一种基于微观结构的纸张真伪验证装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于微观结构的纸张真伪验证装置，包括：红外激光器、扩束镜、图像传感器和处理器，扩束镜布置在红外激光器的出光口与纸张之间，图像传感器与处理器电连接。一种纸张真伪验证方法，包括如下步骤：获取待验证纸张上纸纹因激光照射而所形成的激光散斑图；对激光散斑图进行预处理；将经预处理的激光散斑图与所储存的真纸张的激光散斑图进行特征点匹配，并根据匹配数判断两张激光散斑图的关联性，以验证纸张真伪。有益效果是：通过对纸纹进行小功率激光照射得到激光散斑图，对激光散斑图进行预处理和特征点匹配来验证纸张真伪，相较于传统的物理防伪和化学防伪，纸纹防伪不但节省了成本，还使纸张防伪变得更普遍、更简易。更简易。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微观结构的纸张真伪验证装置及方法


[0001]本专利技术涉及防伪
，具体涉及一种基于微观结构的纸张真伪验证装置及方法。

技术介绍

[0002]自货币和重要文件存在以来就有了伪造的行为，个人身份和文件的伪造是当今全球最重要的安全问题之一，而不负责任的人可能通过伪造文件进行非法交易、走私，甚至恐怖主义。由于越来越强调个人隐私，为提高安全性和便利性，真实性验证系统在学术和工业领域是一个关键问题。
[0003]如今，人们已经成功地专利技术了生物特征识别技术，如指纹识别、语音识别、DNA检测、虹膜和视网膜扫描，这些技术可以处理人类的生物学特性，但是在非生物认证技术方面仍有很大的提升空间。
[0004]传统的纸张防伪技术有使用变色油墨、防伪水印纸的化学和物理印刷，或使用纸张安全线防伪、防伪全息纸防伪等，传统防伪技术需要人为印刷图案和材料，工作量大。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于微观结构的纸张真伪验证装置及方法，以克服上述现有技术中的不足。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于微观结构的纸张真伪验证装置，包括：红外激光器、扩束镜、图像传感器和处理器，扩束镜布置在红外激光器的出光口与纸张之间，图像传感器用以获取纸张上纸纹因激光照射而所形成的激光散斑图；图像传感器与处理器电连接。
[0007]本专利技术的有益效果是：
[0008]在使用时，可以将红外激光器布置在纸张左上方，并与纸张呈一定角度，而扩束镜布置在红外激光器的出光口与纸张之间，扩束镜与红外激光器射向纸张的激光束平行且于一条线上，使激光能经过扩束镜后到达纸张上；
[0009]在采集激光在纸张表面形成的激光散斑前，对红外激光器所发射的激光束进行扩束，可以降低光束密度，增强光束质量，从而更好的提取光斑特征，即可提取的特征点更多、更清晰，解决了光强过高、不均匀的问题；
[0010]而图像传感器布置在纸张右上方，并用以获取纸张上纸纹因激光照射而所形成的激光散斑图，而该激光散斑图反馈的是纸张微观表面结构，通过后续处理器分析该激光散斑图可以验证纸张真伪。
[0011]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0012]进一步，红外激光器的激光波长为650nm，功率为1mW。
[0013]进一步，扩束镜为开普勒扩束镜，由两个正焦透镜组成，中间具有一个焦平面，扩束镜中物镜为直径50mm、焦距300mm的平凸镜片，目镜为直径30mm、焦距50mm的双凸镜片。
[0014]进一步，图像传感器采用工业CCD摄像机，分辨率为1600(H)x1200(V)像素，像素大小为200万。
[0015]进一步，处理器为电脑。
[0016]基于上述基于微观结构的纸张真伪验证装置，本专利技术还提供一种纸张真伪验证方法，应用上述基于微观结构的纸张真伪验证装置；
[0017]包括如下步骤：
[0018]S100、获取待验证纸张上纸纹因激光照射而所形成的激光散斑图；
[0019]S200、对激光散斑图进行预处理；
[0020]S300、将经预处理的激光散斑图与所储存的真纸张的激光散斑图进行特征点匹配，并根据匹配数判断两张激光散斑图的关联性，以验证纸张真伪。
[0021]进一步，预处理依次包括：图像的灰度图转换、均值滤波和局部阈值分割。
[0022]进一步，图像的灰度图转换为：对彩色激光散斑图进行灰度化；
[0023]均值滤波为：消除激光散斑图数字化时所混入的噪声，均值滤波用邻域的均值代替了像素值，减小了图像灰度的尖锐变化组成，因此均值滤波的主要作用就是减噪，即除去图像中不相干的细节；
