数据图像与数据卡的保护与检测的制作方法

专利名称：数据图像与数据卡的保护与检测的制作方法
技术领域：
本发明涉及对数据卡与数据图像的保护与检测的方法、设备和系统。
背景技术：
人类生活日益数字化，各种数据图像和数据卡取得了广泛的应用。 在本发明中，"数据图像"指各种在基底上印有数据标识的图像，常见 的如各种条条形码标签等."数据卡"指各种在基底上携有各种带功能性的电子材料或电子电路的卡，诸如各种磁卡、光电卡、IC卡等。数字化给人们的生活带来了快捷、方便的同时，也带来了危险性。 现代犯罪方式包括盗取、伪造、破解各种数字信息从而达到犯罪目的。数据图像是比较容易被伪造的。例如，大小超市商场所销售的商品 上几乎都用上了条形码，生产企业想把产品打入超市，也必须要有条形 码。但不可避免的，有的企业为了迎合消费者的心理，故意在商品上打 上伪造的条形码，以抬高商品档次。由于超市无法准确识别假冒条形码， 一些超市也任凭这些"伪条形码"商品流入市场，损害了部分消费者的权 益。此外，在行政管理，政府部门管理中日益增加数据图像的使用，其 伪造或恶意复制将会对社会管理构成危害。数据卡也面临篡改、伪造、复制等危险。例如，含有EEPROM 的IC卡，卡上数据的保护主^l赖于读写器中的软件口令以及向卡上 加密写入信息，软件读出时破译.因此这种IC卡安全性较差。RFIC卡市 面上已经出现了针对它的拷贝机，可复制此类卡片，安全性难以保证。 各种磁卡磁条上的信息比较容易读出，非法修改磁条上的内容也较容易， 所以大多情况下磁卡都是作为静态数据输入使用。因此，在金融行业， 作为金融交易卡的磁卡， 一般配合计算机网络系统使用，金额、交易记
录等信息，均保存在金融机构计算机的数据库中.但是，破截和攻击计 算机网络已经成为数字化社会"标准"的犯罪。因此，对于各种数据图像 和数据卡的保护仍然是一项迫切的任务。此外，各种数据图像和数据卡本身也存在缺陷。例如数据图像容易 被划破、污染或是脱落，扫描仪无法辨认目标。各种数据卡一旦发生电子材料失效(如磁卡的消磁)，或电子电路(如IC)的毁坏，则立即成为废卡，连卡片本身的真伪鉴别都成为问题. 发明内容本发明的目的在于提供一种能够对各种数据图像和数据卡提供有 效保护，使其免于盗取、伪造、破解等现代化犯罪的危害的方法、以 及相关的设备和系统。本发明也旨在增强各种数据图像和数据卡的功能性，使其减小因人 为或非人为的毁坏所造成的损失。本发明提供一种数据图像，包括基底；设置在基底上的数据图 像；其特征在于，该数据图像还包括检测标记，该标记包含选自该 数据图像的组成材料本身固有的化学元素和/或外加的化学元素中的 至少一种化学元素。根据本发明的上述数据图像，其特征在于，所述标记当被能量照 射时，发射特定X荧光光谱。根据本发明的上述数据图像，其特征在于，所述标记当被能量照 射时，发射特定红外荧光光i瞽。根据本发明的上述数据图像，其特征在于，所述标记的识别特征 包括下列一种或多种标记物、标记物的浓度、标记物之间的浓度比、 标记物的空间分布、以及上述的任意组合.根据本发明的上述数据图像，其特征在于，标记物的最低含量是 100ppb-50卯m，并可以随着技术的发展进一步的降低其最低含量。根据本发明的上述数据图像，其特征在于，所述至少一种标记物 是原子序数在5以上的元素，优选的是原子序数在22以上的，属于d
区和f区的元素，更优选的是选自以下化学元素中的元素锶，铷， 钇，铯，镧，铈，镨，钕，钐，铕，礼，铽，镝，铒，镱。根据本发明的上述数据图像，其特征在于，所述标记包含至少两 种标记物。根据本发明的上迷数据图像，其特征在于，定义所迷标记物中一 种或多种标记物为基准标记物，所述基准标记物优选原子序数在5以 上的元素，进一步优选的是原子序数在22以上的，属于d区和f区的 元素，更优选的是选自以下化学元素中的元素锶，铷，钇，铯， 镧，铈，镨，钕，钐，铕，礼，铽，镝，铒，镱，更进一步优选选自 钇，镧，铈，铕，镱，其它各元素的量以基准标记元素的量为准，乘 以整数倍或小数倍。根据本发明的上述数据图像，其特征在于，所述数据图像为条形码。本发明还提供一种数据卡，包括基底；基底上的电子材料或电 子电路；其特征在于，该数据卡还包括检测标记，该标记包含选自 数据卡的组成材料固有的化学元素和/或外加的化学元素中的至少一 种化学元素。根据本发明的上述数据卡，其特征在于，所述标记当被能量照射 时，发射特定X荧光光谙。根据本发明的上述数据卡，其特征在于，所述标记当被能量照射 时，发射特定红外荧光光谱。根据本发明的上述数据卡，其特征在于，所述标记的识别特征包 括下列一种或多种标记物、标记物的浓度、标记物之间的浓度比、 标记物的空间分布、以及上述的任意組合。根据本发明的上述数据卡，其特征在于，标记物的最低含量是 100卯b-50ppm，并可以随着技术的发展进一步的降低其最低含量。根据本发明的上述数据卡，其特征在于，所述至少一种标记物是 原子序数在5以上的元素，优选的是原子序数在22以上的，属于d 区和f区的元素，更优选的是选自以下化学元素中的元素锶，铷， 钇，铯，镧，铈，镨，钕，钐，铕，釓，铽，镝，铒，镱，根据本发明的上述数据卡，其特征在于，所述标记包含至少两种 标记物。根据本发明的上述数据卡，其特征在于，定义所述标记物中一种或多种标记物为基准标记物，所述基准标记物优选原子序数在5以上 的元素，进一步优选的是原子序数在22以上的，属于d区和f区的元 素，更优选的是选自以下化学元素中的元素锶，铷，钇，铯，镧， 铈，镨，钕，钐，铕，礼，铽，镝，铒，镱，更进一步优选选自钇， 镧，锌，铕，锪，其它各元素的量以基准标记元素的量为准，乘以整 数倍或小数倍。根据本发明的上述数据卡，其特征在于，所述数据卡为磁卡、光 电卡、IC卡，包括接触式卡，如接触式加密卡、接触式非加密卡、接 触式CPU卡、接触式TM卡；非接触式卡，如非接触式加密卡、非 接触式ID卡、非接触式CPU卡、非接触式双界面卡、非接触式卡电 子标签等。本发明还提供一种保护数据图像或数据卡的方法，包括定义用于该保护数据图像或数据卡的检测标记，该标记包含选自 数据图像和数据卡本身固有的化学元素和/或外加的化学元素中的至 少一种化学元素；提供数据库，该数据库包含所述标记的数据；检测所述数据图像或数据卡发出的信号，生成检测数据，用该检 测数据与数据库内的数据进行比较；根据比较结果，如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据 卡是真，则继续进行数据图像或数据卡本身的扫描；如果由数据库确 定所述要检测的数据图像或数据卡是假，则不进行数据图像或数据卡 本身的扫描。根据本发明的上述方法，其特征在于，在检测标签发出的信号时， 首先用激发源照射要检测的条形码标签，所述激发源选自X光激发 源，y射线激发源、a射线激发源、电子束激发源、紫外激发源、可见
光激发源、红外激发源、激光激发源、核磁共振激发源或它们的组合； 然后用检测器检测条形码标签发出的信号，所述检测器选自X荧光 检测器，Y射线检测器、a射线检测器、电子束检测器、紫外线检测器、 可见光检测器、红外线检测器、激光检测器、核磁共振检测器或它们 的组合。根据本发明的上述方法，其特征在于，检测下列一种或多种所述 标记的识别特征标记物、标记物的浓度、标记物之间的浓度比、标 记物的空间分布、以及上述的任意組合。根据本发明的上述方法，其特征在于，数据库还包含至少一条与 该数据图像或数据卡相对应的信息，所述信息包含下列中的一种或多 种的组合用于识别数据图像或数据卡的信息、用于对数据图像或数 据卡进行管理的信息、在标记之后向数据库中不断加入、删除、更改 的其它自定义信息，所迷各种信息分级存储于各个数据库中，在授权 的条件下可以相互调用。本发明还提供一种数据图像或数据卡的读取系统，包括数据图 像或数据卡的读取器，用于读取数据图像或数据卡本身的信息；激发 源，用于激发数据图像或数据卡上的检测标记；检测器，用于检测所 述检测标记发出的荧光；和计算机控制系统，该计算机控制系统包含 具有所述标记的数据的数据库。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，所述激发源选自X 光激发源，Y射线激发源、a射线激发源、电子束激发源、紫外激发源、 可见光激发源、红外激发源、激光激发源、核磁共振激发源或它们的 组合；所述检测器选自X荧光检测器，y射线检测器、a射线检测器、 电子束检测器、紫外线检测器、可见光检测器、红外线检测器、激光 检测器、核磁共振检测器或它们的组合。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，检测器检测下列一种 或多种所述标i己的识别特征标i己物、标记物的浓度、标记物之间的 浓度比、标记物的空间分布、以及上述的任意组合。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，检测器检测所述数据
