【创新】关于二维码防伪车牌识别 原理及优点分析

随着我国机动车量的增加，全国有30多个省市自治区，可以发牌发证的地级市282个，而各地都有自己的特点和规律，省市代码的字体、牌照颜色，防伪都不相同。而近年车辆套牌、假牌等现象却越来越严重，所以交警在严厉打击这种现象的时候，车牌上的防伪标识成为最重要部分。现有车牌防伪一般采用防光膜材料或者RFID技术，发证单位按照特定的规则是使用专业技术制作，使人难以模仿造假。但是这样一来对交警的识别能力也提出了很高要求，且犯罪分子造假手段越来越高。随着二维码应用的推广，二维码也被应用到车牌的防伪中。

　　

二维条码防伪技术原理

　　

二维条码技术并不是严格意义上的防伪技术。二维条码编码过程是通过既定的公开方式进行，虽然提供自定义掩模机制，但其掩模仅仅简单地对信息进行异或，不能实现真正防伪的目的。因此，对于有较高防伪要求的应用领域，需要和其他防伪技术相结合，如密码技术、数字水印、生物识别、防伪印刷技术等。其中密码技术由于具有实现简单、成本低、防伪特性好等优点，是最常用的技术，其基本流程是：将物品的唯一标识以及其他有价值的描述信息一起作为原始数据，并对原始数据进行加密运算，生成一组密文，然后根据密文生成二维条码，并将加密二维条码标记在物品上方。需要验证物品真伪时，使用密钥对二维条码信息进行解密，恢复成原始数据形式，和物品时间的标识和有价值的描述信息进行比对，即可鉴别物品的真伪。

　　

基于二维条码号牌防伪的实现

　　

1、二维条码防伪实现流程

　　

基于二维条码的号牌防伪实现流程如图1所示，流程描述如下：号牌生产企业在生产号牌时，将机动号牌的号牌号码、唯一序列号、生产厂家、批号、生产日期等关键信息组合，形成号牌的唯一标识信息，然后使用公安交通管理机关核发的USBKey数字证书，对标识信息进行加密，生产密文，并根据密文信息生成二维条码图片，使用标记设备将二维条码、生产厂家名称、批号标记在号牌背面，同时将该号牌的识别信息及其他附加信息提交至号牌生产企业生产管理数据库中，并通过公安部边界接入平台，定时将上述标识信息和附加信息批量上传至全国机动车资源库。公安交通管理机关在处罚涉牌违法行为时，如需要对号牌进行鉴定，则使用二维条码扫描仪，扫描号牌背面的二维条码，并使用授权密钥对二维条码信息进行解密，获取该号牌的唯一标识信息，通过比对唯一标识信息与号牌真实信息，确定号牌的真伪。此外，公安交通管理机关还可通过号牌的唯一序列号查询全国机动车资源库中号牌标识信息和机动车登记信息，进一步确定号牌来源，识别套用其他车辆号牌、通过途径办理补牌业务获取号牌等号牌本身是合法的违法行为。

　　

2、防伪二维条码设计

　　

（1）存储信息

　　

可用于号牌防伪的关键信息主要有：技术参数信息、机动车所有人信息和号牌生产相关的信息。由于全国各地号牌生产模式不一致，甚至在同一个地方，不同号牌种类其生产模式也不一致。比如一般情况下，大型汽车号牌一般是按号段发放顺序，预先在号牌厂生产，号牌生产时，还没有确定该号牌具体安装车辆，因此，也无法获取机动车技术参数或所有人信息。综合考虑上面因素，号牌唯一标识信息包含发证机关、唯一序列号、号牌号码、生产厂家、批号、生产日期信息。

　　

（2）码制选择

　　

