本發(fā)明是一種用于保護(hù)對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽的真實(shí)性的方法，并且該方法可由公司、政府當(dāng)局、銀行使用。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在，已知用于保護(hù)對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽的真實(shí)性不被模仿和偽造的方法。

已知的發(fā)明：防偽方法、基于2D圖形編碼的標(biāo)簽及標(biāo)簽制造方法，專利號：WO2013063871 A1，國際分類號G06K9/18，Yue Tiegang、Lin Feng(CH)，公開日期是2013年5月10日。

給定的發(fā)明是一種用于借助于二維碼保護(hù)貨物不被偽造的方法：二維碼施加在商品之上；借助特定圖像讀取設(shè)備讀取該二維碼，讀取后，所接收的信息由特定設(shè)備處理；將所接收的信息與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中存儲的信息相比較；如果從安全碼中讀取的信息與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫中存儲的信息相匹配，則該商品被視為是真實(shí)的，否則是偽造的。該方法的新穎性是采用了一種施加于兩個圖像載體上的二維碼，而第二載體附著至第一載體的表面。

這種方法的不利之處是：

-僅當(dāng)采用紙基數(shù)據(jù)時，可以用具有二維圖像的代碼在商品表面上標(biāo)記；

-抗未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制品的保護(hù)等級低；

-基于二維碼的兩個硬拷貝的共享邊界的視覺光學(xué)識別的驗(yàn)證等級弱；

-對于采用不同印刷類型的可能性受限，不能使用光學(xué)或激光標(biāo)記；

-不能保護(hù)免于誤讀二維碼。

另一已知的發(fā)明：利用液晶材料標(biāo)記的識別及認(rèn)證，專利號為US 8740088B2，國際分類號為G06K19/00，Sicpa Holding SA，Prilly(CH)，2014年6月3日。

給定發(fā)明是一種用于識別具有至少一個標(biāo)記的對象、商品和物品的方法， 并且包括下列階段：施加標(biāo)記；對該標(biāo)記曝光；讀取該標(biāo)記指示并接收各自的信息；將從該指示接收的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫的信息相匹配；以及確認(rèn)或拒絕對象或物品的真實(shí)性。在印刷包含唯一碼例如一維或二維條形碼、矩陣碼的數(shù)字指示的形式的不同數(shù)據(jù)的過程中，將具有明確光學(xué)特征的聚合體液晶材料的標(biāo)記施加到對象、商品或物品之上。

該方法的不利之處是：

-不能由光學(xué)和激光設(shè)備將標(biāo)記施加在對象、貨物和物品之上；

-由于標(biāo)記對象、商品和物品的表面是通過在溫度波動處和曝露在陽光下時改變其屬性的聚合體液晶材料來執(zhí)行，因此在通過已知標(biāo)準(zhǔn)手工和固定設(shè)備認(rèn)證時出現(xiàn)困難；

-在回收對象、商品和物品之后，不能重新使用；

-必需指出任意聚合物及聚合樹脂的處置都需要特定的生態(tài)處理系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過用于圖像讀取和數(shù)據(jù)交換的手工和固定設(shè)備來認(rèn)證對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽，并且改進(jìn)保護(hù)質(zhì)量和驗(yàn)證對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽的真實(shí)性免于模仿、偽造和盜竊的更好的安全性。

為了實(shí)現(xiàn)設(shè)定目標(biāo)，提出了一種用于基于通過視覺編碼圖像進(jìn)行標(biāo)記保護(hù)對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽的真實(shí)性免于模仿、偽造和盜竊的方法，該方法由下列步驟構(gòu)成：

標(biāo)記對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽的表面是通過圖形半色調(diào)視覺編碼圖像來執(zhí)行的，該圖形半色調(diào)視覺編碼圖像保留了對象、物品和/或文檔的定性-定量數(shù)據(jù)并包含數(shù)字水印(DWM)形式的驗(yàn)證散列碼；具有相同亮度值的交叉鏈接結(jié)構(gòu)的圖形半色調(diào)圖像的方形數(shù)據(jù)單元在所展示的方形數(shù)據(jù)單元內(nèi)整個區(qū)域中展示，所展示的方形數(shù)據(jù)單元被有條件地劃分成9個相等方形，數(shù)字水印(DWM)通過校正每個所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的9個方形中的中央方形的顏色成分的亮度來施加，其利用編碼、散列和信息冗余算法，依賴于對象、物品和/或文檔的編碼的定性-定量數(shù)據(jù)，基于持久讀取算法被識別，接著形成交叉鏈接掩碼以存儲所展示的可讀數(shù)據(jù)單元的基數(shù)(base)，讀取所施加的數(shù)字水印(DWM)，并且該數(shù)字水印按照圍繞所展示的可讀數(shù)據(jù)單元的8個相鄰方形的成分的亮度的算術(shù)平均值，與所展示的可讀數(shù)據(jù)單元的中央方形的顏色成分的 亮度對照。

