CN108921217A - 一种验证标识真实性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种验证标识真实性的方法，所述的方法包含如下步骤：(1)使用载有摄像头的移动智能终端设备在所述标识上方在第一方向上采集至少一个第一特征图像；(2)使用相同的移动智能终端设备在所述标识上方在第二方向上采集至少一个第二特征图像；(3)所述移动智能终端设备对采集到的第一特征图像和第二特征图像进行对比验证以确定标识的真实性，并将验证结果通过所述移动智能终端设备的屏幕或声音输出，其中，所述第一方向与所述标识所在平面的夹角与所述第二方向与所述标识所在平面的夹角不同。通过本发明的方法，用户可以通过一部智能终端设备完成对所有的防伪特征的识别，从而降低了识别难度，并且增强了防伪作用的发挥。

Description

一种验证标识真实性的方法
技术领域
本发明涉及一种验证在不同的观察方向上具有不同的外观视觉效果的标识真实性的方法。
背景技术
在不同的观察方向上具有不同的外观视觉效果的特征可统称为光变特征，具有光变特征的标识可以用于保护物品不被仿制，或用于验证使用了该标识的物品的真实性。由于光变特征可供大众肉眼直接辨别，因此该特征在物品保护领域被广泛使用。
大部分光变技术的原理来自于与可见光波长尺度相近的微观结构造成的光的干涉和衍射。也有少量光变技术基于远大于可见光波长的微米级尺度结构造成的光的反射、汇聚和遮挡。此外，纯粹的镜面反射有时也被认为是一种光变特征。
以下是对多种代表性的光变技术的介绍：
金属类，如金、银、铜、铝等金属的箔片或以其粉末为颜料的金属油墨。这类技术产品表面光滑，有金属光泽，可形成较高程度的镜面反射。迎光观察时反光强烈，背光观察时色泽暗淡，从而造成反差，使之在不同的观察方向上具有不同的外观视觉效果，即在不同观察方向下，金属箔、颜料和油墨的颜色发生变化。
珠光颜料和油墨，珠光颜料(Bolomey,R.A.,Journal of Paint Technology,Vol.44,No.566, March 1972,pp.39-50)是由云母薄片和包覆在其表面的高折射率金属氧化物薄层构成的，其通常是透明的二氧化钛(TiO2)，也有部分半透明的金属氧化物例如氧化铁(Fe2O3)和氧化铬 (Cr2O3)。珠光油墨是透明的，并且由分散于透明印刷介质的细微珠光颜料碎片构成。云母基表面的高折射率金属氧化物薄层可以使入射光发生干涉，并且干涉色由薄膜的厚度决定。显然，薄膜在观察方向上的光学厚度是随着观察方向的变化而改变的，以TiO2珠光为例，当逐渐由垂直到倾斜观察样品时，颜色依次呈现出白色、黄色、红紫色、青绿色和绿色。即在不同观察方向下，珠光颜料和油墨的颜色发生变化。
多层介质薄膜、颜料和油墨，多层介质(Dobrowolski,J.A.,Optical DocumentSecurity,2nd ed.,Chapter 13)是指折射率不同的几种介质通过精确设置结构和厚度形成光干涉结构。通常，该结构由为数不多的层(三至五层)构成，这些层可以是全电介质或者金属电介质。多层介质结构的应用形式可以是薄膜，也可以将薄膜打碎成为颜料，制作成油墨(U.S.patent 4930866)。一个典型的多层介质结构是Cr(5nm)/MgF2(500nm)/Al(40nm)，垂直观察下，结构反射红与蓝紫色波段光，混合形成紫红色；而倾斜观察时，红色的反射波段峰值逐渐经过金色而变为绿色，同时紫色的反射波段峰值则转移到可见光谱范围以外至紫外区域。即在不同观察方向下，多层介质薄膜、颜料和油墨的颜色发生变化。
液晶薄膜、颜料和油墨，具体而言，液晶是指胆甾相液晶。胆甾相液晶分子成层状排列，每层中的分子互相平行，但各层中液晶分子都相对于前一层略微旋转(旋转角度大概在1/6-1/3 度)，因此总体上呈螺旋状排列，这样在经过一定数量的层后，分子排列方向与第一层相同，形成周期性螺旋结构。胆甾相液晶的这种结构满足了布拉格干涉发生条件，当入射光与胆甾相液晶的螺距方向的夹角逐渐变化时，等效于螺距发生变化，从而产生干涉变色效果。例如，改变观察方向，折射率为1.5的胆甾相液晶的透射光颜色由紫红色过渡到红色最终变为黄色，反射光颜色分别由绿色过渡到青蓝色最终变为蓝紫色，观察到的全部波长转移达到74nm。与多层介质薄膜类似，液晶也有多种应用形式，如薄膜(WO9529961)、颜料和油墨(U.S.patent 5364557)。即在不同观察方向下，液晶薄膜、颜料和油墨的颜色发生变化。
