一種基于魔方加密算法的多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于魔方加密算法的多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)。該技術(shù)包括如下幾個(gè)步驟：步驟一、將信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼；步驟二、將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制碼；步驟三、根據(jù)實(shí)際情況給每個(gè)小方格賦予彩色信息；步驟四、利用魔方加密算法的旋轉(zhuǎn)不變性對(duì)彩色信息進(jìn)行加密；步驟五、基于魔方加密算法的多維彩碼的生成與解碼。為了更好的了達(dá)到唯一性、防復(fù)制等安全性的需要，根據(jù)多維彩碼是由不同的彩色方塊結(jié)構(gòu)組成的實(shí)際情況，本發(fā)明采用了魔方加密算法，對(duì)多維彩碼進(jìn)行編碼時(shí)，采用魔方加密算法，大大提高了算法的安全性，使多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)的應(yīng)用完善。
【專利說明】
一種基于魔方加密算法的多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及多維彩碼的防偽設(shè)計(jì)，同時(shí)利用魔方算法和多維彩碼相結(jié)合實(shí)現(xiàn)防偽 技術(shù)的提尚。
【背景技術(shù)】
[0002] 多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)是在條形碼(一維碼)和二維碼的基礎(chǔ)上提出的，為了解決條形 碼和二維碼的技術(shù)上的瓶頸問題，在二維碼的基礎(chǔ)上引入了彩色信息，使其在防偽、溯源等 等功能上，具有更好的效果。和傳統(tǒng)的編碼技術(shù)相比，多維彩碼技術(shù)主要依靠新型的攜帶信 息方式和新的讀識(shí)手段，這樣會(huì)使多維彩碼的具有更加方便、快捷、高效的性能。多維彩碼 技術(shù)最早起源于日韓等國家，在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)擁有較為成熟的市場(chǎng);隨著我國通信、計(jì) 算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及3G、4G、5G時(shí)代的到來，多維彩碼技術(shù)必將得到更為廣泛的 應(yīng)用，會(huì)涉及到社會(huì)生活中衣、食、住、行等方方面面，具有無法比擬的優(yōu)越性和非常廣泛應(yīng) 用市場(chǎng)，在條形碼和二維碼的使用過程中，主要記錄了產(chǎn)品的基本信息，但是隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò) 通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，廣大消費(fèi)者往往需要更專業(yè)全面的產(chǎn)品信息，包括產(chǎn)品的出廠、 物流、存儲(chǔ)、銷售等等，往往因?yàn)闂l形碼或者二維碼的信息容量不足，導(dǎo)致不能達(dá)到對(duì)產(chǎn)品 信息溯源的目的。同時(shí)傳統(tǒng)的編碼技術(shù)在使用時(shí)，往往會(huì)被復(fù)制、盜用，導(dǎo)致廣大商家的利 益不能得到更好地保護(hù)。目前我國部分政府、商家在研究多維彩碼的技術(shù)與應(yīng)用，但是到目 前為止還沒有關(guān)于多維彩碼明確的編碼標(biāo)準(zhǔn)。因此探尋多維彩碼技術(shù)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，成為學(xué) 術(shù)界亟待解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)應(yīng)用中，為了更好的了達(dá)到唯一性、防復(fù)制等安全性的需要， 根據(jù)多維彩碼是由不同的彩色方塊結(jié)構(gòu)組成的實(shí)際情況，本發(fā)明采用了魔方加密算法，對(duì) 多維彩碼進(jìn)行編碼時(shí)，采用魔方加密算法，大大提高了算法的安全性，使多維彩碼標(biāo)簽技術(shù) 的應(yīng)用完善。
[0004] 魔方加密算法是基于魔方玩具的旋轉(zhuǎn)不變性而產(chǎn)生的加密算法。魔方玩具是一個(gè) 分割成若干子塊的立方體結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)子塊可以在魔方的表面上拼湊成特定的圖案，也可以 把拼好的圖案打亂?；谶@個(gè)思想，可以對(duì)多維彩碼中的每個(gè)彩色方格進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加密變換， 從而達(dá)到類似的置亂變換。
[0005] 本發(fā)明提供一種基于魔方算法的多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)，主要包括如下幾個(gè)步驟：
[0006] 步驟一、將信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼；
