關(guān)于二維碼防截圖方法的探究

范海濤 黃鳳群 江利財 陳炫燕

【摘 要】二維碼在我們的日常生活中運用得越來越廣泛，特別是我國普遍使用的QR二維碼，對于二維碼的運用方式也在不斷改變和完善。手機掃描二維碼就能獲取相應(yīng)的鏈接，手機對二維碼拍照截圖讀取就能獲取二維碼及相關(guān)的信息，這確實給人們的生活帶來了很大的便利，但相應(yīng)的問題也不少。最主要的問題就是有一些不法分子會對特定的二維碼拍照截圖用于盜取信息和惡意傳播。因此，我們想研究出一種二維碼防截圖的方法，并將其運用到實際當(dāng)中去。

【關(guān)鍵詞】二維碼；防截圖方法；關(guān)鍵區(qū)域；像素；LED

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和“共享經(jīng)濟”的來臨，在我國共享單車已經(jīng)走進全國各個城市，但隨之而來的就是共享單車所帶來的各種問題，共享單車的管理和使用也因為部分用戶的素質(zhì)而引起輿論討論。其中最為明顯的一種現(xiàn)象就是共享單車被人為破壞，而破壞最多的就是共享單車的二維碼，有很多用戶抱怨出門想找一輛共享單車使用，卻發(fā)現(xiàn)一路過去沒有一輛共享單車的二維碼是能使用的。經(jīng)過調(diào)查了解，有一部分用戶為了私自占用共享單車，會對共享單車的二維碼進行拍照截圖保存，并故意損毀二維碼，使被破壞的共享單車只能為自己使用。

二維碼在我們的日常生活中運用得越來越廣泛，特別是我國普遍使用的QR二維碼，對于二維碼的運用方式也在不斷改變和完善。手機掃描二維碼就能獲取相應(yīng)的鏈接，手機對二維碼拍照截圖讀取就能獲取二維碼及相關(guān)的信息，這確實給人們的生活帶來了很大的便利，但相應(yīng)的問題也不少。最主要的問題就是有一些不法分子會對特定的二維碼拍照截圖用于盜取信息和惡意傳播。因此，我們想研究出一種二維碼防截圖的方法，并將其運用到實際當(dāng)中去。

通過對二維碼的研究，我們發(fā)現(xiàn)二維碼主要是由位置探測區(qū)和關(guān)鍵區(qū)域組成，位置探測區(qū)是三個小正方形方塊，用于手機掃描定位用的；關(guān)鍵區(qū)域主要都是由黑、白像素位組成，黑色表示1，白色表示0，即在關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)形成“0”、“1”的二進制數(shù)據(jù)流，包函了格式信息、版本信息、數(shù)據(jù)和糾錯碼字等數(shù)據(jù)信息。二維碼的讀取主要依靠掃描器的掃描讀取，但由于對二維碼識讀的方式和方法的完善，目前二維碼的識讀主要是通過手機來完成的，而手機識讀二維碼的方式有兩種：一種是手機掃描讀取二維碼的方式都是以線性掃描的方式進行二維碼信息進行逐層讀取的；另一種是手機對二維碼拍照后讀取是采用圖像處理的方式進行解碼讀取的。針對讀取二維碼的特性，我們提出了一種新的防止二維碼被拍照截圖的方法，并將這種具備防截圖功能的二維碼命名——防截圖二維碼。

以最常見的QR碼為例，在靜態(tài)二維碼的關(guān)鍵區(qū)域上生成一條掩碼條，這條掩碼條的寬度至少遮蓋3個或以上的像素位，所述掩碼條的高度為關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)整列像素位，該掩碼條在通電狀態(tài)下，該掩碼條在二維碼關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)橫向或縱向連續(xù)不間斷的移動，掩碼條移動的速率不低于掃碼器掃描速率。從該動態(tài)二維碼關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)橫向A素位、縱向B素位從第1像素位開始，將連續(xù)（A+n，9m）、（B+n，9m）區(qū)間內(nèi)的像素位同時顯示為彩色，形成一條掩碼條，其中9m≥A、B；n≥3；m≥2；A、B、n、m∈N*，為能同時遮掩行/列數(shù)據(jù)奇偶校驗區(qū)域的數(shù)列。該動態(tài)二維碼在橫向A+n或縱向B+n顯示無數(shù)據(jù)信息的彩色像素時間為S1，其余時間為顯示為包涵數(shù)據(jù)信息的黑、白像素時間為S2；S1≤一半攝像設(shè)備的幀率，S2為除顯示S1以外的常態(tài)顯示；將在二維碼關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)形成的掩碼條呈現(xiàn)橫、縱向彩色位移條。

該二維碼在動態(tài)顯示時，可用手機進行掃碼讀取，如果用手機進行拍照截圖，則二維碼內(nèi)關(guān)鍵區(qū)域部分?jǐn)?shù)據(jù)信息（包括行/列數(shù)據(jù)奇偶校驗區(qū)域）會被遮掩，從而不能顯示完整的二維碼圖形，對二維碼進行圖像識讀會失效。即該防截圖二維碼在動態(tài)顯示時，可以用手機、讀碼器等掃描設(shè)備進行讀取，在靜態(tài)顯示時，則該二維碼失效，不能讀取，從而防止二維碼被拍照截圖使用。

