一种商品身份信息标识的制备方法及识别方法和系统与流程

1.本发明属于商品身份识别技术领域，具体涉及一种商品身份信息标识的制备方法及识别方法和系统。


背景技术：

2.现代社会中对商品的标识和防伪等是商业流通的关键因素，尤其是对于贵重商品，例如名烟名酒、奢品牌服装箱包、奢侈品手表等，这些商品目前通过防伪码、射频标签等进行身份标识，人为制造的后天标识之物，容易伪造，并且不具有唯一性。
3.材料中相构成、晶粒大小、晶粒分布、晶界则是表征材料的重要自然特征，例如我们日常使用的钢铁和不锈钢中存在的：马氏体、奥氏体、渗碳体和珠光体等，均是材料基本晶粒构成部分。基本晶粒在生成过程中以成核条件和后续生成为关键因素，因此就形成了不同尺寸和具体形态的晶粒，利用金属类材料本身具有的金相特征，进行标识完全不同于现在后天人为制造的各种防伪标签和身份标识标签，具有唯一性、不可复制和容易辨认等优点。
4.传统金相形成一般采用试样镶嵌后形成镶嵌物，对于商品标识而言，这种方式无法满足商品的大量性、商品生产的连续性。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种商品身份信息标识的制备方法及识别方法和系统。
6.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
7.一种商品身份信息标识的制备方法，包括以下步骤：
8.步骤s1：预先选取商品本体中不可分割的金属区域m，对金属区域m表面依次进行打磨、抛光、腐蚀，得到金属区域n；
9.步骤s2：使用清水清洗金属区域n表面的腐蚀区域，然后将金属区域n预热后采用惰性气体热风吹拂，去除残留水；
10.步骤s3：采用真空吸盘的方式将金属区域n表面腐蚀区域的空气抽离；
11.步骤s4：采用透明玻璃或透明树脂对金属区域n的腐蚀区域进行封闭覆盖，得到金属区域p，金属区域p表面透明封闭的腐蚀区域即为金相标识。
12.本发明还提出一种用于识别上述商品身份信息标识的识别方法，包括以下步骤：
13.步骤c1：建立基于不同商品金相标识的商品身份库，其中，所述商品身份库中包括基于金相标识的原始图像；
14.步骤c2：接收用户发送的商品金相标识识别请求，提取待检测商品的金相标识，形成待匹配图像，并基于图像匹配算法对不同图像模式下的图像进行匹配搜索，并返回识别真伪的结果，其中，基于图像匹配算法对不同图像模式下的图像匹配搜索，包括：使用对齐搜索算法搜索匹配处理近平移无旋转、无缩放的图像，使用非对齐搜索算法处理有平移、旋
转和缩放的图像。
15.作为本发明的进一步优化方案，所述步骤c1的建立身份库具体包括以下步骤：
16.步骤c1.1：使用光源对商品金相标识区域进行照射补光；
17.步骤c1.2：使用显微成像相机采集商品的金相标识，并生成图像x；
18.步骤c1.3：将生成的图像x转化成数字化图像y，将该类商品的所有数字化图像y汇聚建立身份库，形成原始图像。
19.作为本发明的进一步优化方案，所述步骤c2的识别过程具体包括以下步骤：
20.步骤c2.1：用户发起金相识别请求，用户端首先采集商品的二维码或条形码信息，确定商品的种类，缩小搜索范围，然后采集商品的金相标识，获得该商品的全部金相标识图像，当金相标识发生残缺时获取部分金相标识图像，将采集的金相标识图像经数字化处理后形成待匹配图像；
21.步骤c2.2：将待匹配图像发送至身份库，发起识别请求；
22.步骤c2.3：判断待匹配图像的图像模式是否为近平移无旋转、无缩放的图像，若是近平移无旋转、无缩放的图像，则使用对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配；若是有平移、旋转和缩放的图像，则使用非对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配；
23.步骤c2.4：返回匹配后识别真伪的结果。
24.作为本发明的进一步优化方案，所述若为近平移无旋转、无缩放的图像，则使用对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配的过程具体为：设原始图像a分辨率为m
