中国软件行业协会嵌入式系统分会郭淳学

网屏编码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一维和二维码的应用。进入物联网时代，网屏编码不仅可大范围替代二维码、水印技术、RFID技术用来识别物品，还将会有更加丰富的应用。网屏编码对纸介质印刷图像的信息埋入具有最佳化的解决方案，特别是可以应用到多媒体印刷领域，将纸介质出版与电子出版融合，使不断衰退的印刷行业复兴。将网屏编码识读程序嵌入到手机中，可以解决手机上网的入口问题，实现网络销售的更加普及，促进手机增值业务的发展。利用R，G，B颜色与C，M，Y，K印刷颜色变换时，在某些颜色上的不可逆的特点可解决名牌商品的防伪问题。

网屏编码特点

目前世界上在打印和印刷介质上记录信息的方法还仅限于几何学的方法，而网屏编码已突破了几何学的方法，通过改变网屏网点的调制方式，以二维平面上波的传播方式，用不同的力学模型等物理学的方法记录信息，同时考虑印刷网屏的特性的信息记录与信息埋藏。

网屏编码的信息记录与信息埋藏的原理是通过改变网屏网点的物理学的特性，而不改变包括网点的灰度值等在内的印刷网屏特性实现信息记录与信息隐藏的，可同时在文字、照片、图像、图形中埋入大量信息。用网屏编码进行信息隐藏时，采用与图像的像素相同灰度的网屏编码的网点进行置换，因此埋入信息后图像的质量不会受大的影响。网屏编码在网点的信息埋入原理如图1所示。

网屏编码可以埋入在打印和印刷时的不同文字和图像里，如图2所示。

目前使用600 dpi打印机可在A4纸上通过网屏编码埋藏5万以上的文字，存储60 KB以上的声音、图像、数据库等文件，同时还可打印正常的表格或文档。

网屏编码不仅可以做到信息加密与信息隐藏相结合的高度机密的通信，同时隐藏到印刷图像中的机密文件，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，如图3所示。

埋入网屏编码的纸张即使受污染和破损，仍然可以正确识读出隐藏的信息(产品指标为:污染与破损范围在1/3以下)，如图4所示。

用网屏编码隐藏的信息，与需要打印的数据可同往常一样输出到打印机进行打印。所不同的是在打印机与往常一样打印正常文件的同时，还将以网屏编码的形式打印附加信息。识别网屏编码隐藏的信息时，可通过扫描仪、手机、传真机、复印机、专用识读机等设备读取附加信息。

网屏编码同国际现有技术的对比

网屏编码同二维条码的对比

为找到超市结算的一种简便的方法，1932年由美国哈佛大学提出了一维条纹码的提案，并被广泛利用至今。为满足宝石、半导体、制药、机械等行业记录更多信息的需求，1989年由美国Intermec公司开发了Code49，从此二维条码诞生了。在此之后DataMatrix、MaxiCode、ArrayTag等相继登场，在日本也开发了CPCode、QRCode，并被列入国际标准。

但是由于二维条码是在一维条码的基础上产生出来的，因此很难跳出一维条码的局限。首先，所有的二维条码的提案仍然采用将黑色区域表示信息代码“1”，白色区域表示信息代码“0”，而没考虑利用图形变化来直接地表示一个多信息位代码(Multi Bit)，造成信息表示的冗长。其次，二维条码同一维条码一样必须单独出现，占用了空间，影响印刷物的美观，而且易于被复制，安全性差。

与15年前二维条码出现时的硬件设备条件相比，打印设备、扫描设备都有了很大发展，精度也不断提高。现在，1 200 dpi、2 400 dpi高精度的打印机、扫描仪已司空见惯。在金融保险领域中，提出了对纸介质文件的防伪防复制的要求，以及对商务文件的自动读取要求。特别是在金融行业中，作为具有法律依据的商务文件，法律上规定一定要打印在纸上或通过不可涂改的PDF电子文件的形式做成。为实现办公自动化的要求，商务文件中的大量数据如何能自动地输入到计算机中将成为用户关注的热点，这些信息如能直接埋入纸上或PDF电子文件中，将会更加安全、方便。而目前的二维条码技术在信息描述、定位、信息设置以及与其他印刷图像的混合等方面从一开始就没有被考虑，很难适应时代发展的需求。

二维条码有堆积式及行列式两种类型，国际上代表性的堆积式二维条码有“PDF417”，“代码49”等，作为行列式二维条码有“代码1”，“数据码”等，日本的“QR码”与“CP码”都属于行列式二维条码。

二维条码的缺点是:(1)占用空间，需要专用的地方印刷二维条码；(2)不能同印刷内容混合在一起；(3)不能作为信息隐藏的手段；(4)标识的信息量少；(5)外表不美观。

网屏编码的优势:(1)不占用空间，不需要专用的地方；(2)可同打印、印刷内容混在一起打印、印刷；(3)可作为信息隐藏的手段；(4)埋入的信息量多；(5)外表美观。

网屏编码同数字水印技术的对比

2000年以来，以美国的研究者为核心的数字水印理论的研究在全球非常盛行，有大量的论文被发表。但绝大多数水印技术是为解决电子图像的信息隐藏问题，很少涉及在印刷图像上的应用范例的论述。

