CN109325568B - 防伪二维码及其调制加密方法和识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二维码及其调制加密方法和终端识别系统，所述方法包括步骤S1：采用QR Code编码方法编码出基础二维码数据，以得到基础二维码图形；步骤S2：随机生成一串随机序列；步骤S3：根据随机序列，从基础二维码图形中选择n×n大小的防伪编码区；步骤S4：将防伪编码区分为n×m大小的加密信息生成区以及n×k大小的加密信息校验区，其中，m+k=n；步骤S5：根据随机序列，重新生成加密信息生成区内的二进制数据。本发明从根本上杜绝了仿造者批量复制产品二维码的现象，从而使得产品在出售前，不必覆盖二维码，在产品从出厂、运输及销售的整个环节中，均可被随时检阅查看。

Description

防伪二维码及其调制加密方法和识别系统

技术领域

本发明涉及数据采集及信息处理安全技术领域，具体涉及一种防伪二维码，及其调制加密方法和识别系统。

背景技术

二维码作为一种信息存储、传递和识别技术，自诞生之日起就得到了许多国家的关注。据了解，美国、德国、日本、墨西哥、埃及、哥伦比亚、巴林、新加坡、菲律宾、南非、加拿大等国，不仅将二维码技术应用于公安、外交、军事等部门对各类证件的管理，而且也将二维码应用于海关、税务等部门对各类报表和票据的管理，商业、交通运输等部门对商品及货物运输的管理，邮政部门对邮政包裹的管理，工业生产领域对工业生产线的自动化管理。二维码的应用极大地提高了数据采集和信息处理的速度，改善了人们的工作和生活环境，为管理的科学化和现代化做出了重要贡献。

矩阵式二维条形码是以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上，用点(Dot)的出现表示二进制的"1"，不出现表示二进制的 "0"，点的排列组合确定了矩阵码所代表的意义。其中点可以是方点、圆点或其它形状的点。矩阵码是建立在电脑图像处理技术、组合编码原理等基础上的图形符号自动辨识的码制，通过手机拍照功能对二维码进行扫描，快速获取到二维条码中存储的信息，进行上网、发送短信、拨号、资料交换、自动文字输入、商品溯源防伪等。但现有二维码在防伪标签的应用过程中仍存在一些缺陷和技术上的几个问题：

一、普通二维码不具有防伪功能：因为二维码标准是开放的，所以只需要了解二维码编码方法，任何人都可以根据指定字串生成二维码标签，所以二维码标签印制或贴在商品上仅仅只是产品编号、企业网址等信息，可简单的进行批量仿制。

二、当前防伪二维码方案：现在的二维码防伪标签大多数采用刮开墨覆盖一部分或全部二维码，以防止信息泄露。该技术存在以下问题：

1）、查询复杂：由于标签二维码被覆盖，消费者经过几步才可以获取结果；（1）先刮开油墨、（2）扫描二维码、（3）登陆商家防伪查询平台或拨打电话、（4）输入10位以上的校验密码、（5）接收查验结果。

2）、商品在未售出前检查人员无法查验；因为被覆盖的二维码标签一经刮开，该件商品就无法上市流通了。所以标签无法用于商品检查与监管。

3）、由于二维码标签被覆盖，物流与追溯等商品过程管理需要另外的独立二维码；重复印刷造成了时间与成本浪费的同时还导致了在物流与追溯管理过程中无法进行商品真伪判别。

4）、消费者只有在商品购买以后，才能刮开油墨，所以，无法在商品购买前对产品的真伪进行检测。

5）、大部分查询平台都搭建在网页端，给造假者留下了非常好的仿制网页的机会，简单拷贝一个网页，建一个钓鱼网站就可以使消费者登陆查询全都是真的商品。

因此，急需一种新的生成二维码的方法，解决上述问题。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种二维码的调制加密方法，包括如下步骤：

步骤S1：采用QR Code编码方法编码出基础二维码数据，以得到基础二维码图形；

步骤S2：随机生成一串随机序列；

步骤S3：根据随机序列，从基础二维码图形中选择n×n大小的防伪编码区；

步骤S4：将防伪编码区分为n×m大小的加密信息生成区以及n×k大小的加密信息校验区，其中，m+k=n；

步骤S5：根据随机序列，重新生成加密信息生成区内的二进制数据。

其中，所述加密信息校验区内的数据，与步骤S1中在此区域所生成的基础二维码数据保持一致。

所述加密信息校验区的校验方法为：在扫描二维码的过程中，如果扫描出的加密信息生成区内的某个二维码数据与调制加密阶段生成的二维码数据不一致，则对比与该不一致的二维码数据在加密信息校验区所对应的校验二维码数据，在加密信息校验区所对应的校验二维码数据一致的情况下，认为加密信息生成区的二维码数据正确。

