一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，包括至少一个光学PUF样本、图像采集装置和图像处理装置，光学PUF样本包括长方形的基材和附着在基材的正面的激光散斑，基材的材料为玻璃，激光散斑为多个随机分布的黑色斑点，黑色斑点的粒径为20～60μm，成分为丙烯酸，激光散斑的面积为基材的正面面积的0.45～0.55，图像采集装置包括红外激光器、第一定向孔、第二定向孔、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、扩束镜、准直透镜、半反半透镜、第一CCD相机和第二CCD相机；优点是种稳定性和可靠性较高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统
本专利技术涉及一种光学散斑PUF系统，尤其是涉及一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统。
技术介绍
随着市场经济的发展和科技水平的提高，给人们生活提供了丰富的商品物质资源，也带来了极大的便利。但与此同时，假冒伪劣商品呈几何速度膨胀，已经严重影响经济的良性发展、扰乱正常的市场秩序、阻碍企业的长远发展、损害消费者的合法权益，对人们的身心健康和财产安全造成严重威胁。防伪标签是当前预防以欺骗为目的且未经所有权人准许而进行仿制或复制活动的最有效措施。传统的防伪标签包括包装防伪、加贴防伪标志以及内涵防伪标识等。包装防伪采用一次性使用的包装纸或包装膜，可以具有防伪特征的防伪纸或防伪膜；加贴防伪标志，采用激光全息、印刷防伪、核微孔防伪、标记分布防伪和数码防伪等，一般使用多重综合防伪，并可用电话和手机等方式把商品上代表其唯一身份的号码输进去，可从返回信息中得知真伪；内涵防伪标识在商品中或商品包装上采用材料特征，利用材料不可转移复制，使用材料特征量的记录和检验，达到使用的唯一性。防伪特征和识别方法是防伪标签的灵魂，需要根据产品的特点量身打造，因此如何选取和实现防伪技术是当前防伪标签中的一大难题。物理不可克隆函数(PhysicalUnclonableFunctions，PUF)的概念，最早由Pappu等研究人员在Science杂志中提出，依据光学操作原理实现物理单向函数(PhysicalOne-WayFunctions,POWFs)，并用于武器控制条约的战略武器识别。PUF通过提取物理机制的随机固有属性，产生无限多个特有的数据信息，具有唯一性、随机性和不可克隆性等特性，可广泛应用于防伪等领域。物理不可克隆函数是信息安全领域硬件识别技术的重要补充，将PUF与防伪标签融合应用，可以有效地保护信息的安全。PUF是标签剂的独特随机物理模式，不能被复制，并且必须由提供大量稳健PUF标签的随机过程制造。PUF标签具有物理图案，如果用合适的分析工具读取，可以被记录和存储。PUF标签是“钥匙”，存储图案是“锁”。这种组合形成PUF密钥，提供不可破解的加密和打击假冒伪劣。文献2(Cowburn,R.Lasersurfaceauthentication-readingNature’sownsecuritycode.Contemp.Phys.49,331–342(2008).)中公开了一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，该系统是利用搭载在电机上的激光源，不断的来回扫描一个物体的表面，然后采用非投射方式的漫反射光得到图片之后，对这些图片进行处理，再与真物体的结果去比较，来判断物体是否是伪造的。在这种漫反射得到图像的过程中容易受到环境光线的影响，而且需要把微弱的漫反射光采集成像，使得采集图像的CCD精度要求非常高。