證件防偽技術(shù)及其在大型體育賽事證件中的應(yīng)用

張秋杰 公安部第一研究所

引言

隨著我國綜合國力的不斷提升，國家在政治、經(jīng)濟(jì)、科技、文化、體育等領(lǐng)域取得了巨大成績。以國家、政府為主導(dǎo)背景的國際性大型綜合體育賽事日漸增多，規(guī)模與影響日益擴(kuò)大。僅以奧運賽事為例，目前我國已成功舉辦了2008年北京奧運會、2014年南京青奧會、2022年北京冬奧會三次奧運賽事。

大型體育賽事中，證件是確認(rèn)參與者真實身份及其進(jìn)入場館和分區(qū)的合法憑證。通過對證件的有效管理和準(zhǔn)確查驗，實現(xiàn)對所有參與人員進(jìn)入場館和指定活動區(qū)域的權(quán)限管理，是維護(hù)大型體育賽事安全秩序以及場館人員和設(shè)施安全的有效保障，也是確保賽事圓滿舉辦的重要一環(huán)。因此，證件防偽措施是否有效，直接關(guān)系到賽事的安全。尋求合理、可靠的證件防偽應(yīng)用技術(shù)歷來是我國大型體育賽事安保工作的重要內(nèi)容和技術(shù)保障。

一、證件防偽設(shè)計原則

在證件領(lǐng)域，防偽的實質(zhì)可理解為：用特定的技術(shù)與材料、特定的工藝（含特定設(shè)備）加工一種產(chǎn)品，在一定時期和范圍內(nèi)不易被仿制和復(fù)制，并在規(guī)定條件下，可與仿制品和復(fù)制品準(zhǔn)確區(qū)別的技術(shù)[1]。鑒于證件在大型體育賽事中的重要作用，一般采用多種組合的防偽措施和技術(shù)手段，以確保證件難以偽造、變造。大型體育賽事證件防偽設(shè)計遵循以下原則：

（1）基材采用易于辨識、防偽性能高的物理防偽材料，便于查驗；

（2）防偽單項技術(shù)要具備一定的獨特性、可控性和批量生產(chǎn)、制作的可操作性；

（3）合理運用各項防偽技術(shù)，配合多重防偽查驗手段，實現(xiàn)難以偽造、變造的目標(biāo)，整體抗攻擊時間至少要達(dá)半年以上；

（4）內(nèi)嵌RFID電子芯片，支持非接觸式查驗方式。

二、防偽技術(shù)在大型體育賽事證件中的應(yīng)用

大型體育賽事一般設(shè)有多個制證中心（制證點）。根據(jù)賽事服務(wù)水平要求，既要在制證中心大批量制證，又要在場館現(xiàn)場快速制證。為滿足現(xiàn)場制證操作簡單、速度快、質(zhì)量一致的要求，大型體育賽事證件多采用塑封工藝，用彩色激光打印機(jī)一次性完成證件的公共信息和個人信息打印后，再使用塑封機(jī)完成證件塑封。不同證件工藝選擇的證件材料和防偽技術(shù)有所不同。

大型體育賽事證件通常綜合使用物理防偽、光學(xué)防偽、數(shù)字防偽多種組合的防偽措施和技術(shù)手段，確保證件具備抗篡改、防偽造、防變造等性能，使用的防偽材料通常包括了防偽紙張、防偽油墨、防偽塑封套、防偽標(biāo)簽、RFID電子芯片等。

（一）物理防偽的應(yīng)用

1.防偽紙張

證件使用的紙張一般都是由特定造紙廠生產(chǎn)的。防偽紙張的特殊材料、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)受到嚴(yán)格控制，通常來講不易被仿造。目前比較常用的防偽紙張主要是水印防偽紙、安全線防偽紙、纖維防偽紙等[2]。為提高證件防偽等級，大型體育賽事證件使用的防偽紙張通常含有定制水印防偽圖案、無色熒光纖維等多種防偽措施。

