CN106529637A - 一种二维码的防拷贝实现方法及实现*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维码的防拷贝实现方法及实现***，方法包括：获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。本发明结合二维码的通信信道模型和物理设备特征，通过分析图像信号重采样频谱特征，在保证低分辨率移动摄像设备对二维码读取鲁棒性基础上，提出利用图像信号的混叠特征及强相关性噪声特征的方法，取得对二维码扫描‑打印攻击的有效取证。

Description

一种二维码的防拷贝实现方法及实现***

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及的是一种二维码的防拷贝实现方法及实现***。

背景技术

目前，存在使用特殊的打印材料或工艺，控制二维码的生成与复制。通过在打印过程的特殊打印材料，例如全息（holographic）材料与具有独特光学特征的聚合液晶材料可被用于印制二维码以防止其被复制。特殊的打印墨水也可以被应用于二维码的印制上，例如紫外荧光油墨使所印制的二维码在可见光下不可见，以防止其被复制。特殊的生产工艺亦可用于加强二维码的安全性，例如特殊的半色调打印技术可生成在可见光下隐藏的二维码。

现有技术中还存在使用加密算法与安全协议，控制二维码的生成与读取。非对称密钥的加密算法（例如，RSA算法）与PKI公钥加密体系可用于控制二维码生成并验证其信息的真伪，此类具有加密保护的***也被应用于防伪平台的构建。混沌方程（ChaoticEquation）可被用于二维码身份编号的生成过程，以保证其唯一性且随机字符串无法被批量复制，从而最终有效控制二维码的生成。类似地，AuthPaper***内应用了ECDSA数字签名算法，以防止文档伪造者对其中内容进行篡改。除了加密算法外，研究者也提出了一些基于通信架构的安全协议增强所显示二维码的安全性。例如，研究者基于移动设备前置摄像设备与显示屏的双工通信***，提出了一种称为“all or nothing”的通信协议。只有当接收者可同时获取所传输及接收的信号时，才能对信道中二维码的信息进行解码，进而增强了信息的保密性。

现有技术中还存在使用数字水印技术，控制二维码的生成。数字水印技术可将与二维码相关的信息嵌入在二维码图像中。例如，直接利用DCT和DFT分解二维码的图像频率信息，可在当中嵌入肉眼不易察觉的水印信息。在拍摄二维码图像后，可对其进行解码并同时评估数字水印信息的真实性。类似地，数字水印也可储存于DWT域内。然而，一种保证水印信息更鲁棒的方法是利用二维码的信息冗余度，修改部分模块的整体亮度以储存二维码内容的数字签名。综合考虑所水印信息的鲁棒程度及容量，则可利用二维码解码过程中对每个模块的失真容忍度，修改模块的样式以储存水印信息。

现有技术中还存在使用具有拷贝检测特征的图案样式或物理不可克隆特征，控制二维码的生成与复制。出于对解码稳定性的考虑，传统二维码由足够大的黑白块状单元组成。然而，这种设计易于被拷贝。一些具有更多细节特征图案样式可被用于二维码的设计中，以抵抗最直接的扫描-打印形式复制。由高密度的黑白单元组成图形的图形被用于拷贝检测，并在检测过程运用对数正态分布作为打印-扫描信道的关键模型。除了黑白二值图像，灰度图像也可被用于拷贝检测图案中。其中，拷贝检测的决策可基于灰度图像在打印-扫描信道中的变化特征，主要包括图像的高频特征，如锐利度。与灰度图像相比，彩色图案包含了CMYK四个通道的信息。经过拷贝后，其中的颜色的特征（模块内的颜色均值，方差，熵等）会产生明显的区别。除了上述细节图案特征外，在打印文档中的物理不可克隆函数也被运用于识别对打印文档的非法复制。其中的物理不可克隆函数（Physical UnclonableFunction, PUF）是由打印设备和纸张所产生的随机变化，其特征易于提取及分析但却不容易被复制伪造。例如，打印碳粉和纸张的随机变化，纸张的微观粗糙程度。