由两种热塑性材料经过多次机械交替共挤出组成(Weber,M.F.,Science,Vol.287,March 31,2000,pp.2451-2456)，例如聚丙烯(n＝1.49)和聚碳酸酯(n＝1.59)的多层共挤膜。由于两种聚合物材料的折射率极为相近，获得高反射率需要层数达到数百层。多层共挤膜也满足了布拉格干涉条件，观察方向的变化等效于各层光学厚度的变化，从而带来颜色的变化。例如由224 层聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)交替组成的多层共挤膜，垂直观察时呈现无色，倾斜60°角状态下呈现青绿色。即在不同观察方向下，多层共挤膜的颜色发生变化。
全息，泛指所有基于光衍射效应的效果。这类技术依靠制作光波长尺度的微观光栅结构产生对光的衍射，从而实现在不同观察方向下产生颜色或图像变化。全息在日常生活中应用广泛，一个典型的例子是信用卡背面的全息图标，在变换观察方向时，全息的颜色和图像都发生相应改变。
潜影，不同印刷区域线条的排列方向或高低不同，对入射光形成不同的反射率或遮挡作用。当改变观察方向时，区域反差同步发生变化，使观察者觉察出图案的变化。例如，2005 版中国法定货币右上角使用的潜影技术，观察倾角越大时，越容易观察到100字样。即在不同观察方向下，潜影的颜色或图案发生变化。
磁性光变油墨，如前所述的多层介质薄膜，如果在其最内层增加一层铁磁性薄层，则薄膜制成的颜料以及油墨就具有了铁磁性以及固有的光变性，这种油墨被称为磁性光变油墨(参见US7169472和US7047883)，除此之外，类似地在片状基材上包覆磁性材料，也属于磁性光变颜料和油墨。磁性光变油墨可以通过外加磁场诱导磁性颜料的排列，从而实现在不同区域产生不同方向的反光面。例如2013版欧元面额数字就采用了磁性光变油墨，在不同的观察方向上，该面额数字上的亮条出现在不同的位置。即在不同观察方向下，磁性光变油墨的颜色和油墨的反光区域位置发生变化。
模压微结构，模压微结构与全息的不同在于微结构的尺度远大于可见光波长，通常为10 倍以上。模压微结构通过不同区域模压反射面的差别形成对光反射方向的改变，且显然这种改变是与光的入射方向有关的。模压微结构可以容易地设计来实现随观察方向变化而改变图案和位置。
微透镜阵列，微透镜可以理解为模压微结构的一种，其表面通过模压产生无数规则排列的球状、半球状或半圆柱状的透镜，这些透镜聚焦在一个同样尺度的微图文平面上，使宏观上观察到多组放大的图文(US7333268)。随着观察方向的改变，透镜聚焦点随之改变，从而使放大后的图文的位置也同步发生改变。例如，2014年版100美元中使用了这一技术，即在不同观察方向上，微透镜阵列上的信息发生图文和/或位置的改变。
从以上描述可以看出，光变类产品种类繁多，特征不同，即使同一类产品的应用方案也可以很多，从而使防伪识别变得过于专业和复杂。普通用户不便于学习各类光变产品的具体特征和识别方法，客观上降低了识别率，不利于防伪作用的发挥。与此同时，一些光变类技术的扩散，使不法者有可能使用似是而非的技术进行欺骗，进一步造成了普通用户辨别困难。
智能设备的出现使得为用户提供一种专家辅助验证提供了可能，用户无需记住和学习各类光变技术的特征而只需依赖智能设备进行验证，可以有效地起到保护作用，同时打击不法行为。使用移动智能终端设备进行真实性验证的方式已经出现，例如扫描二维码、拍摄随机分布的纹理图案等。然而这些方法均可归纳为对数字信息的识别，而非对物理防伪特征的识别判断。对物理防伪特征的识别，如CN201180062488.5使用智能手机对光敏感材料进行拍摄，分别在打开闪光灯和不打开闪光灯的情况下采集光敏材料图像进行分析验证标识的真实性。 CN201380045735.X利用智能手机的电容触摸屏与电容标识之间的作用判断标识的真实性。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种借助智能终端设备对光变防伪标识进行真实性验证的通用方法。通过本发明的方法，用户可以通过一部智能终端设备完成对所有的防伪特征的识别，从而降低了识别难度，并且增强了防伪作用的发挥。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种验证标识(2)真实性的方法(如图1所示)，所述标识(2)中至少部分区域(3)在不同的观察方向上具有不同的外观特征，所述的验证方法包含如下步骤：
