基于多重数据验证的二维码密码验证系统及验证方法

摘要

本发明公开了一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统，包括控制器，控制器的输入端与摄像头、键盘模块连接，控制器的输出端与语音装置、显示模块连接，电源为控制器、摄像头、语音装置、显示模块供电。本发明还公开了一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统的验证方法。本发明有效降低了使用二维码时出现的“误扫”问题带来的危害。

说明书

技术领域

本发明属于二维码识别安全技术领域，具体涉及一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统，本发明还涉及一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统的验证方法。

背景技术

现今用户在出示二维码时，被他人“误扫”的情况越来越多，因用户需要提前打开要扫描的二维码，在使用时没有注意周围的情况，导致二维码被有心人“误扫”。如果二维码的识别过程中，限定某个方向放置的二维码才是有效的，且要在一定时间内完成二维码的识别，将会大大减少二维码被“误扫”的可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统，有效降低了使用二维码时出现的“误扫”问题带来的危害。

本发明的另一目的是提供一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统的验证方法。

本发明所采用的第一技术方案是，基于多重数据验证的二维码密码验证系统，包括控制器，控制器的输入端与摄像头、键盘模块连接，控制器的输出端与语音装置、显示模块连接，电源为控制器、摄像头、语音装置、显示模块供电。

本发明第一技术方案的特点还在于，

控制器的输出端还与蜂鸣器连接。

本发明所采用的第二技术方案是，一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统的验证方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、摄像头对用户提供的二维码进行图像采集，将采集的图像传送给所述控制器进行图像处理；

步骤2、控制器对经步骤1处理后的图像进行判断，判断二维码放置的方位是否正确，如果二维码放置方位正确，蜂鸣器响，否则，语音装置提示：二维码方位不正确；

步骤3、其次判断二维码是否在有效时间内，如果在有效时间内，蜂鸣器响，否则，语音装置提示：二维码已失效；

步骤4、最后，对二维码的身份信息进行验证，如果身份信息有效，蜂鸣器响，否则，语音装置提示：身份验证失败。

本发明第二技术方案的特点还在于，

步骤1中控制器进行图像处理的具体过程如下：

步骤1.1、灰度处理：

采用加权平均值法对摄像头采集的二维码图像进行灰度处理，将绿色、红色、蓝色三种颜色分别加以不同的权值计算得到最后的灰度值，进而得到灰度处理后的图像；

步骤1.2、滤波处理：

采用中值滤波对步骤1.1得到的图像进行去噪处理，采取滑动窗口的方式进行灰度值选取，将选定区域内所有点的像素值按顺序排列，选择这些像素值的中值作为结果，再以此结果值作为中心点继续滑动，完成对整个图像的平滑处理；

步骤1.3、二值化处理：

采用局部自适应阈值法对图像进行二值化处理，区分步骤1.2得到的图像中的二维码和背景区，让整幅图像呈现黑白状态；

步骤1.4、校正处理：采用透视变换对步骤1.3得到的二维码图像进行校正，得到标准水平状态的二维码图像。

步骤1.3具体如下：

将步骤1.2得到的图像平均分为k*k的区域，计算各自图像灰度的平均值avg[i]，i＝1，2，...，k*k：

其中：i为图像分割后每个区域中像素点的横坐标；j为图像分割后每个区域中像素点的纵坐标；x和y分别是公式中的两个参数，x的取值范围是0，1，...，k-1，y的取值范围是1，2，...，k；M为分割前图像的长度值；N为分割前图像的宽度值；I(i，j)为每个区域中像素点的灰度值；avg[i]为每个区域块的像素均值；

在每个区域内，将上式(1-1)计算得出的avg[i]分别作为阈值并与每个点的像素值进行比较，判断这个点属于背景图还是目标图：

若I

其中：I

步骤1.4具体如下：

经步骤1.3得到的图像四个顶点顺时针分别记为A、B、C、D，采用PerspectiveTransform平面投影转换公式对步骤1.3得到的图像进行校正：

其中：x为校正前图像中点的横坐标，y为校正前图像中点的纵坐标，u为校正后图像中点的横坐标，v为校正后图像中点的纵坐标，a,b,c,d,e,f,g,h分别是公式(1-2)中的八个参数；

