CN110633774A - 一种双阶二维码的生成方法及其防复制验证方法 - Google Patents

一种双阶二维码的生成方法及其防复制验证方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种双阶二维码的生成方法，通过在普通二维码中嵌入S1纹理图案集，并同时嵌入S2纹理图案集，得到双阶二维码；本发明还提供一种双阶二维码的防复制验证方法，通过输入双阶二维码并进行纹理分类，得到图案匹配成纹理图案对；利用纹理图案对计算相关系数；将相关系数与验证阈值对比，完成双阶二维码的防复制验证。本发明提供的一种双阶二维码的生成方法及其防复制验证方法，充分利用了纹理二维码纹理图案对P&S过程的敏感性，对普通二维码进行两个阶段的纹理图案嵌入而得到双阶二维码，通过相关系数的计算，直观准确地判断出所输入的二维码是真实或复制的，避免了印刷品在物理渠道被复制的可能性，且整个过程简单，容易进行推广。

Description

一种双阶二维码的生成方法及其防复制验证方法
技术领域
本发明涉及多媒体图像安全防伪技术领域，更具体的，涉及一种双阶二维码的生成方法，还涉及一种双阶二维码的防复制验证方法。
背景技术
重要印刷品的保护一直是多媒体安全领域的热门研究主题，此前已有基于文本哈希隐藏、打印扫描过程信息损失、基于复制和扫描(P&S)过程敏感性的纹理二维码等方法用于印刷品防伪，但均未能得到一套防止印刷品在物理渠道被复制的解决方案；同时随着打印和扫描设备技术的改进，防伪印刷品的数量逐日增多，检测虚假发票、文凭、证书等重要有价值的印刷品成为如今研究的挑战。
发明内容
本发明为克服现有印刷品保护技术存在缺乏防止印刷品在物理渠道被复制的方案的技术缺陷，提供一种双阶二维码的生成方法。
本发明还提供一种双阶二维码的防复制验证方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种双阶二维码的生成方法，包括以下步骤：
S11：在普通二维码中嵌入S1纹理图案集，得到纹理二维码，具体为：使用S1纹理图案集，顺序替换普通矩阵式二维码数据区域中的所有暗模块；
S12：在纹理二维码中嵌入S2纹理图案集，得到双阶二维码，具体为：使用S2纹理图案集替换纹理二维码数据区域中的部分暗模块。
其中，所述步骤S11具体包括以下步骤：
S111：选取二维码的相关信息，包括但不仅限于版本、纠错登记和模块大小，生成普通二维码I″0；
S112：选取S1纹理图案集
Figure BDA0002181460540000011
S113：逐行顺序扫描普通二维码I″0编码区域的暗模块d0，d1，d2，d3，…；
S114：利用S1纹理图案集
Figure BDA0002181460540000012
按照的顺序，逐个替换普通二维码I″0数据区域中的所有暗模块，得到最终的纹理二维码I′0。
上述方案中，S1纹理图案集按照循环嵌入的顺序嵌入普通二维码生成纹理二维码，在起到嵌入纹理图案效果的同时，也保证了二维码的正确识别。
其中，所述步骤S12具体包括以下步骤：
s121：选取纹理二维码I′0并选取S2纹理图案集
Figure BDA0002181460540000021
所述S2纹理图案集为S1纹理图案集经过一次P&S后的纹理图案集；
S122：逐行扫描纹理二维码I′0编码区域中嵌入的纹理图案，用S2纹理图案集
Figure BDA0002181460540000022
按照
Figure BDA0002181460540000023
的顺序，分组交替更换纹理二维码I′0中的部分纹理图案，最终得到双阶二维码I0。
上述方案中，S2纹理图案集按照分组交替的顺序嵌入纹理二维码中生成双阶二维码，避免了两个不同的嵌入阶段得纹理图像形成视觉偏差的同时，也避免了不同阶段的纹理图案间的相互干扰。
一种双阶二维码的防复制验证方法，包括以下步骤：
S21：选取双阶二维码扫描版本进行输入；
S22：对输入的双阶二维码进行纹理分类；
S23：根据分类结果，将纹理相同的图案匹配成纹理图案对；
S24：利用纹理图案对计算相关系数；
S25：将相关系数与验证阈值对比，完成双阶二维码的防复制验证。
其中，选取的双阶二维码Ik，当k＝1时，Ik表示真实的是真实的二维码的扫描版本；当k＝2时，Ik表示输入的是伪造的二维码的扫描版本。
其中，所述步骤S22具体为：将输入的双阶二维码Ik的纹理图案分类为S1纹理图案
