關于二維碼防截圖方法的探究

范海濤 黃鳳群 江利財 陳炫燕

【摘 要】二維碼在我們的日常生活中運用得越來越廣泛，特別是我國普遍使用的QR二維碼，對于二維碼的運用方式也在不斷改變和完善。手機掃描二維碼就能獲取相應的鏈接，手機對二維碼拍照截圖讀取就能獲取二維碼及相關的信息，這確實給人們的生活帶來了很大的便利，但相應的問題也不少。最主要的問題就是有一些不法分子會對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，并將其運用到實際當中去。

【關鍵詞】二維碼；防截圖方法；關鍵區域；像素；LED

隨著社會經濟的發展和“共享經濟”的來臨，在我國共享單車已經走進全國各個城市，但隨之而來的就是共享單車所帶來的各種問題，共享單車的管理和使用也因為部分用戶的素質而引起輿論討論。其中最為明顯的一種現象就是共享單車被人為破壞，而破壞最多的就是共享單車的二維碼，有很多用戶抱怨出門想找一輛共享單車使用，卻發現一路過去沒有一輛共享單車的二維碼是能使用的。經過調查了解，有一部分用戶為了私自占用共享單車，會對共享單車的二維碼進行拍照截圖保存，并故意損毀二維碼，使被破壞的共享單車只能為自己使用。

二維碼在我們的日常生活中運用得越來越廣泛，特別是我國普遍使用的QR二維碼，對于二維碼的運用方式也在不斷改變和完善。手機掃描二維碼就能獲取相應的鏈接，手機對二維碼拍照截圖讀取就能獲取二維碼及相關的信息，這確實給人們的生活帶來了很大的便利，但相應的問題也不少。最主要的問題就是有一些不法分子會對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，并將其運用到實際當中去。

通過對二維碼的研究，我們發現二維碼主要是由位置探測區和關鍵區域組成，位置探測區是三個小正方形方塊，用于手機掃描定位用的；關鍵區域主要都是由黑、白像素位組成，黑色表示1，白色表示0，即在關鍵區域內形成“0”、“1”的二進制數據流，包函了格式信息、版本信息、數據和糾錯碼字等數據信息。二維碼的讀取主要依靠掃描器的掃描讀取，但由于對二維碼識讀的方式和方法的完善，目前二維碼的識讀主要是通過手機來完成的，而手機識讀二維碼的方式有兩種：一種是手機掃描讀取二維碼的方式都是以線性掃描的方式進行二維碼信息進行逐層讀取的；另一種是手機對二維碼拍照后讀取是采用圖像處理的方式進行解碼讀取的。針對讀取二維碼的特性，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。

以最常見的QR碼為例，在靜態二維碼的關鍵區域上生成一條掩碼條，這條掩碼條的寬度至少遮蓋3個或以上的像素位，所述掩碼條的高度為關鍵區域內整列像素位，該掩碼條在通電狀態下，該掩碼條在二維碼關鍵區域內橫向或縱向連續不間斷的移動，掩碼條移動的速率不低于掃碼器掃描速率。從該動態二維碼關鍵區域內橫向A素位、縱向B素位從第1像素位開始，將連續（A+n，9m）、（B+n，9m）區間內的像素位同時顯示為彩色，形成一條掩碼條，其中9m≥A、B；n≥3；m≥2；A、B、n、m∈N*，為能同時遮掩行/列數據奇偶校驗區域的數列。該動態二維碼在橫向A+n或縱向B+n顯示無數據信息的彩色像素時間為S1，其余時間為顯示為包涵數據信息的黑、白像素時間為S2；S1≤一半攝像設備的幀率，S2為除顯示S1以外的常態顯示；將在二維碼關鍵區域內形成的掩碼條呈現橫、縱向彩色位移條。

該二維碼在動態顯示時，可用手機進行掃碼讀取，如果用手機進行拍照截圖，則二維碼內關鍵區域部分數據信息（包括行/列數據奇偶校驗區域）會被遮掩，從而不能顯示完整的二維碼圖形，對二維碼進行圖像識讀會失效。即該防截圖二維碼在動態顯示時，可以用手機、讀碼器等掃描設備進行讀取，在靜態顯示時，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。

防截圖二維碼靜態顯示示例圖為了實現該二維碼防截圖方法的具體應用，我們對比了能具體實施的幾項方案包括運用顯像管、LCD屏、LED屏等，最終提出了相對低能耗、低成本、容易實現的LED屏作為實施方案，對于該二維碼防截圖方法具體的實施方案有以下兩種：

1、采用單色LED電子顯示屏實現

采用單色LED來顯示的防截圖二維碼，將QR靜態二維碼包含數據和糾錯碼、版本信息、格式信息、定位圖形等關鍵信息的區域設定為關鍵區域；將關鍵區內表示“0”的白色像素位使用特定單一熒光粉的發光二極管，由單片機對發光二極管進行控制，二維碼其余部分全部使用靜態顯示；當有電流通過時，關鍵區域內的白色像素位顯示為黑色；當沒有電流通過時，關鍵區域內白色像素位顯示為白色；

當單色LED防截圖二維碼正常使用時，在二維碼的關鍵區域內會有一條超過3個像素位的黑色遮碼條以超過掃描設備的速率持續移動；當單色LED防截圖二維碼沒有電源供應或出現故障時，將會失去防截圖功能，變成普通的QR靜態二維碼來使用。

2、采用多色LED電子顯示屏實現

采用多色LED屏來顯示的防截圖二維碼，將QR靜態二維碼內包含功能圖形和編碼區域的所有像素位全部采用發光二極管來顯示，關鍵區域采用多色發光二極管，關鍵區域內每個像素位能顯示黑、白、彩色3種顏色；非關鍵區域采用雙色發光二極管，非關鍵區域內每個像素位能顯示黑、白2種顏色，多色LED防截圖二維碼內所有的像素位顯示均由所對應的單片機控制。

按照防截圖二維碼的生成方法，當多色LED防截圖二維碼正常使用時，在二維碼的關鍵區域內會有一條超過3個像素位的彩色遮碼條以超過掃描設備的速率持續移動；當多色LED防截圖二維碼出現電路故障時，二維碼將不能正常使用，當沒有電源供應時，將不能顯示該二維碼。

將該二維碼防截圖的方法進行試驗的過程中，在不斷完善該方法的應用方案，針對該二維碼截圖方法改進方案中最顯著的兩點如下：

1、制作出能自動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二維碼關鍵信息讀取，并自動轉變生成帶防截圖功能的動態二維碼。該防截圖二維碼編輯器軟件能為有需要的企事業單位、公眾所運用，能將該二維碼防截圖方法真正運用到實際當中去。

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二維碼圖像來顯示，每當移動遮碼條位移過后，顯現另一張靜態二維碼圖像，以防止將圖片合成出完整的靜態二維碼圖像。

該二維碼防截圖方法除了可以運用在我們現在常見的共享單車上，還可以廣泛應用到很多領域當中，比如：電子簽到、無人售賣設備、企事業單位會議、私人聚會等場所。且該二維碼防截圖方法具有以下創新點：

1、使普通二維碼具備了防截圖功能，完善了現有二維碼的功能；

2、能防止二維碼關鍵信息的泄露，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用價值，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際中的應用，并且該二維碼防截圖方法確實能解決目前我們日常生活中一些出現的問題。針對該二維碼防截圖方法的提出，已經申請了國家發明專利（專利號申請號：201811041772.4），希望該二維碼防截圖方法的應用與推廣，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】

[1]二維碼的概念與分類.中國物聯網.2013.11

[2]二維碼的生成細節和原理.2015.11