[0024]局部阈值分割为：将滤波后的激光散斑图进行局部阈值分割，并按照灰度级将激光散斑图像素点分为若干类，以此极大的压缩数据量。
[0025]进一步，特征点为激光散斑图局部极值点，局部极值点包括：局部的最亮点或最暗点。
[0026]进一步，特征点匹配采用MATLAB中的surf算法函数代码进行匹配，利用该算法可以找出两张图的特征点并进行匹配，通过最终的匹配点数可判断两张光斑图的关联性，即两次取得光斑图的纸是否为同一张，从而完成此次的纸张防伪检测。
[0027]采用本专利技术所述验证方法所具备的有益效果为：
[0028]通过对纸纹进行小功率激光照射得到激光散斑图，对激光散斑图进行预处理和特征点匹配来验证纸张真伪，相较于传统的物理防伪和化学防伪，纸纹防伪不但节省了成本，还使纸张防伪变得更普遍、更简易；
[0029]在后期图像处理的特征匹配算法中选取了稳健的surf算法，消除了特征点提取不稳定、特征不足的弱点，并解决了sift计算复杂度高、耗时长的缺点，提高了三倍速度，提高了匹配的时效性、准确性，节省了人力物力，有良好的应用前景。
附图说明
[0030]图1为本专利技术所述基于微观结构的纸张真伪验证装置的结构图；
[0031]图2为本专利技术所述纸张真伪验证方法的流程图。
[0032]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0033]1、红外激光器，2、扩束镜，3、图像传感器，4、电脑。
具体实施方式
[0034]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0035]实施例1
[0036]如图1所示，一种基于微观结构的纸张真伪验证装置，包括：
[0037]红外激光器1、扩束镜2、图像传感器3和处理器4；
[0038]扩束镜2布置在红外激光器1的出光口与纸张之间，图像传感器3用以获取纸张上纸纹因激光照射而所形成的激光散斑图；图像传感器3与处理器4电连接；
[0039]在使用时，可以将红外激光器1布置在纸张左上方，并与纸张呈一定角度，而扩束镜2布置在红外激光器1的出光口与纸张之间，扩束镜2与红外激光器1射向纸张的激光束平行且于一条线上，使激光能经过扩束镜2后到达纸张，纸张上纸纹所形成的微观表面结构可以让激光束漫散射；
[0040]红外激光器1所发射的激光束经扩束镜2扩束，不仅可以很好的解决普通激光笔功率过大以致光斑过强无法难以读取纸纹信息的问题，还使后续散斑图可提取的特征点更多、更清晰；
[0041]而图像传感器3布置在纸张右上方，并用以获取纸张上纸纹因激光照射而所形成的激光散斑图，而该激光散斑图反馈的是纸张微观表面结构，通过处理器4分析该激光散斑图可以验证纸张真伪。
[0042]实施例2
[0043]如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
[0044]红外激光器1的激光波长优选为650nm，功率优选为1mW。
[0045]实施例3
[0046]如图1所示，本实施例为在实施例1或2的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
[0047]扩束镜2优选为开普勒扩束镜2；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微观结构的纸张真伪验证装置，其特征在于，包括：红外激光器(1)、扩束镜(2)、图像传感器(3)和处理器(4)，所述扩束镜(2)布置在所述红外激光器(1)的出光口与纸张之间，所述图像传感器(3)用以获取纸张上纸纹因激光照射而所形成的激光散斑图；所述图像传感器(3)与所述处理器(4)电连接。2.根据权利要求1所述的一种基于微观结构的纸张真伪验证装置，其特征在于：所述红外激光器(1)的激光波长为650nm，功率为1mW。3.根据权利要求1所述的一种基于微观结构的纸张真伪验证装置，其特征在于：所述扩束镜(2)为开普勒扩束镜(2)，所述扩束镜(2)中物镜为直径50mm、焦距300mm的平凸镜片，目镜为直径30mm、焦距50mm的双凸镜片。4.根据权利要求1所述的一种基于微观结构的纸张真伪验证装置，其特征在于：所述图像传感器(3)采用工业CCD摄像机，分辨率为1600(H)x1200(V)像素，像素大小为200万。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种基于微观结构的纸张真伪验证装置，其特征在于：所述处理器(4)为电脑。6.一种纸张真伪...

【专利技术属性】
技术研发人员：李梓欣，卢永雄，刘纪飞，王晨，何智明，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：