上述几类方法，能不同程度地增强二维码安全性，但是也带来了一些问题：

1) 降低二维码在通用性上的优势。以特殊的打印材料或工艺制作二维码，可加强对生成过程的控制以抵御对二维码的非法复制，但却无可避免地降低了二维码的通用性（增加了二维码的生产成本以及对特殊设备的依赖性）。与同类技术（如，RFID与智能传感器）相比，二维码的主要优势在于其极低的成本以及不依赖于特殊硬件的灵活性。因此，这类基于特殊的打印材料或工艺的方法将大大地降低二维码在物联网中大规模应用的竞争力。

2) 增加使用复杂度。与传统二维码相比，引入基于加密与数字水印等算法或安全协议的方案可控制二维码未经授权的生成以及对当中数据的非法篡改，但却增加了***的复杂度。以加密与水印算法为例，其复杂度主要体现在以下两个方面：首先，在利用非对称加密算法以及数字签名技术对二维码进行生成控制的过程中，需要布置公钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）。须保证每个用户私钥的安全性，及通过安全的通信渠道分发相应的公钥。其次，在信息使用的过程中，额外增加了对二维码的解密或信息提取步骤。

3) 无法有效解决抵御非法复制与普遍适用性的矛盾。最重要的是，即使二维码应用了拷贝检测图案与物理不可克隆函数，或者是上述安全（加密与数字水印）算法，也难以在物联网的***框架下防止伪造者复制该二维码。基于物理不可克隆函数所提取的图像特征涉及打印输出图像中的细节。为了准确抓取此类特征，需对二维码的验证环境有一定的限制，这不符合物联网的普遍适用性主旨。例如，将所验证的文档置于相对固定的距离与光照环境中。另一方面，由于上述的安全算法只在信息加密方面保证了二维码当中信息的可靠性，无法改变二维码中信息的可视性，因此也难以有效抵抗非法复制。此外，由于拷贝检测图案通常基于高频信息的衰减来判断该图像的真伪，而攻击者所使用的复制设备（高精度扫描仪、复印机等）往往具有更高的分辨率且对高频信息的保留更完整。因此，难以在保证验证设备通用型的前提下防止伪造者对其进行复制。

可见，近年来人们已经意识到二维码在生成以及复制控制方面问题，并提出了一些解决方案，且对生成控制方面带来了有效的控制。然而这些方法在保证二维码的唯一性，即抵御非法复制方面的综合表现仍有待进一步提高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二维码的防拷贝实现方法及实现***，旨在解决现有技术中增强二维码安全性的同时，带来的通用性低，增加使用复杂度，且无法有效解决抵御非法复制与普遍适用性的矛盾的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种二维码的防拷贝实现方法，其中，所述方法包括以下步骤：

A、获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；

B、当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；

C、根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

所述二维码的防拷贝实现方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、获取用户的输入信息，通过信源与信道编码将用户信息转化为比特流；

A2、将比特流进行调制，转化为图像灰度值，再将图像灰度值转化为对应的半色调点阵；

A3、在半色调点阵组成的二维码模块旁加上寻像图案，生成二维码。

所述二维码的防拷贝实现方法，其中，所述半色调点阵的频谱结构为：

其中，p为频谱的二维坐标，G (p)为半色调点阵的频谱，G _w(p)为白点黑底的半色调点阵的频谱，G _b(p)分别黑点白底的半色调点阵的频谱，C _w表示白色半色调点阵所占整个模块的面积，C _b表示黑色半色调点阵所占整个模块的面积，a₁和a₂为拍摄设备的图像传感器像素所构成的网格向量，b₁和b₂为二维码生成过程中的半色调点阵所构成的网格向量。α ₁、α ₂与β ₁、β ₂可将a₁、a₂与b₁、b₂归一化后获得的归一化向量。

