CN1355500A - 二维混沌图形保密防伪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及是一种二维混沌图形保密防伪方法。其步骤为:根据应用对象设计载有文字、图形的信息可见图形;将信息可见图形通过软件自动转换为混沌图形,隐藏信息可见图形的所有可视信息;将混沌图形打印、印刷或雕刻在信息载体上;提取信息载体上的混沌图形,并用专用软件进行相应逆变换,获取混沌图形隐藏的可见图形信息,作信息验证。本发明携带的信息量大、保密性强、信息处理简单,他人难以伪造假冒。可应用于各种证件如护照、身份证、驾驶证等的防伪管理。

Description

二维混沌图形保密防伪方法

本发明涉及一种文字、图形保密防伪方法，特别是一种二维混沌图形保密防伪方法。

现有技术一般为二维条码技术，条码是一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。二维条码携带的信息量比一维条码多，能够把过去使用一维条码时存储于后台数据库中的信息包含在条码中，可以直接通过阅读条码得到相应的信息。二维条码具有保密和防功能，也可把指纹照片编制于其中，可用于证件的防伪，在美国十多个州的驾驶证、美国军人证、军人医疗证等在几年前就已采用了PDF417技术，将证件的个人信息编在二维条码中，可实现身份证的自动识读，可以防止伪冒证件事件的发生，我国香港特区的护照上也采用了二维条码技术。在我国部分地区注册会计证和汽车销售中，二维条码技术也得到了初步应用。

但二维条码携带的信息量仍较有限，尤其是当信息中含有黑白或彩色照片时，其识别照片的分辨率较低，故形成的照片质量不高。且条码技术作为一种标准编码技术，保密性不是很高，较易伪造与假冒。

本发明的目的在于提供一种携带的信息量大、保密性强、信息处理简单的二维混沌图形保密防伪方法。

实现本发明的目的的技术解决方案为：一种二维混沌图形保密防伪方法，步骤为：

1)、根据具体应用对象，设计载有包括各种文字、数字、符号、线条、图案、指纹或照片等彩色或黑白的信息可见图形；

2)、将信息可见图形通过软件自动转换为一种看似随机混乱，实际具有一种内在变换规律的混沌图形，将信息可见图形的所有可视信息隐藏起来；

3)、生成混沌图形后，将其打印、印刷或雕刻在信息载体上；

4)、提取信息载体上的混沌图形，并利用专用软件进行相应逆变换，获取混沌图形隐藏的可见图形信息，作信息验证。

信息隐藏的方式可采用将可见信息图形上各像素点的灰度值叠加一种规律可知的随机噪声，使图形上的所有可见信息变成不可见，得到混沌图形，利用数学函数将噪声值记忆，以便在需要时将混沌图形中各点的噪声去掉，恢复原来的信息可见图形。

信息隐藏的方式可采用：对可见信息图形做保密防伪处理，将可见信息图形中任一像素点的灰度值存贮于另一任意像素点上，利用数学函数将其记忆，以便在需要时将存贮于各点的灰度值读出，恢复各点原来的灰度值。

信息隐藏的方式可采用：将可见信息图形上各像素点的灰度值叠加一种规律可知的随机噪声，再将任一像素点的灰度值存贮于另一任意像素点上，得到混沌图形，利用数学函数记忆，以便在需要时恢复各点原来的灰度值。

信息隐藏的方式可采用：将任一像素点的灰度值存贮于另一任意像素点上，再将可见信息图形上各像素点的灰度值叠加一种规律可知的随机噪声，得到混沌图形，利用数学函数记忆，以便在需要时恢复各点原来的灰度值。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、原理简单，具有较高的保密性，其被破译的概率为零，因此极难伪造，尤其适用于需高度保密和防伪的场合，如保密文件的传真、上网传输、贵重物品的防伪标志、重要证件、证券等的防止假冒等；2、携带的信息量大，对彩色照片等也可以很高的分辩加以识别，更适合处理彩色照片等带有彩色信息的场合，适合于像指纹识别，身份确定，重要的证件和贵重财产物品防假冒和防盗的场合；3、本发明各幅混沌图形的虽然生成原理相同，但具体结构却各有差别，即使了解编码规则，识别了一幅混沌图，也难以识别另外的混沌图形； 4、二维条码在编码时，对不同的信息(如文字、符号、数字、指纹、照片等)编码规则是不同的，增加了处理的复杂性，而本发明对各种信息都是用统一的处理方式，即使对彩色照片的处理也一样，因此对信息的处理相对简单；5、成本低廉，学习容易，不需要用户了解复杂的编码原理，就可以自己设计可见信息图形并生成混沌图形。

