專利名稱：基于數(shù)字化的紙幣防偽技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢驗(yàn)紙幣、證券、債券或類似的有價(jià)紙幣的真實(shí)性的方法，尤 其涉及采用電裝置、磁裝置和采用光電檢測(cè)裝置的方法來(lái)改進(jìn)紙幣的防偽技術(shù)。
背景技術(shù)：
中國(guó)是世界上使用紙幣最早的國(guó)家，目前世界上共有兩百多種紙幣，流通
于世界193個(gè)獨(dú)立國(guó)家和其他地區(qū)。紙幣作為主要的貨幣流通手段在人們的生 活中承擔(dān)著重要的角色，但隨之而來(lái)的各種各樣的假幣也同時(shí)地出現(xiàn)在人們的 生活中，給人們的生活增加了不和諧的音符。加之，金融犯罪日益嚴(yán)重，搶劫 運(yùn)鈔車，搶劫銀行，搶劫行人的事件屢屢發(fā)生，不但擾亂社會(huì)秩序，也威脅到 了人們的生命安全與生活。因此，解決因假幣及其它金融犯罪所引起的問(wèn)題， 不僅僅是解決鑒別真?zhèn)蔚膯?wèn)題，同時(shí)也是有效的保護(hù)國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安 全，有效的遏制金融犯罪的問(wèn)題。
隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，紙幣的制造技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，復(fù)雜程度也越來(lái)越 高，但是印刷技術(shù)、復(fù)印技術(shù)和電子掃描技術(shù)的飛速進(jìn)步也使得假幣的制造技 術(shù)不斷升級(jí)，部分假幣甚至可以逃過(guò)防偽驗(yàn)鈔機(jī)的檢測(cè)達(dá)到以假亂真的地步， 造成了嚴(yán)重的后果。為丫抵制假幣的泛濫同時(shí)也為保護(hù)消費(fèi)者和商家的利益， 需要對(duì)紙幣的制造技術(shù)進(jìn)行不斷的革新以因應(yīng)上述種種風(fēng)險(xiǎn)。
傳統(tǒng)的紙幣防偽技術(shù)，基本上都采用材料防偽，屬于共性化防偽。例如， 被公認(rèn)為當(dāng)今最難仿造的日元紙幣即采用了磁性油墨印刷技術(shù)，防偽的關(guān)鍵點(diǎn) 在于油墨印刷的部位，用量以及配方等；新版的美元紙幣印刷時(shí)，使用一種特 別的油墨，印成的美鈔在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)隨著光線的強(qiáng)弱變化而改變某一局部的顏色； 加拿大新版二十元紙幣lH面采用光學(xué)薄膜材料，在不同角度的光線照射下，由 金黃色逐漸變成綠色，這種材料耐化學(xué)性、耐皺折性、耐持久性均比較好，且 具有較強(qiáng)的光反射和折射性能。這些采用材料防偽的技術(shù)，其弱點(diǎn)在于一旦被 人仿冒，全線失守，后果難以設(shè)想。這也就是為什么很多名優(yōu)產(chǎn)品、有價(jià)證券 不斷更換防偽措施，但效果總不理想，而且極易造成識(shí)別過(guò)程的困難和混亂的 原因。概括的說(shuō)，傳統(tǒng)防偽技術(shù)中的缺點(diǎn)主要是傳統(tǒng)的紙幣水印防偽由于需
4要特殊的設(shè)備制作防偽標(biāo)記，防偽標(biāo)記呈完全暴露狀態(tài)且不易修改，為造假者 復(fù)制其防偽標(biāo)記提供了可乘之機(jī)；傳統(tǒng)的紙幣熒光油墨防偽是將紙幣的面值用 熒光油墨印刷在紙幣的某個(gè)特定部位，在紫外線的照射下，該部位就會(huì)顯現(xiàn)出 熒光字樣，圖形直觀可見(jiàn)，容易被仿造；部分驗(yàn)鈔機(jī)使用的磁性安全線防偽是 依靠檢測(cè)紙幣磁性安全線有無(wú)磁性來(lái)鑒偽的，該方法屬于定性的方法，不夠準(zhǔn) 確，以及部分驗(yàn)鈔機(jī)的磁性安全線防偽是有規(guī)律的矩形波，極易被仿造。
