CN114048830A - 一种基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其包括有如下过程：构建标签模板，在所述标签模板上设置编码区域和多个反光区域；制造标签，在所述标签模板的反光区域设置物理反光标识，并且将图形编码印制于所述标签模板的编码区域，进而得到防克隆标签；识别标签，对同一张防克隆标签拍摄多张图像，对多张图像进行计算机视觉识别后得到反光标识特征；验证标签，将识别得到的反光标识特征与构建标签模板时预设的反光标识特征进行对比，从而判断出所述防克隆标签是否经过克隆。本发明制造成本低，而且工艺简单，能兼容多种图形编码，无需对防伪标签进行微观级别的三维识别，从而具备了高效、高精度的防伪性能。
Description
技术领域
本发明涉及标签防伪和防恶意复制的技术领域，尤其涉及一种基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法。
背景技术
当前防伪标签行业中，防克隆是一个行业难题，造成这个问题的原因，是因为传统防克隆技术已经远远落后于数字图像技术的发展。克隆即是指复制，克隆防伪标签的方式非常简单，比如，使用扫描仪将防伪标签进行扫描，或者用手机拍照，最后再打印出来。现今超过1亿像素摄像头的手机已经开始大量普及，而且打印机的精度也越来越高，许多之前号称“不可复制”的精密图像印刷工艺，在新的数字图像技术面前都显得力不从心了。
现有技术中，针对防伪标签的防克隆问题，普遍的解决方案是引入其它工艺，使标签克隆的难度增大，其中，防伪油墨和三维结构就是两种常用的方法：
防伪油墨是一种特制的印刷油墨，一般情况下，会在光照下呈现出不同的反光或荧光效果，而且这些效果还会随着观察角度的变化而变化。使用了防伪油墨的防伪标签，在使用扫描仪或拍照的方式进行克隆时，仅能打印出一个观察角度下防伪油墨所呈现出来的视觉效果，从而达到了一定的防克隆效果。但防伪油墨的缺点主要有二个：一是成本高；二是购买方便，这也就意味着造假者也可以从市场上轻易买到这些防伪油墨用于造假。
三维结构的意思是在防伪标签的物理表面，构造出立体的三维结构。这样一来，如果造假者没有掌握高精度立体重建技术的话，是无法克隆这种三维结构的。但三维结构的缺点也是成本高昂，这种高成本主要体现在三个方面：一是生产成本高，防伪标签的体积通常较小，应用高精度激光雕刻或者精密UV印刷工艺的成本是非常高的；二是采集和录入成本高，三维结构通常需要提前采集和录入到数据库中，消费者才能在终端进行鉴真比对；三是鉴定时间长且识别精度有限，因为防伪标签的小体积，想要在微观级别精确识别三维结构，除了算法复杂运算时间长之外，识别精度也会受到很大的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于反光加密与计算机视觉识别的低成本、高精度标签防克隆方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其包括：构建标签模板，在所述标签模板上设置编码区域和多个反光区域；制造标签，在所述标签模板的反光区域设置物理反光标识，并且将图形编码印制于所述标签模板的编码区域，进而得到防克隆标签；识别标签，对同一张防克隆标签拍摄多张图像，对多张图像进行计算机视觉识别后得到反光标识特征；验证标签，将识别得到的反光标识特征与构建标签模板时预设的反光标识特征进行对比，从而判断出所述防克隆标签是否经过克隆。
优选地，所述标签模板包括有内部区域和环绕于所述内部区域的外部区域，所述内部区域作为编码区域，所述反光区域设置于所述外部区域内。
优选地，所述反光区域分布于编码区域内，且所述物理反光标识嵌设于所述图形编码内。
优选地，所述图形编码和所述物理反光标识先后制备于所述标签模板上。
优选地，所述物理反光标识为反光油墨标识、UV固化反光标识或者激光雕刻反光标识。
优选地，所述标签模板为反光标签模板，所述物理反光标识的轮廓和所述图形编码均印制于该反光标签模板上。
优选地，识别标签步骤中所使用的计算机视觉识别算法基于OpenCV计算机视觉库实现。
优选地，所述图形编码包括但不限于二维码和条形码。
优选地，所述物理反光标识包括长方形标记、三角形标记和圆形标记。
优选地，所述反光标识特征包括形状特征、面积特征、颜色特征和反光强度特征。