图像或数据卡发出的信号，生成检测数据，计算机控制系统用该检测数据与数据库内的数据进行比较根据比较结果，如果由数据库确定 所述要检测的数据图像或数据卡是真，則继续进行数据图像或数据卡本身的扫描；如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据卡是假，则不进行数据图像或数据卡本身的扫描。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，所述计算机控制系统 为计算机网络，包括检测器上的数据处理分析装置、本地数据处理终 端、和远程数据处理中心，数据库包括数据分析处理装置上的终端数 据库、和/或本地数据处理终端上的本地数据库、和/或远程数据处理 中心的远程中央数据库。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，数据库还包含至少一 条与该数据图像或数据卡相对应的信息，所述信息包含下列中的一种或多种的組合:用于识别数据图像或数据卡的身份的信息、用于对数 据图像或数据卡进行管理的信息、在标记之后向数据库中不断加入、 删除、更改的其它自定义信息，所述各种信息分级存储于各级数据库 中，在授权的条件下可以相互调用。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，计算机控制系统对所 得到的数据进行选择性定义，将定义后的数据形成为指紋数据。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，各级数据库存储指紋 数据，通过对检测标记的检测获得的数据与数据库中的指紋数据相比 较，确定所述数据图像或数据卡的真伪。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，所述检测器可以被授 权或被取消授权，该授权或取消授权通过设置于检测器上的授权控制 器完成，和/或通过与检测器相连接的终端数据库，和/或通过与检测 器相连接的本地数据库、和/或通过远程中央数据库进行远程控制授权 或取消授权，授权控制器包含开机密码，生物传感器，机械开关，电 源开关。根据本发明的上述读取系统，其特征在于，所述数据经授权和加 密后存入数据库，或授权和加密后与数据库中的指紋数据相比较。 根据本发明的上述读取系统，其特征在于，所述计算机控制系统 的数据处理采用集群系统，釆用分布式计算。本发明的标记方法，无法被复制、仿造、剥离、转移，可以隐藏 于数据图像和数据卡当中，成为数据图像和数据卡的一部分，所以使 用方便，且配比准确。由于使用了多种元素，其配比变化范围较大， 可形成大量的设计配方，可有效防止配方重复，使每一个配方具有唯 一性，且本方法利用了荧光光谱法来测定标记的元素配比，重复性好， 准确率高。化学标记物，尤其是元素标记物具有永存性，即使数据图 像和数据卡被焚毁，只要基底存在，仍能分析认证出原有的全部信息。本发明的检测分析系统建立了用于安全和管理的数据库，可以保 证数据的使用安全，可实时实地的快速进行检测、鉴别和信息反馈。对检测系统的跟踪定位和远程授权控制技术，可以保证系统在丢 失或被非法盗用的情况下，所有者依然可以对其进行有效的远程安全 控制。本发明的条形码可以有效地防止现有的普通条形码容易被复制、被 转移的情况，由于所述检测标记是肉眼无法看见的，也是无法通过复印 等方式复制、转移的。即使有人恶意的复制标识，将无法通过识读器的 识读，或者无法得到完整的标识，这样就可以有效的保证标识的唯一性。


图1表示本发明实施例中检测标记及其检测的示意性结构方框图；图2表示本发明实施例中检测器检测到的光谱例子； 图3表示本发明实施例中纸燃烧前检测器检测到的光谱图； 图4表示本发明实施例中纸燃烧后检测器检测到的光谱图 图5表示本发明实施例中一种便携式识读器的外形透视图； 图6表示本发明实施例的数据库系统结构示意具体实施例方式
以下进行详细描述。本领域技术人员可以理解的是，本发明的实 现方式并不局限于下面将要描述的具体方案，可以在领会和理解的基 础上进行各种变化和修改而不偏离本发明请求保护的主题。本发明针对各种数据闺像和数据卡提供保护性措施和功能性的增 强。这里，本发明的"数据图像"包括各种在基底上印有数据标识的图像，常见的如各种条条形码标签，包括目前世界上常用的码制ENA条形码、 UPC条形码、二五条形码、交叉二五条形码、库德巴条形码、三九条形 码和128条形码等，此外，按形态划分，又包括普通一维条码、二维条 码(例如PDF417条码)、和正在研制的未来多维条码。本发明的"数据 卡"包括各种在基底上携有各种带功能性的电子材料或电子电路的卡，包 括但不限于磁卡、光电卡、IC卡，IC卡又包括各种接触式卡，如接 触式加密卡、接触式非加密卡、接触式CPU卡、接触式TM卡；各 种非接触式卡，如非接触式加密卡、RFID卡、非接触式CPU卡、非 接触式双界面卡、非接触式卡电子标签等等。其中的基底包括本领域使用的各种材质的基底，包括但不限于 金属、橡胶、塑料、玻璃、石材、陶瓷、布匹、木材、油墨、纸品、 粘胶、皮类、各种有机和非有机材料等。本发明对各种数据图像和数据卡的保护措施是在数据图像和数据 卡的组成部分(如基底；基底上的电子材料，如磁性材料、光电材料； 組成部件，如各种电子电路和芯片)中提供具有特定焚光光谱的标记 物。概括地讲，本发明提供的保护数据图像或数据卡的方法，包括 定义用于该保护数据图像或数据卡的检测标记，该标记包含选自数据 图像和数据卡本身固有的化学元素和/或外加的化学元素中的至少一 种化学元素；提供数据库，该数据库包含所述标记的数据；检测所述 数据图像或数据卡发出的信号，生成检测数据，用该检测数据与数据 库内的数据进行比较；根据比较结果，如果由数据库确定所述要检测 的数据图像或数据卡是真，则继续进行数据图像或数据卡本身的扫描； 如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据卡是假，则不进行数 据图像或数据卡本身的扫描。
以下首先描述本发明采用的标记物标记与检测原理。 本发明的标记的检测、鉴别方法主要是基于荧光光谙法。 荧光光谱法本身已经是一项成熟的技术，可用于识别物质中的标 记物，特别是元素标记物、元素的浓度、以及元素的比例等.元素通过其特征X光发射波长或红外发射波长或其它能量进行识别，被发现的元素通过测量其辐射的特征强度确定比例.所有的原子都有固定的电子数量并在原子核周围排列成轨道。在荧光光谱法中，射线从激发源(例如，可以是X射线、Y射线、a射 线、电子束等)发射并撞击样品。来自激发源的射线有足够的能量撞 击里层轨道上的电子。当此撞击发生的时候，内层电子以光电子形式 被击出，内层电子轨道上出现空穴，而这种状态是不稳定的。此时外 层轨道上的电子将跃迁到内层轨道上的空穴以恢复稳定。由于电子从 外层轨道跃迁到内层轨道，将发射出射线，这种射线即为X荧光射 线。X荧光射线的能量由最初和最终轨道之间独特的跃迁能量的不同 而决定。由于X荧光光谱法检测的是原子(化学元素)的内层电子的跃迁 而产生的X射线，因此，它不受被分析数据图像和数据卡化学反应(化 学键)变化的影响，从每一化学元素发出的X射线带有特定和唯一的 光谱标识，从而允许确定特定的元素标记是否存在于数据图像和数据 卡中。实际上，任何元素或分子化合物都可以作为特定标记物使用，经 过能量照射而发出独特的荧光光谱。因此，本发明所检测的荧光射线 不限于x光波段的荧光射线，也可以包括紫外、可见、红外等波段的 荧光射线。其中最常见的是各种元素发出的x射线荧光谱、以及元素分子和基底中的内在和外加的分子发出的红外荧光光谱。关于元素分子或分子化合物的标记与检测原理与上述x荧光发射与检测的原理类似，只不过分子光谱反映的是分子结构的特征能级变化，因而能够检 测相应的以分子和分子化合物形式存在的特定标记。相应地，本发明也可以利用核磁共振检测技术激发元素或分子，检测元素或分子核磁