×
n，待匹配图像b分辨率为v
×
w，通过如下步骤进行处理：
25.步骤l1：设置一个滑窗，其分辨率大小v
×
w，则待匹配图像b在原始图像a上可滑动次数为：(m-v 1)
×
(n-w 1)；
26.步骤l2：待匹配图像b在原始图像a上开始滑动，从原始图像a的原点开始逐像素滑动，每滑动一次计算一次原始图像a与待匹配图像b的相似度，相似度为欧式距离值，欧式距离值越小相似度越高，共有(m-v 1)
×
(n-w 1)个值；
27.步骤l3：从(m-v 1)
×
(n-w 1)个欧式距离值中寻找最小的值，对应的窗口即为最佳匹配区域。
28.作为本发明的进一步优化方案，所述若为有平移、旋转和缩放的图像，则使用非对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配的过程包括：设原始图像a分辨率为m
×
n，待匹配图像b分辨率为v
×
w，通过如下步骤实现：
29.步骤r1：计算原始图像a、待匹配图像b的surf特征；
30.步骤r2：利用原始图像a、待匹配图像b的surf特征进行匹配得到变换矩阵h；
31.步骤r3：生成一副全0的图像，图像大小与原始图像a一致，设该图像为c；
32.步骤r4：根据变换矩阵h将待匹配图像b变换到图像c上，待匹配图像b的灰度值全设置为255，变换后的图像设为图像d；
33.步骤r5：图像d中的全为255值区域即为匹配的区域。
34.本发明还提出一种用于实施识别过程的商品身份信息识别系统，所述识别系统包括以下子系统：
35.金相形成子系统：用于对商品本身不可分割的金属区域进行加工，形成金相标识；
36.成像子系统：用于将商品已生成的金相标识进行采集收录，同时也用于后续商品识别鉴定时金相标识的采集；
37.身份库识别子系统：用于将采集的待检测商品的金相标识与该类商品身份库中的原始金相标识进行搜索匹配、识别真伪。
38.作为本发明的进一步优化方案，所述金相形成子系统包括：
39.表面预处理模块，用于清洁金相形成区域表面，除去污物；
40.打磨抛光模块，用于对金相形成区域表面进行抛光处理；
41.腐蚀模块，用于腐蚀出标识区域的晶粒和晶界；
42.清洗模块，用于清除腐蚀后的溶液和水渍；
43.干燥去氧模块，用于除去金相形成区域表面的水分子和氧分子；
44.覆盖封闭模块，用于对腐蚀后的区域进行封闭，隔绝空气；
45.辅助模块，用于额外的辅助工序，包括检查是否有残次品。
46.作为本发明的进一步优化方案，所述成像子系统包括：
47.金相显示成像相机，用于采集商品的金相标识；
48.普通成像摄像头，用于采集商品的二维码或条形码信息；
49.金相成像光源和普通成像光源，分别用于对金相显示成像相机和普通成像摄像头提供光源；
50.所述成像子系统还包括处理器、存储器和通信单元，其中，处理器用于完成对金相显示成像相机和普通成像摄像头的数据接收、光源控制，并对金相标识图像进行数字化处理，形成原始图像或者待匹配图像，并存储到存储器中；所述通信单元用于与身份库识别子系统进行数据交互。
51.作为本发明的进一步优化方案，所述身份库识别子系统包括：
52.身份库建立模块，用于接收来自成像子系统的原始图像；
53.身份识别模块，用于接收来自成像子系统的待匹配图像；
54.数据处理模块，用于将待匹配图像和原始图像进行搜索匹配、识别待匹配图像的真伪，并完成数据的收发和存取；
55.所述身份库识别子系统还包括存储模块、网络传输模块和数据库，其中，所述网络传输模块与成像子系统进行数据交互，并将数据通过存储模块存储在数据库中，所述存储模块用于完成原始图像与待匹配图像数据的存入和读取过程。
56.本发明的有益效果在于：
57.(1)本发明采用金属材料的微观金相组织形态作为标识具有稳定不变的唯一性、不可复制性，金属从液态向固态转换过程为其金属凝固过程，凝固过程在原子级别上可以认为是从液态无序原子状态转向有序的状态，这个过程是从金属无序原子集团转变为按照一定的规则排列的固态结构形态；