[0007] 步驟二、將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制碼；
[0008] 步驟三、根據(jù)實(shí)際情況給每個(gè)小方格賦予彩色信息；
[0009] 步驟四、利用魔方加密算法的旋轉(zhuǎn)不變性對(duì)彩色信息進(jìn)行加密；
[0010] 步驟五、基于魔方加密算法的多維彩碼的生成與解碼。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0012] 1.本發(fā)明中多維彩碼標(biāo)簽與條形碼和二維碼相比，擁有更大的信息容量，與二維 碼相比信息容量可以達(dá)到二維碼的2048倍。
[0013] 2.本發(fā)明中利用魔方加密算法生成的多維彩碼，可以達(dá)到對(duì)商品溯源的目的，可 以追尋到商品的原始信息，解決了每個(gè)商品標(biāo)簽在使用時(shí)，可能存在的商品的信息與實(shí)際 信息不符的問題。
[0014] 3.本發(fā)明中因?yàn)椴捎媚Х用芩惴▽?duì)多維彩碼進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，使本發(fā)明比傳統(tǒng)的 技術(shù)具有更高的安全性、不可復(fù)制性等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明中魔方加密算法產(chǎn)生多維彩碼標(biāo)簽的流程圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明中魔方加密算法示意圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明中實(shí)施例中產(chǎn)生的多維彩碼示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019] 本發(fā)明提供一種基于魔方算法的多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)，系統(tǒng)框圖如圖1所示，具體包 括步驟如下：
[0020] 步驟一、將信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。
[0021] 無論是英文字符還是中文字符，在計(jì)算機(jī)語言中，都要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼進(jìn)行計(jì)算。 本發(fā)明以英文字符舉例，根據(jù)ASCII碼的編碼原則，每個(gè)符號(hào)信息都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的二進(jìn)制信 息。因此需要將商品的預(yù)設(shè)信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼。如下表所示：
[0022] 表1 ASCII碼表(字符轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制）
[0024]步驟二、將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制碼。
[0025] 條形碼（一維碼）和二維碼所呈現(xiàn)的信息，均是用黑白表示，在編碼過程中黑色記 為1，白色記為0,通過讀取黑白不同的信息，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，最終顯示信息的過程。但 在本發(fā)明的多維彩碼中，需要把黑白的方格用彩色信息表示，彩色信息一般均采用紅綠藍(lán) (RGB)3個(gè)維度信息來描述。每個(gè)RGB信息都用8位二進(jìn)制數(shù)表示，如取黑（RGB = 255,255， 255)、白（1^8 = 0,0,0)、紅（1^8 = 255,0,0)、綠（1?8 = 0,255,0)、藍(lán)（1?8 = 0,0,255)等等。 [0026]因?yàn)樵诙嗑S彩碼打印和讀取裝置上的精度有所限制，并不能很好的區(qū)分RGB值非 常接近的兩種顏色，因此彩色信息RGB數(shù)值選取時(shí)，每個(gè)維度的8位數(shù)值，只取高4位為有效 數(shù)字位，因此每個(gè)維度的彩色信息只有2 4=16個(gè)數(shù)值，因此多維彩碼中的3個(gè)維度RGB信息 分別用16進(jìn)制編碼，信息可以用3個(gè)16進(jìn)制表示，容量提高了 2n = 2048倍。
[0027]根據(jù)ASCII表上的信息，把字符信息轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制信息，如下表所示：
[0028] 表2 ASCII碼表(字符轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制）

I〇〇3〇]~步驟三、根據(jù)實(shí)際情況給每個(gè)小方格賦予彩色信息。
