淺談二維碼技術(shù)在防偽領(lǐng)域的應(yīng)用

張永鶴

摘要：隨著"互聯(lián)網(wǎng)+"時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)二維碼不再陌生，二維碼技術(shù)也活躍在各個(gè)行業(yè)中。二維碼具有信息存儲(chǔ)量大、可存儲(chǔ)信息種類(lèi)多樣、譯碼可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、制作流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，其在新型防偽領(lǐng)域中，已發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文將從二維碼互動(dòng)防偽系統(tǒng)設(shè)計(jì)、二維碼防偽印刷方法、隱形二維碼防偽技術(shù)、二維碼結(jié)合物理防偽技術(shù)、二維碼結(jié)合RFID防偽技術(shù)、二維碼結(jié)合數(shù)字水印防偽技術(shù)、SealVector新型二維碼七個(gè)方面，綜述二維碼技術(shù)在防偽領(lǐng)域的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：二維碼；防偽技術(shù)；二重防偽

中圖分類(lèi)號(hào)：G718 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2016）09-0010-02

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，二維碼技術(shù)已廣泛應(yīng)用在包裝印刷、圖書(shū)情報(bào)、證件管理、醫(yī)療衛(wèi)生、海關(guān)安檢、商品流通、生產(chǎn)自動(dòng)化等領(lǐng)域。二維碼技術(shù)是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向）分布的圖形上記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息[1]，它不僅具有信息存儲(chǔ)量大、可存儲(chǔ)信息種類(lèi)多樣、譯碼可靠性高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、制作流程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，還具有保密性強(qiáng)、與其他防偽技術(shù)結(jié)合緊密等特點(diǎn)[2-5]。目前，二維碼技術(shù)備受防偽行業(yè)青睞，已廣泛應(yīng)用于各防偽領(lǐng)域中。

1.二維碼互動(dòng)防偽系統(tǒng)

二維碼互動(dòng)防偽系統(tǒng)是指利用二維碼查詢(xún)的方法來(lái)判斷產(chǎn)品真?zhèn)巍Ｋ墓ぷ髟硎牵簩⒎纻涡畔⒋鎯?chǔ)于二維碼中，然后將二維碼以可變數(shù)據(jù)形式印制在產(chǎn)品上或以標(biāo)簽的形式貼附在產(chǎn)品上，消費(fèi)者用手機(jī)將二維條碼拍攝下來(lái)，將所得信息以圖片形式上傳至指定服務(wù)器，服務(wù)器解譯接收到的圖片信息，并將解碼后的信息發(fā)送給消費(fèi)者。消費(fèi)者依據(jù)接收到的信息來(lái)判斷產(chǎn)品真假。此種互動(dòng)防偽系統(tǒng)不僅需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為防偽中心設(shè)備，還需利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接線(xiàn)路（主要由DDN專(zhuān)線(xiàn)、中斷線(xiàn)、Cisco25511、HDB組成）與企業(yè)計(jì)算機(jī)終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞；此外，該防偽系統(tǒng)還包含一個(gè)高速掃描儀來(lái)識(shí)讀用戶(hù)信息和一臺(tái)二維條碼打印機(jī)。

2.二維碼防偽印刷方法

傳統(tǒng)的二維碼印刷，一般以黑色或單色為主，不僅表現(xiàn)形式呆板而且防偽效果也有待提高。二維碼防偽印刷方法，是指將二維碼版面分次印刷，選定編碼中的特定碼，將特定編碼印制成變形、變色或進(jìn)行其他改變后的特殊形態(tài)。不僅可以提高二維碼的美觀性，又可提高其防偽性。目前可以采用柔印工藝模擬二維碼光變效果。它的實(shí)施過(guò)程為：利用二維碼圖案制作兩塊柔印版材，一塊為印刷版材，用柔性的方式印刷同色系電化鋁或（印刷光油），另一塊版材采用點(diǎn)狀過(guò)渡（或其他模擬光的折射圖案）的效果，然后印上所需要的色彩，形成明暗對(duì)比效果的光變二維碼。

3.隱形二維碼防偽技術(shù)

3.1二維碼與無(wú)色隱形材料結(jié)合。此種隱形二維碼技術(shù)是指將二維碼與無(wú)色隱形材料（如熒光色帶、熒光碳粉、熒光油墨以及紅外油墨等）相結(jié)合，使得信息載體為隱形的技術(shù)。二維碼常態(tài)下肉眼不可見(jiàn)，只有運(yùn)用專(zhuān)門(mén)的識(shí)讀器才能識(shí)別此種二維碼里面加密的信息。隱形二維碼不僅具有二維碼技術(shù)原有特點(diǎn)，還具有肉眼不可直接觀察、識(shí)讀系統(tǒng)專(zhuān)用以及保密性更好等特點(diǎn)。

