服裝防偽技術研究

張 瑞 林

(浙江理工大學 軟件工程研究所，杭州 310018)

服裝防偽技術研究

張 瑞 林

(浙江理工大學 軟件工程研究所，杭州 310018)

闡述假冒偽劣產品侵害現狀和目前常用的防偽方法，即使使用最高的防偽技術仍然不能杜絕假冒產品以假亂真現象的發生。提出了一種帶PDF417二維條形碼的服裝標簽的服裝防偽方案及實現方法，將服裝的特征信息和商標經過混排加密后存儲在條碼中，并印刷在服裝吊牌上，仿冒者因不知道條碼中的數據結構，即使讀出條碼中的信息也不能識讀出正確信息，實現防偽。消費者可以通過手機識讀軟件(可從商品官方網站上下載)拍照獲得相關信息，比對識讀出信息和標簽上的信息，特別是商標，即可辨別真偽。

防偽技術；服裝吊牌；PDF417條碼；Freeman鏈碼；圖像壓縮

據悉[1]：全世界假冒偽劣產品交易額已占世界貿易總額的5 %～7 %，每年高達1 500～1 800億美元，是全球滋長速度最快的經濟犯罪行為之一，是20世紀的工業“瘟疫”，成為僅次于販毒的世界第二大公害。

據一項調查表明[1]：近幾年來中國城市有近1/4的家庭消費者曾受到損害，涉及約5 000萬城市消費者。其中受假冒偽劣產品侵害的占93.9 %，約4 700萬人；受到劣質服務侵害14.8 %，約740萬人；同時受到假冒偽劣產品和劣質服務傷害的消費者比例為8.8 %，約440萬人。在受侵害的消費者中，98.5 %的人蒙受經濟損失，經濟損失約合人民幣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。假冒偽劣產品將成為阻礙社會進步和穩定的不安定因素。

現在假冒偽劣產品充斥市場，盡管防偽技術在不斷更新，防偽公司也在不斷增多，卻始終制止不了這種現象，這也正是中國的商人們最困惑的一件事。當消費者拿到產品時，這產品會不會是假貨？這個問題經常遇到，卻一直也沒有徹底解決，這種現象主要原因有兩個：傳統的印刷防偽方式、防偽公司產品市場的混亂。

1 傳統的防偽技術

目前防偽的技術[1]基本上分兩類：

1.1 利用印刷技術的防偽

傳統的防偽就是依靠各種印刷技術，如激光(圖1)、水印，特種油墨(圖2)等。這種靠“印刷”技術的防偽技術，消費者認知難度大、難辨真偽，防偽成本也比較高。同時傳統的防偽技術容易擴散，甚至假貨印得比真貨還要“精美”。采用再高的印刷技術制作防偽標識，一方面仿冒者也是容易仿制的，另一方面消費者沒有比較也難辨認。生產廠家為了防偽還不得不頻繁地升級換代防偽標識，即使是鐵桿消費者也搞不清哪個標志是真的，并使產品成本逐年提高，影響利潤。

圖1 激光防偽標志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 查詢類的防偽碼標簽防偽

防偽碼防偽技術與印刷防偽技術相比有先進性，主要體現在這種防偽碼使用了國際先進加密算法，確保編碼唯一性、無規律性。將具有唯一性、一次性、無規律性的密碼(防偽碼)密封起來貼在商品明顯的位置，消費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、移動電話、手機短信、防偽網站進行查詢，查詢系統采用先進的大型數據庫服務器，反應快速，通過這種方式消費者可以很明確地知道購買的商品是不是真品，消費者易于認知。

查詢類防偽標簽主要特征就是應用800、400電話查詢：當時還是比較先進的，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，校對密碼的過程一步出錯，就要從頭開始再進行一次。短信查詢：中文短信息收發、閱讀、無阻塞，無占線，無限制，查詢信息不只包括真假信息，同時提供查詢者與商品廠商相關的其他數據信息、產品流向、假冒商品預警、商品促銷活動等信息。網站查詢：提供了更豐富的商品相關信息。

目前，800、400電話的申請“門檻”很低，網址注冊、網站建設非常便宜，仿冒造假者也可以申請到假冒800、400查詢電話和假冒網站，設置防偽陷阱。

所以目前的印刷技術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。

2 基于二維條碼的服裝防偽技術研究

基于二維條碼的服裝防偽原理(圖3)：將服裝相關的文字信息及商標圖像信息混排加密后編碼制成二維條碼，同時印刷在服裝吊牌標簽上。仿冒者因不知道條碼中的數據結構，且加密數據不易破解，即使讀出條碼中的信息也不能識讀出正確信息，更不能偽造有效的二維條碼，從而實現產品防偽。驗證時用二維條碼槍或手機拍照讀取條碼信息，解碼后得到密文，再解密后得到服裝相關的信息，分離文字信息與圖像信息后顯示文字信息，重構商標圖像。消費者通過手機識讀軟件(可從商品官方網站上下載)拍照獲得相關信息，比對識讀出信息和標簽上的信息，特別是商標，即可辨別產品真偽。驗證時不需打電話、也不用上網。

