張 瑞 林

(浙江理工大學(xué) 軟件工程研究所，杭州 310018)

服裝防偽技術(shù)研究

張 瑞 林

(浙江理工大學(xué) 軟件工程研究所，杭州 310018)

闡述假冒偽劣產(chǎn)品侵害現(xiàn)狀和目前常用的防偽方法，即使使用最高的防偽技術(shù)仍然不能杜絕假冒產(chǎn)品以假亂真現(xiàn)象的發(fā)生。提出了一種帶PDF417二維條形碼的服裝標(biāo)簽的服裝防偽方案及實(shí)現(xiàn)方法，將服裝的特征信息和商標(biāo)經(jīng)過混排加密后存儲(chǔ)在條碼中，并印刷在服裝吊牌上，仿冒者因不知道條碼中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即使讀出條碼中的信息也不能識(shí)讀出正確信息，實(shí)現(xiàn)防偽。消費(fèi)者可以通過手機(jī)識(shí)讀軟件(可從商品官方網(wǎng)站上下載)拍照獲得相關(guān)信息，比對(duì)識(shí)讀出信息和標(biāo)簽上的信息，特別是商標(biāo)，即可辨別真?zhèn)巍?/p>

防偽技術(shù)；服裝吊牌；PDF417條碼；Freeman鏈碼；圖像壓縮

據(jù)悉[1]：全世界假冒偽劣產(chǎn)品交易額已占世界貿(mào)易總額的5 %～7 %，每年高達(dá)1 500～1 800億美元，是全球滋長速度最快的經(jīng)濟(jì)犯罪行為之一，是20世紀(jì)的工業(yè)“瘟疫”，成為僅次于販毒的世界第二大公害。

據(jù)一項(xiàng)調(diào)查表明[1]：近幾年來中國城市有近1/4的家庭消費(fèi)者曾受到損害，涉及約5 000萬城市消費(fèi)者。其中受假冒偽劣產(chǎn)品侵害的占93.9 %，約4 700萬人；受到劣質(zhì)服務(wù)侵害14.8 %，約740萬人；同時(shí)受到假冒偽劣產(chǎn)品和劣質(zhì)服務(wù)傷害的消費(fèi)者比例為8.8 %，約440萬人。在受侵害的消費(fèi)者中，98.5 %的人蒙受經(jīng)濟(jì)損失，經(jīng)濟(jì)損失約合人民幣68億元，每戶平均損失447元，其中損失了3 000元以上的占1.8 %。有43.6 %的消費(fèi)者受到不同程度的心理傷害和人身傷害，約2 180萬人。假冒偽劣產(chǎn)品將成為阻礙社會(huì)進(jìn)步和穩(wěn)定的不安定因素。

現(xiàn)在假冒偽劣產(chǎn)品充斥市場(chǎng)，盡管防偽技術(shù)在不斷更新，防偽公司也在不斷增多，卻始終制止不了這種現(xiàn)象，這也正是中國的商人們最困惑的一件事。當(dāng)消費(fèi)者拿到產(chǎn)品時(shí)，這產(chǎn)品會(huì)不會(huì)是假貨？這個(gè)問題經(jīng)常遇到，卻一直也沒有徹底解決，這種現(xiàn)象主要原因有兩個(gè)：傳統(tǒng)的印刷防偽方式、防偽公司產(chǎn)品市場(chǎng)的混亂。

1 傳統(tǒng)的防偽技術(shù)

目前防偽的技術(shù)[1]基本上分兩類：

1.1 利用印刷技術(shù)的防偽

傳統(tǒng)的防偽就是依靠各種印刷技術(shù)，如激光(圖1)、水印，特種油墨(圖2)等。這種靠“印刷”技術(shù)的防偽技術(shù)，消費(fèi)者認(rèn)知難度大、難辨真?zhèn)危纻纬杀疽脖容^高。同時(shí)傳統(tǒng)的防偽技術(shù)容易擴(kuò)散，甚至假貨印得比真貨還要“精美”。采用再高的印刷技術(shù)制作防偽標(biāo)識(shí)，一方面仿冒者也是容易仿制的，另一方面消費(fèi)者沒有比較也難辨認(rèn)。生產(chǎn)廠家為了防偽還不得不頻繁地升級(jí)換代防偽標(biāo)識(shí)，即使是鐵桿消費(fèi)者也搞不清哪個(gè)標(biāo)志是真的，并使產(chǎn)品成本逐年提高，影響利潤。