本发明公开的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法中，在设计标签时，针对某一标签保存预设的反光标识特征，在制造标签的过程中，使得所述标签模板的反光区域呈现物理反光标识，使得所述标签模板的编码区域呈现图形编码，由此组成防克隆标签产品，在对标签进行识别的过程中，可通过录制视频或者连续拍照等方式对同一张防克隆标签拍摄多张图像，对多张图像进行计算机视觉识别后得到反光标识特征，最后将识别得到的反光标识特征与构建标签模板时预设的反光标识特征进行对比后，判断得知该标签是否经过克隆。相比现有技术中采用防伪油墨和三维结构等方式而言，本发明制造成本低，而且工艺简单，能兼容多种图形编码，无需对防伪标签进行微观级别的三维识别，从而具备了高效、高精度的防伪性能。
附图说明
图1为本发明第一实施例中标签模板印制图形编码前后的结构示意图；
图2为本发明第二实施例中标签模板印制图形编码后的结构示意图；
图3为防克隆标签的结构示意图一；
图4为防克隆标签的结构示意图二；
图5为防克隆标签的结构示意图三；
图6为本发明标签防克隆方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，请参见图6，包括：
构建标签模板，在所述标签模板上设置编码区域和多个反光区域；
制造标签，在所述标签模板的反光区域设置物理反光标识，并且将图形编码印制于所述标签模板的编码区域，进而得到防克隆标签；
识别标签，对同一张防克隆标签拍摄多张图像，对多张图像进行计算机视觉识别后得到反光标识特征；
验证标签，将识别得到的反光标识特征与构建标签模板时预设的反光标识特征进行对比，从而判断出所述防克隆标签是否经过克隆。
上述方法中，在设计标签时，针对某一标签保存预设的反光标识特征，在制造标签的过程中，使得所述标签模板的反光区域呈现物理反光标识，使得所述标签模板的编码区域呈现图形编码，由此组成防克隆标签产品，在对标签进行识别的过程中，可通过录制视频或者连续拍照等方式对同一张防克隆标签拍摄多张图像，对多张图像进行计算机视觉识别后得到反光标识特征，最后将识别得到的反光标识特征与构建标签模板时预设的反光标识特征进行对比后，判断得知该标签是否经过克隆。相比现有技术中采用防伪油墨和三维结构等方式而言，本发明制造成本低，而且工艺简单，能兼容多种图形编码，无需对防伪标签进行微观级别的三维识别，从而具备了高效、高精度的防伪性能。
对于编码区域和反光区域的设置方法，本实施例提供如下实施例。
实施例一
请参见图1至图3，本实施例中，所述标签模板包括有内部区域和环绕于所述内部区域的外部区域，所述内部区域作为编码区域，所述反光区域设置于所述外部区域内。
具体地，本实施例首先生成标签模版，优选基于棋盘格的标签模版生成方法，分为外部区域与内部区域。如图1所示，左边的图形展示了标签模版的外部区域与内部区域，生成方法是优选生成25*25个等分格子，然后再镂空中间的19*19个格子，即有格子的位置为标签模版的外部区域，内部镂空部分为用于放置第三方编码的内部区域。图1中，右边的图形展示了在标签模版的内部区域嵌入二维码的效果示意图。
需要指出的是，本实施例可同时兼容其他第三方编码放置于内部区域，如条形码等。而且标签的外部区域也可以是其他形状的，而且格子的数量也可以根据需求来定制。如图2所示，如果将条形码放置于内部区域，就可以调整标签外部区域的格子数量，比如将标签的外部区域做成长方形。
具体地，根据内部区域中编码的解码结果，“点亮”标签模版外部区域中的格子。如图3所示，左边的图形的外部区域中，填黑的格子即为点亮的格子，它是根据内部二维码的解码结果，经过转换加密后而生成的。这些点亮的格子称为“反光块”，需要被点亮的格子位置，可通过算法加密后计算出来，这个过程称之为“反光加密”。之所以图3中右边的图形的“反光块”与左边的图形不同，是因为内部区域的二维码不同，即每一个标签模版的外部区域，都是与内部区域编码进行了一对一的绑定。
实施例二
本实施例中，所述物理反光标识包括但不限于长方形标记、三角形标记和圆形标记。所述反光标识特征包括但不限于形状特征、面积特征、颜色特征和反光强度特征。