（1）定制水印

將特定圖案制成專用水印圖案，透光觀察可見具有浮雕形、可透視、可觸摸的圖像。定制水印圖案中，同時存有透光性差和透光性強(qiáng)的兩種水印效果。透光觀察時，水印透光性差的部分比紙面非水印圖案部分顏色深，圖案透光性強(qiáng)的部分比紙面非水印圖案部分顏色淺，形成強(qiáng)烈的明暗層次對比。

（2）無色熒光纖維

在防偽紙張中應(yīng)用單根多色的隱形熒光纖維，在自然光下觀察無色，在紫外燈照射下單根熒光纖維呈現(xiàn)出多種亮麗的熒光。熒光纖維進(jìn)行了特殊處理，紙張一面纖維為“一”字型，紙張另一面纖維為“C”字型，增加了仿造難度。

2.防偽油墨

防偽油墨采用具有特殊功能的顏料，在一定外界條件下產(chǎn)生顏色、光澤等變化，這是現(xiàn)代新型防偽技術(shù)的重要手段。目前常見的防偽油墨主要有光敏防偽油墨、紫外激發(fā)熒光防偽油墨、日光激發(fā)變色防偽油墨、紅外激發(fā)熒光防偽油墨、熱敏變色防偽油墨、壓敏防偽油墨、磁性防偽油墨、光學(xué)可變防偽油墨等[4]。

在防偽紙張上，使用防偽油墨預(yù)印刷特定的多色熒光圖案。通常多采用紫外激發(fā)熒光防偽油墨，即在油墨中加入了具有紫外線激發(fā)的可見熒光化合物，在自然光下觀察無顏色，在紫外線照射下，可見紅、藍(lán)、黃、綠、白等多種顏色線條組成的圖案。另外，通過特殊方式調(diào)色、分色疊印，形成的白色熒光圖案，在經(jīng)激光碳粉打印后依然具有明亮的熒光白色。

（二）光學(xué)防偽的應(yīng)用

1.防偽塑封套

防偽塑封套的功能和作用是保護(hù)證件上的信息資料，防止個人信息被篡改、仿冒。防偽塑封套多使用激光全息防偽技術(shù)，通過將具有唯一性、防偽性的激光全息圖像復(fù)制在帶有涂層的聚酯薄膜（PET）膜上，再制備成可復(fù)合的材料。激光全息圖像利用光的干涉和衍射原理，記錄光的明暗和位置關(guān)系，具有難以仿制的特性。目前，激光全息圖多采用計算機(jī)光刻技術(shù)進(jìn)行制作，能設(shè)計出2D平面圖像、2D/3D分層圖像和動態(tài)光變圖。實際應(yīng)用中，將各種不同的防偽技術(shù)與激光全息技術(shù)相結(jié)合能做出很多不同的防偽效果。

大型體育賽事證件防偽塑封套一般綜合采用全息防偽、矢量線條、微縮文字、熒光編碼等多種組合防偽技術(shù)。以多種高等級的防偽技術(shù)作為關(guān)鍵的一線防偽；配合隱藏的無色熒光編碼防偽技術(shù)，加強(qiáng)二線防偽性能。

（1）全息防偽

多層次2D/3D：具有前、中、后多個層次和多種顏色的特定圖案，同一水平面內(nèi)左右擺動全息圖，圖案產(chǎn)生相應(yīng)的運動效果。

彩色漸變?nèi)ⅲ焊呔?xì)的網(wǎng)點密度漸變?nèi)D案，正面角度觀察全息圖，可見呈現(xiàn)不同顏色和亮度。全息顏色由密度極高的復(fù)雜光柵構(gòu)成，仿制難度大。

DOVF旋轉(zhuǎn)變色：DOVF（Directional Optical Variable Foil，定向光變膜）是一種基于植入型光學(xué)微納結(jié)構(gòu)的防偽技術(shù)，正面觀察圖案呈高飽和度綠色，同一水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)全息圖至90°，圖案顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，圖案顏色對比強(qiáng)烈，飽和度高，易于觀察。這項技術(shù)最早應(yīng)用在我國第二代居民身份證中，具有“易識別、難仿制”的優(yōu)點。防偽塑封套在持卡人照片部分印有DOVF圖案，作為照片的保護(hù)元素。當(dāng)證件照片信息被非法替換時，保護(hù)元素隨即遭到破壞，無法還原。

