食品包裝印刷中追溯碼的隱藏技術

楊勇 王振蓉

目前全球食品安全事故頻發，涉及門類多，影響范圍廣。一個很重要的原因就是食物從生產到流通缺乏有效監管。在食品加工業，生產廠家面臨著如何向消費者提供安全放心食品的課題。食品一旦出現問題，廠家就會蒙受巨大的損失，品牌形象受損，甚而導致企業倒閉，所以現在很多企業正在積極引入食品安全追溯管理系統。對于食品安全追溯，企業通常的做法是在食品包裝上貼上印有追溯碼的追溯標簽，通過追溯標簽進行食品的安全追溯管理。然而，使用追溯標簽既增加了企業的成本，又不美觀，而且容易被仿造假冒。本文則探討把追溯碼隱藏到食品包裝印刷中的技術，既能取代實物追溯標簽，又能達到一定的防偽效果。

采用特殊的防偽工藝和防偽材料， 如激光光刻、激光全息圖、激光防偽、熒光防偽、磁性防偽和隱形油墨等，可以把追溯碼隱藏到食品包裝中，但是它們的成本通常也很高，一些零售價格較低的食品則無法承受。下面重點研究使用數字水印防偽、隱形光柵防偽、二維碼防偽、網屏編碼防偽和RFID技術來實現食品包裝印刷中追溯碼的隱藏。這些隱藏技術直接在包裝印刷的過程中來實現，不需要增加太多的額外成本。把追溯碼嵌入到食品包裝中，取代了實物的追溯標簽，節省了標簽成本，而且追溯碼在視覺上是不可見的，在一定程度上能防止被仿造假冒，并且這些隱藏技術本身就具有一定的防偽作用，可以增加包裝的防偽功能。使用對應的解碼手段或者設備就可以從包裝中提取到追溯碼，完成食品的安全追溯功能。

追溯碼的隱藏技術

1.數字水印技術

數字水印是基于內容的非密碼機制的信息隱藏技術，通過對數據的內容做微量修改來嵌入水印信息，從而達到信息隱藏的目的。該過程不影響原來數據的正常使用，不改變原媒體的外觀，是迄今為止唯一可以跨媒體應用的信息安全與防偽技術。嵌入的水印信息可以通過技術軟件或者特定的設備提取出來。當前，在國際研究領域中盛行的數字水印技術是采用信號分析的理論，通過傅里葉變換、小波變換等手法，尋求肉眼不易發現的地方埋入信息。一個完整的數字水印系統包括兩個階段，即水印信息的嵌入和水印信息的提取。在食品包裝印刷中運用數字水印的原理與在普通數字媒體中運用的原理基本上是一樣的，只不過印刷品是以半色調的網點來再現連續調原稿的層次和顏色變化，而在提取或檢測水印過程中要對印刷品進行掃描，在掃描中有一個模/數轉換過程。因此在數字水印嵌入和提取或檢測過程中，必須結合半色調加網技術和模/數轉換的算法，把追溯碼作為水印以視覺不可見的形式隱藏在食品包裝印刷中，通過特定的檢測設備就能提取到追溯碼的信息，進行食品的安全追溯。

2.隱形光柵防偽技術

隱形光柵防偽技術是基于半色調圖像加網技術與光柵材料的光學折射特性相結合的防偽方法。該方法主要用于對半色調圖像進行防偽設置，半色調圖像經過防偽處理后，隱藏在圖像中的信息只能通過特定的光柵才能看到，如圖1所示。該方法簡便易行，對設備及印刷工藝沒有太高的要求，在不增加生產成本的情況下即可達到防偽的目的，因此該防偽技術有較好的發展前景。

隱形光柵防偽技術又叫開鎖防偽技術，隸屬于版紋防偽技術。它是利用光線的干涉原理，通過線條的變化來表現隱藏文字和圖像等信息，加上制作的膜片，稍稍調整角度即可使隱藏信息顯現出來的一種防偽技術。隱形光柵防偽技術屬于二線防偽技術，也是隱藏防偽技術，需要工具才能檢驗。該技術的設計在制版中完成，在印刷中實現，不增加額外的制作成本，其素材在選擇上不受限制，制作形式極為廣泛。它是一種利用光學原理進行信息隱藏的技術，使用相應的解碼設備解碼后可以顯示出事先設計的隱含信息，起到了一定的防偽效果，非常適合運用到食品的外包裝上。

3. 二維碼技術

早期國際上普遍采用印刷EAN.UCC一維條碼來嵌入追溯信息，它最大的優點在于簡化輸入，使用條碼讀取設備就可方便地進行信息輸入，但是由于一維碼存儲的信息量小，在一定程度上使其應用范圍受限，因此產生了二維碼（Dimensional Barcode），圖2為市面上見到的一些二維碼。二維碼是在兩個方向（垂直和水平）上進行的編碼和解碼，使用平面（二維方向上）分布的圖形來記錄數據符號信息的，在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，這大幅增加了編碼容量以及完善了編碼加密機制，從而拓展了它的應用范圍。通過圖像輸入設備或光電掃描設備就可以自動識讀以實現信息的自動處理。

