食品包裝印刷中追溯碼的隱藏技術(shù)

楊勇 王振蓉

目前全球食品安全事故頻發(fā)，涉及門類多，影響范圍廣。一個很重要的原因就是食物從生產(chǎn)到流通缺乏有效監(jiān)管。在食品加工業(yè)，生產(chǎn)廠家面臨著如何向消費者提供安全放心食品的課題。食品一旦出現(xiàn)問題，廠家就會蒙受巨大的損失，品牌形象受損，甚而導(dǎo)致企業(yè)倒閉，所以現(xiàn)在很多企業(yè)正在積極引入食品安全追溯管理系統(tǒng)。對于食品安全追溯，企業(yè)通常的做法是在食品包裝上貼上印有追溯碼的追溯標(biāo)簽，通過追溯標(biāo)簽進行食品的安全追溯管理。然而，使用追溯標(biāo)簽既增加了企業(yè)的成本，又不美觀，而且容易被仿造假冒。本文則探討把追溯碼隱藏到食品包裝印刷中的技術(shù)，既能取代實物追溯標(biāo)簽，又能達到一定的防偽效果。

采用特殊的防偽工藝和防偽材料， 如激光光刻、激光全息圖、激光防偽、熒光防偽、磁性防偽和隱形油墨等，可以把追溯碼隱藏到食品包裝中，但是它們的成本通常也很高，一些零售價格較低的食品則無法承受。下面重點研究使用數(shù)字水印防偽、隱形光柵防偽、二維碼防偽、網(wǎng)屏編碼防偽和RFID技術(shù)來實現(xiàn)食品包裝印刷中追溯碼的隱藏。這些隱藏技術(shù)直接在包裝印刷的過程中來實現(xiàn)，不需要增加太多的額外成本。把追溯碼嵌入到食品包裝中，取代了實物的追溯標(biāo)簽，節(jié)省了標(biāo)簽成本，而且追溯碼在視覺上是不可見的，在一定程度上能防止被仿造假冒，并且這些隱藏技術(shù)本身就具有一定的防偽作用，可以增加包裝的防偽功能。使用對應(yīng)的解碼手段或者設(shè)備就可以從包裝中提取到追溯碼，完成食品的安全追溯功能。

追溯碼的隱藏技術(shù)

1.數(shù)字水印技術(shù)

數(shù)字水印是基于內(nèi)容的非密碼機制的信息隱藏技術(shù)，通過對數(shù)據(jù)的內(nèi)容做微量修改來嵌入水印信息，從而達到信息隱藏的目的。該過程不影響原來數(shù)據(jù)的正常使用，不改變原媒體的外觀，是迄今為止唯一可以跨媒體應(yīng)用的信息安全與防偽技術(shù)。嵌入的水印信息可以通過技術(shù)軟件或者特定的設(shè)備提取出來。當(dāng)前，在國際研究領(lǐng)域中盛行的數(shù)字水印技術(shù)是采用信號分析的理論，通過傅里葉變換、小波變換等手法，尋求肉眼不易發(fā)現(xiàn)的地方埋入信息。一個完整的數(shù)字水印系統(tǒng)包括兩個階段，即水印信息的嵌入和水印信息的提取。在食品包裝印刷中運用數(shù)字水印的原理與在普通數(shù)字媒體中運用的原理基本上是一樣的，只不過印刷品是以半色調(diào)的網(wǎng)點來再現(xiàn)連續(xù)調(diào)原稿的層次和顏色變化，而在提取或檢測水印過程中要對印刷品進行掃描，在掃描中有一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程。因此在數(shù)字水印嵌入和提取或檢測過程中，必須結(jié)合半色調(diào)加網(wǎng)技術(shù)和模/數(shù)轉(zhuǎn)換的算法，把追溯碼作為水印以視覺不可見的形式隱藏在食品包裝印刷中，通過特定的檢測設(shè)備就能提取到追溯碼的信息，進行食品的安全追溯。

2.隱形光柵防偽技術(shù)

隱形光柵防偽技術(shù)是基于半色調(diào)圖像加網(wǎng)技術(shù)與光柵材料的光學(xué)折射特性相結(jié)合的防偽方法。該方法主要用于對半色調(diào)圖像進行防偽設(shè)置，半色調(diào)圖像經(jīng)過防偽處理后，隱藏在圖像中的信息只能通過特定的光柵才能看到，如圖1所示。該方法簡便易行，對設(shè)備及印刷工藝沒有太高的要求，在不增加生產(chǎn)成本的情況下即可達到防偽的目的，因此該防偽技術(shù)有較好的發(fā)展前景。

