防偽驗票儀及其防偽方法
2023-05-31 09:55:51
專利名稱：防偽驗票儀及其防偽方法
技術領域：
本發明涉及一種防偽驗票儀及其方法，尤其涉及一種通過對票面成像解碼識讀隱形條碼來判斷真偽的驗票儀及其方法。
背景技術：
條碼技術用於門票和證卡防偽已經有先例，例如中國專利CN1239258A《中文證卡、報表等防偽、自動錄入二維條碼製作及檢測方法》，提出在中文證卡、報表、票據上製作二維條碼增強保密性，並通過檢測該二維條碼實現防偽；和中國專利CN1284685A公開了《一種基於二維條碼技術的票務系統》，用戶可通過網際網路輸入自己的信息和購票信息，完成了網上結算後，售票中心根據用戶請求自動生成含有用戶信息、售票信息明文、進行了加密處理的PDF417二維條碼以及廣告的門票，發送給用戶，用戶列印後可直接使用該票，在驗票處，只需掃描、識別、解密票上的二維條碼即可。
上述兩個專利將條碼技術用於門票和證卡防偽的缺點在於證卡使用者或者購票者必須要有計算機和專用軟體，或者必須通過網絡於售票伺服器相連，還必須要有與計算機相連的印表機來生成二維條碼，限制了使用場合和使用者的類型。
發明方案本發明的目的在於提供一種通過對票面成像解碼識讀隱形條碼來判斷真偽的驗票儀及其方法。
本發明公開了一種防偽驗票儀，包括用於成像的鏡頭、將所成之像轉換成電信號的面陣圖像傳感器，以及上殼和與其配合共同組成有容置空間的外部殼體的下殼，在所述容置空間內固定有包括所述防偽驗票儀的控制電路和控制軟體的控制模塊；在所述容置空間內還包括透過成像窗口為被成像之物提供均勻光照的紅外光源；所述紅外光源的結構和位置保證其通過所述成像窗口和鏡頭所成之像在所述面陣圖像傳感器以外。
本發明還公開了一種防偽驗票儀的防偽方法，包括如下步驟第一步，首先根據功能鍵輸入的信息或者根據功能條碼的輸入信息，生成並存儲標準票面信息，啟動掃描圖像；第二步，啟動紅外光源，獲得被成像之物的一幀圖像數據並傳送到CPU；第三步，CPU判斷幀圖像中是否有條碼；第四步，如果幀圖像中有條碼，則解碼，進入下一步，否則回到第二步；第五步，將解碼結果和存儲的標準票面信息數據進行對比，相同則驗票結果為真票，執行相應程序；否則驗票結果為假票，回到第二步本發明通過對票面成像解碼識讀隱形條碼來判斷真偽的驗票儀及其方法不需要與計算機相連，減少了使用者的投入成本。不涉及網際網路，防偽效果更好，因為網際網路本身的安全性不能保證。本發明不需要購票者必須要有計算機且能通過網絡於售票伺服器相連，不需要購票者必須要有與計算機相連的印表機，甚至根本不需要購票者會使用計算機及與計算機相關的系統。本發明使用紅外光源作為照明光源掃描紅外印刷的隱形條碼，保密和防偽效果好。
本發明使用專用條碼掃描和識讀作為信息輸入來完成對本防偽驗票儀的初始化設置和功能設定甚至一些程序的修訂，利用軟體控制掃描頻率和採樣可以省去掃描的觸發開關，簡化了設備結構，提高了設備的使用壽命。
本發明所述的二維條碼可以是已公開的標準碼如PDF417，QR等等，也可以是自有智慧財產權未公開的二維碼，增加了條碼偽造的難度。
圖1是本發明防偽驗票儀的結構示意圖；
圖2是本發明防偽驗票儀的工作流程圖；圖3是本發明防偽驗票儀的電路結構框圖；圖4是本發明防偽驗票儀的主要軟體流程圖；圖5是本發明防偽驗票儀的光路示意圖；圖6是本發明防偽驗票儀的光源位置示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。
如圖1所示是本發明防偽驗票儀的結構示意圖，包括10-上殼，11-玻璃，12-功能鍵，13-LCD顯示屏，20-下殼，和31-控制主板，32-指示燈，33-鏡頭，34-面陣傳感器，35-光源，36-光源與PCB的電連接器件，蜂鳴器37。
