一种基于魔方加密算法的多维彩码标签生成方法

摘要

本发明公开了一种基于魔方加密算法的多维彩码标签方法。该方法包括如下几个步骤：步骤一、将信息转换为二进制码；步骤二、将二进制码转换为十六进制码；步骤三、根据实际情况给每个小方格赋予彩色信息；步骤四、利用魔方加密算法的旋转不变性对彩色信息进行加密；步骤五、基于魔方加密算法的多维彩码的生成与解码。为了更好的了达到唯一性、防复制等安全性的需要，根据多维彩码是由不同的彩色方块结构组成的实际情况，本发明采用了魔方加密算法，对多维彩码进行编码时，采用魔方加密算法，大大提高了算法的安全性，使多维彩码标签技术的应用完善。

权利要求

1.一种基于魔方加密算法的多维彩码标签生成方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一、将信息转换为二进制码；

根据ASCII码的编码原则，将字符信息转换成二进制码；

步骤二、将二进制码转换为十六进制码；

在彩色信息RGB数值选取时，每个维度的8位数值，只取高4位为有效数字位，因此每个维度的彩色信息只有24＝16个数值，因此多维彩码中的3个维度RGB信息分别用16进制编码，信息用3个16进制表示，容量提高了211＝2048倍；

步骤三、根据实际情况给每个小方格赋予彩色信息；

根据上面生成的16进制信息，要进行多维彩码的彩色信息的生成工作，结合3阶魔方的特性，与A面、B面、C面相对的面记为A’面、B’面、C’面，A和A’面对应的是RGB中的R值，B和B’面对应的是RGB中的G值，C和C’面对应的是RGB中的B值，A面、B面、C面中的①至⑧个方格分别对应R、G、B的4位数值为0000—0111，A’面、B’面、C’面中的①至⑧个方格分别对应R、G、B的高4位数值为1000—1111，因此彩色信息被表示成了立方体，因此在进行完步骤四后，如何进行平面展示在步骤五中再做描述；

步骤四、利用魔方加密算法的旋转不变性对彩色信息进行加密；

设定好了多维彩码中的彩色信息，魔方加密算法是利用魔方玩具的旋转不变性进行编码，一共有9个面参与旋转，分别是X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3九个面，每个面有4种旋转情况分别是：旋转90°、180°、270°和360°，因此有36种旋转情况，不同的信息将对应着不同的旋转路径，因此根据每个商品的预设信息，每个商品将会有属于自己的固定的旋转路径；

步骤五、基于魔方加密算法的多维彩码的生成与解码；

因为步骤四中最后形成的多维彩码是一个立方体的结构，不能在平面展示，因此需要对其进行平面转换，把步骤四形成的立方体的6个面以矩阵形式依次展开，上下顺序依次为A、A’、B、B’、C、C’，左右顺序依次为①—⑧；

同时在解码过程中，每个用户根据自身的实际情况，导入与实际情况相符旋转路径，也称之为解码密钥，这样根据旋转路径倒推回去，得到商品的信息，同时还能检验商品信息是否与实际信息相符。

说明书

一种基于魔方加密算法的多维彩码标签生成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及多维彩码的防伪设计，同时利用魔方算法和多维彩码相结合实现防伪技术的提高。

背景技术

[0002] 多维彩码标签技术是在条形码(一维码)和二维码的基础上提出的，为了解决条形码和二维码的技术上的瓶颈问题，在二维码的基础上引入了彩色信息，使其在防伪、溯源等等功能上，具有更好的效果。和传统的编码技术相比，多维彩码技术主要依靠新型的携带信息方式和新的读识手段，这样会使多维彩码的具有更加方便、快捷、高效的性能。多维彩码技术最早起源于日韩等国家，在一些发达国家已经拥有较为成熟的市场；随着我国通信、计算机、网络技术的迅猛发展，以及3G、4G、5G时代的到来，多维彩码技术必将得到更为广泛的应用，会涉及到社会生活中衣、食、住、行等方方面面，具有无法比拟的优越性和非常广泛应用市场，