附圖說明

圖1-圖形半色調(diào)圖像，其保留了對象、物品和/或文檔的少量的定性-定量數(shù)據(jù)。

圖2-半色調(diào)圖像，其保留了對象、物品和/或文檔的大量的定性-定量數(shù)據(jù)。

圖3-帶有所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的交叉鏈接結(jié)構(gòu)，其被施加于具有對象、物品和/或文檔的少量數(shù)據(jù)的圖形半色調(diào)圖像。

圖4-帶有所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的交叉鏈接結(jié)構(gòu)，其被施加于具有對象、物品和/或文檔的大量數(shù)據(jù)的圖形半色調(diào)圖像。

圖5-所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的條件縮放，和將中央方形識別為所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元內(nèi)的工作區(qū)域，其中在該圖中：

1-所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元，

2-放大的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元，其被有條件地劃分成9個相等方形(3x3)，

3-中央方形，放大的有條件地劃分的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的9個方形之一，

圖6-數(shù)字水印(DWM)數(shù)據(jù)在所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元上的施加方案。

具體實(shí)施方式

請求保護(hù)的用于通過視覺編碼圖像基于標(biāo)記保護(hù)對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽的真實(shí)性免于模仿、偽造和盜竊的方法由下列階段組成：

1、識別認(rèn)證對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽所需的定性-定量數(shù)據(jù)的大小，并且形成包含對象、物品和/或文檔的定性-定量數(shù)據(jù)的圖形半色調(diào)圖像。

半色調(diào)圖像是包含色調(diào)值及其連續(xù)的、漸次變化的集合的圖像。半色調(diào)圖像的示例能夠是圖畫、標(biāo)識、繪畫、照片，它們作為光柵圖像，借助保有圖像單元(像素)值的矩陣位圖被數(shù)字編碼。

該標(biāo)記的圖形半色調(diào)圖像包含視覺形式的被保護(hù)的對象、物品和/或文檔(名稱、序列號、有效期限等)(包裝或標(biāo)簽)的定性-定量數(shù)據(jù)。

如果對象、物品和/或文檔的定性-定量數(shù)據(jù)的容量不大，則包含時象、物品和/或文檔的定性-定量數(shù)據(jù)的任意半色調(diào)圖像能夠被用作圖形半色調(diào)圖像。圖1。

如果定性-定量數(shù)據(jù)的容量大于本身能容納數(shù)字水印(DWM)的半色調(diào)圖 像的大小，則為了增大對象、物品和/或文檔的保護(hù)的定性-定量數(shù)據(jù)的容量，能包含足夠的數(shù)據(jù)量的二維矩陣碼例如阿茲特克碼(Aztec code)被用作圖形半色調(diào)圖像。圖2。

借助計算機(jī)光柵圖形編輯器形成圖形半色調(diào)圖像。

2、識別數(shù)字水印(DWM)數(shù)據(jù)的大小，并且計算對象、物品和/或文檔的定性-定量數(shù)據(jù)的驗(yàn)證散列碼。數(shù)字水印(DWM)包含圖形半色調(diào)圖像中包括的對象、物品和/或文檔的定性-定量數(shù)據(jù)的驗(yàn)證散列碼。由于圖形半色調(diào)圖像中包含的數(shù)據(jù)容量和數(shù)字水印(DWM)中的數(shù)據(jù)容量是線性依賴的，但由于散列函數(shù)值的數(shù)量小于輸入陣列值的版本數(shù)量的事實(shí)以及存在許多具有不同內(nèi)容的陣列但給出相同的散列碼-所謂的沖突，所以，在初始數(shù)據(jù)和散列和之間不存在單一意思的對應(yīng)。

沖突的概率對于評估散列函數(shù)的質(zhì)量是重要的。存在各種具有不同屬性即：寬度、計算復(fù)雜度、保密措施(cryptosecurity)的散列算法。一個或另一個散列函數(shù)的選擇，由待解決的任務(wù)的細(xì)節(jié)來確定。散列碼的示例能夠是基準(zhǔn)和或循環(huán)冗余碼(CRC)。

萬一如果嵌入的數(shù)字水印(DWM)的大小小且懷疑隱寫系統(tǒng)(stegosystem)可靠性可能降低，則建議將冗余數(shù)據(jù)或另外的噪聲嵌入數(shù)字水印(DWM)中。

出于描述的目的，由偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器選擇的數(shù)字12(二進(jìn)制形式寫作1100)用作驗(yàn)證散列碼。