（2）矢量線條

在全息圖案設(shè)計制作中，線條是一種常用的設(shè)計方式。一般全息線條寬度在0.1mm左右，彎曲成特定的形狀貫穿整個版面，或由多個線條組合成特定圖形，并呈有規(guī)律的動態(tài)變換。根據(jù)全息線條制作方法，可以分為點陣線條和矢量線條，兩者的區(qū)別在于光刻方式的不同。點陣線條是通過點陣掃描光刻方式實現(xiàn)，在放大鏡下觀察線條邊緣呈現(xiàn)“鋸齒”形狀。矢量線條則是沿線條的路徑通過軟件計算生成的完整線條，可有效消除“鋸齒”。

高精度的線條按照矢量路徑排列組合而成的全息圖案，在同一水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動可見線條呈運動效果。矢量線條由專業(yè)防偽軟件生成，根據(jù)不同線條粗細(xì)、走向來表現(xiàn)出不同的層次和輪廓，具有良好的防掃描復(fù)制效果，矢量線條走向豐富、變換靈活，打破了傳統(tǒng)底紋的規(guī)律性，進(jìn)一步提高了防偽性能。

（3）縮微文字

將高精細(xì)度衍射全息文字信息用光學(xué)縮微的方式記錄在特定圖案中，字高不大于0.1mm，肉眼不可見，需使用100倍以上的高倍放大鏡觀察。該技術(shù)在激光制版中難度較大，既能起到防偽所用，又不影響特定圖像的再現(xiàn)效果。

（4）熒光編碼

熒光編碼是指根據(jù)一種或多種熒光材料的發(fā)光特性進(jìn)行定向調(diào)制，使其形成一種新型光譜特征的熒光材料。使用多種不同的熒光材料，具有獨特的頻譜特征，以確保熒光材料本身的防偽特性。多重特殊的熒光材料混合編碼加載于持證人姓名、負(fù)責(zé)單位等個人信息區(qū)域，正常光線表現(xiàn)為無色透明狀態(tài)。使用特定波段的發(fā)光器件（例如熒光筆）檢測，則熒光區(qū)域呈現(xiàn)橙紅色圖案，以防止個人信息被非法替換。

2.防偽標(biāo)簽

防偽標(biāo)簽是大型體育賽事臨近開始時才投入使用的重要識別載體，貼于證件的表面，以區(qū)分證件的激活或核驗。根據(jù)使用要求，防偽標(biāo)簽一般應(yīng)具有附著力強(qiáng)、不易磨損、撕下即毀、不可重復(fù)使用的特點。為便于查驗，其防偽特征應(yīng)明顯，易于觀察，可采用目視查驗或偏振片等簡單穩(wěn)定的輔助查驗工具進(jìn)行快速查驗。

（1）激光全息圖案

防偽標(biāo)簽圖案使用特定圖案定制而成，利用激光彩色全息圖制版技術(shù)和模壓復(fù)制技術(shù)制作，根據(jù)光的衍射原理記錄物品的明暗變化與立體空間變化，獲得浮雕全息立體圖案。防偽標(biāo)簽既有多種全息耀眼效果，又有隨觀察角度變色的光學(xué)效果。正面觀察時，能觀察到一定的立體效果。

（2）易碎防揭技術(shù)

利用特有技術(shù)將材料、全息工藝深度整合，一次加工成型，從而實現(xiàn)了標(biāo)簽基材結(jié)構(gòu)的易碎防揭，任何意圖剝落防偽標(biāo)簽的行為都會導(dǎo)致標(biāo)簽破碎。

（3）定向液晶技術(shù)