其中，所述步骤S3中，所选择的防伪编码区，处于基础二维码图形中，位置探测分隔符所在直线在基础二维码图形中所划分的方形区域内，位于校正图形区域之外的任意位置。

其中，所述步骤S4中，通过将防伪编码区横向切割生成加密信息生成区及加密信息校验区，其中，m及k分别代表加密信息生成区及加密信息校验区在竖直方向所占据的二维码矩阵点个数；

或者，通过将防伪编码区纵向切割生成加密信息生成区及加密信息校验区，其中，m及k分别代表加密信息生成区及加密信息校验区在水平方向所占据的二维码矩阵点个数。

其中，k>m，以使得加密信息生成区内的每个加密二进制数据对应至少两个的校验数据。

其中，所述步骤S5中，通过XOR算法，根据随机序列，重新生成加密信息生成区内的二进制数据。

本发明另外提供一种防伪二维码，由上述任一项二维码的调制加密方法生成。

本发明另外提供一种基于上述任一项所述的二维码的调制加密方法的二维码终端识别系统，包括：

数据采集系统，用于实时采集二维码调制加密过程中生成的基础二维码数据、加密信息生成区的加密二进制数据以及加密信息校验区的校验数据；

云系统，与数据采集系统连接，用于接收并存储数据采集系统所采集到的数据；

移动终端识别系统，与云系统连接，用于扫描最终生成的二维码数据，并与云系统中存储的数据比对，以判断商品的真伪。

本发明提供的二维码及其调制加密方法和终端识别系统，通过随机序列对二维码图形对应的二进制数据进行重新编码，根本上杜绝了仿造者批量复制产品二维码的现象，从而使得产品在出售前，不必覆盖二维码，在产品从出厂、运输及销售的整个环节中，均可被随时检阅查看。

附图说明

图1：防伪编码区覆盖位置探测图形区的情况；

图2：防伪编码区未全部落入二维码图形内的情况；

图3：防伪编码区竖向切割的情况；

图4：防伪编码区横向切割的情况；

图5：防伪编码区内的加密点与校验点的对应情况。

附图标记说明

10-位置探测图形区、20-防伪编码区、30-加密信息生成区、40-加密信息校验区、50-加密点、60-校验点、70-位置探测分隔符、80-校正图形区域。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面结合附图详细说明本发明的技术方案及其产生的有益效果。

本发明首先公开了一种二维码的调制加密方法，其构思在于通过随机生成的数字序列对已有的可被批量复制的二维码图形中的部分数据进行重新编辑，由于数字序列是随机生成的，那么即使在掌握二维码图形的情况下，也不可能反推出背后的计算过程，从而使得在假冒者即使想仿制二维码，也只能将某批次的所有产品上对应的二维码图形一一获取、一一仿制，而无法在仅破译其中一个产品上的二维码图形数据后，就可以批量复制这批产品的二维码数据。

举个例子，以现有的二维码编制方法为例，某批次产品的二维码图形对应的数据信息为：

XXXDDD……001；

XXXDDD……002；

XXXDDD……003；

……

XXXDDD……100。

由于所有产品的二维码图形均由现有的QR Code方法编码，且信息相似，只有最后一个序列数字不一致，仿造者只要针对第一个产品的二维码图形进行解码，得到其背后的信息XXXDDD……001，即可批量得到其余产品的信息，进而批量仿造了整批产品的信息对应的二维码。

而如果采用随机序列对根据QR Code方法编码获得的二维码进行重新编码，那么，即使仿造者利用现有的编码方法，对第一个产品最终的二维码图形进行解码，得到的信息也不是产品真实的信息；退一步讲，即使仿造者得到了第一个产品背后真实的信息，由于整批次的产品二维码图形均通过各自的随机序列进行了重新编码，仿造者也就不可能根据第一个产品的信息仿造出整批产品对应的二维码。

本发明的二维码的调制加密方法，具体实现方法如下：

步骤S1：采用QR Code编码方法编码出基础二维码数据，以得到基础二维码图形；

步骤S2：随机生成一串随机序列；

步骤S3：根据随机序列，从基础二维码图形中选择n×n大小的防伪编码区；

步骤S4：将防伪编码区分为n×m大小的加密信息生成区以及n×k大小的加密信息校验区，其中，m+k=n；

步骤S5：通过XOR算法，根据随机序列，重新生成加密信息生成区内的二进制数据，加密信息校验区内的二维码数据不变，仍以步骤S1生成的为准。

以所生成的随机序列为85674893、防伪编码区的大小为16×16为例，假设根据随机序列选择防伪编码区的方法是以随机序列的前两位数字确定防伪编码区的位置，并且随机序列的第一位数字对应防伪编码区最上方对应的二维码矩阵横排位置，随机序列的第二位数字对应防伪编码区最左方对应的二维码矩阵竖排位置，则在二维码矩阵的第8排、第5列，选择一个大小为16×16的区域作为防伪编码区。

