一种二维码信息的隐藏方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明实施例涉及计算机技术领域，具体涉及一种二维码信息的隐藏方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

二维码技术成为自动识别技术和商品标识、移动营销以及产品追溯等技术与应用发展的最重要热点技术。二维码技术，特别是以汉信码、qr码为代表的矩阵式二维码，本质是一种特殊的结构化图形，该图形能够将该二维码与其他二维码区别开来，具有宏观特征的特征性图形框架和分布在图形框架内的，具有特定信息排布方式与编码定义的数据模块序列或组合组成。二维码的数据采集方式为摄像头等图像采集装置，通过分析处理采集获取的图像，在图像中寻找二维码的特征图形，从而探测获取二维码的图像位置、取向等基本信息，进而从二维码的图形框架内，利用二维码标准中定义的信息排布方式，获取二维码中的信息编码矩阵。

随着二维码的广泛应用，特别是二维码在商品、移动营销、广告等类与消费者直接相关，通过网络可直接获取信息的新型二维码技术的应用模式的快速成熟与大规模应用，也为二维码技术带来了新的挑战，即如何判断一个二维码是由其授权方发出的，即真的二维码。汉信码、qr码等二维码码制，一般其生成与识读过程都由其码制标准进行了详细定义，一般会采用信息安全策略，如加密和增加签名的等方式，会造成相关的信息变得不可识读，从而暴露该二维码为特殊的二维码，为非授权方攻破安全策略提供了指引，这样，非授权方可以根据上述指引，通过破解软件进行破解，因此，最终，无法真正有效地做到对二维码信息的隐藏。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种二维码信息的隐藏方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中无法真正有效地做到对二维码信息的隐藏问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

在本发明的实施方式的第一方面中，提供了一种二维码信息的隐藏方法，所述方法包括：获取初始二维码图形和待隐藏的信息；根据预设的频域信号变换模型，对所述二维码图形进行相应的频域信号变换处理，得到变换处理后的频域信号；将变换处理后的频域信号转化为相应的图形符号，其中，所述待隐藏的信息叠加存储在相应的图形符号中。

在本发明的另一实施例中，对所述二维码图形进行相应的频域信号变换处理方式包括：频域转化方式、高频信号的调制方式、高频信号的信息加载方式。

在本发明的另一实施例中，所述频域转化方式为采用fourier或dct变换。

在本发明的另一实施例中，所述方法还包括：频域转化方式还可以采用d系小波、haar系等各类小波变换，或其他正交函数基作为频域转换函数。

在本发明的另一实施例中，所述方法还包括：对所述高频信号按照预先设置的高频信号参数比例进行相应的调制，得到调制后的信号，其中，可以根据图像频域化对应的系数分布信息和/或图像频域化对应的用于表征图像频域化后二维码是否能够正常译码的译码信息，对所述高频信号参数进行相应的调整后，得到调制后的信号。

在本发明的又一实施例中，所述方法还包括：对所述待隐藏的信息增加校验或纠错保护码字，以方便对所述隐藏的二维码信息进行恢复。

在本发明的再一实施例中，对所述待隐藏的信息进行校验或纠错采用的方式至少包括以下一项：对所述隐藏的二维码信息采用奇偶校验码进行校验；对所述隐藏的二维码信息采用crc校验代码进行校验；对所述隐藏的二维码信息采用bch纠错码进行纠错；对所述隐藏的二维码信息采用ldcp码进行纠错；对所述隐藏的二维码信息采用rs码进行纠错。

在本发明的实施方式的第二方面中，提供了一种二维码信息的隐藏装置，所述装置包括：获取模块，获取初始二维码图形和待隐藏的信息；变换处理模块，根据预设的频域信号变换模型，对所述采集模块采集到的所述二维码图形进行相应的频域信号变换处理，得到变换处理后的频域信号；转化模块，将所述变换处理模块变换处理后的频域信号转化为相应的图形符号，其中，所述待隐藏的信息叠加存储在相应的图形符号中。

在本发明的实施方式的第三方面中，提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上所述的方法。

在本发明的实施方式的第四方面中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本发明实施例具有如下优点：本发明实施例提供的一种二维码信息的隐藏方法、装置、电子设备及存储介质，能够真正有效地做到对二维码信息的隐藏，将隐藏的二维码信息隐藏在频域信息中，且隐藏的二维码信息不易被破解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的汉信码符号示意图；

