食品安全追溯系統中二維條碼生成和防偽技術研究

1、本表一式二份，由學生、所屬學院、研究生處留存！碩士學位論文（設計）開題報告論文（設計）題目:食品安全追溯系統中二維條碼生成和防偽技術研究研究生學號、姓名:2111103064、曠雪梅攻讀學位類型:工程碩士專業(yè)學位所學專業(yè)或學科或領域:儀器儀表工程入學年月:2011.9所屬學院名稱:信息工程學院指導教師姓名：鄭瑩娜廣東工業(yè)大學研究生處二一一年五月制注：攻讀學位類型為下列之一：工學碩士；管理學碩士；理學碩士；設計學碩士；工程碩士專業(yè)學位；工商管理碩士專業(yè)學位；工程管理碩士專業(yè)學位。12 / 13文檔可自由編輯打印學生姓名曠雪梅性別女身份證號碼攻讀本碩士學位前學歷本科已獲最高學位類別工學學位已獲學位

2、授予單位南華大學已獲學位年月2010.6主要學習、工作經歷起止年月所在單位任職2011.9.-至今2007.9-2010.6廣東工業(yè)大學 信息工程學院南華大學 電氣工程學院碩士研究生本科生論文（設計）所屬類型（請單項選擇打）基礎研究 應用研究 綜合研究 其他論文（設計）選題來源（請單項選擇打） 973、863項目 國家社科規(guī)劃、基金項目 教育部人文、社會科學研究項目 國家自然科學基金項目中央、國家各部門項目 省（自治區(qū)、直轄市）項目 國際合作研究項目 企、事業(yè)單位委托項目外資項目 學校自選項目國防項目 非立項 其他論文（設計）關鍵詞（不超過5個）食品安全；跟蹤與追溯；二維碼；編碼技術；防偽技術

3、屬于導師科研項目名稱二維碼食品安全追溯及責任保險系統研究及應用該項目來源及編號校企合作研究企12HK0340開題報告會組成人員姓名職稱工作單位李 揚教授信息工程學院鄭瑩娜教授信息工程學院項 穎教授信息工程學院朱錚濤副教授信息工程學院 石智偉 副教授信息工程學院一、選題依據（內容包括：課題來源、研究背景及意義、國內外研究現狀及分析）1. 課題來源北京市某大型餐飲集團委托研究項目“二維碼食品安全追溯及責任保險系統研究及應用”。2. 研究背景及意義近年來，由于食品安全(食物中毒、瘋牛病、口蹄疫、禽流感等畜禽疾病以及嚴重農產品殘藥、進口食品材料激增等)危機頻繁發(fā)生，嚴重危及了人們的身體健康。同時也使農

4、業(yè)經濟遭受重大損失，食品安全問題已經引起了全世界的廣泛關注。為了確保大眾食品安全，特別是保證中小學學生營養(yǎng)餐的食品安全，我國各級政府已經將食品可追溯技術融入相關法案，并將二維碼技術以及物聯網技術切實應用于食品可追溯系統1。特別是如何對中小學生營養(yǎng)餐的食物供應鏈進行有效的跟蹤和追溯，已成為一個迫切需要解決的重大課題。營養(yǎng)餐的安全性涉及到產品原料的種植、養(yǎng)殖、收獲、運輸、生產、加工、貯藏、銷售及食用等全過程。建立營養(yǎng)餐食物安全可追溯體系，必須首先要從營養(yǎng)餐食品生產的源頭開始進行全面的風險分析，同時建立整個食品供應鏈中各個環(huán)節(jié)的相關信息檔案。在此基礎上，才能、真正實現對營養(yǎng)餐產品“從農田到餐桌”的全

5、程質量控制，提高質量安全監(jiān)管的效率，為廣大中小學生提供安全可口的營養(yǎng)餐。在實現營養(yǎng)餐食物可追溯系統中，如何描述產品信息是其關鍵技術之一，也就是產品標簽是追溯的關鍵。營養(yǎng)餐食品的品質信息包括農產品的成分(和營養(yǎng)成分)與定義、保存條件、運輸要求、生產方法、生產處理過程、生產日期和保質期、生產批次和批量等；農產品的物理信息包括重量、形態(tài)等；有害物質的信息包括微生物含量、農藥、藥物和激素殘留量等。可根據不同的產品、不同的產品價值和信息量來選擇不同的標識碼?？墒褂玫臉俗R碼有：一維條形碼，2D條形碼，混合條形碼，矩陣碼，電子標簽碼(磁條信息標簽，無線射頻識別(RFID)等。相對于其他的信息載體技術，條碼技