[0003] 在条形码和二维码的使用过程中，主要记录了产品的基本信息，但是随着现代网络通信和计算机技术的发展，广大消费者往往需要更专业全面的产品信息，包括产品的出厂、物流、存储、销售等等，往往因为条形码或者二维码的信息容量不足，导致不能达到对产品信息溯源的目的。同时传统的编码技术在使用时，往往会被复制、盗用，导致广大商家的利益不能得到更好地保护。目前我国部分政府、商家在研究多维彩码的技术与应用，但是到目前为止还没有关于多维彩码明确的编码标准。因此探寻多维彩码技术的编码标准，成为学术界亟待解决的关键问题。

发明内容

[0004] 在多维彩码标签技术应用中，为了更好的了达到唯一性、防复制等安全性的需要，根据多维彩码是由不同的彩色方块结构组成的实际情况，本发明采用了魔方加密算法，对多维彩码进行编码时，采用魔方加密算法，大大提高了算法的安全性，使多维彩码标签技术的应用完善。

[0005] 魔方加密算法是基于魔方玩具的旋转不变性而产生的加密算法。魔方玩具是一个分割成若干子块的立方体结构，转动子块可以在魔方的表面上拼凑成特定的图案，也可以把拼好的图案打乱。基于这个思想，可以对多维彩码中的每个彩色方格进行旋转加密变换，从而达到类似的置乱变换。

[0006] 一种基于魔方加密算法的多维彩码标签生成方法，具体包括如下步骤：

[0007] 步骤一、将信息转换为二进制码；

[0008] 根据ASCII码的编码原则，将字符信息转换成二进制码；

[0009] 步骤二、将二进制码转换为十六进制码；

[0010] 在彩色信息RGB数值选取时，每个维度的8位数值，只取高4位为有效数字位，因此每个维度的彩色信息只有24＝16个数值，因此多维彩码中的3个维度RGB信息分别用16进制编码，信息用3个16进制表示，容量提高了211＝2048倍；

[0011] 步骤三、根据实际情况给每个小方格赋予彩色信息；

[0012] 根据上面生成的16进制信息，要进行多维彩码的彩色信息的生成工作，结合3阶魔方的特性，与A面、B面、C面相对的面记为A’面、B’面、C’面，A和A’面对应的是RGB中的R值，B和B’面对应的是RGB中的G值，C和C’面对应的是RGB中的B值，A面、B面、C面中的①至⑧个方格分别对应R、G、B的4位数值为0000—0111，A’面、B’面、C’面中的①至⑧个方格分别对应R、G、B的高4位数值为1000—1111，因此彩色信息被表示成了立方体，因此在进行完步骤四后，如何进行平面展示在步骤五中再做描述；

[0013] 步骤四、利用魔方加密算法的旋转不变性对彩色信息进行加密；

[0014] 设定好了多维彩码中的彩色信息，魔方加密算法是利用魔方玩具的旋转不变性进行编码，一共有9个面参与旋转，分别是X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3九个面，每个面有4种旋转情况分别是：旋转90°、180°、270°和360°，因此有36种旋转情况，不同的信息将对应着不同的旋转路径，因此根据每个商品的预设信息，每个商品将会有属于自己的固定的旋转路径；

[0015] 步骤五、基于魔方加密算法的多维彩码的生成与解码；

[0016] 因为步骤四中最后形成的多维彩码是一个立方体的结构，不能在平面展示，因此需要对其进行平面转换，把步骤四形成的立方体的6个面以矩阵形式依次展开，上下顺序依次为A、A’、B、B’、C、C’，左右顺序依次为①—⑧；

[0017] 同时在解码过程中，每个用户根据自身的实际情况，导入与实际情况相符旋转路径，也称之为解码密钥，这样根据旋转路径倒推回去，得到商品的信息，同时还能检验商品信息是否与实际信息相符。

