食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成和识别方法

摘要

本发明是一种食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成方法和识别方法。其中生成方法包括有如下步骤：1）生成电子保单二维码图像，二维码图像为M×M像素的二维码二值图；2）对二维码图像中的二维码二值图进行加密；3）在二维码图像中嵌入数字水印。本发明由于采用对二维码图像中的二维码二值图进行加密及在二维码图像中嵌入数字水印的方法，故可便于读入和验证，且确保使用安全性，本发明是一种可确保食品安全责任险二维码电子保单的安全、可靠和防伪的食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成和识别方法。

说明书

技术领域

本发明是一种食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成和识别方法，属于食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成和识别方法的创新技术。

背景技术

食品安全是发达国家和发展中国家面临的共同问题。由于食品安全涉及生产、加工、运输、制作和销售等多个环节。因此,食品安全管理是一个系统工程。为保证全社会的食品安全管理, 在各种立法健全的基础上，必须建立政府食品质量监督部门、教育机构、食品生产企业、食品安全责任保险和消费者相结合的严密的监管体系，强化企业责任意识，建立完善的食品安全应急体系和责任保险保障体系，以新的科学技术和市场手段以及食品追溯系统构筑起防范食品安全风险的严密防线。2012年6月颁布的《国务院关于加强食品安全工作的决定》（国发[2012]20 号）,关于“积极开展食品安全责任强制保险制度试点”，将会在此基础上极大地推动我国食品安全声誉机制、食品安全诚信体系和食品安全风险管控体系的建设。

食品安全责任保险界定为被保险人在保险合同列明的经营场所内生产、销售食品，或者现场提供与其营业性质相符的食品时，因疏忽或过失致使消费者食物中毒或其他食源性疾患或因食物中掺有异物造成消费者人身损害或财产损失，受害人或其代理人首次向被保险人提出索赔，保险人在合同约定的赔偿限额内负责赔偿的责任保险。食品安全责任保险涉及对食品安全责任风险的评估、承保食品的类别、承保方式、费率的厘定、风险管理和保险理赔、诉讼程序的介入等多个环节，对于保险公司的经营管理水平提出了更高的要求。作为具有法律效力和保证被保险人合法权益的凭证，保险单据的真实性、不可篡改性和不可抵赖性十分重要。现在保单多以纸质的形式存在，然而，骗保、假保单的案例时有发生，保单一旦出现问题，保险公司检查和处理过程十分复杂而且缓慢。随着计算机和网络技术的迅速发展，特别是二维码技术在食品安全跟踪与追溯领域的应用，安全快捷的电子保单已经兴运而生，这将进一步促进食品安全责任强制保险制度试点工作的开展。同时，实现对食品安全风险的充分识别、评价和严密的监测与控制，建设多元化、多层次、多渠道的食品安全责任风险管控体系，为构建我国食品安全责任保险体系和抢占国际专业金融发展的战略制高点提供强有力的支撑。

综合比较纸质保单存在的主要问题，电子保单可以显而易见地降低费用并增强其时效性、防伪性及溯源性。但是，电子保单需要从技术上解决如下关键问题：（1）符合法律依据的电子保单的纸质形式的读入和验证以及电子防伪校验（绝对安全性）；（2）具有被广大客户支持和可阅读的存储形式及邮件传输、传真等电子发送模式（广泛兼容性）。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种便于读入和验证，且确保使用安全性的食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成和识别方法。本发明可确保食品安全责任险二维码电子保单的安全、可靠和防伪。

本发明的技术方案是：本发明的食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成方法，包括有如下步骤：

1）生成电子保单二维码图像，二维码图像为M×M 像素的二维码二值图；

2）对二维码图像中的二维码二值图进行加密；

3）在二维码图像中嵌入数字水印。

上述步骤2）中对二维码图像中的二维码二值图进行加密的方法是应用混沌序列对二维码二值图进行加密，具体包括如下步骤：

21）对二维码图像进行预处理，去除空白区和位置定位探测图形，产生一个载体图，并统计其可嵌入的容量；

22）利用混沌序列对初始条件的敏感性, 通过对每组输入初始值x_i增加偏移量而形成新的输入初始值的方法自动修改密钥分布的路径，以破坏混沌密钥路径的相关性，因而将二维码二值图分成N 组, 每组(M/N)×M个像元；

