食品包装印刷中追溯码的隐藏技术

杨勇 王振蓉

目前全球食品安全事故频发，涉及门类多，影响范围广。一个很重要的原因就是食物从生产到流通缺乏有效监管。在食品加工业，生产厂家面临着如何向消费者提供安全放心食品的课题。食品一旦出现问题，厂家就会蒙受巨大的损失，品牌形象受损，甚而导致企业倒闭，所以现在很多企业正在积极引入食品安全追溯管理系统。对于食品安全追溯，企业通常的做法是在食品包装上贴上印有追溯码的追溯标签，通过追溯标签进行食品的安全追溯管理。然而，使用追溯标签既增加了企业的成本，又不美观，而且容易被仿造假冒。本文则探讨把追溯码隐藏到食品包装印刷中的技术，既能取代实物追溯标签，又能达到一定的防伪效果。

采用特殊的防伪工艺和防伪材料， 如激光光刻、激光全息图、激光防伪、荧光防伪、磁性防伪和隐形油墨等，可以把追溯码隐藏到食品包装中，但是它们的成本通常也很高，一些零售价格较低的食品则无法承受。下面重点研究使用数字水印防伪、隐形光栅防伪、二维码防伪、网屏编码防伪和RFID技术来实现食品包装印刷中追溯码的隐藏。这些隐藏技术直接在包装印刷的过程中来实现，不需要增加太多的额外成本。把追溯码嵌入到食品包装中，取代了实物的追溯标签，节省了标签成本，而且追溯码在视觉上是不可见的，在一定程度上能防止被仿造假冒，并且这些隐藏技术本身就具有一定的防伪作用，可以增加包装的防伪功能。使用对应的解码手段或者设备就可以从包装中提取到追溯码，完成食品的安全追溯功能。

追溯码的隐藏技术

1.數字水印技术

数字水印是基于内容的非密码机制的信息隐藏技术，通过对数据的内容做微量修改来嵌入水印信息，从而达到信息隐藏的目的。该过程不影响原来数据的正常使用，不改变原媒体的外观，是迄今为止唯一可以跨媒体应用的信息安全与防伪技术。嵌入的水印信息可以通过技术软件或者特定的设备提取出来。当前，在国际研究领域中盛行的数字水印技术是采用信号分析的理论，通过傅里叶变换、小波变换等手法，寻求肉眼不易发现的地方埋入信息。一个完整的数字水印系统包括两个阶段，即水印信息的嵌入和水印信息的提取。在食品包装印刷中运用数字水印的原理与在普通数字媒体中运用的原理基本上是一样的，只不过印刷品是以半色调的网点来再现连续调原稿的层次和颜色变化，而在提取或检测水印过程中要对印刷品进行扫描，在扫描中有一个模/数转换过程。因此在数字水印嵌入和提取或检测过程中，必须结合半色调加网技术和模/数转换的算法，把追溯码作为水印以视觉不可见的形式隐藏在食品包装印刷中，通过特定的检测设备就能提取到追溯码的信息，进行食品的安全追溯。

2.隐形光栅防伪技术

隐形光栅防伪技术是基于半色调图像加网技术与光栅材料的光学折射特性相结合的防伪方法。该方法主要用于对半色调图像进行防伪设置，半色调图像经过防伪处理后，隐藏在图像中的信息只能通过特定的光栅才能看到，如图1所示。该方法简便易行，对设备及印刷工艺没有太高的要求，在不增加生产成本的情况下即可达到防伪的目的，因此该防伪技术有较好的发展前景。

隐形光栅防伪技术又叫开锁防伪技术，隶属于版纹防伪技术。它是利用光线的干涉原理，通过线条的变化来表现隐藏文字和图像等信息，加上制作的膜片，稍稍调整角度即可使隐藏信息显现出来的一种防伪技术。隐形光栅防伪技术属于二线防伪技术，也是隐藏防伪技术，需要工具才能检验。该技术的设计在制版中完成，在印刷中实现，不增加额外的制作成本，其素材在选择上不受限制，制作形式极为广泛。它是一种利用光学原理进行信息隐藏的技术，使用相应的解码设备解码后可以显示出事先设计的隐含信息，起到了一定的防伪效果，非常适合运用到食品的外包装上。

3. 二维码技术

早期国际上普遍采用印刷EAN.UCC一维条码来嵌入追溯信息，它最大的优点在于简化输入，使用条码读取设备就可方便地进行信息输入，但是由于一维码存储的信息量小，在一定程度上使其应用范围受限，因此产生了二维码（Dimensional Barcode），图2为市面上见到的一些二维码。二维码是在两个方向（垂直和水平）上进行的编码和解码，使用平面（二维方向上）分布的图形来记录数据符号信息的，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，这大幅增加了编码容量以及完善了编码加密机制，从而拓展了它的应用范围。通过图像输入设备或光电扫描设备就可以自动识读以实现信息的自动处理。

