范海濤 黃鳳群 江利財(cái) 陳炫燕

【摘 要】二維碼在我們的日常生活中運(yùn)用得越來(lái)越廣泛，特別是我國(guó)普遍使用的QR二維碼，對(duì)于二維碼的運(yùn)用方式也在不斷改變和完善。手機(jī)掃描二維碼就能獲取相應(yīng)的鏈接，手機(jī)對(duì)二維碼拍照截圖讀取就能獲取二維碼及相關(guān)的信息，這確實(shí)給人們的生活帶來(lái)了很大的便利，但相應(yīng)的問(wèn)題也不少。最主要的問(wèn)題就是有一些不法分子會(huì)對(duì)特定的二維碼拍照截圖用于盜取信息和惡意傳播。因此，我們想研究出一種二維碼防截圖的方法，并將其運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去。

【關(guān)鍵詞】二維碼；防截圖方法；關(guān)鍵區(qū)域；像素；LED

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和“共享經(jīng)濟(jì)”的來(lái)臨，在我國(guó)共享單車(chē)已經(jīng)走進(jìn)全國(guó)各個(gè)城市，但隨之而來(lái)的就是共享單車(chē)所帶來(lái)的各種問(wèn)題，共享單車(chē)的管理和使用也因?yàn)椴糠钟脩?hù)的素質(zhì)而引起輿論討論。其中最為明顯的一種現(xiàn)象就是共享單車(chē)被人為破壞，而破壞最多的就是共享單車(chē)的二維碼，有很多用戶(hù)抱怨出門(mén)想找一輛共享單車(chē)使用，卻發(fā)現(xiàn)一路過(guò)去沒(méi)有一輛共享單車(chē)的二維碼是能使用的。經(jīng)過(guò)調(diào)查了解，有一部分用戶(hù)為了私自占用共享單車(chē)，會(huì)對(duì)共享單車(chē)的二維碼進(jìn)行拍照截圖保存，并故意損毀二維碼，使被破壞的共享單車(chē)只能為自己使用。

二維碼在我們的日常生活中運(yùn)用得越來(lái)越廣泛，特別是我國(guó)普遍使用的QR二維碼，對(duì)于二維碼的運(yùn)用方式也在不斷改變和完善。手機(jī)掃描二維碼就能獲取相應(yīng)的鏈接，手機(jī)對(duì)二維碼拍照截圖讀取就能獲取二維碼及相關(guān)的信息，這確實(shí)給人們的生活帶來(lái)了很大的便利，但相應(yīng)的問(wèn)題也不少。最主要的問(wèn)題就是有一些不法分子會(huì)對(duì)特定的二維碼拍照截圖用于盜取信息和惡意傳播。因此，我們想研究出一種二維碼防截圖的方法，并將其運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去。

通過(guò)對(duì)二維碼的研究，我們發(fā)現(xiàn)二維碼主要是由位置探測(cè)區(qū)和關(guān)鍵區(qū)域組成，位置探測(cè)區(qū)是三個(gè)小正方形方塊，用于手機(jī)掃描定位用的；關(guān)鍵區(qū)域主要都是由黑、白像素位組成，黑色表示1，白色表示0，即在關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)形成“0”、“1”的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，包函了格式信息、版本信息、數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)碼字等數(shù)據(jù)信息。二維碼的讀取主要依靠掃描器的掃描讀取，但由于對(duì)二維碼識(shí)讀的方式和方法的完善，目前二維碼的識(shí)讀主要是通過(guò)手機(jī)來(lái)完成的，而手機(jī)識(shí)讀二維碼的方式有兩種：一種是手機(jī)掃描讀取二維碼的方式都是以線(xiàn)性?huà)呙璧姆绞竭M(jìn)行二維碼信息進(jìn)行逐層讀取的；另一種是手機(jī)對(duì)二維碼拍照后讀取是采用圖像處理的方式進(jìn)行解碼讀取的。針對(duì)讀取二維碼的特性，我們提出了一種新的防止二維碼被拍照截圖的方法，并將這種具備防截圖功能的二維碼命名——防截圖二維碼。