所述二维码的防拷贝实现方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1、当通过移动摄像设备读取了所述二维码时，则获取二维码图像，并对二维码图像进行图像恢复，还原二维码图像在通信信道中的形状畸变，得到还原后的二维码；

B2、根据还原后的二维码，提取二维码模块，对每个二维码模块进行与调制相对应的解调，得到比特流；

B3、将比特流进行信源与信道解码，得到编码信息。

所述二维码的防拷贝实现方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、根据进行图像恢复后的二维码，提取二维码模块；

C2、对所述二维码模块进行频谱分析，得到信号周期性特征；

C3、判断频谱分析中的极值点与计算的极值点之间的距离是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

一种二维码的防拷贝实现***，其中，包括：

二维码生成模块，用于获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；

二维码解码模块，用于当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；

二维码验证模块，用于根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

所述二维码的防拷贝实现***，其中，所述二维码生成模块具体包括：

信源与信道编码单元，用于获取用户的输入信息，通过信源与信道编码将用户信息转化为比特流；

调制单元，用于将比特流进行调制，转化为图像灰度值，再将图像灰度值转化为对应的半色调点阵；

图像添加单元，用于在半色调点阵组成的二维码模块旁加上寻像图案，生成二维码。

所述二维码的防拷贝实现***，其中，所述半色调点阵的频谱结构为：

其中，p为频谱的二维坐标，G (p)为半色调点阵的频谱，G _w(p)为白点黑底的半色调点阵的频谱，G _b(p)分别黑点白底的半色调点阵的频谱，C _w表示白色半色调点阵所占整个模块的面积，C _b表示黑色半色调点阵所占整个模块的面积，a₁和a₂为拍摄设备的图像传感器像素所构成的网格向量，b₁和b₂为二维码生成过程中的半色调点阵所构成的网格向量。α ₁、α ₂与β ₁、β ₂可将a₁、a₂与b₁、b₂归一化后获得的归一化向量。

所述二维码的防拷贝实现***，其中，所述二维码解码模块具体包括：

图像恢复单元，用于当通过移动摄像设备读取了所述二维码时，则获取二维码图像，并对二维码图像进行图像恢复，还原二维码图像在通信信道中的形状畸变，得到还原后的二维码；

解调单元，用于根据还原后的二维码，提取二维码模块，对每个二维码模块进行与调制相对应的解调，得到比特流；

信源与信道解码单元，用于将比特流进行信源与信道解码，得到编码信息。

所述二维码的防拷贝实现***，其中，所述二维码验证模块具体包括：

模块提取单元，用于根据进行图像恢复后的二维码，提取二维码模块；

频谱分析单元，用于对所述二维码模块进行频谱分析，得到信号周期性特征；

判断单元，用于判断频谱分析中的极值点与计算的极值点之间的距离是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

本发明所提供的二维码的防拷贝实现方法及实现***，方法包括：获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。本发明结合在扫描-打印过程中二维码的通信信道模型和物理设备特征，通过分析扫描-打印操作中的图像信号重采样频谱特征，在保证低分辨率移动摄像设备对二维码读取鲁棒性的基础上，提出利用图像信号的混叠特征及强相关性噪声特征的方法，取得对二维码扫描-打印攻击的有效取证。

附图说明

图1为本发明所述二维码的防拷贝实现方法较佳实施例的流程图。

图2为本发明所述二维码的防拷贝实现方法中包括半色调点阵的二维码的示意图。

图3a为二维码经过一次打印-拍摄的示意图。

图3b为二维码经过一次打印-扫描-打印-拍摄的示意图。

图4a为经过一次打印-拍摄的二维码的频谱图。

图4b为经过一次打印-扫描-打印-拍摄的二维码的频谱图。

图5为半色调点阵的频谱结构示意图。

图6为本发明所述二维码的防拷贝实现***较佳实施例的功能结构框图。

具体实施方式

本发明提供一种二维码的防拷贝实现方法及实现***，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明所述二维码的防拷贝实现方法较佳实施例的流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤S100、获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；