58.(2)本发明适应商品和应用范围广，例如酒类产品中瓶盖则常用铝合金材料构成瓶盖，同时瓶盖属于必须破除才可以使用产品的部件，因此非常适合采用瓶盖自身金属金相构成唯一金相标识，奢侈品箱包类，则可以采用在金属拉链、金属卡扣、铆钉等金属部分形成金相标识。
59.(3)本发明成本低廉，不占用过多面积和体积空间，对于常用金属材料直径1mm的
区域足以完成金相区域的观测、成像、识别使用，因此占用的商品本身的区域非常小。
60.(4)本发明金相标识的形成工序简单，利于插入到生产流水线中，因为需要标示的表面面积极小，将各环节集成到一段设备中，可以自由插入到目前已有的产品生产工艺段中。
61.(5)本发明采用多维信息融合方式达到快速识别的目的，尽可能使用产品身附带的信息构成多维信息融合，做到逐步缩小搜索范围，提高搜索效率。
附图说明
62.图1是本发明的金相形成过程子系统图；
63.图2是本发明的使用过程流程图；
64.图3是本发明的成像子系统图；
65.图4是本发明的身份库和识别子系统图；
66.图5是本发明的普通成像和显微成像装置示意图1；
67.图6是本发明的普通成像和显微成像装置示意图2；
68.图7是本发明的内凹式标识区域透明玻璃覆盖；
69.图8是本发明的内凹式标识区域透明树脂覆盖；
70.图9是本发明的外凸式标识区域透明玻璃覆盖；
71.图10是本发明的外凸式标识区域透明树脂覆盖；
72.图11是本发明的金相标识区域与二维码结合样例1；
73.图12是本发明的金相标识区域与二维码结合样例2；
74.图中：10金相形成子系统；100表面预处理模块；101抛光模块；102腐蚀模块；103清洗模块；104干燥去氧模块；105覆盖封闭模块；106辅助模块；150金相区域；151金相标识；152透明玻璃；153透明树脂；154玻璃固定件；160二维码标识；20成像子系统；200普通成像光源；201普通成像摄像头；202普通成像子单元；203金相成像光源；204金相成像显微装置；205金相显微成像物镜；206金相显微成像目镜；207金相显微成像镜筒；208金相显微成像相机；209金相显示成像子单元；220金相白光led；221金相紫外led；222金相绿光led；223处理器；224通信单元；225存储器；30身份库和识别子系统；300身份库建立模块；301身份识别模块；302数据存储模块；303网络传输模块；304数据处理模块；305数据库。
具体实施方式
75.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
76.实施例1
77.如图1-12所示：
78.一种商品身份信息标识的制备方法，包括以下步骤：
79.步骤s1：预先选取商品本体中不可分割的金属区域m，对金属区域m表面依次进行打磨、抛光、腐蚀，得到金属区域n；
80.步骤s2：使用清水清洗金属区域n表面的腐蚀区域，然后将金属区域n预热后采用
惰性气体热风吹拂，去除残留水；
81.步骤s3：采用真空吸盘的方式将金属区域n表面腐蚀区域的空气抽离；
82.步骤s4：采用透明玻璃或透明树脂对金属区域n的腐蚀区域进行封闭覆盖，得到金属区域p，金属区域p表面透明封闭的腐蚀区域即为金相标识。
83.其中，不可分割的金属区域m为商品本身无法拆装的部分，例如酒瓶的瓶盖常用铝合金材料构成，同时瓶盖属于必须破除后才可以使用商品的部分，因此非常适合采用瓶盖自身金属金相构成唯一金相标识，奢侈品箱包类，则可以采用在金属拉链、金属卡扣、铆钉等金属部分形成金相标识，金相标识区域小于直径1mm，不会影响产品自身的外观完整性。
84.目前使用的打印和印刷设备均采用dpi作为输出的分辨率，目前无论是喷墨还是激光打印最高分辨率为9600dpi，也就是说每个点阵的距离为2.6458um，而金相标识中晶界或内部晶粒组织间距会远小于该数值，所以采用目前印刷技术是无法完整打印或印刷出金相标识的分辨率，因此金相标识无法被仿制。
85.本发明还提出一种用于识别上述金相标识的识别方法，包括以下步骤：
