[發明專利]不可復制防偽標簽的薄膜圖案數據庫建立及分類識別方法

有效

• 申請號: 202011559042.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112598008B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 韓越興;張宏坤;巫金波;王冰;錢權
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06K9/40
• 分類號: G06K9/40;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 張彩珍

1.一種不可復制防偽標簽的薄膜圖案數據庫建立及分類識別方法，其特征在于：包括如下的步驟：

a.對圖像進行預處理，獲取歸一化的薄膜圖案圖像；

b.提取圖像形狀信息和紋理信息，構建形狀數據庫和紋理數據庫；

c.使用形狀檢測尋找與待檢測圖案相似的圖形；

d.根據映射關系找到形狀對應的紋理數據庫，通過紋理檢測尋找相匹配的薄膜圖案；

其中，所述步驟b的過程步驟如下：

b-1.數據庫的形狀信息提取：

使用CNL算法獲取到圖像中的標志點，這些標志點能夠描述圖形的形狀信息，將這些提取到的信息保存到文件中，作為形狀數據庫；

b-2.數據庫的紋理信息提取：

使用ORB算法對薄膜圖案的紋理進行特征點提取，提取到的特征點包含了圖像的亮度變化和鄰域信息；通過使用二值特征描述子進行特征描述，在加快了識別速度的同時還降低了噪點和圖像尺度變換帶來的影響；指定特征點的個數，在能夠表達薄膜圖案的前提下，提升識別過程的匹配速度；利用FAST方法提取特征點位置信息；利用BRIEF方法提取薄膜圖案的特征點描述子，特征描述子包含了特征點的紋理信息；

b-3.構建紋理數據庫：

將紋理信息特征數據保存進三個文件：薄膜圖案圖片、薄膜圖案特征信息文件以及薄膜圖案的特征描述子文件；三個文件依次放入紋理數據庫中。

2.根據權利要求1所述不可復制防偽標簽的薄膜圖案數據庫建立及分類識別方法，其特征在于：在所述的步驟a中，使用中值濾波去除圖片中的噪音點，使用膨脹和洪泛法，進行圖像內部空洞的填充，之后腐蝕獲取二值化圖片；使用輪廓尋找算法獲得圖案的輪廓，使用最小外接圓算法在二值圖片中對薄膜圖案進行定位；通過獲取到的最小外接圓的圓心以及半徑信息在原圖中切割出我們所需要的薄膜圖案；在保存圖片之前將圖片進行歸一化，設置所有的圖片包含相同像素，使之后處理更加便捷高效。

3.根據權利要求1所述不可復制防偽標簽的薄膜圖案數據庫建立及分類識別方法，在所述步驟c中，使用形狀檢測尋找與待檢測圖案相似的圖形采用的形狀的識別過程如下：

使用CNL方法獲取圖案的形狀信息，提取其中的標志點；使用霍夫圓檢測算法識別圓形圖案；針對非圓形圖案，采用形狀空間理論方法，將提取到的信息與形狀數據庫進行高維空間上距離的計算，距離最小的形狀即為待識別薄膜圖案的形狀，實現薄膜圖案的形狀匹配；

由于圓形是薄膜圖案中最常見的形狀，用檢測圓的方法，并忽略形狀上特征點的信息；由于霍夫圓檢測可能對存在半圓弧的非圓形狀檢測失誤，通過設置閾值的方法對霍夫圓檢測結果進行篩選；采用改進的霍夫圓檢測算法，先從預處理之后的二值化圖像中進行輪廓的提取，找到輪廓上每個點p_i，j到霍夫圓檢測到的圓形中心點p_cen距離d_i，j：

d_i，j＝|p_i，jp_cen| (1)

其中，i，j分別表示點p_i，j的橫坐標和縱坐標，cen是中心點的標志；

假設薄膜圖案通過霍夫圓檢測可獲得一個圓形，其半徑為R；如果存在d_i，j大于7/5R的點，且這些點的數目大于等于輪廓上點總數目N的20％，則認為這個形狀S不是圓形；

其中K表示的是每一個點是否超過了閾值，S的取值中1表示是圓形，0表示不是圓形；

對于非圓形圖案，通過形狀空間理論方法，對獲取薄膜圖案的標志點信息和形狀庫內的形狀信息進行距離度量；根據滿足形狀空間理論中形狀距離度量需要相同數目的標志點的條件，將提取到的形狀信息與形狀數據庫中相同數目標志點的形狀進行空間映射，將形狀信息映射到形狀空間，再通過在形狀空間上的距離度量，從而找到Procrustean最小的形狀即為圖形最相近的形狀，以此完成形狀的匹配；在比較的時候使用的為p個標志點的形狀之間進行距離度量，將每個形狀用τ來表示，那么度量兩個形狀τ₁和τ₂之間的Procrustean距離d_p則使用以下公式進行計算：

其中τ_1k和τ_2k是τ₁和τ₂的第k個復坐標，是τ_2k的共軛復數；Procrustean距離越小，兩個形狀的相似度越高。

4.根據權利要求1所述不可復制防偽標簽的薄膜圖案數據庫建立及分類識別方法，在所述步驟d中，進行紋理檢測尋找相匹配的薄膜圖案時，紋理特征的檢測識別過程如下：

通過形狀匹配確定目標薄膜圖案所在的紋理數據庫位置；使用基于ORB的GMS算法，將待識別的薄膜圖案進行紋理提取，獲得特征點位置信息以及特征描述子，將其與紋理數據庫中已保存的圖案的薄膜圖案特征信息文件以及薄膜圖案的特征描述子文件進行一一進行匹配；如果匹配點數目大于設置的閾值，則認為兩個圖案是匹配的，則立即停止匹配，完成圖案的驗證識別過程。