(1)使用载有摄像头的移动智能终端设备(5)在所述标识(2)上方第一方向(41)上采集至少一个包含(3)的第一特征图像(21)；
(2)使用相同的移动智能终端设备(5)在所述标识(2)上方第二方向(42)上采集至少一个包含(3)的第二特征图像(22)；
(3)所述移动智能终端设备对采集到的第一特征图像(21)和第二特征图像(22)进行对比验证确定真实性，并将验证结果通过所述移动智能终端设备的屏幕(6)或声音输出。
其中，所述第一方向(41)与所述标识所在平面(1)的夹角，与所述第二方向(42)与所述标识所在平面(1)的夹角不同，
所述方向指以采集位置为起点，以所述标识为终点的连线及指向。
在本发明的一优选实施方案中，所述对比验证具有如下验证步骤：
(1)获取第一特征图像(21)与第二特征图像(22)的至少部分区域(31)和(32)在特征属性上的拍摄差异；
(2)根据第一特征图像(21)与第二特征图像(22)获取各自的拍摄方向；
(3)根据拍摄方向查找数据库中对应的第一实际图像和第二实际图像；
(4)获取第一实际图像和第二实际图像在特征属性上的真实差异；
(5)根据拍摄差异和真实差异判断是否吻合；
其中特征属性指颜色信息、图案信息以及位置信息。
在本发明的一优选实施方案中，所述方法还包括读取标识上的数字信息，即各种制式的二维码、条形码、数字、字母或符号，使得用户可以一次性完成数字信息的采集和物理防伪特征的识别。
在本发明的一优选实施方案中，所述第一方向(41)与所述标识所在平面(1)的夹角为 80至90度，所述第二方向(42)与所述标识所在平面(2)的夹角为30至60度。
在本发明的一优选实施方案中，所述对比验证是对比第一特征图像与第二特征图像的至少部分区域在颜色、图案或位置上是否存在差异以及该差异是否符合所述第一位置和第二位置下所述标识固有的差异。
在本发明的一优选实施方案中，所述移动智能终端设备是智能手机、平板电脑、掌上电脑、笔记本电脑或可穿戴设备。目前，绝大多数移动智能终端设备都加载有分辨率足够的摄像装置，具备通用的操作系统，具有较强的数据处理能力，以及具有无线联网和数据传输功能。移动智能终端设备的这些能力可以实现本发明所涉及的验证方法。
在本发明的一优选实施方案中，所述移动智能终端设备在采集图像过程中打开闪光灯。对于光变类技术产品，当使用诸如闪光灯这类点光源提供额外的照明时，可以大幅减少环境对其外观特征的影响和干扰，提高验证准确率。同时，打开闪光灯可以实现在缺少光源的暗环境中进行验证。
在本发明的一优选实施方案中，所述移动智能终端设备在采集图像过程中自动完成对所述标识的对焦和拍摄。
在本发明的一优选实施方案中，验证过程在所述移动智能终端设备上离线完成或通过无线网络传输至服务器端在线完成。
在本发明的一优选实施方案中，所述标识的至少部分区域在不同观察方向下具有不同颜色、不同图案、不同位置中的一种或几种。
在本发明的一优选实施方案中，所述标识包括但不限于金属箔、金属油墨、珠光油墨、液晶油墨、液晶薄膜、光变油墨、多层介质干涉光变膜、多层共挤膜、全息、潜影、磁性光变油墨、模压微结构或微透镜阵列膜中的一种或几种组合。
如前所述，光变类技术产品在不同的观察方向上具有不同的外观特征，这种外观差异的明显程度通常与所对应的不同观察方向之间的夹角大小呈相同的变化趋势。即第一采集方向 (第一方向)和第二采集方向(第二方向)之间的夹角越大，越容易采集到外观差异更加明显的特征图像。差异明显的图像将有助于更加准确的判断真实性。发明人发现，对于本发明所涉及的标识而言，当所述第一方向与所述标识所在平面的夹角为80至90度，所述第二方向与所述标识所在平面的夹角为30至60度时，所述第一图像与所述第二图像之间的差异足够明显。
如前所述，光变类技术产品在不同的观察方向上具有不同的外观特征，这些外观特征的变化包括颜色变化、图案变化和位置变化等。无论发生哪种变化，针对某一特定的光变技术产品或特定的应用方式而言，这些外观特征的变化与观察方向的变化之间存在确定的、可预测的对应关系(通常而言，某种光变标识一旦用于保护某个物品，将维持长时间不变)。基于此，可以通过分析第一特征图像与第二特征图像之间的差异是否符合这种对应关系而判断真实性。
