CN114154605B - 一种加密三维码生成及识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加密三维码生成及识别方法，包括生码步骤和识别步骤；所述生码步骤具体如下：预设多个自定义加密模块及加密规则；获取待制码内容，并确定所用的自定义加密规则，将待制码内容编制成未加密二维码矩阵，根据选用的自定义加密规则进行加密操作，生成加密二维码矩阵；通过加密二维码矩阵绘制二维码码图，并获取一背景图片与二维码码图进行融合，生成加密三维码；所述解码步骤具体如下：在扫码端配置包含各自定义的加密规则的加密三维码解密程序；扫码端扫描待识别的加密三维码图片，确定该加密三维码使用的自定义加密规则，并通过对应的解密规则对该加密三维码进行解密操作，得到未加密二维码矩阵，解码得到制码内容。

Description

一种加密三维码生成及识别方法及系统
技术领域
本发明涉及一种加密三维码生成及识别方法，属于符号编码和识别技术，适用于高密符号编码系统。
背景技术
涉密单位需要对保密制度进行严格贯彻，包括通讯工具，通讯网络等；在涉密保密方面，以个人名片为例，将个人名片信息以二维码制码，当码图贴在宣传栏上或者电子屏等宣传手段上展示时,，容易被外来人员以第三方软件识别，或者拍照将码图流出，从而造成涉密单位的人员信息的泄漏。同样对于通讯网址,设备型号等重要信息保密性不高；因此，如何在授权许可的前提下，对不同网络环境中对信息(如访问地址、名片信息、通讯信息等)进行限定的跨网转移传输，同时又能够保证，信息的安全是高密通讯系统的首要问题。
目前常用的如二维码(QR码)、条形码等其他码制的编码规则都是公开的，市面上多数扫码软件都支持这些常用码制的扫码识读，在低密到高密的跨网数据传输中,采用二维码等公开码制作为信息载体进行数据传输,有概率存在二维码被第三方截获的可能性,由于二维码的公开性,第三方软件可直接获取其信息,就算对数据内容进行加密仍存在很大破解的可能性。
现有技术对二维码进行加密的方法例加入网络验证或密钥验证进行限制,非指定用户不能获取扫描结果。例如公开号为“CN106027259A”的专利公开了一种物流保密信息的二维码加密方法，其技术方案包括以下步骤：1)用户证书分发：物流公司和收货人分别颁发用户证书，用户保存完整的证书链；2)密钥协商过程：该过程中物流公司和收货人协商出用于加密收货人信息的密钥；3)二维码生成过程：该过程将加密后的收货人信息以及与密钥相关的信息编码成为二维码；4)二维码使用过程：该过程中快递员和收货人可以扫描二维码，解密并显示出收货人信息。但是增加了网络验证和密钥验证的步骤，获取结果速度变慢；且非指定用户不可扫描解密，不适合应用在通讯系统中；
又例如通过一些自定义的特殊码制如防伪码与二维码结合进行加密，例如公开号为“CN107506816A”的专利公开了一种二维码标签，其方案为“在加密二维码的外侧的空白区域或加密二维码中央纠错区域印刷具有不同管理编号信息的防伪底纹，所述防伪底纹的编号的信息同时被绑定于所述加密二维码中”，通过这种加防伪码的方式只能用特定App扫码，并且存在但是识别效率低下，识别效果不好等问题；
又例如使用特殊油墨制码进行加密，但这种方法存在制作成本高，扫描效率不高，通用性不强等问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种加密三维码生成及识别方法，通过设定自定义加密模块及对应的加密规则对二维码进行加密，解决了在有保密需求的使用环境中码图内容信息需要保密并且容易识读的需求。
本发明的技术方案如下：
一种加密三维码生成及识别方法，包括生成加密三维码的步骤和识别步骤：
所述生成加密三维码的步骤包含如下：
预设多个自定义加密模块，并配置各所述自定义加密模块的加密规则；
进行加密；获取待生成三维码的内容信息，生成一包含所述内容信息的二维码，确定二维码版本，在该二维码矩阵的功能区中添加自定义加密模块的加密规则；根据所述功能区中的自定义加密模块的加密规则，以该自定义加密模块的加密规则对二维码矩阵的数据区域进行加密模操作，生成加密二维码矩阵；
生成加密三维码；根据二维码的版本以及设定的二维码尺寸的大小，将通过加密二维码矩阵绘制二维码码图，获取一背景图片，将将背景图片根据二维码的版本与尺寸进行调整，与二维码码图进行融合，生成包含加密三维码的图片；
所述解码步骤具体如下：
配置加密三维码解密程序，该程序包含各所述自定义加密模块的加密规则与对应的解密规则；
扫码端扫描待识别的加密三维码的图片，通过搜寻图片中所述加密三维码的功能区并确定该加密三维码使用的自定义加密规则，查询确定通过所述加密三维码解密程序查询该自定义加密模块对应的加密规则，通过对应的加密规则对该加密三维码进行解密操作，得到未加密二维码矩阵，调用解码算法尝试解码所述未加密二维码矩阵得到制码内容。