步骤S200、当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；

步骤S300、根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

本发明的实施例中，用户的输入信息包括字符串、网址等，在获取了用户的输入信息后，将输入信息转化为图像灰度值，并将图像灰度值转化为对应的半色调点阵，并增加寻像图像得到二维码。

具体地，现有的二维码由黑白块状（低频方波）结构组成，其频率与扫描-打印设备的采样频率相差甚远，重采样后所产生的信号混叠现象不明显。为了使此特征更明显，易产生明显信号混叠现象的与扫描-打印设备采样频率相近的半色调点阵可用于组成二维码模块，如图2所示。在图2中，所述二维码中，半色调点阵在区域中的平均亮度可以用来表示信息，例如，在图2中的二维码模块有16个不同的灰度值，每个灰度值可携带4个比特的信息。在示例中每个灰度值占了4×4个模块的空间。在实际使用中，可根据所编码的信息，来调制二维码中每个模块的灰度值。

优选的，所述步骤S100具体包括：

步骤S101、获取用户的输入信息，通过信源与信道编码将用户信息转化为比特流；

在本发明中，文本消息的字符可以转换成由字符编码库所定义的另一种格式。不同的语言有自己的编码方案/标准。例如，对于英文字符，常用的标准是 ASCII（美国信息交换标准码）。对于汉字，常用的标准是 UTF-8（万国码）。其他语言也有自己的标准。文本消息的字符可以转换成由字符编码库所定义的任何其他格式。利用字符编码库，可以将文本消息内的单个字符编码成具有特定位数（例如， 8 位）的二进制数据码字。在文本消息被编码之后，可以将报头置于编码后的消息的前端。这里，报头可以指示图像二维码的解码过程（稍后描述）中消息中的字符长度和所采用的编码方案。

此外，可以预见，在二维码传输过程中可能会引入错误（例如由于环境或信道的原因），这将损坏数据并最终有可能导致对消息的解码30 失败。因此，在本实施方式中，信源与信道编码模块中的信道编码算法可以采用纠错码以保护数据。任何可以检测并纠正错误的纠错码都可以采用。

作 为 一 个 示 例 ， 本 实 施 方 式 的 纠 错 码 可 以 采 用 里 德 - 所罗 门（ Reed-Solomon）码。纠错码可以检测和纠正多个字符的异常， 包括擦除和错误。 其中，擦除指的是在已知位置的错误符号。错误则是指在未知位置的错误符号。

步骤S102、将比特流进行调制，转化为图像灰度值，再将图像灰度值转化为对应的半色调点阵；

作为一个示例，本实施中的调制算法可以是以3个比特为一组。根据比特组的取值，可将比特组映射到不同的灰度值。例如，可将比特组000，001，010，011，100，101，110，111分别映射到图像灰度值30，60，90，120，150，180，210，240。

此外，本实施中的半色调点阵转换方法可以根据每个图像区域灰度值的不同，依据保持图像区域内平均灰度值不变的原则，将其转换成具有不同大小、密度的圆形点阵。此半色调点阵转换算法与打印机内置的对应算法原理是一样的。

步骤S103、在半色调点阵组成的二维码模块旁加上寻像图案，生成二维码。

寻像图案可以是有助于定位二维码位置和在二维码检测过程中测量其尺寸的任何图案，只要其在二维码的边界上具有标记即可。在本实施方式中，寻像图案是由实线部分和虚线（点线）部分组成的矩形框（例如方框）。在后述的图像二维码的读取中， 定位标识可以用于将二维码与背景区分开。 在定位标识中，虚线部分可以用于定位二维码中的块的坐标和判断二维码的物理尺寸。