目前，這種基于光學(xué)原理的隱形二維碼已可制得，其中一種制作方法為：①先用CAD軟件繪制出二維碼或其他方式生成二維碼，②將含有鑭系納米顆粒與熒光油墨或熒光碳粉混合；③用特殊打印機(jī)將混合后的油墨噴在紙上，制成肉眼不可見(jiàn)的隱形二維碼。只有借助近紅外激光照射，然后掃描，才能識(shí)別隱藏在紙張上的二維碼。含有鑭系納米的顆粒穩(wěn)定性特別強(qiáng)，將隱形二維碼打印在紙上，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行常規(guī)磨損試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)仍然能夠成功掃描磨損后的隱形二維碼[7]。此種方法制得的隱形二維碼從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)需要90分鐘，若要仿冒十分困難。

3.2二維碼與超聲相控技術(shù)結(jié)合。此種隱形二維碼技術(shù)是將超聲檢測(cè)技術(shù)與二維碼技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)。其工作原理是：利用超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同以及介質(zhì)本身密度不同，可以獲得介質(zhì)聲抗阻值不同，選用兩種聲抗阻值相差較大的物質(zhì)來(lái)表示二維碼中的"0"和"1"，只有利用超聲波檢測(cè)技術(shù)才能檢測(cè)出信息值，最終實(shí)現(xiàn)隱形防偽的功能。超聲在聲阻不同的陣元上會(huì)發(fā)生不同程度的反射和折射，從而使得超聲回波的幅度、相位等數(shù)值不同。設(shè)置對(duì)應(yīng)閥值，對(duì)介質(zhì)中每個(gè)陣元的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，還原原二維碼信息（相當(dāng)于掃描二維碼），再利用解碼器解碼，即可得到隱藏在介質(zhì)中的信息[8]。

目前常用的利用超聲相控技術(shù)制得的二維碼，就是利用空氣的聲阻抗與大部分固體介質(zhì)的聲阻抗相差較大的原理，用固體介質(zhì)代表"0"，用空氣代表"1"來(lái)制作隱形二維碼?？梢酝ㄟ^(guò)在固體中打孔或雕刻的工藝來(lái)制作隱形二維碼。

4.二維碼結(jié)合物理防偽技術(shù)

物理防偽技術(shù)主要是指激光全息、微縮文字、團(tuán)花底紋、熒光油墨、溫/光變油墨、隨機(jī)彩色纖維紙、掲開(kāi)留字、易碎紙、安全線(xiàn)等防偽技術(shù)。這些防偽技術(shù)多借助印刷實(shí)現(xiàn)，但又不局限于印刷?？梢詫⒍S碼技術(shù)與這些物理防偽技術(shù)結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)更加完備的防偽解決方案，實(shí)現(xiàn)整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的查詢(xún)、物流管理以及促銷(xiāo)管理的整體解決方案。目前，已有公司可根據(jù)包裝色彩、圖案、品牌等信息設(shè)計(jì)出與品牌包裝相融合，集裝飾與數(shù)據(jù)信息于一體的動(dòng)態(tài)二維碼標(biāo)簽[9-10]。不僅如此，還可采用全息數(shù)碼標(biāo)簽+膜內(nèi)自動(dòng)貼標(biāo)簽技術(shù)，將二維碼與物理防偽技術(shù)完美結(jié)合。其工作流程是：利用高速自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)將附有動(dòng)態(tài)二維碼的標(biāo)簽定位貼附在包裝袋印刷內(nèi)膜內(nèi)，然后與熱封膜復(fù)合，將標(biāo)簽安全地放置于包裝膜與復(fù)合膜中間。標(biāo)簽材料與印刷膜相同，復(fù)合后無(wú)氣泡、無(wú)變形，從而達(dá)到"一物一碼"的目的。

5.二維碼結(jié)合RFID防偽技術(shù)

射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)又可稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別通信技術(shù)，它是采用微波的方式進(jìn)行非接觸雙向通信，自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)的技術(shù)。RFID技術(shù)具有非接觸識(shí)別、惡劣環(huán)境識(shí)讀性強(qiáng)、讀寫(xiě)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)[11-14]。結(jié)合二維碼技術(shù)及RFID技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可形成組合式防偽技術(shù)。其工作原理為：將RFID唯一編碼，錄入至二維碼系統(tǒng)中，消費(fèi)者通過(guò)掃碼，即可將編碼信息傳送至系統(tǒng)，系統(tǒng)再將獲得的信息與RFID系統(tǒng)中已錄入信息進(jìn)行比對(duì)，將防偽驗(yàn)證信息以軟件界面的形式傳送給消費(fèi)者。將二維碼技術(shù)與RFID技術(shù)相結(jié)合的防偽系統(tǒng)，不僅提高驗(yàn)證防偽效率，還可保證防偽質(zhì)量。其工作流程如下：①使用專(zhuān)業(yè)的RFID標(biāo)簽打印機(jī)將商品的二維碼信息打印在標(biāo)簽上，該標(biāo)簽已錄入產(chǎn)品相關(guān)溯源信息；②每一張RFID標(biāo)簽都有唯一的ID號(hào)，利用后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)將RFID標(biāo)簽信息與相應(yīng)商品信息對(duì)應(yīng)，結(jié)合二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)二次防偽驗(yàn)證，確保每件產(chǎn)品都有唯一的數(shù)據(jù)與之對(duì)應(yīng)，達(dá)到防偽的目的：③用戶(hù)可采用NFC（NearFieldCommunication）智能手機(jī)配套軟件讀取標(biāo)簽信息，該軟件將讀取的信息傳輸給后臺(tái)防偽驗(yàn)證模塊，經(jīng)防偽驗(yàn)證模塊驗(yàn)證后，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將驗(yàn)證結(jié)果反饋到手機(jī)軟件上，在界面上給用戶(hù)顯示[15-16]。

