基于特征非一致性的准动态镭射防伪标签识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于特征非一致性的准动态镭射防伪标签方法，其步骤为：采集镭射标签信息；提取每帧镭射标签图像中的防伪区域；计算每帧防伪区域图像的模糊度和平均亮度；根据分割的每个镭射粉块区域确定每个镭射粉块的中心点位置；提取防伪区域图像各子区域的颜色分布特征；提取防伪区域的颜色变化特征；确定镭射防伪标签的真假。本发明专利技术提取镭射标签颜色分布和颜色变化特征的非一致性，以此描述真实的镭射防伪标签的镭射图纹随机分布的独有特征，解决了现有技术中因采用颜色变化特征过于单一导致的对假防伪标签误识别的问题，使得本发明专利技术有效提高了对假防伪标签的对抗性，提高了镭射防伪标签识别的准确率。了镭射防伪标签识别的准确率。了镭射防伪标签识别的准确率。

【技术实现步骤摘要】
基于特征非一致性的准动态镭射防伪标签识别方法


[0001]本专利技术属于图像处理
，更进一步涉及图像识别
中一种基于特征非一致性的准动态镭射防伪标签识别方法。本专利技术可应用于对商品的准动态镭射防伪标签进行鉴伪识别。

技术介绍

[0002]准动态镭射防伪标签是一种对商品进行防伪标识的手段，具体是用激光全息技术在金属膜上印制随机动态生成的复杂镭射图纹，这些图纹从不同的角度看过去呈现各色的衍射花纹。准动态镭射防伪标签识别是对商品上的准动态镭射防伪标签进行鉴伪，进而确定商品的真伪。随着镭射图纹的普及，市场上的造假者以高仿真的手段对防伪标签进行伪造，以实现产品的造假，使得目前对鲁棒的伪造标签鉴伪方法的需求不断增大。
[0003]杭州沃朴物联科技有限公司在其申请的专利文献“基于准动态镭射标签的识别验伪方法、装置、设备及介质”(专利申请号：201910663889.4，申请公布号：CN 110428028 A)中公开了一种基于准动态镭射标签的识别验伪方法。该方法首先识别并上传条码信息，接收条码信息对应的种子信息，然后将镭射标签图像和种子信息进行特征比对，最后分析多帧镭射标签图像的颜色变化，判断是否符合镭射标签的颜色变化特征。该方法可以达到较好的验伪结果。但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于该方法未评估视频帧图像的质量，即视频帧图像的是否清晰，亮度是否均匀，导致质量不佳的图像对颜色变化特征提取过程造成了干扰，并且只关注了镭射标签的颜色变化特征，特征较单一，导致该方法无法正确识别具有类似颜色变化的假防伪标签，影响了对假防伪标签的识别精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种基于特征非一致性的准动态镭射防伪标签识别方法，用于解决由于识别过程忽略了对图像进行质量评估，以及使用颜色变化特征较为单一，导致对假防伪标签误识别的问题。
[0005]实现本专利技术目的的思路是，本专利技术通过计算镭射标签图像的方差和平均亮度，对镭射标签图像的视频帧图像质量进行评估，从评估结果中筛选出亮度均匀、图像清晰的视频帧，用于后续的识别。由于利用图像质量评估结果筛除了亮度过高或者亮度不均的图像，避免了因图像异常亮度对颜色变化特征提取过程的干扰，减少对识别精度的影响。本专利技术提取镭射标签颜色分布和颜色变化特征的非一致性，即基于HSV色彩空间分析提取镭射图纹的颜色分布，基于帧差法提取镭射图纹的颜色变化，并根据镭射标签各区域颜色分布和颜色变化的差异性，判断是否存在颜色分布或者变化非一致性。颜色分布非一致性表示镭射标签的每个镭射粉块的亮灭状态随机，色调呈现多样性，其中亮灭状态指的是镭射粉块是否呈现彩色。颜色变化非一致性表示多帧图像中镭射标签的镭射图纹发生的色调变化呈现多样性。由于这两种非一致性进一步描述了真实的镭射防伪标签的镭射图纹随机分布的独有特征，有效增强对假防伪标签的对抗性。
