一种附带光栅的图形码装置及对其扫描方法与流程

1.本发明涉及数据识别与信息验证领域，尤其涉及一种附带光栅的图形码装置及对其扫描的方法。


背景技术：

2.二维码等平面图形码在当今社会应用十分广泛，得益于智能手机的普及及移动支付等技术的发展，二维码因其可编码存储信息、制造成本低廉、稳定可靠等特性被广泛应用于信息管理、移动支付、身份鉴别等领域。而随着需求和应用场景的不断扩展与细化，二维码的加密性能及扫描实时、实地监测能力受到越来越多的关注。二维码可复制性强的优点在一定程度上也会造成容易伪造、盗扫、信息泄露等问题。特别是在一些设备维保、现场签到等对扫描的人员、场地有严格要求或需要对信息进行加密的应用场景中需要加密性更强安全性更好的图形码。
3.针对这一问题，现在已有一些三维图形码被设计发明出来，例如在二维图形码上添加立体物凸起来增加三维信息，以及在二维图形码周围放置镜面，利用光线反射来增加三维空间信息等。但这些方案存在制作成本高、对光线环境要求苛刻、识别成功率低、扫描难度大、可复制性差等问题。光栅是一种多狭缝部件，制备工艺简单且安全可靠，利用光栅可以在不借助任何工具的情况下肉眼直接观察出三维立体或可变图像。利用这一特性可以使二维的图形码在扫描设备移动中产生特定的动态特征变化，弥补二维码加密性的不足的同时保留了其制造成本低廉、稳定可靠等优势，具有广阔的应用前景。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种附带光栅的图形码结构及对其扫描的方法，在保留二维图形码优势的同时克服现有三维图形码的缺陷，提升图形码的防伪能力，保障图形码扫描的唯一性与安全性。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下，本发明提供一种附带光栅的图形码结构，包括二维图形码图案、至少一个光栅和至少一个验证图案，其特征在于：所述二维图形码图案含有能够由终端设备拍摄并解析的数据信息；所述验证图案印制于所述光栅层的背面和/或二维图形码图案的底面上，经过所述光栅的衍射、折射变换可以使终端设备在不同角度拍摄到不同的解密特征用于验证解码；所述光栅为狭缝光栅、柱镜光栅或矩阵式光栅中的一种，可以使所述验证图案产生变图、缩放、立体等视觉效果变化从而使终端设备可以在移动视点时获取动态的解密特征。
6.优选的，所述二维图形码图案由条形码和/或二维码构成。
7.优选的，所述二维图形码图案使用印刷、雕刻、激光烧蚀、化学蚀刻和喷墨成像中的任意一种方法形成。
8.优选的，所述验证图案使用胶印、uv印刷、喷墨打印等任意一种方法形成于所述二维图形码图案的底面上或直接形成于所述光栅上与光栅结合。
9.优选的，所述验证图案是根据预定规则所设计的具有形状、颜色特征和预设衍射规则的任意图案，用于在不同视点给终端设备提供不同的解码信息。
10.优选的，所述光栅的制备方法包括但不限于镀膜、光电划刻和印刷工艺，其制作材料包括但不限于玻璃、pp、pet、pvc。
11.优选的，所述光栅可以与二维图形码形成于同一平面，也可以根据需求生成于延伸出的任意平面。
12.优选的，所述光栅的尺寸和数量可以根据实际需要决定，多个光栅与验证图案的组合可以提供更多的解码特征，同时同一个图形码可以附带多种类图变的光栅，提供更多变化类型，组合数量越多加密性能越好。
13.本发明还提供一种对上述附带光栅的图形码结构进行扫描的方法，其特征在于，包括如下步骤：1) 启动终端设备的扫描程序，其中所述终端设备为带有摄像头和显示屏的可移动电子设备，所述可移动电子设备包括智能手机、平板电脑等；2) 将终端设备的摄像头对准拍摄图形码，并根据预先设定的规则或实时屏幕提示进行移动拍摄，不断改变视角；3) 根据移动拍摄时获取的验证图案解密特征，验证拍摄获取的解密特征是否与预设的加密关系一致；4) 若加密关系一致，则验证成功，提示扫描成功，解析二维图形码图案中所包含的数据信息并输出。若加密关系不一致则验证失败，提示扫描失败，结束扫描。
14.进一步的，步骤2）中，所述终端设备移动拍摄的规则可以提前规定，也可以根据实际情况在显示屏上提供辅助指引，指引的方式包括以箭头指示方向或添加辅助定位框。
