二维码改进技术在动物检疫出证中的应用

张祯涛,刘金华,闫 强,王 涛,武 笑

(1.中国农业大学,北京 100094;2.山东省动物卫生监督所,山东济南 250022;3.乌兰察布市动物疫病预防控制中心,内蒙古乌兰察布 012000;4.北京农信通科技有限责任公司,北京 100190)

二维码改进技术在动物检疫出证中的应用

张祯涛1,2,刘金华1,闫 强3,王 涛4,武 笑4

(1.中国农业大学,北京 100094;2.山东省动物卫生监督所,山东济南 250022;3.乌兰察布市动物疫病预防控制中心,内蒙古乌兰察布 012000;4.北京农信通科技有限责任公司,北京 100190)

动物检疫出证过程中,存在机打检疫证明编号与实际使用的检疫证明编号不一致的错序问题.本文阐述了一种嵌有quot;特征码quot;的二维码改进技术.该技术通过动态截取动物检疫合格证明印刷编号最后2位数字,并将其作为quot;特征码quot;嵌入到检疫证明二维码的中央区域,实现了二维码机读和视读两种性能,提升了动物检疫证明的人工核对效率,进一步增强了动物检疫证明的防伪性能.

动物检疫;电子出证;二维码;特征码;防伪

自20世纪90年代以来,二维码凭借其信息容量大、可靠性高、内含文字及图像信息丰富、保密防伪性能强等特点,已被广泛应用于运输管理、物流仓储、信息交换和网银支付等领域[1].近年来,随着动物卫生监督信息化建设水平的不断提升,二维码技术在动物检疫监管领域的研究应用也取得了显著进展.北京市动物卫生监督抽检样品标识系统采用的二维码标签技术解决了过去纸质标签反复冻融后不易识读等问题,且缩短了样品的标识时间[1];河南省动物卫生监督所使用的二维码技术将检疫出证与证明查验相关联,通过扫描二维码实现了公路检查和屠宰环节的检疫证明查验,增强了检疫证明的防伪性能[2].

实行动物检疫电子出证以后,为便于使用机打出证,采用了新式的动物检疫合格证明.新式检疫证明以包为基本发放使用单位,按10位阿拉伯数字编号顺序依次印刷、散页装包.官方兽医在拆包、拿放和打印机搓纸、拾纸、打印过程中会发生所出具检疫证明编号与所使用检疫证明编号不一致的错序问题,批量出证时出错率更高.本研究提出了一种基于动物检疫出证的二维码改进技术(图1),研制了一种嵌有quot;特征码quot;的新型二维码,增加了二维码的人眼视读性能,提升了动物检疫出证信息的人工核验效率和纠错能力.

图1 二维码改进技术路线

1 采用的技术

1.1 QR二维码

QR二维码(以下简称,QR码)是矩阵式二维条码的一种,QR是英文quot;Quick Responsequot;的缩写,即快速反应的意思,源自发明者希望QR码可让其内容快速被解码.QR码与其他二维码相比,具有识读快、数据密度大、占用空间小的优势.此外,QR码中配置有校正图形,从二维码的外形求得校正图形中心点与实际校正图形中心点的误差,以此来修正各模快的中心距离,使其具有很强的纠错功能,如二维码损坏也可被正确识读.QR码有4个纠错等级:L(低)等级、M(中)等级、Q(标准)等级、H(高)等级,可分别修正7%、15%、25%、30%的字码.所以,动物检疫出证系统选择采用了QR码,并基于QR二维码的该种容错纠错能力对其进行改进.

1.2 Zxing库

Zxing由Google公司开发,是一个开放源代码的能够生成和解析二维码图像处理库,它提供了多种编程语言的应用开发接口.本研究需要用到的Zxing开发包函数接口包括:google.zxing.BarcodeFormat(设置二维码类型)、google.zxing.EncodeHintType(设置二维码参数)、google.zxing.MultiFormatWriter(编译生成二维码)、google.zxing.WriterException(监测写入异常)、google.zxing.client.j2se.MatrixToImageWriter( 图像数据输出)、google.zxing.common.BitMatrix(生成二维码位阵)、google.zxing.qrcode.decoder.ErrorCorrectionLevel(设置二维码纠错等级).

1.3 动物检疫出证系统开发包

动物检疫出证系统是一款用于动物检疫业务管理的信息化软件[3],采用面向对象的JAVA语言,保障了系统功能模块的易扩展性和易维护性,其中检疫出证模块的二维码生成包具有相对的独立性,为本研究的技术改进提供了很好的平台支撑.其开发运行环境主要包括:服务器操作系统Linux2.6+、数据库系统Oracle 11gr2、客户机系统Microsoft Win XP/7/8/10、浏览器Internet explorer 8.0以上版本;软件环境:JavaEE+Struts2.3+Hiber nate4.0+Spring3.0+Tomcat7+Log4j+Lodop.动物检疫出证系统开发包预先嵌入Zxing组件,在点击检疫证明quot;打印quot;按钮时,出证系统自动生成由该张检疫证明编号转换的二维码图像,与检疫证明数据一起输出至打印机.

