一种具有高安全性的微型光学标签系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息安全技术和微光学成像技术领域，特别是一种具有高安全性的微型光学标签系统。
【背景技术】
[0002]随着信息技术的不断发展，各种标签的应用无处不在，其中，条形码技术和射频自动识别(RFID)的应用最为广泛。目前，条形码技术作为一种关键的信息标识和信息采集技术，在应用过程中不断发展，20世纪90年初人们发明了二维条码，用于存储数字、文字、图片、声音的有关信息，克服了一维条码只能存储数字和文字的缺点，增加了信息存储量，而且，它还具有信息密度高、错误纠正能力强、保密性强、识读速度快等特点。但是，二维条码和一维条码有共同的缺点:体积较大。
[0003]在当今信息社会中，随着物联网概念的提出，目前基于RFID技术的RFID标签应用呈现持续上升趋势，虽然RFID具有信息容量大、识别方式快捷方便等优点，但是，它存在成本高、保密性不强，易受电磁干扰等一些不足之处。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种具有高安全性的微型光学标签系统，本发明结合二维条码技术和微光学成像技术，克服二维条码和RFID的缺点，具备存储信息量大、体积小、安全性高且成本低。
[0005]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0006]根据本发明提出的一种具有高安全性的微型光学标签系统，包括光源、透光基板和光学微透镜成像系统，所述透光基板上设有规则图形；其中，所述透光基板位于光学微透镜成像系统的物方焦平面上，所述光源输出的光投射至透光基板后产生透射光，该透射光经光学微透镜成像系统输出传输光束至外部接收端。
[0007]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述规则图形为二维码图形。
[0008]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述光源为LED。
[0009]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述光源输出的光为背景光。
[0010]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述光学微透镜成像系统的光学成像中采用了共聚焦技术。
[0011]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述透光基板上的规则图形的尺寸是根据光学微透镜成像系统、外部接收端的光学特性计算得到的。
[0012]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述外部接收端为手机相机。
[0013]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述二维码采用密码防伪或软件加密的方法对信息进行保密。
[0014]作为本发明所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统进一步优化方案，所述信息为指纹、照片。
[0015]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本发明结合二维条码技术和微光学成像技术，克服二维条码和RFID的缺点，并同时具备二者的优点，如存储信息量大、体积小、安全性高、成本低等。
【附图说明】
[0016]图1是微型光学标签系统的结构示意图。
[0017]图2是微型光学标签的光学原理图。
[0018]图中的附图标记解释为:1-光源，2-微型二维码透光基板，3-光学微透镜成像系统，4-接收端，5-接收端的视场光阑。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
[0020]如图1所示，一种具有高安全性的微型光学标签系统的结构示意图，包括光源1，微型二维码透光基板2，光学微透镜成像系统3。其中，光源为背景光，可采用LED，微型二维条码可采用密码防伪、软件加密以及利用所包含的信息如指纹、照片等进行保密。该系统与无线光通信系统中光发射机相似，可以分为光源、调制器和光学天线。LED是光源，微型二维码透光基板是调制器，光学微透镜成像系统是光学天线，LED光源将光投射在微型二维码透光基板上，光线可以从透明方格上透过但无法从黑色方格上透过，通过这种方式将信息调制到光线天线，光学天线再把已调制的光源输出信号转变成传输光束输出。
[0021]微型二维条码可采用密码防伪、软件加密以及利用所包含的信息如指纹、照片等进行保密。根据光学微透镜成像系统和光学标签接收端如手机相机的光学特性，设计微型二维码透光基板的尺寸。微型二维码透光基板位于光学微透镜成像系统的物方焦平面上，微型二维码透光基板在接收端的成像平面位于接收端成像系统的像方焦平面上。
[0022]如图2所示:一种具有高安全性的微型光学标签的光学原理图，接收端的视场光阑5通过光学微透镜成像系统3在物空间中所成的像面，接收端4，接收端的视场光阑5。dl为接收端的视场光阑5通过光学微透镜成像系统3在物空间中所成像面的孔径大小，它限制了微型二维码透光基板的尺寸d2，微型二维码透光基板位于光学微透镜成像系统的物方焦平面上，所以d3等于微透镜成像系统的焦距，d4为微型光学标签至接收端的探测距离，d5为接收端的视场光阑5的孔径大小。
