本發(fā)明涉及一種限制訪問型圖形背景二維碼的生成和識別方法，具體涉及一種通過小波變換實現(xiàn)的限制訪問型圖形背景二維碼的生成和識別方法，屬于圖像信息編解碼技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著個人電子支付行業(yè)的興起，二維碼以其方便、快捷的優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。二維碼是以某種特定幾何圖形按一定的規(guī)則在二維平面分布的黑白相間的圖形用于記錄數(shù)字符號信息。在代碼編制上巧妙地利用“0”、“1”比特流的概念，黑色圖案對應(yīng)邏輯“1”比特，白色圖案對應(yīng)邏輯“0”比特，二維碼能在一平面的兩個方向上同時表達(dá)信息，因此很小的二維碼具有存儲大量信息的能力。它通過圖像輸入設(shè)備顯示，通過光電掃描設(shè)備按照規(guī)則進(jìn)行自動的識別。

近年來，不法分子通過在二維碼中植入釣魚網(wǎng)站、病毒等進(jìn)行金融犯罪的情況屢見不鮮，然而二維碼它作為互聯(lián)網(wǎng)接口的作用在目前看來具有不可替代性，因此如何保證人們在使用二維碼進(jìn)行通信的同時，不被不法分子利用，亟待解決，所以一種可以提供安全鑒別的二維碼便呼之欲出了。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種限制訪問型圖形背景二維碼的生成和識別方法，在生成及識別二維碼時，需要加入和讀取具有高優(yōu)先級的隱形安全密鑰，以限制使用的人群，保障二維碼通信的信息安全。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種限制訪問型圖形背景二維碼的生成和識別方法，所述生成方法包括如下步驟：

步驟1，在原有的通信數(shù)據(jù)中加入密鑰數(shù)據(jù)，組成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行分級并且密鑰數(shù)據(jù)的優(yōu)先級最高；

步驟2，將密鑰數(shù)據(jù)和所有的通信數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換成元素值為-1或1的方陣，且每個方陣的行、列都相等，將所有的方陣組合成矩陣d，d的形式如下：

步驟3，對矩陣d進(jìn)行2d快速哈爾小波逆變換，轉(zhuǎn)換為矩陣x，轉(zhuǎn)換過程中使用的小波變換矩陣的階數(shù)與矩陣d的行數(shù)或列數(shù)相等；

步驟4，將矩陣x映射為二維碼，該二維碼的大小為矩陣x的行數(shù)和列數(shù)的乘積，矩陣x中每一個元素對應(yīng)二維碼的一個色塊，用歸一化的灰度表示這些色塊，得到圖形背景二維碼；

所述識別方法包括如下步驟：

步驟5，提取圖形背景二維碼，通過圖像處理將圖形背景二維碼轉(zhuǎn)換為矩陣；

步驟6，通過2d快速哈爾小波變換將步驟5得到的矩陣中的密鑰數(shù)據(jù)解碼出來，解碼過程中使用的小波變換矩陣的階數(shù)為矩陣d的行數(shù)或列數(shù)的1/2；

步驟7，核對密鑰數(shù)據(jù)信息，若密鑰核對錯誤，則不解碼通信數(shù)據(jù)，若密鑰核對正確，則通過2d快速哈爾小波變換將步驟5得到的矩陣中的密鑰數(shù)據(jù)和通信數(shù)據(jù)均解碼出來，解碼過程中使用的小波變換矩陣的階數(shù)與矩陣d的行數(shù)或列數(shù)相等。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟3轉(zhuǎn)換公式為：

其中，xu,v表示矩陣x第u行v列的元素，dm,n表示矩陣d第m行n列的元素，p為矩陣d的行數(shù)或列數(shù)，h^p為p行p列的小波變換矩陣，表示h^p第n行v列的元素，表示h^p第m行u列的元素。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述小波變換矩陣h^p的形式如下：

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟6所述2d快速哈爾小波變換的公式為：

其中，表示解碼出來的矩陣第m行n列的元素，表示經(jīng)步驟5圖像處理得到的矩陣第u行v列的元素，h^q為q行q列的小波變換矩陣，q＝p/2，表示h^q第n行v列的元素，表示h^q第m行u列的元素。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟7所述2d快速哈爾小波變換的公式為：

其中，表示解碼出來的矩陣第m行n列的元素，表示經(jīng)步驟5圖像處理得到的矩陣第u行v列的元素，h^p為p行p列的小波變換矩陣，表示h^p第n行v列的元素，表示h^p第m行u列的元素。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明方法具有限制使用人群的效果，當(dāng)具有被分配到的且封裝好密鑰時(有權(quán)限訪問)，可以解碼完整的信息；當(dāng)不具有時(無權(quán)限)，只能解碼出無安全隱患的基本信息。

