CN111781176A - 一种基于量子点的防伪检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于量子点的防伪检测方法，包括步骤：使用量子点防伪油墨叠加印刷到目标物体的可见的防伪标识上，使所述的防伪标识上叠加有由所述量子点防伪油墨所形成的不可见的标识；使用防伪检测电子装置控制LED灯发出单一波长光照射到所述防伪标识上，激发量子点发射光线；利用光电传感器用于获取LED光线强度，利用图像传感器获取所述可见的防伪标识以及不可见的标识的可见光图像与不可见图像，将LED光线强度和图像传感器读到的像素的平均强度与预存在的对应信息以及图像中所记录的信息对比，根据对比结果判断检测真伪。本发明防伪效果好。

Description

一种基于量子点的防伪检测方法
技术领域
本发明涉及防伪技术领域，特别是涉及一种基于量子点的防伪检测方法。
背景技术
现代防伪技术的隐蔽性有感觉隐蔽技术和信息隐蔽技术。
感觉隐蔽技术：量子点防伪技术在没有特定激发光条件下,没有荧光发射,肉眼无法识别。即使激发光产生荧光,由于掺杂的量较少，发射光远小于激发光的强度，肉眼也无法识别,必须借助防伪检测设备。
信息隐蔽技术：不同尺寸的量子点可以被相同波长的光激发并发出不同波长的光。这样可以同时使用不同光谱特征的量子点,而发射光谱却不出现交叠；从而增加破解难度。因此同一批合成的荧光量子点若进行复制,环境参数必须严格,模仿极其困难。
量子点防伪技术可以很好的符合现代防伪技术的隐蔽性。但目前国内外研究机构中利用量子点防伪技术的主要思想是利用量子点在激发状态下发射出可见光从而产生“变色效应”,便达到防伪的效果。但是单纯使用变色的效果防伪,易于仿制,防伪效果欠佳(徐波,钱志余.基于近红外荧光量子点的防伪技术基础研究[J].计算机测量与控制,2010(04):154-156)。
总之，目前的量子点油墨信息含量较少，无法满足记录信息的需要。现在隐蔽性较好的量子点材料需要光谱扫描仪在鉴别，相对流程复杂，精度不好，防伪信息不够丰富。
发明内容
本发明的目的是针对现有防伪技术中的缺陷，而提供一种不易被仿制的，不直观的，易于鉴别的量子点防伪检测方法，实现对传统防伪技术的替代或补充，并且印刷的图案具有高度隐藏性，不易被仿制等优点，可大批量的印刷在票据，商标，包装盒上面，从而使印刷后的印刷品具有防伪功能。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种基于量子点的防伪检测方法，包括以下步骤：
使用量子点防伪油墨叠加印刷到目标物体的可见的防伪标识上，使所述的防伪标识上叠加有由所述量子点防伪油墨所形成的不可见的标识；
使用防伪检测电子装置控制LED灯发出单一波长光照射到所述防伪标识上，激发量子点发射光线；利用光电传感器用于获取LED光线强度，利用图像传感器获取所述可见的防伪标识以及不可见的标识的可见光图像与不可见图像，将LED光线强度和图像传感器读到的像素的平均强度与预存在的对应信息以及图像中所记录的信息对比，根据对比结果判断检测真伪。
优选的，所述量子点防伪油墨采用混合具有不同发射波长的不同种量子点制备成，或采用同一种量子点制备成。
优选的，所述量子点防伪油墨中量子点的添加量占所用油墨的质量比小于40％，使得人眼对于量子点防伪油墨的光致发光无法识别。
优选的，所述不可见的标识为一层或多层；当为多层时，每层所述不可见的标识所用的量子点防伪油墨中的量子点的发射波长各不相同；当为一层时，所述所述不可见的标识所用的量子点防伪油墨中的量子点为多种，且发射波长各不相同。
其中，所述图像传感器的配置数量与叠加印刷在一起的所述可见的防伪标识的所述不可见的标识总数量一致。
优选的，所述防伪检测电子装置具有控制器，所述控制器与所述图像传感器，光电传感器以及LED灯连接，所述LED灯、图像传感器，光电传感器分别配置相应的滤光片。
优选的，所述防伪检测电子装置具有检测结果指示器，与所述控制器连接，用于指示检测结果。
