QR码电子票务系统数字水印防伪方法设计.pdf

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1、第21卷第1期厦门理工学院学报V01．2lNo．12013年3月JournalofXiamenUniversityofTechnologyMaT．2013QR码电子票务系统数字水印防伪方法设计谢荣生，黄鹏程，许高攀(厦门理工学院计算机与信息工程学院，福建厦门361024)[摘要】针对基于QR(QuickResponse)码的电子票务系统防伪性能差的问题，将数字水印技术引入到防伪电子票务系统设计中，提出了一种适合于QR码的数字水印方法，设计了基于Qrt码和数字水印的防伪电子票务系统．在防伪水印的嵌入算法中采用了混沌密钥自适应调整策略，提高了水印嵌入

2、的容量和防伪性能．[关键词]数字水印；电子票务；Qn码；防伪；混沌密匙[中图分类号]TP391[文献标志码]A[文章编号]1673—4432(2013)O1—0036一o4目前QR二维条码得到了广泛应用，电子票业务是其典型的应用之一．电子票符合当今社会信息化和网络化建设要求，有利于解决手工售票工作强度大、票证查询难等问题，同时，节约印刷成本，环保而高效．但是，QR二维条码本身没有携带防伪信息，易被复制和伪造．针对二维条码防伪性问题，很多文献采用了数字水印技术．目前，大多数文献主要针对PDF417码-lJ，研究Qa码防伪性的文献则相对较少．文献[9

3、]提出了基于LSB及其改进算法的QR码数字水印方法，其改进算法针对的是灰度图像，且增加了QR码图像的大小，不利于电子票传输和存贮；另外该算法没有考虑水印的嵌入位置，容易造成嵌入式水印后的电子票无法识别．文献[10]提出的适用于QR码的数字水印方法先对QR码图像做预处理，然后在DCT域完成水印嵌入．该算法较复杂，主要是针对印刷体QR码水印嵌入．本文充分利用QR码本身具有较强的纠错能力的特点，将水印嵌入QR码二值图像的空间域，水印嵌入位置由Logistic混沌密钥确定．系统主要包括防伪电子票生成子系统和防伪电子票检票子系统．1防伪电子票生成子系统1．

4、1系统设计框图防伪电子票生成子系统流程如图1所示．包含电子票信息嵌入水印后具有防的QR码伪功能的QR码图1防伪电子票生成子系统流程图Fig．1Generationprocessofanti·counterfeitingE—ticketing[收稿日期]2012—10—21[修回日期]2013—01—26[基金项目]福建省教育厅科技项目(JK2012044)；厦门市科技计划项目(3502Z20103036)[作者简介]谢荣生(1972一)，男，副教授，博士，研究方向主要为图形图像处理、数字水印、嵌入式系统．E．mail：rsxie@xmuLedu．

5、cn第1期谢荣生，等：QR码电子票务系统数字水印防伪方法设计‘37·首先，根据电子票的基本信息和设置好的QR码参数，生成包含电子票信息的QR码．QR码的生成算法可参考文献[12]．然后往该QR码二值图像中嵌入数字水印，从而生成了具有防伪功能的的QR码电子票据．由图l可以看出，该子系统的设计核心是防伪数字水印的嵌入．1．2防伪数字水印的嵌入设QR码二值图像的尺寸为MxM，像素值为P(J)，i,j=0，l，⋯』If一1．将二维矩阵P(J)映射成一维序列，即：Q(It)=P(iJ)，／7,=+Mx(1)由于QR码为二值图像，因而，Q(n)的值为0或1．

6、本文采用空间域水印嵌入方法，改变序列Q(n)中的某些项完成水印的嵌人．由于QR码本身具有较强的纠错能力，适当改变条码像素值不会影响条码的识读．假设水印的长度为Ⅳ(bits)，则需要从序列Q(，t)中找出J7、r项，将这J『v项的像素值分别置为水印相应的值即完成了水印的嵌入．如何找出Q(n)中的Ⅳ项(即水印位置)是一个很关键的问题．如果这Ⅳ项集中在某一区域，或者表现得很有规律，则会严重影响条码的识读．为此，本文采用混沌映射来确定水印嵌入的位置．由于混沌序列具有良好的随机性和遍历性，因而，由混沌序列决定的水印嵌入位置能随机地遍布在序列Q(It)的各个

7、位置．本文采用Logistic混沌映射¨¨．令以混沌密钥k为初始值产生的混沌序列为{缸)，i=0，1，2，⋯；则由k产生的坐标}，=0，I，2，⋯满足：=[(^f2—1)×ki]，=0，1，2，⋯(2)式(2)中，[]表示取整操作，取互不重合的前Ⅳ个位置，=0，l，2，⋯N一1为水印嵌入位置．设待嵌入的水印序列为，i=0，1，2，⋯N—l，则水印嵌入算法如下：Q，(n)：』【，1)，n薯{i}；(3)‘1w‘，71,=，i=0，1，2，⋯N一1．最后，按式(1)逆向地将序列Q(n)映射为二维像素矩阵P(√)，得到嵌入水印的防伪电子票QR图像．上述

8、是在给定水印长度Ⅳ和水印序列的条件下，由混沌密钥k生成了防伪电子票QR图像．但是，现在还不能确保该QR图像是可识别的．一般来说，Ⅳ越大，