关于二维码防截图方法的探究

作者:未知

  【摘 要】二维码在我们的日常生活中运用得越来越广泛,特别是我国普遍使用的QR二维码,对于二维码的运用方式也在不断改变和完善。手机扫描二维码就能获取相应的链接,手机对二维码拍照截图读取就能获取二维码及相关的信息,这确实给人们的生活带来了很大的便利,但相应的问题也不少。最主要的问题就是有一些不法分子会对特定的二维码拍照截图用于盗取信息和恶意传播。因此,我们想研究出一种二维码防截图的方法,并将其运用到实际当中去。
  【关键词】二维码;防截图方法;关键区域;像素;LED
  随着社会经济的发展和“共享经济”的来临,在我国共享单车已经走进全国各个城市,但随之而来的就是共享单车所带来的各种问题,共享单车的管理和使用也因为部分用户的素质而引起舆论讨论。其中最为明显的一种现象就是共享单车被人为破坏,而破坏最多的就是共享单车的二维码,有很多用户抱怨出门想找一辆共享单车使用,却发现一路过去没有一辆共享单车的二维码是能使用的。经过调查了解,有一部分用户为了私自占用共享单车,会对共享单车的二维码进行拍照截图保存,并故意损毁二维码,使被破坏的共享单车只能为自己使用。
  二维码在我们的日常生活中运用得越来越广泛,特别是我国普遍使用的QR二维码,对于二维码的运用方式也在不断改变和完善。手机扫描二维码就能获取相应的链接,手机对二维码拍照截图读取就能获取二维码及相关的信息,这确实给人们的生活带来了很大的便利,但相应的问题也不少。最主要的问题就是有一些不法分子会对特定的二维码拍照截图用于盗取信息和恶意传播。因此,我们想研究出一种二维码防截图的方法,并将其运用到实际当中去。
  通过对二维码的研究,我们发现二维码主要是由位置探测区和关键区域组成,位置探测区是三个小正方形方块,用于手机扫描定位用的;关键区域主要都是由黑、白像素位组成,黑色表示1,白色表示0,即在关键区域内形成“0”、“1”的二进制数据流,包函了格式信息、版本信息、数据和纠错码字等数据信息。二维码的读取主要依靠扫描器的扫描读取,但由于对二维码识读的方式和方法的完善,目前二维码的识读主要是通过手机来完成的,而手机识读二维码的方式有两种:一种是手机扫描读取二维码的方式都是以线性扫描的方式进行二维码信息进行逐层读取的;另一种是手机对二维码拍照后读取是采用图像处理的方式进行解码读取的。针对读取二维码的特性,我们提出了一种新的防止二维码被拍照截图的方法,并将这种具备防截图功能的二维码命名——防截图二维码。
  以最常见的QR码为例,在静态二维码的关键区域上生成一条掩码条,这条掩码条的宽度至少遮蓋3个或以上的像素位,所述掩码条的高度为关键区域内整列像素位,该掩码条在通电状态下,该掩码条在二维码关键区域内横向或纵向连续不间断的移动,掩码条移动的速率不低于扫码器扫描速率。从该动态二维码关键区域内横向A素位、纵向B素位从第1像素位开始,将连续(A+n,9m)、(B+n,9m)区间内的像素位同时显示为彩色,形成一条掩码条,其中9m≥A、B;n≥3;m≥2;A、B、n、m∈N*,为能同时遮掩行/列数据奇偶校验区域的数列。该动态二维码在横向A+n或纵向B+n显示无数据信息的彩色像素时间为S1,其余时间为显示为包涵数据信息的黑、白像素时间为S2;S1≤一半摄像设备的帧率,S2为除显示S1以外的常态显示;将在二维码关键区域内形成的掩码条呈现横、纵向彩色位移条。
  该二维码在动态显示时,可用手机进行扫码读取,如果用手机进行拍照截图,则二维码内关键区域部分数据信息(包括行/列数据奇偶校验区域)会被遮掩,从而不能显示完整的二维码图形,对二维码进行图像识读会失效。即该防截图二维码在动态显示时,可以用手机、读码器等扫描设备进行读取,在静态显示时,则该二维码失效,不能读取,从而防止二维码被拍照截图使用。