Figure BDA0002181460540000024
和S2纹理图案其中，m，n均为常数。
其中，所述步骤S23得到的纹理图案对具体为：
Figure BDA0002181460540000026
Figure BDA0002181460540000028
其中，纹理图案
Figure BDA0002181460540000029
是输入的双阶二维码Ik在分类出来的S2纹理图案；纹理图案
Figure BDA00021814605400000210
是输入的双阶二维码Ik在分类出来的S1纹理图案。
其中，所述步骤S24具体包括以下步骤：
S241：设两个随机向量X＝(x1，x2，...，xn)和Y＝(y1，y2，...，yn)，其中随机向量X为S1纹理图案，随机向量Y为S2纹理图案；
S242：计算单个纹理图案的相关系数，具体公式为：
Figure BDA0002181460540000031
其中，
Figure BDA0002181460540000032
和
Figure BDA0002181460540000033
分别表示为{x1，x2，...，xn}和{y1，y2，...，yn}的均值，即：
Figure BDA0002181460540000034
S243：计算所有纹理图案对的相关系数的均值，具体公式为：
Figure BDA0002181460540000036
其中，Corr(，)表示纹理图案对的相关系数，k＝1，2表示是真实二维码的扫描版本和复制二维码的扫描版本，R2S是所有纹理图案对的相关系数的均值。
其中，所述步骤S25具体为：根据相关系数R2S，与验证阈值TH进行对比；若大于验证阈值TH，则判输入Ik的k＝1，即为真实的双阶二维码的扫描版本；反之则判输入Ik的k＝2，即为复制的双阶二维码的扫描版本；其中：验证阈值TH通过实验得到。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供的一种双阶二维码的生成方法，充分利用了纹理二维码纹理图案对P&S过程的敏感性，对普通二维码进行两个阶段的纹理图案嵌入而得到双阶二维码；本发明还提供一种双阶二维码的防复制验证方法，通过相关系数的计算，直观准确地判断出所输入的二维码是真实或复制的，避免了印刷品在物理渠道被复制的可能性，且整个过程简单，容易进行推广。
附图说明
图1为双阶二维码的生成方法的流程示意图；
图2为嵌入的S1纹理图案集；
图3为普通二维码左上角截图；
图4为纹理二维码左上角截图；
图5为双阶二维码左上角截图；
图6为双阶二维码的防复制验证方法的流程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1、图2所示，以QR码为例，一种双阶二维码的生成方法，包括以下步骤：
S11：在普通二维码中嵌入S1纹理图案集，得到纹理二维码，具体为：使用S1纹理图案集，顺序替换普通矩阵式二维码数据区域中的所有暗模块；
S12：在纹理二维码中嵌入S2纹理图案集，得到双阶二维码，具体为：使用S2纹理图案集替换纹理二维码数据区域中的部分暗模块。
更具体的，如图3、图4所示，所述步骤S11具体包括以下步骤：
S111：选取二维码的相关信息，包括但不仅限于版本、纠错登记和模块大小，生成普通二维码I″0；
S112：选取S1纹理图案集
Figure BDA0002181460540000041
S113：逐行顺序扫描普通二维码I″0编码区域的暗模块d0，d1，d2，d3，…；
S114：利用S1纹理图案集
Figure BDA0002181460540000042
按照
Figure BDA0002181460540000043
的顺序，逐个替换普通二维码I″0数据区域中的所有暗模块，得到最终的纹理二维码I′0。
在具体实施过程中，S1纹理图案集按照循环嵌入的顺序嵌入普通二维码生成纹理二维码，在起到嵌入纹理图案效果的同时，也保证了二维码的正确识别。
更具体的，如图5所示，所述步骤S12具体包括以下步骤：
S121：选取纹理二维码I′0并选取S2纹理图案集所述S2纹理图案集为S1纹理图案集经过一次P&S后的纹理图案集；
S122：逐行扫描纹理二维码I′0编码区域中嵌入的纹理图案，用S2纹理图案集
Figure BDA0002181460540000045
按照
Figure BDA0002181460540000046
的顺序，分组交替更换纹理二维码I′0中的部分纹理图案，最终得到双阶二维码I0。