23）选取初始值x_i和符合产生混沌序列要求的系统参数值μ，产生一个长度为(M/N)×M的罗切斯特二值混沌序列；

24）读取每组内二维码二值图像的像素值，将二维码像素值与已经生成的混沌二值序列进行异或加密运算；

25）每加密一组(M/N)×M个像素, 即在当前的输入初始值x_i 值加上一个偏移量t, 而这个偏移量是一个随当前组数N_i作线性变化的变量，如此构成新的输入初始值x_i+1= x_i+ N_it 代入混沌序列方程，完成对N组二维码二值图的异或加密运算；

26）将异或加密之后的数据写成标准的BMP图像格式，以便将已经加密的二维码二值图像存储和传输。

上述步骤3）中在二维码图像中嵌入数字水印是应用空域法向作为载体的二维码图像嵌入数字水印，嵌入数字水印的步骤如下：

31）应用高斯模糊算法对已经加密的二维码进行模糊预处理，以获得载体的灰度图像；

32）决定作为载体的二维码灰度图像的最低有效位及嵌入的位数，采用所有象素的最后两位嵌入数字水印信息，并预置为零；

33）产生数字水印图像，并调整数字水印图像的大小和比特位数，以满足载体嵌入的数字水印图像数据量的要求；

34）在载体每个象素的最低有效位上，嵌入数字水印数据的一个位；

35）依次完成所有数字水印数位的嵌入；

36）对已生成的嵌入数字水印的二维码进行一系列抗攻击试验，通过比较、分析和验证确认其绝对安全性，从而完成了加密和数字水印嵌入二维码的过程。

本发明食品安全责任险电子保单二维码凭证的识别方法，包括如下步骤：

1）当接收二维码电子保单凭证后，首先提取二维码图像，进行二维码图像的预处理；

2）根据数字水印嵌入算法和步骤有效提取数字水印；

3）根据混沌加密算法和步骤提取密钥和解密，恢复原始二维码信息；

4）解码获取二维码图像所携带的全部有效数据信息；

5）识别和验证数字水印和二维码原始数据信息的正确性和有效性，经识别验证，对合法的二维码图形凭证，继续执行后续交易；对非法的二维码图形凭证，立即禁止执行后续交易，并进行全系统警示。

本发明由于采用对二维码图像中的二维码二值图进行加密及在二维码图像中嵌入数字水印的方法，故可便于读入和验证，且确保使用安全性，本发明是一种可确保食品安全责任险二维码电子保单的安全、可靠和防伪的食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成和识别方法。

附图说明

图1为食品安全责任险投保与承保流程；

图2为食品安全责任险电子保单二维码凭证生成流程；

图3为食品安全责任险电子保单二维码凭证验证识别流程；

图4为食品安全责任险二维电子保单结构示意图。

具体实施方式

实施例：

食品安全责任险的投保、审核、承保流程如图1所示。当包括投保的食品生产企业基本信息、食品安全责任险种、保额信息、风险评估和管控信息、审核信息以及承保信息在内的全部信息进入计算机管理系统之后，在食品安全责任险电子保单生成流程的末端，系统自动生成二维码电子保单。