86.步骤c1：建立基于不同商品金相标识的商品身份库，其中，所述商品身份库中包括基于金相标识的原始图像；
87.步骤c2：接收用户发送的商品金相标识识别请求，提取待检测商品的金相标识，形成待匹配图像，并基于图像匹配算法对不同图像模式下的图像进行匹配搜索，并返回识别真伪的结果，其中，基于图像匹配算法对不同图像模式下的图像匹配搜索，包括：使用对齐搜索算法搜索匹配处理近平移无旋转、无缩放的图像，使用非对齐搜索算法处理有平移、旋转和缩放的图像。
88.所述步骤c1的建立身份库具体包括以下步骤：
89.步骤c1.1：使用光源对商品金相标识区域进行照射补光；
90.步骤c1.2：使用显微成像相机采集商品的金相标识，并生成图像x；
91.步骤c1.3：将生成的图像x转化成数字化图像y，将该类商品的所有数字化图像y汇聚建立身份库，形成原始图像。
92.其中，在金相标识采集过程中需要尽可能一致的外部光源，一般金相标识采集采用白光光源，针对于客户标识商品的金属材料不同，光源采用白光、紫外和绿光多种光源独立工作或组合工作模式，以完成对多种不同材料金属表面金相标识可靠识别和成像。
93.所述步骤c2的识别过程具体包括以下步骤：
94.步骤c2.1：用户发起金相识别请求，用户端首先采集商品的二维码或条形码信息，确定商品的种类，缩小搜索范围，然后采集商品的金相标识，获得该商品的全部金相标识图像，当金相标识发生残缺时获取部分金相标识图像，将采集的金相标识图像经数字化处理后形成待匹配图像；
95.步骤c2.2：将待匹配图像发送至身份库，发起识别请求；
96.步骤c2.3：判断待匹配图像的图像模式是否为近平移无旋转、无缩放的图像，若是近平移无旋转、无缩放的图像，则使用对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配；若是有平移、旋转和缩放的图像，则使用非对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配；
97.步骤c2.4：返回匹配后识别真伪的结果。
98.其中，若为近平移无旋转、无缩放的图像，则使用对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配，设原始图像a分辨率为m
×
n，待匹配图像b分辨率为v
×
w，通过如下步骤进行处理：
99.步骤l1：设置一个滑窗，其分辨率大小v
×
w，则待匹配图像b在原始图像a上可滑动次数为：(m-v 1)
×
(n-w 1)；
100.步骤l2：待匹配图像b在原始图像a上开始滑动，从原始图像a的原点开始逐像素滑动，每滑动一次计算一次原始图像a与待匹配图像b的相似度，相似度为欧式距离值，欧式距离值越小相似度越高，共有(m-v 1)
×
(n-w 1)个值；
101.步骤l3：从(m-v 1)
×
(n-w 1)个欧式距离值中寻找最小的值，对应的窗口即为最佳匹配区域。
102.若为有平移、旋转和缩放的图像，则使用非对齐搜索算法将待匹配图像与身份库中的原始图像进行搜索匹配，设原始图像a分辨率为m
×
n，待匹配图像b分辨率为v
×
w，通过如下步骤实现：
103.步骤r1：计算原始图像a、待匹配图像b的surf特征；
104.步骤r2：利用原始图像a、待匹配图像b的surf特征进行匹配得到变换矩阵h；
105.步骤r3：生成一副全0的图像，图像大小与原始图像a一致，设该图像为c；
106.步骤r4：根据变换矩阵h将待匹配图像b变换到图像c上，待匹配图像b的灰度值全设置为255，变换后的图像设为图像d；
107.步骤r5：图像d中的全为255值区域即为匹配的区域。
108.在实际使用中，当客户发起金相标识识别请求时，也可以采用多维信息融合方式构建快速的识别系统：
109.方法1：产品名称加金相区域标识；
110.方法2：产品名称、产品生产日期和金相区域标识结合方式；
111.方法3：产品名称、产品序列号和金相区域标识结合方式。
112.上述各方法中产品名称可以通过用户拍摄产品包装信息、产品上已有条形码、已有的二维码等获得，金相标识通过与该产品金相标识使用专用摄像头完成采集，如图11-12，使用二维码与金相标识相结合的方式，使用产品身附带的信息构成多维信息融合，做到逐步缩小搜索范围。