平面投影校正后的图像四个顶点顺时针分别为A1、B1、C1、D1，平面投影变换前后四个顶点的坐标对应关系如下：

当图像顶点在坐标的左上角时，校正前顶点为A，坐标为(x

将二维码四个顶点经过投影校正前后的坐标带入上式(1-2)中，得到如下方程组：

其中，ω为投影变换后二维码的边长；x

求解上式(1-3)即得出a,b,c,d,e,f,g,h八个参数的值，将八个参数的值代入式(1-2)中，即可得到投影变换公式，通过投影变换公式将步骤1.3得到的图像进行校正，得到理想的目标二维码图像。

步骤2具体如下：

经步骤1得到的理想的目标二维码图形，通过二维码结构中的位置探测图形对二维码进行方向判断，二维码结构中左上角、右上角和左下角的正方形为位置探测图形，共三个，将二维码中三个位置探测图形的中心点相连，形成一个直角处于二维码左上方的等腰直角三角形，设定此方向为二维码的初始识别方向；

对二维码放置方位进行判断时，有以下情况：以二维码每条边为轴，将二维码前倾、后仰、先前倾再后仰、先后仰再前倾；以二维码每个角为定点，将二维码前倾、后仰、先前倾再后仰、向后仰再前倾；以及端正对齐的正向放置，一共33种放置可能，在对二维码放置方位进行判断时，这33种可能均通过步骤1处理得到理想的二维码图形，并在步骤2中完成识别，如果改变二维码的初始识别方向，共有33*4＝132种放置可能，对二维码共进行三次扫描，会出现132

本发明的有益效果是，一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统以及验证方法，通过多重数据验证的方式，在对用户出示的二维码进行扫描的时候，采集用户提供的二维码图像，并传输至控制器对其进行图像处理后，对二维码进行方位验证、有效时间验证以及身份信息验证，判断二维码是否有效。本发明采用多重数据验证的方式，结合语音识别功能，对用户识别过程进行语音提示，解决了现今二维码被“误扫”的问题，大大减少了二维码的盗刷概率。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的二维码正向前倾示意图；

图3是本发明的总流程图。

图中，1.控制器，2.电源，3.摄像头，4.键盘模块，5.语音装置，6.显示模块，7.蜂鸣器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于多重数据验证的二维码密码验证系统，原理图如图1所示，包括控制器1，控制器1的输入端与摄像头3、键盘模块4连接，控制器1的输出端与语音装置5、显示模块6连接，电源2为控制器1、摄像头3、语音装置5、显示模块6供电。

控制器1的输出端还与蜂鸣器7连接。

一种基于多重数据验证的二维码密码验证系统的验证方法，流程图如图3所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1、摄像头3对用户提供的二维码进行图像采集，将采集的图像传送给所述控制器1进行图像处理；

步骤1中控制器1进行图像处理的具体过程如下：

步骤1.1、灰度处理：

采用加权平均值法对摄像头3采集的二维码图像进行灰度处理，将绿色、红色、蓝色三种颜色分别加以不同的权值计算得到最后的灰度值，进而得到灰度处理后的图像；

步骤1.2、滤波处理：

采用中值滤波对步骤1.1得到的图像进行去噪处理，采取滑动窗口的方式进行灰度值选取，将选定区域内所有点的像素值按顺序排列，选择这些像素值的中值作为结果，再以此结果值作为中心点继续滑动，完成对整个图像的平滑处理；

步骤1.3、二值化处理：

采用局部自适应阈值法对图像进行二值化处理，区分步骤1.2得到的图像中的二维码和背景区，让整幅图像呈现黑白状态；

步骤1.4、校正处理：采用透视变换对步骤1.3得到的二维码图像进行校正，得到标准水平状态的二维码图像。

步骤1.3具体如下：

将步骤1.2得到的图像平均分为k*k的区域，计算各自图像灰度的平均值avg[i]，i＝1,2,…,k*k：

其中：i为图像分割后每个区域中像素点的横坐标；j为图像分割后每个区域中像素点的纵坐标；x和y分别是公式中的两个参数，x的取值范围是0,1,…,k-1,y的取值范围是1,2,…,k；M为分割前图像的长度值；N为分割前图像的宽度值；I(i,j)为每个区域中像素点的灰度值；avg[i]为每个区域块的像素均值；