[0018] 本发明的优点在于：

[0019] 1.本发明中多维彩码标签与条形码和二维码相比，拥有更大的信息容量，与二维码相比信息容量可以达到二维码的2048倍。

[0020] 2.本发明中利用魔方加密算法生成的多维彩码，可以达到对商品溯源的目的，可以追寻到商品的原始信息，解决了每个商品标签在使用时，可能存在的商品的信息与实际信息不符的问题。

[0021] 3.本发明中因为采用魔法加密算法对多维彩码进行旋转变换，使本发明比传统的技术具有更高的安全性、不可复制性等特点。

附图说明

[0022] 图1为本发明中魔方加密算法产生多维彩码标签的流程图；

[0023] 图2为本发明中魔方加密算法示意图；

[0024] 图3为本发明中实施例中产生的多维彩码示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

[0026] 本发明提供一种基于魔方加密算法的多维彩码标签生成方法，系统框图如图1所示，具体包括步骤如下：

[0027] 步骤一、将信息转换为二进制码。

[0028] 无论是英文字符还是中文字符，在计算机语言中，都要转换成二进制码进行计算。本发明以英文字符举例，根据ASCII码的编码原则，每个符号信息都对应着相应的二进制信息。因此需要将商品的预设信息转换为二进制码。如下表所示：

[0029] 表1 ASCII码表(字符转换为二进制)

[0030]

[0031]

[0032] 步骤二、将二进制码转换为十六进制码。

[0033] 条形码(一维码)和二维码所呈现的信息，均是用黑白表示，在编码过程中黑色记为1，白色记为0，通过读取黑白不同的信息，对应转换成二进制码，最终显示信息的过程。但在本发明的多维彩码中，需要把黑白的方格用彩色信息表示，彩色信息一般均采用红绿蓝(RGB)3个维度信息来描述。每个RGB信息都用8位二进制数表示，如取黑(RGB＝255,255,255)、白(RGB＝0,0,0)、红(RGB＝255,0,0)、绿(RGB＝0,255,0)、蓝(RGB＝0,0,255)等等。

[0034] 因为在多维彩码打印和读取装置上的精度有所限制，并不能很好的区分RGB值非常接近的两种颜色，因此彩色信息RGB数值选取时，每个维度的8位数值，只取高4位为有效数字位，因此每个维度的彩色信息只有24＝16个数值，因此多维彩码中的3个维度RGB信息分别用16进制编码，信息可以用3个16进制表示，容量提高了211＝2048倍。

[0035] 根据ASCII表上的信息，把字符信息转换为16进制信息，如下表所示：

[0036] 表2 ASCII码表(字符转换为16进制)

[0037]

[0038]

[0039] 步骤三、根据实际情况给每个小方格赋予彩色信息。

[0040] 根据上面生成的16进制信息，要进行多维彩码的彩色信息的生成工作。结合3阶魔方的特性，如图2所示，与A面、B面、C面相对的面记为A’面、B’面、C’面，A和A’面对应的是RGB中的R值，B和B’面对应的是RGB中的G值，C和C’面对应的是RGB中的B值。A面、B面、C面中的①至⑧个方格分别对应R、G、B的4位数值为(0000—0111)，A’面、B’面、C’面中的①至⑧个方格分别对应R、G、B的高4位数值为(1000—1111)。因此彩色信息被表示成了立方体，因此再进行完步骤四后，如何进行平面展示在步骤五中再做描述。

[0041] 步骤四、利用魔方加密算法的旋转不变性对彩色信息进行加密。

[0042] 设定好了多维彩码中的彩色信息，根据图2所示，魔方算法是利用魔方玩具的旋转不变性进行编码，一共有9个面可以参与旋转，分别是X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Z1、Z2、Z3九个面，每个面有4种旋转情况分别是：旋转90°、180°、270°和360°，因此可以有36中旋转情况，如下表：