图1是本发明的真实信息图形。

图2是本发明的图1所示信息图形相应的混沌图形。

下面结合附图描述本发明的实施例。

结合图1、图2，一、根据具体应用对象，设计一幅载有各种信息的可见的图形(信息可以包括各种文字、数字、符号、线条图案、指纹图案或照片等)，例如若设计一张身份证防伪标签，则该幅图形可以载有持照人的姓名、年龄、性别、出生地、住址、身份证号、指纹和照片等信息，若为出租车防伪标签，则可以载有出租车号码、车子型号、生产厂家、出厂日期、驾驶员的指纹、身份证号码及照片等信息。这些信息通过计算机合成为一张原始的可视标签图形，例如指纹和照片可以通过扫描仪等仪器输入计算机再“粘贴”到所设计的标签图形中的适当位置上去。然后调用本发明的专用软件，将其自动转换为一种看似随机混乱，实际具有一种内在变化规律的混沌图形，这样便将原始图形的所有可视信息隐藏起来。

将设计好的可见信息图形转换为混沌图形的基本原理是：通过某种特殊的数学函数和操作步骤，将可见信息图形上各像素点的灰度值加以变换，便可使其成为一种信息隐藏看似随机混乱实则具有内部变化规律的混沌图形。在需要将其复原为可见信息图形时，只要再对其施行与以前变换相反的逆变换即可。其方法及步骤为：

1、将可见信息图形上各像素点的灰度值叠加一种规律可知的伪随机噪声，使图形上的所有可见信息变成不可见。此叠加有随机噪声的可见信息图形称为“信息噪声图形”。

2、对“信息噪声图形”进一步做保密防伪处理。即将此图中任一像素点的灰度值存贮于另一任意像素点上，例如，将A点上的灰度值存贮于B点，B点的灰度值存贮于C点，C点的灰度值存贮于D点，得到混沌图形，利用一种特殊的数学函数将其记忆，以便在需要时可将存贮于各点的灰度值读出，用以恢复各点原来的灰度值；

3、生成混沌图形后，用点阵、激光、喷墨、热敏热转印、制卡机等打印出来，可直接打印(或印刷)在纸张、卡片、PVC、金属表面或玻璃、塑料等非金属材料表面上，或用雕刻技术雕刻在信息载体材料上，当需要读出混沌图形中的信息时，可用带光栅的激光阅读器，光学扫描仪或数字照相机或摄像机等提取图形，并利用专用软件进行相应逆变换操作，即可获取所需的信息；

4、在需要混沌图形具有纠错功能时，则在上述第一步设计可见信息图形时，可复制整个图形或图形中的关键信息，将之适当缩小后置于图形中的某个适当位置，这样，当形成混沌图形时，复制的信息也平均分布于图形中的各个位置，当混沌图形的某部分遭到破坏，可以根据两幅可见信息图形相比较而判别、恢复损坏的信息。因为一般来说，对于均匀分布来说，两幅图形中相同的信息同时遭损坏的概率要降低50％。

上述第二部分的操作极大加强了“信息—噪声图形”的保密性。因为一张名片大小的图形，其上像素点约有8×10⁶(个)，所以如果要靠随机地从某像素点取出灰度值再赋给另一像素点的方法来达到，恢复“信息—噪声图形”的目的几乎是不能的，其实现的概率可以视为零(注：其概率小于1/[(8×10⁶)！]，在此“！”为阶乘符号，例如5！＝5×4×3×2×1，而10！＝3.6288×10⁶，所以1/[(8×10⁶)！]可以视为零。

在需要读出混沌图形中隐藏的信息时，只需依次进行上述第二步和第一步变换的逆变换即可。即首先将有贮于各点的像素值读出，并赋给原来的像素点，得到变换前的“信息—噪声图形”，然后再对“信息—噪声图形”进行去噪声操作即可。

a、对于一般性保密防伪要求的场合，仅需对“可见信息图形”施行上述第一步的操作即可；

b、对于保密防伪要求很高的场合，仅需对“可见信息图形”施行上述第二步的操作即可。因为要破译该种变换的概率等于零，可以视为不可能事件；

c、对于要求绝密的场合，例如用于军事机密的传输，可同时对“可见信息图形”施行上述第一步和第二步的操作；

d、本发明的功能还可以拓宽，可以对任何图形进行加密防伪处理，例如，可用它对二维条码图形进行加密处理，使其保密程度显著增高，用于军事目的；

e、本发明中前述第一步中的伪随机噪声和第二步中的将任一像素点的灰度值保存于任一另外的像素点的位置均需要设法记忆住，以便在实施逆变换时利用。本发明实例中是采用随机数发生器产生的随机数列来实现。由于随机数发生器产生的随机数列将依“随机数种子”的不同而不同，并且随机数发生函数的任意复合函数均为随机数发生函数，并且可以从生成的随机数列中的任一位置处开始截取随机数列，所以这种随机数列对他人来说是不可得知的；