在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，將先進(jìn)的高科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于紙幣防偽具有一 定的趨勢(shì)性。因此采用基于數(shù)字化手段改進(jìn)紙幣的防偽技術(shù)，大幅提高紙幣的 安全性既具有重要的意義又勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提出，旨在利用紙幣號(hào)碼的唯一性，通過(guò)數(shù)字化手段，改現(xiàn)有的 紙幣水印、熒光、磁性安全線防偽技術(shù)為數(shù)字化水印、熒光、磁性安全線防偽 一體化的綜合處理方法技術(shù)，使紙幣防偽技術(shù)向高科技的方向轉(zhuǎn)化，增加了紙 幣制造的復(fù)雜度，大幅度提高了紙幣的安全性。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，包括在公知的計(jì)算機(jī)的Windows平臺(tái)上 裝入0++編程軟件的步驟，其特征在于還包括下述步驟
(1) 紙幣號(hào)碼的獲取；
(2) 數(shù)字化水印的嵌入與提??；
(3) 數(shù)字化熒光防偽加載與識(shí)別；和
(4) 數(shù)字化磁性安全線防偽加載與識(shí)別。 所述的數(shù)字化水印的嵌入過(guò)程包括下述步驟-
(2.1) 生成原始數(shù)字圖像；
(2.2) 將紙幣號(hào)碼作為水印圖像進(jìn)行置亂變換；
(2.3) 將數(shù)字圖像分塊，對(duì)各塊進(jìn)行多級(jí)離散小波變換以獲得相應(yīng)的小波 域系數(shù)；
(2.4) 利用水印信息修改步驟(2.3)中獲得的各個(gè)低頻小波域系數(shù)； (2. 5)將數(shù)字圖像的頻域系數(shù)經(jīng)反變換以獲得水印圖像。
所述的數(shù)字化水印的提取過(guò)程包括下述步驟
(3.1) 對(duì)(2.5)步驟生成的水印圖像進(jìn)行掃描與平滑處理；
(3.2) 對(duì)(3.1)步驟的掃描圖像進(jìn)行離散小波變換并提取水??；(3.3)對(duì)水印圖像進(jìn)行反置亂，從而獲得識(shí)別碼。 所述的數(shù)字化熒光防偽的加載過(guò)程包括下述步驟 (4.1)對(duì)所述紙幣號(hào)碼信息進(jìn)行加密；
(4. 2)將加密后的紙幣號(hào)碼信息按照QRCode 二維碼的編碼方式進(jìn)行編碼，
用深色模塊單元表示二進(jìn)制的"1"，用淺色模塊單元表示二進(jìn)制的"0";
(4.3)對(duì)于編碼圖形的深色模塊，采用熒光油墨在紙幣的指定位置上進(jìn)行 印刷；對(duì)于編碼圖形的淺色模塊，則不采用熒光油墨印刷。 所述的數(shù)字化熒光防偽的識(shí)別過(guò)程包括下述步驟
(5.1) 采用紫外線照射所述的紙幣，在涂有熒光油墨的位置上將顯現(xiàn)出防 偽圖形；
(5.2) 保存防偽圖形并進(jìn)行二值化處理；
(5.3) 采用二維碼閱讀器分析識(shí)別防偽圖形，獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)字序列；
(5.4) 對(duì)獲得的數(shù)字序列采取與加密算法相對(duì)應(yīng)的解密算法進(jìn)行處理，以 獲得識(shí)別碼；
(5.5) 將識(shí)別碼與檢測(cè)到的鈔面號(hào)碼進(jìn)行比較，相同則為真幣，不同則為假幣。
所述的數(shù)字化磁性安全線防偽加載與識(shí)別過(guò)程包括下述步驟
(6.1) 將紙幣的號(hào)碼按所對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行編碼，生成數(shù)字序列；
(6.2) 在磁性安全體上，對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制碼元"1"的位置，對(duì)安全線進(jìn)行 磁性涂料涂覆操作，對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制碼元"0"位置則不進(jìn)行涂覆操作。
所述的數(shù)字化磁性安全線的識(shí)別過(guò)程包括下述步驟 (7. l)采用磁敏傳感器接受磁信號(hào)，將磁頭接收到的信號(hào)進(jìn)行放大、比較、 整形，獲得矩形波；
(7.2) 根據(jù)矩形波獲得數(shù)字序列；
(7.3) 采用與充磁過(guò)程相逆的編碼方式進(jìn)行解碼、獲得識(shí)別碼；
(7.4) 將識(shí)別碼與鈔面上的紙幣號(hào)碼相比較；相同則為真幣，不同則為假幣。
與傳統(tǒng)的紙幣防偽技術(shù)相比較，木發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，主要表現(xiàn)在