值得说明的是，有价商品和有价证券对其具体使用了哪种类型的标识都有确定的描述，应用程序可以根据标识所应用的文件判断出所使用的标识种类和特征。因此，拍摄者并不需要明晰所需验证的标识使用了哪种光变技术，即本发明可以验证不明确具体光变特征的标识的真实性。尽管本发明适用于目前所有已知的光变类技术产品的真实性验证，但对于不同的光变类技术产品，其真实性验证方法略有区别。如前所述，程序可以通过标识特征以及标识应用主体的特征信息判断出标识的种类并决定具体使用哪种类型的模块进行验证。
具体而言，本发明的对比验证程序运行流程如下：
(1)智能终端设备下载、安装、运行本发明涉及的验证程序；
(2)验证程序自动打开摄像功能；
(3)将智能终端设备置于待验证标识上方，验证程序自动采集初始图像，包括标识特征和标识应用主体的特征；
(4)验证程序根据初始图像判断待验证标识的种类，并调用相应的验证模块；
(5)验证程序引导使用者移动设备或移动标识完成图像采集；
(6)验证程序按照对应模块设定的对比方法对采集到的图像进行对比验证；
(7)可选地，验证程序将采集到的图像上传至服务器端进行对比验证；
(8)将验证结果输出到设备的显示器或声音接口。
本发明的标识用于保护包含但不限于钞票、护照、身份证、支票、发票、商标、商品等有价证券或有价物品不被仿制，所述标识在不同的观察方向上具有不同的外观视觉效果。
根据本发明所述的方法，能够运行在所述移动智能终端设备上并实施所述方法的应用程序。
附图说明
图1是使用相同的移动智能终端设备对标识进行拍照的第一方向和第二方向的示意图。
具体实施方式
实施例1
验证20加元上的多层介质薄膜标识的真实性。使用小米8智能手机下载应用程序并打开，将手机水平置于待测标识上方约10cm处，应用程序首先根据标识的基本特征和应用主体的基本特征判断出待验证的标识为20加元上的多层介质薄膜标识，然后调取并加载对应的验证模块。随后，验证模块指导验证人进行真实性验证，具体过程是：水平移动手机，在移动的过程中，程序自动实时完成对焦和图像采集。应用程序根据清晰度和对比度等因素选择两张图像，即第一方向图像和第二方向图像，程序记录和分析两张采集到的图像的颜色信息及其差异。然后，根据图像轮廓，计算出两张图像各自的拍摄方向，从辨识模块中调取各自拍摄方向下确定真实的图像的颜色信息及其差异。最后对比实际颜色及其差异和理论颜色及其差异是否吻合。如果吻合，则服务器端向手机端返回“验证通过”，如果不吻合，则返回“验证未通过”。
实施例2
验证使用在2013年版欧元面额数字“5”上的磁性光变油墨的真实性。使用HuaweiMate 9 智能手机下载应用程序并打开，将手机水平置于票面上方约10cm处。应用程序首先根据标识的基本特征和应用主体的基本特征判断出待验证的标识为5欧元上的磁性光变油墨标识，然后调取并加载对应的验证模块。随后，验证模块指导验证人进行真实性验证，具体过程是：首先使票面图像整体呈现在手机屏幕一侧，然后沿票面宽度方向水平移动手机。在移动的过程中，程序自动实时完成对焦和图像采集。应用程序根据清晰度和对比度等因素选择两张图像(即第一方向图像和第二方向图像)并通过无线网络上传至服务器端。服务器端接收到图像后首先将图像灰度化，记录两张图像灰度值最大处的位置信息及其间的差异。接下来，确定图像轮廓，计算出两张图像各自的拍摄方向，调取各自拍摄方向下确定真实的图像灰度值最大处的位置信息及其间的差异。最后对比实际位置、差异和理论位置、差异是否吻合。如果吻合，则服务器端向手机端返回“验证通过”，如果不吻合，则返回“验证未通过”。
实施例3
验证使用在2014年版100美元开窗线上的微透镜阵列的真实性。使用iPhone8智能手机下载应用程序并打开，将手机水平置于票面上方约10cm处，应用程序首先根据标识的基本特征和应用主体的基本特征判断出待验证的标识为100美元上的微透镜阵列标识，然后调取并加载对应的验证模块。随后，验证模块指导验证人进行真实性验证，具体过程是：首先使票面图像整体呈现在手机屏幕一侧，然后沿票面宽度方向水平移动手机。在移动的过程中，程序自动实时完成对焦和图像采集。应用程序根据清晰度和对比度等因素选择两张图像(即第一方向图像和第二方向图像)并通过无线网络上传至服务器端。服务器端接收到图像后，然后将图像灰度化，记录两张图像灰度值最大处的图案信息之间的差异。接下来，确定图像轮廓，计算出两张图像各自的拍摄方向，调取各自拍摄方向下确定真实的图像灰度值最大处的图案信息之间的差异。最后对比实际图案差异和理论图案差异是否吻合。如果吻合，则服务器端向手机端返回“验证通过”，如果不吻合，则返回“验证未通过”。
实施例4