采用雙向陰陽互嵌的定向液晶防偽技術(shù)，普通環(huán)境下表現(xiàn)為無色透明，肉眼不可視。相較于其他復(fù)雜的光學(xué)技術(shù)，定向液晶更適合現(xiàn)場防偽查驗。驗證人員使用查驗裝置在特定角度觀察防偽標(biāo)簽，可見隱藏的深色特定液晶圖案（如圖3中的五角星）；水平旋轉(zhuǎn)查驗裝置（或防偽標(biāo)簽）至90°，則特定圖案顏色變亮，背景變暗。圖3為使用偏振片從不同角度觀察防偽標(biāo)簽的示意圖。

（三）數(shù)字防偽的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，為滿足大型體育賽事人流集中、現(xiàn)場快速查驗的業(yè)務(wù)需求，RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）技術(shù)已普遍應(yīng)用于大型體育賽事證件中，實現(xiàn)證件機(jī)讀查驗功能，并以此技術(shù)為平臺，使用密碼技術(shù)構(gòu)建數(shù)字防偽系統(tǒng)，全面提高證件的防偽造、防變造能力。數(shù)字防偽技術(shù)的應(yīng)用，增加了證件本身的科技含量，從數(shù)據(jù)安全層面提高了證件偽造、變造的難度，實現(xiàn)了與傳統(tǒng)防偽技術(shù)的優(yōu)勢互補(bǔ)，已成為證件防偽中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。

證件數(shù)字防偽貫穿于證件的卡體制作、證件制作、證件使用整個生命周期，在卡體制作階段，需要將密鑰寫入到證件芯片中；在證件制作階段，需要進(jìn)行密鑰比對，完成證件身份認(rèn)證、信息電寫入等操作；在證件使用階段，需要進(jìn)行密鑰比對，完成證件身份認(rèn)證等操作，為證件及相關(guān)讀寫設(shè)備的信息安全應(yīng)用提供必要的支撐。

根據(jù)應(yīng)用需求，證件數(shù)字防偽系統(tǒng)一般劃分為密鑰管理子系統(tǒng)和防偽應(yīng)用子系統(tǒng)兩部分。密鑰管理子系統(tǒng)包括密鑰生成、密鑰派發(fā)和證卡初始化等功能，一般在指定的安全單位內(nèi)部統(tǒng)一完成。防偽應(yīng)用子系統(tǒng)應(yīng)用于制卡、制證和驗證等業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，實現(xiàn)證件各個環(huán)節(jié)的數(shù)字防偽應(yīng)用。防偽應(yīng)用相對獨立，與信息數(shù)據(jù)分離，有助于業(yè)務(wù)系統(tǒng)快速搭建，安全防偽不會成為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的瓶頸。

為確保證件安全，國內(nèi)大型體育賽事證件多使用國產(chǎn)自主可控的RFID電子芯片，內(nèi)置國產(chǎn)密碼算法，支持雙向安全鑒別和安全通信功能。RFID電子芯片中加密存儲特定信息，可進(jìn)一步增強(qiáng)證件的防偽等級；同時配合通道式證件查驗設(shè)備實現(xiàn)非接觸識讀，有效提高大型體育賽事證件的查驗效率。

（四）生物特征防偽的應(yīng)用

證件生物特征防偽技術(shù)作現(xiàn)代證件防偽技術(shù)重要組成部分，其主要作用是把持證人的生物特征與證件以一種不可篡改的方式聯(lián)系起來，實現(xiàn)持證人與所持證件之間的“人證同一性”判別與認(rèn)定。證件生物特征識別技術(shù)運用的是生物測定（統(tǒng)計）學(xué)方法，根據(jù)個人唯一的生理特征或行為特征，來查證或辨識某人身份的自動化方法。生物測定方法的重要性能，是它的識別能力，其指標(biāo)主要可以用FRR（False Reject Rate，錯誤拒讀率）和FAR（False Accept Rate，錯誤接受率）來表示[5]。目前證件常用的生物特征防偽包括人臉識別、指紋識別和虹膜識別等。