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、小波变换等的手法，寻求肉眼不易发现的地方埋入信息。这种方法对电子图像进行信息埋入效果很好。但在印刷图像的应用上，因没有考虑印刷网屏理论，不能解决在RGB颜色空间变换到CMYK颜色空间中埋入的信息被破坏的问题，因此很少见到发表过有关成功应用的例子。

日本代表性的数字水印技术成果，是由日本冲电气株式会社发明的证书防篡改的成果。该成果可通过证件的底纹背景最大埋入数百字节的信息。同日本冲电气株式会社发明的证书防篡改的成果相比，网屏编码在底纹背景上可埋入数万字节的信息，也就是说同数字水印技术相比具有100倍以上的信息埋入的容量优势。

网屏编码同RFID的对比

当前，国家有关部门对RFID应用给以大力支持，社会上的相关研究单位和企业投入大量资金和人力进行推广应用，但是还未能见到预期的成效。其主要原因是RFID芯片的价格、埋入工艺、射频传输可靠性、市场需求和维护成本等问题。

2000年以来人们热衷于RFID射频芯片的应用，也有一些成功的应用案例，而且依据摩根定理，这种RFID射频芯片的价格应该非常低廉。然而，经过近十年来的努力，人们终于发现RFID射频芯片的价格远远高于人们的期望值，在大型体育或娱乐场所的入场券、轨道交通的乘车票等急需埋藏数据量大、价格低廉的解决方案中用不上RFID。

相比之下，采用网屏编码可取代目前RFID的许多设想中的应用领域，并有显著的推广应用优势。

网屏编码应用前景

值得关注的是，正当纸介质出版不断地被电子出版所取代的同时，多媒体的记录媒体也从磁带记录媒体、CD-ROM记录媒体进化到了SD卡固体记录媒体。然而，纸介质的直感性、证据性、便利性以及廉价性等固有的特点，致使纸介质出版虽然有减少的趋势，但可以肯定纸介质出版绝不会消亡。

特别是将可使纸介质出版与电子出版融为一体化的网屏编码技术的识别模块，嵌入到手机中时，随着这种新型手机的普及，必然会推动多媒体印刷出版物的蓬勃发展，这将是印刷行业继活字印刷到计算机排版的第一次印刷行业的革命之后，又一次纸介质出版与电子出版融合的革命性发展。同时，人们用嵌有网屏编码识别模块的手机，可方便地从物联网中那些标有用网屏编码技术埋入信息标识的物品的标签、说明表中方便地、随时不受环境限制地读取该物品的更多信息。

针对多媒体印刷的现状，最近国内出现的配多媒体读物的点读笔产品的生产厂家，多数是购入台湾某微处理器公司的专用点读笔识别芯片设计而成的，因此这个技术实质是台湾的技术。这家台湾公司先后推出OID1代码的识别芯片以及OID2代码的识别芯片。OID1代码按照通常的二维条码的构成方法，由6×6的点阵组合构成的12 bit的代码，这种代码不适于信息埋藏，而且只能组合4 096个代码，远远适应不了实际应用的要求。OID2代码大大突破OID1代码的局限，通过实现点阵的不同位置来记录信息，可实现2字节以上的信息记录与隐藏。然而，OID2代码的每一组信息单元只有一条水平基准点阵与一条垂直基准点阵，而形成基准必须要有两条水平基准点阵与两条垂直基准点阵，因此要想在任意位置上读到两条水平基准点阵与两条垂直基准点阵，需要扩大一倍以上的读取面积。另外，OID2代码的结构只允许使用1 200 dpi以上的印刷设备或打印机设备，不支持一般的600 dpi的普通打印机，再有OID2代码没有考虑印刷图像的网屏特性，不具有防止印刷图像的干涉的能力。特别是OID2代码利用网点不同的位置记录多比特信息与网屏编码在中国以及国际上的专利相抵触，因此，其产品在国际上很多国家是不准许销售的。

网屏编码自主知识产权所有者，天津阿波罗信息技术有限公司总裁顾泽苍先生在日本获得了2项专利权，同时也向美国申请了专利，在中国申请了30多个专利，现已获得专利权4项，在该领域上大大领先于国际水平。

网屏编码技术还可用来进行打印机、复印机的信息防伪，可以用网屏编码技术低成本、方便地提高物联网上物品的信息安全。由于用网屏编码技术可简便地通过打印机和印刷机等与可读信息一同产生隐藏信息，可用于开发文字、图像、多媒体等多种用途的隐藏信息识别设备，其应用领域将会非常广阔。

目前，用网屏编码技术埋入信息的打印发票防伪系统解决方案、各种车票防伪印刷解决方案及识别网屏编码技术埋入信息的点读笔和装置也都先后研制出来。中国软件行业协会嵌入式系统分会已组织天津阿波罗信息技术有限公司和北京公达数码科技有限公司等单位完成网屏编码国家标准的报批准备工作，有关材料经国家信息技术标准委员会通过，已转报到国家标准化委员会待批。网屏编码国家标准的制定会有效推动网屏编码在物联网和全国各行业的应用。