用于保护对象、物品、文档、包装和/或标签的真实性免于模仿、伪造和盗窃的方法与流程

本发明是一种用于保护对象、物品、文档、包装和/或标签的真实性的方法，并且该方法可由公司、政府当局、银行使用。

背景技术：

现在，已知用于保护对象、物品、文档、包装和/或标签的真实性不被模仿和伪造的方法。

已知的发明：防伪方法、基于2D图形编码的标签及标签制造方法，专利号：WO2013063871 A1，国际分类号G06K9/18，Yue Tiegang、Lin Feng(CH)，公开日期是2013年5月10日。

给定的发明是一种用于借助于二维码保护货物不被伪造的方法：二维码施加在商品之上；借助特定图像读取设备读取该二维码，读取后，所接收的信息由特定设备处理；将所接收的信息与服务器数据库中存储的信息相比较；如果从安全码中读取的信息与数字数据库中存储的信息相匹配，则该商品被视为是真实的，否则是伪造的。该方法的新颖性是采用了一种施加于两个图像载体上的二维码，而第二载体附着至第一载体的表面。

这种方法的不利之处是：

-仅当采用纸基数据时，可以用具有二维图像的代码在商品表面上标记；

-抗未经授权的复制品的保护等级低；

-基于二维码的两个硬拷贝的共享边界的视觉光学识别的验证等级弱；

-对于采用不同印刷类型的可能性受限，不能使用光学或激光标记；

-不能保护免于误读二维码。

另一已知的发明：利用液晶材料标记的识别及认证，专利号为US 8740088B2，国际分类号为G06K19/00，Sicpa Holding SA，Prilly(CH)，2014年6月3日。

给定发明是一种用于识别具有至少一个标记的对象、商品和物品的方法， 并且包括下列阶段：施加标记；对该标记曝光；读取该标记指示并接收各自的信息；将从该指示接收的数据与数据库的信息相匹配；以及确认或拒绝对象或物品的真实性。在印刷包含唯一码例如一维或二维条形码、矩阵码的数字指示的形式的不同数据的过程中，将具有明确光学特征的聚合体液晶材料的标记施加到对象、商品或物品之上。

该方法的不利之处是：

-不能由光学和激光设备将标记施加在对象、货物和物品之上；

-由于标记对象、商品和物品的表面是通过在温度波动处和曝露在阳光下时改变其属性的聚合体液晶材料来执行，因此在通过已知标准手工和固定设备认证时出现困难；

-在回收对象、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树脂的处置都需要特定的生态处理系统。

技术实现要素：

本发明的目的是通过用于图像读取和数据交换的手工和固定设备来认证对象、物品、文档、包装和/或标签，并且改进保护质量和验证对象、物品、文档、包装和/或标签的真实性免于模仿、伪造和盗窃的更好的安全性。

为了实现设定目标，提出了一种用于基于通过视觉编码图像进行标记保护对象、物品、文档、包装和/或标签的真实性免于模仿、伪造和盗窃的方法，该方法由下列步骤构成：

标记对象、物品、文档、包装和/或标签的表面是通过图形半色调视觉编码图像来执行的，该图形半色调视觉编码图像保留了对象、物品和/或文档的定性-定量数据并包含数字水印(DWM)形式的验证散列码；具有相同亮度值的交叉链接结构的图形半色调图像的方形数据单元在所展示的方形数据单元内整个区域中展示，所展示的方形数据单元被有条件地划分成9个相等方形，数字水印(DWM)通过校正每个所展示的可读方形数据单元的9个方形中的中央方形的颜色成分的亮度来施加，其利用编码、散列和信息冗余算法，依赖于对象、物品和/或文档的编码的定性-定量数据，基于持久读取算法被识别，接着形成交叉链接掩码以存储所展示的可读数据单元的基数(base)，读取所施加的数字水印(DWM)，并且该数字水印按照围绕所展示的可读数据单元的8个相邻方形的成分的亮度的算术平均值，与所展示的可读数据单元的中央方形的颜色成分的 亮度对照。