并且，请参见图1及图2所示，二维码的防伪编码区20应当位于位置探测分隔符70所在直线在基础二维码图形中所划分的方形区域内，位于校正图形区域80之外的任意位置，即图2中字母A所指向的位置；同时，整个正方形的防伪编码区20都应当落于二维码图形内，因此，如果根据随机序列选择出的防伪编码区20违背了这点，则需要重新选择，（图1及图2所示为两种防伪编码区位置不正确的情形，图1对应所在区域有误，图2部分位于此区域之外），例如以随机序列的第2位或第3位数字选择，再以第3位及第4位数字选择，穷尽之后仍未选出合适的防伪编码区20，则重新生成随机序列，直至选择出合适位置的防伪编码区20。

当然，在实际作业中，随机序列的生成并不局限于上文所举的为局限于八个数字的情形，在根据随机序列选择防伪编码区的位置时，所采用的方法可能会涉及到更复杂的算法，本发明仅列举较简单的例子帮助本领域技术人员理解，在具体实施时，所有利用随机序列对二维码图形中的一处方形区域进行重新编码的技术方案，均属于本发明的保护范围。

由于二维码在扫描过程中，存在扫描角度、扫描光线、扫描终端灵敏度等多种随机因素的影响，经常会出现扫描数据不准确导致的信息识别缓慢或信息识别出错的情形，出现这种情况的原因是二维码图形中存在很多二进制点，在扫描时，有可能对其中的某个二进制点的识别存在偏差，将“1”识别为“0”，或将“0”识别为“1”，从而导致了整个二维码无法识别的情况；因此，针对现有的二维码存在的上述问题，本发明将防伪编码区20划分为加密信息生成区30及加密信息校验区40，且加密信息校验区40的区域面积大于加密信息生成区30的区域面积，使加密信息生成区30内每个新生成的二进制点，在加密信息校验区40，至少对应有一个校验点，以增加校验准确度。

仍以16×16大小的防伪编码区为例，假设加密信息生成区30及加密信息校验区40的大小分别为16×4及16×12，则在将防伪编码区20切割为这两个区域时，可以横向切割（如图4所示）也可以竖向切割（如图3所示），横向切割或竖向切割的选择仍由随机序列决定，例如，选择防伪编码区20所需要的是第3位及第4位数字，则以第5位数字的奇偶确定防伪编码区20的切割方法，例如第5位数字为奇数的话，则进行竖向切割，第5位数字为偶数的话，则进行横向切割。

同样，在根据随机序列选择防伪编码区的切割方法时，选择过程可能会涉及到更复杂的算法，本发明仅列举较简单的例子帮助本领域技术人员理解，在具体实施时，所有利用随机序列对二维码图形中的防伪编码区进行切割的技术方案，均属于本发明的保护范围。

请参阅图5所示，为切割好加密信息生成区30及加密信息校验区40的防伪编码区20图形，加密信息生成区30内每个加密点50（二进制点），在加密信息校验区40内对应有三个校验点60，具体实施过程中，每个加密点50的校验点60的选择方法，仍由随机序列确定，其确定方法本发明不加以限制。如图所示，加密信息生成区内，左上角生成的加密点50为“1”，其在加密信息校验区，有三个校验点60：1、0、1，本发明的校验方法如下：

在移动终端对二维码进行扫描时，假如扫描到的上述加密点50为1，且校验点60为1、0、1，将扫描到的四个二进制数据与云端存储的数据相比，均一致，在其他二进制点也一致的情况或经校验一致的情况下，则判断二维码对应的产品为真品。

假如扫描到的上述加密点50为0，校验点60为1、0、1，加密点50对应的二进制数据与云端存储的数据不一致，此时，将扫描到的校验点60的三个二进制数据与云端存储的数据校验，结果一致，在其他二进制点也一致的情况或经校验一致的情况下，则此时认为加密点50的扫描出现错误，仍认为产品为真品。

当然，如果校验点60只有两个点一致的话，仍可认为产品为真品。

本发明提供的校验方法，主要考虑到在实际扫描过程中，可能会存在某个点出现扫描错误的情况，但多个点都出现扫描错误的情况比较稀少，故通过多个校验点校验一个加密点的技术方案，可以很好地解决现有的二维码扫描缓慢或扫描不准确的情况出现。