然而，二维码不能隐含于文字、商标、图案等之中，必须独立地印刷在包装的某一部分上，不易于暗号化，置放在明处容易被造假者仿冒，防伪安全性差，而且二维码的编解码是公开的算法，因此二维码的防伪和防复制是需要解决的问题。二维码最大可以存储1000个左右的汉字，存储空间相对较大，因此我们可以采用信息加密的方式解决防伪和防复制的问题，加密后的二维码必须通过相应的解密算法才能读取到相应的信息，否则读取到的将是一堆乱码，从而无法使用。防伪二维码的出现为食品的追溯和防伪辨识提供了一种更加简单便捷、准确详实的方法，加大了造假者的造假成本，使其无利可图。

4. 网屏编码防伪技术

网屏编码防伪技术是天津阿波罗信息技术有限公司总裁顾泽苍在国家有关部委的直接支持下，经过长期的开发研制出来的具有自主知识产权的国际领先水平的编码新技术。最初，网屏编码是针对一维码和二维码的不足研制的，实际其应用领域远远超过了一维码和二维码的应用。网屏编码技术就是将传统的由有限的数字组成的肉眼可见的二维条码，转换为无限容量且隐形的网屏编码，通过改变图形网点的不同位置、不同方向、不同形状等方式排列组合，满屏编码覆盖在包装的最底层，从而达到不可复制、难以破译的效果，如图3所示。网屏编码防伪技术隐藏到包装印刷图像中的信息，即使专业人员使用高精度设备也不容易识别出在什么地方埋有信息，更不易破解出信息的内容。

网屏编码防伪技术是一种可在使用印刷机印刷文字或图像的同时，大量埋入不同文字或图像的编码新技术。它实现了真正意义上的数字化纸张，在A4纸上最多可植入6万个以上的汉字，存储60KB以上的声音、图像、视频以及Word、Excel等任意格式的文件。此外，在纸介质上即使埋入彩色图像，其画质也不会受到影响。它超强的抗攻击能力更是令人刮目相看，即使纸张污染、破损仍然可以正确识读出隐藏的信息。网屏编码技术的信息植入是通过计算机方式处理的，一次成型为印刷品菲林或是CTP版，采用普通油墨正常印刷即可，印刷时无需二次印刷，在整个工艺流程中无需增加任何工艺成本，用Speakun识别器读取信息就可以发出声音。

5.RFID技术

RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写，即无线射频识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境中。RFID电子标签除了目前成本相对较高，它具有体积小、容量大、寿命长、穿透力强、可重复使用、支持快速读写、可定位和长期跟踪管理等特点，在食品安全质量管理方面有着极大的应用潜力。

使用RFID读写器将食品的追溯码存储到电子标签芯片中，可以无线读取，多次写入和修改。芯片里的数据除了采用密码保护外，还可用一些加密算法和认证过程来实现安全管理，造假者很难破解和仿造出一模一样的电子标签。而且使用RFID技术可以一次同时读取多个标签，加快食品的流通速度，提高食品供应链的效率。但是由于目前缺少国家标准，仅有一些行业标准，不同企业使用的频率、编码及数据内容等都可能会存在差异，读写器和标签难以完全通用，不同企业之间的数据交换和协调受到了限制。

数字水印技术、隐形光栅防伪技术和网屏编码防伪技术隐藏的追溯码信息是不可见的，在视觉上对食品包装图案本身影响很小，几乎看不出来，然而二维码和RFID在食品包装上是视觉可见的。二维码不再仅仅是那些简单的黑白的小方框了，现在市面上已经出现了很多美观和具有创意的彩色二维码，印刷在食品包装上也非常美观。但是很少见到把RFID电子标签直接印刷到食品包装上，大部分都是通过裱贴工艺将RFID电子标签嵌入到包装夹层中，但仍然可以考虑把它直接印刷到包装上，融合其他包装装潢元素做出很好的食品包装。

数字水印技术、二维码技术和网屏编码防伪技术追溯码信息一旦嵌入进去就无法再添加或者修改了，而使用RFID电子标签可以在追溯的各个环节对嵌入到标签中的信息进行添加、修改和删除等操作。数字水印主要用于解决电子文件的防复制或防篡改等安全问题，对于抵抗印刷扫描信息容易被破坏这方面，水印算法还有待改进和提高，但作为印刷防伪的新技术，其优势也是很明显的。隐形光栅防伪技术主要用于对半色调图像进行防伪，它的使用范围容易受制于包装装潢设计的内容。二维码是视觉可见的，并且编解码算法公开，容易被復制假冒，用于防伪最好使用防伪二维码。但正是由于二维码编解码算法公开，目前它的应用范围是最广的，使用的人群也是最多的。网屏编码防伪技术非常优秀，但它属于商业专利，编解码算法是保密的，大范围普及应用比较困难。RFID电子标签中的数据存储容量大，可一次同时读写多个标签，可实现加密、数字签名和认证等防伪功能，但标签成本相对较高。

本文介绍的各种食品包装印刷中追溯码的隐藏技术，不需要增加太多的额外成本，在现有的食品包装印刷的基础上把追溯码隐藏到包装中，既节省了追溯标签成本，又能起到一定的防伪作用。通过解码手段或设备把追溯码从食品包装中提取出来，还能实现食品的安全追溯功能。企业可以根据自身的特点选择一种或者综合几种隐藏技术，把追溯码巧妙地隐藏到食品包装印刷中，加强食品包装的防伪和追溯水平。