摘  要: 網(wǎng)屏編碼是一種可在使用打印機和印刷機等在介質上打印或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。網(wǎng)屏編碼與目前常用于物品識別的二維碼、水印技術、RFID技術相比有明顯的優(yōu)勢。網(wǎng)屏編碼國家標準的制定工作正在進行中。
關鍵詞： 網(wǎng)屏編碼；二維碼；埋入；物聯(lián)網(wǎng)

    網(wǎng)屏編碼是天津阿波羅信息技術有限公司總裁顧澤蒼在國家有關部委的直接支持下，經(jīng)過長期的開發(fā)研制出來的具有自主知識產(chǎn)權的國際領先水平的編碼新技術。
    最初，網(wǎng)屏編碼是針對一維碼和二維碼的不足研制的，實際其應用領域遠遠超過一維和二維碼的應用。進入物聯(lián)網(wǎng)時代，網(wǎng)屏編碼不僅可大范圍替代二維碼、水印技術、RFID技術用來識別物品，還將會有更加豐富的應用。網(wǎng)屏編碼對紙介質印刷圖像的信息埋入具有最佳化的解決方案，特別是可以應用到多媒體印刷領域，將紙介質出版與電子出版融合，使不斷衰退的印刷行業(yè)復興。將網(wǎng)屏編碼識讀程序嵌入到手機中，可以解決手機上網(wǎng)的入口問題，實現(xiàn)網(wǎng)絡銷售的更加普及，促進手機增值業(yè)務的發(fā)展。利用R，G，B顏色與C，M，Y，K印刷顏色變換時，在某些顏色上的不可逆的特點可解決名牌商品的防偽問題。
網(wǎng)屏編碼特點
    目前世界上在打印和印刷介質上記錄信息的方法還僅限于幾何學的方法，而網(wǎng)屏編碼已突破了幾何學的方法，通過改變網(wǎng)屏網(wǎng)點的調(diào)制方式，以二維平面上波的傳播方式，用不同的力學模型等物理學的方法記錄信息，同時考慮印刷網(wǎng)屏的特性的信息記錄與信息埋藏。
    網(wǎng)屏編碼的信息記錄與信息埋藏的原理是通過改變網(wǎng)屏網(wǎng)點的物理學的特性，而不改變包括網(wǎng)點的灰度值等在內(nèi)的印刷網(wǎng)屏特性實現(xiàn)信息記錄與信息隱藏的，可同時在文字、照片、圖像、圖形中埋入大量信息。用網(wǎng)屏編碼進行信息隱藏時，采用與圖像的像素相同灰度的網(wǎng)屏編碼的網(wǎng)點進行置換，因此埋入信息后圖像的質量不會受大的影響。網(wǎng)屏編碼在網(wǎng)點的信息埋入原理如圖1所示。

    網(wǎng)屏編碼可以埋入在打印和印刷時的不同文字和圖像里，如圖2所示。

    目前使用600 dpi打印機可在A4紙上通過網(wǎng)屏編碼埋藏5萬以上的文字，存儲60 KB以上的聲音、圖像、數(shù)據(jù)庫等文件，同時還可打印正常的表格或文檔。
    網(wǎng)屏編碼不僅可以做到信息加密與信息隱藏相結合的高度機密的通信，同時隱藏到印刷圖像中的機密文件，即使專業(yè)人員使用高精度設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，如圖3所示。