图3为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的参考汉信码的信息排布序列示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的具有标签图像的示意图；

图5为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的对图像进行处理的示意图；

图6为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的系数矩阵示意图；

图7为本发明实施例2提供的一种二维码信息的隐藏装置的结构示意图；

图中：701-获取模块；702-变换处理模块；703-转化模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

根据本发明的实施例1，提供了一种二维码信息的隐藏方法，如图1所示，为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的流程示意图。该方法至少包括以下步骤：

s101，获取初始二维码图形和待隐藏的信息；

s102，根据预设的频域信号变换模型，对二维码图形进行相应的频域信号变换处理，得到变换处理后的频域信号；

需要说明的是，在步骤102中预设的频域信号变换模型是根据常规的算法建立起来的模型，且该模型对应的算法也是常规的算法，基于该预设的频域信号变换模型以及对应的算法不再一一赘述。

s103，将变换处理后的频域信号转化为相应的图形符号，其中，待隐藏的信息叠加存储在相应的图形符号中；这样，通过本发明实施例1提供的方案，能够真正有效地做到对二维码信息的隐藏，将隐藏的二维码信息隐藏在频域信息中，且隐藏的二维码信息不易被破解。

在一个可选的例子中，对二维码图形进行相应的频域信号变换处理方式包括：频域转化方式、高频信号的调制方式、高频信号的信息加载方式。

在一个可选的例子中，频域转化方式为采用fourier或dct变换。

在一个可选的例子中，所述频域转化方式还可以采用d系小波、haar系等各类小波变换，或其他正交正交函数基作为频域转换函数。在一个可选的例子中，所述方法还包括：对高频信号按照预先设置的高频信号参数比例进行相应的调制，得到调制后的信号，其中，可以根据图像频域化对应的系数分布信息和/或图像频域化对应的用于表征图像频域化后二维码是否能够正常译码的译码信息，对所述高频信号参数进行相应的调整后，得到调制后的信号。

在实际应用中，隐藏的二维码信息的承载方式是选择连续的高频部分参数进行增加20％，减少20％的调制操作。

或者，隐藏的二维码信息的承载方式是选择连续的高频部分参数进行增加30％，减少30％的调制操作。

又或者，隐藏的二维码信息的承载方式是选择连续的高频部分参数进行增加40％，减少40％的调制操作。

上述仅仅罗列了一些隐藏的二维码的承载方式，在此不再一一列举，预设设置的高频信号参数比例可以根据具体的应用场景进行调整，在此不再一一赘述。

在一个可选的例子中，所述方法还包括：对所述待隐藏的信息增加校验或纠错保护码字，以方便对所述隐藏的二维码信息进行恢复。

在一个可选的例子中，所述待隐藏的信息进行校验或纠错采用的方式至少包括以下一项：对隐藏的二维码信息采用奇偶校验码进行校验；对隐藏的二维码信息采用crc校验代码进行校验；对隐藏的二维码信息采用bch纠错码进行纠错；对隐藏的二维码信息采用ldcp码进行纠错；对隐藏的二维码信息采用rs码进行纠错。

本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的思路是：频域信息隐藏二维码(隐写二维码)，利用预先设定的或二维码符号存储的分布信息，通过改变二维码符号的频域信息，增加肉眼不可见的扰动，将数字信息叠加存储在二维码符号中。目前本发明实施例1提供的方案中所用二维码示例都为汉信码，但该方法也可用于其他二维码码制的信息隐藏。