如圖1所示，上殼10上具有本發明防偽驗票儀的控制面板，並且和下殼20配合連接共同組成本發明防偽驗票儀的外部殼體。位於上殼10上有一個成像窗口，在成像窗口上覆蓋透明的玻璃11，被成像的票據必須位於其上才能被檢驗真偽。上殼10上還有可以顯示控制信息和工作進程的LCD顯示屏13，和可以控制顯示內容和控制本發明防偽驗票儀的工作的功能鍵12，以及指示工作狀態的指示燈32。在本發明防偽驗票儀的上殼10和下殼20組成的容置空間內還固定有控制主板31，和用於成像的鏡頭33，位於鏡頭33背後、將鏡頭33所成之像轉換成電信號的面陣傳感器34，為被成像之物提供均勻光照、頂部為出光面的光源35，和控制主板31與光源35之間的電連接器件36。鏡頭33可以採用與普通相機類似的鏡頭，面陣傳感器34採用面陣CMOS或CCD圖像傳感器，光源35可以採用紅外光源；LCD顯示屏13可以顯示一級菜單，依次為歡迎信息(開機時顯示)、日曆、當次解碼結果、電池電量顯示、總計數器、某一識別碼的計數器(包含累計時間)、本次識別碼設定界面等；功能鍵12可以包括三個向上箭頭鍵、向下箭頭鍵、和確認鍵，通過向上/向下箭頭鍵在各個菜單中進行選擇，「確定」按鍵用於通過專有CM2條碼權限卡片來設定當前識別碼時的確定；控制主板31上有指示燈32和蜂鳴器37；上殼10上還可以設置有電源開關用於接通或者切斷電源。
如圖2所示是本發明防偽驗票儀的工作流程圖；當系統開始工作，電源管理模塊給整個系統供電，自動初始化成像硬體(例如CMOS控制器，DMA控制模塊)；然後用戶通過功能鍵和LCD選擇功能菜單，或者通過專有CM2條碼權限卡片輸入信息，用作解碼比對信息存於FLASHA中啟動掃描圖像；此時位於控制主板31上的CPU通過電源控制模塊使紅外光源35工作，並照射到位於玻璃11的目標條碼上，CMOS攝像頭(鏡頭33和面陣傳感器34)採集圖像，通過邏輯控制及數據轉換模塊將所得圖像數據傳送到CPU；CPU自動反覆查詢是否獲得已經完成成像的圖像，該幀圖像中是否有條碼，如果已經獲得有條碼的幀圖像，則對幀圖像解碼；CPU開始解碼等工作，判斷解碼是否成功，即將解碼結果和存儲器內部的數據進行對比，解碼後的內容與對比信息相同則驗票通過，否則驗票不能通過；CPU可以將一些數據信息在LCD上顯示，本發明防偽驗票儀預留串口通訊接口，和外界進行通訊。
如圖3所示是本發明防偽驗票儀的電路結構框圖；包括實現系統控制、圖像處理和條碼解碼的，與CPU雙向連接的電源管理模塊、邏輯控制和數據轉換模塊、串口通訊模塊和存儲器；邏輯控制和數據轉換模塊控制CMOS攝像頭的工作並傳送其獲得的數據；CPU還控制LCD顯示屏和LED指示燈；功能鍵將外部控制信息傳送給CPU。
本發明的防偽驗票儀使用專用功能條碼輸入外部控制信息，通過軟體預先約定給每個功能設定一個特定的功能條碼，有特定特徵模式，例如CM2條碼權限卡片，當識讀設備讀取該條碼後，軟體判斷其條碼模式，如果是專用的功能條碼，根據條碼內容而調用相應約定的程序段，從而實現不同的功能。這樣作為信息輸入，對識讀設備初始化，或者一些參數、功能設定，甚至程序設定等。省去了人工按鍵輸入或外接設備輸入的設置操作，完全避免了人工輸入煩瑣的操作和由此引起的誤操作。專用功能條碼輸入的也可以是標準票面信息，當進行防偽驗票時，只有符合標準票面信息的被成像物才判斷為真票。
也就是說，本發明控制軟體中具有設備初始化的功能、參數和功能設定的功能、以及程序設定的功能、和標準票面信息，這些不同的功能分別配置不同的索引代碼，當通過所述鏡頭(33)成像的功能條碼的信息經過所述控制軟體判斷與所述索引代碼相同時，所述防偽驗票儀執行相應的功能。標準票面信息也可以直接通過功能條碼輸入。
本發明的防偽驗票儀識讀票面上的條碼時其掃描頻率為2-5次每秒，同時持續判斷有無二維條碼。如圖4所示是本發明防偽驗票儀的主要軟體流程圖，軟體流程如下1、首先初始化成像次數計數器N＝C1，常數C1可以設為5；2、查詢是否退出(例如人為關機)，是則退出程序；3、然後採集一幀圖像；檢測採集到的圖像中是否有二維條碼，沒有則將成像次數計數器N加一，回到第二步；有則進入下一步；4、判斷N是否大於等於C1，否則將成像次數計數器N置零，然後返回步驟2；如果是則解碼驗證是否符合預定的規格，如果解碼不成功則返回步驟2，如果解碼成功則進入下一步；5、根據解碼結果執行預定功能，例如用蜂鳴器提示解碼成功、計數器加1，存儲結果等等，同時將計數器N清零，返回步驟2。