实际上，本发明判断标签是否经过克隆的原理，是基于对“反光块”反光现象的判别，即在防伪标签上，有没有按照特定规律排布的反光块。在此基础上，通过计算机视觉技术分析反光块的各种参数，来达到判断标签是否经过了克隆。实际应用中，反光块的形态可以是多种多样的。在标签生成时，点亮格子只是优选的一种方法，在实际应用中，如图4所示，“反光块”可能存在各种形态，应用者可根据实际情况进行定制。
实施例三
本实施例中，所述反光区域分布于编码区域内，且所述物理反光标识嵌设于所述图形编码内。
其中，内部区域和外部区域表达的是“反光块”与“编码”之间的绑定关系，本实施例中，如图5所示，是反光块在编码内部的一种样式，其利用条形码举例，条形码中的“竖线”可以作为反光块使用，而编码则是条形码本身。因此，只要是在防伪标签中排布有物理反光特性的系统可识别“反光块”，都属于本发明所保护的范围。
其次，本发明仅采用了“有没有反光现象”和“反光位置”这两个条件来识别标签是否经过了克隆，这两个是“质变”的条件。但在实际场景中，还可以添加“反光块形状”、“反光块面积”、“反光块颜色”、“反光度强弱”等“量变”的识别条件去进一步判断标签是否经过了克隆。例如，“反光块形状”的识别条件可以设置为，在特定观察角度下，“反光块”会呈现出与其平面状态下不一样的形状；再例如，“反光块面积”的识别条件可以设置为，在特定观察角度下，“反光块”会呈现出来特定的面积等等。
再者，作为反光与否算法的延伸，如果在光滑，粗糙两种表面下的同值灰度色彩，在多角度强光照射下，灰度差发生明显增加，并以此判断是否具有物理反光特性的做法，也属于本发明所保护的范围。
此外，本发明所述方法不仅可以应用在纸质标签上，有条件的厂商更可以应用激光雕刻等工艺，将本发明应用在商品表面，从而做到更强的商品防伪能力。将本发明的核心流程和算法应用在商品表面，也属于本发明所保护的范围。
在上述实施例的基础上，本发明对防克隆标签的生产、制造过程作出了详细说明。
本发明的生产工艺简单有效，其最终目的是将本发明所述“反光块”变得真正可以物理反光即可。因此，无论是在“反光块”上印刷反光防伪油墨，或者UV印刷反光材质，又或者激光雕刻等方法，只要是能让“反光块”形成物理反光的工艺，都可以采用。具体地，在传统的印刷生产逻辑中，如果要将“反光块”变成物理反光，至少需要经过两次印刷流程。第一次印刷是先将标签的内容和编码先印刷出来，第二次印刷是将“反光块”变成物理反光。但这中间存在一个“套位”的工艺问题，即第二次印刷的位置无法精确地与第一次印刷的位置对齐，进而会对识别造成影响。
作为一种优选方式，所述图形编码和所述物理反光标识先后制备于所述标签模板上。所述物理反光标识为反光油墨标识、UV固化反光标识或者激光雕刻反光标识。
此外，本发明所提出来的生产逻辑还可以是一个反向逻辑。本发明可以使用具有反光特性的标签纸，因为标签纸本身就反光，因此，没有印刷的区域反而就是反光的。本发明的生产逻辑是，使用反光标签纸，直接印刷标签的内容和编码，而需要反光特性的“反光块”，则不进行印刷即可。这个生产方法可以帮助本发明所述标签做到一次印刷成型，不需要其它额外多余的工序，从而真正做到降本提效。
具体地，在本发明的技术方案中，所述标签模板为反光标签模板，所述物理反光标识的轮廓和所述图形编码均印制于该反光标签模板上。
本发明关于反光识别算法的原理如下：
首先，识别标签步骤中所使用的计算机视觉识别算法基于OpenCV计算机视觉库实现。所述图形编码包括但不限于二维码和条形码。
本发明应用了计算机视觉技术进行防克隆标签的识别。其中，基于光反射原理，反光材质在光照条件变化时，所呈现出来的视觉效果是不一样的。基于以上原理，本发明可以创造一个计算机视觉识别算法：通过手机拍摄一小段视频选取多帧截图，或连续拍摄多张照片的方式，捕捉到每张照片中真正发光的“反光块”，从而判别标签是否经过了克隆，因为无论是扫描还是拍照，都无法把“反光”这个物理特性给“打印”出来，这个是工艺问题，与采集设备的精度无关。简言之，本发明可通过多幅连续、动态的视图来全面表达“反光块”的反光效果，其目的是为了清楚记录“反光块”在不同光照条件下所呈现出来的视觉效果。
本发明的反光识别算法主要有如下两个条件：
第一，“反光块”是否有真实的物理反光。首先需要给防克隆标签施加一个外部光照变化的环境，这个可以通过拍摄不同角度下的防克隆标签，当然也可以采用其他手段，例如，在拍摄标签时，配合“开关”手机摄像头的闪光灯，利用“反光块”对闪光灯光的反射来实现标签识别；