优选的，所述防伪检测电子装置为手持式装置。
优选的，所述可见的防伪标识以及不可见的标识中分别包含同一产品的不同信息，如包括产品号、批次号、序列号等。
本发明通过使用量子点防伪油墨叠加印刷到目标物体的可见的防伪标识上，使所述的防伪标识上叠加有由所述量子点防伪油墨所形成的不可见的标识；然后使用防伪检测电子装置控制LED灯发出单一波长光照射到所述防伪标识上，激发量子点发射光线；利用光电传感器用于获取LED光线强度，利用图像传感器获取所述不可见的标识的不可见图像，将LED光线强度和图像传感器读到的像素的平均强度与预存在的对应信息对比，根据对比结果判断检测真。
附图说明
图1是不同量子点浓度下发光强度示意图；
图2是含有多种量子点的不透明油墨的光谱示意图；
图3是目标物体上防伪油墨标识示意图；
图4是电子装置读取防伪油墨的示意图；
图5是电子装置读取防伪油墨的立体示意图；
图6是设备防伪识别流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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，本发明一种基于量子点的防伪检测方法，包括以下步骤：
使用量子点防伪油墨叠加印刷到目标物体的可见的防伪标识上，使所述的防伪标识上叠加有由所述量子点防伪油墨所形成的不可见的标识；
使用防伪检测电子装置控制LED灯发出单一波长光照射到所述防伪标识上，激发量子点发射光线；利用光电传感器用于获取LED光线强度，利用图像传感器获取所述不可见的标识的不可见图像，将LED光线强度和图像传感器读到的像素的平均强度与预存在的对应信息对比，根据对比结果判断检测真伪。
所述量子点为由于量子限制而表现出依赖尺寸的电子与光学性能的一种纳米级粒子，用于本发明的量子点可以为二元相、三元相、四元相和/或合金量子点半导体材料制成。
需要说明的是，所用的量子点防伪油墨中的量子点可以具有不同的发射波长的量子点混合在一起形成，既可以是相同材料组成，不同直径大小的量子点，也可以是相同直径大小，不同材料组成的量子点；也可以是同一种量子点形成。
在较低样品浓度下,油墨荧光强度与量子点的摩尔浓度成正比如，图1所示。采用不同的浓度涂层可以改变激发峰的强度比值。使用多种量子点可以改变油墨的光致发光性能，使得防伪油墨有不同的中心波长。
如图2所示，将不同浓度和多种量子点分散于透明或不透明的油墨中，使得防伪油墨有不同的光致发光的中心波长和发光强度，且透明或不透明油墨中量子点添加量小于40％，使得人眼对于油墨的光致发光现象没有明显直观的感觉，从而可以增加破解难度。采用上述量子点与油墨混合印刷，具有较高的隐蔽性。
需要说明的是，本发明中，在防伪油墨的印刷时，是将上述油墨通过标记的方法形成到待标记的目标物体上，包括但不限于喷墨印刷、压印、刻绘、喷涂或其他本领域已知的合适的标记方法，使防伪标识的各个组成部分中至少有部分区域含有本量子点防伪油墨印刷的不可见的图案。
所述的防伪油墨的印刷可以和传统防伪方式中的条形码、二维码结合起来。
1.当需要在同一区域印刷两种不同的二维码时，首先使用透明油墨混合一种量子点印刷第一种二维码，再使用带有另一种量子点的油墨印刷第二种二维码，使得同一区域叠加印刷不同的量子点的油墨形成的二维码，这样一个区域内包含两种防伪二维码。扫描二维码时，使用带有对应量子点产生光波长的滤光片的图像传感器扫描该区域，由于一种滤光片对应一种量子点产生的光线的波长，两个图像传感分别可以获取两幅不同的二维码。如图3中所示的二维码，可以使用如上方法叠加印刷不同的二维码，由于采用了透明油墨，不影响原图像的显示。
2.只需要印刷一种图像时，可以使用多种量子点形成的油墨进行防伪。首先调整几种量子点的配比，然后与油墨混合，再进行印刷。在扫描二维码时可以扫描到多种量子点油墨的光谱，比对仪器中记录的光谱信息，即可完成防伪。并且通过特定光线激发量子点产生的光线人眼无法识别，使伪造者认为只有扫描条码这一种防伪方式。如图3中字母‘A’和二维码可以使用混合多种量子点的油墨进行印刷。
