專利名稱：二維混沌圖形保密防偽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種文字、圖形保密防偽方法，特別是一種二維混沌圖形保密防偽方法。
現(xiàn)有技術(shù)一般為二維條碼技術(shù)，條碼是一組按一定編碼規(guī)則排列的條、空符號，用以表示一定的字符、數(shù)字及符號組成的信息。二維條碼攜帶的信息量比一維條碼多，能夠把過去使用一維條碼時(shí)存儲于后臺數(shù)據(jù)庫中的信息包含在條碼中，可以直接通過閱讀條碼得到相應(yīng)的信息。二維條碼具有保密和防功能，也可把指紋照片編制于其中，可用于證件的防偽，在美國十多個(gè)州的駕駛證、美國軍人證、軍人醫(yī)療證等在幾年前就已采用了PDF417技術(shù)，將證件的個(gè)人信息編在二維條碼中，可實(shí)現(xiàn)身份證的自動識讀，可以防止偽冒證件事件的發(fā)生，我國香港特區(qū)的護(hù)照上也采用了二維條碼技術(shù)。在我國部分地區(qū)注冊會計(jì)證和汽車銷售中，二維條碼技術(shù)也得到了初步應(yīng)用。
但二維條碼攜帶的信息量仍較有限，尤其是當(dāng)信息中含有黑白或彩色照片時(shí)，其識別照片的分辨率較低，故形成的照片質(zhì)量不高。且條碼技術(shù)作為一種標(biāo)準(zhǔn)編碼技術(shù)，保密性不是很高，較易偽造與假冒。
本發(fā)明的目的在于提供一種攜帶的信息量大、保密性強(qiáng)、信息處理簡單的二維混沌圖形保密防偽方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)解決方案為一種二維混沌圖形保密防偽方法，步驟為1)、根據(jù)具體應(yīng)用對象，設(shè)計(jì)載有包括各種文字、數(shù)字、符號、線條、圖案、指紋或照片等彩色或黑白的信息可見圖形；2)、將信息可見圖形通過軟件自動轉(zhuǎn)換為一種看似隨機(jī)混亂，實(shí)際具有一種內(nèi)在變換規(guī)律的混沌圖形，將信息可見圖形的所有可視信息隱藏起來；3)、生成混沌圖形后，將其打印、印刷或雕刻在信息載體上；4)、提取信息載體上的混沌圖形，并利用專用軟件進(jìn)行相應(yīng)逆變換，獲取混沌圖形隱藏的可見圖形信息，作信息驗(yàn)證。
信息隱藏的方式可采用將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值疊加一種規(guī)律可知的隨機(jī)噪聲，使圖形上的所有可見信息變成不可見，得到混沌圖形，利用數(shù)學(xué)函數(shù)將噪聲值記憶，以便在需要時(shí)將混沌圖形中各點(diǎn)的噪聲去掉，恢復(fù)原來的信息可見圖形。
信息隱藏的方式可采用對可見信息圖形做保密防偽處理，將可見信息圖形中任一像素點(diǎn)的灰度值存貯于另一任意像素點(diǎn)上，利用數(shù)學(xué)函數(shù)將其記憶，以便在需要時(shí)將存貯于各點(diǎn)的灰度值讀出，恢復(fù)各點(diǎn)原來的灰度值。
信息隱藏的方式可采用將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值疊加一種規(guī)律可知的隨機(jī)噪聲，再將任一像素點(diǎn)的灰度值存貯于另一任意像素點(diǎn)上，得到混沌圖形，利用數(shù)學(xué)函數(shù)記憶，以便在需要時(shí)恢復(fù)各點(diǎn)原來的灰度值。
信息隱藏的方式可采用將任一像素點(diǎn)的灰度值存貯于另一任意像素點(diǎn)上，再將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值疊加一種規(guī)律可知的隨機(jī)噪聲，得到混沌圖形，利用數(shù)學(xué)函數(shù)記憶，以便在需要時(shí)恢復(fù)各點(diǎn)原來的灰度值。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是1、原理簡單，具有較高的保密性，其被破譯的概率為零，因此極難偽造，尤其適用于需高度保密和防偽的場合，如保密文件的傳真、上網(wǎng)傳輸、貴重物品的防偽標(biāo)志、重要證件、證券等的防止假冒等；2、攜帶的信息量大，對彩色照片等也可以很高的分辯加以識別，更適合處理彩色照片等帶有彩色信息的場合，適合于像指紋識別，身份確定，重要的證件和貴重財(cái)產(chǎn)物品防假冒和防盜的場合；3、本發(fā)明各幅混沌圖形的雖然生成原理相同，但具體結(jié)構(gòu)卻各有差別，即使了解編碼規(guī)則，識別了一幅混沌圖，也難以識別另外的混沌圖形； 4、二維條碼在編碼時(shí)，對不同的信息(如文字、符號、數(shù)字、指紋、照片等)編碼規(guī)則是不同的，增加了處理的復(fù)雜性，而本發(fā)明對各種信息都是用統(tǒng)一的處理方式，即使對彩色照片的處理也一樣，因此對信息的處理相對簡單；5、成本低廉，學(xué)習(xí)容易，不需要用戶了解復(fù)雜的編碼原理，就可以自己設(shè)計(jì)可見信息圖形并生成混沌圖形。