矩裂变的精细光谱结构。从而通过多种光谦结构的结合，可以选择性 地检测更为丰富的标记光谱.元素和分子标记(又称标记物)的物理和化学性质十分稳定，无 毒无害无污染、耐高温、不挥发、不会被磨损和剥离、抗强酸强碱、 不溶于水和一般的有机、无机溶剂，不会破坏数据图像和数振卡表面和内部结构，即使被标记的数据图像和数据卡遭到磨损、洗涂、焚烧、 变形或腐蚀，标记物信息仍然可以存在。标记物可制成液态或固态或 气态、无色或有色的，以适应标记需要和达到隐形或显形的目的。标 记物可以标记在任何大于原子体积的材质基底上，包括但不限于、金 属、橡胶、塑料、玻璃、石材、陶瓷、布匹、木材、油墨、纸品、粘 胶、皮类或特性材质的物品上，同时不受被标记物品形态各异或体积 大小影响，也不会改变物品本身的品质和不影响物品的原成分比.例如，即使在纯金中加入"元素标记"，其含金量仍能达到99.99%,此外， 利用荧光光谱法来测定标记物的元素配比，重复性好，准确率高。 实例以下举一个具体的例子，来初步说明化学标记物的标记方法及其 可行性在一种数据卡的基底(纸张基底)上加入化学元素标记，对含有 该标记的纸张用能量照射，并用X荧光检测器进行扫描，得到该纸张 的X荧光光谱图，如图3所示，其中峰1，2是纸的其他成份，峰3是 本化学元素标记的峰值。随后，让该纸张基底燃烧，待其自行停止燃烧后，用X荧光扫描 器对残留物再次进行扫描，得到该纸张燃烧后的X荧光光谱图，如图 4所示将上面两张光谱图进行对比，可以清楚的看到，即使数据图像和数据卡本身的状态被改变(甚 至焚毁)，标记仍然不会被改变，而且还能完整地保留下来，无论对 标记进行摩擦或任何形式的处理，标记还会存在于甚至毁坏的数据图 像和数据卡上.以下详细说明本发明的标记物标记技术。 参见图1，在要标记的数据图像和数据卡上存在或设置包含至少一种化学元素的检测标记100，该至少一种化学元素可以是数据图像和数据卡内的材料内在固有的，也可以有意外加的，也可以是同时包 括内在的和外加的标记。用激发源(例如，X光发射管lOl发射的X光ll，也可以是红外光等其它能量形式)扫描该数据图像和数据卡以便激发其中包含的所述至少一种化学元素标记，X荧光检测器的探测器102 (也可以是检 测红外光的其它类型检测光电检测器)探测到包含至少一种化学元素 的标记所发射的X荧光12，通过AD转换生成X荧光光谱的数字信 号(光谱数据)。X荧光光谱的一个例子可参见图2 (其中示出了多 种元素存在时的X荧光光谱)。然后将该数据通过PDA 103和链接 34传输并存储与数据库104中，作为所述包含至少一种化学元素的标 记的数据。作为选择，在此同时或在此之后，可以对应所述标记的数和数据卡的各种其它信息。在此说明的是，X荧光光谱的数字信号可 以进一步被编码成各种编码数据，例如形成为包含元素的信息、元素 浓度的信息、元素浓度比的信息、配方的信息、数据图像和数据卡的 信息的所谓指紋数据，将此指紋数据存储于数据库104内用于以后的 比较。这些编码或未编码的数据在此统称为"标记的数据"。根据本发明，标记的数据可以有多种生成方式，上述方法是一种 通过扫描样品的方式获得标记的数据的方法。本发明还可以依靠数据 库内事先存储的如光谙资料经过计算而获得标记的数据。由于各种荧 光光谱法本身已经是一项成熟的技术，因此一个数据库内可以已经存 储根据各种配方处理样品后将产生的相应光谱数据的大量资料，因此 数据库可以为要标记的数据图像和数据卡通过随机计算来选择任何一种适当的配方来处理数据图像和数据卡，或者使用多种基本配方的组 合来处理数据图像和数据卡，并能够计算出这样处理数据图像和数据 卡后的数据作为该数据图像和数据卡的标记的数据储存起来。这一方法不需要通过实际探测即可获得标记的数据，因而属于通过计算或组
合的方法而获得标记的数据的方法.当然，也可以包括通过人工计算 和/或组合的方法获得的数据。概况地说，本发明中的数据包含通过扫 描样品、数据库计算和/或组合、人工计算和/或组合的方法，或所述 方法的组合所得到的数据.根据本发明，如果数据图像和数据卡的标记物的荧光光谱含有多 种(至少大于两种)元素的光谱时，数据库可以选择其中一种或几种 元素发出的光谱转化为标记的数据(例如指紋数据，相关解释见后文) 存储起来，而不是将其中的所有元素发出的光谱转化为标记的数据(指 紋数据)。即，通过数据库可以对光谱数据进行选择性识读.以下将 进行更加详细的说明。标记物可以是本领域技术人员已知或未知的任何能够通过能量照 射而发出独特荧光光谱的任何合适的元素和/或化合物。从理论上讲， 元素可以是周期表中列出的任何一种或多种元素及其化合物。但考虑 到光谱的明显性、检测的方便性和物质的低毒性等因素，优选的是原子序数在5以上的元素，更优选的是原子序数在22(钛)以上的元素， 属于周期表中d区和f区的元素，更优选的是选自以下15种化学元素 中的元素锶，铷，钇，铯，镧，铈，镨，钕，钐，铕，礼，铽， 镝，铒，镱.标记可以是外加的元素和/或化合物，也可以是数据图像和数据卡本身的材料中固有的元素和/或化合物。当某种标记是数据图像和数据 卡本身固有的元素和/或化合物时，可以是在数据图像和数据卡的至少 一部分上存在着的成分。元素标记加入的量可依据所使用的元素的量和能量的需要来确 定。例如，标记元素的最小量可以由荧光分析器的检测界限确定。例 如，标记元素最小量通常可以在约100ppb-50ppm。例如，如果标记 的浓度可以至少为lppm，并且从l-1000ppm变化，从而针对每一元 素可形成至少1000个浓度的标记。也可以使用更大量的标记，或者更 小的最小浓度(例如，随着技术的进步，进一步降低最低含量是可能 的)。在很多应用过程中，由于栽体溶液的挥发，浓度会有所增加。
例如，在数据图像的基底表面的印刷墨水中存在的标记元素的浓度，是最初的墨水中的3倍，但此时每种元素的相对比例仍然是不变的，标记元素可以以多种形式在数据图像和数据卡中存在。例如，可 以以任何含有该元素的化合物(例如盐)或大分子、小分子形式存在， 可以单独加入也可以与其它成分一起加入数据图像和数据卡中。事实 上，标记元素可以与各种成分和/或添加剂结合构成混合物和/或溶液， 各种成分和添加剂可以为调整X荧光特性、调整结合特性、提高稳定 性等各种目的而加入。例如，该元素可以以无机盐和/或有机盐的形式 存在，比如它们的硝酸盐、氯化盐、和/或草酸盐，以上无机和/或有 机盐溶液是渗透力极强的溶液。与溶剂混合构成渗透力极强的溶液， 使用时还可适当考虑各种其它因素，例如，在所述无机和/或有机盐的 种类选择上，硝酸盐是较优选的，但氯化盐的价格则较低。用于同一 组标记的盐类优选的是同一类的盐.数据图像和数据卡中的上述至少 一种标记形成的输出光谱提供了 数据图像和数据卡的区别性"代码"，这种代码可以基于标记的数量、 类型的存在与否，以及相同或不同标记的浓度比例以及标记在数据图 像和数据卡中的位置，和上述特征的各种任意組合。例如，同一元素 在lppm-1000ppm浓度之间以l卯m的增量存在，则可提供1000种 代码。又如，加入不同标记的各种浓度可以提供更多的代码，相同或 不同的标记结合数据图像和数据卡本身固有的成分作为附加标记可以 提供更多的代码，将数据困像和数据卡分为多个部分并对每个部分分 别提供不同标记的各种浓度可以提供进一步更多的代码。例如，图2显示的X荧光检测光谱中，能够识别出Fe、 Cu、 Rb、 Sr、 Mo等各个标记元素的存在；每种元素的峰值强度与背景强度的 比值可以代表该元素的存在浓度；或者各种元素的峰值强度比代表各 种元素的相对浓度比；上述各种参数形式可以任意组合以提供更多的 代码。元素标记可以在数据图像和数据卡的生产中，可以在不改变企业 原有生产工艺流程和增添设备的前提下，在数据图像和数据卡制作过
程中加入，(比如在加工塑料制品的过程中加入)和/或制造之后加 入。在数据图像和数据卡制造过程中加入时，标记可以作为外加成分 混入，甚至可以作为被制造数据图像和数据卡本身的成分加入。标记 附着在数据图像和数据卡表面或渗入到数据图像和数据卡内部作为信 息点，使其不可复制、仿制、转移与剥离。标记可以加入到数据图像和数据卡的任何部位(包括表面)。例 如，在生产过程中可以将标记均匀地加入到数据图像和数据卡的基底 的整个体积中去。又例如，可以掺杂掺入到数据图像和数据卡的基底 的特定部分(例如立方体的四个角)从而只在数据困像和数据卡的该 特定部位才能检测到标记。又如，可以利用标记数量、类型、浓度的 各种组合在数据图像和数据卡的多个位点生成一维、二维或三维的各 种形状和图案，从而当扫描物体的标记时，标记元素相对于物体位置 的一维、二维或三维浓度分布也构成一种代码.标记在数据图像和数据卡制造后加入时，标记可以作为一种杂质 注入，可以作为一个涂层或膜层用各种已知的化学和物理方法涂镀或 沉积，标记也可以是形成的涂层或膜中结合进去的一种成分，可以采 用包括但不限于涂抹、喷涂、沉积、浸泡、搅拌、和/或印刷等多种方 式。例如，在一个实施例中，标记可以以元素或化合物结合进液体的 溶液或悬浊液中，当喷射到物体上以后，栽体溶剂挥发或凝固，而其 中的标记元素会附着于欲标记的数据图像和数据卡或表面和/或渗入 数据图像和数据卡内部，从而形成稳定的标记。化学元素标记加入时可以做成无色的，形成隐形标记；也可以做 成有色的，形成显性标记，当数据图像和数据卡上设置有图案时，可以将检测标记加入形成 图案的油墨中，如数据图像的印油中，或将标记直接刷涂在其表面。以下示例性地叙述一个典型的外加元素的工艺过程，但本领域技 术人员可以理解，以下描述不构成本发明的限制。在该工艺过程中加 入标记元素的配置主要以质量为基准，设计出不同的标记元素配方， 利用已配制好的标记元素的标准溶液，将其加入到一定量的栽体中，