6、術具有很多優(yōu)點：輸入速度快、可靠性高、信息采集量大、靈活實用、自由度大、經濟性好等。一維條碼數據容量較小，只能包含30個字符左右的字母和數字，無法載入漢字、圖像等信息，需要依賴數據庫，應用范圍有限。二維條碼技術是在一維條碼無法滿足實際應用需求的前提下產生的。二維條碼在信息載體的成本、信息量、保密性、抗污染和抗干擾及標準化等方面具有獨特的優(yōu)點，國內外對二維碼技術的需求與日俱增。例如，QR（Quick Response）二維碼技術在火車票、飛機票、以及很多領域的電子憑證的廣泛應用2。同時由于QR碼對漢字有更高效的編碼模式，因此更加適合在我國使用。我國較早制定了QR碼國家標準，國內很多高校、研究所及

7、企業(yè)關于二維碼技術的開發(fā)也是在國家標準的基礎之上，開發(fā)和拓寬應用范圍。目前二維碼在生產制造業(yè)、銷售業(yè)、物流配送業(yè)、倉儲、國防、圖書檔案管理、郵電等領域得到了不同程度的推廣和應用，并表現出了突出的優(yōu)勢。隨著二維碼技術的不斷進步和成本的不斷降低，二維碼將會在綠色農業(yè)、特色農業(yè)、餐飲行業(yè)、服裝行業(yè)、廣告行業(yè)、通信行業(yè)及各類的移動電子商務行業(yè)中得到更為廣泛的應用。尤其是針對食品安全領域關注度高、維權不易的現狀，日前出爐的二維碼溯源防偽系統3有效解決了傳統維權流程復雜、信息不明的問題。因此，二維碼技術應用于食品安全跟蹤與追溯，實現對食品生產加工及物流輸送全過程的有效監(jiān)控和管理具有重大的現實意義和實用價值

8、。本課題在研究二維碼編碼和糾錯理論及算法的基礎上，針對中小學生營養(yǎng)餐食品安全存在的亟待解決的問題和隱患，基于QR碼的國家標準，設計二維條碼編碼算法和防偽加密算法，并將其應用到中小學營養(yǎng)餐食品安全跟蹤與追溯系統，實現對食品加工及物流輸送全過程的有效監(jiān)控和管理。 3. 國內外研究現狀及分析 近年來，全球食品安全屢屢出現問題，從英國的瘋牛病、口蹄疫到我國的注水肉、毒韭菜、問題奶粉、蘇丹紅等現象，這些對食品安全和人類健康構成了極大的威脅，并對疫情地區(qū)造成了嚴重的經濟損失和社會恐慌；同時嚴重地影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關注。為了保障消費者健康，減少損失，一些發(fā)達國家已經實施了食品安全追溯系

9、統。食品安全追溯制度作為政府食品安全管理的政策，是指在食品供應過程中對食品各種安全信息進行記錄存儲的質量保證體系，強調食品安全信息在單個企業(yè)內部和供應鏈環(huán)節(jié)中的企業(yè)間要具有追溯能力?？勺匪菽芰κ前咽称吩O計成從來源到銷售的任何一個環(huán)節(jié)中能迅速召回的可識別和可追蹤產品的記錄體系。術語“產品跟蹤和“產品追溯”在可追溯的內容上意義不同。“產品跟蹤”屬于當產品進入流通過程中各個環(huán)節(jié)的信息記錄，并且能知道該產品所走過的路線和實時蹤跡(現在在哪里)?！爱a品追溯”則屬于通過這些步驟從消費者來溯源產品的生產者4。食品安全追溯制度實施過程中涉及的主要利益主體包括：政府(制度供給者)、食品生產經營者(具體實施者)和