在所述通过加密二维码矩阵绘制二维码码图步骤时，还对除定位区外的其余码点进行缩小操作。
所述缩小操作具体为将码点的大小缩小为原码点大小的1/2。
一种加密三维码生成及识别系统，包括生码模块和识别模块；
所述生码模块包括自定义加密单元、加密单元以及三维码生码单元；
所述自定义加密单元预设有多个自定义加密模块，并用于配置各所述自定义加密模块的加密规则；
所述加密单元用于获取待生成三维码的内容信息，生成一包含所述内容信息的二维码，确定二维码版本，在该二维码矩阵的功能区中添加自定义加密模块的加密规则；根据所述功能区中的自定义加密模块的加密规则，以该自定义加密模块的加密规则对二维码矩阵的数据区域进行加密模操作，生成加密二维码矩阵；
所述三维码生码单元用于根据二维码的版本以及设定的二维码尺寸的大小，将通过加密二维码矩阵绘制二维码码图，获取一背景图片，将将背景图片根据二维码的版本与尺寸进行调整，与二维码码图进行融合，生成包含加密三维码的图片；
所述识别模块包括扫码单元、加密三维码解密单元和解码单元；
所述扫码单元用于扫码包含加密三维码的图片；
所述加密三维码解密单元包含各所述自定义加密模块的加密规则与对应的解密规则；
所述解码单元用于扫描待识别的加密三维码的图片，通过搜寻图片中所述加密三维码的功能区并确定该加密三维码使用的自定义加密规则，查询确定通过所述加密三维码解密程序查询该自定义加密模块对应的加密规则，通过对应的加密规则对该加密三维码进行解密操作，得到未加密二维码矩阵，调用解码算法尝试解码所述未加密二维码矩阵得到制码内容。
所述三维码生码单元中还包括一缩小操作单元，所述缩小操作单元在通过加密二维码矩阵绘制二维码码图时，对除定位区外的其余码点进行缩小操作。
所述缩小操作具体为将码点的大小缩小为原码点大小的1/2。
一种加密三维码生成及识别设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的加密三维码生成及识别方法。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的加密三维码生成及识别方法。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明一种加密三维码生成及识别方法，通过设定自定义加密模块及对应的加密规则，并通过自定义加密规则对二维码进行加密，实现以简单的方案对二维码进行加密，加密成本低，且只需在扫码端预先配置对应的掩模规则即可实现解密，识别效率高，解决了码图内容信息需要保密并且容易识读的需求。
2、本发明一种用于通讯系统的加密三维码生成及识别方法，通过融合背景图片，形成三维码，以背景的形式增加了码图的数据容量，同时对码点进行缩小，进一步增加的条码的数据载量，也提高了人眼辨识性。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图；
图2为现有加密操作的示例图；
图3为通过现有二维码编码方案生成的二维码示例图；
图4为通过本发明实施例生成的未融合背景图片的二维码示例图；
图5为通过本发明实施例生成的加密三维码示例图；
图6为本发明实施例的系统框架结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例一：
参见图1，本实施例提供一种加密三维码生成及识别方法，可以用于跨网名片或通讯信息的传递，包括生码步骤和识别步骤；
所述生码步骤具体如下：
预设多个自定义加密模块，并配置各所述自定义加密模块的加密规则。可以采用自定义掩膜进行加密。
进行加密；生成三个定位模组和一个校正模组，其中三个定位模组呈现等腰直角三角形；其中定位符黑白部分比例为1:1:3:1:1，校正符黑白部分比例为1:1:1:1:1，生成功能区域，功能区域内包含的自定义加密规则可以是自定义的掩模信息和版本信息，有40个版本，尺寸dimension＝(Version-1)*4+21，获取待制码内容，将待制码内容转化为01二进制流，根据现有的二维码的数据排布规则，将01的二进制流编制成未加密二维码矩阵(也可以是未加掩模的二维码矩阵)；例如根据所述功能区中的自定义掩模信息，以该自定义掩模的掩模规则对二维码矩阵的数据区域进行掩模操作，生成加密二维码矩阵；在传统二维码的生码过程中，掩模的作用主要是安排深色和浅色模块，除此之外还要尽可能的避免位置探测图形的位图1011101出现在符号的其他区域，如图2所示，掩模可以让黑白色块分别的更均匀，从提高机器识别的准确度，现有技术通常使用8种掩模，对于掩模的挑选，也有专门的算法来挑选出相对较优的掩模，因此任何人均可通过公开掩模规则进行反掩模操作，得到原始二维码矩阵，从而获取制码内容，如图3所示，图3为根据现有QR码生码方案生成的二维码，该二维码进行了加密，添加了掩膜。