据通信模块获取来自于生产商客户端子系统或购买者客户端子系统请求中的网络数据参数；网络服务解析模块负责接受向服务器端子系统发起的网络服务请求，并映射至服务器端子系统的其他模块；数据库操作模块用于读取中心数据库中的业务数据；图像处理模块用于完成对图像数据的压缩及对比；防伪验证模块用于对水果信息的防伪验证；

所述的生产商客户端子系统以界面为交互方式协助生产商完成水果防伪信息的注册，包括网络数据通信模块、数据解析模块、操作界面显示模块、图像采集模块和防伪标签生成模块；操作界面显示模块负责与生产商进行信息交互，提示或指引生产商进行操作；防伪标签生成模块用于生成防伪标签并附着在水果实物上；图像采集模块用于采集水果实物上含有防伪标签区域的图像；网络数据通信模块以网络请求的方式将采集得到的图像数据作为网络请求参数发送至服务器端子系统的网络数据通信模块中；数据解析模块负责解析网络请求得到的返回结果，并凭借返回结果来指示接下来的操作；

所述的购买者客户端子系统以界面为交互方式指引用户完成水果信息的防伪验证或溯源操作，包括网络数据通信模块、操作界面显示模块、图像采集模块和数据解析模块；操作界面显示模块负责与购买者进行信息交互，提示或指引购买者进行操作；图像采集模块用于采集水果实物上含有防伪标签区域的图像；网络数据通信模块以网络请求的方式将采集得到的图像数据作为网络请求参数发送至服务器端子系统的网络数据通信模块中；数据解析模块负责解析网络请求得到的返回结果，并由操作界面显示模块展示水果的真伪。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的水果防伪溯源系统，其特征在于，所述的防伪标签为二维码标签。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于图像处理的水果防伪溯源系统，其特征在于，所述的客户端的业务请求为水果信息注册和水果防伪溯源。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于图像处理的水果防伪溯源系统，其特征在于，生厂商客户端子系统、购买者客户端子系统和服务器端子系统中的网络数据通信模块为无线或有线网络通信。

5.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的水果防伪溯源系统，其特征在于，生厂商客户端子系统、购买者客户端子系统和服务器端子系统中的网络数据通信模块为无线或有线网络通信。

6.一种基于图像处理的水果防伪溯源方法，其特征在于，步骤如下：

(1)生产商与购买者分别在生产商客户端子系统和购买者客户端子系统完成信息注册，并将信息传输至服务器端子系统完成备案；

(2)在生产商客户端子系统中，首先防伪标签生成模块产生对应的防伪标签并附着在水果产品上；随后通过图像采集模块采集水果实物上含有防伪标签区域的图像；最后通过网络数据通信模块将水果注册信息上传至服务器端子系统的网络数据通信模块；

(3)在服务器端子系统中，网络数据通信模块将生产商客户端子系统传来的水果注册信息传送至网络服务解析模块，网络服务解析模块将水果注册信息映射至服务器端子系统的其他模块进行处理；处理过程为：首先网络数据通信模块获取网络请求中的数据参数，然后图像处理模块针对水果的图像信息完成图像压缩和特征提取，最后数据库操作模块将水果注册信息存储至数据库操作模块，完成对单个水果的注册；

(4)在购买者客户端子系统中，首先购买者通过操作界面显示模块的提示或指引启动图像采集模块，图像采集模块采集待检测水果实物上含有防伪标签区域的图像；随后网络数据通信模块将需要验证的图像信息发送至服务器端子系统的网络数据通信模块；

(5)在服务器端子系统中，网络数据通信模块获取购买者客户端子系统的图像数据后，首先图像处理模块对原始图像进行压缩和提取特征；接着防伪验证模块对图像中的防伪标签进行识别，得到唯一的标识信息；随后数据库操作模块根据标识信息得到注册图像信息特征，并根据图像比较算法得到图像相似度验证；最后网络数据通信模块将验证结果返回给购买者客户端子系统的网络数据通信模块；

(6)在购买者客户端子系统中，网络数据通信模块接收到服务器端子系统返回的验证结果后传送至数据解析模块，并通过操作界面显示模块展示防伪验证结果。