10、消費者(主要受益者)等。在食品追溯制度的實施中，這些食品市場上的不同利益主體的動機各不相同：政府為實現社會福利最大化以保障整個社會的食品安全為目標，食品生產經營者作為市場內的廠商以謀取利潤最大化為目標，而消費者則以自身福利最大化為目標。結果導致各個利益主體對實施食品安全追溯制度的態(tài)度與行為不同，從而影響食品安全追溯制度的實施，并可能成為實施食品安全追溯制度的主要限制因素5。因此，如何確保民眾食品安全已經成為政府機構、消費者和經營者的迫切需求。傳統的方法是采用食品檢驗和對食品供應鏈的關鍵環(huán)節(jié)嚴格控制等手段，但是，由于管理不嚴，操作失誤和人工誤差，經常導致效率低下和較高的出錯率。二維條碼的應用則可

11、以很好地解決這一問題。如在食品生產上使用的二維條碼標簽，則會給每一個產品置入帶有唯一識別的信息，對其生產，加工，儲藏，運輸的全過程進行全方位的監(jiān)控和管理。企業(yè)利用二維條碼技術，對食品原料的生長、加工、運輸及零售等供應鏈環(huán)節(jié)的管理對象進行標識，并相互鏈接。一旦食品出現安全問題，可以通過這些標識進行追溯，準確地縮小食品安全問題的范圍，查出問題出現的環(huán)節(jié)，可追溯到食品生產的源頭6。近年來，歐盟、美國、日本等發(fā)達國家已分別出臺了一系列的法律法規(guī)，要求在其國家銷售的肉制品和生鮮水果、蔬菜都要具有可追溯功能，不僅表明建立農產品質量安全可追溯制度已成為當今世界各國的普遍要求，同時也反映出建立可追溯制度已成為

12、當今世界各主要農產品出口國所面臨的共同課題。2003年，沃爾瑪是一家美國最大食物量零售商，擁有最著名肉類消費追蹤系統，曾發(fā)表聲明說，預計從2005年1月1日起，其排名前100位供應商能為航運貨物提供新的無線電技術標注無線電頻率識別技術(RFID)?？删驮?004年底，這種技術僅只少數供應商應用，因這種追蹤系統既昂貴又復雜，且難以管理，這些供應商就終止此項技術應用7。英國政府啟動基于互聯網家畜跟蹤系統(CTS)，這套家畜跟蹤系統是家畜辨識與注冊綜合系統四大要素之一，即標牌、農場記錄、身份證、家畜跟蹤系統。荷蘭建立禽與蛋商品理事會綜合質量系統(IKB)，它是一種質量控制系統，其目的是保證生產鏈中所

13、有重要活動都在受控情況下進行8。日本建立強制性可追溯體系，要求本國所有牛肉制品從農場到餐桌全程跟蹤9。挪威對食品實行產品跟蹤標簽制。自2003年起，市場所有零售食品均將實行產品跟蹤標簽制，除重視農藥殘留等可測量技術性指標，在食品生產環(huán)境等方面提出最廣泛要求10。中國食品可追溯體系建設起步較晚。在國家質檢總局2003年啟動“中國條碼推進工程”大力推動下，在中國物品編碼中心積極進行食品跟蹤與追溯工作籌備，國內部分蔬菜、牛肉產品才開始擁有屬于自己身份證。與此同時，在進口食品中也已啟動這方面工作，并發(fā)布相關法規(guī)，但實際工作還不深入，不成熟11。國內北京、上海、山東等地成功利用信息化手段管理蔬菜安全信息

14、，從蔬菜產品的追溯系統和認證登記入手，逐步涉及到從產地環(huán)境到生產、加工各環(huán)節(jié)的技術信息管理，已經取得了顯著的經濟和社會效益。河北省蔬菜安全可追棚監(jiān)控管理與服務的復合系統12，在對蔬菜整個生產鏈條各個環(huán)節(jié)進行系統分析的基礎上，該系統的研究以二維碼技術為基礎，以蔬菜質量安全監(jiān)管追溯系統為核心，以蔬菜產品環(huán)境與生產質量過程監(jiān)控與認證管理信息系統和涉農企業(yè)及農民專業(yè)組織為主體的市場營銷管理信息系統構建和蔬菜安全生產管理技術知識咨詢服務平臺，最終實現農產品從源頭到市場的安全可追溯。但是食品安全科追溯系統目前的研究集中在局部地區(qū)或農產品安全管理與控制的某一環(huán)節(jié)上實現了追溯與控制，但將蔬菜生產技術、物資、市