在具体实施过程中，，S2纹理图案集按照分组交替的顺序嵌入纹理二维码中生成双阶二维码，避免了两个不同的嵌入阶段得纹理图像形成视觉偏差的同时，也避免了不同阶段的纹理图案间的相互干扰。
实施例2
更具体的，在实施例1的基础上，如图6所示，提供一种双阶二维码的防复制验证方法，包括以下步骤：
S21：选取双阶二维码扫描版本进行输入；
S22：对输入的双阶二维码进行纹理分类；
S23：根据分类结果，将纹理相同的图案匹配成纹理图案对；
S24：利用纹理图案对计算相关系数；
S25：将相关系数与验证阈值对比，完成双阶二维码的防复制验证。
更具体的，选取的双阶二维码Ik，当k＝1时，Ik表示真实的是真实的二维码的扫描版本；当k＝2时，Ik表示输入的是伪造的二维码的扫描版本。
更具体的，所述步骤S22具体为：将输入的双阶二维码Ik的纹理图案分类为S1纹理图案
Figure BDA0002181460540000051
和S2纹理图案
Figure BDA0002181460540000052
其中，m，n均为常数。
更具体的，所述步骤S23得到的纹理图案对具体为：
Figure BDA0002181460540000053
Figure BDA0002181460540000054
Figure BDA0002181460540000055
其中，纹理图案
Figure BDA0002181460540000056
是输入的双阶二维码Ik在分类出来的S2纹理图案；纹理图案
Figure BDA0002181460540000057
是输入的双阶二维码Ik在分类出来的S1纹理图案。
更具体的，所述步骤S24具体包括以下步骤：
S241：设两个随机向量X＝(x1，x2，...，xn)和Y＝(y1，y2，...，yn)，其中随机向量X为S1纹理图案，随机向量Y为S2纹理图案；
S242：计算单个纹理图案的相关系数，具体公式为：
Figure BDA0002181460540000061
其中，
Figure BDA0002181460540000062
和分别表示为{x1，x2，...，xn}和{y1，y2，...，yn}的均值，即：
Figure BDA0002181460540000064
Figure BDA0002181460540000065
S243：计算所有纹理图案对的相关系数的均值，具体公式为：
Figure BDA0002181460540000066
其中，Corr(，)表示纹理图案对的相关系数，k＝1，2表示是真实二维码的扫描版本和复制二维码的扫描版本，R2S是所有纹理图案对的相关系数的均值。
更具体的，所述步骤S25具体为：根据相关系数R2S，与验证阈值TH进行对比；若大于验证阈值TH，则判输入Ik的k＝1，即为真实的双阶二维码的扫描版本；反之则判输入Ik的k＝2，即为复制的双阶二维码的扫描版本；其中：验证阈值TH通过实验得到。
在具体实施过程中，本方法通过相关系数的计算，直观准确地判断出所输入的二维码是真实或复制的，避免了印刷品在物理渠道被复制的可能性，且整个过程简单，容易进行推广。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双阶二维码的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11：在普通二维码中嵌入S1纹理图案集，得到纹理二维码，具体为：使用S1纹理图案集，顺序替换普通矩阵式二维码数据区域中的所有暗模块；
S12：在纹理二维码中嵌入S2纹理图案集，得到双阶二维码，具体为：使用S2纹理图案集替换纹理二维码数据区域中的部分暗模块。
2.根据权利要求1所述的一种双阶二维码的生成方法，其特征在于，所述步骤S11具体包括以下步骤：
S111：选取二维码的相关信息，包括但不仅限于版本、纠错登记和模块大小，生成普通二维码I”0；
S112：选取S1纹理图案集
Figure FDA0002181460530000011
S113：逐行顺序扫描普通二维码I”0编码区域的暗模块d0,d1,d2,d3,…；
S114：利用S1纹理图案集
Figure FDA0002181460530000012
按照
Figure FDA0002181460530000013
的顺序，逐个替换普通二维码I”0数据区域中的所有暗模块，得到最终的纹理二维码I'0。