增加频域扰动，与传统的在频域的数字水印技术不同，同时也和在灰度、尺寸以及颜色上进行信息隐藏的技术不同。在灰度、尺寸以及颜色上增加隐藏信息，相当于在空间域上隐藏信息，而频域是将图像进行正交变换后，在频域上通过特定方法，将隐藏信息附加到二维码的图像上。特别与传统在频域的数字水印技术不同的是，二维码隐藏信息的提取，是在识读端，通过采集图像信息，之后进行正交变换，将原先隐藏在频域的信息提取出来。与数字水印的不同点是，隐藏的信息只能通过采集回来的图像以及识读系统的设定，恢复相关的隐藏信息，而不能在识读端获取原始图像对数字水印进行直接的验证。该技术非常巧妙的利用了频域的信息隐藏对于二维码图像生成和识读过程引入的噪声，如缩小、噪点等不敏感的优势，同时由于在频域的变化是分布式的，因此非常类似于印制误差(或可以有意识的引入特定的印制误差)，造假者(攻击者)很难注意到该扰动的存在，或即使注意到扰动的存在，也会认为是印制误差，不会联想到相关的扰动承载了信息。

需要说明的是，在本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的方案中，采用的是完全不同的信息安全策略，即适用于汉信码等多种二维码的二维码隐写术。隐写术是关于信息隐藏的技巧与科学，所谓信息隐藏指的是不让除预期的接收者之外的任何人知晓信息的传递事件或者信息的内容。隐写术采用某种方法修改一个“伪装文本”(covertext)，使其包含被加密过的消息，形成所谓的“隐秘文本”(stegotext)，如通过修改伪装文本的文字的大小、间距、字体，或者掩饰文本的其他特性可以被修改来包含隐藏的信息。只有接收者知道所使用的隐藏技术，才能够恢复信息，然后对其进行解密。

此外，本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法采用的二维码信息隐写术与传统的隐写术或图像水印技术极为不同，在本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法提供的方案中，二维码的伪装文本就是标准的二维码，而隐秘文本是对二维码符号整体的频域参数进行调制后，附加到二维码符号中，承载了二维码隐秘信息的隐写二维码采用非专用识读系统仍可以正常识读，识读性能不受任何影响，同时也具有一定的抗信道噪声能力，避免隐秘文本过于脆弱，无法在识读时进行提取。在采用专用识读系统进行识读时，除了可以正常恢复获取二维码中存储的明文信息之外，还可以解密隐写术在二维码符号中加入的隐写信息，从而实现非公开的信息验证和符号授权方确认，避免二维码信息识别并正确读取出来，并给用户带来经济财产损失的可能性。此外，由于在频域的变换非常隐蔽，在符号整体符号中看不到相关线索，因此，进一步地提高了使用二维码信息进行相关支付的安全性，提高了用户体验度。

为了更好地说明本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的方案，如下提供一个具体的应用实例，具体内容如下所述：

如图2所示，为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的汉信码符号示意图；

1)汉信码初始符号如图2所示，

如图3所示，为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的参考汉信码的信息排布序列示意图。

如图3所示，承载信息为：”1234567890abcdefgabcdefg,hanxincode”，该段信息称为明文，此时未附加任何信息，该符号完全符合汉信码iso/iec20830国际标准，同时生成如下的标签图像。注意此时的标签增加的图像背景并不是真正的水印，该图像可以更改为标签的纹理、任意其他的颜色并增加任意的非单色像素。

如图4所示，为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的具有标签图像的示意图。

2)首先，选定一种方法，将图4进行正交变换的处理，以进行频域参数的信息隐藏。

3)不失一般性，采用类似传统的jpeg的频域转化和编码方法，作为示例的频域转化和编码方法。同时对于需要隐藏的信息123，为简化并不失一般性，将其采用bcd编码模式，编制为000100100011，获得了12个信息调制位的取值。

4)首先，将图像按照rgb三个分量分解为三个2维图像，并仿造标准的jpeg编码的前三步变化：

如图5所示，为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的对图像进行处理的示意图。

需要说明的是，针对图5涉及到的对图像进行处理的步骤均为常规方法，本算法采用在符号边界内部的图形整体进行dct变换，采用的变换公式和逆变换公式为：

在此仅仅为了示例，在此不再一一赘述。通过引入上述新的相关算法，此时得到的是一个n*n的系数矩阵，经过量化器处理后，量化归一(转化为0-255之间的一个值)为如图6所示的系数矩阵，如图6所示，为本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法的具体实例中的系数矩阵示意图；如图6所示，图中的模块0位置系数一般称为直流分量，编号越小，其直流值一般越大，高编号部分一般为0。以下为简化描述，用8*8矩阵示例说明编码过程。