2、本發(fā)明方法具有安全優(yōu)先的效果，按照數(shù)據(jù)優(yōu)先級對二維碼進(jìn)行讀取，安全密鑰的優(yōu)先級最高。

3、本發(fā)明方法在二維碼中引入層級的概念：高清層與模糊層。

4、相較于現(xiàn)有的安全二維碼技術(shù)，大多是在二維碼中加入顯性的安全色塊，易被仿照或破解；而本發(fā)明方法是將高優(yōu)先級的安全數(shù)據(jù)以某種編碼規(guī)則編入二維碼的圖像中，其具有隱形的特性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明限制訪問型圖形背景二維碼的生成和識別方法的整體架構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明方法中生成階段的流程圖。

圖3是本發(fā)明方法中識別階段的流程圖。

圖4是本發(fā)明方法中一個二維碼實施例的兩個層次。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提出一種通過小波變換實現(xiàn)的限制訪問型圖形背景二維碼生成識別技術(shù)，其可以應(yīng)用于限制使用人群，當(dāng)具有被分配到且封裝好密鑰時(有權(quán)限訪問)，可以解碼完整的信息；當(dāng)不具有時(無權(quán)限)，只能解碼出無安全隱患的基本信息。它不沿用現(xiàn)有二維碼標(biāo)準(zhǔn)但具有二維碼的圖像背景。即便可以模仿本發(fā)明的二維碼圖像，但因為不具有封裝好安全密鑰(無權(quán)限)，也無法進(jìn)行進(jìn)一步的訪問，通過限制訪問人群實現(xiàn)更加安全的二維碼通信。生成時：利用快速哈爾小波逆變換(ifhwt：inversefasthaarwavelettransform)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，將高優(yōu)先級的密鑰數(shù)據(jù)編入該二維碼的低分辨率的模糊層中，將低優(yōu)先級的實際數(shù)據(jù)編入該二維碼的高分辨率的高清層中，實現(xiàn)密鑰數(shù)據(jù)的隱形。識別時：利用快速哈爾小波變換(fhwt：fasthaarwavelettransform)，先以模糊dsp(數(shù)字信號處理)的方式，提取高優(yōu)先級隱形秘鑰，密鑰數(shù)據(jù)正確，證明該二維碼安全，再對二維碼進(jìn)行高清dsp，提取實際需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使二維碼通信更加安全。

本發(fā)明方法包括兩個階段：生成階段和識別階段。

1、如圖2所示，生成階段包括如下步驟：

步驟1：對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行分級，密鑰數(shù)據(jù)優(yōu)先級最高，其他實際的通信數(shù)據(jù)可以賦予中等或低優(yōu)先級；

步驟2：對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，將密鑰和實際通信數(shù)據(jù)分別放入一個二維碼的兩層中；

步驟2-1：將所有的數(shù)據(jù)以矩陣的形式排列，排列方式為：

其中d矩陣中元素取值為-1或1，其中第m行、n列的數(shù)據(jù)為dm,n；

步驟2-2：對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行2difhwt變換，將輸入的數(shù)據(jù)矩陣d轉(zhuǎn)化為矩陣x，則矩陣x第u行、v列的元素為：

這里為矩陣h^p第m行、n列的一個元素，p行p列的h^p變換矩陣如下：

步驟3：將矩陣x映射為像素點p*p的二維碼，即矩陣中的每一個元素對應(yīng)為二維碼的一個色塊，矩陣x中的元素取值變?yōu)閧0,1/4,1/2,3/4,1}，這個簡易二維碼每個像素點擁有5個取值，可以用5個歸一化的灰度進(jìn)行表示，形成一個具有二維碼特征的黑白圖像。

2、如圖3所示，識別階段包括如下步驟：

步驟1：對二維碼進(jìn)行提??；

步驟2：以模糊dsp的方式對二維碼進(jìn)行圖像處理，即為模糊層，此時原本像素點p*p的二維碼則變?yōu)橄袼攸cq*q的二維碼(q＝p/2)，這是基于平均灰度的概念，即幾個相鄰的像素點具有某種平均灰度。這時，實際通信數(shù)據(jù)部分信息丟失，二維碼信息中只剩下優(yōu)先級較高密鑰數(shù)據(jù)，可以通過q階2dfhwt變換被解碼出來，其解碼過程為：

密鑰信息被還原；

步驟3：核對密鑰信息；

步驟3-1：密鑰核對錯誤，不對二維碼進(jìn)行高清dsp處理，不解碼實際數(shù)據(jù)，保證通信的安全性；

步驟3-2：密鑰核對正確，對二維碼進(jìn)行高清dsp處理，通過p階2dfhwt變換解碼所有的數(shù)據(jù)，還原通信信息，即為高清層，其解碼過程為：

下面以像素點16*16的二維碼為實施例：

1、對二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行分級，按照前述要求，其矩陣的擺放規(guī)則如下：

d11、d12、d21、d22均為8*8的矩陣，其中d11為高優(yōu)先級的安全密鑰，其他為中等或低優(yōu)先級的實際通信數(shù)據(jù)。

2、生成二維碼和識別二維碼的過程分別如圖2和圖3所示，其中2difhwt和2dfhwt數(shù)學(xué)模型分別表示為：

3、fhwt變換中核心的變換矩陣h^p的寫法規(guī)則如下，以8階、16階分別為例，以此類推：

4、像素點16*16的二維碼，它的高清層和模糊層如圖4所示。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。