圖1是本發(fā)明的真實(shí)信息圖形。
圖2是本發(fā)明的圖1所示信息圖形相應(yīng)的混沌圖形。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
結(jié)合圖1、圖2，一、根據(jù)具體應(yīng)用對象，設(shè)計(jì)一幅載有各種信息的可見的圖形(信息可以包括各種文字、數(shù)字、符號、線條圖案、指紋圖案或照片等)，例如若設(shè)計(jì)一張身份證防偽標(biāo)簽，則該幅圖形可以載有持照人的姓名、年齡、性別、出生地、住址、身份證號、指紋和照片等信息，若為出租車防偽標(biāo)簽，則可以載有出租車號碼、車子型號、生產(chǎn)廠家、出廠日期、駕駛員的指紋、身份證號碼及照片等信息。這些信息通過計(jì)算機(jī)合成為一張?jiān)嫉目梢晿?biāo)簽圖形，例如指紋和照片可以通過掃描儀等儀器輸入計(jì)算機(jī)再“粘貼”到所設(shè)計(jì)的標(biāo)簽圖形中的適當(dāng)位置上去。然后調(diào)用本發(fā)明的專用軟件，將其自動轉(zhuǎn)換為一種看似隨機(jī)混亂，實(shí)際具有一種內(nèi)在變化規(guī)律的混沌圖形，這樣便將原始圖形的所有可視信息隱藏起來。
將設(shè)計(jì)好的可見信息圖形轉(zhuǎn)換為混沌圖形的基本原理是通過某種特殊的數(shù)學(xué)函數(shù)和操作步驟，將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值加以變換，便可使其成為一種信息隱藏看似隨機(jī)混亂實(shí)則具有內(nèi)部變化規(guī)律的混沌圖形。在需要將其復(fù)原為可見信息圖形時(shí)，只要再對其施行與以前變換相反的逆變換即可。其方法及步驟為1、將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值疊加一種規(guī)律可知的偽隨機(jī)噪聲，使圖形上的所有可見信息變成不可見。此疊加有隨機(jī)噪聲的可見信息圖形稱為“信息噪聲圖形”。
2、對“信息噪聲圖形”進(jìn)一步做保密防偽處理。即將此圖中任一像素點(diǎn)的灰度值存貯于另一任意像素點(diǎn)上，例如，將A點(diǎn)上的灰度值存貯于B點(diǎn)，B點(diǎn)的灰度值存貯于C點(diǎn)，C點(diǎn)的灰度值存貯于D點(diǎn)，得到混沌圖形，利用一種特殊的數(shù)學(xué)函數(shù)將其記憶，以便在需要時(shí)可將存貯于各點(diǎn)的灰度值讀出，用以恢復(fù)各點(diǎn)原來的灰度值；3、生成混沌圖形后，用點(diǎn)陣、激光、噴墨、熱敏熱轉(zhuǎn)印、制卡機(jī)等打印出來，可直接打印(或印刷)在紙張、卡片、PVC、金屬表面或玻璃、塑料等非金屬材料表面上，或用雕刻技術(shù)雕刻在信息載體材料上，當(dāng)需要讀出混沌圖形中的信息時(shí)，可用帶光柵的激光閱讀器，光學(xué)掃描儀或數(shù)字照相機(jī)或攝像機(jī)等提取圖形，并利用專用軟件進(jìn)行相應(yīng)逆變換操作，即可獲取所需的信息；4、在需要混沌圖形具有糾錯(cuò)功能時(shí)，則在上述第一步設(shè)計(jì)可見信息圖形時(shí)，可復(fù)制整個(gè)圖形或圖形中的關(guān)鍵信息，將之適當(dāng)縮小后置于圖形中的某個(gè)適當(dāng)位置，這樣，當(dāng)形成混沌圖形時(shí)，復(fù)制的信息也平均分布于圖形中的各個(gè)位置，當(dāng)混沌圖形的某部分遭到破壞，可以根據(jù)兩幅可見信息圖形相比較而判別、恢復(fù)損壞的信息。因?yàn)橐话銇碚f，對于均勻分布來說，兩幅圖形中相同的信息同時(shí)遭損壞的概率要降低50％。
上述第二部分的操作極大加強(qiáng)了“信息—噪聲圖形”的保密性。因?yàn)橐粡埫笮〉膱D形，其上像素點(diǎn)約有8×106(個(gè))，所以如果要靠隨機(jī)地從某像素點(diǎn)取出灰度值再賦給另一像素點(diǎn)的方法來達(dá)到，恢復(fù)“信息—噪聲圖形”的目的幾乎是不能的，其實(shí)現(xiàn)的概率可以視為零(注其概率小于1/[(8×106)！]，在此“！”為階乘符號，例如5?。?×4×3×2×1，而10?。?.6288×106，所以1/[(8×106)！]可以視為零。
