一种可识别双层二维码的复合结构、系统、识别方法及制备方法与流程

本发明涉及信息存储与识别，更具体地说，它涉及一种可识别双层二维码的复合结构、系统、识别方法及制备方法。

背景技术：

1、二维码作为一种高效的信息载体，已广泛应用于产品追溯、数字支付、广告营销与防伪认证等领域。随着应用场景的不断深化，市场对二维码的信息容量和安全防伪性能提出了更高要求。目前，主流的解决方案仍是在单个载体表面印制一个独立的二维码图案。这种单层信息载体结构简单，但其信息存储量固定，且极易被复制，难以满足高端防伪、信息分层验证等复杂应用场景的需求。

2、为了提升信息承载能力与防伪层级，业界已尝试开发多层信息载体技术。现有技术中，一种是在基材上先后印刷两层不同的二维码图案，并利用上层油墨的部分透光性，试图在特定光照下同时呈现两层信息。然而，此类技术往往面临一个关键瓶颈：由于上下两层图案在物理空间上重叠，在读取其中一层信息时，另一层图案会作为强烈的背景噪声或干扰图案同时出现，导致解码失败或信息混淆。例如，上层图案若在光源下透光但不均匀，其残留的纹理会严重劣化下层二维码的图像质量。另一种是采用复杂的微结构或特殊光变材料，但其制造成本高昂，工艺复杂，难以在常规印刷品中大规模应用。

3、因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的可识别双层二维码的复合结构、系统、识别方法及制备方法是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种可识别双层二维码的复合结构、系统、识别方法及制备方法，从物理结构上根本性地实现了自然光下表观信息可见，辅助光下隐藏信息可读的双重防伪与信息隐藏效果，且两层信息完全独立、互不干扰，防伪强度高。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、第一方面，提供了一种可识别双层二维码的复合结构，包括：

4、基材；

5、第一二维码层，设置于所述基材的表面，由在预设辅助光波段具有第一反射率的第一颜色区域和具有第二反射率的第二颜色区域形成，所述第一反射率与所述第二反射率的比值大于4:1；