以最常見(jiàn)的QR碼為例，在靜態(tài)二維碼的關(guān)鍵區(qū)域上生成一條掩碼條，這條掩碼條的寬度至少遮蓋3個(gè)或以上的像素位，所述掩碼條的高度為關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)整列像素位，該掩碼條在通電狀態(tài)下，該掩碼條在二維碼關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)橫向或縱向連續(xù)不間斷的移動(dòng)，掩碼條移動(dòng)的速率不低于掃碼器掃描速率。從該動(dòng)態(tài)二維碼關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)橫向A素位、縱向B素位從第1像素位開(kāi)始，將連續(xù)（A+n，9m）、（B+n，9m）區(qū)間內(nèi)的像素位同時(shí)顯示為彩色，形成一條掩碼條，其中9m≥A、B；n≥3；m≥2；A、B、n、m∈N*，為能同時(shí)遮掩行/列數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)區(qū)域的數(shù)列。該動(dòng)態(tài)二維碼在橫向A+n或縱向B+n顯示無(wú)數(shù)據(jù)信息的彩色像素時(shí)間為S1，其余時(shí)間為顯示為包涵數(shù)據(jù)信息的黑、白像素時(shí)間為S2；S1≤一半攝像設(shè)備的幀率，S2為除顯示S1以外的常態(tài)顯示；將在二維碼關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)形成的掩碼條呈現(xiàn)橫、縱向彩色位移條。

該二維碼在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，可用手機(jī)進(jìn)行掃碼讀取，如果用手機(jī)進(jìn)行拍照截圖，則二維碼內(nèi)關(guān)鍵區(qū)域部分?jǐn)?shù)據(jù)信息（包括行/列數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)區(qū)域）會(huì)被遮掩，從而不能顯示完整的二維碼圖形，對(duì)二維碼進(jìn)行圖像識(shí)讀會(huì)失效。即該防截圖二維碼在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，可以用手機(jī)、讀碼器等掃描設(shè)備進(jìn)行讀取，在靜態(tài)顯示時(shí)，則該二維碼失效，不能讀取，從而防止二維碼被拍照截圖使用。

防截圖二維碼靜態(tài)顯示示例圖為了實(shí)現(xiàn)該二維碼防截圖方法的具體應(yīng)用，我們對(duì)比了能具體實(shí)施的幾項(xiàng)方案包括運(yùn)用顯像管、LCD屏、LED屏等，最終提出了相對(duì)低能耗、低成本、容易實(shí)現(xiàn)的LED屏作為實(shí)施方案，對(duì)于該二維碼防截圖方法具體的實(shí)施方案有以下兩種：

1、采用單色LED電子顯示屏實(shí)現(xiàn)

采用單色LED來(lái)顯示的防截圖二維碼，將QR靜態(tài)二維碼包含數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)碼、版本信息、格式信息、定位圖形等關(guān)鍵信息的區(qū)域設(shè)定為關(guān)鍵區(qū)域；將關(guān)鍵區(qū)內(nèi)表示“0”的白色像素位使用特定單一熒光粉的發(fā)光二極管，由單片機(jī)對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行控制，二維碼其余部分全部使用靜態(tài)顯示；當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)的白色像素位顯示為黑色；當(dāng)沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)，關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)白色像素位顯示為白色；

當(dāng)單色LED防截圖二維碼正常使用時(shí)，在二維碼的關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)會(huì)有一條超過(guò)3個(gè)像素位的黑色遮碼條以超過(guò)掃描設(shè)備的速率持續(xù)移動(dòng)；當(dāng)單色LED防截圖二維碼沒(méi)有電源供應(yīng)或出現(xiàn)故障時(shí)，將會(huì)失去防截圖功能，變成普通的QR靜態(tài)二維碼來(lái)使用。