附图说明

图1-图形半色调图像，其保留了对象、物品和/或文档的少量的定性-定量数据。

图2-半色调图像，其保留了对象、物品和/或文档的大量的定性-定量数据。

图3-带有所展示的可读方形数据单元的交叉链接结构，其被施加于具有对象、物品和/或文档的少量数据的图形半色调图像。

图4-带有所展示的可读方形数据单元的交叉链接结构，其被施加于具有对象、物品和/或文档的大量数据的图形半色调图像。

图5-所展示的可读方形数据单元的条件缩放，和将中央方形识别为所展示的可读方形数据单元内的工作区域，其中在该图中：

1-所展示的可读方形数据单元，

2-放大的所展示的可读方形数据单元，其被有条件地划分成9个相等方形(3x3)，

3-中央方形，放大的有条件地划分的所展示的可读方形数据单元的9个方形之一，

图6-数字水印(DWM)数据在所展示的可读方形数据单元上的施加方案。

具体实施方式

请求保护的用于通过视觉编码图像基于标记保护对象、物品、文档、包装和/或标签的真实性免于模仿、伪造和盗窃的方法由下列阶段组成：

1、识别认证对象、物品、文档、包装和/或标签所需的定性-定量数据的大小，并且形成包含对象、物品和/或文档的定性-定量数据的图形半色调图像。

半色调图像是包含色调值及其连续的、渐次变化的集合的图像。半色调图像的示例能够是图画、标识、绘画、照片，它们作为光栅图像，借助保有图像单元(像素)值的矩阵位图被数字编码。

该标记的图形半色调图像包含视觉形式的被保护的对象、物品和/或文档(名称、序列号、有效期限等)(包装或标签)的定性-定量数据。

如果对象、物品和/或文档的定性-定量数据的容量不大，则包含时象、物品和/或文档的定性-定量数据的任意半色调图像能够被用作图形半色调图像。图1。

如果定性-定量数据的容量大于本身能容纳数字水印(DWM)的半色调图 像的大小，则为了增大对象、物品和/或文档的保护的定性-定量数据的容量，能包含足够的数据量的二维矩阵码例如阿兹特克码(Aztec code)被用作图形半色调图像。图2。

借助计算机光栅图形编辑器形成图形半色调图像。

2、识别数字水印(DWM)数据的大小，并且计算对象、物品和/或文档的定性-定量数据的验证散列码。数字水印(DWM)包含图形半色调图像中包括的对象、物品和/或文档的定性-定量数据的验证散列码。由于图形半色调图像中包含的数据容量和数字水印(DWM)中的数据容量是线性依赖的，但由于散列函数值的数量小于输入阵列值的版本数量的事实以及存在许多具有不同内容的阵列但给出相同的散列码-所谓的冲突，所以，在初始数据和散列和之间不存在单一意思的对应。

冲突的概率对于评估散列函数的质量是重要的。存在各种具有不同属性即：宽度、计算复杂度、保密措施(cryptosecurity)的散列算法。一个或另一个散列函数的选择，由待解决的任务的细节来确定。散列码的示例能够是基准和或循环冗余码(CRC)。

万一如果嵌入的数字水印(DWM)的大小小且怀疑隐写系统(stegosystem)可靠性可能降低，则建议将冗余数据或另外的噪声嵌入数字水印(DWM)中。

出于描述的目的，由伪随机数产生器选择的数字12(二进制形式写作1100)用作验证散列码。

3、分配及识别图形半色调图像部分，其适宜于施加数字水印(DWM)，和从对象、物品、包装、文档和/或标签的表面持久读取数字水印(DWM)。

为了识别并分配适宜于施加和持久读取数字水印(DWM)的图形半色调图像部分，将交叉链接结构施加于所创建的包含对象、物品和/或文档的数据的图形半色调图像上，并且展示交叉链接结构的这种方形数据单元，其色调亮度值在单元内的整个区域中是相同的。将所展示的交叉链接结构的方形数据单元转换成有序的方形交叉链接掩码，其中数据关于适宜于施加及持久读取数字水印(DWM)的所展示的方形单元的位置被保持。所展示的可读方形数据单元是黄色高亮的。图3。

万一，如果二维矩阵码例如阿兹特克码被用作图形半色调图像，则这样的图形半色调图像已经包含阿兹特克码单元形式的带有有序展示的方形单元的交 叉链接结构，它能够包含有关对象、物品和/或文档的足够数量的数据。所展示的可读方形数据单元是黄色高亮的。图4。

4、将数字水印(DWM)施加在图形半色调图像的所展示的可读方形数据单元上。

为了把数字水印(DWM)嵌入到图形半色调图像中，图形半色调图像的每个所展示的可读方形数据单元(1)被有条件地划分成9个相等的方形，并且作为条件缩放的结果，在放大的所展示的可读方形数据单元(2)中，将9个相等方形中的每个中央方形(3)识别为所展示的可读方形数据单元的工作区域。图5。

将数字水印(DWM)数据施加在预备的图形半色调图像上是通过修改交叉链接结构的所展示的可读方形数据单元(2)的9个相等方形中的中央方形(3)的亮度值来执行的，其中验证散列码的每个位被分配给交叉链接结构的一个所展示的可读方形数据单元(1)。图形半色调图像中数字水印(DWM)的嵌入数据的数量取决于交叉链接结构的所展示的方形数据单元的数量，交叉链接结构适宜于施加及持久读取数字水印(DWM)，并且容量是每交叉链接结构的一个所展示的可读方形数据单元(1)一个数据位。交叉链接结构的所展示的可读方形数据单元的大小及数量是通过由用于读取及传送满足其属性的数据的人工或固定扫描设备持久读取数字水印(DWM)的条件来选择的。