由此可见，根据实际需要，所述识别标签过程中，在拍摄标签图像时，利用自然光、白光灯、荧光灯或者手机闪光灯等为所述反光区域(反光块)提供反射光源。本发明对上述光源的种类不作限制，仅无论采用哪种光源，均属于本发明的保护范围。
第二，“反光块”是否出现在正确的地方。因为“反光块”是经过加密的，具体位置可以通过内部区域的编码给解密出来。造假者因为无法得知所有反光块的具体位置，因此也就无法克隆和复制本发明所述标签。
判断“反光块”是否存在物理反光的工程实现，通过一个简单的逻辑就可以解决。如果“反光块”是银白色反光的，那“反光”现象通常就会以纯白色呈现在照片中，也就是说，在图像的灰度图中，只需要寻找像素值接近255的形状轮廓，即是标签上的“反光块”。如果“反光块”是呈现多色反光效果的，则也可以通过类似逻辑，即在灰度图中寻找与周围变化较大的形状轮廓，也可以得到相同的结果。
上述算法所涉及到的工程实现，可以使用现成的OpenCV计算机视觉库，直接调用其中的方法来实现。
综上所述，本发明公开的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其首先根据编码生成“反光块”的位置和形态，然后在标签中将“反光块”变得真正物理反光，在识别过程中，通过拍摄视频或多张照片的方式，确定标签的反光特性，再根据识别出来的“反光块”，设置条件对比评估标签是否经过了克隆。相比现有技术而言，本发明不仅可以让市面上所有的标签都具有防克隆能力，而且能兼顾高性能和低成本，可以大规模应用到防伪领域中。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，包括：
构建标签模板，在所述标签模板上设置编码区域和多个反光区域；
制造标签，在所述标签模板的反光区域设置物理反光标识，并且将图形编码印制于所述标签模板的编码区域，进而得到防克隆标签；
识别标签，对同一张防克隆标签拍摄多张图像，对多张图像进行计算机视觉识别后得到反光标识特征；
验证标签，将识别得到的反光标识特征与构建标签模板时预设的反光标识特征进行对比，从而判断出所述防克隆标签是否经过克隆。
2.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述标签模板包括有内部区域和环绕于所述内部区域的外部区域，所述内部区域作为编码区域，所述反光区域设置于所述外部区域内。
3.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述反光区域分布于编码区域内，且所述物理反光标识嵌设于所述图形编码内。
4.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述图形编码和所述物理反光标识先后制备于所述标签模板上。
5.如权利要求4所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述物理反光标识为反光油墨标识、UV固化反光标识或者激光雕刻反光标识。
6.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述标签模板为反光标签模板，所述物理反光标识的轮廓和所述图形编码均印制于该反光标签模板上。
7.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，识别标签步骤中所使用的计算机视觉识别算法基于OpenCV计算机视觉库实现。
8.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述图形编码包括二维码和条形码。
9.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述物理反光标识包括但不限于长方形标记、三角形标记和圆形标记，所述反光标识特征包括形状特征、面积特征、颜色特征和反光强度特征。
10.如权利要求1所述的基于反光加密与计算机视觉识别的标签防克隆方法，其特征在于，所述识别标签过程中，在拍摄标签图像时，利用自然光、白光灯、荧光灯或者手机闪光灯为所述反光区域提供反射光源。
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