在需要讀出混沌圖形中隱藏的信息時(shí)，只需依次進(jìn)行上述第二步和第一步變換的逆變換即可。即首先將有貯于各點(diǎn)的像素值讀出，并賦給原來的像素點(diǎn)，得到變換前的“信息—噪聲圖形”，然后再對“信息—噪聲圖形”進(jìn)行去噪聲操作即可。
a、對于一般性保密防偽要求的場合，僅需對“可見信息圖形”施行上述第一步的操作即可；b、對于保密防偽要求很高的場合，僅需對“可見信息圖形”施行上述第二步的操作即可。因?yàn)橐谱g該種變換的概率等于零，可以視為不可能事件；c、對于要求絕密的場合，例如用于軍事機(jī)密的傳輸，可同時(shí)對“可見信息圖形”施行上述第一步和第二步的操作；d、本發(fā)明的功能還可以拓寬，可以對任何圖形進(jìn)行加密防偽處理，例如，可用它對二維條碼圖形進(jìn)行加密處理，使其保密程度顯著增高，用于軍事目的；e、本發(fā)明中前述第一步中的偽隨機(jī)噪聲和第二步中的將任一像素點(diǎn)的灰度值保存于任一另外的像素點(diǎn)的位置均需要設(shè)法記憶住，以便在實(shí)施逆變換時(shí)利用。本發(fā)明實(shí)例中是采用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)列來實(shí)現(xiàn)。由于隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)列將依“隨機(jī)數(shù)種子”的不同而不同，并且隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)的任意復(fù)合函數(shù)均為隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)，并且可以從生成的隨機(jī)數(shù)列中的任一位置處開始截取隨機(jī)數(shù)列，所以這種隨機(jī)數(shù)列對他人來說是不可得知的；f、本發(fā)明中混沌圖形生成方法不是一種固定的方法，可以變化，在上步(e)中應(yīng)用的隨機(jī)數(shù)列不同，就可以得到不同的混沌圖形，這樣做的好處是，即使是由于某種不可預(yù)知的偶然原因破譯了一種混沌圖形，涉及的也只不過是一張圖形而已，而其它的混沌圖形仍然不能破譯，因?yàn)樗鼈兯鶎?yīng)的隨機(jī)數(shù)列各不相同，但這樣一來，需要有一種符號密碼來代表各不相同的隨機(jī)數(shù)列。例如當(dāng)需要產(chǎn)生1010個(gè)混沌圖形時(shí)，需要由1010個(gè)數(shù)字來組成密碼，與1010個(gè)不同的混沌圖形相對應(yīng)。對于保密防偽性要求極高的場合，最好由設(shè)計(jì)者單獨(dú)構(gòu)造一個(gè)特殊的隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)，而不是要利用現(xiàn)有的各種高級語言中的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，這樣，保密性更高。
具體可應(yīng)用于以下領(lǐng)域
①、利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或傳真機(jī)傳輸需高度保密的信息；②、應(yīng)用于證件防偽管理例如護(hù)照、身份證、駕駛證、行車證、軍人證、健康證、保險(xiǎn)卡、通告證、戶口薄等。在這些證件上打印有相關(guān)信息的混沌圖形，使得他人難以偽造假冒，因?yàn)榛煦鐖D形中不僅有相關(guān)的文字信息而且可以有照片、指紋等識別身份的信息；③、學(xué)歷證書、學(xué)位證書、會計(jì)資格證書、教師資格證書等各種資格證書的防偽管理；④、股票、債券、車票、彩票、支票等有價(jià)證券的防偽管理；⑤、海關(guān)報(bào)關(guān)單、稅務(wù)報(bào)表、保險(xiǎn)登記表等禁止偽造、刪改的表單；⑥、貴重物品的防偽標(biāo)簽，如用作彩電、冰箱、空調(diào)、DVD等貴重家用電器的防偽標(biāo)簽，用作機(jī)動車輛和自行車等交通工具的防偽標(biāo)志(可兼有防盜作用)；
權(quán)利要求