[0006]本专利技术实现的具体步骤如下：
[0007]步骤1，采集镭射防伪标签信息：
[0008]步骤1.1，采集镭射防伪标签中的二维码图像，利用二维码解析算法对二维码图像进行解析，将得到的二维码信息上传到服务器，调取服务器端存储的该二维码信息对应的种子信息；
[0009]步骤1.2，采集镭射防伪标签视频；
[0010]步骤2，提取每帧镭射标签图像中的防伪区域：
[0011]步骤2.1，将镭射防伪标签视频中的每帧镭射防伪标签RGB图像进行灰度化处理，得到每帧镭射防伪标签的灰度图，利用边缘检测方法，提取每帧镭射防伪标签的灰度图中的边缘信息，输出每帧镭射防伪标签的边缘图，使用光栅扫描和标记的方法，分析每帧镭射防伪标签的边缘图的拓扑结构，寻找轮廓，形成候选轮廓集；
[0012]步骤2.2，利用种子信息中记录的防伪区域的形状特征和面积特征，从候选轮廓集中筛选出每帧镭射防伪标签图像中符合所述形状特征和面积特征的防伪区域，利用仿射变换对每帧镭射防伪标签图像的防伪区域进行校正；
[0013]步骤2.3，提取校正后每帧防伪区域灰度图的局部二值模式LBP特征并进行统计，得到每帧防伪区域灰度图的LBP特征直方图，利用相关性比较方法，与种子信息中记录的LBP特征直方图计算相似度，保留相似度大于相似度阈值的帧防伪区域图像，舍弃相似度小于或等于阈值的帧防伪区域图像，其中，相似度阈值为[0.7,0.8]范围内选取的一个值；
[0014]步骤3，计算每帧防伪区域图像的模糊度和平均亮度：
[0015]步骤3.1，利用最大类间方差法对每帧防伪区域灰度图进行二值化处理，得到该帧防伪区域黑白图，将防伪区域黑白图中的白色区域作为分割后的每个镭射粉块，计算所有镭射粉块的面积比例；
[0016]步骤3.2，计算每帧防伪区域灰度图的模糊程度；
[0017]步骤3.3，计算每帧防伪区域图像的平均亮度；
[0018]步骤4，根据分割的每个镭射粉块区域确定每个镭射粉块的中心点位置；
[0019]步骤5，基于每帧防伪区域图像中每个镭射粉块的颜色状态，提取防伪区域图像各子区域的颜色分布特征：
[0020]步骤5.1，将每帧防伪区域图像按照水平和竖直方向划分为四个大小相同的子区域；
[0021]步骤5.2，根据每个镭射粉块中心点色调S通道的值和亮度V通道的值的范围，判定每个子区域中每个镭射粉块的亮灭状态；
[0022]步骤5.3，根据每个子区域所有处于亮状态的镭射粉块的颜色，生成每个子区域的颜色直方图；
[0023]步骤5.4，判断每个子区域所有镭射粉块的亮度状态是否满足τ1≤γ
t
≤τ2，若是，则将该子区域中所有镭射粉块的亮灭状态判定为非一致性，否则，将该子区域所有镭射粉块的亮灭状态判定为一致性，其中，γ
t
表示第t个子区域中处于亮状态的镭射粉块的数量占镭射粉块总数量的比例，τ1为亮度非一致性下限阈值，τ2为亮度非一致性上限阈值，该两个阈值是由统计真实的镭射标签在不同角度下，各个子区域的处于亮状态的镭射粉块的数量占镭射粉块总数量的比例γ