6、透明隔离层，覆盖于所述第一二维码层之上；

7、第二二维码层，设置于所述透明隔离层之上，由白色区域和至少一种第三颜色区域形成；

8、其中，所述白色区域和所述第三颜色区域在可见光波段的光学特性差异，使得两者共同构成可被标准可见光摄像头识别的二维码图案；

9、以及，所述白色区域和所述第三颜色区域在所述预设辅助光波段的透射率均大于70%，且两者在所述预设辅助光波段的光学反射率差值小于其反射率平均值的20%。

10、进一步的，所述预设辅助光波段为中心波长850nm±20nm的近红外光波段。

11、进一步的，所述第一颜色区域由包含二氧化钛的油墨形成，所述第二颜色区域由包含碳黑的油墨形成。

12、进一步的，所述白色区域所使用的油墨包含作为白色颜料的中空聚合物微球。

13、进一步的，所述第三颜色区域所使用的油墨包含酞菁蓝颜料和透明纳米二氧化硅散射剂。

14、第二方面，提供了一种可识别双层二维码的系统，包括：

15、如第一方面中任意一项所述的一种可识别双层二维码的复合结构；

16、识别装置，包括用于发射所述预设辅助光波段的光源模块，以及用于在所述预设辅助光波段照射下采集复合结构的图像并识别所述第一二维码层的图像采集处理模块。

17、进一步的，所述图像采集处理模块包括去除红外截止滤光片的图像传感器，以及位于所述图像传感器前的、与所述预设辅助光波段匹配的窄带滤光片。

18、第三方面，提供了如第一方面中任意一项所述的一种可识别双层二维码的复合结构的识别方法，包括以下步骤：

19、在可见光环境下，采集复合结构的图像，对所述第二二维码层进行解码；

20、在预设辅助光照射环境下，采集复合结构的图像；

21、对在预设辅助光下采集的图像进行背景校正处理，以抑制所述第二二维码层图案的残留信号；

22、对背景校正处理后的图像进行二值化处理和解码，以识别所述第一二维码层。

23、进一步的，所述背景校正处理包括从原始图像中减去通过大核中值滤波获取的背景图像。

24、第四方面，提供了如第一方面中任意一项所述的一种可识别双层二维码的复合结构的制备方法，包括以下步骤：

25、在基材上，通过丝网印刷使用第一颜色油墨和第二颜色油墨形成所述第一二维码层；

26、在所述第一二维码层上涂布透明光学胶层，固化后形成所述透明隔离层；

27、在所述透明隔离层上，通过丝网印刷使用白色油墨和第三颜色油墨形成所述第二二维码层；

28、其中，所述白色油墨和所述第三颜色油墨被配置为满足：在可见光波段，两者具有足以遮盖下层图案的遮盖力；在预设辅助光波段，两者的透射率均大于70%，且光学反射率差值小于其反射率平均值的20%。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、1、本发明提供的一种可识别双层二维码的复合结构，通过设计一种包含特定光学性能的第二二维码层、高对比度第一二维码层及透明隔离层的复合结构，第二二维码层的白色与第三颜色区域在可见光波段具有显著的光学差异，构成可被普通设备识别的表层二维码；同时，该两层区域在预设辅助光波段被配置为满足透射率均大于70%且反射率差值小于其平均值20%，使得在辅助光照射时，第二二维码层因其高透射性而变得透明，又因其极低的反射差异而成为光学均匀背景，从而不再干扰成像。此时，高对比度的第一二维码层图案得以清晰显现并被识别；本发明从物理结构上根本性地实现了自然光下表观信息可见，辅助光下隐藏信息可读的双重防伪与信息隐藏效果，且两层信息完全独立、互不干扰，防伪强度高。

31、2、本发明通过将预设辅助光波段设计为中心波长850nm±20nm的近红外光，并使用二氧化钛与碳黑、表层白色使用中空聚合物微球、第三颜色使用酞菁蓝颜料与透明纳米二氧化硅散射剂，850nm近红外光是硅基图像传感器敏感且环境干扰较少的波段，二氧化钛与碳黑在此波段可提供高达8:1以上的反射对比度，为底层识别奠定坚实基础。中空聚合物微球和酞菁蓝颜料在此波段固有吸收弱，天然具备高透射潜力；而透明纳米二氧化硅的引入，为精确调控青色油墨的散射性以匹配白色油墨的反射率提供了基础条件，使得高透射、低反射差异这一抽象的光学条件转化为可量化、可调配、可生产的油墨配方与工艺参数，从而确保了技术方案的稳定性和经济性，能够大规模应用于印刷防伪领域。

32、3、本发明通过集成复合结构与专用识别装置，构建了一个完整的双层信息读取系统，光源模块发射的850nm近红外光与复合结构的光学特性精确匹配；图像采集处理模块中，去除红外截止滤光片的传感器确保了对该波段光线的敏感性，而加装的850nm窄带滤光片则强力抑制环境可见光等杂散光干扰，使得传感器几乎只接收由系统自身光源激发的、携带底层信息的有效信号，保证了即使在复杂光照环境下，也能稳定、准确地捕捉到清晰的底层二维码图像，提升了整个技术方案的实用性和抗干扰能力。

33、4、本发明通过分条件采集、背景校正、二值化解码处理，在辅助光下采集的原始图像中，需要提取的底层二维码是空间频率较高的精细图案，而不希望出现的表层微弱残留信号和光照不均通常表现为低频或宽泛的背景。大核中值滤波的窗口尺寸远大于二维码模块尺寸，因此能有效地滤除高频细节而估计出背景图像。将原始图减去此背景图，即可在保留目标高频信号的同时，抵消掉低频的背景干扰，使得后续简单的固定阈值二值化就能实现高精度分割，保障了解码过程的高可靠性和高容错率。

34、5、本发明首先印刷高对比度的底层二维码并固化，形成稳定的基础信息层。涂布并固化透明隔离层，不仅能保护底层，更重要的是提供了一个化学惰性且平整的界面，防止上下层油墨相互渗染，确保图案独立性。