(1)數(shù)字化防偽是將紙幣圖文通過(guò)加密算法用數(shù)字信息加以實(shí)現(xiàn)，使造假 者無(wú)法判斷有否或識(shí)別防偽標(biāo)記，且因數(shù)字化水印的內(nèi)容易于修改或根據(jù)需要 改變水印信息的嵌入與提取方法，而提高了防偽的安全性。
6(2) 數(shù)字化熒光防偽采用一定的規(guī)則將紙幣自身信息轉(zhuǎn)換成編碼圖形，直 觀上無(wú)法辨識(shí)，編碼的對(duì)象及方式信息是造假者無(wú)法獲取的，因此可以有效的 避免仿造。
(3) 數(shù)字化磁性安全線防偽是利用數(shù)字化的紙幣號(hào)碼信息調(diào)整安全線的磁 性信兮的分布來(lái)鑒偽的，分布方式具有不可辨識(shí)性。


圖1為數(shù)字化水印嵌入算法流程框圖； 圖2為數(shù)字化水印提取算法流程框圖； 圖3為數(shù)字化熒光防偽加載與識(shí)別流程框圖； 圖4為數(shù)字化磁性安全線防偽加載與識(shí)別流程框圖； 圖5為紙幣檢測(cè)系統(tǒng)功能框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1 圖5所示的一種基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，包括在公知計(jì)算機(jī)的 Windows系統(tǒng)下，采用〔++編程語(yǔ)言加以實(shí)現(xiàn)。具體工藝過(guò)程包括如下步驟
1、 紙幣號(hào)碼的獲取
紙幣的號(hào)碼是在紙幣的發(fā)行過(guò)程中對(duì)紙幣進(jìn)行的編號(hào)，通常采用字母和數(shù) 字組合而成，反應(yīng)紙幣的發(fā)行數(shù)量及面值的大小，具有唯一性。由于本發(fā)明在 鑒偽的過(guò)程中需要利用到紙幣的號(hào)碼信息，所以需要對(duì)鈔面印有紙丁」號(hào)碼位置 的圖像進(jìn)行拍照，然后采用圖像處理軟件進(jìn)行識(shí)別以獲取紙幣號(hào)碼。這里對(duì)于 圖像的拍照和識(shí)別可以釆用現(xiàn)有的設(shè)備和方法，因此不再贅述。
2、 數(shù)字化水印防偽技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方式 數(shù)字化水印的嵌入方法如下
(1) 生成原始數(shù)字圖像；
(2) 將紙幣號(hào)碼作為水印圖像，首先進(jìn)行置亂變換；
(3) 將數(shù)字圖像分塊，對(duì)各塊進(jìn)行多級(jí)離散小波變換以獲得相應(yīng)的小波域 系數(shù)；
(4) 利用水印信息修改步驟(3)中獲得的各個(gè)低頻小波域系數(shù)；
(5) 將數(shù)字圖像的頻域系數(shù)經(jīng)反變換以獲得水印圖像。 數(shù)字化水印的提取是嵌入的逆過(guò)程，具體實(shí)現(xiàn)方式如下
(1) 掃描印刷圖像并進(jìn)行平滑處理；
(2) 對(duì)掃描圖像進(jìn)行離散小波變換并提取水??；(3)對(duì)水印圖像進(jìn)行反置亂，從而獲得識(shí)別碼。
也就是說(shuō)，數(shù)字化水印防偽技術(shù)是采用紙幣的號(hào)碼信息作為水印信息來(lái)生 成水印圖像，然后采用數(shù)字化水印印刷技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)紙幣的數(shù)字化水印防偽。紙 幣鑒偽時(shí)，需采用與水印嵌入相逆的方法提取水印信息并與紙幣的號(hào)碼相比較， 相同則為真幣，不同則為假幣。
需要說(shuō)明的是，水印的嵌入方式并不是唯一的，這里亦可以釆用諸如離散 余弦變換等其他的水印嵌入算法。
另外，為防止造假者使用高精度數(shù)字掃描儀復(fù)制數(shù)字水印圖像，在數(shù)字水 印嵌入時(shí)可以采用色譜當(dāng)量給定算法，這種方法可以使造假者在滿足工藝性調(diào) 整原圖的色彩時(shí)，無(wú)法避免改動(dòng)色譜當(dāng)量，進(jìn)而從根本上避免了被仿照。
3、數(shù)字化熒光防偽的
具體實(shí)施例方式
數(shù)字化熒光防偽的關(guān)鍵技術(shù)為其編碼方式，本發(fā)明采用二維碼的編碼方式。 二維碼具有信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖像等多種文字信息、保密
防偽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。矩陣式二維碼QR Code除具有二維碼的上述特點(diǎn)外，還具有 超高速全方位識(shí)讀等特點(diǎn)。因此下面以矩陣式二維碼QR Code為例說(shuō)明數(shù)字熒 光防偽的具體實(shí)施方式