防截圖二維碼靜態(tài)顯示示例圖為了實現(xiàn)該二維碼防截圖方法的具體應(yīng)用，我們對比了能具體實施的幾項方案包括運用顯像管、LCD屏、LED屏等，最終提出了相對低能耗、低成本、容易實現(xiàn)的LED屏作為實施方案，對于該二維碼防截圖方法具體的實施方案有以下兩種：

1、采用單色LED電子顯示屏實現(xiàn)

采用單色LED來顯示的防截圖二維碼，將QR靜態(tài)二維碼包含數(shù)據(jù)和糾錯碼、版本信息、格式信息、定位圖形等關(guān)鍵信息的區(qū)域設(shè)定為關(guān)鍵區(qū)域；將關(guān)鍵區(qū)內(nèi)表示“0”的白色像素位使用特定單一熒光粉的發(fā)光二極管，由單片機對發(fā)光二極管進行控制，二維碼其余部分全部使用靜態(tài)顯示；當(dāng)有電流通過時，關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)的白色像素位顯示為黑色；當(dāng)沒有電流通過時，關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)白色像素位顯示為白色；

當(dāng)單色LED防截圖二維碼正常使用時，在二維碼的關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)會有一條超過3個像素位的黑色遮碼條以超過掃描設(shè)備的速率持續(xù)移動；當(dāng)單色LED防截圖二維碼沒有電源供應(yīng)或出現(xiàn)故障時，將會失去防截圖功能，變成普通的QR靜態(tài)二維碼來使用。

2、采用多色LED電子顯示屏實現(xiàn)

采用多色LED屏來顯示的防截圖二維碼，將QR靜態(tài)二維碼內(nèi)包含功能圖形和編碼區(qū)域的所有像素位全部采用發(fā)光二極管來顯示，關(guān)鍵區(qū)域采用多色發(fā)光二極管，關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)每個像素位能顯示黑、白、彩色3種顏色；非關(guān)鍵區(qū)域采用雙色發(fā)光二極管，非關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)每個像素位能顯示黑、白2種顏色，多色LED防截圖二維碼內(nèi)所有的像素位顯示均由所對應(yīng)的單片機控制。

按照防截圖二維碼的生成方法，當(dāng)多色LED防截圖二維碼正常使用時，在二維碼的關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)會有一條超過3個像素位的彩色遮碼條以超過掃描設(shè)備的速率持續(xù)移動；當(dāng)多色LED防截圖二維碼出現(xiàn)電路故障時，二維碼將不能正常使用，當(dāng)沒有電源供應(yīng)時，將不能顯示該二維碼。

將該二維碼防截圖的方法進行試驗的過程中，在不斷完善該方法的應(yīng)用方案，針對該二維碼截圖方法改進方案中最顯著的兩點如下：

1、制作出能自動生成防截圖二維碼的編輯器軟件，該編輯器軟件能將普通靜態(tài)二維碼關(guān)鍵信息讀取，并自動轉(zhuǎn)變生成帶防截圖功能的動態(tài)二維碼。該防截圖二維碼編輯器軟件能為有需要的企事業(yè)單位、公眾所運用，能將該二維碼防截圖方法真正運用到實際當(dāng)中去。

2、為了防止該二維碼防截圖方法被人為采取圖片合成的方式破解，可進一步完善二維碼防截圖方法，完善的具體方法：二維碼本體使用兩張以上不同靜態(tài)二維碼圖像來顯示，每當(dāng)移動遮碼條位移過后，顯現(xiàn)另一張靜態(tài)二維碼圖像，以防止將圖片合成出完整的靜態(tài)二維碼圖像。

該二維碼防截圖方法除了可以運用在我們現(xiàn)在常見的共享單車上，還可以廣泛應(yīng)用到很多領(lǐng)域當(dāng)中，比如：電子簽到、無人售賣設(shè)備、企事業(yè)單位會議、私人聚會等場所。且該二維碼防截圖方法具有以下創(chuàng)新點：

1、使普通二維碼具備了防截圖功能，完善了現(xiàn)有二維碼的功能；

2、能防止二維碼關(guān)鍵信息的泄露，能防止二維碼被截圖后惡意使用，提高了安全性；

3、能防止二維碼被截圖后惡意傳播，提高了二維碼使用的私密性。

該二維碼防截圖方法具有推廣意義和實用價值，還存在一定的缺陷，但也不影響該二維碼防截圖方法法在實際中的應(yīng)用，并且該二維碼防截圖方法確實能解決目前我們?nèi)粘Ｉ钪幸恍┏霈F(xiàn)的問題。針對該二維碼防截圖方法的提出，已經(jīng)申請了國家發(fā)明專利（專利號申請?zhí)枺?01811041772.4），希望該二維碼防截圖方法的應(yīng)用與推廣，能幫助到有需要的人或者群體，愿我們的生活能更美好！

【參考文獻】

[1]二維碼的概念與分類.中國物聯(lián)網(wǎng).2013.11

[2]二維碼的生成細(xì)節(jié)和原理.2015.11