从而形成一种化学元素标记。概括地说1. 选择含有所需要的标记元素的化合物以及元素比例；2. 选择栽体，按照配方将一定量的标记元素的化合物与栽体相混合；3. 将第2步中混合好的含有化学元素标记的物质与要标记的数据 图像和数据卡相结合，形成化学元素标记。所述标记元素的化合物包括该标记元素的无机盐和/或有机盐.在 同一个化学元素标记中，优选使用同一类的盐。所述载体包括有机 溶剂和/或无机溶剂、固态粉末等。在上述笫3步中，可以在数据图像和数据卡的生产过程中加入， 还可以通过包括但不限于涂抹、喷涂、沉积、浸泡、搅拌、和/或印刷 等方式将混合好的含有化学元素标记的物质与要标记的数据图像和数 据卡相结合，载体溶剂挥发或凝固，而其中的标记元素部分附着于数 据图像和数据卡表面，部分渗入数据图像和数据卡内部，形成化学元 素标记。更具体地说，可考虑以下工艺准备标记元素的标准溶液。根据设计好的配方，可以利用配制标 准溶液的方法配制好各种化学元素标记的一定浓度的标准溶液，该溶 液的溶剂通常是水。再利用该标准溶液来配制化学元素标记.这样更 便于操作。选择载体。载体是利于将化学元素与被标记的物质相结合的物质。 载体可以与以上标记元素的水合物的标准溶液不相溶，且标记元素能 与载体溶剂分开。应用时，主要要求是有利于该标记元素的表面附着 于被标记数据图像和数据卡的表面和渗入数据图像和数据卡内部.作 为选择，溶剂型载体可以是水或者乙醇等，制成均相溶液，使标记元 素可以完全地或部分渗透进入数据图像和数据卡中。在应用时，将标 记元素和栽体混合在一起，并按需要的最小量，附着于数据图像和数 据卡表面和渗入数据图像和数据卡内部。标记元素可以在任意表面和 任意温度或者任意环境下使用。栽体的关键作用是附着在数据图像和
数据卡表面足够长时间，以便使化学元素标记可以附着于数据图像和 数据卡表面和渗入数据图像和数据卡内部.很多数据图像和数据卡表面，如木头，纸张，橡胶，或是轻型的钢材等，都可以迅速完成渗 透过程。更致密的物质，如塑胶和铬合金等，在配合超常规载体溶 剂的条件下，渗透过程可能需要较长时间。具体地讲，可选择的载体类型优选以下几类I、 可与标记元素形成多相混合物该栽体溶剂是有机栽体溶剂可 以包括脂肪烃，芳香烃或是醇类等，(具有代表性的是油溶漆，清漆 和虫漆)。操作者因职业接触而需要考虑的安全问題是选择适合载体 溶液的另一个因素。基于这种考虑水和醇基的溶液可能是潜在刺激性 气味最低的。各种可流动的清漆，可以自然硬化，不需要任何催化剂， 干燥后可以形成洁净、坚硬的表面，可以和很多表面紧密结合，在大 多数数据图像和数据卡表面上很薄，几乎看不见。干燥后(3-5天)， 可以抵御大多数普通溶剂的溶解，该类漆的溶剂通常是芳香烃，如 甲苯。本发明的优选载体溶剂清漆。可以用于金属、塑料等数据图 像和数据卡，大约在10分钟变干，并在30天内硫化，气味小，所以 可用于各种场合，表面坚硬，有很好的耐酸性。II、 与标记元素形成均相混合物水溶性栽体溶剂可以是乙醇， 乙二醇以及占组分大部分百分比的其它水溶性表面活性成分.可形成非常柔和的均相标记组合物，载体溶剂迅速变干，而标记元素却保留 在数据图像和数据卡上，该类栽体溶剂还可以用于塑料基底的数据图 像和数据卡。III、 环氧类树脂该树脂在使用时，是与另一种催化剂相混合， 之后固化，但是在使用之前也会有相当数量由于变硬而损失无法使用。 该环氧类树脂具有很强的渗透性，并且有很好的耐酸性及抗溶解性， 使用该栽体溶剂时，标记可以形成为可见的。对于标记好的数据图像和数据卡，在对数据图像和数据卡本身的 信息进行扫描之前，先检测所述数据图像或数据卡发出的荧光信号(用 能量源照射并用荧光检测器检测)，生成检测数据，用该检测数据与
数据库内的数据进行比较。根据比较结果，如果由数据库确定所述要 检测的数据图像或数据卡是真，则继续进行数据图像或数据卡本身信息的扫描；如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据卡是假， 则不进行数据图像或数据卡本身信息的扫描。由此，仿冒数据困像和 数据卡只能伪造显性标记，却不能伪造隐性标记，即使该数据图像和 数据卡是被盗用、伪造、破解等手段获得的。由于隐藏的检测标记无 法伪造，或者伪造人根本不知道需要检测什么标记，因此，该数据图 像和数据卡无法通过数据库的检验，最终被拒绝使用，本发明比已有的各种密码保护法具有优势。各种常规数据卡上虽 然使用各种密码保护法，但它仍然是数字方法，是数字方法就有破解 的可能。本发明物理或化学地加入检测标记，它是无法破解的。此外， 如前所述，由于检测标记的形成过程简单、不过多增加生产企业的成本， 能够为生产经营企业所接受，相比之下，其它目前的替代保护技术，例 如各种电子芯片技术，增加的是"芯片"级成本，不容易被生产企业接受， 因此，本发明也具有显著的经济效益。在设计一組化学元素标记組合物时，本发明一个优选的方案是采 用基准标记的方法确定。基准标记的选择可以建立标记和数据图像和 数据卡以及所有者之间的联系，携带着用户或用户地点等的专有信息. 例如，同一机构发行的数据卡可以加入同一个或多个元素标记作为基 准标记；销售于同 一国家的数据卡可以使用同一个或多个元素标记作 为基准标记，而销售于不同国家和地区的则使用不同元素标记作为基 准标记等等，这样便于数据库的管理、统计和计算。当然，也可以任 意选择一种或多种元素为基准标记。该基准标记可以是所使用标记元 素中的任意一种或多种，也就是说，基准标记元素优选原子序数在5 以上的元素，进一步优选的是原子序数在22以上的，属于d区和f 区的元素，更优选的是选自以下化学元素中的元素锶，铷，钇， 铯，镧，铈，镨，钕，钐，铕，轧，铽，镝，铒，镱，更进一步优选 为例如钇，镧，铈，铕，或镱5种。当设计标记组合时，例如包含 3~6种元素，外加一个基准的标记，标记组合物中其它各元素的量可
以以基准标记的量为准，乘以整数倍或小数倍，这样各种元素的配比 就是一組数量比，特别优选的，可以是一组整数比，每一组配比都有 一个特有的数据编码。这样的配比设计，有利于管理和检测.例如， 只选择性识读其中 一个元素就可给出该数据图像和数据卡或用户在某 一方面的属性信息，而不必读取全部标记。又如，如果有人想要转移 标记原料(转移所有的原料是不可能的)或者预期的浓度由于自然风 化改变，某些元素的数量有可能减小，但是元素之间的比例将保持不 变。举例来说 一个独特的标记可以利用提及的15种元素创造出来。 基准标记一定存在其中。如果剩余14种元素结合按照从0到9的标准， 則可以存在1014-1= 99，999，999，999，999 种可能的独特化学元素标记，除 此之外，加上各元素的浓度、相对浓度、标记位置等的变化，数量如 此巨大，所以在应用时，可以做到不重复使用。数据图像和数据卡编码规则釆用上迷15种化学元素中的两种或 两种以上化学元素为一组进行组合，可以釆用奇数和偶数的方式来配 比组合。一个数据图像和数据卡加上外加元素和自己本身固有的元素可以 有大量的元素，从而构成大量元素的光谱，根据本发明的一个优选实 施方案，如果数据图像和数据卡的荧光光谱含有多种(至少大于两种) 元素的光谱时，通过数据库可以对元素的光谱采取选择性识读，即， 并不读取全部扫描得到的光谙作为标记的数据，而只选择其中一部分 元素的光谱形成为标记的数据储存起来，日后当该数据图像和数据卡 需要新的定义的时候，除了可以通过直接更改自定义信息的方法以外， 还可以将之前在该数据图像和数据卡上保存的元素作为新选择的元素 进行新的编码，从而对数据图像和数据卡进行新的信息的定义，达到 同 一数据图像和数据卡经过一次标记后，就能根据不同时期的不同需 要多次定义不同信息的效果。 一方面，对于特定的应用可以减小数据 比较时的计算量。另一方面，对光谱的选择性识读有利于应用中的安 全性即使有人想伪造数据图像和数据卡的标记，但面对大量的元素 标记，他并不知道数据库系统究竟读取哪些光详的数据，另外，他更 无法伪造检测数据以便向数据库请求认证，因为数据库中存储的标记 的数据并非简单扫描就能获得的。选择性识读无论通过实际扫描获得 标记的数据还是通过数据库计算和組合而获得标记的数据的情况下， 都可以由计算机自动随机选择或按照某种规律选择被选择识读的元 素，例如，某些情况下仅将基准标记选择为识读元素；更多情况下除 基准标记外，还选择其它元素例如选择原子序数最大的一个或多个元 素为识读元素；或者干脆完全采用随机选择。