在上述第三步中，當檢測採集到的圖像中沒有二維條碼時，如果N大於C1可以將成像次數計數器N設置為C1，再回到第二步。
上述軟體流程執行的結果是第一次掃描到條碼並解碼，所述防偽驗票儀的內部條碼計數器加一，當檢測不到條碼的持續時間超過0.5秒至1秒時(指計數器N的值從0至C1的過程)，則開始下一次的掃描條碼並解碼。這樣的工作方式可以省掉一個每次掃描一張票據需要觸發一次掃描的觸發開關，以降低硬體成本和由於觸發開關帶來的機器故障或機器壽命問題。如果判斷為專用功能條碼，執行預定功能。
如圖5所示是本發明防偽驗票儀的光路示意圖；本發明成像透鏡可以採用普通相機的透鏡，來自玻璃11的反射光通過透鏡成像在面陣傳感器34上。
如圖6所示是本發明防偽驗票儀的光源位置的一種實施例的示意圖，圖中的光源35直接採用LED。圖中鏡頭33離玻璃11的距離為a，在玻璃11上的成像半徑為b，保證掃描操作窗口與實際光學視場相匹配，鏡頭33對玻璃11的張角為α，所以b＝a*tgα，為了避免光源35在玻璃11上產生鏡面反射形成白點，所以光源35離鏡頭33的水平距離大於b。
本發明防偽驗票儀採用的紅外光源35的發光體及其外圍結構能夠透過成像窗口為被成像之物提供均勻的光照；紅外光源35的位置保證其通過所述成像窗口和鏡頭33以後所成之像在所述面陣圖像傳感器34以外，避免形成與被成像物無關的白點。
本發明防偽驗票儀採用紅外光源運用紅外識別技術識讀具有隱形條碼的防偽票據；防偽票據上使用的隱形條碼為一維碼或二維條碼，可以是已公開的標準碼如PDF417，QR等等，也可以是自有智慧財產權未公開的二維碼，用來存儲如時間和場地等信息。票據尺寸範圍為寬60～70mm，長180～210mm，其中條碼印刷大小為10mm×10mm，識讀解析度大於等於300dpi，能夠適應比較差的印刷解析度；條碼內容為數字，初步計劃為12位，可以包括年、月、日、時、分和場地。
被存儲在防偽票據上的信息如時間和場地等可以經過機器的加密算法後生成一組(一次加密)數據，該被生成的信息再由二維條碼編碼軟體生成二維條碼，再使用人眼不可見的隱形油墨所印刷，所以在防偽票據上的信息相當於被三次加密。
印刷在防偽票據上的二維條碼中可以包含有文字、圖像和聲音信息，被成像並解碼後的信息可通過其他有線或無線連接的媒體播放出來，這些文字、圖像和聲音信息可為票據持有者提供指示、說明或提醒等等服務。這些防偽信息印刷在定製的標籤上，標籤粘貼在票券的副券上，並在設備檢驗後連同副券被撕去。
本發明防偽驗票儀具有可以與計算機通訊的接口，通訊接口為RS232，3Pin圓柱插頭方式。
本發明的防偽驗票儀使用的玻璃11可以是普通玻璃，也可以是鍍膜玻璃，如果是鍍膜玻璃可以是增透膜，也可以是濾光膜。具有濾光膜的玻璃能有效的濾除除工作波長以外的光，以達到減小背景光幹擾的問題。
本發明的防偽驗票儀還可以具有帶有一個電源指示燈的電源開關，作為接通電源按鍵。
本發明的防偽驗票儀還可以採用電池供電，充電設備內置，電池必須防爆(採用1800mAh充電電池模塊，非標連接方式，防止其它類型電池放入)，可以邊充電邊工作；本發明的防偽驗票儀採用照相方式成像，掃描解碼頻率為2～5次/秒，其中判斷有無標識符號頻率不低於5次/秒；在掃描解碼成功後計數器加一，為防止已經成像的票據沒有及時拿開而導致連續解碼成功擾亂計數器，在每次解碼成功設置一個時間段作為下一次成像解碼開始的條件；該時間段建議為0.8秒～1秒。
本發明的防偽驗票儀中設置用於統計票數的驗票計數器，在解碼成功時，驗票計數器加一，蜂鳴器鳴叫一次，解碼失敗不鳴叫；同時有綠色指示燈，在解碼成功是快速閃爍，待機或解碼失敗時長亮。
權利要求