本发明还提出一种上述的防伪油墨的识别方法，使用一种用于分析所述防伪油墨的电子装置或电子设备来实现。
优选的，所述的电子装置或电子设备包括一种单波长窄带宽的LED，多种光学滤光片器件，多个图像传感器，微型控制器MCU及其他必要电子设备(如电子元器件和电源组件)。
由于量子点需要特定的激发光源来使量子点发射出特定波长光线，本发明采用微控制器控制的特定单一波长LED照射到防伪标识上，激发量子点发射光线。由于一个区域存在可见的条码或二维码图案和不可见的条码图案或二维码，所以首先需要使用滤光片过滤光线，得到普通油墨印刷的可见图像和含有量子点油墨印刷的不可见图像，使得图像传感器透过滤光片只扫描到一种图像信息。由于一个区域中存在多种油墨印刷的图像，使用单一的图像传感器无法得到清晰的图像信息，所以需要使用多个图像传感器获取对应的每一层油墨的图像信息，检测所述防伪油墨印刷的图案。
如图4所示，首先LED发射光线1照射到防伪油墨7上，油墨发出的光线2反射到光电传感器3、第一图像传感器4、第二图像传感器5、第三图像传感器6上，利用滤光片过滤出不同光线构成的图案，并由图像传感器读取数据。光电传感器3装有对应LED波长的带通滤光片，用来检测光线1是否存在并读取光线1的强度数值。
第一图像传感器4、第二图像传感器5上分别装配有对应量子点发光波长的带通滤光片，例如第一图像传感器4上的带通滤光片可以透过520-550nm波长的光线，则第一图像传感器4可以拍摄到如图2所示的特征波长为538nm的量子点油墨印刷的条码图案。第二图像传感器5装配的带通滤光片可以透过580-610nm波长的光线，则第二图像传感器5可以拍摄到如图2所示的特征波长为595nm的量子点油墨印刷的条码图案，并且所选的带通滤光片需要过滤掉LED发射出的光线。第三图像传感器6配置的带通滤光片可以滤除上述光线，但可以通过非量子点产生的典型波长，比如太阳光线中含有的典型波长，此第三图像传感器是用来拍摄可见条码的图像，首先判断此条码中记录的信息是否正确。选择滤光片之前需要对量子点进行光谱分析，以选择最佳的发光中心波长的带通滤光片。选择一个不同滤波器/滤光片和一个不同的图像传感器会调整检测的光谱分辨率。
微控制器通过光电传感器读取LED光线强度数据和图像传感器读取的防伪油墨印刷的图案后，记录LED光线的强度和各个图像传感器读到的像素的平均强度，计算平均强度和光电传感器3中读取的LED的强度的比例，并通过与预先内置的数据进行对比，此为第一步防伪手段。然后根据三个图像传感器中拍摄的条码，提取其中信息，然后判断三个条码中所记录的信息是否为正确信息，此为第二不防伪手段。上述两步防伪验证通过后，微控制8控制信息指示器9来指示防伪信息。
例如，光电传感器3和三个图像传感器所读取的光线强度和图像像素的平均强度的比值为100：20：25：5，微控制器中预设的信息为100：50：60：3，则判断为假。再例如光电传感器、和三个图像传感器所读取的光线强度和图像像素的平均强度的比值为100：20：25：5，微控制器中预设的信息也为为100：20：25：5，但是与三个图像传感器中拍摄的图案记录的信息分别为：产品号AD#4、批次号10、序列号AC5，此信息与微控制器中记录的信息不一致，则判断为假。
如图5中所示的读取防伪油墨并进行防伪判别的立体示意图，本发明所述设备与方法中可以使用任意至少一种LED，上述设备包括但不限于一种LED，可以使用多种LED并可以包含数个。
其中，带通滤光片置于防伪油墨与光电传感器、图像传感器之间，混合的光线通过滤波器过滤后变成光谱上为窄带的光线，从而被光电传感器或图像传感器识别。上述设备包括但不限于图5所示的一个光电传感器以及三个图像传感器，可以使用多种滤光片搭配相应的光电传感器或图像传感器，或者相应的阵列的光电传感器或图像传感器。经过上述光光电传感器读取光线强度后输入到微控制器8中，通过图像传感器获取图像后输入到微控制器中，进行数据处理和比较，通过与预设数据对比判定后输送到信息指示器9中进行防伪信息的判别，上述信息指示器包含但不限于各种声音或者光线的产生装置，如LED，蜂鸣器或者各种显示器。