本发明的食品安全责任险电子保单二维码凭证的生成方法流程图如图2所示，包括有如下步骤：

1）生成电子保单二维码图像，二维码图像为M×M 像素的二维码二值图；

2）对二维码图像中的二维码二值图进行加密；

3）在二维码图像中嵌入数字水印。

电子保单需要从技术上解决的关键问题是电子保单的电子防伪和验证。混沌序列由于具有非线性、伪随机性、非收敛性、复杂性以及对初始条件值非常敏感等特性而使得系统不可预测，因而适用于电子保单信息加密的场合。在食品安全责任险电子保单二维码生成后，假设已经承载食品安全责任险承保信息的二维码为M×M 像素的二值图像，应用改进的混沌序列对二维码二值图进行加密的主要步骤如下：21）首先对二维码进行预处理，去除空白区和位置定位探测图形，产生一个载体图，并统计其可嵌入的容量；22）利用混沌序列对初始条件的敏感性, 通过对每组输入初始值x_i增加偏移量而形成新的输入初始值的方法自动修改密钥分布的路径，以破坏混沌密钥路径的相关性。因而将二维码二值图分成N 组, 每组(M/N)×M个像元；23）选取初始值x_i和符合产生混沌序列要求的系统参数值μ，产生一个长度为(M/N)×M的罗切斯特（Logistic）二值混沌序列；24）读取每组内二维码二值图像像素值，将二维码像素值与已经生成的混沌二值序列进行异或加密运算；25）每加密一组(M/N)×M个像素, 即在当前的输入初始值x_i值加上一个偏移量t, 而这个偏移量是一个随当前组数N_i作线性变化的变量，如此构成新的输入初始值x_i+1= x_i+ N_it代入混沌序列方程，完成对N组二维码二值图的异或加密运算；26）将异或加密之后的数据写成标准的BMP图像格式，以便已经加密的二维码二值图像存储和传输。  

鉴于近年来数字水印在信息隐藏、数字防伪等领域的广泛应用,考虑将混沌加密和数字水印两者进行有机的、巧妙的结合。因此，在二维码改进混沌序列加密的基础上，应用改进空域法向作为载体的二维码图像嵌入数字水印，以进一步提高二维码的安全性能和防伪性能。上述步骤3）中数字水印的嵌入步骤如下：31）应用高斯模糊算法对已经加密的二维码进行模糊预处理，以获得载体的灰度图像；32）决定作为载体的二维码灰度图像的最低有效位及嵌入的位数，采用所有象素的最后两位嵌入数字水印信息，并预置为零；33）产生数字水印图像，并适当调整数字水印图像的大小和比特位数，以满足载体嵌入的数字水印图像数据量的要求；34）在载体每个象素的最低有效位位上，嵌入数字水印数据的一个位；35）依次完成所有数字水印数位的嵌入；36）对已生成的嵌入数字水印的二维码进行一系列抗攻击试验，通过比较、分析和验证确认其绝对安全性，从而完成了加密和数字水印嵌入二维码的过程。由此可见，这里涉及的食品安全责任险电子保单二维码图像凭证实际上包括了两层数据：即由二维码搭载的可见信息层和由数字水印搭载的隐藏信息层。这两层相互独立的数据信息经过有机融合和一系列数学变换处理，形成了可以通过密钥和隐含信息验证识别但不可复制伪造的食品安全责任险电子保单二维码图像凭证。

食品安全责任险电子保单二维码凭证验证识别过程是食品安全责任险电子保单二维码凭证生成流程的逆过程。其流程如图3所示。食品安全责任险电子保单二维码凭证验证识别步骤如下：1）当接收二维码电子保单凭证后，首先提取二维码图像，进行二维码图像的预处理； 2）根据数字水印嵌入算法和步骤有效提取数字水印；3）根据混沌加密算法和步骤提取密钥和解密，恢复原始二维码信息；4）解码获取二维码图像所携带的全部有效数据信息；5）识别和验证数字水印和二维码原始数据信息的正确性和有效性。经识别验证，对合法的二维码图形凭证，继续执行后续交易；对非法的二维码图形凭证，立即禁止执行后续交易，并进行全系统警示。这样的识别验证可以发生在食品安全责任险电子保单形成的任何节点，以确保食品安全责任险二维码电子保单的安全、可靠和防伪。

本发明设计的食品安全责任险二维码电子保单结构示意图如图4所示。电子保单主体结构设计为四个部分：1）投保食品生产企业的基本信息，基本信息主要包括企业名称、属性、地址及联系人等；2）投保食品生产企业的企业资质信息，企业资质信息主要包括企业规模、领导机构、注册资金、生产品种、食品安全监管部门的生产许可及卫生执行标准、经济和社会效益以及企业的诚信程度等；3）投保食品生产企业的食品安全责任险投保信息，投保信息主要包括投保险种、保额信息、审保信息以及承保信息等；4）明示告知必要的信息提示。