15.进一步的，步骤2）中，所述解密特征包括验证图案的颜色、形状等图案内容，光栅衍射产生的三维空间对应关系，以及不同角度获取的图案内容与视点的预设匹配等特征。
16.进一步的，步骤2）中，所述解密特征可以包括二维图形码本身在拍摄视角中的角度、尺寸等空间解算关系。
17.采用上述技术方案所带来的有益效果在于：相比于传统的二维图形码，光栅的加入使二维的图形码增加了空间立体的视觉效果，可以通过预设的验证图案衍射、折射关系及图案内容添加加密功能，降低了图形码被伪造或远程扫码的风险。通过规定的扫码方式指引或设备屏幕上的箭头等辅助指引方式可以保障使用者扫码的可操作性，进而保障扫码的实时、实地性。进一步的，设置多个光栅及验证图案组合可以通过实时给定扫描拍摄路径的方式达到实时加密验证的效果，极大限度的保障了扫码的安全性，杜绝违规扫码现象。
18.进一步的，相比于现有的三维图形码结构，这种附带光栅的图形码结构简单，安装方式与普通二维码一致，无需加装任何立体配件，保留了二维码贴片式安装的优势，避免了现有的三维图形码可能会带来的尖锐凸起等安全问题，也不容易被暴力破坏，结构可靠性更高。
19.进一步的，光栅覆盖的验证图案可以作为贴片式配件灵活使用，可以直接放置在现有的二维图形码上，组合升级为新的图形码结构，成本低廉，安装简单，在很大程度上避
免了重新安置图形码的浪费问题，在未来可以作为一种快装式的加密手段广泛推行与应用。
附图说明
20.图1为本发明所述图形码结构的一种具体实施方式的示意图；图2为本发明实施例中一种光栅折射原理示意图；图3为本发明所述的图形码结构一种扫描方法的实施方式的流程图；其中：1-二维图形码图案；2-光栅；3-验证图案；4-终端设备。
具体实施方式
21.下面结合附图，提出一种实施案例来对本发明提出的图形码结构和扫描方法作进一步说明。需要注意的是，对于提出的实施案例只用于帮助理解本发明，并不构成对本发明的规定。
22.图1显示了本发明所提出的附带光栅的图形码结构的一种实现和扫描方式，图2展示了本发明所利用的光栅折射的原理示例图，图3展示了本发明提供的对附带光栅的图形码结构进行扫描的一种方法的流程图。
23.本实施例中提供一种带有光栅的图形码结构，包含二维图形码图案1、一个光栅2和一个验证图案3；其中所述二维图形码图案1与验证图案3形成于同一表面，二维图形码图案1用于供终端设备3进行拍摄后解码获取数据信息，验证图案3用于提供解密特征，所述光栅2用于将验证图案3折射变化，使得终端设备4在不同角度可以拍摄到不同的对应图案，终端设备4拍摄解析后可以得到空间参考数据进而解码加密数据。
24.如图1所示，所述二维图形码图案1由二维码和/或条形码构成，验证图案3是根据用户定义的规则设计的复合图案，可以经过光栅折射后在不同角度下观察到预定的不同图案，所述二维图形码图案1和验证图案3使用印刷的方法形成。所述光栅2覆盖于验证图案3表面，可以使验证图案3产生折射效果，具体光学参数由用户自由设定。所述终端设备4为带有摄像头和显示屏的智能手机、平板等设备，可以通过不同角度的拍摄获取验证图案3经过光栅2的折射后的不同图案，进而根据预设算法解算空间关系，动态解码，最后输出二维图形码1中所包含的数据信息。
25.如图2所示为一种柱镜光栅折射的原理图，实施例中的验证图案3包含3种不同图案，经过光栅2折射达到不同角度观察三变效果，可以动态地观察到a、b和c三种图案。
26.所述光栅2可以是片材或膜材，与形成二维图形码1和验证图案3的平面使用粘贴的方法连接在一起。
27.本实施例还提供了一种对上述附带光栅的图形码结构进行扫描的方法，其特征在于，包括如下几个步骤：步骤一，启动终端设备的扫描程序，其中所述终端设备为带有摄像头和显示屏的可移动电子设备，所述可移动电子设备包括智能手机、平板电脑等；步骤二，将终端设备的摄像头对准拍摄图形码，并根据预先设定的规则或实时屏幕提示进行移动拍摄，不断改变视角；步骤三，根据移动拍摄时获取的验证图案解密特征，验证拍摄获取的解密特征是
否与预设的加密关系一致；步骤四，若加密关系一致，则验证成功，提示扫描成功，解析二维图形码图案中所包含的数据信息并输出。若加密关系不一致则验证失败，提示扫描失败，结束扫描。