5)此时增加隐藏的信息“123”，需要在n*n个系数矩阵中将“000100100011”共12个信息调制位隐藏进去。

6)需要强调，不失一般性，固定选取或采用随机算法选定的如图中黄色的中频参数区域作为编码对象，不失一般性，从15-26参数位置，选取参数值第二位置置“1”代表二进制(0)，参数值第二位置不变表示(1)bin。此时，相当于在符号全图引入了整体的噪声。需要说明，在此处的参数高位应该为0，因此此处引入的误差是不会在正常的编码过程出现的。

7)之后，按照编码的逆运算，进行去量化、idct和图像合成，转化为印制前的符号图像输出到生成系统打印生成。调制后的汉信码符号与未调制的汉信码符号几无差别，采用现有的印制技术(激光印刷等)可以精确印制该符号。

8)在进行汉信码识读时，通过手机等通用的识读设备，由于相关的调制影响较小，因此汉信码仍可以正常的进行识读，不受影响。

9)采用专用高分辨验证设备(专用识读器)，进行均匀补光后采集汉信码符号图像并识读后，再在原始图像中(依据在汉信码识读过程中确定的坐标体系)获取的符号图形进行边缘探测后，分割为单独的汉信码符号后，将汉信码符号按照与生成过程相同的过程，将固定或非固定的隐藏信息提取出来，会得到000100100011二进制序列，根据bcd编码，可以获取其隐藏信息为“123”。

需要说明的是，针对本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法做如下说明：

1)按照标准方法生成明文汉信码(二维码)符号，对二维码(汉信码)的信息内容、模块位置、模块排布内容进行详细记录。该过程通过标准的二维码生成算法就可以完成。

2)采用多种方法将相关的密文信息叠加到汉信码(或其他二维码码制的)符号上；其中，主要方法包括符号频域的信息叠加转化方法和符号识读处理方法。频域的信息叠加方法是指将汉信码的符号区域以正交变换后的频域作为隐藏信息承载方式时，如何更高效更隐蔽的将相关的验证信息在二维码符号中进行存储。

可以采用的方法包括：

(1)对于符号图像进行颜色分解(rgb或ycbcr)或灰度转化，将其分为一个或多个二维图像。

(2)对于符号图像进行正交变换，将符号转化到频域，获得频域参数矩阵。此处可采用的方法有很多，主要可以采用的是目前的各类通用的离散傅立叶变换、dct以及各类小波变换。

(3)将需要隐藏的信息进行特定编码后，通过特定的方法隐藏到频域参数中。

首先对需要隐藏的信息进行编码，隐藏的信息可以是与二维码中明文存储的信息无关的一段信息，也可以是与二维码中存储的信息相关的一段信息，例如该段信息的各类数字签名等。可以根据相关的信息内容长度和符号大小的不同采用bcd等各类编码，同时，为保证信息的可用性，可以在该段信息后附加校验字符、crc字符或采用简单的纠错字符进行保护。

目前采用的隐藏方法，主要采用在变换频域的参数矩阵的特点进行，例如在多数矩阵元素的首位和第二位为零等，将隐藏信息经编码后隐藏到参数矩阵中，可以采用的方法有最高位置1、第2位置1等等。

为保证识读效果，可以在进行相关的参数调整后进行符号预编码，采用通用设备进行识读以避免引入的噪声过多造成符号可识读性下降，最后选定最适宜的参数隐藏方式。

(4)按照相关矩阵量化、频域变换的逆运算，将相关参数矩阵转换回原始的二维图形符号，并最终合成供印制符号。

3)采用通用的识读软件和识读系统获取汉信码(二维码)的明文信息，对二维码(汉信码)的信息内容、模块位置、模块排布内容进行详细记录。该过程与通用的二维码识读过程相同，采用相关的通用设备或通用(手机)软件进行识读。

