应用于商品外包装的几何学形态图形编解码方法
技术领域
本发明涉及流通商品信息防伪追溯系统领域，具体指是一种用于商品外包装的几何学形态图形编解码方法。
技术背景
随着经济的持续发展，商品的流通越来越高速和便利，使得商品在流通阶段防伪、流货和窜货问题突出。又由于部分经销商对商品的仿制、对商品标注的破坏，使得生产企业对流通中的商品无法追溯防伪，导致生产企业蒙受了巨大的经济损失。
如何提高商品在流通过程中的防伪与追溯能力是信息包装工程研究的一个重要方向之一，当前，条码技术是在计算机技术和信息技术基础上发展起来的一门集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的技术；条码技术广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域。在当今的自动识别技术中占有重要的地位。条码主要分有一维条码和二维条码。一维条码通常是在一个方向上表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。而二维条码是用某种特定规律在平面分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，它是在水平和垂直方向的二维空间存储信息。
这些传统的防伪方法，主要以保护唯一的单位包装身份信息为目的，辅以有助于恢复的冗余，如校验码等来提高可恢复度。但这只做到提高自相关度，可恢复度提高有限。另外这类防伪追溯技术解码规则固定，一旦固定规则的解码方法被人为破解，技术性能将降低，商品防伪和追溯系统作用受到影响。
因此，如何在商品包装上提高信息自相关和互相关度，在包装信息受到部分损坏的前提下，提高信息的自恢复度成为国内外学者广泛关注的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于，以一种适用于商品外包装的几何学形态图形编解码方法，对流通中的商品包装进行几何学形态图形编码标识，并且可以提高图形破坏后的商品信息恢复率。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方法实现的：
1、一种应用于商品外包装的几何学形态图形编解码方法，其包含以下步骤：
1)采集商品信息：
采集商品信息，并转换成标准的数据格式。
2)生成原始信息：
由计算机随机生成当期信息序列，并与采集到的商品信息关联，形成一一对应的关系。
3)生成随机变换、旋转规则：
由计算机生成当期的多套随机变换、旋转规则，并与当期的原始信息相关联，形成一一对应的关系。
4)生成变换、旋转后的信息：
通过计算机根据原始信息与变换、旋转规则生成多套随机信息。
5)生成随机图案：
根据多套随机信息生成几何学形态图形代码，喷绘于商品外包装。
6)信息存储：
将当期原始信息与变换、旋转规则存储于数据库中。
7)信息解码：
通过对商品外包装的图案进行图像识别，收集图案信息，根据解码规则恢复数据、还原商品信息。
进一步公开技术方案，计算机根据当前时间生成一组随机数，用这组随机数与原始数据进行加、减、与、或、异或形式的混合运算，所得信息再根据随机数循环移位，得到多套随机信息。
进一步公开技术方案，几何学形态的代码按照包括信息点的有或无的分布，信息点的位置分布，信息点的密度分布在内的一种几何学形式特性来记录代码信息。
进一步公开技术方案，信息解码过程是通过对商品外包装进行图形扫描，得到其几何学形式特性，再读取商品外包装上的生产日期，由生产日期从数据库得到与扫描得到的几何学形式特性相关联的变换、旋转规则，将几何学形式特性进行逆旋转、变换之后的信息与原始信息作比对，得到产品信息。
由于采用了上述方案，本发明具有如下的优点：以多套包含单位包装身份信息的码，通过单套码内部之间的自关联与多套码之间互关联来提高可恢复度，并使用变换的解码规则提升人为破解的难度，进一步提高编码的可靠性与信息可恢复度，在物联网中更加有效的追溯商品，起到防伪、防窜货的效果。
附图说明
通过参照并结合附图中的详细描述，本发明变得更加好理解，因而本发明的许多优点将易于明了。
图1是实施例的定位图案。
图2是实施例的码的第一种标记图案例。
图3是实施例的码的第二种标记图案例。
图4是实施例的码的第三种标记图案例。
图5是实施例完全标记后的图案。
具体实施方式
以下结合附图所示实例对本发明做进一步的说明。
概括的，本发明方法：
