CN108830364B - 一种动态二维码生成方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动态二维码生成方法及系统，方法包括：输入二维码所需包含的静态信息；获取并提取人脸特征数据；选取二维码的动态信息，所述二维码的动态信息包括环境特征信息；根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码；对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码。本发明根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码，通过增设的动态信息和人脸特征数据提升了二维码的安全性，有效防止了二维码被滥用；增设了对初始动态二维码进行加密的过程，通过加密环节进一步提升了二维码的安全性。本发明可广泛应用于二维码领域。

Description

一种动态二维码生成方法及系统
技术领域
本发明涉及二维码领域，尤其是一种动态二维码生成方法及系统。
背景技术
二维条码，也称为二维码，是用某种特定的几何图形按一定规则在平面分布的黑白相间的图形用以记录原始数据；可通过图像输入设备或光电扫描设备自动识别来实现数据信息的自动处理。由于二维码可在横、纵向两个方向同时表达信息，因此可在很小的面积内表达大量的信息。
二维码具有信息量大、编码范围广、译码可靠性高和使用成本低等显著优点，现已广泛地应用在各个领域。但是，二维码成本低、编码和解码的技术公开，制作假冒二维码的门槛也很低。一个相同的二维码可以无限制地被复制和传送，会对于一些商业经营者在利用二维码进行经营活动的时候造成较大的影响，比如商家的限时优惠，如限时间、限数量优惠，或者投票、积分、抽奖等活动，商家很难判断二维码是否被滥用，无法对二维码实现有效的管理，可能会对商家造成不必要的损失。
为此，有必要开发一种更安全的二维码生成方案，以满足人们对二维码安全日益增长的高要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种安全的动态二维码生成方法及系统。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种动态二维码生成方法，包括以下步骤：
输入二维码所需包含的静态信息；
获取并提取人脸特征数据；
选取二维码的动态信息，所述二维码的动态信息包括环境特征信息；
根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码；
对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码。
进一步，所述对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码这一步骤，具体包括：
根据基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥；
根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥；
分别根据第一私钥和第二私钥采用椭圆曲线加密法生成相应的第一公钥和第二公钥；
销毁第一私钥并本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥；
分别采用第一公钥和第二公钥对初始动态二维码进行加密，得到第一动态二维码和第二动态二维码；
将第一动态二维码和第二动态二维码拼接成最终的动态二维码。
进一步，还包括对动态二维码进行解密，并根据解密后的动态二维码进行支付的步骤。
进一步，所述二维码所需包含的静态信息包括广告、链接、文字、图片、名片、数字、符号和编号中的至少一种。
进一步，所述获取并提取人脸特征数据这一步骤，其具体包括：
通过彩色摄像头获取彩色人脸图像；
通过深度摄像头获取深度人脸图像；
根据彩色人脸图像和深度人脸图像进行特征提取，得到三维的人脸特征数据。
进一步，所述选取二维码的动态信息这一步骤，具体为：
从空间地理位置、时间、磁场、光强、温度、湿度、风向和风速中选择至少一种来作为二维码的动态信息。
进一步，所述根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码这一步骤，具体包括：
选择动态二维码的编码方法，所述动态二维码的编码方法包括PDF417编码方法、Datamatrix编码方法、Maxicode编码方法、QR Code编码方法、Code49编码方法、Code16K编码方法和Code one编码方法中的至少一种；
通过分隔符将输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息连接起来，形成连接字符串；
采用选择的编码方法对连接字符串进行编码，得到初始动态二维码。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种动态二维码生成系统，包括：
静态信息输入模块，用于输入二维码所需包含的静态信息；
人脸特征数据提取模块，用于获取并提取人脸特征数据；
动态信息选取模块，选取二维码的动态信息，所述二维码的动态信息包括环境特征信息；
初始动态二维码生成模块，用于根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码；
加密模块，用于对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码。
进一步，所述加密模块具体包括：