4)信息验证过程是本发明实施例1提供的方案中比较重要的部分，为保证精确验证，验证系统应保证光照均匀，且成像系统应保证每个模块的成像像素数不少于5*5个像素。

(1)验证系统在视场中按照码制识读算法寻找并识读汉信码(二维码)明文信息，对二维码(汉信码)的信息内容、模块位置、模块排布内容进行详细记录。

(2)在获取的高分辨率图以及汉信码的识读结果，根据识读算法建立的位置坐标建立坐标系，将汉信码符号切分为独立的图像符号，并进行相关的仿射变换到符号的标准位置。

(3)根据验证系统设定的不同，按照与生成时相同的方式进行图像分解与正交变换，在符号的频域，按照与生成时相对应的信息隐藏方法提取相应的隐藏信息。

(4)将密文信息位流按照密文编码算法的逆算法，还原为密文信息，并进行校验和纠错操作，还原原始隐藏信息。

综上所述，本发明实施例1提供的一种二维码信息的隐藏方法，具有以下有益效果：

1.能够真正有效地做到对二维码信息的隐藏，将隐藏的二维码信息隐藏在频域信息中，且隐藏的二维码信息不易被破解。

2.实现了公开二维码与隐秘信息承载的完美融合。

3.不公开信息实现了信息隐藏，攻击者会认为是普通的图像美化或图像印制误差等问题，将二维码信息安全攻击化解为无形。

实施例2

根据本发明的实施例2，还提供了一种二维码信息的隐藏装置，如图7所示，为本发明实施例2提供的一种二维码信息的隐藏装置，所述装置包括获取模块701、变换处理模块702和转化模块703。

具体而言，获取模块701，获取初始二维码图形和待隐藏的信息；

变换处理模块702，根据预设的频域信号变换模型，对获取模块701采集到的二维码图形进行相应的频域信号变换处理，得到变换处理后的频域信号；

转化模块703，将变换处理模块702变换处理后的频域信号转化为相应的图形符号，其中，待隐藏的信息叠加存储在相应的图形符号中。

本发明实施例2提供的方案中的部分内容与本发明实施例1提供的方案中的部分内容相同或相似的部分，烦请参见针对本发明实施例1的相应部分的描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例2提供的一种二维码信息的隐藏装置，具有以下有益效果：

1.能够真正有效地做到对二维码信息的隐藏，将隐藏的二维码信息隐藏在频域信息中，且隐藏的二维码信息不易被破解。

2.实现了公开二维码与隐秘信息承载的完美融合。

3.不公开信息实现了信息隐藏，攻击者会认为是普通的图像美化或图像印制误差等问题，将二维码信息安全攻击化解为无形。

实施例3

根据本发明的实施例3，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如下方法：获取初始二维码图形和待隐藏的信息；根据预设的频域信号变换模型，对二维码图形进行相应的频域信号变换处理，得到变换处理后的频域信号；将变换处理后的频域信号转化为相应的图形符号，其中，待隐藏的信息叠加存储在相应的图形符号中。

本发明实施例3提供的方案中的部分内容与本发明实施例1提供的方案中的部分内容相同或相似的部分，烦请参见针对本发明实施例1的相应部分的描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例3提供的一种电子设备，具有以下有益效果：

1.能够真正有效地做到对二维码信息的隐藏，将隐藏的二维码信息隐藏在频域信息中，且隐藏的二维码信息不易被破解。

2.实现了公开二维码与隐秘信息承载的完美融合。

3.不公开信息实现了信息隐藏，攻击者会认为是普通的图像美化或图像印制误差等问题，将二维码信息安全攻击化解为无形。

实施例4

根据本发明的实施例4，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法步骤：获取初始二维码图形和待隐藏的信息；根据预设的频域信号变换模型，对二维码图形进行相应的频域信号变换处理，得到变换处理后的频域信号；将变换处理后的频域信号转化为相应的图形符号，其中，待隐藏的信息叠加存储在相应的图形符号中。

本发明实施例4提供的方案中的部分内容与本发明实施例1提供的方案中的部分内容相同或相似的部分，烦请参见针对本发明实施例1的相应部分的描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例4提供的一种计算机可读存储介质，具有以下有益效果：

1.能够真正有效地做到对二维码信息的隐藏，将隐藏的二维码信息隐藏在频域信息中，且隐藏的二维码信息不易被破解。

2.实现了公开二维码与隐秘信息承载的完美融合。

3.不公开信息实现了信息隐藏，攻击者会认为是普通的图像美化或图像印制误差等问题，将二维码信息安全攻击化解为无形。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。