3、分配及識別圖形半色調(diào)圖像部分，其適宜于施加數(shù)字水印(DWM)，和從對象、物品、包裝、文檔和/或標(biāo)簽的表面持久讀取數(shù)字水印(DWM)。

為了識別并分配適宜于施加和持久讀取數(shù)字水印(DWM)的圖形半色調(diào)圖像部分，將交叉鏈接結(jié)構(gòu)施加于所創(chuàng)建的包含對象、物品和/或文檔的數(shù)據(jù)的圖形半色調(diào)圖像上，并且展示交叉鏈接結(jié)構(gòu)的這種方形數(shù)據(jù)單元，其色調(diào)亮度值在單元內(nèi)的整個區(qū)域中是相同的。將所展示的交叉鏈接結(jié)構(gòu)的方形數(shù)據(jù)單元轉(zhuǎn)換成有序的方形交叉鏈接掩碼，其中數(shù)據(jù)關(guān)于適宜于施加及持久讀取數(shù)字水印(DWM)的所展示的方形單元的位置被保持。所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元是黃色高亮的。圖3。

萬一，如果二維矩陣碼例如阿茲特克碼被用作圖形半色調(diào)圖像，則這樣的圖形半色調(diào)圖像已經(jīng)包含阿茲特克碼單元形式的帶有有序展示的方形單元的交 叉鏈接結(jié)構(gòu)，它能夠包含有關(guān)對象、物品和/或文檔的足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)。所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元是黃色高亮的。圖4。

4、將數(shù)字水印(DWM)施加在圖形半色調(diào)圖像的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元上。

為了把數(shù)字水印(DWM)嵌入到圖形半色調(diào)圖像中，圖形半色調(diào)圖像的每個所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元(1)被有條件地劃分成9個相等的方形，并且作為條件縮放的結(jié)果，在放大的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元(2)中，將9個相等方形中的每個中央方形(3)識別為所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的工作區(qū)域。圖5。

將數(shù)字水印(DWM)數(shù)據(jù)施加在預(yù)備的圖形半色調(diào)圖像上是通過修改交叉鏈接結(jié)構(gòu)的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元(2)的9個相等方形中的中央方形(3)的亮度值來執(zhí)行的，其中驗(yàn)證散列碼的每個位被分配給交叉鏈接結(jié)構(gòu)的一個所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元(1)。圖形半色調(diào)圖像中數(shù)字水印(DWM)的嵌入數(shù)據(jù)的數(shù)量取決于交叉鏈接結(jié)構(gòu)的所展示的方形數(shù)據(jù)單元的數(shù)量，交叉鏈接結(jié)構(gòu)適宜于施加及持久讀取數(shù)字水印(DWM)，并且容量是每交叉鏈接結(jié)構(gòu)的一個所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元(1)一個數(shù)據(jù)位。交叉鏈接結(jié)構(gòu)的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的大小及數(shù)量是通過由用于讀取及傳送滿足其屬性的數(shù)據(jù)的人工或固定掃描設(shè)備持久讀取數(shù)字水印(DWM)的條件來選擇的。

如果二維矩陣碼例如阿茲特克碼被用作圖形半色調(diào)圖像，則該阿茲特克碼的每個單元被有條件地劃分成9個相等方形。3x3相等方形組是阿茲特克碼單元和中央方形(3)

-每個阿茲特克碼單元的9個相等方形之一被識別為交叉鏈接結(jié)構(gòu)的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元(1)的工作區(qū)域。圖5。

數(shù)字水印(DWM)通過修改每個阿茲特克碼單元的中央方形的亮度值被嵌入到阿茲特克碼中。當(dāng)在阿茲特克碼示例上形成圖形半色調(diào)圖像時，驗(yàn)證散列碼的每個數(shù)據(jù)位被分配給阿茲特克碼的一個明或一個暗單元。阿茲特克碼中數(shù)字水印(DWM)的嵌入數(shù)據(jù)的大小取決于阿茲特克碼單元的數(shù)量，并且容量是每單元一個數(shù)據(jù)位。

5、施加及讀取數(shù)字水印(DWM)的算法。

為了將數(shù)字水印(DWM)散列碼的值施加在預(yù)備的圖形半色調(diào)圖像上，該 值具有{1，1，0，0}位流，施加是在圖形半色調(diào)圖像的所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元上或在所展示的阿茲特克碼單元上執(zhí)行的，在該示例中示出，在縮放之前，每個成分{R，G，B}具有的值為{0/255，0/255，0/255}，-這是二維碼的黑-白版本。