其制码内容为单位信息：第1集团第1公司，职务：负责人，任何人通过现有的二维码扫码程序均可识别获取内容，在高密通讯系统中，因二维码可拍照、复制的特性，容易造成保密信息的泄露；本实施例通过设定自定义加密模块的加密规则，并配置各个自定义加密模块的加密规则，通过自定义掩模对原始二维码矩阵进行掩模操作，不知道掩模规则就无法对二维码进行反掩模，也就无法得到原始二维码矩阵，从而实现二维码的加密。
通过打乱掩模规则的方式，其他人员在不知道的情况下使用原有掩模规则无法对本实施例生成的加密二维码矩阵进行反掩模，例如识别出使用的掩模为Mask Pattern100，因本实施例中Mask Pattern 100的掩模规则为(x*y)％2+(x*y)％3＝0，而现有的MaskPattern 100掩模规则为Mask Pattern 100：(y/2+x/3)％2＝0，规则不同，无法使用现有的掩模规则进行反掩模。
参见图4和图5，生成加密三维码；通过加密二维码矩阵绘制二维码码图，并获取一背景图片，将背景图片与二维码码图进行融合，生成加密三维码；融合背景图片与二维码矩阵的具体过程可参考申请号为CN201610080300.4的专利《三维码编码方法及系统》或申请号为CN201910294747.5的专利《三维码的优化方法、介质、计算机设备及装置》；图4为未融合背景图片的二维码码图，图5为融合背景图片后的加密三维码。
所述解码步骤具体如下：
在扫码端配置加密三维码解密程序，该程序包含各所述自定义加密模块的加密规则与对应的解密规则，如该程序包含各所述自定义掩模的掩模规则。
扫码端扫描待识别的加密三维码图片，通过搜寻图片中所述加密三维码的功能区并确定该加密三维码使用的自定义加密规则，查询确定通过所述加密三维码解密程序查询该自定义加密模块对应的加密规则，通过对应的加密规则对该加密三维码进行解密操作，得到未加密二维码矩阵，调用解码算法尝试解码所述未加密二维码矩阵得到制码内容。具体的，对扫描出的图片进行二值化操作，根据定位符模组1:1:3:1:1和校正符模组1:1:1:1:1的特性找到定位符和校正符，根据三个确定的定位符和一个校正符对图片进行透视变换，得到未发生畸变的图片，通过图片中加密三维码的功能区获取该加密三维码使用的自定义掩模，并通过所述加密三维码解密程序查询该自定义掩模对应的掩模规则，通过对应的掩模规则对该加密三维码进行反掩模操作，得到未加密二维码矩阵，解码所述未加密二维码矩阵得到制码内容。
还可以从加密三维码的背景图中提取关键特征信息，进行比对，与解密后的解码信息进行匹配，根据预设的匹配规则以及匹配结果吻合度的阈值范围，确认所述加密三维码是否被篡改或者伪造。
在本发明的另一实施例中，在所述通过加密二维码矩阵绘制二维码码图步骤时，还对除定位区外的其余码点进行缩小操作。
在本发明的另一实施例中，所述缩小操作具体为将码点的大小缩小为原码点大小的1/2。
本实施例通过设定自定义掩模及对应的掩模规则，并通过自定义掩模对二维码进行加密，实现以简单的方案对二维码进行加密，加密成本低，且通过掩模进行加密，只需在扫码端预先配置对应的掩模规则即可实现解密，识别效率高，解决了在高密通讯系统中码图内容信息需要保密并且容易识读的需求。通过融合背景图片，形成三维码，以背景的形式增加了码图的数据容量，同时对码点进行缩小，进一步增加的条码的美观性。
实施例二：
参见图6，本实施例提供一种加密三维码生成及识别系统，包括生码模块和识别模块。
所述生码模块包括自定义加密单元、加密单元以及三维码生码单元。
所述自定义加密单元预设有多个自定义加密模块，并用于配置各所述自定义加密模块的加密规则。
所述加密单元用于获取待生成三维码的内容信息，生成一包含所述内容信息的二维码，确定二维码版本，在该二维码矩阵的功能区中添加自定义加密模块的加密规则；根据所述功能区中的自定义加密模块的加密规则，以该自定义加密模块的加密规则对二维码矩阵的数据区域进行加密模操作，生成加密二维码矩阵。
所述三维码生码单元用于根据二维码的版本以及设定的二维码尺寸的大小，将通过加密二维码矩阵绘制二维码码图，获取一背景图片，将将背景图片根据二维码的版本与尺寸进行调整，与二维码码图进行融合，生成包含加密三维码的图片。
所述识别模块包括扫码单元、加密三维码解密单元和解码单元。
所述扫码单元用于扫码包含加密三维码的图片。
所述加密三维码解密单元包含各所述自定义加密模块的加密规则与对应的解密规则。