制作二維條碼的成本非常低廉，打印及標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，既是國家標準也是國際標準。PDF417條形碼具有以下優點：信息容量大，符號尺寸可變，譯碼可靠性高，糾錯能力強，容易制作且成本低，保密、防偽性能好，碼制公開[3]。

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

2.1 商標圖像大比例壓縮算法

針對商標圖像以色塊圖為主、顏色數少的特點，可以采用圖像輪廓特征提取法進行圖像壓縮。只存儲商標圖像輪廓、背景色和每個子輪廓及所包圍區域的顏色。

2.1.1 邊緣檢測

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

得到圖像的輪廓后，要將檢測出的圖像輪廓以閉合區域為單位進行保存。所以要采用輪廓跟蹤算法順序找出每個閉合邊界上的所有點，然后求取特征點，并檢測區域顏色。

2.1.2 區域、子區域保存

保存區域(或子區域)，只保存區域邊緣及區域顏色。這樣商標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 特征點保存法

在商標圖像壓縮的過程中，最關鍵的一步就是特征點的提取。特征點提取的精確與否，將直接關系到圖像壓縮的質量。只有對商標圖像每個子輪廓進行合理的分段，才能更好地確?；謴偷膱D像更接近原圖像。

求輪廓邊緣的特征點，判斷是角點(或稱頂點)、直線連接點還是曲線連接點，對曲線連接點還原時用曲線擬合進行重構，以實現高的壓縮率。具體處理流程如圖4所示。

圖4 商標圖像壓縮流程Fig.4 Compression process of trademark image

對曲線部分在保存前先計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，當誤差小于指定值時，可用較少的特征點代替原特征點，進一步提高壓縮率。具體流程如圖5所示。

圖5 特征點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別中一種常用的表示線條、平面曲線及區域邊界的編碼技術。很多實際應用都使用了鏈碼表示方式，Freeman鏈碼技術之所以被廣泛應用是因為它能以較少的數據來儲存較多的信息[6]。圖6是表示一個形狀的八方向Freeman鏈碼。

標準的Freeman鏈碼壓縮率仍不能滿足PDF417二維條碼的容量需求，還需進一步壓縮。思路是將方向數字用3位二進制表示，連續編碼，每八位用一字節保存，最后一字節不足部分添二進制“0”，這樣處理可滿足要求。

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

2.1.3 商標圖像特征信息壓縮

為了進一步提高商標圖像的壓縮率，將商標圖像信息采用編碼壓縮算法對特征信息進一步壓縮，即統計出各個字節連續出現的次數，對于連續多次出現的字節，用該字節和其出現的次數來代替與該字節相鄰且相同的所有序列。

2.2 帶二維條碼的服裝標簽效果

2.2.1 數據的存儲結構

考慮生成條碼的數據是由圖文混排組成，故采用字節壓縮模式(二進制數據格式)生成二維條形碼。整個系統分為生成條形碼和識讀條形碼兩大模塊。在生成條形碼前先要進行數據處理，需要對商標圖片進行處理：提取圖像中的輪廓和顏色信息；然后與商標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的數據格式如圖7所示。

圖7 以Freeman鏈碼表示圖像輪廓時的數據結構Fig.7 Data structure represented image contour with Freeman chain code

2.2.2 制成的服裝標簽效果

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

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

3 結 語

二維條碼是一種新型的信息存儲采集技術，可存儲文本、數字、照片、聲音等多種信息，有效地解決了證書的機讀與防偽問題，具有廣泛的應用前景。

二維條碼技術在防偽方面有著獨特的優點，制作成本低、仿制困難、離線檢測(即檢測時不需上網，不需打電話)，特別是帶拍照功能手機的日益普及，用戶只需從相應公司官方網站上下載條碼檢測軟件，通過手機攝像頭拍攝條碼，就可以還原條碼中存儲的文字及商標信息，通過與印刷在標簽上的信息比對，用戶就可以辨別真偽。這大大降低了制作成本，消費者也容易認知，方便使用。

[1] 魏永青.假冒產品將成歷史[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Canny邊緣檢測算法[J].深圳大學學報，2005，4(2)：149-152.

[6] 劉勇奎.Freeman鏈碼壓縮算法的研究[J].計算機學報,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，主要從事計算機應用技術、織物仿真模擬技術、信息化管理系統、條形碼與自動識別技術等研究。