证件防伪技术及其在大型体育赛事证件中的应用

张秋杰 公安部第一研究所

引言

随着我国综合国力的不断提升，国家在政治、经济、科技、文化、体育等领域取得了巨大成绩。以国家、政府为主导背景的国际性大型综合体育赛事日渐增多，规模与影响日益扩大。仅以奥运赛事为例，目前我国已成功举办了2008年北京奥运会、2014年南京青奥会、2022年北京冬奥会三次奥运赛事。

大型体育赛事中，证件是确认参与者真实身份及其进入场馆和分区的合法凭证。通过对证件的有效管理和准确查验，实现对所有参与人员进入场馆和指定活动区域的权限管理，是维护大型体育赛事安全秩序以及场馆人员和设施安全的有效保障，也是确保赛事圆满举办的重要一环。因此，证件防伪措施是否有效，直接关系到赛事的安全。寻求合理、可靠的证件防伪应用技术历来是我国大型体育赛事安保工作的重要内容和技术保障。

一、证件防伪设计原则

在证件领域，防伪的实质可理解为：用特定的技术与材料、特定的工艺（含特定设备）加工一种产品，在一定时期和范围内不易被仿制和复制，并在规定条件下，可与仿制品和复制品准确区别的技术[1]。鉴于证件在大型体育赛事中的重要作用，一般采用多种组合的防伪措施和技术手段，以确保证件难以伪造、变造。大型体育赛事证件防伪设计遵循以下原则：

（1）基材采用易于辨识、防伪性能高的物理防伪材料，便于查验；

（2）防伪单项技术要具备一定的独特性、可控性和批量生产、制作的可操作性；

（3）合理运用各项防伪技术，配合多重防伪查验手段，实现难以伪造、变造的目标，整体抗攻击时间至少要达半年以上；

（4）内嵌RFID电子芯片，支持非接触式查验方式。

二、防伪技术在大型体育赛事证件中的应用

大型体育赛事一般设有多个制证中心（制证点）。根据赛事服务水平要求，既要在制证中心大批量制证，又要在场馆现场快速制证。为满足现场制证操作简单、速度快、质量一致的要求，大型体育赛事证件多采用塑封工艺，用彩色激光打印机一次性完成证件的公共信息和个人信息打印后，再使用塑封机完成证件塑封。不同证件工艺选择的证件材料和防伪技术有所不同。

大型体育赛事证件通常综合使用物理防伪、光学防伪、数字防伪多种组合的防伪措施和技术手段，确保证件具备抗篡改、防伪造、防变造等性能，使用的防伪材料通常包括了防伪纸张、防伪油墨、防伪塑封套、防伪标签、RFID电子芯片等。

（一）物理防伪的应用

1.防伪纸张

证件使用的纸张一般都是由特定造纸厂生产的。防伪纸张的特殊材料、生产工艺、生产技术受到严格控制，通常来讲不易被仿造。目前比较常用的防伪纸张主要是水印防伪纸、安全线防伪纸、纤维防伪纸等[2]。为提高证件防伪等级，大型体育赛事证件使用的防伪纸张通常含有定制水印防伪图案、无色荧光纤维等多种防伪措施。

（1）定制水印

将特定图案制成专用水印图案，透光观察可见具有浮雕形、可透视、可触摸的图像。定制水印图案中，同时存有透光性差和透光性强的两种水印效果。透光观察时，水印透光性差的部分比纸面非水印图案部分颜色深，图案透光性强的部分比纸面非水印图案部分颜色浅，形成强烈的明暗层次对比。

（2）无色荧光纤维

在防伪纸张中应用单根多色的隐形荧光纤维，在自然光下观察无色，在紫外灯照射下单根荧光纤维呈现出多种亮丽的荧光。荧光纤维进行了特殊处理，纸张一面纤维为“一”字型，纸张另一面纤维为“C”字型，增加了仿造难度。