具体的，所述半色调点阵的频谱结构为：

其中，p为频谱的二维坐标，G (p)为半色调点阵的频谱，G _w(p)为白点黑底的半色调点阵的频谱，G _b(p)分别黑点白底的半色调点阵的频谱，C _w表示白色半色调点阵所占整个模块的面积，C _b表示黑色半色调点阵所占整个模块的面积，a₁和a₂为拍摄设备的图像传感器像素所构成的网格向量，b₁和b₂为二维码生成过程中的半色调点阵所构成的网格向量。α ₁、α ₂与β ₁、β ₂可将a₁、a₂与b₁、b₂归一化后获得的归一化向量。

以α₁、α₂为例，归一化向量的定义如下：

其中，|•|为向量的范数。另外，k ₁、k ₂及l ₁、l ₂表示向量的长度，δ (•)为冲击函数，SPOT(•)为成像设备的二维采样函数，APER(•)为成像设备模糊函数的频谱，HDOT(•)为半色调点函数的频谱。

所述二维码的防拷贝实现方法，其中，所述步骤S200具体包括：

步骤S201、当通过移动摄像设备读取了所述二维码时，则获取二维码图像，并对二维码图像进行图像恢复，还原二维码图像在通信信道中的形状畸变，得到还原后的二维码；

作为一个示例，本实施中先将二维码进行二值化处理，基于背景与二维码的亮度差异，利用暗区域检测算法，将二维码与亮色背景分离。具体而言，只需检测二维码的寻像图案中的四个角点，即可将其与背景分开。

由于二维码图像在拍摄过程中的畸变，所获取二维码图像区域的形状可以是任意的四边形。由于原始二维码图像是正方形，可将其还原成正方形以消除形状畸变。

步骤S202、根据还原后的二维码，提取二维码模块，对每个二维码模块进行与调制相对应的解调，得到比特流；

作为一个示例，可根据寻像图案中的虚线点对二维码的模块进行提取。具体地，可将寻像图案边缘虚线部分中的黑白像素转换点作为参考点。此外，由于寻像图案的实线部分长为7个模块。因此，可将寻像图案的实线部份分成七等份，从而获取相应的参考点。以直线将上、下两组参考点连接起来，同样将左、右两组参考点连接起来。这样，二维码中间区域就被直线分割成一个个独立的模块。

作为一个示例，本实施中的解调算法根据不同的图像灰度值，将其映射到相应的比特组。例如，可将图像灰度值30，60，90，120，150，180，210，240分别映射到比特组000，001，010，011，100，101，110，111。在实际情况中，需要先对图像灰度值根据其与预设的灰度值，即30，60，90，120，150，180，210，240的距离进行归类，归类后的灰度值将设置为30，60，90，120，150，180，210，240。

步骤S203、将比特流进行信源与信道解码，得到编码信息。

优选的，所述步骤S300具体包括：

步骤S301、根据进行图像恢复后的二维码，提取二维码模块；

步骤S302、对所述二维码模块进行频谱分析，得到信号周期性特征；

作为一个示例，频谱分析的方法可以是运用二维傅里叶变换，二维离散余弦变换（DCT），二维离散小波变换（DWT），等。频谱分析的输入为二维码图像模块，输出为图像信号的二维频谱。

步骤S303、判断频谱分析中的极值点与计算的极值点之间的距离是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

作为一个示例，距离的度量可以是欧式距离。通过比对频谱分析中的极值点与计算的极值点之间的距离，并与预设的阈值进行比较，可得知此二维码图像是否经过了复制操作。其中，阈值可通过分析大量二维码的正本与复制样本来获取。

信号混叠特征向量模型是本二维码防拷贝的关键理论基础之一。建立此模型有助于分析信号混叠现象，并识别受到扫描-打印攻击的包含多组混叠信号的二维码图像。利用傅里叶变换（或其它频域变换），分析所获得的频谱，可有效识别受到扫描-打印攻击的二维码。如图3a、3b、4a、4b及图5所示，靠近频谱原点的四个极值点{P₁,P₂,P₃,P₄}的坐标可以由物理设备的参数（打印分辨率，半色调点阵密度，图像传感器的像素大小）计算得出。通过观测四个极值点所包围的图像区域中的极值点的数量及位置是否符合预期的分布，可区分该二维码是否经过了复制操作。