第一私钥生成单元，用于根据基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥；
第二私钥生成单元，用于根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥；
公钥生成单元，用于分别根据第一私钥和第二私钥采用椭圆曲线加密法生成相应的第一公钥和第二公钥；
销毁与本地存储单元，用于销毁第一私钥并本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥；
加密单元，用于分别采用第一公钥和第二公钥对初始动态二维码进行加密，得到第一动态二维码和第二动态二维码；
拼接单元，用于将第一动态二维码和第二动态二维码拼接成最终的动态二维码。
本发明所采取的第三技术方案是：
一种动态二维码生成系统，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如第一技术方案所述的动态二维码生成方法。
本发明的有益效果是：本发明一种动态二维码生成方法及系统，根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码，通过增设的动态信息和人脸特征数据提升了二维码的安全性，有效防止了二维码被滥用；增设了对初始动态二维码进行加密的过程，通过加密环节进一步提升了二维码的安全性。
附图说明
图1为本发明一种动态二维码生成方法的整体流程图。
具体实施方式
参照图1，一种动态二维码生成方法，包括以下步骤：
输入二维码所需包含的静态信息；
获取并提取人脸特征数据；
选取二维码的动态信息，所述二维码的动态信息包括环境特征信息；
根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码；
对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码。
其中，人脸特征数据通过对实时采集的人脸图像进行提取得到，例如，人脸特征数据包括面部特征信息、嘴巴特征信息等。
进一步作为优选的实施方式，所述对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码这一步骤，具体包括：
根据基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥；
根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥；
分别根据第一私钥和第二私钥采用椭圆曲线加密法生成相应的第一公钥和第二公钥；
销毁第一私钥并本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥；
分别采用第一公钥和第二公钥对初始动态二维码进行加密，得到第一动态二维码和第二动态二维码；
将第一动态二维码和第二动态二维码拼接成最终的动态二维码。
其中，用户PIN码为用户知道的信息，而硬件指纹ID为用户持有的硬件信息如IMEI。本发明采用了由用户PIN码和硬件指纹ID混合得到密钥因子来动态生成第一私钥和第一公钥，并在第一私钥使用完毕后即销毁第一私钥，避免了针对私钥文件(在终端或其他位置存储私钥的文件)的攻击风险，更加安全；同时由用户PIN码和硬件指纹ID混合得到密钥因子也比单一的密钥因子安全。
而根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥则沿用了现有通用的伪随机数私钥生成方法，其目的是与第一私钥形成双私钥来进一步提升二维码在传输过程的安全性。
进一步作为优选的实施方式，还包括对动态二维码进行解密，并根据解密后的动态二维码进行支付的步骤。
进一步作为优选的实施方式，所述二维码所需包含的静态信息包括广告、链接、文字、图片、名片、数字、符号和编号中的至少一种。
进一步作为优选的实施方式，所述获取并提取人脸特征数据这一步骤，其具体包括：
通过彩色摄像头获取彩色人脸图像；
通过深度摄像头获取深度人脸图像；
根据彩色人脸图像和深度人脸图像进行特征提取，得到三维的人脸特征数据。
其中，彩色摄像头和深度摄像头可采用现有的RGB-D摄像头来实现，能通过现有的特征提取算法得到二维人像信息和深度信息，最终形成含有深度信息的三维人脸特征数据，能提升人脸识别的识别准确率和鲁棒性，从而进一步提升了所生成的二维码的安全性。
进一步作为优选的实施方式，所述选取二维码的动态信息这一步骤，具体为：
从空间地理位置、时间、磁场、光强、温度、湿度、风向和风速中选择至少一种来作为二维码的动态信息。
进一步作为优选的实施方式，所述根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码这一步骤，具体包括：
选择动态二维码的编码方法，所述动态二维码的编码方法包括PDF417编码方法、Datamatrix编码方法、Maxicode编码方法、QR Code编码方法、Code49编码方法、Code16K编码方法和Code one编码方法中的至少一种；
通过分隔符将输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息连接起来，形成连接字符串；
采用选择的编码方法对连接字符串进行编码，得到初始动态二维码。
与图1的方法相对应，本发明一种动态二维码生成系统，包括：
静态信息输入模块，用于输入二维码所需包含的静态信息；
人脸特征数据提取模块，用于获取并提取人脸特征数据；
动态信息选取模块，选取二维码的动态信息，所述二维码的动态信息包括环境特征信息；