15、場等信息服務與蔬菜產品的安全管理與控制系統有機結合的應用系統尚未開發(fā)與應用。追溯系統在畜牧業(yè)中的應用，最常見的是一種基于RFID射頻技術與二維碼技術的畜產品可追溯系統的解決方案13，該系統不僅為消費者提供詳細的畜產品來源信息而且為實現肉品預警和追溯提供了可能。畜產品可追溯系統是針對畜產品的全過程追溯系統。系統在設計及實施過程中充分考慮到了當前國內畜產品的養(yǎng)殖、屠宰、運輸、銷售等各個環(huán)節(jié)，利用RFID、二維碼等先進技術并依托網絡技術及數據庫技術，實現信息融合、查詢、監(jiān)控，為實現肉品安全預警機制提供了可能。為肉品生產企業(yè)提供了一套完整的解決方案，其應用前景將十分寬廣。二維碼在本系統中主要運用在畜產

16、品屠宰后，分割包裝時使用。但由于二維碼的編解碼是公開的算法因此二維碼的防偽和防復制就是需要解決的問題。由于二維碼最大可以存儲一千個左右的漢字，存儲空間相對較大，因此我們采用信息加密的方式解決防偽和防復制的問題，加密后的二維碼必須通過相應的解密算法才能讀取到相應的信息，否則讀取到的將是一堆亂碼，從而無法使用。因此只有我們的畜產品追溯系統才能解讀該碼，其他系統無法讀取該碼并進行復制。利用基于二維碼的果品質量追溯系統，以信息追溯的形式將果品從種植到加工再到銷售等各個環(huán)節(jié)標準化、信息化，建立合理的信息數據庫管理體系，為國內和國際果品市場提供較為完善可行的質量追溯體系。實現了果品追溯范圍由過去追溯產地、

17、品種情況發(fā)展到現代對果品種植加工過程、農藥殘留量等更大范圍的追溯。達到了果品加工企業(yè)還是消費者都知道自己得到的果品的原始種植和加工相關內容的目的，保證了果品的的質量及其品質水平14。果品質量追溯系統的技術相當成熟并且投入了實際應用中，獲得了良好的社會收益。食品安全溯源問題是當前迫切需要研究和解決的課題，而信息技術的發(fā)展為食品溯源體系的完善提供了可能。二維碼作為一種全新的信息存儲、傳遞和識別技術，具有大容量、可靠性高、防偽度強等特點，已經在很多領域有著廣泛的應用。用二維碼技術建立食品溯源系統，對食品生產、物流、銷售等各個環(huán)節(jié)的信息進行記錄，加強對食品安全的監(jiān)管，真正讓市民在食品安全上感到安心，放

18、心，舒心?；诙S條碼編碼的特點，許多研究機構對QR二維條碼在我國的食品安全領域做了大膽而有益的嘗試。文獻15提供的二維碼BMP格式生成算法,具有生成速度快、圖片體積小等特點,同時該算法所生成的二維碼圖片,不但可以在各類網絡瀏覽器中正常顯示,還支持用戶在終端對生成的二維碼圖片下載保存與在線打印。QR二維碼之所以具有糾錯能力強、譯碼可靠性高等優(yōu)點，是由于它采用了目前世界上最先進的糾錯碼技術之一Reed-Solomon(以下簡稱RS)錯誤控制碼。糾錯編碼實質是在原有信息的基礎上增加了信息冗余。二維條碼在實際制作、使用時用戶可以根據實際情況選擇不同的糾錯等級，通過糾錯碼生成算法由數據碼字生成糾錯碼字

19、。當脫墨、污點等符號破損造成信息差錯時，利用編碼時引入的糾錯碼字通過特定的糾錯譯碼算法可以正確譯解、還原原始數據信息16。因此對RS碼編碼與糾錯算法的研究是設計QR Code二維條碼編解碼系統的關鍵技術問題。在國際上廣泛采用的Data Matrix、PDF417，和Maxi Code等二維條碼碼制中，均運用RS糾錯算法實現糾錯功能。設計二維碼的初衷并不是為了防偽，而是為了對物品進行標識并自動采集信息。條碼的編碼原理、編碼結構、譯碼算法和標識生成都是公開、開源的。因此，二維碼技術不具備防偽功能。為了避免QR碼所包含的信息被無關機構、組織和個人隨意識讀，在其傳輸和存儲前，有必要對其進行加密處理，實