[0031] 根據(jù)上面生成的16進(jìn)制信息，要進(jìn)行多維彩碼的彩色信息的生成工作。結(jié)合3階魔 方的特性，如圖2所示，與A面、B面、C面相對(duì)的面記為A'面、B'面、C'面，A和A'面對(duì)應(yīng)的是RGB 中的R值，B和B '面對(duì)應(yīng)的是RGB中的G值，C和C '面對(duì)應(yīng)的是RGB中的B值。A面、B面、C面中的① 至⑧個(gè)方格分別對(duì)應(yīng)R、G、B的4位數(shù)值為(0000-0111)，A'面、B'面、C'面中的①至⑧個(gè)方格 分別對(duì)應(yīng)R、G、B的高4位數(shù)值為（1000-1111)。因此彩色信息被表示成了立方體，因此再進(jìn)行 完步驟四后，如何進(jìn)行平面展示在步驟五中再做描述。
[0032] 步驟四、利用魔方加密算法的旋轉(zhuǎn)不變性對(duì)彩色信息進(jìn)行加密。
[0033] 設(shè)定好了多維彩碼中的彩色信息，根據(jù)圖2所示，魔方算法是利用魔方玩具的旋轉(zhuǎn) 不變性進(jìn)行編碼，一共有9個(gè)面可以參與旋轉(zhuǎn)，分別是乂14243、￥1、￥2、￥3、21、22、23九個(gè) 面，每個(gè)面有4種旋轉(zhuǎn)情況分別是:旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°和360°，因此可以有36中旋轉(zhuǎn)情況， 如下表：
[0034]表3魔方加密算法中的36種旋轉(zhuǎn)情況
[0036] 不同的信息將對(duì)應(yīng)著不同的旋轉(zhuǎn)路徑，因此根據(jù)每個(gè)商品的預(yù)設(shè)信息，每個(gè)商品 將會(huì)有屬于自己的固定的旋轉(zhuǎn)路徑。
[0037] 步驟五、基于魔方加密算法的多維彩碼的生成與解碼。
[0038] 因?yàn)椴襟E四中最后形成的多維彩碼是一個(gè)立方體的結(jié)構(gòu)，不能在平面展示，因此 需要對(duì)其進(jìn)行平面轉(zhuǎn)換，把步驟四形成的立方體的6個(gè)面依次展開，上下順序依次為A、A'、 B、B'、C、C'，左右順序依次為①-⑧，如圖3所示。
[0039] 同時(shí)在解碼過程中，每個(gè)用戶都可以根據(jù)自身的實(shí)際情況，導(dǎo)入與實(shí)際情況相符 旋轉(zhuǎn)路徑，也可以稱之為解碼密鑰，這樣根據(jù)旋轉(zhuǎn)路徑倒推回去，可以得到商品的信息，同 時(shí)還可以檢驗(yàn)商品信息是否與實(shí)際信息相符。
[0040] 實(shí)施例一
[0041 ]步驟一、將信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼；
[0042] 根據(jù)上述ASCII碼表所示，信息"0123456789"可以轉(zhuǎn)換為"0011 0000 0011 0001 0011 0010 0011 0011 0011 0100 0011 0101 0011 0110 0011 0111 0011 1000 0011 1001"。
[0043] 步驟二、將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制碼；
[0044] 將上述信息轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制表示"3 031323334353637383 9"。
[0045] 步驟三、根據(jù)實(shí)際情況給每個(gè)小方格賦予彩色信息；
[0046] 將上述信息轉(zhuǎn)換為RGB信息為(3 0 3)、（1 3 2)、（3 3 3)、（4 3 5)、（3 6 3)、（7 3 8)、（3 9 0)。轉(zhuǎn)換到魔方平面為(A④B① C④）、(A②B④C③）、(A④B④C④）、(A⑤B④ C⑥)、(A④B⑦C④)、(A⑧B④C，①)、(A④B，②C①)。
[0047] 步驟四、利用魔方加密算法的旋轉(zhuǎn)不變性對(duì)彩色信息進(jìn)行加密；
[0048] 選取其中一個(gè)信息，進(jìn)行魔方加密算法計(jì)算，根據(jù)實(shí)際情況，旋轉(zhuǎn)路徑為"XII、 Y33、Y31、Z33"。因此得到如下步驟：
[0049] (1)把A面旋轉(zhuǎn)90° ; (2)把C'面旋轉(zhuǎn)270° ; (3)把C'面旋轉(zhuǎn)90° ; (4)再把B'面旋轉(zhuǎn) 270。。
[0050] 步驟五、基于魔方加密算法的多維彩碼的生成與解碼。
[0051] 根據(jù)步驟四的描述，把多維彩碼的各個(gè)平面依次展開，多維彩碼可以表示為：
[0052] (1)把A面旋轉(zhuǎn)90°。把魔方的表面平鋪表示為。 'A3 A5 A8 A2 A7 A1 A4 A6" Arl M2 M3 A!4 A'5 M6 Ml A，8 B1 B2 C6 B4 C4 B6 B7 Cl
[0053] C'8 B，2 B，3 C，5 B，5 C'3 B，7 B，8 B'l C2 C3 B，4 C5 B'6 C7 C8 Cl C'2 B3 C，4 B5 C，6 Cl B8
[0054] (2)把C'面旋轉(zhuǎn)270° ;(3)把C'面旋轉(zhuǎn)90° ;相當(dāng)于C'面旋轉(zhuǎn)360°等于沒有旋轉(zhuǎn)，把 魔方的表面平鋪表示為。 ~A3 A5 A8 A2 A7 A1 A4 A6' A/l k'2 Af3 A'A Af5 A，6 A f7 A，8 B1 B2 C6 B4 C4 B6 B7 Cl
[0055] C'8 B'2 B，3 C，5 B，5 C'3 B'l B，8 B'l C2 C3 B，4 C5 B'6 C7 C8 Cl C2 B3 C'4 B5 C'6 Cl B8