2 改进方法

2.1 生成二维码

动物检疫出证系统预置了专门生成二维码的程序代码,系统每出具一张检疫证明,就会自动调用此程序生成一个具体的二维码图像,图像矩阵与动物检疫证明编号一一对应.本研究的二维码大小设置为70X70 pixel,纠错级别设置为H等级,调用Zxing库中的MultiFormatWriter().encode()和MatrixToImageWriter.toBufferedImage()方法.

2.2 嵌入特征码

选取动物检疫出证系统当前出具的动物检疫证明编号最后2位数字为quot;特征码quot;,并将其设置成具有迭代属性的字符串,字体大小为11磅.在已生成的二维码中央位置,填充一个11X10 pixel大小的白色矩形框,然后用Graphics.DrawString()方法在白色矩形框中画入quot;特征码quot;,最后使用ImageIO.Write()方法将嵌有quot;特征码quot;的二维码一同输出打印至动物检疫合格证明上.

2.3 改进实例

以动物检疫合格证明编号3731384512为例,将编号通过以上步骤转换为二维码(图2),从左到右依次为编号二维码、检疫证明quot;特征码quot;和嵌有quot;特征码quot;的二维码.使用智能手机扫描可以正确读取二维码储存的动物检疫证明编号信息;使用quot;移动动监quot;手机APP可以正确读取验证其所载的动物检疫证明出证数据.扫描检测表明,嵌有quot;特征码quot;的二维码可以被正确识读,并提高了二维码的视读性能.

图2 二维码改进实例

3 结论

3.1 实现了二维码的视读性,提升了动物检疫证明的人工核对效率

实际工作中,一旦发现动物检疫证明编号的错序问题,往往已错过最佳作废时机,尤其是全国跨省调运动物检疫出证数据共享和互联互通后[4],出证数据需及时上传至中央数据平台,而所出具的检疫证明早已随运输动物(动物产品)的车辆离开检疫地点,这给后续的监督检查工作造成极大困难.本研究提供的具有视读性能的二维码,便于官方兽医快速确认出证数据,在批量打印出具检疫证明时发挥的效果更为显著,有效提升了动物检疫证明的核对效率,防止了错序检疫证明进入流通环节.

3.2 嵌入quot;特征码quot;,增强了检疫证明的防伪性能

本研究通过使用substring()方法,动态获取检疫证明编号最后2位数字为quot;特征码quot;后,动物卫生监督执法人员既可使用智能手机扫描检疫证明上的二维码进行查验,又可以通过视读quot;特征码quot;与检疫证明上印刷编号最后2位数字是否一致,从而核验该检疫证明的真伪,进一步增强了检疫证明的防伪性能.

3.3 选择二维码中央区域为quot;特征码quot;放置区域,适应了人类视觉机制.

人类视觉机制研究表明,人眼对视觉场景中心区域的信号采用高密度采样并用高分辨率处理,而对周边区域的信号采用低密度采样并用低分辨率处理,从而形成视觉处理中的中央-周围结构,视觉系统将其大部分的处理单元集中在了感兴趣的中心区域[5-6].本研究选取二维码中央区域为quot;特征码quot;放置区域,很好地适应了人类视觉机制,便于官方兽医视觉识别.

[1]韩春来,李国峰,郭安娜,等.二维码技术在动物卫生监督抽检样品标识中的应用[J].中国动物检疫,2015,32(3):28-30.

[2]方旭,王玉顺,骆双庆,等.河南省动物检疫电子出证管理系统研究与应用探讨[J].中国动物检疫,2013,30(2):18-21.

[3]刘瑞菊,张祯涛,王宁,等.山东省动物检疫电子出证系统的建设与展望[J].中国动物检疫,2017,34(5):54-56.

[4]姚强,刘兴国,赵婷,等.动物检疫电子出证系统省级平台与中央平台对接的实施情况及要求[J].中国动物检疫,2016,33(2):38-40.

[5]KIENZLE W,FRANZ M O,SCHOLKOPF B,et al.Centersurround patterns emerge as optimal predicators for human saccade targets[J]. Journal of vision,2009,9(5):1-15.

[6]刘小丹,黄翠翠.中心区域可视二维条码的设计及编码方法[J].计算机工程与设计,2012,33(1):392-395.

(责任编辑:孙荣钊)

Application of Modified QR-code Technology in Issuing Animal Inspection and Quarantine Certificates

Zhang Zhentao1,2,Liu Jinhua1,Yan Qiang3,Wang Tao4,Wu Xiao4
(1. China Agricultural University,Beijing 100094;2. Shandong Animal Health Supervision Institution,Jinan,Shandong 250022;3. Ulanqab Animal Disease Prevention and Control Center,Ulanqab,Inner Mongolia 012000;4. Beijing Agricultural Information Technology Co. Ltd,Beijing 100190)

Given the mis-order problem that there exists inconsistency between the serial numbers of printed animal inspection and quarantine certificates and the ones in actual application,a modified QR-code technology of embedding specific numbers into QR codes was introduced. By dynamically capturing the last two printed numbers of animal inspection and quarantine certificates as the specific numbers,and putting them into central region of QR codes,the reading of QR codes by both machine and officials became feasible. As a conclusion,the modified technology enhanced manual checking efficiency,and further strengthen the anti-counterfeiting performance of animal inspection and quarantine certificates.

animal quarantine;electronic certificate;two-dimensional code;signature;security

S851.3

A

1005-944X(2017)12-0036-03

10.3969/j.issn.1005-944X.2017.12.009

刘金华