20、現二維碼真正意義上的防偽目的。現代防偽技術的手段可以分為三類：一類是材料防偽，即采用紙張、油墨、金屬材料、復合材料，以及配合某種材料的特別儀器進行防偽鑒別；第二類計算機技術防偽，也就是數字防偽，例如數字加密方法等；第三類是生物技術防偽，例如，指紋、DNA、瞳孔、氣味等17。文獻18在充分研究DES(Data Encryption Standard)對稱加密算法工作原理和QR碼的結構特征的基礎上，將二者有機地結合起來，運用DES加密算法，對QR碼進行加密，以保證其在傳輸和存儲過程中的安全性。QR碼的DES加密算法具有加密和解密速度快、加密和解密效果好、安全性高、容易實現和實用性強等特點，為QR碼

21、傳輸和存儲的安全性提供了一種有效保證。數據加密標準DES是一種分組加密算法，以64比特位為基本單位，對數據進行加密。DES也是一種對稱加密算法，加密和解密采用相同的算法，加密密鑰和解密密鑰完全相同，只是加密和解密所使用的子密鑰的順序相反。但是DES算法是公開的，其安全性完全依賴于密鑰。因此利用DES加密信息時，應避免使用弱密鑰和半弱密鑰。當要加密的數據量特別大時，應采用加密速度更快的加密算法。文獻19將二維條碼技術和數字化水印技術相結合來以提高紙幣的防偽性能。首先用RSA公開密鑰密碼體制加密算法把紙幣的號碼進行加密，增加保密性；其次就是對加密后的紙幣號碼生成二維條碼，并能成功地將生成的二維條碼

22、進行解碼；最后用離散小波變換DWT（Discrete Wavelet Transform）域水印算法，把生成的二維條碼圖形嵌入到紙幣中，以增加二維條碼的魯棒性和保密性，并能成功地提取出二維條碼圖形。雖然在提取水印的過程中，有一些失真，但是仿真試驗還是能夠辨認出信息。因此，提高二維條生成及加密算法對更多攻擊的魯棒性是今后的研究方向。文獻20提出了一種結合提升小波和QR碼的盲水印實現。嵌入水印時，首先對需要版權保護的圖像進行提升小波變換，然后對水印圖像進行QR碼編碼處理，再對得到的QR碼圖像進行混沌處理以提高算法的安全性，最后將經過QR碼編碼、混沌處理的水印信息通過元胞自動機處理嵌入到原始圖像的提

23、升小波逼近子圖中。水印提取時，對經過上述處理后的圖像應用元胞自動機，混沌系統、QR碼解碼得到原始水印信息。仿真結果表明，該實現方法不僅具有較高的魯棒性，能夠抵抗剪切，修改、噪聲等攻擊；而且不需要大量計算，實現方法相對簡單，廣泛應用于版權保護領域，具有一定的實用價值。因此，對于要求較高或有特殊防偽要求的領域，可以嘗試將二維條碼技術和數字水印技術結合，將二維條碼作為水印嵌入到載體圖像中，可增加水印的魯棒性，數據的防偽性能。在一定受損范圍內，條碼較強的糾錯能力能使丟失的信息得到最大限度恢復。綜上所述，基于二維碼的食品安全跟蹤與追溯系統主要解決的問題是：（1）基于國家標準的二維碼編碼與解碼；（2）運用

24、高科技手段的加密與防衛(wèi)技術的開發(fā)；（3）二維碼信息的提取、識別及驗證技術開發(fā)。本課題根據國家QR二維碼編碼標準，設計QR二維碼的生成系統，匯集所有采集的食品生產過程信息進行整合和編譯，生成二維碼標簽，并采用加密算法及數字水印相結合的方法，實現有效的防偽認證，并將其應用到中小學營養(yǎng)餐食品安全跟蹤與追溯系統，實現對食品加工及物流輸送全過程的有效監(jiān)控和管理。參考文獻: 1馬娜與王璐,二維碼在高端飲品行業(yè)中的應用分析. 電子商務, 2010(7). 2.葉愛東與羅洪,二維QR碼及其在證書防偽中的應用. 江西測繪, 2011(2): 第34-35頁. 3二維碼技術食品溯源方案出爐.上海信息化，2012(