因其散射体的表面容易受到物理损伤导致误差，所以在认证的时候稳定性和可靠性不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种稳定性和可靠性较高的用于防伪标签的光学散斑PUF系统。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，包括至少一个光学PUF样本、图像采集装置和图像处理装置，所述的光学PUF样本包括长方形的基材和附着在所述的基材的正面的激光散斑，所述的基材的材料为玻璃，所述的激光散斑为多个随机分布的黑色斑点，黑色斑点的粒径为20～60μm，成分为丙烯酸，，所述的激光散斑的面积为所述的基材的正面面积的0.45～0.55；所述的图像采集装置包括红外激光器、第一定向孔、第二定向孔、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、扩束镜、准直透镜、半反半透镜、第一CCD相机和第二CCD相机；所述的红外激光器、所述的第一定向孔、所述的第二定向孔和所述的第一反射镜从左往右依次设置，所述的第一定向孔、所述的第二定向孔和所述的第一反射镜位于所述的红外激光器的发射光路上，所述的第一反射镜的入射面与水平方向的夹角为45度，所述的红外激光器发射的激光依次通过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔后沿水平方向入射到所述的第一反射镜，所述的第二反射镜位于所述的第一反射镜的后面，所述的第二反射镜位于所述的第一反射镜的反射光路上，所述的第二反射镜的入射面与水平面的夹角为135度，所述的扩束镜位于所述的第二反射镜的左侧，所述的第三反射镜位于所述的扩束镜的左侧，所述的扩束镜的扩大倍率为20倍，所述的扩束镜位于所述的第二反射镜的反射光路上，所述的第三反射镜位于所述的扩束镜的出射光路上，所述的第三反射镜的入射面与水平方向的夹角为135度，所述的准直透镜位于所述的第三反射镜的反射光路上，所述的半反半透镜位于所述的准直透镜的出射光路上，所述的半反半透镜的反射面与水平面之间的夹角为135度，一个所述的光学PUF样本设置在所述的准直透镜的反射光路上，且该光学PUF样本的背面朝向所述的半反半透镜，该光学PUF样本的正面朝向所述的第二CCD相机，所述的第一CCD相机和所述的第二CCD相机分别与所述的图像处理装置连接；工作时，所述的红外激光器发射的光束依次通过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔后沿水平方向成45度入射到所述的第一反射镜，光束通过所述的第一反射镜反射后成45度入射到所述的第二反射镜并经由所述的第二反射镜反射后进入所述的扩束镜中，所述的扩束镜将进入其内的光束直径放大20倍后再成45度入射到所述的第三反射镜中，所述的第三反射镜将光束入射到所述的准直透镜中，所述的准直透镜将摄入其内的光束调整为平行光束后成45度摄入所述的半反半透镜中，所述的半反半透镜将入射到其内的光束一方面反射到所述的光学PUF样品的背面，一方面透射出去被所述的第一CCD相机捕获，入射到所述的光学PUF样品上的光束通过所述的光学PUF样品上的正面后形成光学散斑，该光学散斑被所述的第二CCD相机捕获并拍摄得到光学散斑图，所述的图像处理装置对接收到的光学散斑图进行处理，得到光学PUF。所述的光学PUF样本的材料为长为76.2mm，宽为25.4mm，厚度为1.0-1.2mm的干净无尘透明的载玻片或者边长为22mm，厚度为0.13-0.17mm的干净无尘透明的盖玻片。所述的光学PUF样本的制备过程为：A.将基材清洁干净后置于一平台上；B.采用自动喷漆设备在距离基材正面20cm高度处对基材正面喷射粒径为20～60μm的丙烯酸涂料液滴，丙烯酸涂料液滴在基材正面形成多个随机分布的黑色斑点；C.放在无尘室中静置5-6分钟得到光学PUF样本。