f、本发明中混沌图形生成方法不是一种固定的方法，可以变化，在上步(e)中应用的随机数列不同，就可以得到不同的混沌图形，这样做的好处是，即使是由于某种不可预知的偶然原因破译了一种混沌图形，涉及的也只不过是一张图形而已，而其它的混沌图形仍然不能破译，因为它们所对应的随机数列各不相同，但这样一来，需要有一种符号密码来代表各不相同的随机数列。例如当需要产生10¹⁰个混沌图形时，需要由10¹⁰个数字来组成密码，与10¹⁰个不同的混沌图形相对应。对于保密防伪性要求极高的场合，最好由设计者单独构造一个特殊的随机数发生函数，而不是要利用现有的各种高级语言中的随机数发生器，这样，保密性更高。

具体可应用于以下领域：

①、利用计算机网络或传真机传输需高度保密的信息；②、应用于证件防伪管理：例如护照、身份证、驾驶证、行车证、军人证、健康证、保险卡、通告证、户口薄等。在这些证件上打印有相关信息的混沌图形，使得他人难以伪造假冒，因为混沌图形中不仅有相关的文字信息而且可以有照片、指纹等识别身份的信息；③、学历证书、学位证书、会计资格证书、教师资格证书等各种资格证书的防伪管理；④、股票、债券、车票、彩票、支票等有价证券的防伪管理；⑤、海关报关单、税务报表、保险登记表等禁止伪造、删改的表单；⑥、贵重物品的防伪标签，如用作彩电、冰箱、空调、DVD等贵重家用电器的防伪标签，用作机动车辆和自行车等交通工具的防伪标志(可兼有防盗作用)；

Claims (8)

1、一种二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于步骤为：

1)、根据具体应用对象，设计载有包括各种文字、数字、符号、线条、图案、指纹或照片等彩色或黑白的信息可见图形；

2)、将信息可见图形通过软件自动转换为一种看似随机混乱，实际具有一种内在变换规律的混沌图形，将信息可见图形的所有可视信息隐藏起来；

3)、生成混沌图形后，将其打印、印刷或雕刻在信息载体上；

4)、提取信息载体上的混沌图形，并利用专用软件进行相应逆变换，获取混沌图形隐藏的可见图形信息，作信息验证。

2、根据权利要求1所述的二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于：将可见信息图形上各像素点的灰度值叠加一种规律可知的随机噪声，使图形上的所有可见信息变成不可见，得到混沌图形，利用数学函数将噪声值记忆，以便在需要时将混沌图形中各点的噪声去掉，恢复原来的信息可见图形。

3、根据权利要求1所述的二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于：对可见信息图形做保密防伪处理，将可见信息图形中任一像素点的灰度值存贮于另一任意像素点上，得到混沌图形，利用数学函数将其记忆，以便在需要时将存贮于各点的灰度值读出，恢复各点原来的灰度值。

4、根据权利要求1所述的二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于将可见信息图形上各像素点的灰度值叠加一种规律可知的随机噪声，再将任一像素点的灰度值存贮于另一任意像素点上，得到混沌图形，利用数学函数记忆，以便在需要时恢复各点原来的灰度值。

5、根据权利要求1所述的二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于将任一像素点的灰度值存贮于另一任意像素点上，再将可见信息图形上各像素点的灰度值叠加一种规律可知的随机噪声，得到混沌图形，利用数学函数记忆，以便在需要时恢复各点原来的灰度值。

6、根据权利要求1或2-5所述的二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于将生成的混沌图形用点阵、激光、喷墨、热敏热转印、制卡机等打印或印刷在纸张、卡片、PVC、金属表面或玻璃、塑料等非金属材料表面上，或用雕刻技术雕刻在信息载体材料上。

7、根据权利要求1或2-5所述的二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于用带光栅的激光阅读器、光学扫描仪或数字照相机或摄像机等提取图形，并利用专用软件进行相应逆变换，获取所需的信息。

8、根据权利要求1所述的二维混沌图形保密防伪方法，其特征在于在设计可见信息图形时，复制整个或部分信息可见图形中的关键信息，将之适当缩小后置于图形中的某个适当位置，此时，混沌图形具有纠错功能。