所述解码单元用于扫描待识别的加密三维码的图片，通过搜寻图片中所述加密三维码的功能区并确定该加密三维码使用的自定义加密规则，查询确定通过所述加密三维码解密程序查询该自定义加密模块对应的加密规则，通过对应的加密规则对该加密三维码进行解密操作，得到未加密二维码矩阵，调用解码算法尝试解码所述未加密二维码矩阵得到制码内容。
优选地，所述三维码生码单元中还包括一缩小操作单元，所述缩小操作单元在通过加密二维码矩阵绘制二维码码图时，对除定位区外的其余码点进行缩小操作。
优选地，所述缩小操作具体为将码点的大小缩小为原码点大小的1/2。
实施例三：
本实施例提供一种加密三维码生成及识别设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的方法。
实施例四：
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的方法。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种加密三维码生成及识别方法，包括生成加密三维码的步骤和识别步骤；其特征在于：
所述生成加密三维码的步骤包含如下：
预设多个自定义加密模块，并配置各所述自定义加密模块的加密规则；
进行加密；获取待生成三维码的内容信息，生成一包含所述内容信息的二维码，确定二维码版本，在二维码矩阵的功能区中添加自定义加密模块的加密规则；根据所述功能区中的自定义加密模块的加密规则，以该自定义加密模块的加密规则对二维码矩阵的数据区域进行加密模操作，生成加密二维码矩阵；
生成加密三维码；根据二维码的版本以及设定的二维码尺寸的大小，将通过加密二维码矩阵绘制二维码码图，获取一背景图片，将背景图片根据二维码的版本与尺寸进行调整，与二维码码图进行融合，生成包含加密三维码的图片；
解码步骤具体如下：
配置加密三维码解密程序，该程序包含各所述自定义加密模块的加密规则与对应的解密规则；
扫码端扫描待识别的加密三维码的图片，通过搜寻图片中所述加密三维码的功能区并确定该加密三维码使用的自定义加密规则，查询确定通过所述加密三维码解密程序查询该自定义加密模块对应的加密规则，通过对应的加密规则对该加密三维码进行解密操作，得到未加密二维码矩阵，调用解码算法尝试解码所述未加密二维码矩阵得到制码内容。
2.根据权利要求1所述的一种加密三维码生成及识别方法，其特征在于：在所述通过加密二维码矩阵绘制二维码码图步骤时，还对除定位区外的其余码点进行缩小操作。
3.根据权利要求2所述的一种加密三维码生成及识别方法，其特征在于：所述缩小操作具体为将码点的大小缩小为原码点大小的1/2。
4.一种加密三维码生成及识别系统，包括生码模块和识别模块；其特征在于：
所述生码模块包括自定义加密单元、加密单元以及三维码生码单元；
所述自定义加密单元预设有多个自定义加密模块，并用于配置各所述自定义加密模块的加密规则；
所述加密单元用于获取待生成三维码的内容信息，生成一包含所述内容信息的二维码，确定二维码版本，在二维码矩阵的功能区中添加自定义加密模块的加密规则；根据所述功能区中的自定义加密模块的加密规则，以该自定义加密模块的加密规则对二维码矩阵的数据区域进行加密模操作，生成加密二维码矩阵；
所述三维码生码单元用于根据二维码的版本以及设定的二维码尺寸的大小，将通过加密二维码矩阵绘制二维码码图，获取一背景图片，将背景图片根据二维码的版本与尺寸进行调整，与二维码码图进行融合，生成包含加密三维码的图片；
所述识别模块包括扫码单元、加密三维码解密单元和解码单元；
所述扫码单元用于扫码包含加密三维码的图片；
所述加密三维码解密单元包含各所述自定义加密模块的加密规则与对应的解密规则；
所述解码单元用于扫描待识别的加密三维码的图片，通过搜寻图片中所述加密三维码的功能区并确定该加密三维码使用的自定义加密规则，查询确定通过所述加密三维码解密程序查询该自定义加密模块对应的加密规则，通过对应的加密规则对该加密三维码进行解密操作，得到未加密二维码矩阵，调用解码算法尝试解码所述未加密二维码矩阵得到制码内容。
5.根据权利要求4所述的一种加密三维码生成及识别系统，其特征在于：所述三维码生码单元中还包括一缩小操作单元，所述缩小操作单元在通过加密二维码矩阵绘制二维码码图时，对除定位区外的其余码点进行缩小操作。
6.根据权利要求5所述的一种加密三维码生成及识别系统，其特征在于：所述缩小操作具体为将码点的大小缩小为原码点大小的1/2。
7.一种加密三维码生成及识别设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
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