基本信息
- 项目名称：
- 纸质人像照片及票据加密技术
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 计算机数字水印技术发展已经较为成熟，但数字水印技术善长于处理数字化图像，未能完全解决印刷品（模拟图像）防伪的技术难点。本课题针对印刷品图像版权认证的需求，对于不同的印刷品，采用两类加密技术，一类是采用特殊的水印加密方法为彩色人像照片嵌入数码信息；第二类是利用光学全息和干涉原理对门票、发票等纸质媒介加密。研制成功新型综合印刷品图像检测样机及配套应用程序、薄膜及产生密码的程序。为印刷品图像认证技术的更新换代提供技术支持。
- 详细介绍：
- 本课题主要分为彩色人像照片水印加密和门票及票据防伪两个子课题：（一） 彩色人像照片水印加密。鉴于单凭原有防伪方法不足以遏止印刷品制假行为（特别是证件制假行为），本子课题针对以上难点，提出用“照片嵌入数码”的方法。基于光学原理，通过两种加密方式（一是直接在计算机上对人像数码照片嵌入密码后印刷，二是在拍摄人像照片过程中嵌入“隐形钢印”）在照片中嵌入肉眼不可见防伪标记（数码）。经检验，该方法在印刷品被压缩、旋转、几何失真、图片破损等条件下仍然能实现加密数码信息的提取。 （二）门票及票据防伪。目前广泛使用的门票及票据等可机读标签，印制在纸张（或塑料）上，易磨损。如果印刷图案遭故意涂改，则可能误码（或乱码）。本作品采用薄膜加密和新型“多灰阶印刷标签”两种途径加以改进。1、门票及票据薄膜加密方法。通过特殊的加密算法和印刷方法，平面纸制的加密区域在覆盖薄膜后产生特殊的类似于激光防伪标记的光学效果，直接用肉眼可观察到印刷品中隐藏信息。一份密钥（一张薄膜）可以检测无数张门票、发票，使用方便、成本低。2、新型二维条形码加密法。借鉴全息存储原理，采用分数傅立叶变换光路，生成耐破损新型二维“彩色条形码”和“多灰阶条形码”，使防伪条码具备类似于全息照片的“镜破图存”的抗破损性能；同时还结合纠错编码原理，进一步提高条码的抗破损性能。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计、制作目的： 1、最近通过替换照片冒名顶替上大学的案例（如罗彩霞事件）广为社会关注。本作品用光学方法给人像照片加密，将证件号嵌入照片。2、目前的火车票及运动会的门票造假肆虐。我们的目的是开发一种低成本的门票及发票的加密方法。 基本思路：本课题主要分为彩色人像照片水印加密和门票及票据防伪两个子课题。 1、彩色人像照片水印加密。利用数字水印的原理，对照相的数码图像文档进行频域加密，往印刷品载体中嵌入数码信息。通过普通摄像头采集印刷品图像并解密。 2、门票及票据防伪。本子课题提出了两种防伪方法。① 薄膜加密法。通过特殊的加密算法和印刷方法，平面纸制的加密区域在覆盖特殊薄膜后产生特殊的类似于激光防伪标记的光学效果。② 新型二维条形码加密法。利用“信息扩散、映射与分布式记录”原理，设计彩色二维条形码标签。 创新点：1、将数字水印技术从数字图像（电子文档）扩展到了纸质材料。该方法在纸质照片出现压缩、旋转、几何失真、破损等条件下仍然能实现信息提取。2、用于门票和发票的防伪标记，可以利用特殊薄膜直接检测密文，一张薄膜可以检测无数张票据。3、将全息存储“抗破损”原理推广用于印刷图像抗破损。 关键技术：1、在适当参数条件下，实现照片中所隐藏信息的不可见性。2、确保条形码既是隐性的，又可在破损和有意涂改条件下照常机读其内容。 主要技术指标：照片大小：48毫米X33毫米；检测时间：检测时间5S；信息容量：最高可嵌入32个以上的十进制数。
科学性、先进性
- 科学性、先进性： （一） 数字水印加密 ①本课题最终成品是印刷品，而不是计算机文件。国内、外已经研发出多种数字水印嵌入技术，其共性特征是：携带水印的载体是“计算机文档”。本作品采用了改进的数字水印方法，独创性的实现了在印刷品中嵌入水印，水印的隐蔽性高。 ②检测方便，可靠性高。可以通过普通摄像头就可以快速、准确提取到水印信息。该方法在印刷品被压缩、旋转、几何失真、图片破损等条件下仍然能实现水印信息的提取。 （二） 发票及票据防伪 1、薄膜加密法。发票的防伪目前只有水印和条码，容易造假。本作品通过薄膜胶片便可以直接检测密文（或防伪标记）。该方法在国内文献中未见报道。 2、新型二维条形码加密。 目前市场的商用二值条形码一律采用纠错编码原理校验（清除）机读时出现的少量数码比特错误，错误纠正能力越强信息冗余越大。