1.一種二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于步驟為1)、根據(jù)具體應(yīng)用對象，設(shè)計(jì)載有包括各種文字、數(shù)字、符號、線條、圖案、指紋或照片等彩色或黑白的信息可見圖形；2)、將信息可見圖形通過軟件自動轉(zhuǎn)換為一種看似隨機(jī)混亂，實(shí)際具有一種內(nèi)在變換規(guī)律的混沌圖形，將信息可見圖形的所有可視信息隱藏起來；3)、生成混沌圖形后，將其打印、印刷或雕刻在信息載體上；4)、提取信息載體上的混沌圖形，并利用專用軟件進(jìn)行相應(yīng)逆變換，獲取混沌圖形隱藏的可見圖形信息，作信息驗(yàn)證。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值疊加一種規(guī)律可知的隨機(jī)噪聲，使圖形上的所有可見信息變成不可見，得到混沌圖形，利用數(shù)學(xué)函數(shù)將噪聲值記憶，以便在需要時(shí)將混沌圖形中各點(diǎn)的噪聲去掉，恢復(fù)原來的信息可見圖形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于對可見信息圖形做保密防偽處理，將可見信息圖形中任一像素點(diǎn)的灰度值存貯于另一任意像素點(diǎn)上，得到混沌圖形，利用數(shù)學(xué)函數(shù)將其記憶，以便在需要時(shí)將存貯于各點(diǎn)的灰度值讀出，恢復(fù)各點(diǎn)原來的灰度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值疊加一種規(guī)律可知的隨機(jī)噪聲，再將任一像素點(diǎn)的灰度值存貯于另一任意像素點(diǎn)上，得到混沌圖形，利用數(shù)學(xué)函數(shù)記憶，以便在需要時(shí)恢復(fù)各點(diǎn)原來的灰度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于將任一像素點(diǎn)的灰度值存貯于另一任意像素點(diǎn)上，再將可見信息圖形上各像素點(diǎn)的灰度值疊加一種規(guī)律可知的隨機(jī)噪聲，得到混沌圖形，利用數(shù)學(xué)函數(shù)記憶，以便在需要時(shí)恢復(fù)各點(diǎn)原來的灰度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2-5所述的二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于將生成的混沌圖形用點(diǎn)陣、激光、噴墨、熱敏熱轉(zhuǎn)印、制卡機(jī)等打印或印刷在紙張、卡片、PVC、金屬表面或玻璃、塑料等非金屬材料表面上，或用雕刻技術(shù)雕刻在信息載體材料上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2-5所述的二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于用帶光柵的激光閱讀器、光學(xué)掃描儀或數(shù)字照相機(jī)或攝像機(jī)等提取圖形，并利用專用軟件進(jìn)行相應(yīng)逆變換，獲取所需的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維混沌圖形保密防偽方法，其特征在于在設(shè)計(jì)可見信息圖形時(shí)，復(fù)制整個(gè)或部分信息可見圖形中的關(guān)鍵信息，將之適當(dāng)縮小后置于圖形中的某個(gè)適當(dāng)位置，此時(shí)，混沌圖形具有糾錯(cuò)功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及是一種二維混沌圖形保密防偽方法。其步驟為:根據(jù)應(yīng)用對象設(shè)計(jì)載有文字、圖形的信息可見圖形;將信息可見圖形通過軟件自動轉(zhuǎn)換為混沌圖形,隱藏信息可見圖形的所有可視信息;將混沌圖形打印、印刷或雕刻在信息載體上;提取信息載體上的混沌圖形,并用專用軟件進(jìn)行相應(yīng)逆變換,獲取混沌圖形隱藏的可見圖形信息,作信息驗(yàn)證。本發(fā)明攜帶的信息量大、保密性強(qiáng)、信息處理簡單,他人難以偽造假冒?？蓱?yīng)用于各種證件如護(hù)照、身份證、駕駛證等的防偽管理。
文檔編號G06K5/00GK1355500SQ0013327
公開日2002年6月26日 申請日期2000年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月28日
發(fā)明者寥振強(qiáng), 廖琰 申請人:廖振強(qiáng)