。
數(shù)字熒光防偽圖形的生成方法如下
(1) 對(duì)紙幣號(hào)碼信息進(jìn)行加密，這里加密算法不唯一；
(2) 將加密后的紙幣號(hào)碼信息按照QR Code 二維碼的編碼方式進(jìn)行編碼， 用深色模塊單元表示二進(jìn)制的"1"，用淺色模塊單元表示二進(jìn)制的"0";
(3) 對(duì)于編碼圖形的深色模塊，采用熒光油墨在紙幣的指定位置上進(jìn)行印 刷，對(duì)于編碼圖形的淺色模塊，不采用熒光油墨進(jìn)行印刷；
基于數(shù)字化熒光防偽的鑒偽方法如下
(1) 采用紫外線照射紙幣，在涂有熒光油墨的位置上將顯現(xiàn)出防偽圖形；
(2) 保存防偽圖形并進(jìn)行二值化處理；
(3) 采用二維碼閱讀器分析識(shí)別防偽圖形，獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)字序列；
(4) 對(duì)獲得的數(shù)字序列采取與加密算法相對(duì)應(yīng)的解密算法進(jìn)行處理，以獲 得識(shí)別碼；
(5) 將識(shí)別碼與檢測(cè)到的鈔面紙幣號(hào)碼進(jìn)行比較，相同則為真幣，不同則 為假幣。
需要說(shuō)明的是，二維碼可以分為行排式和矩陣式兩類，每一類又包含多種
8碼型，岡此數(shù)字化熒光防偽所采用的二維碼編碼碼型并不是唯一的，亦可以采
用Data Matrix、 PDF417等其他碼型。另外，上述對(duì)紙幣號(hào)碼信息的加密、解 密算法亦不唯一。
4、數(shù)字化磁性安全線防偽的具體實(shí)現(xiàn)方式
磁性安全線的充磁方式如下
(1) 將紙幣的號(hào)碼所對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行編碼，生成數(shù)字序列；
(2) 在安全線上，對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制碼元"1"的位置對(duì)安全線進(jìn)行磁性涂料
涂敷操作，對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制碼元"o"的位置不進(jìn)行涂敷操作。
需要說(shuō)明的是，上述步驟l)中的編碼方式不是唯一的。
鑒偽方式如下
(1) 采用磁敏傳感器接收磁信號(hào)，將磁頭接收到的信號(hào)進(jìn)行放大、比較、 整形，獲得矩形波；
(2) 根據(jù)矩形波獲得數(shù)字序列；
(3) 采用與充磁過(guò)程中相逆的編碼方式進(jìn)行解碼,，獲得識(shí)別碼；
(4) 將識(shí)別碼與鈔面上的紙幣號(hào)碼相比較，相同則為真幣，不同則為假幣。 也就是說(shuō)，由于不同的紙幣其號(hào)碼不同，岡此磁性安全線就不同。采用磁
性檢驗(yàn)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，在磁性涂料涂敷過(guò)的安全線處檢測(cè)出的磁通量與 沒(méi)有進(jìn)行涂敷的安全線處檢測(cè)出的磁通量大小不同，再經(jīng)過(guò)電路的放人、比較、 整形后所獲得的信號(hào)就不同，從而有效的進(jìn)行鑒偽。
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權(quán)利要求
1、一種基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，包括在公知的計(jì)算機(jī)的Windows平臺(tái)上裝入C++編程軟件的步驟，其特征在于還包括下述步驟(1)紙幣號(hào)碼的獲??；(2)數(shù)字化水印的嵌入與提取；(3)數(shù)字化熒光防偽加載與識(shí)別；和(4)數(shù)字化磁性安全線防偽加載與識(shí)別。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，其特征在于所述的 數(shù)字化水印的嵌入過(guò)程包括下述歩驟(2.1) 生成原始數(shù)字圖像；(2.2) 將紙幣號(hào)碼作為水印圖像進(jìn)行置亂變換；(2.3) 將數(shù)字圖像分塊，對(duì)各塊進(jìn)行多級(jí)離散小波變換以獲得相應(yīng)的小波 域系數(shù)；(2.4) 利用水印信息修改步驟(2.3)中獲得的各個(gè)低頻小波域系數(shù)； (2. 