28.步骤一中，所述终端设备用于拍摄所述图形码结构的图像数据；所述扫描程序是用于扫描所述图形码结构的合法软件程序，其可以但不限于为运行在智能手机中的app程序；在所述扫描程序中，内置有包括但不限于计算后续所需解密特征的配套解析算法、二维图形码解码算法、辅助拍摄的指引框或箭头的显示算法、图形码结构的三维结构参数、形状特征识别算法等。
29.步骤二中所述的移动拍摄方式如图1所示，所述预先设定的规则或实时屏幕提示是指实际操作时移动终端设备拍摄方式的选择，可以较为简单地规定例如从左至右拍摄或在终端设备的显示屏上显示指向性箭头或方框来随机规定移动的方向、速度等参数。
30.步骤三中所述的解密特征包括不同角度拍摄下二维图形码图案1和验证图案3的空间解析关系，图案颜色、形状以及图案内容等，基于如图2所示的光栅折射原理，终端设备4在不同的视点可以拍摄到不同的验证图案，所以在终端设备的移动过程中验证图案是动态变化的，同时拍摄二维图形码1的角度也在不断变化。解密特征的配套解析算法结合二维图形码1和不同视角拍摄的验证图案3变化的空间关系与图案内容变化可以识别解密特征与预设是否匹配。
31.步骤四中，所述解析二维图形码图案1的方法是内置在扫描程序中的解码算法，可以但不限于现有的条形码、二维码解码算法；所述二维图形码可以是二维码和/或条形码图案，或者是其他任意形式的能记载数据信息、并用终端设备进行拍摄后可以读取、转化的图形码图案；所述加密关系是指预设的解密特征和实际拍摄获取的解密特征对应关系，若加密关系对应无误，则输出加密的数据信息，对应失败则验证失败。
32.具体的，上述形成二维图形码和验证图案的平面可以是铜、铁及不锈钢等金属材质，或者是塑料等其他能经过注塑、压模等工艺加工成型的材质制成；该平面可以通过粘结、铆钉、接插、焊接等方式固定安装在某个设备、墙面或产品上。
33.进一步的，所述光栅及验证图案的个数最少设置一个，但单个光栅和验证图案的组合产生的变化较少，增加的动态解密特征也较少，也存在容易被拍照复制、加密程度低等问题。在实际实施时，可以增加光栅和验证图案的组合数量，也可以利用多个不同光栅效果的光栅例如放大缩小、变图、水平变化和垂直变化等效果的组合来达到多角度、多方向、多种类的加密效果。
34.进一步的，所述二维图形码图案也可以与光栅相结合，在二维图形码图案上覆盖光栅使图形码内容可变，进一步增加变化的组合搭配，使扫码的安全性更好，防伪程度更高。应用时可以根据实际加密等级需要决定光栅的数量、尺寸、位置、效果等参数。
35.可选的，验证图案可以添加方向尺度信息、颜色信息等更易于识别的图像特征，使算法更容易捕捉定位到验证图案区域，系统鲁棒性更好，效率更高。同时验证图案的复杂度、尺寸、放置位置等应由实际使用需求决定，不限于本实例中列举的数量、尺寸等参数的设置。
36.采用本发明所述的图形码结构方案具有突出的有益效果：相比于传统的二维图形码，光栅的加入使二维的图形码增加了空间立体的视觉效果，可以通过预设的验证图案衍
射、折射关系及图案内容添加加密功能，降低了图形码被伪造或远程扫码的风险。通过规定的扫码方式指引或设备屏幕上的箭头等辅助指引方式可以保障使用者扫码的可操作性，进而保障扫码的实时、实地性。进一步的，设置多个光栅及验证图案组合可以通过实时给定扫描拍摄路径的方式达到实时加密验证的效果，极大限度的保障了扫码的安全性，杜绝违规扫码现象。
37.进一步的，相比于现有的三维图形码结构，这种附带光栅的图形码结构简单，安装方式与普通二维码一致，无需加装任何立体配件，保留了二维码贴片式安装的优势，避免了现有的三维图形码可能会带来的尖锐凸起等安全问题，也不容易被暴力破坏，结构可靠性更高。
38.进一步的，光栅覆盖的验证图案可以作为贴片式配件灵活使用，可以直接放置在现有的二维图形码上，组合升级为新的图形码结构，成本低廉，安装简单，在很大程度上避免了重新安置图形码的浪费问题，在未来可以作为一种快装式的加密手段广泛推行与应用。
39.对于本领域的技术人员而言，根据本发明的引导，设计出不同形式的带有光栅的图形码结构及对该结构进行扫描的方法并不需要创造性的劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施案例进行变化、修改、替换、整合和变型仍属于本发明所涵盖的保护范围内。