当进行识别时，计算机 会采用同样的逻辑对测量的光谱进行选择性识读，从而判定测量数据 与标记的数据的一致性。以下详细描述本发明的数据图像或数据卡的读取系统与相关的检 测设备和计算机控制系统.概括地说，本发明提供的数据图像或数据卡的读取系统，包括 数据图像或数据卡的读取器，用于读取数据图像或数据卡本身的 信息；激发源，用于激发数据图像或数据卡上的检测标记； 检测器，用于检测所述检测标记发出的荧光；和 计算机控制系统，该计算机控制系统包含具有所述标记的数据的 数据库。参见图1，当要检测一个数据图像和数据卡是否是已标记过的数 据图像和数据卡时，用激发源(例如，X光发射管lOl发射的X光ll 或红外激发源等合适的能量源)扫描要检测的数据图像和数据卡，X 荧光检测器的探测器探测到化学元素标记所发射的X荧光12，通过 AD转换生成检测数据，用该检测数据与数据库104内存储的标记的 数据进行比较，根据两者是否相同，以确定要检测的数据图像和数据 卡是标记品或是非标记品。根据比较结果，如果由数据库确定所述要 检测的数据图像或数据卡是真，则继续进行数据图像或数据卡本身信 息的扫描；如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据卡是假，
則不进行数据图像或数据卡本身信息的扫描。由此，仿冒数据图像和 数据卡只能伪造显性标记，却不能伪造隐性标记，即使该数据图像和 数据卡是被盗用、伪造、破解等手段获得的。由于隐藏的检测标记无 法伪造，或者伪造人根本不知道需要检测什么标记，因此，该数据图 像和数据卡无法通过数据库的检验，最终被拒绝使用。如果判断该数据图像和数据卡是标记过的真数据图像和数据卡， 则通过数据库还可以获得有关该数据图像和数据卡的所需信息。本领 域技术人员可以理解，上述判断两个数据是否相同的原则，是指两个 数据完全相同或者误差在允许的范围内。与对数据图像和数据卡定义标记的过程相对应，探测到的x荧光光谱的数字信号可以进一步被编码成各种编码数据，例如形成为包含元素的信息、元素浓度的信息、 元素浓度比的信息、配方的信息、数据图像和数据卡的信息的所谓指紋数据，将此指紋数据进行传输而与数据库104内事先存储的数据进 行比较。这些编码或未编码的数据在此统称为"检测数据"。本发明的检测设备主要是荧光检测设备或荧光检测器，简称检测 器。常用X荧光检测器或红外荧光检测器，在图l示意性示出的检测 器中，包括有作为激发源的X光发射管IOI用于向带标记IOO的数 据图像和数据卡发射激发光束11以便扫描数据图像和数据卡，本领域 技术人员可以理解，虽然图示实施例中X荧光检测器中的激发源使用 的是X光发射管，但激发源并不限制于X光发射管，可以是y射线发 射管、a射线发射管、电子束发射管或它们的各种组合等，只要能够 轰击元素标记导致发射出所述特定荧光光谱的任何能量发射装置.在 一个实施例中，激发源可以是连续可调的或分挡可调的变频电磁辐射 管，其频率覆盖范围可以包括X光波段以及波长更长的紫外、可见、 红外区域，通过这样的能够激发紫外、可见、红外辐射的激发源，可 以同时或单独激发与检测前述以元素分子或分子化合物形式存在的特 定标记。除上述各种光激发源外，本发明还可以通过应用电流线團或 永磁体向数据图像和数据卡同时施加磁场激发源，激发元素的核磁共 振精细光谱，核磁共振光谱也代表元素的特征光谱，从而可以选择性
地检测更为丰富的标记光谙。所有这些特征都在本发明的考虑之内.如果使用x光发射管作为激发源，则可以是例如由放射性同位素配合 准直导向装置所組成的放射源型激发源，或者由x光管及滤光系统组成的单色X光束激发器等本领域已知的激发源。荧光探测器102用于接收从标记发出的X荧光射线12或红外射 线等并通过AD转换转化为数字信号(检测数据)通过接口 23传给数 据处理分析装置103。当同时或单独激发前述以元素分子或分子化合 物形式存在的特定标记时，荧光探测器102也可以同时接收紫外、可 见、红外区域的荧光并转化为电信号传给数据处理分析装置103.荧 光探测器可以是例如正比计数管、多丝正比计数管、SiPiN 二极管等.数据处理分析装置103虽然图示为PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助理，它可以包括数据处理单元，数据存储单元 (例如ROM, RAM)，数据发射单元和数据接收单元)，但本领域 技术人员可以理解，它可以是任何有通信能力的计算处理设备。例如 各种PDA、掌上电脑、手机等。以下的例子中将主要以PDA为例进 行说明，但本领域技术人员可以理解，它实际上可以是任何位于检测 器上的数据处理与分析装置。该数据处理分析装置中存有实现其各种 功能的软件， 一般情况下，数据处理分析装置总是包括一个数据库， 在本发明的系统中称为终端数据库。数据处理分析装置103的终端数 据库中可能已经存储有针对待测数据图像和数据卡的标记的数据，从 而当接收到荧光探测器102传来的测量结果后直接与存储的标记的数 据进行比较，并从数据库中调出存储的有关用户及该数据围像和数据 卡的详细信息查阅。荧光检测器可以通过有线和/或无线方式与本地数 据库、远程中央数据库和/或其它荧光检测器的终端数据库相连接(在下面将更详细说明)，从而在授权的情况下，从本地数据库和/或远程 数据库下载调用本身终端数据库中没有的标记的数据，用于现场测量和识别。现场测量的数据和输入的信息也可以存入终端数据库，或通过有线和/或无线传输上传到本地数据库、远程中央数据库和/或其它X荧光检测器的终端数据库，及时相互更新数据。在一个实施例中，为 了方便使用，荧光检测器可以通过无线方式(WEP)与本地的网络相 连接，之后，再通过互联网或本地数据库以及远程中央数据库相连接， 此外，荧光检测器还可选择地包括提示灯、发声器或振动器等方便视 觉或触觉传感的装置。例如，当使用荧光检测器检测数据图像和数据 卡时，经过标记物标记过的数据图像和数据卡能够使检测器外壳上的 绿灯亮起，并发出"嘟嘟"的声响或产生震动感。而在检测没有经过元 素标记过的数据图像和数据卡时，则检测器只会红灯闪烁。在本发明的一个方面，荧光检测器设置有授权控制器和/或跟踪单 元、定位单元、遥控单元等(可以统称为管理单元，例如，它们都可 以设置在数据处理分析装置上，也可以设置在机身的其它固定部位)， 用于控制本身荧光检测器或其它X荧光检测器的授权或取消授权等. 也可以通过本地的开机密码或生物传感器(比如指紋传感器)来实 现授权，也可以通过远程控制终端对其进行授权或取消授权控制，通 过管理跟踪单元、定位单元、和/或遥控单元，远程控制终端可以实时 的管理跟踪、定位、和/或遥控任意一个荧光检测器(在数据库部分将 更详细说明)。在本发明的典型实施例中，荧光检测器可以制作成小体积(最大 长度为30厘米，重量不超过1.6公斤)、便携式的，使得能够进行现 场检测。这在当今技术条件下是可以实现的。荧光检测器轻便小巧、 可以手持，便于现场使用。这样设计的荧光检测器可以与数据图像和 数据卡本身的信息读取装栽集成在一起或合成为一体。例如，荧光检 测器和数据图像读取器(如条形码识读器、IC卡读取器等)是集成在 一起的。当打开扫描开关后，先使荧光检测器中的能量激发源工作， 检测标记物发出的荧光光谱并与数据库中的比较，当数据库认定数据 图像和数据卡合法后，再激发图像读取器(如条形码识读器、IC卡读 取器等)进行数据图像和数据卡本身的读取，否则，不进行数据图像 和数据卡本身的读取，从而拒绝不合法的数据图像和数据卡。这一控本领域技术人员可以理解，这里所说的计算机控制系统包括网络 形式的计算机系统，这是数据图像和数据卡读取系统中的计算机控制 系统通常采用的形式，包括检测器上的数据处理分析装置、本地数据 处理终端、和远程数据处理中心。由此，上述的数据库可以多级数据 库，即，包括数据分析处理装置上的终端数据库、和/或本地数据处理 终端上的本地数据库、和/或远程数据处理中心的远程中央数据库.可 以理解，本发明的用于检测标记的检测的计算机系统通常是与数据图 像和数据卡读取系统中的计算机控制系统结合或兼容使用的。因此，下文中，计算机控制系统有时称为数据库系统或数据库网络。鉴于数据图像和数据卡本身的读取设备属于现有技术内容，在此 不再重复描述，因此以下描述只涉及本发明关注的荧光检测器设备，在申请人设计的一个便携式荧光检测器中，激发源x光发射管，采用银或钨阳极，10-40kV, 10-50nA，设有5层滤光装置。探测器采 用SiPiN 二极管探测器〈230eVFWHM5.95keVMnKa射线，温 度范围-10匸至+50"€。电源为Li-on可充电电池(包括充电器)，并可 同时为PDA充电。PDA处理器为Intel 400 MHz, Microsoft Windows CE操作系统，数据储存采用128Mb存储器可存储20000个结果，1Gb 存储器可存储100000个结果。显示器为彩色高分辨率的触摸屏。该 PDA还具有基于GPS定位的接收和发射装置，以便使远程数据库能 够对其定位追踪。设有终端数据库的PDA可使用GPRS/CDMA/GSM 上网，或者WiFi/蓝牙上网。釆用基于其中之一的方式连接互联网， 接入数据库网络，实现无线传输和移动识读，实时无线传输数据或指 紋数据。被传输的数据可以只有不到20K左右的大小，采用以上方式 均可以在3秒内完成数据传输，足以完成实时识读的要求。该便携式装置的外形如图5所示。它具有仪器机身501;与机身 连成一体的手柄502，其上可设有启动开关，该开关可以是例如一个 指紋传感器，从而控制整个检测器的授权使用；检测器头部503中安 装有上述规格的X光发射管、X荧光探测器，使用时，头部的顶端513 垂直地靠近或接触被测数据图像和数据卡的表面或特定部位的表面， 即，对准被测物执行激发源的发射和扫描，同时，荧光探测器接收物