2.防伪油墨

防伪油墨采用具有特殊功能的颜料，在一定外界条件下产生颜色、光泽等变化，这是现代新型防伪技术的重要手段。目前常见的防伪油墨主要有光敏防伪油墨、紫外激发荧光防伪油墨、日光激发变色防伪油墨、红外激发荧光防伪油墨、热敏变色防伪油墨、压敏防伪油墨、磁性防伪油墨、光学可变防伪油墨等[4]。

在防伪纸张上，使用防伪油墨预印刷特定的多色荧光图案。通常多采用紫外激发荧光防伪油墨，即在油墨中加入了具有紫外线激发的可见荧光化合物，在自然光下观察无颜色，在紫外线照射下，可见红、蓝、黄、绿、白等多种颜色线条组成的图案。另外，通过特殊方式调色、分色叠印，形成的白色荧光图案，在经激光碳粉打印后依然具有明亮的荧光白色。

（二）光学防伪的应用

1.防伪塑封套

防伪塑封套的功能和作用是保护证件上的信息资料，防止个人信息被篡改、仿冒。防伪塑封套多使用激光全息防伪技术，通过将具有唯一性、防伪性的激光全息图像复制在带有涂层的聚酯薄膜（PET）膜上，再制备成可复合的材料。激光全息图像利用光的干涉和衍射原理，记录光的明暗和位置关系，具有难以仿制的特性。目前，激光全息图多采用计算机光刻技术进行制作，能设计出2D平面图像、2D/3D分层图像和动态光变图。实际应用中，将各种不同的防伪技术与激光全息技术相结合能做出很多不同的防伪效果。

大型体育赛事证件防伪塑封套一般综合采用全息防伪、矢量线条、微缩文字、荧光编码等多种组合防伪技术。以多种高等级的防伪技术作为关键的一线防伪；配合隐藏的无色荧光编码防伪技术，加强二线防伪性能。

（1）全息防伪

多层次2D/3D：具有前、中、后多个层次和多种颜色的特定图案，同一水平面内左右摆动全息图，图案产生相应的运动效果。

彩色渐变全息：高精细的网点密度渐变全息图案，正面角度观察全息图，可见呈现不同颜色和亮度。全息颜色由密度极高的复杂光栅构成，仿制难度大。

DOVF旋转变色：DOVF（Directional Optical Variable Foil，定向光变膜）是一种基于植入型光学微纳结构的防伪技术，正面观察图案呈高饱和度绿色，同一水平面内旋转全息图至90°，图案颜色转变为红色，图案颜色对比强烈，饱和度高，易于观察。这项技术最早应用在我国第二代居民身份证中，具有“易识别、难仿制”的优点。防伪塑封套在持卡人照片部分印有DOVF图案，作为照片的保护元素。当证件照片信息被非法替换时，保护元素随即遭到破坏，无法还原。

（2）矢量线条

在全息图案设计制作中，线条是一种常用的设计方式。一般全息线条宽度在0.1mm左右，弯曲成特定的形状贯穿整个版面，或由多个线条组合成特定图形，并呈有规律的动态变换。根据全息线条制作方法，可以分为点阵线条和矢量线条，两者的区别在于光刻方式的不同。点阵线条是通过点阵扫描光刻方式实现，在放大镜下观察线条边缘呈现“锯齿”形状。矢量线条则是沿线条的路径通过软件计算生成的完整线条，可有效消除“锯齿”。

高精度的线条按照矢量路径排列组合而成的全息图案，在同一水平面内转动可见线条呈运动效果。矢量线条由专业防伪软件生成，根据不同线条粗细、走向来表现出不同的层次和轮廓，具有良好的防扫描复制效果，矢量线条走向丰富、变换灵活，打破了传统底纹的规律性，进一步提高了防伪性能。

（3）缩微文字

将高精细度衍射全息文字信息用光学缩微的方式记录在特定图案中，字高不大于0.1mm，肉眼不可见，需使用100倍以上的高倍放大镜观察。该技术在激光制版中难度较大，既能起到防伪所用，又不影响特定图像的再现效果。