圖1 激光防偽標(biāo)志Fig.1 Laser anti-counterfeit mark

圖2 特種(熱敏感)油墨印刷Fig.2 Special (heat sensitive) ink printing

1.2 查詢類的防偽碼標(biāo)簽防偽

防偽碼防偽技術(shù)與印刷防偽技術(shù)相比有先進(jìn)性，主要體現(xiàn)在這種防偽碼使用了國際先進(jìn)加密算法，確保編碼唯一性、無規(guī)律性。將具有唯一性、一次性、無規(guī)律性的密碼(防偽碼)密封起來貼在商品明顯的位置，消費(fèi)者購買商品以后可以刮開密碼密封涂層，把里面的防偽碼通過固定電話、移動(dòng)電話、手機(jī)短信、防偽網(wǎng)站進(jìn)行查詢，查詢系統(tǒng)采用先進(jìn)的大型數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，反應(yīng)快速，通過這種方式消費(fèi)者可以很明確地知道購買的商品是不是真品，消費(fèi)者易于認(rèn)知。

查詢類防偽標(biāo)簽主要特征就是應(yīng)用800、400電話查詢：當(dāng)時(shí)還是比較先進(jìn)的，但是，按電話提示音逐步查詢，步驟繁多，操作繁瑣，撥通電話，輸入密碼，校對(duì)密碼的過程一步出錯(cuò)，就要從頭開始再進(jìn)行一次。短信查詢：中文短信息收發(fā)、閱讀、無阻塞，無占線，無限制，查詢信息不只包括真假信息，同時(shí)提供查詢者與商品廠商相關(guān)的其他數(shù)據(jù)信息、產(chǎn)品流向、假冒商品預(yù)警、商品促銷活動(dòng)等信息。網(wǎng)站查詢：提供了更豐富的商品相關(guān)信息。

目前，800、400電話的申請(qǐng)“門檻”很低，網(wǎng)址注冊(cè)、網(wǎng)站建設(shè)非常便宜，仿冒造假者也可以申請(qǐng)到假冒800、400查詢電話和假冒網(wǎng)站，設(shè)置防偽陷阱。

所以目前的印刷技術(shù)的防偽和防偽碼防偽的作用已有限，迫切需要新型的、低成本的防偽技術(shù)。

2 基于二維條碼的服裝防偽技術(shù)研究

基于二維條碼的服裝防偽原理(圖3)：將服裝相關(guān)的文字信息及商標(biāo)圖像信息混排加密后編碼制成二維條碼，同時(shí)印刷在服裝吊牌標(biāo)簽上。仿冒者因不知道條碼中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，且加密數(shù)據(jù)不易破解，即使讀出條碼中的信息也不能識(shí)讀出正確信息，更不能偽造有效的二維條碼，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品防偽。驗(yàn)證時(shí)用二維條碼槍或手機(jī)拍照讀取條碼信息，解碼后得到密文，再解密后得到服裝相關(guān)的信息，分離文字信息與圖像信息后顯示文字信息，重構(gòu)商標(biāo)圖像。消費(fèi)者通過手機(jī)識(shí)讀軟件(可從商品官方網(wǎng)站上下載)拍照獲得相關(guān)信息，比對(duì)識(shí)讀出信息和標(biāo)簽上的信息，特別是商標(biāo)，即可辨別產(chǎn)品真?zhèn)?。?yàn)證時(shí)不需打電話、也不用上網(wǎng)。

制作二維條碼的成本非常低廉，打印及標(biāo)簽紙成本只需幾分錢。

圖3 基于二維條碼的服裝防偽原理Fig.3 Clothing anti-counterfeiting principle based on twodimensional bar codes

由于服裝標(biāo)簽以長條形為主，因此采用行排式二維條形碼比較容易排版。PDF417條形碼[2]是行排式二維條形碼的代表，既是國家標(biāo)準(zhǔn)也是國際標(biāo)準(zhǔn)。PDF417條形碼具有以下優(yōu)點(diǎn)：信息容量大，符號(hào)尺寸可變，譯碼可靠性高，糾錯(cuò)能力強(qiáng)，容易制作且成本低，保密、防偽性能好，碼制公開[3]。