[0023]以接收端选用手机相机为例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明:微型二维码的尺寸d2的最小值由手机相机图像传感器的像素决定；假设手机相机的物镜焦距为f ’，则基于高斯光学的理论计算，根据牛顿公式、垂直放大率公式，可设计得到微型二维码透光基板的尺寸d2的成像尺寸d2’ = f’.d5/d4o根据二维码QR Code的标准QR Codeof the People’ s Republic of China 系列中的 GB/T 18284-2000，最高容量版本 40 的模块数为177 X 177。为了满足手机相机的识读，每个模块至少占四个像素点，则手机相机图像传感器像素点至少为(177X2) X (177X2) = 354X354 = 125316。当采用的手机相机图像传感器的阵列大小7176X5319 μπκ像素大小1.8 μπι时，能够分辨和识别的二维码码块的最小尺寸是354X 1.8 μπι = 0.6372mm。若选用精度为40 μm的光绘机来制作微型二维码透光基板，微型二维码的模块数为25X25，则微型二维码码块的尺寸为25X40 μπι = 1_，大于0.6372mm满足要求。
[0024]根据二维码QR Code 的标准 QR Code of the People’ s Republic of China 系列中的GB/T18284-2000，最高容量版本40的模块数为177X 177。为了满足接收端的识读，每个模块至少占四个像素点，则接收端图像传感器像素点至少为(177X2) X (177X2)=354X354 = 125316。若接收端的图像传感器的阵列大小mXn ( μ m)、像素大小p ( μ m)时，则能够分辨和识别的二维码码块的最小尺寸是354Χρ( μπι)。
[0025]本发明公开了一种具有高安全性的微型光学标签系统，其目的在于结合二维条码技术和微光学成像技术，克服二维条码和RFID的缺点，并同时具备二者的优点，如存储信息量大、体积小、安全性高、成本低等。本发明采用“光源+微型二维码透光基板+光学微透镜成像系统”的结构形式，微型二维码透光基板位于光学微透镜成像系统的物方焦平面上，微型二维码透光基板在接收端的成像平面位于接收端成像系统的像方焦平面上，形成共聚焦成像系统。基于高斯光学的理论计算，根据光学微透镜成像系统和光学标签接收端如手机相机的光学特性，设计微型二维码透光基板的尺寸，微型二维码可采用密码防伪、软件加密等各种方法对所含信息进行保密。本发明可为高安全性的信息标签设计提供一个新思路。所以，该微型光学标签的设计系统具有极高的安全性，可为信息安全提供一个可靠的技术思路。
[0026]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，包括光源、透光基板和光学微透镜成像系统，所述透光基板上设有规则图形；其中，所述透光基板位于光学微透镜成像系统的物方焦平面上，所述光源输出的光投射至透光基板后产生透射光，该透射光经光学微透镜成像系统输出传输光束至外部接收端。2.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述规则图形为二维码图形。3.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述光源为LED。4.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述光源输出的光为背景光。5.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述光学微透镜成像系统的光学成像中采用了共聚焦技术。6.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述透光基板上的规则图形的尺寸是根据光学微透镜成像系统、外部接收端的光学特性计算得到的。7.根据权利要求1所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述外部接收端为手机相机。8.根据权利要求2所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述二维码采用密码防伪或软件加密的方法对信息进行保密。9.根据权利要求8所述的一种具有高安全性的微型光学标签系统，其特征在于，所述信息为指纹、照片。
【专利摘要】本发明公开了一种具有高安全性的微型光学标签系统，包括光源、透光基板和光学微透镜成像系统，所述透光基板上设有二维码图形；其中，所述透光基板位于光学微透镜成像系统的物方焦平面上，所述光源输出的光投射至透光基板后产生透射光，该透射光经光学微透镜成像系统输出传输光束至外部接收端。基于共聚焦成像技术，提出一种新型的微型光学标签系统。其中，光源可采用LED，根据光学微透镜成像系统和光学标签接收端如手机相机的光学特性，设计微型二维码透光基板的尺寸。微型二维码可采用密码防伪、软件加密等各种方法对所含信息进行保密，所以，该微型光学标签的设计系统具有极高的安全性。
【IPC分类】G06K19/06
【公开号】CN105005804
【申请号】CN201510404889
【发明人】梁忠诚, 孔梅梅
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月10日