一种烟盒生成工艺的二维码溯源方法及系统与流程

本发明涉及机器可读记录载体及防伪。更具体地，本发明涉及一种烟盒生成工艺的二维码溯源方法及系统。

背景技术：

1、在烟盒制造流程中，通常于印刷环节将标准正交矩阵排列的二维码直接印制于纸基底材表面，以支持产品追溯与防伪验证。然而，后续烫金、模切与压凸工序对底材施加的非均匀机械应力及热作用会引发材料形变，导致预先印制的二维码模块产生无法忽略的非线性位移，偏离标准采样网格，造成寻像图形边界判定错误和数据模块错位，解码成功率显著下降。现有溯源系统主要依赖网络数据库关联码值与生产参数，缺乏码图自携带工艺信息的能力，一旦通信中断或后台数据被篡改，物理包装便失去自证手段，难以应对标签复制与篡改攻击。

2、在高速产线采集条件下，运动模糊、飞墨遮挡及局部过曝等情况频发，常规纠错机制对大面积或非均匀像素缺损的恢复能力有限，致使残缺码图无法可靠识读。此外，数字化生产参数存在被克隆或篡改的风险，而纸基纤维纹理等物理不可克隆特质却未与产品标识形成有效绑定，防伪码被批量复制的漏洞难以根除。同时，采用铝箔、覆膜等高反光材质时，强烈镜面反射会掩盖底层码图像素特征，传统单一可见光采集方式无法有效剥离反射分量以提取本征信息。因此，亟需一种能够预先补偿底材形变、实现工艺特征在码图中的固化、对残缺信息进行稳定重构，并融合不可克隆物理特征与数字参数进行防伪绑定的二维码生成与溯源方法，以全面提升复杂工艺条件下码图的识读鲁棒性与防伪可靠性。

技术实现思路

1、现有技术中，采用铝箔、覆膜等高反光材质时，强烈镜面反射会掩盖底层码图像素特征，传统单一可见光采集方式无法有效剥离反射分量以提取本征信息。针对上述问题，本发明在如下的多个方面中提供方案。

2、第一方面，本发明提供一种烟盒生成工艺的二维码溯源方法，采用如下的技术方案：在生成码图时，根据底材杨氏模量和预设的预期压应力分布矩阵计算像素预期位移，并对像素施加逆向位移补偿；

3、提取烟盒烫金和模切工序实时产生的烫金温度空间梯度与模切压力峰值，将烫金温度空间梯度和模切压力峰值归一化为特征向量，并通过频域调制隐写于所述码图的寻像图形边缘亮度中形成暗纹；