由于PDF417二維條形碼二進(jìn)制模式最多只能存儲(chǔ)約1.1 K字節(jié)，去掉文字部分只有0.6～0.7 K字節(jié)空間可存儲(chǔ)商標(biāo)圖案，故必須研究有效的大比例壓縮圖像算法，商標(biāo)圖像壓縮后不應(yīng)超過0.6 K字節(jié)[4]。

2.1 商標(biāo)圖像大比例壓縮算法

針對(duì)商標(biāo)圖像以色塊圖為主、顏色數(shù)少的特點(diǎn)，可以采用圖像輪廓特征提取法進(jìn)行圖像壓縮。只存儲(chǔ)商標(biāo)圖像輪廓、背景色和每個(gè)子輪廓及所包圍區(qū)域的顏色。

2.1.1 邊緣檢測(cè)

由于商標(biāo)圖像邊緣清晰，所以用普通的邊緣檢測(cè)方法就可以勝任，本研究選用Canny邊緣檢測(cè)法[5]。

得到圖像的輪廓后，要將檢測(cè)出的圖像輪廓以閉合區(qū)域?yàn)閱挝贿M(jìn)行保存。所以要采用輪廓跟蹤算法順序找出每個(gè)閉合邊界上的所有點(diǎn)，然后求取特征點(diǎn)，并檢測(cè)區(qū)域顏色。

2.1.2 區(qū)域、子區(qū)域保存

保存區(qū)域(或子區(qū)域)，只保存區(qū)域邊緣及區(qū)域顏色。這樣商標(biāo)圖像壓縮算法就變成了圖像輪廓邊緣的壓縮算法。輪廓邊緣的壓縮算法有多種，本文介紹2種算法。

2.1.2.1 特征點(diǎn)保存法

在商標(biāo)圖像壓縮的過程中，最關(guān)鍵的一步就是特征點(diǎn)的提取。特征點(diǎn)提取的精確與否，將直接關(guān)系到圖像壓縮的質(zhì)量。只有對(duì)商標(biāo)圖像每個(gè)子輪廓進(jìn)行合理的分段，才能更好地確保恢復(fù)的圖像更接近原圖像。

求輪廓邊緣的特征點(diǎn)，判斷是角點(diǎn)(或稱頂點(diǎn))、直線連接點(diǎn)還是曲線連接點(diǎn)，對(duì)曲線連接點(diǎn)還原時(shí)用曲線擬合進(jìn)行重構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)高的壓縮率。具體處理流程如圖4所示。

圖4 商標(biāo)圖像壓縮流程Fig.4 Compression process of trademark image

對(duì)曲線部分在保存前先計(jì)算擬合曲線與輪廓曲線的誤差，再用擬合曲線反求較少的特征點(diǎn)，當(dāng)誤差小于指定值時(shí)，可用較少的特征點(diǎn)代替原特征點(diǎn)，進(jìn)一步提高壓縮率。具體流程如圖5所示。

圖5 特征點(diǎn)保存法圖像輪廓壓縮流程Fig.5 Compression process of feature point preservation method for image contour

2.1.2.2 Freeman鏈碼保存法

鏈碼是圖像處理及模式識(shí)別中一種常用的表示線條、平面曲線及區(qū)域邊界的編碼技術(shù)。很多實(shí)際應(yīng)用都使用了鏈碼表示方式，F(xiàn)reeman鏈碼技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用是因?yàn)樗芤暂^少的數(shù)據(jù)來儲(chǔ)存較多的信息[6]。圖6是表示一個(gè)形狀的八方向Freeman鏈碼。

標(biāo)準(zhǔn)的Freeman鏈碼壓縮率仍不能滿足PDF417二維條碼的容量需求，還需進(jìn)一步壓縮。思路是將方向數(shù)字用3位二進(jìn)制表示，連續(xù)編碼，每八位用一字節(jié)保存，最后一字節(jié)不足部分添二進(jìn)制“0”，這樣處理可滿足要求。

圖6 表示一個(gè)形狀的Freeman鏈碼Fig.6 The Freeman chain code represented a shape

2.1.3 商標(biāo)圖像特征信息壓縮

為了進(jìn)一步提高商標(biāo)圖像的壓縮率，將商標(biāo)圖像信息采用編碼壓縮算法對(duì)特征信息進(jìn)一步壓縮，即統(tǒng)計(jì)出各個(gè)字節(jié)連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)，對(duì)于連續(xù)多次出現(xiàn)的字節(jié)，用該字節(jié)和其出現(xiàn)的次數(shù)來代替與該字節(jié)相鄰且相同的所有序列。