[0056] (4)再把B'面旋轉(zhuǎn)270°。把魔方的表面平鋪表示為。 A3 A5 A8 A2 A7 C'6 C'7 B8" A，1 A，2 A，3 A，4 A，5 B，6 C7 C8 B1 B2 C6 B4 C4 B6 B7 Cl
[0057] C'3 C，5 C，8 B'7 B f2 B'8 Bf5 B，3 B'l C2 C3 B，4 C5 A1 A4 A6 Cl C，2 B3 C，4 B5 A'6 A'7 A'8
[0058] 根據(jù)解碼規(guī)則，如果不知道此路徑"XI1、Y33、Y31、Z33"，隨便選取路徑，如"X21、 Y31、Y34"，得出來的解為"268:39; <0|"。根據(jù)多次試驗(yàn)和總結(jié)得出多維彩碼具有很多方面 的優(yōu)勢(shì)，其性能總體上大大優(yōu)于二維碼和條形碼，根據(jù)實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出結(jié)論如下表所示： [0059] 表4多維彩碼、二維碼、條形碼性能比較
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明提供一種基于魔方算法的多維彩碼標(biāo)簽技術(shù)，系統(tǒng)框圖如圖1所示，具體包括 步驟如下： 步驟一、將信息轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼； 無論是英文字符還是中文字符，在計(jì)算機(jī)語言中，都要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼進(jìn)行計(jì)算。本發(fā) 明以英文字符舉例，根據(jù)ASCII碼的編碼原則，每個(gè)符號(hào)信息都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的二進(jìn)制信息。 步驟二、將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制碼； 在本發(fā)明的多維彩碼中，彩色信息一般均采用紅綠藍(lán)(RGB)3個(gè)維度信息來描述。因?yàn)?在多維彩碼打印和讀取裝置上的精度有所限制，并不能很好的區(qū)分RGB值非常接近的兩種 顏色，因此彩色信息RGB數(shù)值選取時(shí)，每個(gè)維度的8位數(shù)值，只取高4位為有效數(shù)字位，因此每 個(gè)維度的彩色信息只有2 4=16個(gè)數(shù)值，因此多維彩碼中的3個(gè)維度RGB信息分別用16進(jìn)制編 碼，信息可以用3個(gè)16進(jìn)制表示，容量提高了 211 = 2048倍。 步驟三、根據(jù)實(shí)際情況給每個(gè)小方格賦予彩色信息； 根據(jù)上面生成的16進(jìn)制信息，要進(jìn)行多維彩碼的彩色信息的生成工作。結(jié)合3階魔方的 特性，如圖2所示，與A面、B面、C面相對(duì)的面記為A'面、B'面、C'面，A和A'面對(duì)應(yīng)的是RGB中的 R值，B和B '面對(duì)應(yīng)的是RGB中的G值，C和C '面對(duì)應(yīng)的是RGB中的B值。A面、B面、C面中的①至⑧ 個(gè)方格分別對(duì)應(yīng)R、G、B的4位數(shù)值為(0000-0111 )，A'面、B'面、C'面中的①至⑧個(gè)方格分別 對(duì)應(yīng)R、G、B的高4位數(shù)值為（1000-1111)。因此彩色信息被表示成了立方體，因此再進(jìn)行完步 驟四后，如何進(jìn)行平面展示在步驟五中再做描述。 步驟四、利用魔方加密算法的旋轉(zhuǎn)不變性對(duì)彩色信息進(jìn)行加密； 設(shè)定好了多維彩碼中的彩色信息，根據(jù)圖2所示，魔方算法是利用魔方玩具的旋轉(zhuǎn)不變 性進(jìn)行編碼，一共有9個(gè)面可以參與旋轉(zhuǎn)，分別是乂14243、￥1、￥2、￥3、21、22、23九個(gè)面，每 個(gè)面有4種旋轉(zhuǎn)情況分別是:旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°和360°，因此可以有36種旋轉(zhuǎn)情況。不同的 信息將對(duì)應(yīng)著不同的旋轉(zhuǎn)路徑，因此根據(jù)每個(gè)商品的預(yù)設(shè)信息，每個(gè)商品將會(huì)有屬于自己 的固定的旋轉(zhuǎn)路徑。 步驟五、基于魔方加密算法的多維彩碼的生成與解碼。 因?yàn)椴襟E四中最后形成的多維彩碼是一個(gè)立方體的結(jié)構(gòu)，不能再平面展示，因此需要 對(duì)其進(jìn)行平面轉(zhuǎn)換，把步驟四形成的立方體的6個(gè)面依次展開，上下順序依次為A、A'、B、B'、 C、C'，左右順序依次為①-⑧，如圖3所示。 同時(shí)在解碼過程中，每個(gè)用戶都可以根據(jù)自身的實(shí)際情況，導(dǎo)入與實(shí)際情況相符旋轉(zhuǎn) 路徑，也可以稱之為解碼密鑰，這樣根據(jù)旋轉(zhuǎn)路徑倒推回去，可以得到商品的信息，同時(shí)還 可以檢驗(yàn)商品信息是否與實(shí)際信息相符。
【文檔編號(hào)】G06K19/06GK105930890SQ201610216400
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】胡燕祝, 王松
【申請(qǐng)人】胡燕祝