体发出的x荧光.在该便携式装置头部或机身同时集成数据图像和数 据卡本身的识读器，如条形码识读器、接触型IC卡识读器、RFID识 读器、磁卡识读器、二维码识读器、识读器等等。机身还包括尾部504， 其上设有卡槽505，用于插入数据处理分析装置506 ( PDA)，数据处 理分析装置506通过卡槽505上的接口与荧光探测器相连接，接收并分析荧光探测器探测的光谱转化的数据，以便做出判断或通过网络向 数据库双向传输数据.除数据处理分析装置506之外的荧光检测器的其余部分可以集成 为一个整体，即，数据处理分析装置506 (以及上面的显示器)可以 合并到与识读器(检测器)相连的数据处理终端上，这也是现有技术 中的数据图像和数据卡读取系统通常采用的构型.这一设计的优点在 于可以替换插入不同用途的PDA (即包含不同类型的数据库)，或者， 适用于插入多种类型的数据处理分析装置506，例如，卡槽505可设 计为具有交叠的卡区形状，从而适合插入多种体积和外形规格的PDA 或手机。例如，构建一个通用的荧光检测台(例如在大型公共场所， 如超市放置)，而个人使用的带有数据图像和数据卡读取装置的PDA 或手机(目前市场上已有这种PDA和手机)一旦插入在商场放置的荧 光检测嵌入式卡槽，通过接收从本地或远程数据库下载的资料后可以 立即变为具有本发明的检测"智能"的PDA和手机。当然，X荧光检测器也完全可以设计为将上述所有部件(包括数 据处理分析装置506)集成为一体的整体便携式设备。此外还可理解 的是，当例如构建通用的荧光检测合时，该荧光检测台不一定是一个 便携机的形式，而可以是台式或立式的，并结合进终端机的形式。在一个实施例中，为了方便核对某数据图像和数据卡的化学元素 标记，荧光检测器的终端数据库内，可存有包括资料标记名称表与标 记元素的指紋数据(可以是各标记元素的配比，或者以上配比或数据 再经编码得到的数据)。因此，当荧光检测器在使用中，确定化学标 记物信号存在，荧光检测器中的分析软件会读取到被检测标记物的数 据。因此当检测器探测标记物信号时输出得到的数据，该得到的数据
与已存储在数据库中的数据进行比较，确定该数据图像和数据卡的合 法性。在一种实施方式中，从荧光探测器输出的数据可以直接与数据处 理分析装置上的终端数据库中存储的数据进行比较，从而当即做出判 断并给出数据图像和数据卡合法性的信息。在另一种实施方式中，从 荧光探测器输出的数据被传输到远程数据库(例如一个远程数据中心 中)与其中存储的数据进行比较，从而由远程数据库传回判断并获取 与数据图像和数据卡有关的信息。在使用者看来这两种结果是一样的， 使用者感觉不到数据计算或者鉴定是怎样的过程。然而实际上，在后 一种方式中，远程数据库(数据中心)可以采用集群系统和分布式计 算进行数据处理，有效利用计算机资源，提高计算精度和性能，降低 检测时间，因为如果计算量很大的话，在荧光探测器的终端数据库可 能难以承受巨大的计算任务。此外，终端数据库毕竟容量有限，而远 程数据中心则容量"无限"。由此，可以将计算任务和存储任务从终端 数据库转嫁到远程数据中心，而在使用者看来，感觉到检测器上的终端数据库是容量"无限"和计算速度飞快的。这在没有本发明数据库体 系的现有技术中是无法做到的。因此，后一种方式是本发明的一种更 为优选的方式。在需要通过与本地或远程数据库相互传输数据而做出判断和获取信息时，根据一种实施方案，数据处理分析装置可将从x荧光探测器 接收的数据输出转化为一种标准的或非标准的编码数据形式，例如图2所示的光谱，不同元素在横轴(X轴方向)上可以唯一识别其位置， 从而被指配各自唯一的数值或字符，每一元素在纵轴(Y轴方向)上 表示的不同浓度信息可以被指配不同的数值或字符，从而可以构成各 种数据矩阵符号的2D符号码或者以位置组合关系按一定规则对应出 的ASCII码。数据处理分析装置将直接的光谱数据输出转化为编码的 数据输出，然后再将数据通过有线或无线方式与本地或远程数据库传 输的好处在于可以将X荧光的输出表达标准化，对于已经建立了标准 化的码传输的数据库，例如已经建立了某种2D码的传输和逻辑关系
的数据库可以直接拿来使用，而不必让已有的数据库知道或"学习"如 何将光谱数据输出"翻译"成它本身知道的数据码的方法。当然，数据 处理分析装置完全可以直接将接收的数据输出(例如经过加密后)与本地或远程数据库传输.已经概括地描述了 x荧光检测器设备，但是， 本领域技术人员能够理解，荧光检测器还可以构成多种灵活的设计方 案从而方便多种目的和用途。例如，为了方便大范围地使用荧光检测器，荧光检测器可以釆用 嵌入式方案，包含板级方案，模块化方案，进一步包含芯片级方案。例如，构成台式或立式机形状，采用RAM或ROM存储指紋数据， 而分析处理程序固化到ROM中，同时提供丰富的外围调用接口，如 智能卡/蓝牙等通讯接口 。同时对提供运行在各种智能设备上的程序， 方便在手机等设备上使用。如采用直接提供芯片级的解决方案。将 DSP、固化了分析处理程序的ROM芯片、RAM芯片集成封装到一块 FPGA芯片中，该芯片可以完成上述通用设备的所有的功能。而识读 的传感器部分做成外部通用设备，也提供丰富的外围调用接口与其它 设备对接，如X光、激光、红外、紫外等。除了上面描述的以外，本发明还可以为本发明的检测标记的检测 技术提供强大的数据库支持，即，用于安全与管理的数据库系统。以 下进行详细描述。一个典型的系统构架600如图6所示。系统600包括中央数据库， 可称为远程中央数据库602，本地数据库603、 604 (如与检测器相连 的终端机上的数据库)与远程中央数据库602可以分别设置在本地终 端和远程数据中心上，这里，下文中，数据库可以是指包括软件及其 相关硬件的系统，具有数据处理、控制等管理功能。本地数据库和/ 或远程中央数据库还可以通过现有的跟踪定位技术对进行检测的检测 器611-615或对已标记数据图像和数据卡进行跟踪、定位、遥控，此 外，也可以通过不同的X荧光检测器之间进行授权控制。每一个检测 器611-615上设置有终端数据库，该数据库中存储现场需要的相关的 用户及数据图像和数据卡的信息，也可以不存储而当需要时从其它数
据库调用。网络601可以是公众可接入的通信网络(例如互联网)， 可以是专用网络或包括公共和专用部分的混合网络，可以是无线通信 网络和/或数据通信网络，可以支持多种网络(例如CDMA、 GSM) 之间进行数据传输和共享。如前所迷，荧光检测器除了激发源和荧光探测器外还可以设置有 数据处理分析装置，该数据处理分析装置例如是PDA或任何其它类型 的移动、手持、和/或计算装置。 一个典型的数据处理分析装置包括数 据处理单元，数据存储单元，数据发射单元和数据接收单元以及显示 单元。所述终端数据库即存在于数据处理分析装置中。荧光检测器通 过有线和/或无线方式与本地数据库、远程中央数据库和/或其它荧光 检测器的终端数据库相连接。根据本发明的一个方面，在数据库网络的每一级数据库中可以建 立有关客户及相关数据图像和数据卡的信息数据，从而当确认所检测 的数据图像和数据卡是标记数据图像和数据卡时，可以打开该信息数 据，获得更多的相关信息。例如，在元素标记被合成时，元素编码自 动生成；被标记数据图像和数据卡的身份资料信息，可按自定义方式 在后期编制完成，并全部存储在中央数据库中，例如，可以包括数 据图像和数据卡属性、特征、产权等自定义信息，更详细地，还可以 包括以下一种或多种内容数据图像和数据卡的特征编码；数据图像 和数据卡的项目编码；数据图像对应的物品的生产日期；数据图像对 应的物品的批数、厂家、顾客、常规说明等等。除以上的静态信息外，根据特定的用途，也可以包括数据图像和 数据卡或数据图像和数据卡持有人的"动态"信息。例如，数据图像和 数据卡(以停车卡为例)持有人进出检测地点的时间信息和时间间隔 信息、从而能够计算相应的费用等。例如，通过使用计算机系统，每一个数据图像和数据卡(例如， 以证照、门禁、票据为例)都将获得自己的元素编码，在每个元素编 码被合成时，该元素编码所代表的该证照、门禁、票据的全部信息都 被采集并存储在计算机系统的数据库中。所述信息可以包括标记元
