CN113435556B - 一种点阵码的生码、解码方法及防伪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种点阵码的生码方法，包括如下步骤：生成定位模组和校正模组：获取待编码数据；根据待编码数据生成数据模组，所述数据模组中留有四个空白区域；分别在所述四个空白区域添加三个定位模组和一个校正模组，得到点阵码。本发明所述点阵码中定位模组、校正模组不易被人眼辨识，则点阵码的隐蔽性较强，适用于作为产品的防伪标签。

Description

一种点阵码的生码、解码方法及防伪方法

技术领域

本发明涉及一种点阵码的生码、解码方法及防伪方法，属于二维码防伪领域。

背景技术

二维码是一种常用的标签，具有信息密度大、可识读性高等优点，现常作为商品的一种防伪标识。但二维码至少具有如下特点使其不适用于作为商品的防伪标识：1、二维码算法开源，则造假者可直接利用开源算法生成二维码；2、二维码中的位置探测图形容易被人眼辨识且二维码边缘设有空白区，造假者能直接确定防伪标识的位置和范围，并通过打印等方法复制二维码。故，需要一种适用于作为商品防伪标识的新型点阵码。

现有技术如，公开号为CN112187284A的专利《编码方法、编码图形、编码图形读取方法和拍摄装置》公开了一种编码方法、编码图形、编码图形读取方法和拍摄装置，编码图形中的四个定位块中的三个分别位于编码图形的三个角落，而另外一个定位块仅与编码图形的边缘相切，形成了四个定位块的非对称分布构型。该发明实现对编码图形的准确快速定位，有利于快速寻找编码区中的起始编码块位置。但该专利中的定位块仍然容易被人眼辨识，造假者能直接确定防伪标识的位置，在一定程度上为造假提供了便利。同时，该专利中通过最大内角确定第四定位点，通过距离确定第二和第三定位区，易受到透视畸变影响，鲁棒性低。且当两个码并列出现时，根据最大内角确定第四定位并不可靠。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种点阵码的生码、解码方法及防伪方法，点阵码中定位模组、校正模组不易被人眼辨识，则点阵码的隐蔽性较强，适用于作为产品的防伪标签。

本发明的技术方案如下：

技术方案一：

一种点阵码的生码方法，包括如下步骤：

生成定位模组和校正模组：

所述定位模组包括i个定位码点组；第一定位码点组包括形心在同一直线上的若干个码点，以第一定位码点组中某一码点为定位码点，将第一定位码点组绕所述定位码点旋转得到其他i-1个定位码点组；

所述校正模组包括j个校正码点组；第一校正码点组包括形心在同一直线上的若干个码点，以第一校正码点组中某一码点为校正码点，将第一校正码点组绕所述校正码点旋转得到其他j-1个校正码点组；

获取待编码数据；根据待编码数据生成数据模组，所述数据模组中留有四个空白区域；分别在所述四个空白区域添加三个定位模组和一个校正模组，得到点阵码。

进一步的，所述定位模组和校正模组中各码点之间均设有间距。

进一步的，还包括：在所述点阵码周围设置多个与点阵码中码点大小形状一致的干扰码点，以隐藏所述点阵码。

进一步的，所述点阵码中三个定位码点呈等腰直角三角形分布。

进一步的，所述码点的边长或直径小于等于4mil。

技术方案二：

一种点阵码的解码方法，包括如下步骤：

获取包含点阵码的图片；

识别所述图片中的所***点；

在所述码点中查找定位模组和校正模组；

根据定位模组和校正模组，对所述图片进行透视变换；

对透视变换后图片中的数据模组进行解码，得到待编码数据。

进一步的，所述识别所述图片中的所***点，具体为：

对图像进行灰度化处理，得到灰度图；

对灰度图进行边缘检测，得到图片中各码点的边缘信息；

根据所述边缘信息，确定各码点的轮廓。

进一步的，所述在码点中查找定位模组和校正模组，具体为：

预设第一数值和第二数值，所述第一数值表示定位码点组中码点间距与码点尺寸之间的比例；所述第二数值表示校正码点组中码点间距与码点尺寸之间的比例；

根据各码点的轮廓，确定各码点的形心；

查找满足要求的码点组，所述要求为：若干个码点的形心在同一直线，且直线上码点间距与码点尺寸的比例与第一数值或第二数值一致；

含有相同码点的i个码点组构成一定位模组且该相同码点为该定位模组的定位码点，含有相同码点的j个码点组构成一校正模组且该相同码点为该校正模组的校正码点。

技术方案三:

一种防伪方法，包括步骤如下：

生码设备根据待编码数据、定位模组和校正模组，生成点阵码；所述待编码数据包括产品标识信息和防伪信息；

解码设备解码所述点阵码得到待编码数据，并将其发送至服务器；

服务器中预存有所述待编码数据，且待编码数据中的防伪信息与产品标识信息相关联；服务器根据接收到的产品标识信息查询防伪信息，并比对接收到的防伪信息与本地存储的防伪信息，若比对结果一致，则认为点阵码为正品；否则认为点阵码为伪造品。

进一步的，所述点阵码的数据模组中还设有纠错信息，所述纠错信息根据产品标识信息，通过纠错算法生成。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述点阵码中定位模组、校正模组不易被人眼辨识，则点阵码的隐蔽性较强，适用于作为产品的防伪标签，防伪成本低，易于推广。

2、本发明通过限制码点大小为密耳级，提高造假难度。

3、本发明通过在点阵码周边设置多个码点，以隐藏所述点阵码，进一步增加造假成本。

4、本发明通过查找满足要求的码点，极大程度上避免了干扰点造成的影响(干扰点大多数是孤立的点，难以满足成线性且满足码点与间距的比例要求)，有较强的健壮性，可以在存在大量干扰点和大量重复点阵码的情况下进行识别。

5、本发明将产品标识信息与产品信息相关联，数据模组存储数量较小的产品标识信息，则点阵码尺寸较小，进一步增强点阵码的隐蔽性。

6、本发明仅针对产品标识信息设置纠错信息，不对防伪信息进行纠错，利用伪造品丢失了较多的图像信息的特性，验证点阵码的真伪，进一步提高造假难度，增加造假成本。

附图说明

图1为本发明所述点阵码生码方法的流程图；

图2至图4为本发明所述的一种点阵码的示意图；

图5为点阵码周边添加有多个干扰码点的示意图；

图6至图11为本发明所述解码过程示意图；

图12为点阵码中码点排布规则示意图；

图13为现有点阵码识别原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

实施例一

参见图1，一种点阵码的生码方法，包括如下步骤：

生成定位模组和校正模组。

在本实施例中，定位模组呈“十”字型(如图2中标号1所指示)，包括两个定位码点组，第一定位码点组包括形心在同一直线上的3个码点，以第一定位码点组中第2个码点为定位码点，将第一定位码点组绕所述定位码点旋转90°可以得到第二个定位码点组。定位码点组中码点边长:间距:码点边长:间距:码点边长＝1:1:1:1:1，如图4所示。

校正模组呈“丨”字型(如图2标号2所指示)，包括一个校正码点组，校正码点组包括形心在同一直线上的3个码点，以校正码点组中第2个码点为校正码点。校正码点组中码点边长:间距:码点边长:间距:码点边长＝1:1:1:1:1。

获取待编码数据；将待编码数据转化成01比特序列，1表示黑色码点，0表示白色码点，在本实施例中，将码点错位排布，得到数据模组(如图2标号3所指示)，避免数据模组中码点出现与校正模组、定位模组一样的分布状态。码点错位排布的有益效果在于：即使待编码数据转化为全为1的比特序列，其得到数据模组(如图12所示)也不会出现与校正模组、定位模组一样的分布状态。

数据模组中留有四个空白区域，分别在所述四个空白区域添加三个定位模组和一个校正模组，且三个定位码点呈等腰直角三角形分布。自定义掩模，将掩模叠加在数据模组上，得到点阵码。点阵码中所***点(即数据模组、定位模组、校正模组中的码点)的形状、大小、间距保持一致。

在本实施例中，码点为一黑色矩形，将该黑色矩形嵌套在白色矩形内(如图3所示)后再进行排布，则点阵码中各码点之间均保持有一定间距。

本实施例的有益效果之一在于：所述点阵码中定位模组、校正模组不易被人眼辨识，则点阵码的隐蔽性较强，适用于作为产品的防伪标签，防伪成本低，易于推广。

本实施例的有益效果之二在于：通过限制码点大小为密耳级，提高造假难度：造假者只能通过电子显微镜之类的图像放大仪器看到本发明所述点阵码图像的细节。由于点阵码图像会在印刷环节产生第一次衰减；经图像放大仪器拍摄得到的放大图像产生第二次衰减；对放大图像需要进行缩放处理使其趋近于原始图像大小和比例则产生第三次衰减；最终进行印刷时会产生第四次衰减。层层衰减之后图像丢失了大量信息，不论是图像细节特征，还是图像相对位置等信息已经面目全非。以上衰减即使是使用高精度的复印设备也是无法避免的，因此将点阵设计成密耳级时可以有效的达到防伪效果。