6.二維碼結(jié)合數(shù)字水印防偽技術(shù)

6.1數(shù)字水印防偽技術(shù)。數(shù)字水印技術(shù)是近年來(lái)使用較多的版權(quán)保護(hù)和數(shù)據(jù)安全維護(hù)技術(shù)。變換域數(shù)字水印技術(shù)常用離散余弦（DCT）變換技術(shù)，將數(shù)字水印按一定規(guī)則修改后嵌入到變換域中的某個(gè)頻段上，再采用逆DCT變換，提取嵌入的數(shù)字水印圖像。數(shù)字水印防偽技術(shù)的水印制作方案采用公開(kāi)密鑰或私有密鑰體系加強(qiáng)數(shù)字水印的安全性，在提取數(shù)字水印時(shí)，可采用采用一種密鑰，或者幾種密鑰的聯(lián)合使用的方法，提高仿制的難度。

6.2二維碼結(jié)合數(shù)字水印防偽技術(shù)。二維碼結(jié)合數(shù)字水印防偽技術(shù)，不僅可以保留數(shù)字水印原有防偽功能，還可以實(shí)現(xiàn)添加數(shù)字水印圖像區(qū)域具有唯一編碼，從而達(dá)到雙重防偽目的[17-20]。它工作流程如下：①將待打印或印刷二維碼電子文件發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器在其中添加水印信息后，將處理好的含有水印的電子文件返還給管理服務(wù)器，將接收到的二維碼代替原二維碼，再進(jìn)行打印，可實(shí)現(xiàn)每產(chǎn)品一圖一碼。②用戶(hù)使用安裝在智能手機(jī)上的特定軟件，對(duì)二維碼進(jìn)行拍照，手機(jī)自動(dòng)將拍照的圖片上傳到指定的服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)圖片進(jìn)行水印檢測(cè)，檢測(cè)完畢后，將結(jié)果返還到用戶(hù)手機(jī)界面。

7.SealVector新型二維碼

二維碼可以分為堆疊式二維碼和矩陣式二維碼兩大類(lèi)[21]，上述防偽技術(shù)采用二維碼編碼算法以PDF417碼和QRCode為主。SealVector新型二維碼是利用特殊算法進(jìn)行編碼而形成的一個(gè)安全信息矩陣，并將產(chǎn)品的相關(guān)信息及用于防偽驗(yàn)證和假冒威懾的安全功能信息嵌入其中[22]。從外觀上看，SealVector比普通二維碼分辨率高；從信息容量來(lái)看，SealVector約是普通二維碼的200倍；從防偽防復(fù)制功能來(lái)看，SealVector完全不可復(fù)制。SealVector生成時(shí)包括干擾步驟，需要一個(gè)密鑰才能進(jìn)行解碼；SealVector從數(shù)據(jù)源到印刷過(guò)程中不斷發(fā)生不可逆的"數(shù)據(jù)衰減"，也就是說(shuō)，造假者復(fù)制的是已經(jīng)衰減的矩陣，若再?gòu)?fù)制該矩陣將遭受進(jìn)一步地破壞。當(dāng)使用密鑰進(jìn)行解碼時(shí)，密鑰可讀取矩陣中的內(nèi)部信息并生成一個(gè)分?jǐn)?shù)；若該分?jǐn)?shù)低于解碼閾值，則無(wú)法解碼。SealVector新型二維碼具有適用范圍廣、防偽效果佳、經(jīng)濟(jì)便宜、便于加入生產(chǎn)線(xiàn)以及可實(shí)現(xiàn)全程追溯等特點(diǎn)。

目前，二維碼技術(shù)已廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)中，尤其是物流行業(yè)、生產(chǎn)制造業(yè)、安防行業(yè)以及交通運(yùn)輸行業(yè)。隨著"互聯(lián)網(wǎng)+"時(shí)代的到來(lái)，二維碼技術(shù)的防偽功能將會(huì)在更多行業(yè)發(fā)揮重要作用。未來(lái)，二維碼防偽技術(shù)不僅可以改進(jìn)自身算法，提高防偽能力；也可以與現(xiàn)有防偽技術(shù)有機(jī)結(jié)合，形成更具優(yōu)勢(shì)的二重防偽技術(shù)。

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