所述的图像处理装置对接收到的光学散斑图像进行处理，得到光学PUF的具体过程为：(1)从接收的光学散斑图中随机选取一幅，将选取的光学散斑图的像素记为N×M，其中，N为第二CCD相机的横向像素数，M为第二CCD相机的纵向像素数；(2)对选取的光学散斑图进行灰度化处理，得到N行×M列像素的灰度图，并获取灰度图中每个像素对应的灰度值；(3)对得到的N×M像素的灰度图进行二值化处理，具体步骤如下：Ⅰ.新建一个能够存放N行×M列数据的二维数组；Ⅱ.设定一个中间变量a，将a初始化为大于等于0且小于等于255的一个整数；Ⅲ.将灰度图中第j行第k列的像素对应的灰度值与a的当前值进行比较，如果该灰度值小于a，则将0存放到二维数组的第j行第k列，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，包括至少一个光学PUF样本、图像采集装置和图像处理装置，其特征在于所述的光学PUF样本包括长方形的基材和附着在所述的基材的正面的激光散斑，所述的基材的材料为玻璃，所述的激光散斑为多个随机分布的黑色斑点，黑色斑点的粒径为20～60μm，成分为丙烯酸，所述的激光散斑的面积为所述的基材的正面面积的0.45～0.55；所述的图像采集装置包括红外激光器、第一定向孔、第二定向孔、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、扩束镜、准直透镜、半反半透镜、第一CCD相机和第二CCD相机；所述的红外激光器、所述的第一定向孔、所述的第二定向孔和所述的第一反射镜从左往右依次设置，所述的第一定向孔、所述的第二定向孔和所述的第一反射镜位于所述的红外激光器的发射光路上，所述的第一反射镜的入射面与水平方向的夹角为45度，所述的红外激光器发射的激光依次通过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔后沿水平方向入射到所述的第一反射镜，所述的第二反射镜位于所述的第一反射镜的后面，所述的第二反射镜位于所述的第一反射镜的反射光路上，所述的第二反射镜的入射面与水平面的夹角为135度，所述的扩束镜位于所述的第二反射镜的左侧，所述的第三反射镜位于所述的扩束镜的左侧，所述的扩束镜的扩大倍率为20倍，所述的扩束镜位于所述的第二反射镜的反射光路上，所述的第三反射镜位于所述的扩束镜的出射光路上，所述的第三反射镜的入射面与水平方向的夹角为135度，所述的准直透镜位于所述的第三反射镜的反射光路上，所述的半反半透镜位于所述的准直透镜的出射光路上，所述的半反半透镜的反射面与水平面之间的夹角为135度，一个所述的光学PUF样本设置在所述的准直透镜的反射光路上，且该光学PUF样本的背面朝向所述的半反半透镜，该光学PUF样本的正面朝向所述的第二CCD相机，所述的第一CCD相机和所述的第二CCD相机分别与所述的图像处理装置连接；工作时，所述的红外激光器发射的光束依次通过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔后沿水平方向成45度入射到所述的第一反射镜，光束通过所述的第一反射镜反射后成45度入射到所述的第二反射镜并经由所述的第二反射镜反射后进入所述的扩束镜中，所述的扩束镜将进入其内的光束直径放大20倍后再成45度入射到所述的第三反射镜中，所述的第三反射镜将光束入射到所述的准直透镜中，所述的准直透镜将摄入其内的光束调整为平行光束后成45度摄入所述的半反半透镜中，所述的半反半透镜将入射到其内的光束一方面反射到所述的光学PUF样品的背面，一方面透射出去被所述的第一CCD相机捕获，入射到所述的光学PUF样品上的光束通过所述的光学PUF样品上的正面后形成光学散斑，该光学散斑被所述的第二CCD相机捕获并拍摄得到光学散斑图，所述的图像处理装置对接收到的光学散斑图进行处理，得到光学PUF。...