3.根据权利要求2所述的一种双阶二维码的生成方法，其特征在于，所述步骤S12具体包括以下步骤：
S121：选取纹理二维码I'0并选取S2纹理图案集
Figure FDA0002181460530000014
所述S2纹理图案集为S1纹理图案集经过一次P&S后的纹理图案集；
S122：逐行扫描纹理二维码I'0编码区域中嵌入的纹理图案，用S2纹理图案集
Figure FDA0002181460530000015
按照的顺序，分组交替更换纹理二维码I'0中的部分纹理图案，最终得到双阶二维码I0。
4.一种双阶二维码的防复制验证方法，其特征在于，包括以下步骤：
S21：选取双阶二维码扫描版本进行输入；
S22：对输入的双阶二维码进行纹理分类；
S23：根据分类结果，将纹理相同的图案匹配成纹理图案对；
S24：利用纹理图案对计算相关系数；
S25：将相关系数与验证阈值对比，完成双阶二维码的防复制验证。
5.根据权利要求4所述的一种双阶二维码的防复制验证方法，其特征在于：所述S21具体为：选取的双阶二维码Ik，当k＝1时，Ik表示真实的是真实的二维码的扫描版本；当k＝2时，Ik表示输入的是伪造的二维码的扫描版本。
6.根据权利要求5所述的一种双阶二维码的防复制验证方法，其特征在于：所述步骤S22具体为：将输入的双阶二维码Ik的纹理图案分类为S1纹理图案
Figure FDA0002181460530000021
和S2纹理图案
Figure FDA0002181460530000022
其中，m,n均为常数。
7.根据权利要求6所述的一种双阶二维码的防复制验证方法，其特征在于：所述步骤S23得到的纹理图案对具体为：
Figure FDA0002181460530000023
Figure FDA0002181460530000024
Figure FDA0002181460530000025
其中，纹理图案
Figure FDA0002181460530000026
是输入的双阶二维码Ik在分类出来的S2纹理图案；纹理图案
Figure FDA0002181460530000027
是输入的双阶二维码Ik在分类出来的S1纹理图案。
8.根据权利要求7所述的一种双阶二维码的防复制验证方法，其特征在于：所述步骤S24具体包括以下步骤：
S241：设两个随机向量X＝(x1,x2,...,xn)和Y＝(y1,y2,...,yn)，其中随机向量X为S1纹理图案，随机向量Y为S2纹理图案；
S242：计算单个纹理图案的相关系数，具体公式为：
其中，
Figure FDA0002181460530000029
和
Figure FDA00021814605300000210
分别表示为{x1,x2,…,xn}和{y1,y2,…,yn}的均值，即：
Figure FDA00021814605300000211
Figure FDA00021814605300000212
S243：计算所有纹理图案对的相关系数的均值，具体公式为：
Figure FDA00021814605300000213
其中，Corr(,)表示纹理图案对的相关系数，k＝1,2表示是真实二维码的扫描版本和复制二维码的扫描版本，R2S是所有纹理图案对的相关系数的均值。
9.根据权利要求8所述的一种双阶二维码的防复制验证方法，其特征在于：所述步骤S25具体为：根据相关系数R2S，与验证阈值TH进行对比；若大于验证阈值TH，则判输入Ik的k＝1，即为真实的双阶二维码的扫描版本；反之则判输入Ik的k＝2，即为复制的双阶二维码的扫描版本；其中：验证阈值TH通过实验得到。
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吴娟等: "基于分形的二维码防伪技术在包装防伪中的应用", 《通化师范学院学报》, no. 04, 20 April 2017 (2017-04-20) *

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CN114580589A (zh) * 2022-02-23 2022-06-03 复旦大学 一种双通道二维码与用于防复印和信息隐藏的控制方法
CN114580589B (zh) * 2022-02-23 2024-03-08 复旦大学 一种双通道二维码与用于防复印和信息隐藏的控制方法

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