然而，二維碼不能隱含于文字、商標、圖案等之中，必須獨立地印刷在包裝的某一部分上，不易于暗號化，置放在明處容易被造假者仿冒，防偽安全性差，而且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是需要解決的問題。二維碼最大可以存儲1000個左右的漢字，存儲空間相對較大，因此我們可以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。防偽二維碼的出現為食品的追溯和防偽辨識提供了一種更加簡單便捷、準確詳實的方法，加大了造假者的造假成本，使其無利可圖。

4. 網屏編碼防偽技術

網屏編碼防偽技術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，經過長期的開發研制出來的具有自主知識產權的國際領先水平的編碼新技術。最初，網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了一維碼和二維碼的應用。網屏編碼技術就是將傳統的由有限的數字組成的肉眼可見的二維條碼，轉換為無限容量且隱形的網屏編碼，通過改變圖形網點的不同位置、不同方向、不同形狀等方式排列組合，滿屏編碼覆蓋在包裝的最底層，從而達到不可復制、難以破譯的效果，如圖3所示。網屏編碼防偽技術隱藏到包裝印刷圖像中的信息，即使專業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容。

網屏編碼防偽技術是一種可在使用印刷機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。它實現了真正意義上的數字化紙張，在A4紙上最多可植入6萬個以上的漢字，存儲60KB以上的聲音、圖像、視頻以及Word、Excel等任意格式的文件。此外，在紙介質上即使埋入彩色圖像，其畫質也不會受到影響。它超強的抗攻擊能力更是令人刮目相看，即使紙張污染、破損仍然可以正確識讀出隱藏的信息。網屏編碼技術的信息植入是通過計算機方式處理的，一次成型為印刷品菲林或是CTP版，采用普通油墨正常印刷即可，印刷時無需二次印刷，在整個工藝流程中無需增加任何工藝成本，用Speakun識別器讀取信息就可以發出聲音。

5.RFID技術

RFID是英文“Radio Frequency Identification”的縮寫，即無線射頻識別技術，是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境中。RFID電子標簽除了目前成本相對較高，它具有體積小、容量大、壽命長、穿透力強、可重復使用、支持快速讀寫、可定位和長期跟蹤管理等特點，在食品安全質量管理方面有著極大的應用潛力。

使用RFID讀寫器將食品的追溯碼存儲到電子標簽芯片中，可以無線讀取，多次寫入和修改。芯片里的數據除了采用密碼保護外，還可用一些加密算法和認證過程來實現安全管理，造假者很難破解和仿造出一模一樣的電子標簽。而且使用RFID技術可以一次同時讀取多個標簽，加快食品的流通速度，提高食品供應鏈的效率。但是由于目前缺少國家標準，僅有一些行業標準，不同企業使用的頻率、編碼及數據內容等都可能會存在差異，讀寫器和標簽難以完全通用，不同企業之間的數據交換和協調受到了限制。

數字水印技術、隱形光柵防偽技術和網屏編碼防偽技術隱藏的追溯碼信息是不可見的，在視覺上對食品包裝圖案本身影響很小，幾乎看不出來，然而二維碼和RFID在食品包裝上是視覺可見的。二維碼不再僅僅是那些簡單的黑白的小方框了，現在市面上已經出現了很多美觀和具有創意的彩色二維碼，印刷在食品包裝上也非常美觀。但是很少見到把RFID電子標簽直接印刷到食品包裝上，大部分都是通過裱貼工藝將RFID電子標簽嵌入到包裝夾層中，但仍然可以考慮把它直接印刷到包裝上，融合其他包裝裝潢元素做出很好的食品包裝。

數字水印技術、二維碼技術和網屏編碼防偽技術追溯碼信息一旦嵌入進去就無法再添加或者修改了，而使用RFID電子標簽可以在追溯的各個環節對嵌入到標簽中的信息進行添加、修改和刪除等操作。數字水印主要用于解決電子文件的防復制或防篡改等安全問題，對于抵抗印刷掃描信息容易被破壞這方面，水印算法還有待改進和提高，但作為印刷防偽的新技術，其優勢也是很明顯的。隱形光柵防偽技術主要用于對半色調圖像進行防偽，它的使用范圍容易受制于包裝裝潢設計的內容。二維碼是視覺可見的，并且編解碼算法公開，容易被復制假冒，用于防偽最好使用防偽二維碼。但正是由于二維碼編解碼算法公開，目前它的應用范圍是最廣的，使用的人群也是最多的。網屏編碼防偽技術非常優秀，但它屬于商業專利，編解碼算法是保密的，大范圍普及應用比較困難。RFID電子標簽中的數據存儲容量大，可一次同時讀寫多個標簽，可實現加密、數字簽名和認證等防偽功能，但標簽成本相對較高。

本文介紹的各種食品包裝印刷中追溯碼的隱藏技術，不需要增加太多的額外成本，在現有的食品包裝印刷的基礎上把追溯碼隱藏到包裝中，既節省了追溯標簽成本，又能起到一定的防偽作用。通過解碼手段或設備把追溯碼從食品包裝中提取出來，還能實現食品的安全追溯功能。企業可以根據自身的特點選擇一種或者綜合幾種隱藏技術，把追溯碼巧妙地隱藏到食品包裝印刷中，加強食品包裝的防偽和追溯水平。