4、采集所述码图后，对亮度异常区域计算邻域信息熵，并以纸基底材纤维纹理梯度为约束进行插值重构缺失像素；

5、确定覆盖所述烫金和模切工序的生产时间窗，将所述生产时间窗内的设备状态参数与纸基底材纤维纹理进行非线性投影融合，生成加密绑定因子并写入数据库；

6、在防伪验证时，同步触发可见光与紫外光源采集双波段图谱，通过像素差分抑制镜面反射分量，提取本征暗纹特征。

7、优选地，所述根据底材杨氏模量和预设的预期压应力分布矩阵计算像素预期位移，并对像素施加逆向位移补偿，包括：

8、根据所述预期压应力分布矩阵确定目标区域的正向机械压应力，并获取当前像素点距离受力中心的法向距离向量；

9、根据底材应力释放系数、所述正向机械压应力、所述底材杨氏模量和所述法向距离向量，计算逆向位移向量；

10、施加所述逆向位移向量，以对所述像素进行所述逆向位移补偿。

11、优选地，所述底材应力释放系数通过以下方式更新：

12、获取历史批次中在所述防伪验证时同步采集的可见光与紫外光下的所述码图，配准后进行所述像素差分，提取所述本征暗纹特征的信噪比；

13、根据所述信噪比动态反馈调整所述底材应力释放系数。

14、优选地，所述将烫金温度空间梯度和模切压力峰值归一化为特征向量，并通过频域调制隐写于所述码图的寻像图形边缘亮度中形成暗纹，包括：

15、获取预设的空间调制频率和暗纹嵌入强度因子；

16、确定所述码图的寻像图形的边缘轮廓上各像素点的相对弧长坐标；

17、根据归一化后的所述特征向量、所述暗纹嵌入强度因子、所述空间调制频率和所述相对弧长坐标，对所述码图的寻像图形边缘亮度进行调制，生成携带暗纹的调制后边缘亮度。

18、优选地，所述对亮度异常区域计算邻域信息熵，并以纸基底材纤维纹理梯度为约束进行插值重构缺失像素，包括：

19、确定所述亮度异常区域的外围环形邻域；

20、计算所述环形邻域的局部空间信息熵，作为所述邻域信息熵；

21、获取所述纸基底材纤维纹理梯度；

22、基于所述局部空间信息熵和所述纸基底材纤维纹理梯度，对所述环形邻域内有效像素点的亮度进行加权插值，重构缺失像素点的灰度值。

23、优选地，将所述生产时间窗内的设备状态参数与纸基底材纤维纹理进行非线性投影融合，生成加密绑定因子，包括：

24、预设跨域融合平衡系数和时序数据归一化缩放系数；

25、获取所述生产时间窗内的所述设备状态参数形成的生产参数向量；

26、获取所述纸基底材纤维纹理的局部梯度；

27、根据所述跨域融合平衡系数、所述时序数据归一化缩放系数、所述生产参数向量和所述纸基底材纤维纹理的局部梯度，进行所述非线性投影融合，生成所述加密绑定因子。

28、优选地，所述同步触发可见光与紫外光源采集双波段图谱，配准后通过像素差分抑制镜面反射分量，提取本征暗纹特征，包括：对配准后的所述码图，获取可见光波段反射率矩阵和紫外波段反射率矩阵；

29、确定高光抑制自适应权重和光学极小值常数；

30、基于所述可见光波段反射率矩阵和所述紫外波段反射率矩阵，执行像素差分运算，消除所述镜面反射，得到本征暗纹特征。

31、优选地，在生成码图之前，还包括：通过高精度线扫相机采集纸基底材特定区域的纤维纹理分布，作为纸基底材纤维纹理。

32、第二方面，本发明提供一种烟盒生成工艺的二维码溯源系统，采用如下的技术方案：一种烟盒生成工艺的二维码溯源系统包括：二维码生成补偿模块、工艺暗纹嵌入模块、残缺像素重构模块、绑定因子生成与存储模块、追溯数据库以及双波段校验模块；二维码生成补偿模块被配置为根据底材杨氏模量和预期压应力分布计算像素预期位移，并对待生成码图的像素施加逆向位移补偿；工艺暗纹嵌入模块被配置为将烫金温度梯度和模切压力峰值归一化为特征向量，并通过频域调制嵌入码图寻像图形边缘亮度中形成暗纹；残缺像素重构模块被配置为在采集码图后，对亮度异常区域计算邻域信息熵，并以纸基底材纤维纹理梯度为约束进行插值重构缺失像素；绑定因子生成与存储模块被配置为将对应生产时间窗内的设备状态参数与纸基底材纤维纹理进行非线性投影融合，生成加密绑定因子并写入追溯数据库；双波段校验模块被配置为在校验时同步采集可见光与紫外光下码图，配准后对像素差分，消除镜面反射以提取本征暗纹；其中，二维码生成补偿模块、工艺暗纹嵌入模块、残缺像素重构模块、绑定因子生成与存储模块和双波段校验模块协同执行本技术记载的一种烟盒生成工艺的二维码溯源方法。

33、本发明实施例至少具有如下有益效果：

34、（1）本技术通过底材杨氏模量、预期压应力分布及动态更新的应力释放系数计算逆向位移向量，对像素点施加逆向仿射变换预补偿烫金、模切工序的非均匀机械形变，使加工后二维码模块位置回归至标准正交网格容差范围内，保持寻像结构与数据模块完整，提高首次解码成功率。

35、（2）本技术通过将烫金温度梯度与模切压力峰值归一化为工艺特征向量，以频域调制编码为寻像图形边缘亮度的余弦波动暗纹，使二维码物理承载工艺术征，在通信受限条件下提供辅助验证，阻断单纯复制码值的仿冒行为。

36、（3）本技术通过联合检测识别残缺区域，以纸基纤维纹理梯度为约束进行加权插值重构缺失像素，顺应邻域统计规律与物理纹理走向，保障高速产线识读鲁棒性，降低误剔除率。

37、（4）本技术通过将生产时间窗内设备状态参数与纸基纤维纹理局部梯度进行非线性投影融合，生成跨域加密绑定因子，使数字化时序参数与物理不可克隆特征耦合，增加批量复制防伪码的难度，增强防伪体系抗克隆强度。

38、（5）本技术通过同步采集可见光与紫外光双波段图谱并执行像素级差分运算，利用紫外通道对表面光油的高反射性与可见光对底层油墨的吸收差异抑制镜面反射，提取本征暗纹特征，提高极端反光工况下的防伪特征可解析性。