可见，本发明中直接以半色调点阵的形式设计二维码，而不是在二维码打印过程中由打印机进行亮度到半色调点阵的转换，这样可以达到更稳定的检测效果。

而且基于半色调点阵，及其在打印-扫描-打印-拍摄过程中显示的信号重采样（周期性）特征，识别经过上述操作的二维码。

基于上述方法实施例，本发明还提供一种二维码的防拷贝实现***。如图6所示，所述二维码的防拷贝实现***包括：

二维码生成模块100，用于获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；

二维码解码模块200，用于当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；

二维码验证模块300，用于根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

优选的，在所述二维码的防拷贝实现***中，所述二维码生成模块100具体包括：

信源与信道编码单元，用于获取用户的输入信息，通过信源与信道编码将用户信息转化为比特流；

调制单元，用于将比特流进行调制，转化为图像灰度值，再将图像灰度值转化为对应的半色调点阵；

图像添加单元，用于在半色调点阵组成的二维码模块旁加上寻像图案，生成二维码。

优选的，在所述二维码的防拷贝实现***中，所述半色调点阵的频谱结构为：

其中，p为频谱的二维坐标，G (p)为半色调点阵的频谱，G _w(p)为白点黑底的半色调点阵的频谱，G _b(p)分别黑点白底的半色调点阵的频谱，C _w表示白色半色调点阵所占整个模块的面积，C _b表示黑色半色调点阵所占整个模块的面积，a₁和a₂为拍摄设备的图像传感器像素所构成的网格向量，b₁和b₂为二维码生成过程中的半色调点阵所构成的网格向量。α ₁、α ₂与β ₁、β ₂可将a₁、a₂与b₁、b₂归一化后获得的归一化向量。

优选的，在所述二维码的防拷贝实现***中，所述二维码解码模块200具体包括：

图像恢复单元，用于当通过移动摄像设备读取了所述二维码时，则获取二维码图像，并对二维码图像进行图像恢复，还原二维码图像在通信信道中的形状畸变，得到还原后的二维码；

解调单元，用于根据还原后的二维码，提取二维码模块，对每个二维码模块进行与调制相对应的解调，得到比特流；

信源与信道解码单元，用于将比特流进行信源与信道解码，得到编码信息。

优选的，在所述二维码的防拷贝实现***中，所述二维码验证模块300具体包括：

模块提取单元，用于根据进行图像恢复后的二维码，提取二维码模块；

频谱分析单元，用于对所述二维码模块进行频谱分析，得到信号周期性特征；

判断单元，用于判断频谱分析中的极值点与计算的极值点之间的距离是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

综上所述，本发明所提供的二维码的防拷贝实现方法及实现***，方法包括：获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。本发明结合在扫描-打印过程中二维码的通信信道模型和物理设备特征，通过分析扫描-打印操作中的图像信号重采样频谱特征，在保证低分辨率移动摄像设备对二维码读取鲁棒性的基础上，提出利用图像信号的混叠特征及强相关性噪声特征的方法，取得对二维码扫描-打印攻击的有效取证。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种二维码的防拷贝实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A、获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；

B、当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；

C、根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

2.根据权利要求1所述二维码的防拷贝实现方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、获取用户的输入信息，通过信源与信道编码将用户信息转化为比特流；