2、采用多色LED電子顯示屏實(shí)現(xiàn)

采用多色LED屏來(lái)顯示的防截圖二維碼，將QR靜態(tài)二維碼內(nèi)包含功能圖形和編碼區(qū)域的所有像素位全部采用發(fā)光二極管來(lái)顯示，關(guān)鍵區(qū)域采用多色發(fā)光二極管，關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)每個(gè)像素位能顯示黑、白、彩色3種顏色；非關(guān)鍵區(qū)域采用雙色發(fā)光二極管，非關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)每個(gè)像素位能顯示黑、白2種顏色，多色LED防截圖二維碼內(nèi)所有的像素位顯示均由所對(duì)應(yīng)的單片機(jī)控制。

按照防截圖二維碼的生成方法，當(dāng)多色LED防截圖二維碼正常使用時(shí)，在二維碼的關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)會(huì)有一條超過(guò)3個(gè)像素位的彩色遮碼條以超過(guò)掃描設(shè)備的速率持續(xù)移動(dòng)；當(dāng)多色LED防截圖二維碼出現(xiàn)電路故障時(shí)，二維碼將不能正常使用，當(dāng)沒(méi)有電源供應(yīng)時(shí)，將不能顯示該二維碼。

將該二維碼防截圖的方法進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中，在不斷完善該方法的應(yīng)用方案，針對(duì)該二維碼截圖方法改進(jìn)方案中最顯著的兩點(diǎn)如下：

1、制作出能自動(dòng)生成防截圖二維碼的編輯器軟件，該編輯器軟件能將普通靜態(tài)二維碼關(guān)鍵信息讀取，并自動(dòng)轉(zhuǎn)變生成帶防截圖功能的動(dòng)態(tài)二維碼。該防截圖二維碼編輯器軟件能為有需要的企事業(yè)單位、公眾所運(yùn)用，能將該二維碼防截圖方法真正運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去。

2、為了防止該二維碼防截圖方法被人為采取圖片合成的方式破解，可進(jìn)一步完善二維碼防截圖方法，完善的具體方法：二維碼本體使用兩張以上不同靜態(tài)二維碼圖像來(lái)顯示，每當(dāng)移動(dòng)遮碼條位移過(guò)后，顯現(xiàn)另一張靜態(tài)二維碼圖像，以防止將圖片合成出完整的靜態(tài)二維碼圖像。

該二維碼防截圖方法除了可以運(yùn)用在我們現(xiàn)在常見(jiàn)的共享單車(chē)上，還可以廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域當(dāng)中，比如：電子簽到、無(wú)人售賣(mài)設(shè)備、企事業(yè)單位會(huì)議、私人聚會(huì)等場(chǎng)所。且該二維碼防截圖方法具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：

1、使普通二維碼具備了防截圖功能，完善了現(xiàn)有二維碼的功能；

2、能防止二維碼關(guān)鍵信息的泄露，能防止二維碼被截圖后惡意使用，提高了安全性；

3、能防止二維碼被截圖后惡意傳播，提高了二維碼使用的私密性。

該二維碼防截圖方法具有推廣意義和實(shí)用價(jià)值，還存在一定的缺陷，但也不影響該二維碼防截圖方法法在實(shí)際中的應(yīng)用，并且該二維碼防截圖方法確實(shí)能解決目前我們?nèi)粘Ｉ钪幸恍┏霈F(xiàn)的問(wèn)題。針對(duì)該二維碼防截圖方法的提出，已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)申請(qǐng)?zhí)枺?01811041772.4），希望該二維碼防截圖方法的應(yīng)用與推廣，能幫助到有需要的人或者群體，愿我們的生活能更美好！

【參考文獻(xiàn)】

[1]二維碼的概念與分類(lèi).中國(guó)物聯(lián)網(wǎng).2013.11

[2]二維碼的生成細(xì)節(jié)和原理.2015.11