在不同的生物特征識別方法中，人臉識別有其自身特殊的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在：（1）非侵?jǐn)_性，人臉識別無需干擾人們的正常行為就能較好地達(dá)到識別效果，無需擔(dān)心被識別者是否愿意將手放在指紋采集設(shè)備上，他們的眼睛是否能夠?qū)?zhǔn)虹膜掃描裝置等；（2）便捷性，采集簡便、使用快捷，常見的攝像頭基本都可以用來進(jìn)行人臉圖像的采集，采集在數(shù)秒內(nèi)即可完成；（3）友好性，通過人臉識別身份的方法是人類的“自然”習(xí)慣，人和機(jī)器都可以使用人臉圖片進(jìn)行身份識別，而指紋、虹膜等方法沒有這個特點；（4）非接觸性，人臉圖像信息的采集不同于指紋信息的采集，用戶不需要與采集設(shè)備直接接觸，不容易引起使用者的反感。因此在大型體育賽事證件查驗中，多采用人臉識別技術(shù)，實現(xiàn)“人證同一性”判定。

大型體育賽事應(yīng)用中，在人員證件查驗系統(tǒng)前端加入人臉識別組件，完成人臉抓拍及比對相關(guān)工作。為提高人臉比對速度，通常提前提取人臉特征值并保存在前端設(shè)備中。當(dāng)人員通過證件查驗設(shè)備時，讀取證件信息，在本地數(shù)據(jù)庫中找到對應(yīng)的人員信息和人臉特征值，與抓拍到的人臉特征值隊列進(jìn)行比對，系統(tǒng)通過這張人臉和注冊證件照的相似度是否大于設(shè)定的閾值，來判斷是否是本人，從而實現(xiàn)抓拍照片與注冊照片的“人證同一性”比對。采用閘門式控制系統(tǒng)時，只有人證相符時才開閘放行；采用無障礙通道時，人證不符時自動報警，提請執(zhí)勤人員復(fù)核。有效避免了冒用他人證件通行的情況，確保了“人證同一性”。

除了技術(shù)方面，在應(yīng)用人臉識別技術(shù)時還需要考慮到安全隱私的問題，隱私保護(hù)的相關(guān)法律在全球正變得越來越嚴(yán)格，人臉識別技術(shù)解決方案只有在遵守相應(yīng)法律法規(guī)的前提下，才能真正發(fā)揮其高效性。

三、發(fā)展與展望

（一）多種防偽技術(shù)相互結(jié)合，合理利用

大型體育賽事證件防偽方面，物理防偽、數(shù)字防偽等多種防偽技術(shù)措施的綜合應(yīng)用是保證防偽效果的最好手段。但這絕不意味著是各種防偽技術(shù)的簡單堆積，實際應(yīng)用中，需根據(jù)大型體育賽事安保工作對證件防偽的具體需求、現(xiàn)場證件制作及查驗等特點，有針對性地選擇合適的防偽技術(shù)，通過多種防偽材料和技術(shù)的合理運用，確保達(dá)到最佳防偽效果。

（二）電子證件和實體證件相結(jié)合，實現(xiàn)“數(shù)實相融”

采用電子證件和實體證件相結(jié)合的方式，在配發(fā)實體證件的同時，將實體證件以電子證件形式呈現(xiàn)，建立電子證件管理應(yīng)用體系，實現(xiàn)身份快速核驗、線上證件便捷領(lǐng)取、后臺實人認(rèn)證、線下一碼通行。這種新的應(yīng)用模式，融合實體證件的線下優(yōu)勢，電子證件線上安全便捷的數(shù)字化優(yōu)勢；既有實體證件的“身份憑證”，又有電子證件的“數(shù)字身份”。持證人員入場時，可以通過人臉識別或者掃描電子證件快速入場，提升參會人員的體驗感。2023年5月26日至28日舉辦的2023中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會中，就整合了電子證件和實體證件兩種證件類型，電子證件基于“互聯(lián)網(wǎng)+”可信身份認(rèn)證平臺（CTID平臺）的實人認(rèn)證能力生成權(quán)威、安全、可信、便捷的數(shù)字身份及電子憑證。電子證和實體證相結(jié)合，讓通行服務(wù)更加安全、可靠、便捷。