光学数字编码解码系统的制作方法

本公开涉及一种光学-数字编码-解码系统，该系统利用编码介质(如附在物品上的防伪标签)，以光学半隐蔽方式将嵌入数字信息的多个图像传输到解码设备，以对数字信息进行解码或解密，从而执行一些与安全相关的功能，如身份验证。

背景技术：

1、防伪技术被应用于许多领域，如自动文件控制和假货检测。如果产品和物品不具备强大的防伪功能，往往会造成重大的经济损失、健康和安全风险，从而产生不利的社会和经济影响。目前，用于防伪的光学编码-解码系统通常基于使用全息图来证明真伪。然而，假冒相似的复制品可以廉价地避过防伪，使用全息图防伪也缺乏唯一性。同时，由于全息图在不同角度下的颜色偏移较大，在数字阅读器中难以识别，从而导致数字模板匹配困难。总之，全息图防伪的特点不足以应付防伪标签和包装的需求。另外，用于防伪的数字编码-解码系统一般采用复杂的算法进行验证。这些算法通常很复杂，使得用于实施认证的数字编码-解码系统的成本通常比光学系统更高。并且，使用数字编码-解码系统进行防伪不可避免地会给对手发动网络攻击的机会。整体而言，现有的防伪系统缺乏一种将光学和数字编码-解码方法相结合的防伪技术。本领域开发了一种光学数字编码解码系统，可以用于一般的安全相关应用，特别是防伪相关的应用。

技术实现思路

1、本文提供了一种光学数字编码-解码系统。该系统中的一个重要组件是编码介质(encoded medium)，用于支持以图像形式对多组数据进行光编码。

2、本公开的第一方面提供了一种编码介质，用于以角度多路复用方式显示多组图像。

3、编码介质包括用于显示多个图像的显示区域，以及在显示区域上用于创建多个图像相对应的多个rwg组。显示区域被像素化为一组像素。每个图像被分配到一组子像素，以在显示区域上显示出图像。对于上述多个rwg组而言，单个rwg组与相对于显示区域的出射光束传播方向相关联，每个rwg组被配置为沿出射光束的传播方向传播出射光束。rwg组们被分布在与第一特定图像相关的子像素集中，该图像从多个图像中选出，并将由每个rwg组创建，这样，与第一特定图像相关的子像素集中的每个像素都会被分配给至少一个rwg组。相对应的rwg组进一步提供相对应不同的出射光束传播方向，以实现角度多路复用方式显示多个图像的优势。

4、优选地，一组像素中的单个像素被划分为多个子像素。多个子像素分别分配给多个rwg组，用于在单个像素中进行rwg成员分配。

5、在某些实施例中，一组像素中的单个像素被二维分割成多个子像素，使得多个子像素中的各自子像素分布在单个像素上。

6、在某些实施例中，一组像素中的单个像素被三维分割成多个子像素，使得多个子像素中的各自子像素分布在沿显示区域法线方向形成的多个平面层上。

7、在某些实施例中，用于将位于某个像素的多个子像素分别分配给多个rwg组的分配方案在一组像素上有所不同，以增加对手在逆向工程编码介质时产生的成本。

8、优选地，多个rwg组包括一个或多个选定rwg组。单个选定rwg组中的单个rwg成员包括入耦合衍射光栅、出耦合衍射光栅以及连接到入耦合和出耦合衍射光栅的波导。每个入耦合衍射光栅和出耦合衍射光栅都是非周期性衍射光栅，而不是周期性衍射光栅，这使得由单个所选rwg组中的单个rwg成员生成的出射光束的束宽变宽，从而使从多个图像中选出并打算由单个所选rwg组创建的第二特定图像可在更宽的角度范围内观看。

9、在某些实施例中，非周期性衍射光栅由一个或两个非周期性排列的纳米结构元件形成。纳米结构元件的单个非周期性排列具有由周期性相位轮廓与弱扰动非周期性相位轮廓叠加给出的相位轮廓。

10、在某些实施例中，弱扰动的非周期性相位轮廓是一个抛物线或四次函数，模数为2π。

11、在某些实施例中，非周期性衍射光栅由一个或两个非周期排列的纳米结构元件形成。每个纳米结构元件都是弯曲的，而不是线性的，这使得由单个选定rwg组中的单个rwg成员产生的出射光束的束宽进一步加宽。

12、在某些实施例中，该非周期性衍射光栅由两个非周期性排列的纳米结构元件形成。两个纳米结构元件的非周期性排列分别位于波导的两个相对侧。

13、在某些实施例中，该非周期性衍射光栅由一个或两个非周期性排列的纳米结构元件形成。每个纳米结构元件的横截面形状可以是矩形、三角形、正弦形和倾斜矩形。

14、在某些实施例中，多个rwg组中的每个成员rwg包括入耦合衍射光栅、出耦合衍射光栅以及与入耦合和出耦合衍射光栅连接的波导。入耦合衍射光栅和出耦合衍射光栅是光栅周期互不相同的周期性衍射光栅。

15、在某些实施例中，多个rwg组包括一个或多个选定的rwg组。与单个选定rwg组相关的相应出射光束具有人类可见光谱之外的光谱内容。它使从多个图像中选择并打算由单个选定rwg组创建的第三特定图像对人类不可见，从而使第三特定图像携带隐藏信息。