（4）荧光编码

荧光编码是指根据一种或多种荧光材料的发光特性进行定向调制，使其形成一种新型光谱特征的荧光材料。使用多种不同的荧光材料，具有独特的频谱特征，以确保荧光材料本身的防伪特性。多重特殊的荧光材料混合编码加载于持证人姓名、负责单位等个人信息区域，正常光线表现为无色透明状态。使用特定波段的发光器件（例如荧光笔）检测，则荧光区域呈现橙红色图案，以防止个人信息被非法替换。

2.防伪标签

防伪标签是大型体育赛事临近开始时才投入使用的重要识别载体，贴于证件的表面，以区分证件的激活或核验。根据使用要求，防伪标签一般应具有附着力强、不易磨损、撕下即毁、不可重复使用的特点。为便于查验，其防伪特征应明显，易于观察，可采用目视查验或偏振片等简单稳定的辅助查验工具进行快速查验。

（1）激光全息图案

防伪标签图案使用特定图案定制而成，利用激光彩色全息图制版技术和模压复制技术制作，根据光的衍射原理记录物品的明暗变化与立体空间变化，获得浮雕全息立体图案。防伪标签既有多种全息耀眼效果，又有随观察角度变色的光学效果。正面观察时，能观察到一定的立体效果。

（2）易碎防揭技术

利用特有技术将材料、全息工艺深度整合，一次加工成型，从而实现了标签基材结构的易碎防揭，任何意图剥落防伪标签的行为都会导致标签破碎。

（3）定向液晶技术

采用双向阴阳互嵌的定向液晶防伪技术，普通环境下表现为无色透明，肉眼不可视。相较于其他复杂的光学技术，定向液晶更适合现场防伪查验。验证人员使用查验装置在特定角度观察防伪标签，可见隐藏的深色特定液晶图案（如图3中的五角星）；水平旋转查验装置（或防伪标签）至90°，则特定图案颜色变亮，背景变暗。图3为使用偏振片从不同角度观察防伪标签的示意图。

（三）数字防伪的应用

随着信息技术的发展，为满足大型体育赛事人流集中、现场快速查验的业务需求，RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术已普遍应用于大型体育赛事证件中，实现证件机读查验功能，并以此技术为平台，使用密码技术构建数字防伪系统，全面提高证件的防伪造、防变造能力。数字防伪技术的应用，增加了证件本身的科技含量，从数据安全层面提高了证件伪造、变造的难度，实现了与传统防伪技术的优势互补，已成为证件防伪中不可或缺的关键技术。

证件数字防伪贯穿于证件的卡体制作、证件制作、证件使用整个生命周期，在卡体制作阶段，需要将密钥写入到证件芯片中；在证件制作阶段，需要进行密钥比对，完成证件身份认证、信息电写入等操作；在证件使用阶段，需要进行密钥比对，完成证件身份认证等操作，为证件及相关读写设备的信息安全应用提供必要的支撑。

根据应用需求，证件数字防伪系统一般划分为密钥管理子系统和防伪应用子系统两部分。密钥管理子系统包括密钥生成、密钥派发和证卡初始化等功能，一般在指定的安全单位内部统一完成。防伪应用子系统应用于制卡、制证和验证等业务系统中，实现证件各个环节的数字防伪应用。防伪应用相对独立，与信息数据分离，有助于业务系统快速搭建，安全防伪不会成为业务系统的瓶颈。

为确保证件安全，国内大型体育赛事证件多使用国产自主可控的RFID电子芯片，内置国产密码算法，支持双向安全鉴别和安全通信功能。RFID电子芯片中加密存储特定信息，可进一步增强证件的防伪等级；同时配合通道式证件查验设备实现非接触识读，有效提高大型体育赛事证件的查验效率。