目前图1基于二维条码的号牌防伪实现流程图，常用二维码主要有：PDF417码、QR码、DataMatrix码、Maxi码、Aztec码等。其中QR码和DataMatrix码为矩阵码，比较适合在金属表面直接标记。QR码全称为QuickResponseCode（快速响应矩阵码），它除具有信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种信息、保密防伪性强的特点之外，相比DataMatrix码，QR码还具有超高速识读、全方位识读等优势，最重要的是QR码是一种开放标准，没有专业壁垒，QR码已在我国广泛应用，如火车票、发牌、网址识别等均使用了QR码。因此，本系统采用QR码。

　　

（3）标记工艺

　　

机动车号牌是准予机动车在中华人民共和国境内道路上行驶的法定标志。《中华人民共和国机动车号牌》（GA36）标准对号牌正面外观样式有强制规定，因此，基于目前标准，可将二维条码标记在号牌背面。号牌背面是金属铝，在金属表面直接标记二维条码的工艺主要有：墨水喷印、气动浮针、激光刻蚀三类。墨水喷印式是通过专业的条形码喷码机将墨点形成的条形码喷印在产品表面，但墨水很容易擦拭掉，不适合号牌标记二维条码；气动浮针式标码设备通过气动式针头单点冲击形成的点痕，在产品表面形成条形码，气动浮针工艺系统结构相对简单，但需要压缩气源，对识读设备要求较高，适合工厂使用；激光刻蚀标码设备是通过将激光聚能在金属表面刻蚀形成条码，激光刻蚀具有速度快，环境要求低等优点。综合考虑三种方式的优缺点，特别是要求同时在号牌背面标记制造厂商名称和批号，因此，号牌防伪条码标记宜采用激光刻蚀工艺。

　　

3、加密算法选择

　　

目前常用的加密技术有对称加密技术、非对称加密技术。

　　

对称加密技术也称共享密钥加密，加密解密使用相同的密钥，具有简便高效、密钥简短、计算开销时间少、安全性能好、处理速度快等优点，对称加密技术是最常用的加密技术。常用的算法有DES、AES、IDEA等。非对称加密技术也称公钥加密，加密和解密双方使用不同的密钥。非对称技术的加密和解密时花费时间长、速度慢，只适用于少量数据的加密，相比对称加密技术，其安全性更好。常用的算法有RSA、ECC等。

由于车辆具有流动性，鉴定号牌真伪的公安机关不一定是核发号牌的机关，如果使用对称加密技术，则存在密钥分发的问题，另外，本地的密钥被异地公安交通管理机关掌握，不安全，也不利于明确权限和责任。另外，号牌防伪应用中，需要加密的信息仅有发证机关、唯一序列号、号牌号码等号牌标识信息，数据量较少，对实时性要求也不高。因此，防伪二维条码加密采用非对称加密技术。

　　

4、二维条码在号牌防伪中的优越性

　　

与RFID、防光膜材料防伪技术相比，二维条码防伪具有如下优越性：①防伪性能高，号牌防伪二维条码使用了条码技术、密码技术、信息系统技术、直接标记工艺，形成号牌的完整防伪体系，伪造者无法通过克隆或仿制破解整个防伪体系；②成本低廉是条码技术的最大优势，使用激光刻蚀工艺标记二维条码，除了设备和人工费用外不需要其他任何费用。目前，全国已有部分号牌生产企业使用激光刻蚀工艺在号牌背面刻蚀生产单位和批号信息，对于这些企业，不需要任何成本、不需要改变生产流程就能大大提高号牌防伪性能。③可靠性高，二维条码标记可以弯折、涂损、穿孔、切割，由于可以采用纠错编码，即使出现较大面积污损，也能正常读出数据。

　　

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关于二维码

二维条码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息，在代码编制上巧妙地利用了构成计算机内部逻辑基础的"0"、"1"比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描自动识读以实现信息的自动处理。

　　

二维条码主要具有如下特点：①高密度编码信息容量大，可容纳多达l850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍；②编码范围广，可以编码图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息；③具有超强的容错和纠错能力，二维条码局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50％仍可恢复信息；④译码可靠性高，它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。目前，二维条码技术已被广泛应用到工业、商业、国防、交通运输、金融、医疗卫生、邮电及办公室自动化等领域。