25、5) 4.劉麗梅與高永超,食品安全追溯方法研究.標準科學，2012(2) 5.喬娟, 韓楊與李秉龍, 中國實施食品安全追溯制度的重要性與限制因素分析. 中國畜牧雜志, 2007. 43(6): 第10-13頁. 6.林金鶯與曾慶孝,可追溯體系在食品中的應用.現代食品科技, 2006. 22(4): 第189-192頁. 7.周莉與劉明春,食品可追溯體系研究現狀. 糧食與油脂, 2008(7): 第45-47頁. 8.Xu, L. and L. Wu. The Application of E-Commerce in Food Traceability System - Based on the

26、 Analysis of Consumers Behavior of Online Searching for Traceability Information. in Management and Service Science, 2009. MASS 09. International Conference on. 2009. 9楊林,基于全球統一標識系統的食品安全追溯體系實施戰(zhàn)略研究. 質量技術監(jiān)督研究, 2010(6): 第54-57頁.10.詹錦川等.,對食品安全追溯體系的思考. 安徽農業(yè)科學, 2009. 37(28): 第13907-13909頁.11.謝菊芳等.基于.NET構架

27、的安全豬肉全程可追溯系統實現. 農業(yè)工程學報, 2006. 22(6): 第218-220頁.12.晏國生與劉君,河北省蔬菜產品安全可追溯信息系統研究. 農業(yè)網絡信息, 2010(3): 第23-24,36頁.13邊吉榮與曾建華,基于RFID與二維碼技術的畜產品可追溯系統設計. 電腦知識與技術, 2010. 06(19): 第5342-5345頁.14.李新剛與吳順德,水果溯源信息系統的設計與實現.科技風.2012(2)15.康春穎,網絡二維碼圖片的生成算法研究. 黑龍江大學自然科學學報, 2009. 26(2): 第216-219頁.16.黃宏博,肖峻嶺與佟俐鵑,基于Reed-Solomon

28、算法的QR碼糾錯編碼. 計算機工程, 2003. 29(1): 第93-95頁.17.福建中安電子技術有限公司, 二維碼技術在防偽領域的應用和標準建議. 中國標準化, 2001. 1(2): 第12-13,15頁.18.張定會,單俊濤與江平, QR碼DES加密與解密. 數據通信, 2011(3): 第40-42頁.19.數字水印QRCode二維條碼在紙幣防偽技術中應用.20.李立宗, 高鐵杠與顧巧論, 結合提升小波和QR碼的盲水印實現. 計算機工程與應用, 2011. 47(1): 第182-184,187頁.若所填內容超出此頁可另加頁，頁碼順延。二、課題研究目標、研究內容、擬解決的關鍵問題1

29、. 研究目標QR二維碼的生成系統是根據國家物品編碼中心制定的編碼標準，以QR碼的公開編碼原則為核心，考慮到二維碼技術應用在食品安全領域的特殊性，設計不同級別的糾錯等級標準，采用最常用的RS糾錯編碼算法。與此同時，為了進一步提高二維碼的安全性和保密性，在其進行傳輸和存儲前，對其進行加密和防偽處理，旨在形成一個具有自主知識產權的QR二維碼編碼系統，并將其應用于中小學營養(yǎng)餐食品安全跟蹤與追溯，實現對食品加工及物流輸送全過程的有效監(jiān)控和管理。 2. 研究內容本課題的主要研究內容：（1）QR條碼應用過程是將物體相關數據經過數據編碼，形成條碼符號，打印并粘貼在物體上，然后通過識讀器中譯碼和糾錯程序進行識讀