初始动态二维码生成模块，用于根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码；
加密模块，用于对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码。
进一步作为优选的实施方式，所述加密模块具体包括：
第一私钥生成单元，用于根据基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥；
第二私钥生成单元，用于根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥；
公钥生成单元，用于分别根据第一私钥和第二私钥采用椭圆曲线加密法生成相应的第一公钥和第二公钥；
销毁与本地存储单元，用于销毁第一私钥并本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥；
加密单元，用于分别采用第一公钥和第二公钥对初始动态二维码进行加密，得到第一动态二维码和第二动态二维码；
拼接单元，用于将第一动态二维码和第二动态二维码拼接成最终的动态二维码。
与图1的方法相对应，本发明一种动态二维码生成系统，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如本发明所述的动态二维码生成方法。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。
以点餐领域的二维码应用为例，本实施例基于时间、人像和空间地理位置等动态信息，提出了一种动态二维码生成方案，该方案的主要实现过程包括：
(1)静态信息的设定
二维码所需的静态信息包括广告、链接、文字、图片、名片、数字、符号和编号，用户可根据实际的需要预先设定。例如，用户可预先设置二维码所需的静态信息包括商家名称、商家编号、菜名、单价和图案等。
(2)人脸特征数据的提取
为了提高人脸识别的安全性以保证二维码的传输安全，本实施例引入了人脸特征数据这一人的特征信息，且该人脸特征数据是通过RGB-D摄像头实时采集的，杜绝了通过预先打印或预先保存的二维人脸图片来进行人脸识别的现象，安全性大大提升。
具体地，人脸特征数据的提取过程为：
通过RGB-D摄像头获取RGB人脸图像；
通过RGB-D摄像头获取深度人脸图像；
根据彩色人脸图像和深度人脸图像进行特征提取，得到三维的人脸特征数据。其中，特征提取可采用现有的ASM/深度学习等人脸特征提取算法来实现。最终得到的三维的人脸特征数据包括二维的彩色人脸特征信息以及深度信息。
(3)动态信息的选取
为了避免静态二维码被盗用，本实施例引入了动态信息，用户可根据实际的需要进行灵活选取。动态信息包括空间地理位置、时间、磁场、光强、温度、湿度、风向和风速等信息。例如，用户可选择动态信息包括由GPS系统提供的实时商家位置信息，实时时间戳，以及实时温度、湿度等环境信息。
(4)初始动态二维码的生成
本实施例初始动态二维码的生成过程具体包括：
选择Code one编码方法作为动态二维码的编码方法；
通过分隔符将输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息连接起来，形成连接字符串；
采用Code one编码方法对连接字符串进行编码，得到初始动态二维码。
优选地，连接字符串的排列方式可根据用户的需要灵活选择，例如连接字符串的排列方式为：静态信息/人脸特征数据/动态信息，“/”为分隔符。
(5)初始动态二维码的加密
为了提升二维码在数据传输过程的安全性，本实施例采用了双私钥加密的非对称加密机制来生成相应的密钥对(由私钥和公钥组成)，具体加密过程如下：
根据基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥；
根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥；
分别根据第一私钥和第二私钥采用椭圆曲线加密法生成相应的第一公钥和第二公钥；
销毁第一私钥并本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥；
分别采用第一公钥和第二公钥对初始动态二维码进行加密，得到第一动态二维码和第二动态二维码；
将第一动态二维码和第二动态二维码拼接成最终的动态二维码。
其中，第一私钥是利用用户知道的信息(PIN码)和用户持有的信息(如移动终端等设备)动态生成的，只有在使用时存在，使用结束即销毁，具体生成过程为：
1)用户通过安全键盘输入用户PIN码(数字、字母、特殊符号等的组合)；
2)读取移动终端等设备的硬件参数(如IEMI等)来生成硬件指纹ID；
3)根据用户PIN码和硬件指纹ID采用预设的加密函数来动态生成第一私钥。
而第二私钥是利用伪随机数和用户输入的密码来生成的。用户输入密码后，可结合伪随机数算法生成的(0,1)伪随机数来进行加密，以生成第二私钥。
本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥时，为提高安全性，可考虑采用固定格式的加密方式对第二私钥、第一公钥和第二公钥进行加密。
第一动态二维码和第二动态二维码拼接时可采用加入简单拼接字符等方式来实现。
(6)动态二维码的解密与支付
与加密的过程相对应，本实施例动态二维码的解密与支付的过程具体包括：
a.根据(5)基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥，然后采用椭圆曲线加密法生成第一公钥；
b.获取本地存储的第二私钥、第一公钥和第二公钥，并根据(5)的拼接方式将动态二维码拆分为第一动态二维码和第二动态二维码；