      埋入網(wǎng)屏編碼的紙張即使受污染和破損，仍然可以正確識讀出隱藏的信息(產(chǎn)品指標為：污染與破損范圍在1/3以下)，如圖4所示。

      用網(wǎng)屏編碼隱藏的信息，與需要打印的數(shù)據(jù)可同往常一樣輸出到打印機進行打印。所不同的是在打印機與往常一樣打印正常文件的同時，還將以網(wǎng)屏編碼的形式打印附加信息。識別網(wǎng)屏編碼隱藏的信息時，可通過掃描儀、手機、傳真機、復印機、專用識讀機等設備讀取附加信息。
網(wǎng)屏編碼同國際現(xiàn)有技術的對比網(wǎng)屏編碼同二維條碼的對比
    為找到超市結算的一種簡便的方法，1932年由美國哈佛大學提出了一維條紋碼的提案，并被廣泛利用至今。為滿足寶石、半導體、制藥、機械等行業(yè)記錄更多信息的需求，1989年由美國Intermec公司開發(fā)了Code49，從此二維條碼誕生了。在此之后DataMatrix、MaxiCode、ArrayTag等相繼登場，在日本也開發(fā)了CPCode、QRCode，并被列入國際標準。
    但是由于二維條碼是在一維條碼的基礎上產(chǎn)生出來的，因此很難跳出一維條碼的局限。首先，所有的二維條碼的提案仍然采用將黑色區(qū)域表示信息代碼“1”，白色區(qū)域表示信息代碼“0”，而沒考慮利用圖形變化來直接地表示一個多信息位代碼(Multi Bit)，造成信息表示的冗長。其次，二維條碼同一維條碼一樣必須單獨出現(xiàn)，占用了空間，影響印刷物的美觀，而且易于被復制，安全性差。
    與15年前二維條碼出現(xiàn)時的硬件設備條件相比，打印設備、掃描設備都有了很大發(fā)展，精度也不斷提高?，F(xiàn)在，1 200 dpi、2 400 dpi高精度的打印機、掃描儀已司空見慣。在金融保險領域中，提出了對紙介質文件的防偽防復制的要求，以及對商務文件的自動讀取要求。特別是在金融行業(yè)中，作為具有法律依據(jù)的商務文件，法律上規(guī)定一定要打印在紙上或通過不可涂改的PDF電子文件的形式做成。為實現(xiàn)辦公自動化的要求，商務文件中的大量數(shù)據(jù)如何能自動地輸入到計算機中將成為用戶關注的熱點，這些信息如能直接埋入紙上或PDF電子文件中，將會更加安全、方便。而目前的二維條碼技術在信息描述、定位、信息設置以及與其他印刷圖像的混合等方面從一開始就沒有被考慮，很難適應時代發(fā)展的需求。
    二維條碼有堆積式及行列式兩種類型，國際上代表性的堆積式二維條碼有“PDF417”，“代碼49”等，作為行列式二維條碼有“代碼1”，“數(shù)據(jù)碼”等，日本的“QR碼”與“CP碼”都屬于行列式二維條碼。
    二維條碼的缺點是：(1)占用空間，需要專用的地方印刷二維條碼；(2)不能同印刷內(nèi)容混合在一起；(3)不能作為信息隱藏的手段；(4)標識的信息量少；(5)外表不美觀。
    網(wǎng)屏編碼的優(yōu)勢：(1)不占用空間，不需要專用的地方；(2)可同打印、印刷內(nèi)容混在一起打印、印刷；(3)可作為信息隱藏的手段；(4)埋入的信息量多；(5)外表美觀。
網(wǎng)屏編碼同數(shù)字水印技術的對比
    2000年以來，以美國的研究者為核心的數(shù)字水印理論的研究在全球非常盛行，有大量的論文被發(fā)表。但絕大多數(shù)水印技術是為解決電子圖像的信息隱藏問題，很少涉及在印刷圖像上的應用范例的論述。
    當前，在國際研究領域中盛行的數(shù)字水印技術，是采用信號分析的理論，通過傅里葉變換、小波變換等的手法，尋求肉眼不易發(fā)現(xiàn)的地方埋入信息。這種方法對電子圖像進行信息埋入效果很好。但在印刷圖像的應用上，因沒有考慮印刷網(wǎng)屏理論，不能解決在RGB顏色空間變換到CMYK顏色空間中埋入的信息被破壞的問題，因此很少見到發(fā)表過有關成功應用的例子。
    日本代表性的數(shù)字水印技術成果，是由日本沖電氣株式會社發(fā)明的證書防篡改的成果。該成果可通過證件的底紋背景最大埋入數(shù)百字節(jié)的信息。同日本沖電氣株式會社發(fā)明的證書防篡改的成果相比，網(wǎng)屏編碼在底紋背景上可埋入數(shù)萬字節(jié)的信息，也就是說同數(shù)字水印技術相比具有100倍以上的信息埋入的容量優(yōu)勢。
網(wǎng)屏編碼同RFID的對比
    當前，國家有關部門對RFID應用給以大力支持，社會上的相關研究單位和企業(yè)投入大量資金和人力進行推廣應用，但是還未能見到預期的成效。其主要原因是RFID芯片的價格、埋入工藝、射頻傳輸可靠性、市場需求和維護成本等問題。