t
，并根据得到的多个γ
t
值，取其中的最小值为τ1，取其中的
最大值为τ2；
[0024]步骤5.5，判断每个子区域所有镭射粉块的色调状态是否满足ρ
t
<ξ，若是，则将该子区域中所有镭射粉块的色调状态判定为呈现非一致性，否则，将该子区域所有镭射粉块的色调状态判定为呈现一致性，ρ
t
表示第t个子区域的颜色直方图的峰值占镭射粉块总数量的比例，ξ为色调非一致性阈值，该阈值是在统计真实的镭射标签在不同角度下，从各个子区域的颜色直方图的峰值占镭射粉块总数量的比例中取最大值；
[0025]步骤5.6，判断是否每个子区域中所有镭射粉块的亮灭状态或色调状态被判定为呈现非一致性，若是，则判定该子区域的颜色分布特征呈现非一致性，否则，判定该子区域的颜色分布特征呈现一致性；
[0026]步骤6，基于多帧防伪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特征非一致性的准动态镭射防伪标签验伪方法，其特征在于，提取防伪区域图像中各子区域的颜色分布特征，判定各子区域的颜色分布特征是否存在非一致性，提取防伪区域的颜色变化特征，判定颜色变化特征是否存在非一致性；该方法步骤包括如下：步骤1，采集镭射防伪标签信息：步骤1.1，采集镭射防伪标签中的二维码图像，利用二维码解析算法对二维码图像进行解析，将得到的二维码信息上传到服务器，调取服务器端存储的该二维码信息对应的种子信息；步骤1.2，采集镭射防伪标签视频；步骤2，提取每帧镭射标签图像中的防伪区域：步骤2.1，将镭射防伪标签视频中的每帧镭射防伪标签RGB图像进行灰度化处理，得到每帧镭射防伪标签的灰度图，利用边缘检测方法，提取每帧镭射防伪标签的灰度图中的边缘信息，输出每帧镭射防伪标签的边缘图，使用光栅扫描和标记的方法，分析每帧镭射防伪标签的边缘图的拓扑结构，寻找轮廓，形成候选轮廓集；步骤2.2，利用种子信息中记录的防伪区域的形状特征和面积特征，从候选轮廓集中筛选出每帧镭射防伪标签图像中符合所述形状特征和面积特征的防伪区域，利用仿射变换对每帧镭射防伪标签图像的防伪区域进行校正；步骤2.3，提取校正后每帧防伪区域灰度图的局部二值模式LBP特征并进行统计，得到每帧防伪区域灰度图的LBP特征直方图，利用相关性比较方法，与种子信息中记录的LBP特征直方图计算相似度，保留相似度大于相似度阈值的帧防伪区域图像，舍弃相似度小于或等于阈值的帧防伪区域图像，其中，相似度阈值为[0.7,0.8]范围内选取的一个值；步骤3，计算每帧防伪区域图像的模糊度和平均亮度：步骤3.1，利用最大类间方差法对每帧防伪区域灰度图进行二值化处理，得到该帧防伪区域黑白图，将防伪区域黑白图中的白色区域作为分割后的每个镭射粉块，计算所有镭射粉块的面积比例；步骤3.2，计算每帧防伪区域灰度图的模糊程度；步骤3.3，计算每帧防伪区域图像的平均亮度；步骤4，根据分割的每个镭射粉块区域确定每个镭射粉块的中心点位置；步骤5，基于每帧防伪区域图像中每个镭射粉块的颜色状态，提取防伪区域图像各子区域的颜色分布特征：步骤5.1，将每帧防伪区域图像按照水平和竖直方向划分为四个大小相同的子区域；步骤5.2，根据每个镭射粉块中心点色调S通道的值和亮度V通道的值的范围，判定每个子区域中每个镭射粉块的亮灭状态；步骤5.3，根据每个子区域所有处于亮状态的镭射粉块的颜色，生成每个子区域的颜色直方图；步骤5.4，判断每个子区域所有镭射粉块的亮度状态是否满足τ1≤γ