【技术特征摘要】
1.一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，包括至少一个光学PUF样本、图像采集装置和图像处理装置，其特征在于所述的光学PUF样本包括长方形的基材和附着在所述的基材的正面的激光散斑，所述的基材的材料为玻璃，所述的激光散斑为多个随机分布的黑色斑点，黑色斑点的粒径为20～60μm，成分为丙烯酸，所述的激光散斑的面积为所述的基材的正面面积的0.45～0.55；所述的图像采集装置包括红外激光器、第一定向孔、第二定向孔、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、扩束镜、准直透镜、半反半透镜、第一CCD相机和第二CCD相机；所述的红外激光器、所述的第一定向孔、所述的第二定向孔和所述的第一反射镜从左往右依次设置，所述的第一定向孔、所述的第二定向孔和所述的第一反射镜位于所述的红外激光器的发射光路上，所述的第一反射镜的入射面与水平方向的夹角为45度，所述的红外激光器发射的激光依次通过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔后沿水平方向入射到所述的第一反射镜，所述的第二反射镜位于所述的第一反射镜的后面，所述的第二反射镜位于所述的第一反射镜的反射光路上，所述的第二反射镜的入射面与水平面的夹角为135度，所述的扩束镜位于所述的第二反射镜的左侧，所述的第三反射镜位于所述的扩束镜的左侧，所述的扩束镜的扩大倍率为20倍，所述的扩束镜位于所述的第二反射镜的反射光路上，所述的第三反射镜位于所述的扩束镜的出射光路上，所述的第三反射镜的入射面与水平方向的夹角为135度，所述的准直透镜位于所述的第三反射镜的反射光路上，所述的半反半透镜位于所述的准直透镜的出射光路上，所述的半反半透镜的反射面与水平面之间的夹角为135度，一个所述的光学PUF样本设置在所述的准直透镜的反射光路上，且该光学PUF样本的背面朝向所述的半反半透镜，该光学PUF样本的正面朝向所述的第二CCD相机，所述的第一CCD相机和所述的第二CCD相机分别与所述的图像处理装置连接；工作时，所述的红外激光器发射的光束依次通过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔后沿水平方向成45度入射到所述的第一反射镜，光束通过所述的第一反射镜反射后成45度入射到所述的第二反射镜并经由所述的第二反射镜反射后进入所述的扩束镜中，所述的扩束镜将进入其内的光束直径放大20倍后再成45度入射到所述的第三反射镜中，所述的第三反射镜将光束入射到所述的准直透镜中，所述的准直透镜将摄入其内的光束调整为平行光束后成45度摄入所述的半反半透镜中，所述的半反半透镜将入射到其内的光束一方面反射到所述的光学PUF样品的背面，一方面透射出去被所述的第一CCD相机捕获，入射到所述的光学PUF样品上的光束通过所述的光学PUF样品上的正面后形成光学散斑，该光学散斑被所述的第二CCD相机捕获并拍摄得到光学散斑图，所述的图像处理装置对接收到的光学散斑图进行处理，得到光学PUF。2.根据权利要求1所述的一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，其特征在于所述的光学PUF样本的材料为长为76.2mm，宽为25.4mm，厚度为1.0-1.2mm的干净无尘透明的载玻片或者边长为22mm，厚度为0.13-0.17mm的干净无尘透明的盖玻片。3.根据权利要求1或2所述的一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，其特征在于所述的光学PUF样本的制备过程为：A.将基材清洁干净后置于一平台上；B.采用自动喷漆设备在距离基材正面20cm高度处对基材正面喷射粒径为20～60μm的丙烯酸涂料液滴，丙烯酸涂料液滴在基材正面形成多个随机分布的黑色斑点；C.放在无尘室中静置5-6分钟得到光学PUF样本。4.根据权利要求1所述的一种用于防伪标签的光学散斑PUF系统，其特征在于所述的图像处理装置对接收到的光学散斑图像进行处理，得到光学PUF的具体过程为：(1)从接收的光学散斑图中随机选取一幅，将选取的光学散斑图的像素记为N×M，其中，N为第二CCD相机的横向像素数，M为第二CCD相机的纵向像素数；(2)对选取的光学散斑图进行灰度化处理，得到N行×M列像素的灰度图，并获取灰度图中每个像素对应的灰度值；(3)对得到的N×M像素的灰度图进行二值化处理，具体步骤如下：Ⅰ.新建一个能够存放N行×M列数据的二维数组；Ⅱ.设定一个中间变量a，将a初始化为大于等于0且小于等于255的一个整数；Ⅲ.将灰度图中第j行第k列的像素对应的灰度值与a的当前值进行比较，如果该灰度值小于a，则将0存放到二维数组的第j行第k列，如果该灰度值大于等于a，则将1存放到二维数组的第j行第...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫立锋，张跃军，陈俊烨，郑俊，蔡沛志，胡鑫，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33