本发明所述的电子装置带有外壳，但不限于各种形状和材料的外壳。例如球体状，立方体状，棍状等外壳。
本发明的方法中使用的检测器优选为手持设备，所述手持设备优选包括一个单波长窄带LED、多个选色滤波器或滤光片、多个光电传感器/图像传感器、至少一个微控制器及其他必要电子设备(如运算放大器和蜂鸣器)。
图6为说明本发明所公开方法的流程图，可测量一个防伪油墨所记录的信息，并通过与微控制器或者单片机中记录的信息进行对比进行防伪判断。
现有技术一般利用量子点产生单色可见光，本发明中采用多种量子点可以产生混合的颜色，改变人眼直观感受，不利于破解。本发明中降低了量子点的浓度，在一般环境下被测试设备激发时发光强度不高，不易被人眼所识别。
本发明采用包含量子点的防伪油墨对一个区域反复印刷不同的图案，形成不同的图案的叠加，在图案叠加的同时，可以很好的进行信息隐蔽，防伪标识可以融入品牌商标或者条形码中，从而提高油墨的隐蔽性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用量子点防伪油墨叠加印刷到目标物体的可见的防伪标识上，使所述的防伪标识上叠加有由所述量子点防伪油墨所形成的不可见的标识；
使用防伪检测电子装置控制LED灯发出单一波长光照射到所述防伪标识上，激发量子点发射光线；利用光电传感器用于获取LED光线强度，利用图像传感器获取所述可见的防伪标识以及不可见的标识的可见光图像与不可见图像，将LED光线强度和图像传感器读到的像素的平均强度与预存在的对应信息以及图像中所记录的信息对比，根据对比结果判断检测真伪。
2.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述量子点防伪油墨采用混合具有不同发射波长的不同种量子点制备成，或采用同一种量子点制备成。
3.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述量子点防伪油墨中量子点的添加量占所用油墨的质量比小于40％，使得人眼对于量子点防伪油墨的光致发光无法识别。
4.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述不可见的标识为一层或多层；当为多层时，每层所述不可见的标识所用的量子点防伪油墨中的量子点的发射波长各不相同；当为一层时，所述所述不可见的标识所用的量子点防伪油墨中的量子点为多种，且发射波长各不相同。
5.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述图像传感器的配置数量与叠加印刷在一起的所述可见的防伪标识的所述不可见的标识总数量一致。
6.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述防伪检测电子装置具有控制器，所述控制器与所述图像传感器，光电传感器以及LED灯连接，所述LED灯、图像传感器，光电传感器分别配置相应的滤光片。
7.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述防伪检测电子装置具有检测结果指示器，与所述控制器连接，用于指示检测结果。
8.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述防伪检测电子装置为手持式装置。
9.根据权利要求1所述基于量子点的防伪检测方法，其特征在于，所述可见的防伪标识以及不可见的标识中分别包含同一产品的区别于其它产品的不同信息。
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