验证使用在某个物品上的不具体的光变特征的标识的真实性。本发明不要求验证人理解具体的标识种类或特点，因此对于不明确具体标识的验证方法与前述实施例基本相同，这里仅作为概括性的示例。使用iphone 8智能手机下载应用程序并打开，将手机水平置于待验证标识上方约10cm处。应用程序首先根据标识的基本特征和应用主体的基本特征判断出待验证的标识为某一种类的光变标识，然后调取并加载对应的验证模块。随后，验证模块指导验证人进行真实性验证，具体过程是：首先使含有标识的物品图像整体呈现在手机屏幕一侧，然后沿程序指定方向移动手机。在移动的过程中，程序自动实时完成对焦和图像采集。应用程序根据清晰度和对比度等因素选择两张图像(即第一方向图像和第二方向图像)并通过无线网络上传至服务器端。服务器端接收到图像后，按照模块分析方法对比实际位置、差异和理论位置、差异是否吻合。如果吻合，则服务器端向手机端返回“验证通过”，如果不吻合，则返回“验证未通过”。与此同时，手机可以同步采集标识上的二维码，解读并返回二维码信息至手机终端，实现产品溯源、防窜货、营销等功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.一种验证标识真实性的方法，所述方法包含如下步骤：
(1)使用载有摄像头的移动智能终端设备在所述标识上方在第一方向上采集至少一个第一特征图像；
(2)使用相同的移动智能终端设备在所述标识上方在第二方向上采集至少一个第二特征图像；
(3)所述移动智能终端设备对采集到的第一特征图像和第二特征图像进行对比验证以确定标识的真实性，并将验证结果通过所述移动智能终端设备的屏幕或声音输出,
其中，所述第一方向与所述标识所在平面的夹角与所述第二方向与所述标识所在平面的夹角不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对比验证具有如下验证步骤：
(1)获取第一特征图像(21)与第二特征图像(22)的至少部分区域(31)和(32)在特征属性上的拍摄差异；
(2)根据第一特征图像(21)与第二特征图像(22)获取各自的拍摄方向；
(3)根据拍摄方向查找数据库中对应的第一实际图像和第二实际图像；
(4)获取第一实际图像和第二实际图像在特征属性上的真实差异；
(5)根据拍摄差异和真实差异判断是否吻合；
所述特征属性是颜色、图案或位置中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括读取标识上的数字信息，即各种制式的二维码、条形码、数字、字母或符号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一方向与所述标识所在平面的夹角为80至90度，所述第二方向与所述标识所在平面的夹角为30至60度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对比验证是对比第一特征图像与第二特征图像的至少部分区域在颜色、图案或位置上是否存在差异以及该差异是否符合所述第一位置和第二位置下所述标识固有的差异。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动智能终端设备是智能手机、平板电脑、掌上电脑、笔记本电脑或可穿戴设备。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动智能终端设备在采集图像过程中打开闪光灯。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动智能终端设备在采集图像过程中自动完成对所述标识的对焦和拍摄。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，验证过程在所述移动智能终端设备上离线完成或通过无线网络传输至服务器端在线完成。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识的至少部分区域在不同观察方向下具有不同颜色、不同图案、不同位置中的一种或几种。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述标识是金属箔、金属油墨、珠光油墨、液晶油墨、液晶薄膜、光变油墨、多层介质干涉光变膜、多层共挤膜、全息、潜影、磁性光变油墨、模压微结构或微透镜阵列膜中的一种或几种组合。
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