（四）生物特征防伪的应用

证件生物特征防伪技术作现代证件防伪技术重要组成部分，其主要作用是把持证人的生物特征与证件以一种不可篡改的方式联系起来，实现持证人与所持证件之间的“人证同一性”判别与认定。证件生物特征识别技术运用的是生物测定（统计）学方法，根据个人唯一的生理特征或行为特征，来查证或辨识某人身份的自动化方法。生物测定方法的重要性能，是它的识别能力，其指标主要可以用FRR（False Reject Rate，错误拒读率）和FAR（False Accept Rate，错误接受率）来表示[5]。目前证件常用的生物特征防伪包括人脸识别、指纹识别和虹膜识别等。

在不同的生物特征识别方法中，人脸识别有其自身特殊的优势，具体体现在：（1）非侵扰性，人脸识别无需干扰人们的正常行为就能较好地达到识别效果，无需担心被识别者是否愿意将手放在指纹采集设备上，他们的眼睛是否能够对准虹膜扫描装置等；（2）便捷性，采集简便、使用快捷，常见的摄像头基本都可以用来进行人脸图像的采集，采集在数秒内即可完成；（3）友好性，通过人脸识别身份的方法是人类的“自然”习惯，人和机器都可以使用人脸图片进行身份识别，而指纹、虹膜等方法没有这个特点；（4）非接触性，人脸图像信息的采集不同于指纹信息的采集，用户不需要与采集设备直接接触，不容易引起使用者的反感。因此在大型体育赛事证件查验中，多采用人脸识别技术，实现“人证同一性”判定。

大型体育赛事应用中，在人员证件查验系统前端加入人脸识别组件，完成人脸抓拍及比对相关工作。为提高人脸比对速度，通常提前提取人脸特征值并保存在前端设备中。当人员通过证件查验设备时，读取证件信息，在本地数据库中找到对应的人员信息和人脸特征值，与抓拍到的人脸特征值队列进行比对，系统通过这张人脸和注册证件照的相似度是否大于设定的阈值，来判断是否是本人，从而实现抓拍照片与注册照片的“人证同一性”比对。采用闸门式控制系统时，只有人证相符时才开闸放行；采用无障碍通道时，人证不符时自动报警，提请执勤人员复核。有效避免了冒用他人证件通行的情况，确保了“人证同一性”。

除了技术方面，在应用人脸识别技术时还需要考虑到安全隐私的问题，隐私保护的相关法律在全球正变得越来越严格，人脸识别技术解决方案只有在遵守相应法律法规的前提下，才能真正发挥其高效性。

三、发展与展望

（一）多种防伪技术相互结合，合理利用

大型体育赛事证件防伪方面，物理防伪、数字防伪等多种防伪技术措施的综合应用是保证防伪效果的最好手段。但这绝不意味着是各种防伪技术的简单堆积，实际应用中，需根据大型体育赛事安保工作对证件防伪的具体需求、现场证件制作及查验等特点，有针对性地选择合适的防伪技术，通过多种防伪材料和技术的合理运用，确保达到最佳防伪效果。

（二）电子证件和实体证件相结合，实现“数实相融”

采用电子证件和实体证件相结合的方式，在配发实体证件的同时，将实体证件以电子证件形式呈现，建立电子证件管理应用体系，实现身份快速核验、线上证件便捷领取、后台实人认证、线下一码通行。这种新的应用模式，融合实体证件的线下优势，电子证件线上安全便捷的数字化优势；既有实体证件的“身份凭证”，又有电子证件的“数字身份”。持证人员入场时，可以通过人脸识别或者扫描电子证件快速入场，提升参会人员的体验感。2023年5月26日至28日举办的2023中国国际大数据产业博览会中，就整合了电子证件和实体证件两种证件类型，电子证件基于“互联网+”可信身份认证平台（CTID平台）的实人认证能力生成权威、安全、可信、便捷的数字身份及电子凭证。电子证和实体证相结合，让通行服务更加安全、可靠、便捷。