1.一種防偽驗票儀，包括用於成像的鏡頭(33)、將所成之像轉換成電信號的面陣圖像傳感器(34)，以及上殼(10)和與其配合共同組成有容置空間的外部殼體的下殼(20)，在所述容置空間內固定有包括所述防偽驗票儀的控制電路和控制軟體的控制模塊；其特徵在於，在所述容置空間內還包括透過成像窗口為被成像之物提供均勻光照的紅外光源(35)；所述紅外光源(35)的結構和位置保證其通過所述成像窗口和鏡頭(33)所成之像在所述面陣圖像傳感器(34)以外。
2.根據權利要求1所述的防偽驗票儀，其特徵在於，所述控制軟體中具有設備初始化的功能、參數和功能設定的功能、以及程序設定的功能、和標準票面信息及其索引代碼，當通過所述鏡頭(33)成像的功能條碼的信息經過所述控制軟體判斷與所述索引代碼相同時，所述防偽驗票儀執行相應的功能。
3.根據權利要求2所述的防偽驗票儀，其特徵在於，所述控制軟體在對所述鏡頭(33)所成之像解碼成功後，只有在所述防偽驗票儀檢測不到條碼的時間大於預定時間以後才進行下一次解碼。
4.根據權利要求3所述的防偽驗票儀，其特徵在於，所述成像窗口位於所述上殼(10)上並覆蓋紅外光透明的玻璃(11)，所述鏡頭(33)的位置對準所述玻璃(11)；所述上殼(10)上還有顯示控制信息和工作進程的LCD顯示屏(13)，和控制所述LCD顯示屏(13)的顯示內容和選擇不同功能的功能鍵(12)。
5.根據權利要求4所述的防偽驗票儀，其特徵在於，所述控制模塊還包括用於接通或者切斷電源的開關，以及指示工作狀態的指示燈(32)和蜂鳴器(37)。
6.根據權利要求5所述的防偽驗票儀，其特徵在於，所述控制模塊還包括連接計算機的標準通訊接口。
7.一種防偽驗票儀的防偽方法，其特徵在於，包括如下步驟第一步，首先根據功能鍵輸入的信息或者根據功能條碼的輸入信息，生成並存儲標準票面信息，啟動掃描圖像；第二步，啟動紅外光源，獲得被成像之物的一幀圖像數據並傳送到CPU；第三步，CPU判斷所述一幀圖像中是否有條碼；第四步，如果所述一幀圖像中有條碼，則解碼，進入下一步，否則回到第二步；第五步，將解碼結果和存儲的所述標準票面信息數據進行對比，相同則驗票結果為真票，執行相應程序；否則驗票結果為假票，回到第二步。
8.根據權利要求7所述的防偽驗票儀的防偽方法，其特徵在於在所述第一步中首先初始化成像次數計數器N＝C1，C1為常數；在所述第四步中，如果所述幀圖像中有條碼，則首先判斷所述成像次數計數器N是否大於等於C1，是則解碼進入第五步，否則設置所述成像次數計數器N為零後回到第二步；如果所述幀圖像中沒有條碼，則首先置所述成像次數計數器N加一，再回到第二步；在所述第五步中驗票結果為真票時，先設置所述成像次數計數器N為零，再回到第二步。
9.根據權利要求8所述的防偽驗票儀的防偽方法，其特徵在於設置驗票計數器，當所述第五步中驗票結果為真票時，所述驗票計數器加一，所述蜂鳴器發聲提示解碼成功。
10.根據權利要求9所述的防偽驗票儀的防偽方法，其特徵在於當所述第五步中驗票結果為真票時，還通過LCD顯示器恢復所述被成像之物中包含的文字或字符和圖像，還通過喇叭恢復所述被成像之物中包含的聲音信息。
全文摘要
本發明涉及防偽驗票儀及其方法，包括用於成像的鏡頭和面陣圖像傳感器，上殼和與其配合共同組成有容置空間的外部殼體的下殼，在所述容置空間內固定有所述防偽驗票儀的控制模塊；在所述容置空間內還包括透過成像窗口為被成像之物提供均勻光照的紅外光源。防偽方法包括根據功能鍵輸入的信息或者根據功能條碼的輸入信息，生成並存儲標準票面信息；啟動紅外光源照明和面陣圖像傳感器獲得被成像之物的一幀圖像數據並傳送到CPU；CPU自動判斷幀圖像中是否有條碼；如果是有條碼的幀圖像，則對幀圖像解碼，並將解碼結果和存儲器內部的數據進行對比，解碼後的內容與標準票面信息相同則為真票，否則為假票，再次獲取一幀圖像數據。
文檔編號G06K9/20GK1655173SQ200410021858
公開日2005年8月17日 申請日期2004年2月13日 優先權日2004年2月13日
發明者顧成武, 張斧, 丁曉雲, 呂迎豐, 常治國, 饒雄偉 申請人:深圳矽感科技有限公司