30、，得到的結果輸入相應數據庫進行處理可見，QR條碼數據編碼的正確與否直接影響到譯碼結果的準確性，因此首先要把重點放在QR碼的編碼上，在理解編碼原理基礎上，結合食品安全的溯源系統，設計和制造我們所需要的QR碼。QR碼的計算機編碼方式非常復雜。從編碼模式來看，它含有多種不同的模式，每種模式的處理方法都不相同，所產生的數據碼字也不同，程序需要對用戶的輸入數據信息進行分析并選擇適當的編碼模式，并能在各種編碼模式之間進行靈活的切換；從編碼攜帶的內容方面，它不僅本身是一個流動的數據文件，有大量的主信息內容，而且還包含很多附加信息，如版本的選擇、糾錯級別的選擇、模式指示符、數據長度指示符、糾錯碼字、填充碼字等

31、，需要程序識別并一一對應編碼，程序還需要將各種數據信息按照標準置入QR碼符號矩陣中的相應模塊，外程序還應該具備條碼符號圖形顯示的功能。綜合目前關于QR碼生成編碼的研究現狀，本課題二維條碼生成系統將全面考慮這些問題，既要在國標的基礎上進行研究，又要在這個基礎上進行創(chuàng)新和改進，期望創(chuàng)造一個理論與實踐相完美結合的系統。QR碼編碼系統框架如圖1所示。圖1 QR碼編碼系統框圖在Windows平臺上，采用面向對象的方法設計，分析QR碼的編碼原理及生成方法,實現QR碼的編碼、糾錯、生成及繪圖等功能。（2）采用成熟、先進的差錯控制編碼的Reed-Solomon(里德-索羅門) 技術實現QR Code生成系統。

32、（3）在綜合國內外研究現狀的基礎上，本課題研究中，在QR二維碼生成系統編碼階段加入DES算法；在生成QR碼條碼樣本后，對于QR條碼進行預處理，去除空白區(qū)和位置定位探測圖形，產生一個載體圖，并且要統計其可嵌入的容量；針對QR碼數據容量和安全性的要求，必須對擬嵌入的圖像也就是水印圖進行預處理；將處理好的水印圖嵌入載體圖形成一個新的有水印的QR碼，最后寫成標準的BMP圖像格式。這就完成了加密算法和水印嵌入二維條碼的過程。對生成的嵌入有水印的QR碼進行一系列的抗攻擊試驗后，最后提取水印和分離出QR碼，通過比較和分析實驗結果得出實驗結論。（如圖2所示），圖2 加密防偽技術構想示意圖3. 擬解決的關鍵問題

33、（1）編碼技術中糾錯編碼的實現，即RS糾錯編碼原理與編程實現；（2）加密算法和數字水印相結合的QR碼防偽驗證技術。若所填內容超出此頁可另加頁，頁碼順延。三、研究方法、技術路線、試驗方案及其可行性論述1. 研究方法采用理論分析與實驗研究相結合的方法，從中小學營養(yǎng)餐食品安全跟蹤與追溯系統結構和二維碼生成系統的功能入手，根據我國食品安全法和二維碼國家編制相關規(guī)定而制定試驗方案，建立追溯系統的QR碼生成的軟件平臺，實現QR碼的編碼、糾錯及有效的防偽驗證，實現對食品加工及物流輸送全過程的有效監(jiān)控、管理和跟蹤追溯。2. 技術路線通過分析中小學營養(yǎng)餐可追溯系統的特點，確定本系統要完成的可跟蹤和可追溯功能，通

34、過搭建硬件平臺實現數據的自動采集，將采集的數據經過處理后進行數據編碼和糾錯編碼，再加入一定的DES加密算法，生成一個有加密算法的QR二維條碼樣本，將預處理后的水印圖嵌入到二維條碼中，最后把帶有水印圖的QR二維條碼寫成標準的BMP圖像格式。本課題技術路線如圖3所示。圖3 本課題技術路線3. 試驗方案(1) 根據國家標準(GB/T 18284 2000)制定詳細的編碼試驗方案。(2) 針對各種模式和不同糾錯級別與版本符號的編碼方式，分析每項的試驗方法、試驗過程、試驗結果和試驗分析。(3) 針對糾錯編碼，重點研究RS糾錯編碼原理和實現方法。(4) 經過大量比較和研究加密防偽算法，綜合考慮在食品安全領域的應用的經濟性與安全性，選定了DES和數字水印相結合的