c.判断a生成的第一公钥是否与b本地存储的第一公钥是否相同，若是，则执行d；反之，则停止解密过程，并进行告警提示；
d.采用a生成的第一私钥对第一动态二维码进行解密，得到初始动态二维码，并在解密完成后销毁第一私钥；
e.根据b本地存储的第二公钥和第二私钥对第二动态二维码进行解密，得到初始动态二维码；
f.判断d和e得到的初始动态二维码是否相同，若是，则执行g，反之，停止解密过程，并进行告警提示；
g.根据(4)选择的Code one编码方法对初始动态二维码进行解码与解连接，得到输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息，并判断解码与解连接得到的输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息是否与预设的输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息相同，若是，则进行点餐支付操作，反之，则判定支付失败并结束整个流程。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种动态二维码生成方法，其特征在于：包括以下步骤：
输入二维码所需包含的静态信息；
获取并提取人脸特征数据；
选取二维码的动态信息，所述二维码的动态信息包括环境特征信息；
根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码；
对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码；
所述对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码这一步骤，具体包括：
根据基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥；
根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥；
分别根据第一私钥和第二私钥采用椭圆曲线加密法生成相应的第一公钥和第二公钥；
销毁第一私钥并本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥；
分别采用第一公钥和第二公钥对初始动态二维码进行加密，得到第一动态二维码和第二动态二维码；
将第一动态二维码和第二动态二维码拼接成最终的动态二维码。
2.根据权利要求1所述的一种动态二维码生成方法，其特征在于：还包括对动态二维码进行解密，并根据解密后的动态二维码进行支付的步骤。
3.根据权利要求1所述的一种动态二维码生成方法，其特征在于：所述二维码所需包含的静态信息包括广告、链接、文字、图片、名片、数字、符号和编号中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种动态二维码生成方法，其特征在于：所述获取并提取人脸特征数据这一步骤，其具体包括：
通过彩色摄像头获取彩色人脸图像；
通过深度摄像头获取深度人脸图像；
根据彩色人脸图像和深度人脸图像进行特征提取，得到三维的人脸特征数据。
5.根据权利要求1所述的一种动态二维码生成方法，其特征在于：所述选取二维码的动态信息这一步骤，具体为：
从空间地理位置、时间、磁场、光强、温度、湿度、风向和风速中选择至少一种来作为二维码的动态信息。
6.根据权利要求1所述的一种动态二维码生成方法，其特征在于：所述根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码这一步骤，具体包括：
选择动态二维码的编码方法，所述动态二维码的编码方法包括PDF417编码方法、Datamatrix编码方法、Maxicode编码方法、QR Code编码方法、Code49编码方法、Code16K编码方法和Code one编码方法中的至少一种；
通过分隔符将输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息连接起来，形成连接字符串；
采用选择的编码方法对连接字符串进行编码，得到初始动态二维码。
7.一种动态二维码生成系统，其特征在于：包括：
静态信息输入模块，用于输入二维码所需包含的静态信息；
人脸特征数据提取模块，用于获取并提取人脸特征数据；
动态信息选取模块，选取二维码的动态信息，所述二维码的动态信息包括环境特征信息；
初始动态二维码生成模块，用于根据输入的静态信息、人脸特征数据和选取的动态信息生成初始动态二维码；
加密模块，用于对初始动态二维码进行加密，生成最终的动态二维码；
所述加密模块具体包括：
第一私钥生成单元，用于根据基于用户PIN码和硬件指纹ID的混合密钥因子动态生成第一私钥；
第二私钥生成单元，用于根据伪随机数和用户输入的密码生成第二私钥；
公钥生成单元，用于分别根据第一私钥和第二私钥采用椭圆曲线加密法生成相应的第一公钥和第二公钥；
销毁与本地存储单元，用于销毁第一私钥并本地加密存储第二私钥、第一公钥和第二公钥；
加密单元，用于分别采用第一公钥和第二公钥对初始动态二维码进行加密，得到第一动态二维码和第二动态二维码；
拼接单元，用于将第一动态二维码和第二动态二维码拼接成最终的动态二维码。
8.一种动态二维码生成系统，其特征在于：包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-6任一项所述的动态二维码生成方法。
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