本课题生成的耐破损新型二维“彩色条形码”和“多灰阶条形码”，使防伪条码具备类似于全息照片的“镜破图存”的抗破损性能。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品在数字水印及票据防伪上提出新的加密方法。 1、将数字水印技术的适用载体由电子文件扩展到纸制印刷品。经实验测试，加密的数码信息肉眼不可见；检测系统简单、快捷；可靠性强，印刷品在被压缩、旋转、几何失真、图片破损等情况下仍然能实现加密信息的提取。 2、首次提出在票据防伪上的新方法——薄膜加密。作品简单，检测便捷，防伪成本低，一张密钥可识别无数张票据和门票。 3、利用全息存储原理，采用分数傅立叶变换光路，提出耐破损新型二维“彩色条形码”和“多灰阶条形码”，进一步提高条码的抗破损性能。经实验鉴定，在破损面积相等的情况下，本课题制作的耐损型标签的总误码率低于普通商用二值条形码。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 1、与湖南雅程科技签订转让协议(前期投资3万）2、与福建新天地公司签订转让协议（前期投资1万）
作品可展示的形式
- 1 实物；2 图纸；3 现场演示；4 图片；5 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：采用本技术制作防伪证件，只要办理人到官方（发证机关）指定地点、用本课题研制的装置拍摄一张防伪照片，就可以打印、制成含证件号码的人像照片。查验时，只需要将照片进行扫描，然后通过计算机软件将密码直接读取出来。 门票和发票可以在纸张上面直接印刷加密区域（二维条码或者隐形图文），利用手持机读设备和薄膜可以分别读取出有破损的二维条码和隐形图文。 技术特点和优势：在肉眼不可察觉的情况下对纸制图像加密，相比传统方法具有信息量大、误码率低等特点。加密过程无需改变图像的材料，对现行的印刷设备无特殊要求，印刷成本与传统技术相比较可降低80%，在印刷防伪领域中具有一系列难以替代的优点和广阔的应用前景。 推广应用前景：可以应用在海关的护照检查，对护照持有人的证件照片的真实性进行认证。另外，在一些考场也可以利用该方法对准考证中照片的真实性进行认证，防止替考、代考的发生。 印刷制品的版权进行认证，在印刷品中嵌入版权信息，可以为印刷品被非法复制提供证据。例如门票、图书封面及烟盒等等。
同类课题研究水平概述
- （一） 数字水印加密 国内外比较典型的照片水印防伪有以下三种：①国内同行用图像处理软件给数码照片嵌入水印；②伊斯曼柯达公司（J.E.罗迪等人）用预先曝光的方法在待使用的胶片上嵌入水印；③国外生产厂商在相机内安装“嵌入水印的集成电路和程序”，此方法不适合普通摄影器材。上述这些方法主要针对数字图像的加密，加密-解密过程仅限于在屏幕上显示，而印刷品在从电子文档打印到纸上（以及从纸上扫描成电子文档）的过程中，不可避免的会丢失信息。所以传统的数字水印的方法并不能实现对印刷品的加密。 通过对数字水印的改进，可以实现对印刷品的加密，瑞士A.Herrigel等人报道一种基于光学识别的数字水印技术；美国M.Kutter介绍可旋转变换、压缩放大的水印技术；国内北京邮电大学也研究抗打印-扫描数字水印算法的鲁棒性等。北京握奇信安网络技术有限公司提出的证件照片水印防伪方案，在一定条件下可以实现对印刷品的加密，具有很多优点。这些方法为印刷品的防伪提供技术支持，初步解决了印刷品水印技术的一部分技术难点，但目前在抗打印-扫描方面仍不能满足实际的需要。 本作品的特点是可以直接将数码加入到人像照片中，而且可以通过计算机检测方法读取出隐藏的信息。还具有可以对经过多种正常破坏的人像照片中检测出数码。 （二）票据防伪技术 国内外对发票及其它票据的加密，目前只限于利用水印墨水以及条形码，本课题所用的薄膜加密法应用于票据防伪，在国内外文献中未见报道。 二维条码产生于二十世纪80年代，目前应用面最广的二维条码PDF417是由美国Symbol公司研制的。日本Denso公司于1994年9月研制出QR Code码。上述两种条形码依靠纠错编码原理实现抗破损阅读。 商用二值条形码一律采用纠错编码原理校验（清除）机读时出现的少量数码比特错误，错误纠正能力越强信息冗余越大。本课题提出的新型二维条形码技术，借鉴全息存储原理，采用分数傅立叶变换光路，使防伪条码具备类似于全息照片的“镜破图存”的抗破损性能；同时还结合纠错编码原理，进一步提高条码的抗破损性能。