在每个区域内，将上式(1-1)计算得出的avg[i]分别作为阈值并与每个点的像素值进行比较，判断这个点属于背景图还是目标图：

若I

其中：I

步骤1.4具体如下：

经步骤1.3得到的图像四个顶点顺时针分别记为A、B、C、D，采用PerspectiveTransform平面投影转换公式对步骤1.3得到的图像进行校正：

其中：x为校正前图像中点的横坐标，y为校正前图像中点的纵坐标，u为校正后图像中点的横坐标，v为校正后图像中点的纵坐标，a，b，c，d，e，f，g，h分别是公式(1-2)中的八个参数；

平面投影校正后的图像四个顶点顺时针分别为A1、B1、C1、D1，平面投影变换前后四个顶点的坐标对应关系如下：

当图像顶点在坐标的左上角时，校正前顶点为A，坐标为(x

将二维码四个顶点经过投影校正前后的坐标带入上式(1-2)中，得到如下方程组：

其中，ω为投影变换后二维码的边长；x

求解上式(1-3)即得出a,b,c,d,e,f,g,h八个参数的值，将八个参数的值代入式(1-2)中，即可得到投影变换公式，通过投影变换公式将步骤1.3得到的图像进行校正，得到理想的目标二维码图像。

步骤1.4校正处理针对的是用户在出示二维码时发生的前倾和后仰行为，当设定二维码的初始识别方向为正向时，在步骤2的具体识别可能中，若以二维码的底部为轴，将二维码向前倾时，会变成上短下长的梯形，即图2中的第一个图形，二维码仅发生了形状上的改变，这种情况被称为形变，当二维码发生了形变时，经过步骤1.4中的投影变换对形变图形进行校正处理，得到标准水平状态的二维码图形，即图2中的第二个图形。

步骤2、控制器1对经步骤1处理后的图像进行判断，判断二维码放置的方位是否正确，如果二维码放置方位正确，蜂鸣器响，否则，语音装置5提示：二维码方位不正确；

步骤2具体如下：

经步骤1得到的理想的目标二维码图形，通过二维码结构中的位置探测图形对二维码进行方向判断，二维码结构中左上角、右上角和左下角的正方形为位置探测图形，共三个，将二维码中三个位置探测图形的中心点相连，形成一个直角处于二维码左上方的等腰直角三角形，设定此方向为二维码的初始识别方向；

对二维码放置方位进行判断时，有以下情况：以二维码每条边为轴，将二维码前倾、后仰、先前倾再后仰、先后仰再前倾；以二维码每个角为定点，将二维码前倾、后仰、先前倾再后仰、向后仰再前倾；以及端正对齐的正向放置，一共33种放置可能，在对二维码放置方位进行判断时，这33种可能均通过步骤1处理得到理想的二维码图形，并在步骤2中完成识别，如果改变二维码的初始识别方向，共有33*4＝132种放置可能，对二维码共进行三次扫描，会出现132

步骤3、其次判断二维码是否在有效时间内，如果在有效时间内，蜂鸣器响，否则，语音装置5提示：二维码已失效；

步骤4、最后，对二维码的身份信息进行验证，如果身份信息有效，蜂鸣器响，否则，语音装置5提示：身份验证失败。

本发明中控制器1型号为LPC2103，控制器1对步骤1得到的标准二维码图形进行判断，判断二维码放置的方位是否正确，如果二维码放置方位正确，驱动蜂鸣器7响，否则，控制语音装置5进行语音提示：二维码方位不正确；其次，控制器1判断二维码是否在有效时间内，如果在有效时间内，驱动蜂鸣器7响，否则，控制语音装置5进行语音提示：二维码已失效；最后，控制器1对二维码的身份信息进行验证，如果身份信息有效，驱动蜂鸣器7响，否则，控制语音装置5进行语音提示：身份验证失败。键盘模块4用于设定二维码的初始识别方向，为向上，向下，向左和向右，步骤2中三次二维码的识别均可设定不同的二维码识别方向。显示模块6用于配合键盘模块4对二维码的初始识别方向进行设定，同时，在步骤2中三次二维码识别均成功的时候，显示：扫码成功。语音装置5用于在步骤2中三次二维码识别失败的时候，进行语音提示。

通过二维码结构中的位置探测图形对二维码进行方向判断，每个二维码左上角、右上角和左下角的正方形为位置探测图形，共三个，将二维码中三个位置探测图形的中心点相连，形成一个直角处于二维码左上方的等腰直角三角形，设定此方向为二维码的初始识别方向。