如果二维矩阵码例如阿兹特克码被用作图形半色调图像，则该阿兹特克码的每个单元被有条件地划分成9个相等方形。3x3相等方形组是阿兹特克码单元和中央方形(3)

-每个阿兹特克码单元的9个相等方形之一被识别为交叉链接结构的所展示的可读方形数据单元(1)的工作区域。图5。

数字水印(DWM)通过修改每个阿兹特克码单元的中央方形的亮度值被嵌入到阿兹特克码中。当在阿兹特克码示例上形成图形半色调图像时，验证散列码的每个数据位被分配给阿兹特克码的一个明或一个暗单元。阿兹特克码中数字水印(DWM)的嵌入数据的大小取决于阿兹特克码单元的数量，并且容量是每单元一个数据位。

5、施加及读取数字水印(DWM)的算法。

为了将数字水印(DWM)散列码的值施加在预备的图形半色调图像上，该 值具有{1，1，0，0}位流，施加是在图形半色调图像的所展示的可读方形数据单元上或在所展示的阿兹特克码单元上执行的，在该示例中示出，在缩放之前，每个成分{R，G，B}具有的值为{0/255，0/255，0/255}，-这是二维码的黑-白版本。

将数字水印(DWM)施加在彩色图形半色调图像上是通过类似算法实现的。

可替代地，对于二维码产生的规则，包括阿兹特克码，当施加数字水印(DWM)时，明暗的所展示的可读正方形数据单元的区域中明的中央方形编码为逻辑1，明暗的所展示单元的区域中的暗中央方形编码为逻辑0。图6。

因而，仅在四种情况中的两种情况下需要以某值±Δ调整所展示的可读方形数据单元或阿兹特克码单元的中央方形的值：

当把1嵌入到暗单元的方形中时(+Δ)，把0嵌入到明单元的方形中时(-Δ)。

这种情况下对每个成分{R，G，B}的中央方形的值的调整是根据公式1执行的。

其中：

P_i，j-调整前中央方形的亮度值；

p_i，j-调整后中央方形的亮度值；

Δ-调整值，(0，127)整数中的某一整数。

剥夺(robbing)DWM的每个数据位是根据公式2和公式3实现的。

其中：

P_i，j-读取后中央方形的亮度值；

-读取后相邻方形的亮度值；

Δ-读取后中央方形的调整值；

Δ-来自公式1的调整值；

m_k-m是变量k的远离(remote)DWM位。

在请求保护的方法的实际实施中，使用了从1至127中的不同调整值Δ，然而对于通过标准人工和固定设备读取，可能性是确定的；评估数字水印(D WM)被正确剥夺的数据的高百分比和视觉稳定性以及对图形半色调图像的未经授权的复制品的抵抗力。施加及移除数字水印(DWM)算法中选定的调整值Δ＝10和10以上不会破坏视觉稳定性，同时符合通过人工和固定设备读取阿兹特克码的要求，并且导致100％读取数字水印(DWM)。

6、通过将数字水印(DWM)的读取结果与保持了所展示的可读方形数据单元的基数的交叉链接掩码中包含的数据对照，验证对象、物品和/或文档的真实性。

验证对象、物品和/或文档的真实性是通过从图形半色调图像中读取数据和从数字水印(DWM)中读取验证散列码，对照所述结果以及比较所接收的数据来执行的。将图形半色调图像中包含的输入阵列的散列码与从数字水印(DWM)中读取的散列和相比较的肯定性结果，允许断定图形半色调图像的真实性。

在图形半色调图像的非法视觉拷贝的情况下，不同特性的失真出现，这导致数字水印(DWM)的所读取的中央方形的亮度部分地损失，这反映在散列函数结果中，并允许断定对象、物品和/或文档的伪造。

在数据或部分数据的替换、缺失或损失的情况下，作为图形半色调图像或数字水印(DWM)的非法拷贝的结果，验证散列码的结果与初始值不匹配，其给出断定对象、物品和/或文档的伪造或非法拷贝的事实的可能性来。

在尝试非法拷贝用于大批量的非法对象、物品和/或文档的一个或某有限数量的受保护图像时，验证将显示许多非法对象、物品和/或文档中的重复序列号，并且验证为具有不同的地理坐标。

因此，请求保护的发明能够：

1、由标准人工及固定设备执行在对象、物品、文档、包装和/或标签的表面上施加及读取标记，

2、大大改善了原始的对象、物品和文档的保护及认证的可靠性，

3、大大加速及促进了盗窃的搜索以及检测。

4、执行带有施加的标记的包装和标签的回收，并且避免使用特定处理系统，

5、大大降低了与认证原始的对象、物品和/或文档相关的成本，例如：鉴定火险对象，药物和食品的防伪保护，许可证和票证的检查。