  防截图二维码静态显示示例图为了实现该二维码防截图方法的具体应用,我们对比了能具体实施的几项方案包括运用显像管、LCD屏、LED屏等,最终提出了相对低能耗、低成本、容易实现的LED屏作为实施方案,对于该二维码防截图方法具体的实施方案有以下两种:
  1、采用单色LED电子显示屏实现
  采用单色LED来显示的防截图二维码,将QR静态二维码包含数据和纠错码、版本信息、格式信息、定位图形等关键信息的区域设定为关键区域;将关键区内表示“0”的白色像素位使用特定单一荧光粉的发光二极管,由单片机对发光二极管进行控制,二维码其余部分全部使用静态显示;当有电流通过时,关键区域内的白色像素位显示为黑色;当没有电流通过时,关键区域内白色像素位显示为白色;
  当单色LED防截图二维码正常使用时,在二维码的关键区域内会有一条超过3个像素位的黑色遮码条以超过扫描设备的速率持续移动;当单色LED防截图二维码没有电源供应或出现故障时,将会失去防截图功能,变成普通的QR静态二维码来使用。
  2、采用多色LED电子显示屏实现
  采用多色LED屏来显示的防截图二维码,将QR静态二维码内包含功能图形和编码区域的所有像素位全部采用发光二极管来显示,关键区域采用多色发光二极管,关键区域内每个像素位能显示黑、白、彩色3种颜色;非关键区域采用双色发光二极管,非关键区域内每个像素位能显示黑、白2种颜色,多色LED防截图二维码内所有的像素位显示均由所对应的单片机控制。
  按照防截图二维码的生成方法,当多色LED防截图二维码正常使用时,在二维码的关键区域内会有一条超过3个像素位的彩色遮码条以超过扫描设备的速率持续移动;当多色LED防截图二维码出现电路故障时,二维码将不能正常使用,当没有电源供应时,将不能显示该二维码。
  将该二维码防截图的方法进行试验的过程中,在不断完善该方法的应用方案,针对该二维码截图方法改进方案中最显著的两点如下:
  1、制作出能自动生成防截图二维码的编辑器软件,该编辑器软件能将普通静态二维码关键信息读取,并自动转变生成带防截图功能的动态二维码。该防截图二维码编辑器软件能为有需要的企事业单位、公众所运用,能将该二维码防截图方法真正运用到实际当中去。
  2、为了防止该二维码防截图方法被人为采取图片合成的方式破解,可进一步完善二维码防截图方法,完善的具体方法:二维码本体使用两张以上不同静态二维码图像来显示,每当移动遮码条位移过后,显现另一张静态二维码图像,以防止将图片合成出完整的静态二维码图像。
  该二维码防截图方法除了可以运用在我们现在常见的共享单车上,还可以广泛应用到很多领域当中,比如:电子签到、无人售卖设备、企事业单位会议、私人聚会等场所。且该二维码防截图方法具有以下创新点:
  1、使普通二维码具备了防截图功能,完善了现有二维码的功能;
  2、能防止二维码关键信息的泄露,能防止二维码被截图后恶意使用,提高了安全性;
  3、能防止二维码被截图后恶意传播,提高了二维码使用的私密性。
  该二维码防截图方法具有推广意义和实用价值,还存在一定的缺陷,但也不影响该二维码防截图方法法在实际中的应用,并且该二维码防截图方法确实能解决目前我们日常生活中一些出现的问题。针对该二维码防截图方法的提出,已经申请了国家发明专利(专利号申请号:201811041772.4),希望该二维码防截图方法的应用与推广,能帮助到有需要的人或者群体,愿我们的生活能更美好!
  【参考文献】
  [1]二维码的概念与分类.中国物联网.2013.11
  [2]二维码的生成细节和原理.2015.11
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