隱形光柵防偽技術(shù)又叫開鎖防偽技術(shù)，隸屬于版紋防偽技術(shù)。它是利用光線的干涉原理，通過線條的變化來表現(xiàn)隱藏文字和圖像等信息，加上制作的膜片，稍稍調(diào)整角度即可使隱藏信息顯現(xiàn)出來的一種防偽技術(shù)。隱形光柵防偽技術(shù)屬于二線防偽技術(shù)，也是隱藏防偽技術(shù)，需要工具才能檢驗。該技術(shù)的設(shè)計在制版中完成，在印刷中實現(xiàn)，不增加額外的制作成本，其素材在選擇上不受限制，制作形式極為廣泛。它是一種利用光學(xué)原理進行信息隱藏的技術(shù)，使用相應(yīng)的解碼設(shè)備解碼后可以顯示出事先設(shè)計的隱含信息，起到了一定的防偽效果，非常適合運用到食品的外包裝上。

3. 二維碼技術(shù)

早期國際上普遍采用印刷EAN.UCC一維條碼來嵌入追溯信息，它最大的優(yōu)點在于簡化輸入，使用條碼讀取設(shè)備就可方便地進行信息輸入，但是由于一維碼存儲的信息量小，在一定程度上使其應(yīng)用范圍受限，因此產(chǎn)生了二維碼（Dimensional Barcode），圖2為市面上見到的一些二維碼。二維碼是在兩個方向（垂直和水平）上進行的編碼和解碼，使用平面（二維方向上）分布的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號信息的，在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字數(shù)值信息，這大幅增加了編碼容量以及完善了編碼加密機制，從而拓展了它的應(yīng)用范圍。通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備就可以自動識讀以實現(xiàn)信息的自動處理。

然而，二維碼不能隱含于文字、商標(biāo)、圖案等之中，必須獨立地印刷在包裝的某一部分上，不易于暗號化，置放在明處容易被造假者仿冒，防偽安全性差，而且二維碼的編解碼是公開的算法，因此二維碼的防偽和防復(fù)制是需要解決的問題。二維碼最大可以存儲1000個左右的漢字，存儲空間相對較大，因此我們可以采用信息加密的方式解決防偽和防復(fù)制的問題，加密后的二維碼必須通過相應(yīng)的解密算法才能讀取到相應(yīng)的信息，否則讀取到的將是一堆亂碼，從而無法使用。防偽二維碼的出現(xiàn)為食品的追溯和防偽辨識提供了一種更加簡單便捷、準確詳實的方法，加大了造假者的造假成本，使其無利可圖。

4. 網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)

網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)是天津阿波羅信息技術(shù)有限公司總裁顧澤蒼在國家有關(guān)部委的直接支持下，經(jīng)過長期的開發(fā)研制出來的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際領(lǐng)先水平的編碼新技術(shù)。最初，網(wǎng)屏編碼是針對一維碼和二維碼的不足研制的，實際其應(yīng)用領(lǐng)域遠遠超過了一維碼和二維碼的應(yīng)用。網(wǎng)屏編碼技術(shù)就是將傳統(tǒng)的由有限的數(shù)字組成的肉眼可見的二維條碼，轉(zhuǎn)換為無限容量且隱形的網(wǎng)屏編碼，通過改變圖形網(wǎng)點的不同位置、不同方向、不同形狀等方式排列組合，滿屏編碼覆蓋在包裝的最底層，從而達到不可復(fù)制、難以破譯的效果，如圖3所示。網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)隱藏到包裝印刷圖像中的信息，即使專業(yè)人員使用高精度設(shè)備也不容易識別出在什么地方埋有信息，更不易破解出信息的內(nèi)容。

網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)是一種可在使用印刷機印刷文字或圖像的同時，大量埋入不同文字或圖像的編碼新技術(shù)。它實現(xiàn)了真正意義上的數(shù)字化紙張，在A4紙上最多可植入6萬個以上的漢字，存儲60KB以上的聲音、圖像、視頻以及Word、Excel等任意格式的文件。此外，在紙介質(zhì)上即使埋入彩色圖像，其畫質(zhì)也不會受到影響。它超強的抗攻擊能力更是令人刮目相看，即使紙張污染、破損仍然可以正確識讀出隱藏的信息。網(wǎng)屏編碼技術(shù)的信息植入是通過計算機方式處理的，一次成型為印刷品菲林或是CTP版，采用普通油墨正常印刷即可，印刷時無需二次印刷，在整個工藝流程中無需增加任何工藝成本，用Speakun識別器讀取信息就可以發(fā)出聲音。