16、在某些实施例中，编码介质是附在物品上的防伪标签。多个图像包括用于物品品牌识别的徽标或商标的第一图像，以及包含用于物品认证的数字数据的qr码的第二图像。

17、本公开的第二个方面是提供一种光学数字编码-解码系统。

18、该系统包括编码介质的任一实施例和解码设备。编码介质用于以角度多路复用方式显示多个图像。解码设备包括：相机，用于从编码介质光学获取多个图像；以及计算处理器，配置为执行计算过程，以控制照相机获取多个图像并处理所获取的多个图像。

19、在某些实施例中，解码设备进一步包括用于可控地照亮编码介质的光源。

20、在某些实施例中，多个图像包括第一和第二图像。第一图像用第一像素化信息体编码。第二图像以第二像素化信息体编码。第二像素化信息体包括加密信息和编码密钥。解码设备存储有：第一组信息数据，用于验证第一像素化信息体；解密密钥，用于解密加密信息；第二组信息数据，用于验证解密后的加密信息；以及解码密钥，用于协助解码多个图像中除第一和第二图像之外的其余图像。此外，计算过程还包括控制相机获取第二图像；从所获取的第二图像中提取加密信息和编码密钥；通过解密密钥解密加密信息以生成解密信息；控制相机获取第一图像；验证第一像素化信息体是否与第一组信息数据匹配；验证解密信息是否与第二组信息数据匹配；响应于发现第一像素化信息体与第一组信息数据相匹配，且解密信息与第二组信息数据相匹配，将解码密钥、第一像素化信息体和编码密钥组合形成用于解码剩余图像的完整解密密钥；控制相机获取剩余图像；以及使用完整解密密钥解码剩余图像。

21、如以下实施例所示的本公开的其他方面也被公开。

技术特征：

1.一种用于以角度多路复用方式显示多个图像的编码介质，该编码介质包括:

2.根据权利要求1所述的编码介质，其中所述一组像素中的单个像素被划分为多个子像素，该多个子像素分别分配给所述多个谐振波导光栅组，用于在所述单个像素中进行成员谐振波导光栅分配。

3.根据权利要求2所述的编码介质，其中所述一组像素中的所述单个像素被二维分割成所述多个子像素，使得该多个子像素中的各个子像素分布在所述单个像素上。

4.根据权利要求2所述的编码介质，其中所述一组像素中的单个像素被三维分割成所述多个子像素，使得该多个子像素中的各个子像素分布在沿所述显示区域的法线方向形成的多个平面层上。

5.根据权利要求2所述的编码介质，其中用于将位于某一像素的所述多个子像素分别分配给多个rwg组的分配方案在所述一组像素上有所不同，以增加对手在逆向工程所述编码介质时产生的成本。

6.根据权利要求1所述的编码介质，其中

7.根据权利要求6所述的编码介质，其中所述非周期性衍射光栅由一个或两个非周期性排列的纳米结构元件形成，单个非周期性排列的纳米结构元件具有由周期性相位轮廓与弱扰动非周期性相位轮廓叠加给出的相位轮廓。

8.根据权利要求7所述的编码介质，其中所述弱扰动非周期性相位轮廓是抛物线或四次函数，模数为2π。

9.根据权利要求6所述的编码介质，其中所述非周期性衍射光栅由一个或两个非周期排列的纳米结构元件形成，其中每个纳米结构元件都是弯曲的而不是线性的，从而导致由所述单个选定rwg组中的所述单个成员rwg产生的所述出射光束的束宽进一步加宽。

10.根据权利要求6所述的编码介质，其中所述非周期衍射光栅由两个非周期排列的纳米结构元件形成，所述两个非周期排列的纳米结构元件分别位于所述波导的两个相对侧。

11.根据权利要求6所述的编码介质，其中所述非周期衍射光栅由一个或两个非周期排列的纳米结构元件形成，每个纳米结构元件具有选自矩形、三角形、正弦形和斜矩形的截面形状。

12.根据权利要求1所述的编码介质，其中

13.根据权利要求1所述的编码介质，其中：

14.根据权利要求1所述的编码介质，其中：

15.一种光学数字编码解码系统，包括：

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述解码设备进一步包括用于可控地照亮所述编码介质的光源。

17.根据权利要求15所述的系统，其中：

技术总结
将光学和数字编码‑解码方法结合起来进行防伪，例如在印刷品防伪中，能起到很好的防伪效果。光学数字编码解码系统使用编码介质(如防伪标签)显示数字数据编码的图像，并使用解码设备对数字数据进行解码或解密，从而在防伪或其他与安全相关的用途中实现更强的验证。图像被编码到编码介质中的谐振波导光栅(RWG)中，从而实现了显示图像的角度复用，并在光学处理不同组的安全相关数据时满足了不同的保密要求。此外，RWG中使用了非周期性衍射光栅，而不是周期性衍射光栅，用于显示供用户查看的选定图像，从而拓宽了这些RWG产生的出射光束的束宽，使用户能够在更大的角度范围内更方便地查看选定图像。

技术研发人员：谈铭威,姚智奇,潘锦豪,邹文滔,华培淞,陈建龙,郑国星
受保护的技术使用者：香港应用科技研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/11