本实施例的有益效果之三在于：通过掩模对待编码数据进行加密，防止第三方看出编码规律；掩模可减少码阵空白区域。

实施例二

在本实施例中，点阵码中各码点形状为正方形，正方形边长为1mil。在所述点阵码周围添加多个同样大小的正方形干扰码点，如图5所示，以隐藏所述点阵码。

本实施例的进步之处在于，当造假者利用图像放大仪器进行造假时，由于点阵码没有人眼可辨识的定位特征，造假者只能对所有的码点进行分析造假，进一步增加造假成本。

实施例三

对图6所示的点阵码进行解码，包括如下步骤：

S1、获取包含所述点阵码的图片；

S2、识别所述图片中的所***点，具体为：

对图像进行灰度化处理，得到灰度图；

利用canny边缘检测算法，得到灰度图的边缘信息(如图7所示)；

根据边缘信息，求码点的最小外接矩形轮廓(如图8所示)。

S3、识别所述定位模组和校正模组，具体为：

S31、根据码点的最小外接矩形轮廓确定码点的形心；

S32、查找满足要求的码点组，具体为：

查找成线性的3个形心；根据所述3个形心确定一直线，若直线上码点间距与码点尺寸的比例与第一数值一致，则所述3个形心对应的3个码点为定位码点组/校正码点组；

S33、重复步骤S32直至得到所有满足要求的码点组；

S34、含有相同码点的2个码点组为定位模组且该相同码点为定位码点，剩余码点组为校正模组。如图9所示，左上角的两个组有一重叠码点，则这两个码点组形成了一个定位模组，重叠码点为定位码点；右上角、左下角与左上角情况相同，不再赘述；右下角的组中码点没有与其他组重叠，则该组为校正模组，中间点为校正码点。

S4、由定位模组和校正模组可确定点阵码的位置(即4个坐标位置，该4个坐标位置构成一矩形)和方向，对所述图片进行透视变换。透视变换的结果如图10所示。

S5、对透视变换后的图片进行解码。

现有的点阵码解码算法通过凸包检测算法找出点阵码的轮廓从而确定点阵码四个角点的位置，再根据角点位置进行透视变换。缺点是：当有干扰点时轮廓就会发生改变(见图13)；或当点阵码发生旋转时，不能确定点阵码方向而难以确定角点分别对应哪个点。凸包检测原理：设点阵码轮廓内部为集合A，则任意两个码点的连线都在集合A内。

本实施例的进步之处在于，通过查找满足要求的码点组(具体见步骤S3)，极大程度上避免了干扰点造成的影响(干扰点大多数是孤立的点，难以满足成线性且满足码点与间距的比例要求)，有较强的健壮性，可以在存在大量干扰点和大量重复点阵码的情况下进行识别。

实施例四

进一步的，举例说明实施例四中步骤S4：

如图11所示，假设标准码图中右上角、左上角、左下角的三个定位码点分别为A、B、C点，定位码点的坐标为：B(0,0)、A(1,0)、C(0,1)。

则线段长度AC＝√2、AB＝1、AC＝1。

根据三角形边长定理，线段AB小于线段AC，线段BC小于线段AC，确定B点。

再用叉积法来确定A点与C点：假定A点在右上方，C点在左下方；则向量BA＝(1,0)、向量AC＝(-1,1)。叉乘BAxAC＝[1*1-0*(-1)]＝1>0，则假定成立，A点在右上方，C点在左下方。若BAxAC<0，则表示假定不成立。根据叉乘的正负来确定A点和C点。至此，确定了3个定位码点的相对位置即确定了点阵码的位置和方向。再根据3个定位码点和1个校正码点的形心坐标，对图片进行透视变换(透视变换过程为公知常识不再赘述)。