素代码、元素特征编码、证照编号、发证日期、使用期限、证件、证 照发行者及持有者的信息资料，甚至包括持有者的照片等等。上述证照、门禁、票据管理和使用部门可以使用便携式检测器， 在数据库系统的支持下，对各类证照、门禁、票据进行实时检测，以 鉴别证照、门禁、票据的真伪与时效，从而确保证照、门禁、票据的 真实性、有效性和安全性，例如，当与本地或远数据库相连时，返回便携式检测器的显示屏上的信息除包括"YES"或"NO"的判断夕卜，还可 返回并显示持有人的照片等个人资料信息，从而确保万无一失。概括地讲，所述信息数据包括下列中的一种或多种的組合用于 识别数据图像和数据卡或数据图像和数据卡持有人的身份的信息、用 于对数据图像和数据卡或数据图像和数据卡的持有人进行管理的信 息、在标记之后向数据库中不断加入、删除和修改的其它自定义信息， 从而便于对数据图像和数据卡和持有人进行查询、调用、统计、分析 与管理。本领域技术人员可以针对数据图像和数据卡和持有人的使用 需要对特定的数据自定义任何类型和内容的与相关数据图像和数据卡 关联的任何信息。这些信息可以同时或分级地存储于各级数据库中方 便相互调出使用。鉴于本发明为检测标记配合了强大的数据库支持功能，这为检测 标记的应用拓展了更广阔的应用空间。例如，针对如果数据图像被划 破、污染或是脱落，扫描仪无法辨认目标。各种数据卡一旦发生电子材 料失效(如磁卡的消磁)或电子电路(如IC )的毁坏则立即报废的情况， 由于本发明的每一个数据图像和数据卡同时拥有检测标记，该检测标记 在数据库中都有相关数据图像和数据卡的检索信息，因此，即使无法读 取数据图像和数据卡本身的信息，识别系统也能够通过检测标记而从各 级数据库中检索出与该数据图像和数据卡相关的各种信息。因此，克服 了常规数据图像和数据卡技术无法避免的缺陷。根据本发明的一个方面，荧光检测器还从数据库下栽所需的全部 数据信息，并及时更新校验，以确保数据同步。因此，本领域技术人 员可以理解，本发明的系统中的每一级数据库都可以设置有用于比较
数据的比较单元，数据存储单元，数据发射单元以及数据接收单元。 还可以设置授权和加密单元，用于数据加密。所述数据包括各类数据，
如光谱数据，编码数据等。所述数据可以经授权和加密后存入数据 库，或授权或加密后与数据库中的数据相比较。
根据本发明的一个方面，在数据库中的数据可以是经加密的数据， 在此情况下，同样，检测的数据在比较以前，也需要进行加密运算-在一个实施例中，数据库与PDA中使用的数据经过3-DES加密算法， 指紋数据首先在数据库网络中釆用3-DES加密算法进行加密，加密后 的指紋数据存储在数据库中。PDA经过授权后，可以访问数据库网络 的指紋数据库的特定数据区域，然后将需要的指紋数据通过加密通道 下栽到其随机存储器中，PDA中的解密程序在需要指紋数据时才进行 数据解密工作，解密后的数据直接提供给分析程序，不会以任何文件 方式存储下来。这样，即便知道了标记元素及其含量，如果不知加密 方法，也无法从安全数据库获得相应的数据图像和数据卡的合法性认 证。加密过程也可以通过X荧光检测器上的PDA来完成。
本发明的数据传输中可利用非标准的或工业标准保护技术，例如 密码保护和SSL (安全套结字层)技术，来保证在数据保存和数据传 输各个环节过程中的安全可靠。在图6示出的示意性例子中，示出了 应用SSL保护技术和对网络的防火墙保护技术。
根据本发明的一个方面，为了保密、安全、合法起见，本地数据 库和/或远程中央数据库可以通过管理、跟踪、定位技术对进行识别的 荧光检测器和/或对已标记的数据图像和数据卡进行管理、跟踪、定位 和遥控等。比如远程中央数据库和/或本地数据库控制是否让某一荧 光检测器进行工作、或制定或限制其工作权限、或授权其进行某一种 工作，这样可以有效防止X荧光检测器丢失或被破坏或被滥用。例如， 为实现授权，当荧光检测器开机时，即向其终端数据库或本地数据库 或远程中央数据库发出一个授权请求，由于本发明的数据库的灵活设 置导致的有利方面，可以在任何一级数据库控制对检测器的授权。例 如，终端数据库可以根据X荧光检测器本身的开关上携带的生物传感
器(例如指紋传感器)传送的使用者的指紋图样数据与终端数据库中 的有效指紋图样数据对比，当即做出授权或不授权的判断，当肯定时， 激活启动程序，当否定时在显示屏上显示"您未被授权"等信息。当由 远程数据库控制授权时，除对请求者的指紋图样进行判断外，还可同 时执行对该检测器的跟踪定位，确定请求者是否在合法的使用区内使 用，并决定是否授权，以及授权工作的权限.在一个实施例中，当系 统对使用者予以授权时，系统可以立即获取使用者的名字和编号，而 非法盗用者将无法继续操作系统。通过扫描检测数据图像和数据卡， 系统将获得能够转化为商标所有者以及商标名称的信息。此时，系统存 储的文件中已包含了检测时间、检测人员、检测的数据图像和数据卡 的相关信息.在某些实施例中，远程数据库也可以针对每一次接收的 指紋数据判断发出者所处的地理位置以及对比一同传输过来的指紋图 样数据，从而决定对接收到的数据进行处理或不进行处理。在一个典 型的实施例中，数据库系统采用分级授权的模式，不同权限的荧光检 测器只能读取授权范围内的数据资料。例如，在某些实施中，数据库 允许被测数据图像和数据卡的某些信息向特定的使用者(例如根据指 紋判断)或特定的检测器(例如根据传来的检测器编号)显示，而某 些信息不向特定的使用者或特定的检测器显示。在一个具体的实施例中，本地或远程数据库可以与PDA采用128 位的对称式密钥体系进行访问授权。数据库网络针对每台检测器产生 单独的一对密钥，并将其中一个密钥提供给PDA存储在其只读存储器中；PDA凭借其密钥在数据库网络中获得授权以访问内部资源。远程 数据库或本地数据库也可以临时或永久取消对某一检测器或某一使用 者的授权。例如， 一旦PDA出现被盗、丟失或任何的不受控情况，只 要使数据库网络中的对应密钥失效即可取消对该台PDA的授权。如果 需要重新对一台PDA授权，需要数据库网络针对该台PDA产生新的 密钥对，并更新PDA只读存储器中的密钥。在跟踪定位方面，本地数据库和/或远程中央数据库可基于接收的 数据和/或信号执行检测器或标记的数据图像和数据卡的定位。例如，
目前本领域技术人员可以理解的，这种跟踪定位可以采用基于
DGPS+GSM+GPRS/CDMA技术的跟踪定位。
虽然本发明的不同实施例已经在上面描述，应该理解它们仅以例 子的形式给出，而不用于限制。对本领域技术人员来说，显然可做出 不偏离本发明的精神和范围的各种变化和修改。
权利要求
1.一种数据图像，包括基底；设置在基底上的数据图像；其特征在于，该数据图像还包括检测标记，该标记包含选自该数据图像的组成材料本身固有的化学元素和/或外加的化学元素中的至少一种化学元素。
2. 根据权利要求1的数据图像，其特征在于，所述标记当被能量 照射时，发射特定X荧光光谦。
3. 根据权利要求1的数据图像，其特征在于，所述标记当被能量 照射时，发射特定红外荧光光谱。
4. 根据权利要求1的数据图像，其特征在于，所述标记的识别特 征包括下列一种或多种标记物、标记物的浓度、标记物之间的浓度 比、标记物的空间分布、以及上述的任意组合。
5. 根据权利要求4的数据图像，其特征在于，标记物的最低含量 是100卯b-50ppm，并可以随着技术的发展进一步的降低其最低含量。
6. 根据权利要求1-5中任一项的数据图像，其特征在于，所述至 少一种标记物是原子序数在5以上的元素，优选的是原子序数在22 以上的，属于d区和f区的元素，更优选的是选自以下化学元素中的 元素锶，铷，钇，铯，镧，锌，镨，钕，钐，铕，釓，铽，镝， 铒，镱。
7. 根据权利要求6的数据图像，其特征在于，所述标记包含至少 两种标记物。
8. 根据权利要求7的数据图像，其特征在于，定义所述标记物中 一种或多种标记物为基准标记物，所述基准标记物优选原子序数在5 以上的元素，进一步优选的是原子序数在22以上的，属于d区和f 区的元素，更优选的是选自以下化学元素中的元素锶，铷，钇， 铯，镧，镩，镨，钕，钐，铕，札，铽，镝，铒，镱，更进一步优选选自钇，镧，镩，铕，镱，其它各元素的量以基准标记元素的量为准，乘以整数倍或小数倍.