將數(shù)字水印(DWM)施加在彩色圖形半色調(diào)圖像上是通過類似算法實(shí)現(xiàn)的。

可替代地，對于二維碼產(chǎn)生的規(guī)則，包括阿茲特克碼，當(dāng)施加數(shù)字水印(DWM)時，明暗的所展示的可讀正方形數(shù)據(jù)單元的區(qū)域中明的中央方形編碼為邏輯1，明暗的所展示單元的區(qū)域中的暗中央方形編碼為邏輯0。圖6。

因而，僅在四種情況中的兩種情況下需要以某值±Δ調(diào)整所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元或阿茲特克碼單元的中央方形的值：

當(dāng)把1嵌入到暗單元的方形中時(+Δ)，把0嵌入到明單元的方形中時(-Δ)。

這種情況下對每個成分{R，G，B}的中央方形的值的調(diào)整是根據(jù)公式1執(zhí)行的。

其中：

P_i，j-調(diào)整前中央方形的亮度值；

p_i，j-調(diào)整后中央方形的亮度值；

Δ-調(diào)整值，(0，127)整數(shù)中的某一整數(shù)。

剝奪(robbing)DWM的每個數(shù)據(jù)位是根據(jù)公式2和公式3實(shí)現(xiàn)的。

其中：

P_i，j-讀取后中央方形的亮度值；

-讀取后相鄰方形的亮度值；

Δ-讀取后中央方形的調(diào)整值；

Δ-來自公式1的調(diào)整值；

m_k-m是變量k的遠(yuǎn)離(remote)DWM位。

在請求保護(hù)的方法的實(shí)際實(shí)施中，使用了從1至127中的不同調(diào)整值Δ，然而對于通過標(biāo)準(zhǔn)人工和固定設(shè)備讀取，可能性是確定的；評估數(shù)字水印(D WM)被正確剝奪的數(shù)據(jù)的高百分比和視覺穩(wěn)定性以及對圖形半色調(diào)圖像的未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制品的抵抗力。施加及移除數(shù)字水印(DWM)算法中選定的調(diào)整值Δ＝10和10以上不會破壞視覺穩(wěn)定性，同時符合通過人工和固定設(shè)備讀取阿茲特克碼的要求，并且導(dǎo)致100％讀取數(shù)字水印(DWM)。

6、通過將數(shù)字水印(DWM)的讀取結(jié)果與保持了所展示的可讀方形數(shù)據(jù)單元的基數(shù)的交叉鏈接掩碼中包含的數(shù)據(jù)對照，驗(yàn)證對象、物品和/或文檔的真實(shí)性。

驗(yàn)證對象、物品和/或文檔的真實(shí)性是通過從圖形半色調(diào)圖像中讀取數(shù)據(jù)和從數(shù)字水印(DWM)中讀取驗(yàn)證散列碼，對照所述結(jié)果以及比較所接收的數(shù)據(jù)來執(zhí)行的。將圖形半色調(diào)圖像中包含的輸入陣列的散列碼與從數(shù)字水印(DWM)中讀取的散列和相比較的肯定性結(jié)果，允許斷定圖形半色調(diào)圖像的真實(shí)性。

在圖形半色調(diào)圖像的非法視覺拷貝的情況下，不同特性的失真出現(xiàn)，這導(dǎo)致數(shù)字水印(DWM)的所讀取的中央方形的亮度部分地?fù)p失，這反映在散列函數(shù)結(jié)果中，并允許斷定對象、物品和/或文檔的偽造。

在數(shù)據(jù)或部分?jǐn)?shù)據(jù)的替換、缺失或損失的情況下，作為圖形半色調(diào)圖像或數(shù)字水印(DWM)的非法拷貝的結(jié)果，驗(yàn)證散列碼的結(jié)果與初始值不匹配，其給出斷定對象、物品和/或文檔的偽造或非法拷貝的事實(shí)的可能性來。

在嘗試非法拷貝用于大批量的非法對象、物品和/或文檔的一個或某有限數(shù)量的受保護(hù)圖像時，驗(yàn)證將顯示許多非法對象、物品和/或文檔中的重復(fù)序列號，并且驗(yàn)證為具有不同的地理坐標(biāo)。

因此，請求保護(hù)的發(fā)明能夠：

1、由標(biāo)準(zhǔn)人工及固定設(shè)備執(zhí)行在對象、物品、文檔、包裝和/或標(biāo)簽的表面上施加及讀取標(biāo)記，

2、大大改善了原始的對象、物品和文檔的保護(hù)及認(rèn)證的可靠性，

3、大大加速及促進(jìn)了盜竊的搜索以及檢測。

4、執(zhí)行帶有施加的標(biāo)記的包裝和標(biāo)簽的回收，并且避免使用特定處理系統(tǒng)，

5、大大降低了與認(rèn)證原始的對象、物品和/或文檔相關(guān)的成本，例如：鑒定火險對象，藥物和食品的防偽保護(hù)，許可證和票證的檢查。