实施例五

利用所述点阵码进行防伪溯源，步骤如下：

生码设备获取待编码数据和产品信息，待编码数据包括产品标识信息和防伪信息。产品标识信息用于唯一标识产品，可以为数字编码如2020012153。防伪信息为自定义的一个字符串，如20200121FJ8258。产品信息包括产品名称、产品批次、产品生产时间、产品溯源信息等。

生码设备根据产品标识信息生成纠错信息(将产品标识信息输入纠错算法如reedsolomon算法得到的纠错字段，即纠错信息)。生码设备根据产品标识信息、防伪信息和纠错字段，生成数据模组。在数据模组中添加3个定位模组和1个校正模组，得到点阵码。

生码设备将产品标识信息、产品信息和防伪信息发送至服务器。服务器将产品信息、防伪信息与产品标识信息相关联。

解码设备获取并解码所述点阵码，得到产品标识信息、防伪信息和纠错字段。解码设备根据纠错字段，对产品标识信息进行纠错。

解码设备发起产品信息请求和防伪认证请求，发送产品标识信息和防伪信息至服务器；服务器根据接收到的产品标识信息查询相关联的产品信息和防伪信息，并比对接收的防伪信息与存储的防伪信息，若比对结果一致，则防伪认证通过，否则防伪认证不通过。服务器返回产品信息和防伪认证结果至解码设备。

解码设备显示产品信息和防伪认证结果。

待编码数据的数据量与码点矩阵的大小正相关，产品信息的数据量较大，生成的数据模组也较大，不利于点阵码的隐蔽。本实施例的进步之处之一在于，将产品标识信息与产品信息相关联，数据模组存储数量较小的产品标识信息，则点阵码尺寸较小，进一步增强点阵码的隐蔽性。

伪造品丢失了较多的图像信息，本实施例的进步之处之二在于，仅针对产品标识信息设置纠错信息，不对防伪信息进行纠错，利用伪造品丢失了较多的图像信息的特性，验证点阵码的真伪，进一步提高造假难度，增加造假成本。

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 (5)

1.一种点阵码的解码方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取包含点阵码的图片；

识别所述图片中的所***点；

在所述码点中查找定位模组和校正模组；

其中，查找定位模组具体为：预设第一数值，所述第一数值表示定位码点组中码点间距与码点尺寸之间的比例；根据各码点的轮廓，确定各码点的形心；查找满足要求的码点组，所述要求为：若干个码点的形心在同一直线，且直线上码点间距与码点尺寸的比例与第一数值一致；含有相同码点的i个码点组构成一定位模组且该相同码点为该定位模组的定位码点；

根据定位模组和校正模组，对所述图片进行透视变换；

对透视变换后图片中的数据模组进行解码，得到待编码数据。

2.根据权利要求1所述的一种点阵码的解码方法，其特征在于，所述识别所述图片中的所***点，具体为：

对图像进行灰度化处理，得到灰度图；

对灰度图进行边缘检测，得到图片中各码点的边缘信息；

根据所述边缘信息，确定各码点的轮廓。

3.根据权利要求2所述的一种点阵码的解码方法，其特征在于，所述在码点中查找定位模组和校正模组，具体为：

预设第一数值和第二数值，所述第一数值表示定位码点组中码点间距与码点尺寸之间的比例；所述第二数值表示校正码点组中码点间距与码点尺寸之间的比例；

根据各码点的轮廓，确定各码点的形心；

查找满足要求的码点组，所述要求为：若干个码点的形心在同一直线，且直线上码点间距与码点尺寸的比例与第一数值或第二数值一致；

含有相同码点的i个码点组构成一定位模组且该相同码点为该定位模组的定位码点，含有相同码点的j个码点组构成一校正模组且该相同码点为该校正模组的校正码点。

4.根据权利要求1所述的一种解码方法，其特征在于，还包括步骤：

生码设备根据待编码数据、定位模组和校正模组，生成点阵码；所述待编码数据包括产品标识信息和防伪信息；

解码设备解码所述点阵码得到待编码数据，并将其发送至服务器；

服务器中预存有所述待编码数据，且待编码数据中的防伪信息与产品标识信息相关联；服务器根据接收到的产品标识信息查询防伪信息，并比对接收到的防伪信息与本地存储的防伪信息，若比对结果一致，则认为点阵码为正品；否则认为点阵码为伪造品。

5.根据权利要求4所述的一种解码方法，其特征在于，所述点阵码的数据模组中还设有纠错信息，所述纠错信息根据产品标识信息，通过纠错算法生成。

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