技术特征：
1.一种附带光栅的图形码结构，包括二维图形码图案、至少一个光栅和至少一个验证图案，其特征在于：所述二维图形码图案含有能够由终端设备拍摄并解析的数据信息；所述验证图案印制于所述光栅层的背面和/或二维图形码图案的底面上，经过所述光栅的衍射、折射变换可以使终端设备在不同角度拍摄到不同的解密特征用于验证解码；所述光栅为狭缝光栅、柱镜光栅或矩阵式光栅中的一种，可以使所述验证图案产生变图、缩放、立体等视觉效果变化从而使终端设备可以在移动视点时获取动态的解密特征。2.根据权利要求1所述的附带光栅的图形码结构，其特征在于：所述二维图形码图案由条形码和/或二维码构成；使用印刷、雕刻、激光烧蚀、化学蚀刻和喷墨成像中的任意一种方法形成。3.根据权利要求1所述的附带光栅的图形码结构，其特征在于：所述验证图案使用胶印、uv印刷、喷墨打印等任意一种方法形成于所述二维图形码图案的底面上或直接形成于所述光栅上与光栅结合。4.根据权利要求1所述的附带光栅的图形码结构，其特征在于：所述验证图案是根据预定规则所设计的具有形状、颜色特征和预设衍射规则的任意图案，用于在不同视点给终端设备提供不同的解码信息。5.根据权利要求1所述的附带光栅的图形码结构，其特征在于：所述光栅的制备方法包括但不限于镀膜、光电划刻和印刷工艺，其制作材料包括但不限于玻璃、pp、pet、pvc；所述光栅可以与二维图形码形成于同一平面，也可以根据需求生成于延伸出的任意平面。6.根据权利要求1所述的附带光栅的图形码结构，其特征在于：所述光栅的尺寸和数量可以根据实际需要决定，多个光栅与验证图案的组合可以提供更多的解码特征，同时同一个图形码可以附带多种类图变的光栅，提供更多变化类型，组合数量越多加密性能越好。7.一种对如权利要求1~8任意一项所述的附带光栅的图形码结构进行扫描的方法，其特征在于：包括如下步骤：1) 启动终端设备的扫描程序，其中所述终端设备为带有摄像头和显示屏的可移动电子设备，所述可移动电子设备包括智能手机、平板电脑等；2) 将终端设备的摄像头对准拍摄图形码，并根据预先设定的规则或实时屏幕提示进行移动拍摄，不断改变视角；3) 根据移动拍摄时获取的验证图案解密特征，验证拍摄获取的解密特征是否与预设的加密关系一致；4) 若加密关系一致，则验证成功，提示扫描成功，解析二维图形码图案中所包含的数据信息并输出。若加密关系不一致则验证失败，提示扫描失败，结束扫描。8.根据权利要求9所述的附带光栅的图形码结构扫描方法，其特征在于：步骤2）中，所述终端设备移动拍摄的规则可以提前规定，也可以根据实际情况在显示屏上提供辅助指引，指引的方式包括以箭头指示方向或添加辅助定位框。9.根据权利要求9或10任一项所述的附带光栅的图形码扫描方法，其特征在于：步骤2）中，所述解密特征包括验证图案的颜色、形状等图案内容，光栅衍射产生的三维空间对应关系，以及不同角度获取的图案内容与视点的预设匹配等特征。10.根据权利要求9、10或11任一项所述的附带光栅的图形码扫描方法，其特征在于：步
骤2）中，所述解密特征包括二维图形码本身在拍摄视角中的角度、尺寸等空间解算关系。

技术总结
本发明公开了一种附带光栅的图形码结构，包括二维图形码图案、光栅、验证图案，其特征在于：所述二维图形码图案为印制于底板层的，包含能够由终端设备拍摄并解析的数据信息的图案，所述光栅为狭缝光栅、柱镜光栅或矩阵式光栅中的一种，所述验证图案是印制于光栅层背面和/或底板层的图案，经过光栅层的折射可以使终端设备在不同角度拍摄到不同的解密特征用于验证解码。相比于传统的二维图形码，本发明通过光栅的加入使二维的图形码增加了空间立体的视觉效果，可以通过预设的验证图案衍射、折射关系及图案内容添加加密功能，降低了图形码被伪造或远程扫码的风险。通过规定的扫码方式指引或设备屏幕上的箭头等辅助指引方式可以保障使用者扫码的可操作性，进而保障扫码的实时、实地性。实地性。实地性。


技术研发人员：谢韬亮 张歌 蔡勇 张文彬
受保护的技术使用者：江苏楠睿科技有限公司
技术研发日：2021.11.14
技术公布日：2022/3/8