[0043] 表3魔方加密算法中的36种旋转情况

[0044]  旋转90° 旋转180° 旋转270° 旋转360°
X1 X11 X12 X13 X14
X2 X21 X22 X23 X24
X3 X31 X32 X33 X34
Y1 Y11 Y12 Y13 Y14
Y2 Y21 Y22 Y23 Y24
Y3 Y31 Y32 Y33 Y34
Z1 Z11 Z12 Z13 Z14
Z2 Z21 Z22 Z23 Z24
Z3 Z31 Z32 Z33 Z34

[0045] 不同的信息将对应着不同的旋转路径，因此根据每个商品的预设信息，每个商品将会有属于自己的固定的旋转路径。

[0046] 步骤五、基于魔方加密算法的多维彩码的生成与解码。

[0047] 因为步骤四中最后形成的多维彩码是一个立方体的结构，不能在平面展示，因此需要对其进行平面转换，把步骤四形成的立方体的6个面依次展开，上下顺序依次为A、A’、B、B’、C、C’，左右顺序依次为①—⑧，如图3所示。

[0048] 同时在解码过程中，每个用户都可以根据自身的实际情况，导入与实际情况相符旋转路径，也可以称之为解码密钥，这样根据旋转路径倒推回去，可以得到商品的信息，同时还可以检验商品信息是否与实际信息相符。

[0049] 实施例一

[0050] 步骤一、将信息转换为二进制码；

[0051] 根据上述ASCII码表所示，信息“0123456789”可以转换为“0011 0000 0011 0001 0011 0010 0011 0011 0011 0100 0011 0101 0011 0110 0011 0111 0011 1000 0011 
1001”。

[0052] 步骤二、将二进制码转换为十六进制码；

[0053] 将上述信息转换为十六进制表示“3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9”。

[0054] 步骤三、根据实际情况给每个小方格赋予彩色信息；

[0055] 将上述信息转换为RGB信息为(3 0 3)、(1 3 2)、(3 3 3)、(4 3 5)、(3 6 3)、(7 3 8)、(3 9 0)。转换到魔方平面为(A④ B① C④)、(A② B④ C③)、(A④ B④ C④)、(A⑤ B④ C⑥)、(A④ B⑦ C④)、(A⑧ B④ C’①)、(A④ B’② C①)。

[0056] 步骤四、利用魔方加密算法的旋转不变性对彩色信息进行加密；

[0057] 选取其中一个信息，进行魔方加密算法计算，根据实际情况，旋转路径为“X11、Y33、Y31、Z33”。因此得到如下步骤：

[0058] (1)把A面旋转90°；(2)把C’面旋转270°；(3)把C’面旋转90°；(4)再把B’面旋转270°。

[0059] 步骤五、基于魔方加密算法的多维彩码的生成与解码。

[0060] 根据步骤四的描述，把多维彩码的各个平面依次展开，多维彩码可以表示为：

[0061] (1)把A面旋转90°。把魔方的表面平铺表示为。

[0062]

[0063] (2)把C’面旋转270°；(3)把C’面旋转90°；相当于C’面旋转360°等于没有旋转，把魔方的表面平铺表示为。

[0064]

[0065] (4)再把B’面旋转270°。把魔方的表面平铺表示为。

[0066]

[0067] 根据解码规则，如果不知道此路径“X11、Y33、Y31、Z33”，随便选取路径，如“X21、Y31、Y34”,得出来的解为“268:39；<0|”。根据多次试验和总结得出多维彩码具有很多方面的优势，其性能总体上大大优于二维码和条形码，根据实验总结得出结论如下表所示：

[0068] 表4多维彩码、二维码、条形码性能比较

[0069]项目 多维彩码 二维码 条形码
安全性 优 差 差
唯一性 优 差 差
不可复制性 优 差 差
设计性 优 差 差
扩展性 优 差 差
环保性 良 良 良
成本 中 中 中
远距离识别 优 差 差