5.RFID技術(shù)

RFID是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫，即無線射頻識別技術(shù)，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境中。RFID電子標(biāo)簽除了目前成本相對較高，它具有體積小、容量大、壽命長、穿透力強、可重復(fù)使用、支持快速讀寫、可定位和長期跟蹤管理等特點，在食品安全質(zhì)量管理方面有著極大的應(yīng)用潛力。

使用RFID讀寫器將食品的追溯碼存儲到電子標(biāo)簽芯片中，可以無線讀取，多次寫入和修改。芯片里的數(shù)據(jù)除了采用密碼保護外，還可用一些加密算法和認證過程來實現(xiàn)安全管理，造假者很難破解和仿造出一模一樣的電子標(biāo)簽。而且使用RFID技術(shù)可以一次同時讀取多個標(biāo)簽，加快食品的流通速度，提高食品供應(yīng)鏈的效率。但是由于目前缺少國家標(biāo)準，僅有一些行業(yè)標(biāo)準，不同企業(yè)使用的頻率、編碼及數(shù)據(jù)內(nèi)容等都可能會存在差異，讀寫器和標(biāo)簽難以完全通用，不同企業(yè)之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)受到了限制。

數(shù)字水印技術(shù)、隱形光柵防偽技術(shù)和網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)隱藏的追溯碼信息是不可見的，在視覺上對食品包裝圖案本身影響很小，幾乎看不出來，然而二維碼和RFID在食品包裝上是視覺可見的。二維碼不再僅僅是那些簡單的黑白的小方框了，現(xiàn)在市面上已經(jīng)出現(xiàn)了很多美觀和具有創(chuàng)意的彩色二維碼，印刷在食品包裝上也非常美觀。但是很少見到把RFID電子標(biāo)簽直接印刷到食品包裝上，大部分都是通過裱貼工藝將RFID電子標(biāo)簽嵌入到包裝夾層中，但仍然可以考慮把它直接印刷到包裝上，融合其他包裝裝潢元素做出很好的食品包裝。

數(shù)字水印技術(shù)、二維碼技術(shù)和網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)追溯碼信息一旦嵌入進去就無法再添加或者修改了，而使用RFID電子標(biāo)簽可以在追溯的各個環(huán)節(jié)對嵌入到標(biāo)簽中的信息進行添加、修改和刪除等操作。數(shù)字水印主要用于解決電子文件的防復(fù)制或防篡改等安全問題，對于抵抗印刷掃描信息容易被破壞這方面，水印算法還有待改進和提高，但作為印刷防偽的新技術(shù)，其優(yōu)勢也是很明顯的。隱形光柵防偽技術(shù)主要用于對半色調(diào)圖像進行防偽，它的使用范圍容易受制于包裝裝潢設(shè)計的內(nèi)容。二維碼是視覺可見的，并且編解碼算法公開，容易被復(fù)制假冒，用于防偽最好使用防偽二維碼。但正是由于二維碼編解碼算法公開，目前它的應(yīng)用范圍是最廣的，使用的人群也是最多的。網(wǎng)屏編碼防偽技術(shù)非常優(yōu)秀，但它屬于商業(yè)專利，編解碼算法是保密的，大范圍普及應(yīng)用比較困難。RFID電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)存儲容量大，可一次同時讀寫多個標(biāo)簽，可實現(xiàn)加密、數(shù)字簽名和認證等防偽功能，但標(biāo)簽成本相對較高。

本文介紹的各種食品包裝印刷中追溯碼的隱藏技術(shù)，不需要增加太多的額外成本，在現(xiàn)有的食品包裝印刷的基礎(chǔ)上把追溯碼隱藏到包裝中，既節(jié)省了追溯標(biāo)簽成本，又能起到一定的防偽作用。通過解碼手段或設(shè)備把追溯碼從食品包裝中提取出來，還能實現(xiàn)食品的安全追溯功能。企業(yè)可以根據(jù)自身的特點選擇一種或者綜合幾種隱藏技術(shù)，把追溯碼巧妙地隱藏到食品包裝印刷中，加強食品包裝的防偽和追溯水平。