113.同时，对于金相标识的识别也可采用显性金相和隐形金相相结合的方式，可以直接采用印刷涂料等进行印刷和喷涂，起到防止金相标识区域氧化和锈蚀的作用，进行鉴别时去除表面覆盖物，进行清洗即可重新采集金相标识。
114.根据本发明的实施例，本发明还提出了一种商品身份信息识别系统，该系统包括以下子系统：
115.金相形成子系统10：用于对商品本身不可分割的金属区域进行加工，形成金相标识；
116.成像子系统20：用于将商品已生成的金相标识进行采集收录，同时也用于后续商品识别鉴定时金相标识的采集；
117.身份库识别子系统30：用于将采集的待检测商品的金相标识与该类商品身份库中的原始金相标识进行搜索匹配、识别真伪。
118.金相形成子系统10包括：
119.表面预处理模块100，用于清洁金相形成区域表面，除去污物；
120.打磨抛光模块101，用于对金相形成区域表面进行抛光处理；
121.腐蚀模块102，用于腐蚀出标识区域的晶粒和晶界；
122.清洗模块103，用于清除腐蚀后的溶液和水渍；
123.干燥去氧模块104，用于除去金相形成区域表面的水分子和氧分子；
124.覆盖封闭模块105，用于对腐蚀后的区域进行封闭，隔绝空气；
125.辅助模块106，用于额外的辅助工序，包括检查是否有残次品。
126.如图7-10，在金相进行子系统中，可以根据产品的实际需要将金相标识以如下形式进行生产：内凹式标识区域透明玻璃覆盖、内凹式标识区域透明树脂覆盖、外凸式标识区域透明玻璃覆盖、外凸式标识区域透明树脂覆盖。
127.成像子系统20包括：
128.金相显示成像相机204，用于采集商品的金相标识；
129.普通成像摄像头200，用于采集商品的二维码或条形码信息；
130.金相成像光源203和普通成像光源201，分别用于对金相显示成像相机204和普通成像摄像头200提供光源；
131.成像子系统还包括处理器223、存储器225和通信单元224，其中，处理器223用于完成对金相显示成像相机和普通成像摄像头的数据接收、光源控制，并对金相标识图像进行数字化处理，形成原始图像或者待匹配图像，并存储到存储器225中；通信单元224用于与身份库识别子系统进行数据交互。
132.其中，成像子系统20主要用于两个部分：1、商品完成生产且形成金相标识后，对商品的金相标识进行采集；2、用户需要对商品进行识别时，使用该系统对商品的金相标识和条形码进行采集，条形码用于识别商品种类，金相标识用于识别商品真伪，金相成像光源203包括金相白光led220、金相紫外led221、金相绿光led 222，分别用于完成对多种不同材料金属表面金相标识可靠识别和成像，而普通成像光源201则为普通led白光源，用于条形码或者二维码采集时的照明。
133.身份库识别子系统30包括：
134.身份库建立模块300，用于接收来自成像子系统20的原始图像；
135.身份识别模块301，用于接收来自成像子系统20的待匹配图像；
136.数据处理模块304，用于将待匹配图像和原始图像进行搜索匹配、识别待匹配图像的真伪，并完成数据的收发和存取；
137.身份库识别子系统30还包括存储模块302、网络传输模块303和数据库305，其中，网络传输模块303与成像子系统进行数据交互，并将数据通过存储模块302存储在数据库305中，存储模块302用于完成原始图像与待匹配图像数据的存入和读取过程。
138.其中身份识别模块301则是根据用户的对身份识别的需求，接收来用户端成像子系统20的待匹配图像，进行搜索和匹配，完成对用户发起的身份识别和鉴定需求，并返回原始图像和识别后的判决信息，供用户鉴定真伪，对于遮盖和隐藏部分的图像，如果用户上传图像为不完整的金相标识图像，则服务器返回给用户端图像仅显示与用户上传重叠区域，用户未开启和遮蔽区域则不传输给用户。
139.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。