5)將數(shù)字圖像的頻域系數(shù)經(jīng)反變換以獲得水印圖像。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，其特征在于所述的 數(shù)字化水印的提取過(guò)程包括下述步驟(3.1) 對(duì)(2.5)步驟生成的水印圖像進(jìn)行掃描與平滑處理；(3.2) 對(duì)(3.1)步驟的掃描圖像進(jìn)行離散小波變換并提取水印；(3.3) 對(duì)水印圖像進(jìn)行反置亂，從而獲得識(shí)別碼。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，其特征在于所述的數(shù)字化熒光防偽的加載過(guò)程包括下述歩驟 (4.1)對(duì)所述紙幣號(hào)碼信息進(jìn)行加密；(4. 2)將加密后的紙幣號(hào)碼信息按照QR Code 二維碼的編碼方式進(jìn)行編碼，用深色模塊單元表示二進(jìn)制的"1"，用淺色模塊單元表示二進(jìn)制的"0";(4.3)對(duì)于編碼圖形的深色模塊，采用熒光油墨在紙幣的指定位置上進(jìn)行 印刷；對(duì)于編碼圖形的淺色模塊，則不采用熒光油墨印刷。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，其特征在于所述的 數(shù)字化熒光防偽的識(shí)別過(guò)程包括下述歩驟(5.1)采用紫外線照射所述的紙幣，在涂有熒光油墨的位置上將顯現(xiàn)出防偽圖形；(5.2) 保存防偽圖形并進(jìn)行二值化處理；(5.3) 采用二維碼閱讀器分析識(shí)別防偽圖形，獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)字序列；(5.4) 對(duì)獲得的數(shù)字序列采取與加密算法相對(duì)應(yīng)的解密算法進(jìn)行處理，以 獲得識(shí)別碼；(5.5) 將識(shí)別碼與檢測(cè)到的鈔面號(hào)碼進(jìn)行比較，相同則為真幣，不同則為假幣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，其特征在于所述的 數(shù)字化磁性安全線防偽加載與識(shí)別過(guò)程包括下述步驟(6.1) 將紙幣的兮碼按所對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行編碼，生成數(shù)字序列；(6.2) 在磁性安全線的對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制碼元"1"的位置，對(duì)安全線進(jìn)行磁 性涂料涂覆操作，對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制碼元"0"位置則不進(jìn)行涂覆操作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字化的紙幣防偽方法，其特征在于所述的 數(shù)字化磁性安全線的識(shí)別過(guò)程包括下述步驟(7.1) 采用磁敏傳感器接受磁信號(hào)，將磁頭接收到的信號(hào)進(jìn)行放大、比較、 整形，獲得矩形波；(7.2) 根據(jù)矩形波獲得數(shù)字序列；(7.3) 采用與充磁過(guò)程相逆的編碼方式進(jìn)行解碼、獲得識(shí)別碼；(7.4) 將識(shí)別碼與鈔面上的紙幣號(hào)碼相比較；相同則為真幣，不同則為假幣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)字化的紙幣防偽技術(shù)，旨在利用紙幣號(hào)碼信息，采用數(shù)字化手段對(duì)現(xiàn)有的紙幣水印、熒光、磁性安全線防偽技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)對(duì)紙幣數(shù)字化水印、熒光、磁性安全線三種技術(shù)的集成與綜合，使得紙幣的防偽技術(shù)向高科技方向轉(zhuǎn)化，增加了紙幣制造的高科技性和復(fù)雜性從而大幅度提高了紙幣防偽的安全性。
文檔編號(hào)G07D7/20GK101452589SQ20081024694
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者蘆金石, 昕 趙, 里紅杰, 陶學(xué)恒 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)