t
≤τ2，若是，则将该子区域中所有镭射粉块的亮灭状态判定为非一致性，否则，将该子区域所有镭射粉块的亮灭状态判定为一致性，其中，γ
t
表示第t个子区域中处于亮状态的镭射粉块的数量占镭射粉块总数量的比例，τ1为亮度非一致性下限阈值，τ2为亮度非一致性上限阈值，该两个阈值是由统计真实的镭射标签在不同角度下，各个子区域的处于亮状态的镭射粉块的数量占
镭射粉块总数量的比例γ
t
，并根据得到的多个γ
t
值，取其中的最小值为τ1，取其中的最大值为τ2；步骤5.5，判断每个子区域所有镭射粉块的色调状态是否满足ρ
t
<ξ，若是，则将该子区域中所有镭射粉块的色调状态判定为呈现非一致性，否则，将该子区域所有镭射粉块的色调状态判定为呈现一致性，ρ
t
表示第t个子区域的颜色直方图的峰值占镭射粉块总数量的比例，ξ为色调非一致性阈值，该阈值是在统计真实的镭射标签在不同角度下，从各个子区域的颜色直方图的峰值占镭射粉块总数量的比例中取最大值；步骤5.6，判断是否每个子区域中所有镭射粉块的亮灭状态或色调状态被判定为呈现非一致性，若是，则判定该子区域的颜色分布特征呈现非一致性，否则，判定该子区域的颜色分布特征呈现一致性；步骤6，基于多帧防伪区域图像中各个镭射粉块的颜色变化，提取防伪区域的颜色变化特征：步骤6.1，判断镭射粉块中心点饱和度S通道的值和V通道的值是否满足通道阈值条件，若是，则判定该镭射粉块中心点发生了亮灭变化，否则，判定该镭射粉块中心点未发生亮灭变化；步骤6.2，利用公式，计算每帧防伪区域内由色调H通道，饱和度S通道，亮度V通道组成的HSV图像中每个镭射粉块中心点的色调变化量，其中，表示第t帧防伪区域内HSV图像中第p个镭射粉块中心点的色调变化量，分别表示第p个镭射粉块中心点在第t帧和第t
‑
x帧防伪区域HSV图像的H通道值，x∈(0,t)；步骤6.3，判断每个镭射粉块中心点的色调变化量是否大于变色阈值κ，若是，则判定该镭射粉块中心点在该帧防伪区域图像内发生了色调变化，否则，判定该镭射粉块中心点在该帧防伪区域内未发生色调变化，其中，变色阈值κ取HSV颜色空间中七种基本色对应H通道范围值的平均值；步骤6.3，统计每次发生亮灭变化和色调变化的镭射粉块中心点的数目，并记录发生变化的防伪区域图像帧的帧序号；步骤6.4，判断每次发生亮灭变化和色调变化的镭射粉块中心点的数目和发生变化的防伪区域图像帧的帧序号是否满足颜色变化非一致性条件，若满足，则将该镭射标签的颜色变化特征判定为非一致性，否则，将该镭射标签的颜色变化特征判定一致性；步骤7，确定镭射防伪标签的真假：将满足两重非一致性条件的镭射防伪标签判定为真标签，否则，将该镭射防伪标签判定为假标签。2.根据权利要求1所述的基于特征非一致性的准动态镭射防伪标签验伪方法，其特征在于，步骤3.1中所述的计算所有镭射粉块的面积比例指的是，计算每帧黑白图中分割的所有镭射粉块的面积占黑白图总面积的比例，得到白色像素点个数相对于黑白图中总像素点个数的比例,将该比例与种子信息中记录的面积比例值进行比较,从每帧防伪区域黑白图计算出的镭射粉块面积比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟桦，夏林梅，杨玲，赵友晨，覃皓，韦之琛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：