2.2 帶二維條碼的服裝標(biāo)簽效果

2.2.1 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

考慮生成條碼的數(shù)據(jù)是由圖文混排組成，故采用字節(jié)壓縮模式(二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式)生成二維條形碼。整個(gè)系統(tǒng)分為生成條形碼和識(shí)讀條形碼兩大模塊。在生成條形碼前先要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，需要對(duì)商標(biāo)圖片進(jìn)行處理：提取圖像中的輪廓和顏色信息；然后與商標(biāo)文字信息一同輸出生成二維條形碼。以Freeman鏈碼表示圖像輪廓時(shí)的數(shù)據(jù)格式如圖7所示。

圖7 以Freeman鏈碼表示圖像輪廓時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Fig.7 Data structure represented image contour with Freeman chain code

2.2.2 制成的服裝標(biāo)簽效果

圖8a是按本研究的方法制作的帶二維條形碼的服裝標(biāo)簽樣張，圖8b識(shí)別軟件還原的商標(biāo)圖像與文字信息。

圖8 二維條碼的服裝標(biāo)簽效果Fig.8 Label effect of two dimensional bar code

3 結(jié) 語

二維條碼是一種新型的信息存儲(chǔ)采集技術(shù)，可存儲(chǔ)文本、數(shù)字、照片、聲音等多種信息，有效地解決了證書的機(jī)讀與防偽問題，具有廣泛的應(yīng)用前景。

二維條碼技術(shù)在防偽方面有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，制作成本低、仿制困難、離線檢測(cè)(即檢測(cè)時(shí)不需上網(wǎng)，不需打電話)，特別是帶拍照功能手機(jī)的日益普及，用戶只需從相應(yīng)公司官方網(wǎng)站上下載條碼檢測(cè)軟件，通過手機(jī)攝像頭拍攝條碼，就可以還原條碼中存儲(chǔ)的文字及商標(biāo)信息，通過與印刷在標(biāo)簽上的信息比對(duì)，用戶就可以辨別真?zhèn)?。這大大降低了制作成本，消費(fèi)者也容易認(rèn)知，方便使用。

[1] 魏永青.假冒產(chǎn)品將成歷史[EB/OL].[2011-08-10].http://www.fangweima.com/newcom/437/.

[2] GB/T 17172—1997, 四一七條碼[S].

[3] XUE L Q, CHAO Y H, LIU L S, et al. Information hiding algorithm for PDF417 barcode[C].ICNC 2009: 578-581.

[4] JOHNSTON R B, YAP A K C. Two dimensional bar code as a medium for electronic data interchange[J].International Journal of Electronic Commerce, 1998, 3(1):86-100.

[5] 王娜，李霞.一種新的改進(jìn)Canny邊緣檢測(cè)算法[J].深圳大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，4(2)：149-152.

[6] 劉勇奎.Freeman鏈碼壓縮算法的研究[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2001，24(12)：1295-1298.

Research on anti-counterfeiting technology for clothing

ZHANG Rui-lin
(Institute of Software Engineering, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

This paper described the status quo against fake and shoddy products as well as the most commonly used anti-counterfeiting method. Even with the highest anti-counterfeiting technology, the phenomenon of counterfeit products as real causes still cannot be eliminated. It also proposed two-dimensional PDF417 bar codes with the clothing label and trademarks, brand names, performance standards, size, model, sales outlets and other information, which are made with two-dimensional bar code labels. Because the characteristics of the clothing and trademark information stored in the encrypted shuffle through barcode and printed on the clothing label and the counterfeiters do not know the bar code data structure. Even the bar code information can be read out, it still can not identify the correct information to achieve security. Consumers can obtain the relevant information through the mobile phone software (which can be downloaded from the official website of goods),and compare the reading information as well as the information on the label, especially the mark, which can verify the authenticity.

Anti-counterfeiting technology; Clothing label; PDF417 bar code; Freeman chain code; Image compression

TS941.1；F768.1

A

1001-7003(2011)11-0026-03

2011-08-24

張瑞林(1961－ )，男，教授，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、織物仿真模擬技術(shù)、信息化管理系統(tǒng)、條形碼與自動(dòng)識(shí)別技術(shù)等研究。