    2000年以來人們熱衷于RFID射頻芯片的應用，也有一些成功的應用案例，而且依據(jù)摩根定理，這種RFID射頻芯片的價格應該非常低廉。然而，經(jīng)過近十年來的努力，人們終于發(fā)現(xiàn)RFID射頻芯片的價格遠遠高于人們的期望值，在大型體育或娛樂場所的入場券、軌道交通的乘車票等急需埋藏數(shù)據(jù)量大、價格低廉的解決方案中用不上RFID。
    相比之下，采用網(wǎng)屏編碼可取代目前RFID的許多設想中的應用領域，并有顯著的推廣應用優(yōu)勢。
網(wǎng)屏編碼應用前景
    值得關注的是，正當紙介質出版不斷地被電子出版所取代的同時，多媒體的記錄媒體也從磁帶記錄媒體、CD-ROM記錄媒體進化到了SD卡固體記錄媒體。然而，紙介質的直感性、證據(jù)性、便利性以及廉價性等固有的特點，致使紙介質出版雖然有減少的趨勢，但可以肯定紙介質出版絕不會消亡。
    特別是將可使紙介質出版與電子出版融為一體化的網(wǎng)屏編碼技術的識別模塊，嵌入到手機中時，隨著這種新型手機的普及，必然會推動多媒體印刷出版物的蓬勃發(fā)展，這將是印刷行業(yè)繼活字印刷到計算機排版的第一次印刷行業(yè)的革命之后，又一次紙介質出版與電子出版融合的革命性發(fā)展。同時，人們用嵌有網(wǎng)屏編碼識別模塊的手機，可方便地從物聯(lián)網(wǎng)中那些標有用網(wǎng)屏編碼技術埋入信息標識的物品的標簽、說明表中方便地、隨時不受環(huán)境限制地讀取該物品的更多信息。
    針對多媒體印刷的現(xiàn)狀，最近國內(nèi)出現(xiàn)的配多媒體讀物的點讀筆產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，多數(shù)是購入臺灣某微處理器公司的專用點讀筆識別芯片設計而成的，因此這個技術實質是臺灣的技術。這家臺灣公司先后推出OID1代碼的識別芯片以及OID2代碼的識別芯片。OID1代碼按照通常的二維條碼的構成方法，由6×6的點陣組合構成的12 bit的代碼，這種代碼不適于信息埋藏，而且只能組合4 096個代碼，遠遠適應不了實際應用的要求。OID2代碼大大突破OID1代碼的局限，通過實現(xiàn)點陣的不同位置來記錄信息，可實現(xiàn)2字節(jié)以上的信息記錄與隱藏。然而，OID2代碼的每一組信息單元只有一條水平基準點陣與一條垂直基準點陣，而形成基準必須要有兩條水平基準點陣與兩條垂直基準點陣，因此要想在任意位置上讀到兩條水平基準點陣與兩條垂直基準點陣，需要擴大一倍以上的讀取面積。另外，OID2代碼的結構只允許使用1 200 dpi以上的印刷設備或打印機設備，不支持一般的600 dpi的普通打印機，再有OID2代碼沒有考慮印刷圖像的網(wǎng)屏特性，不具有防止印刷圖像的干涉的能力。特別是OID2代碼利用網(wǎng)點不同的位置記錄多比特信息與網(wǎng)屏編碼在中國以及國際上的專利相抵觸，因此，其產(chǎn)品在國際上很多國家是不準許銷售的。
    網(wǎng)屏編碼自主知識產(chǎn)權所有者，天津阿波羅信息技術有限公司總裁顧澤蒼先生在日本獲得了2項專利權，同時也向美國申請了專利，在中國申請了30多個專利，現(xiàn)已獲得專利權4項，在該領域上大大領先于國際水平。
    網(wǎng)屏編碼技術還可用來進行打印機、復印機的信息防偽，可以用網(wǎng)屏編碼技術低成本、方便地提高物聯(lián)網(wǎng)上物品的信息安全。由于用網(wǎng)屏編碼技術可簡便地通過打印機和印刷機等與可讀信息一同產(chǎn)生隱藏信息，可用于開發(fā)文字、圖像、多媒體等多種用途的隱藏信息識別設備，其應用領域將會非常廣闊。
    目前，用網(wǎng)屏編碼技術埋入信息的打印發(fā)票防偽系統(tǒng)解決方案、各種車票防偽印刷解決方案及識別網(wǎng)屏編碼技術埋入信息的點讀筆和裝置也都先后研制出來。中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會已組織天津阿波羅信息技術有限公司和北京公達數(shù)碼科技有限公司等單位完成網(wǎng)屏編碼國家標準的報批準備工作，有關材料經(jīng)國家信息技術標準委員會通過，已轉報到國家標準化委員會待批。網(wǎng)屏編碼國家標準的制定會有效推動網(wǎng)屏編碼在物聯(lián)網(wǎng)和全國各行業(yè)的應用。