本发明另外提供了一种防伪二维码，由上文所述的二维码的调制加密方法生成。

本发明另外提供了一种针对上文所述的二维码及其调制加密方法的二维码终端识别系统，包括：

数据采集系统，用于实时采集二维码调制加密过程中生成的基础二维码数据、加密信息生成区的加密二进制数据以及加密信息校验区的校验数据；

云系统，与数据采集系统连接，用于接收并存储数据采集系统所采集到的数据；移动终端识别系统，与云系统连接，用于扫描最终生成的二维码数据，并与云系统中存储的数据比对，以判断商品的真伪。

本发明中，所谓的“QR Code”，是由Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵符号，QR Code编码方法基于该矩阵符号进行编码，是现有的二维码编码方法所采用的方法。

本发明中，所谓的“XOR算法”，又称异或算法，在校验过程中，数据一致则计算结果为“1”，数据不一致则计算结果为“0”。

本发明的有益效果如下：

1、通过利用随机生成的随机序列对二维码的图形数据进行重新编码，根本上杜绝了仿造者批量复制产品二维码的现象，从而使得产品在出售前，不必覆盖二维码，在产品从出厂、运输及销售的整个环节中，均可被随时检阅查看。

2、通过加密信息校验区对加密信息生成区的校验功能，解决了现有的二维码在扫描过程中容易出现的扫描缓慢或扫描出现错误的情形。

虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本发明的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本发明所保护的范围，因此本发明的保护范围以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种二维码的调制加密方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：采用QR Code编码方法编码出基础二维码数据，以得到基础二维码图形；

步骤S2：随机生成一串随机序列；

步骤S3：根据随机序列，从基础二维码图形中选择n×n大小的防伪编码区；

步骤S4：将防伪编码区分为n×m大小的加密信息生成区以及n×k大小的加密信息校验区，其中，m+k=n；

步骤S5：根据随机序列，重新生成加密信息生成区内的二进制数据；

所述加密信息校验区的校验方法为：在扫描二维码的过程中，如果扫描出的加密信息生成区内的某个二维码数据与调制加密阶段生成的二维码数据不一致，则对比与该加密信息生成区的不一致的二维码数据在加密信息校验区所对应的校验二维码数据，与该加密信息校验区所对应的校验二维码数据在调制加密阶段所对应生成的二维码数据，在加密信息校验区所对应的校验二维码数据及该加密信息校验区所对应校验二维码数据在调制加密阶段所对应生成的二维码数据一致的情况下，认为加密信息生成区的二维码数据正确。

2.如权利要求1所述的二维码的调制加密方法，其特征在于：所述加密信息校验区内的数据，与步骤S1中在此区域所生成的基础二维码数据保持一致。

3.如权利要求1所述的二维码的调制加密方法，其特征在于：所述步骤S3中，所选择的防伪编码区，处于基础二维码图形中，位置探测分隔符所在直线在基础二维码图形中所划分的方形区域内，位于校正图形区域之外的任意位置。

4.如权利要求1所述的二维码的调制加密方法，其特征在于：所述步骤S4中，通过将防伪编码区横向切割生成加密信息生成区及加密信息校验区，其中，m及k分别代表加密信息生成区及加密信息校验区在竖直方向所占据的二维码矩阵点个数；

或者，通过将防伪编码区纵向切割生成加密信息生成区及加密信息校验区，其中，m及k分别代表加密信息生成区及加密信息校验区在水平方向所占据的二维码矩阵点个数。

5.如权利要求1-4中任一项所述的二维码的调制加密方法，其特征在于：k>m，以使得加密信息生成区内的每个加密二进制数据对应至少两个的校验数据。

6.如权利要求1-4中任一项所述的二维码的调制加密方法，其特征在于：所述步骤S5中，通过XOR算法，根据随机序列，重新生成加密信息生成区内的二进制数据。

7.一种防伪二维码的调制加密装置，其特征在于：通过权利要求1-6中任一项所述的二维码的调制加密方法生成防伪二维码。

8.一种基于权利要求1-6中任一项所述的二维码的调制加密方法的二维码终端识别系统，其特征在于包括：

数据采集系统，用于实时采集二维码调制加密过程中生成的基础二维码数据、加密信息生成区的加密二进制数据以及加密信息校验区的校验数据；

云系统，与数据采集系统连接，用于接收并存储数据采集系统所采集到的数据；

移动终端识别系统，与云系统连接，用于扫描最终生成的二维码数据，并与云系统中存储的数据比对，以判断商品的真伪。

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