9. 根据权利要求l-8中任一项的数据图像，其特征在于，所述数 据图像为条形码，包括ENA条形码、UPC条形码、二五条形码、交叉 二五条形码、库德巴条形码、三九条形码、128条形码； 一维条码、二 维条码，例如PDF417条码、和多维条码。
10. —种数据卡，包括基底；基底上的电子材料或电子电路；其特征在于，该数据卡还包括 检测标记，该标记包含选自数据卡的组成材料固有的化学元素和/ 或外加的化学元素中的至少一种化学元素。
11. 根据权利要求IO的数据卡，其特征在于，所述标记当被能量 照射时，发射特定X荧光光语。
12. 根据权利要求IO的数据卡，其特征在于，所述标记当被能量照射时，发射特定红外荧光光谙。
13. 根据权利要求IO的数据卡，其特征在于，所述标记的识别特 征包括下列一种或多种标记物、标记物的浓度、标记物之间的浓度 比、标记物的空间分布、以及上述的任意组合。
14. 根据权利要求13的数据卡，其特征在于，标记物的最低含量 是100卯b-50ppm，并可以随着技术的发展进一步的降低其最低含量。
15. 根据权利要求10-14中任一项的数据卡，其特征在于，所述 至少一种标记物是原子序数在5以上的元素，优选的是原子序数在22 以上的，属于d区和f区的元素，更优选的是选自以下化学元素中的 元素锶，铷，钇，铯，镧，铈，镨，钕，钐，铕，轧，铽，镝， 铒，镱。
16. 根据权利要求15的数据卡，其特征在于，所述标记包含至少 两种标记物。
17. 根据权利要求16的数据卡，其特征在于，定义所述标记物中 一种或多种标记物为基准标记物，所迷基准标记物优选原子序数在5 以上的元素，进一步优选的是原子序数在22以上的，属于d区和f3 区的元素，更优选的是选自以下化学元素中的元素锶，铷，钇， 铯，镧，铈，镨，钕，钐，铕，釓，铽，镝，铒，镱，更进一步优选 选自钇，镧，铈，铕，镱，其它各元素的量以基准标记元素的量为准， 乘以整数倍或小数倍。
18. 根据权利要求10-17中任一项的数据卡，其特征在于，所述 数据卡为磁卡、光电卡、IC卡，包括接触式卡，如接触式加密卡、接 触式非加密卡、接触式CPU卡、接触式TM卡；非接触式卡，如非 接触式加密卡、非接触式ID卡、非接触式CPU卡、非接触式双界面 卡、非接触式卡电子标签等。
19. 一种保护数据图像或数据卡的方法，包括 定义用于该保护数据图像或数据卡的检测标记，该标记包含选自数据图像和数据卡本身固有的化学元素和/或外加的化学元素中的至 少一种化学元素；提供数据库，该数据库包含所述标记的数据；检测所述数据图像或数据卡发出的信号，生成检测数据，用该检 测数据与数据库内的数据进行比较；根据比较结果，如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据 卡是真，则继续进行数据图像或数据卡本身的扫描；如果由数据库确 定所述要检测的数据图像或数据卡是假，则不进行数据图像或数据卡 本身的扫描。
20. 根据权利要求19的方法，其特征在于，所述数据图像是根据 权利要求1-9中任一项的数据图像。
21. 根据权利要求19的方法，其特征在于，所述数据卡是根据权 利要求10-18中任一项的数据卡。
22. 根据权利要求19的方法，其特征在于，在检测标签发出的信 号时，首先用激发源照射要检测的条形码标签，所述激发源选自X 光激发源，y射线激发源、a射线激发源、电子束激发源、紫外激发源、 可见光激发源、红外激发源、激光激发源、核磁共振激发源或它们的 组合；然后用检测器检测条形码标签发出的信号，所述检测器选自 X荧光检测器，Y射线检测器、a射线检测器、电子束检测器、紫外线 检测器、可见光检测器、红外线检测器、激光检测器、核磁共振检测 器或它们的组合。
23. 根据权利要求22的方法，其特征在于，检测下列一种或多种 所述标记的识别特征标记物、标记物的浓度、标记物之间的浓度比、 标记物的空间分布、以及上述的任意组合。
24. 根据权利要求19-23中任一项的方法，其特征在于，数据库 还包含至少一条与该数据图像或数据卡相对应的信息，所述信息包含 下列中的一种或多种的组合用于识别数据图像或数据卡的信息、用 于对数据图像或数据卡进行管理的信息、在标记之后向数据库中不断 加入、删除、更改的其它自定义信息，所述各种信息分级存储于各个 数据库中，在授权的条件下可以相互调用。
25. —种数据图像或数据卡的读取系统，包括 数据图像或数据卡的读取器，用于读取数据图像或数据卡本身的信息；激发源，用于激发数据图像或数据卡上的检测标记； 检测器，用于检测所述检测标记发出的荧光；和 计算机控制系统，该计算机控制系统包含具有所述标记的数据的 数据库。
26. 根据权利要求25的读取系统，其特征在于，所述数据图像是 根据权利要求1-9中任一项的数据图像。
27. 根据权利要求25的读取系统，其特征在于，所迷数据卡是根 据权利要求10-18中任一项的数据卡。
28. 根据权利要求25的读取系统，其特征在于，所述激发源选自 X光激发源，Y射线激发源、a射线激发源、电子束激发源、紫外激发 源、可见光激发源、红外激发源、激光激发源、核磁共振激发源或它 们的组合；所述检测器选自X荧光检测器，Y射线检测器、a射线检 测器、电子束检测器、紫外线检测器、可见光检测器、红外线检测器、 激光检测器、核磁共振检测器或它们的组合。
29. 根据权利要求28的读取系统，其特征在于，检测器检测下列 一种或多种所述标记的识别特征标记物、标记物的浓度、标记物之 间的浓度比、标记物的空间分布、以及上述的任意组合。
30. 根据权利要求29的读取系统，其特征在于，检测器检测所 述数据图像或数据卡发出的信号，生成检测数据，计算机控制系统用 该检测数据与数据库内的数据进行比较根据比较结果，如果由数据 库确定所述要检测的数据图像或数据卡是真，则继续进行数据图像或 数据卡本身的扫描；如果由数振库确定所述要检测的数据图像或数据 卡是假，则不进行数据图像或数据卡本身的扫描。
31. 根据权利要求30的读取系统，其特征在于，所述计算机控 制系统为计算机网络，包括检测器上的数据处理分析装置、本地数据 处理终端、和远程数据处理中心，数据库包括数据分析处理装置上的 终端数据库、和/或本地数据处理终端上的本地数据库、和/或远程数 据处理中心的远程中央数据库。
32. 根据权利要求31的读取系统，其特征在于，数据库还包含至 少 一条与该数据图像或数据卡相对应的信息，所述信息包含下列中的 一种或多种的组合用于识别数据图像或数据卡的身份的信息、用于 对数据图像或数据卡进行管理的信息、在标记之后向数据库中不断加 入、删除、更改的其它自定义信息，所述各种信息分级存储于各级数 据库中，在授权的条件下可以相互调用。
33. 根据权利要求25-32中任一项的读取系统，其特征在于，计 算机控制系统对所得到的数据进行选择性定义，将定义后的数据形成 为指紋数据。
34. 根据权利要求33的读取系统，其特征在于，各级数据库存储 指紋数据，通过对检测标记的检测获得的数据与数据库中的指紋数据 相比较，确定所述数据图像或数据卡的真伪。
35. 根据权利要求25的读取系统，其特征在于，所述检测器可以 被授权或被取消授权，该授权或取消授权通过设置于检测器上的授权 控制器完成，和/或通过与检测器相连接的终端数据库，和/或通过与 检测器相连接的本地数据库、和/或通过远程中央数据库进行远程控制 授权或取消授权，授权控制器包含开机密码，生物传感器，机械开关， 电源开关。
36. 根据权利要求35的读取系统，其特征在于，所述数据经授权 和加密后存入数据库，或授权和加密后与数据库中的指紋数据相比较。
37. 根据权利要求25-36中任一项的读取系统，其特征在于，所 述计算机控制系统的数据处理采用集群系统，采用分布式计算。
全文摘要
一种保护数据图像或数据卡的方法，包括定义用于该保护数据图像或数据卡的检测标记，该标记包含选自数据图像和数据卡本身固有的化学元素和/或外加的化学元素中的至少一种化学元素；提供数据库，该数据库包含所述标记的数据；检测所述数据图像或数据卡发出的信号，生成检测数据，用该检测数据与数据库内的数据进行比较；根据比较结果，如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据卡是真，则继续进行数据图像或数据卡本身的扫描；如果由数据库确定所述要检测的数据图像或数据卡是假，则不进行数据图像或数据卡本身的扫描。本发明还提供相关的设备和系统。
文档编号G06K19/06GK101154274SQ20061014071
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者宁 李 申请人:正品科技(北京)有限公司