A2、将比特流进行调制，转化为图像灰度值，再将图像灰度值转化为对应的半色调点阵；

A3、在半色调点阵组成的二维码模块旁加上寻像图案，生成二维码。

3.根据权利要求2所述二维码的防拷贝实现方法，其特征在于，所述半色调点阵的频谱结构为：

其中，p为频谱的二维坐标，G (p)为半色调点阵的频谱，G _w(p)为白点黑底的半色调点阵的频谱，G _b(p)分别黑点白底的半色调点阵的频谱，C _w表示白色半色调点阵所占整个模块的面积，C _b表示黑色半色调点阵所占整个模块的面积，a₁和a₂为拍摄设备的图像传感器像素所构成的网格向量，b₁和b₂为二维码生成过程中的半色调点阵所构成的网格向量,α ₁、α ₂与β ₁、β ₂可将a₁、a₂与b₁、b₂归一化后获得的归一化向量。

4.根据权利要求3所述二维码的防拷贝实现方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、当通过移动摄像设备读取了所述二维码时，则获取二维码图像，并对二维码图像进行图像恢复，还原二维码图像在通信信道中的形状畸变，得到还原后的二维码；

B2、根据还原后的二维码，提取二维码模块，对每个二维码模块进行与调制相对应的解调，得到比特流；

B3、将比特流进行信源与信道解码，得到编码信息。

5.根据权利要求4所述二维码的防拷贝实现方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、根据进行图像恢复后的二维码，提取二维码模块；

C2、对所述二维码模块进行频谱分析，得到信号周期性特征；

C3、判断频谱分析中的极值点与计算的极值点之间的距离是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

6.一种二维码的防拷贝实现***，其特征在于，包括：

二维码生成模块，用于获取用户的输入信息，将输入信息转化为图像灰度值后并增加寻像图像得到二维码；

二维码解码模块，用于当经拍摄获取所述二维码时，则依次进行图像恢复、解调及解码，得到编码信息；

二维码验证模块，用于根据进行图像恢复后的二维码进行频谱分析，并判断频谱分析得到的极值点是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。

7.根据权利要求6所述二维码的防拷贝实现***，其特征在于，所述二维码生成模块具体包括：

信源与信道编码单元，用于获取用户的输入信息，通过信源与信道编码将用户信息转化为比特流；

调制单元，用于将比特流进行调制，转化为图像灰度值，再将图像灰度值转化为对应的半色调点阵；

图像添加单元，用于在半色调点阵组成的二维码模块旁加上寻像图案，生成二维码。

8.根据权利要求7所述二维码的防拷贝实现***，其特征在于，所述半色调点阵的频谱结构为：

其中，p为频谱的二维坐标，G (p)为半色调点阵的频谱，G _w(p)为白点黑底的半色调点阵的频谱，G _b(p)分别黑点白底的半色调点阵的频谱，C _w表示白色半色调点阵所占整个模块的面积，C _b表示黑色半色调点阵所占整个模块的面积，a₁和a₂为拍摄设备的图像传感器像素所构成的网格向量，b₁和b₂为二维码生成过程中的半色调点阵所构成的网格向量,α ₁、α ₂与β ₁、β ₂可将a₁、a₂与b₁、b₂归一化后获得的归一化向量。

9.根据权利要求8所述二维码的防拷贝实现***，其特征在于，所述二维码解码模块具体包括：

图像恢复单元，用于当通过移动摄像设备读取了所述二维码时，则获取二维码图像，并对二维码图像进行图像恢复，还原二维码图像在通信信道中的形状畸变、颜色/亮度失真，得到还原后的二维码；

解调单元，用于将还原后的二维码进行与调制相对应的解调，得到比特流；

信源与信道解码单元，用于将比特流进行信源与信道解码，得到编码信息。

10.根据权利要求9所述二维码的防拷贝实现***，其特征在于，所述二维码验证模块具体包括：

模块提取单元，用于根据进行图像恢复后的二维码，提取二维码模块；

频谱分析单元，用于对所述二维码模块进行频谱分析，得到信号周期性特征；

判断单元，用于判断频谱分析中的极值点与计算的极值点之间的距离是否符合预期分布，当不符合预期分布时则提示该二维码进行过复制操作。