根据采集的商品包装信息，生成多套随机变换、旋转规则，根据多套随机信息生成几何学形态的代码，生成随机叶图案，喷绘于商品外包装。当期随机变换、旋转规则是，计算机根据当前时间生成一组随机数，用这组随机数与原始数据进行加、减、与、或、异或形式的混合运算，对运算所得信息代码进行随机数循环移位，得到多套随机信息。几何学形态的代码是，代码按照信息点的有或无的分布几何特征、信息点的位置分布几何特征和信息点的密度分布几何特征信息来记录代码信息。
本实施例适用于商品外包装的防伪追溯编解码方法，方法主要步骤如下：
一、编码具体实施方法
1)原始信息
本例以18位码为例，取前9位为3进制，后9位为2进制。
本例假设原始18位码为{1,2,0,1,2,0,1,2,1,1,0,0,0,1,1,1,0,1}。
本例取9套包含单位包装身份信息的码。
由计算机生成商品当天包装的一个8行18列矩阵与1行8列矩阵，
假设8行18列矩阵为：
{3,2,4,5,2,6,7,3,8,9,3,5,6,7,3,6,4,1},
{1,7,4,8,3,9,5,7,2,0,5,8,5,4,7,3,2,5},
{3,4,7,5,9,2,0,1,9,2,4,7,5,9,1,4,3,2},
{5,3,2,5,8,0,8,9,7,1,0,3,8,2,5,7,5,4},
{2,4,8,5,7,4,9,0,8,7,0,2,7,1,4,8,5,9},
{5,8,4,7,3,9,2,7,5,0,8,7,2,6,4,8,0,1},
{2,4,2,3,5,4,8,9,3,7,2,8,9,0,1,4,3,8},
{3,2,4,6,1,9,5,8,4,7,2,0,1,8,4,3,7,2}
则：1行8列矩阵为：{2,4,6,8,10,12,14,16}
2)生成9套不同形式的包含相同信息的码
以原始码的18个码分别加上8行18列矩阵第1行的18个数字，所得18个数的前9位取3的余数，后9位取2的余数，得到一组新码。这组18位新码再右循环移位1行8列矩阵的第1个码的值，该新码循环右移2位，得到第二套码；其余7套码按上述相同步骤即可得到。
3)9套码分别标记于图形
(1)定义18位码的第1位和第10位为对位，第2位和第11位为对位……第9位和第18位为对位。
任取18位码的一位，记为A位，
若A位是3进制，其对位B位必定是2进制；
若A位是2进制，其对位B位必定是3进制；
(2)如附图1所示，共有9个完全相同的图形，其中每个图形被按每20 度圆心角分割成18份，记为18叶，对应于每套码的18位数字，这18叶每一叶包含3个标记；
对应于3进制的位，其中有远离圆心的外部曲线则代表此位为1，如附图2所示，中间曲线有则代表此位为2，如附图3所示，同时没有外部曲线和中间曲线则代表此位为0，有内部曲线则代表其对位为1，如附图4所示，无内部曲线则代表其对位为0。
对应于2进制的位，其中有靠近圆心的内部曲线则代表此位为1，无内部曲线则代表此位为0，有外部曲线则代表其对位为1，有中间曲线则代表其对位为2，同时没有外部曲线和中间曲线则代表其对位为0。
根据上述定义，即外部和中间曲线不得同时存在，内部能和外部、中间曲线之一同时存在。
(3)得到的9套码将标记于附图1所示的9个完全相同的图形；标记后的图形如附图5所示。
二、解码具体实施方法
读取商品的生产日期，根据生产日期从数据库读取当天的变换、旋转规则，将9个标记过的图形根据旋转规则逆旋转，读取9套18位码，再根据变换规则逆变换为9套完全相同的原始码，从9套原始码中选出一套包含有用信息最多的原始码，若此套原始码有残缺，则通过如下还原方法得到完整的原始码。
还原方法如下：总共有9个图形，每个图形被分为18叶，每叶有3个标记。
(1)找到上述被选出的原始码对应的图形，再找出这套原始码残缺位的对位所对应的叶，由编码方法可知，对位包含本位的信息，读取即可。
具体举例说明如下：
若本位缺失且是3进制，则读取对位的外部曲线和中间曲线，若对位有外部曲线，则本位为1；若对位有中间曲线，则本位为2；若对位的外部曲线和中间曲线都不存在，则本位为0。
若本位缺失且是2进制，则读取对位的内部曲线，若对位有内部曲线，则本位为1；若对位无内部曲线，则本位为0。
(2)找到上述被选出的原始码对应的图形，再找出这套原始码的残缺位，由于9套原始码包含相同的信息，于是一一比对另外8套原始码上的同一位或同 一位的对位，读取即可。
由此，即完成了一次可恢复度高，又防止人为破解的适用于商品外包装的防伪追溯编解码。