Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ существующих методов и средств защиты продукции от подделки 12
1.1 Характеристика упаковки фармацевтической продукции как объекта защиты от фальсификации медицинских препаратов 12
1.2 Обзор существующих средств и методов защиты упаковок и технических изделий от фальсификации 17
1.3 Обзор существующих систем защиты промышленной продукции от фальсификации 23
1.4 Анализ основных требований к системе защиты продукции и технических изделий от подделки 33
1.5 Обзор и анализ физических средств кодирования продукции 40
1.6 Обзор характеристик сканирующих устройств 44
1.7 Анализ инструментальных средств реализации системы защиты полимерных упаковок от подделки .?... 50
1.8 Выводы к первой главе 57
2 Исследование и разработка моделей и методов кодирования и идентификациифармацевтических упаковок 59
2.1 Постановка задачи защиты фармацевтических упаковок от фальсификации 59
2.2 Исследование подсистемы кодирования 59
2.3 Разработка метода исключения областей деформации упаковок 64
2.4 Исследование подсистемы идентификации 66
2.5 Разработка функциональной структурной модели системы кодирования и идентификации полимерных упаковок 69
2.6 Выводы ко второй главе 73
3 Разработка математических методов и алгоритмов кодирования и идентификации фармацевтических упаковок 75
3.1 Алгоритмизация методов кодирования фармацевтических упаковок 79
3.2 Разработка обобщённого алгоритма идентификации фармацевтических упаковок 92
3.3 Создание алгоритма выбора метода кодирования 96
3.4 Выводы к третьей главе 100
4 Разработка и тестирование программного комплекса для защиты фармацевтических упаковок от фальсификации 101
4.1 Техническое обеспечение системы кодирования и идентификации фармацевтических упаковок 101
4.2 Оценка точности распознавания упаковок 109
4.3 Оценка точности распознавания геометрических примитивов 115
4.4 Оценка требований к разрешающей способности фотооборудования 122
4.5 Оценка вероятности ошибки при идентификации 126
4.6 Разработка модели данных системы кодирования и идентификации фармацевтических упаковок 127
4.7 Разработка прецедентов использования программного комплекса по защите фармацевтических упаковок 130
4.8 Разработка программного обеспечения системы кодирования и идентификации фармацевтических упаковок 131
4.9 Тестирование программного обеспечения системы кодирования и идентификации фармацевтических упаковок 134
4.10 Выводы к четвёртой главе 142
Заключение 143
Список использованных источников
- Обзор существующих средств и методов защиты упаковок и технических изделий от фальсификации
- Разработка метода исключения областей деформации упаковок
- Создание алгоритма выбора метода кодирования
- Разработка модели данных системы кодирования и идентификации фармацевтических упаковок
Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы проблемы защиты продукции от фальсификации приобрели первостепенную важность практически во всех странах мира, так как значительный ущерб от подделанной продукции наносится не только производителю, но и потребителю. В связи с этим, остро встаёт вопрос о защите продукции от подделки, а также о создании и усовершенстовании существующих систем и методов защиты от подделки.
Проблема фальсификации продукции касается практически всех отраслей хозяйственной деятельности, особенно актуальна эта проблема для фармацевтических препаратов. В общем обороте лекарственных препаратов в России подделки составляют от 10 до 80%, а ежегодный доход от данного сегмента рынка равен порядка семи миллиардов долларов. В целом, в мире ежегодный оборот фальсифицированной продукции составляет около 600 миллиардов долларов США. За последние 20 лет эта величина выросла на 10000%. Приблизительно 5-7 % всей мировой продукции является подделкой.
Так как проблема защиты товаров от подделки существует уже давно, на рынке широко представлены различные системы, средства и методы её решения. Большая часть систем защиты представляют собой сложные программно-аппаратные комплексы, основанные на внедрении защитных элементов в изделия или их упаковку. Анализ применяемых элементов защиты, которыми чаще всего являются метки со штрих-кодом, полиграфические метки, голограммы и т.д., показывает, что для повышения эффективности защиты продукции необходимо обеспечение уникальности метки для каждого отдельно взятого образца товара, а также использование алгоритмов, основанных на элементе случайности, поскольку это повышает вероятность того, что защитные элементы не будут воспроизведены полностью. Существующие системы защиты, использующие радиочастотные метки, магнитные частицы, металлические наночастицы и другие методы защиты частично решают эту проблему, однако являются крайне дорогостоящими. К тому же среди них нет полноценного программно-аппаратного решения, которое бы учитывало всю специфику производства фармацевтических препаратов, объёмы производства которых исчисляются миллиардами штук в год.
Таким образом, разработка комплекса методов, моделей и средств защиты полимерных упаковок фармацевтической продукции от фальсификации при больших объёмах продукции, а также компьютерной системы, позволяющей проводить кодирование и идентификацию упаковок, является актуальной и экономически обоснованной задачей.
Целью работы является разработка математических методов и программного комплекса кодирования и идентификации полимерных упаковок, позволяющих повысить эффективность защиты фармацевтической продукции от фальсификации.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
Анализ характеристик полимерных упаковочных материалов как объектов кодирования и идентификации, позволивший сформировать требования к разрабатываемой системе защиты фармацевтических препаратов от фальсификации с учётом больших объёмов производства и требований, предъявляемых к упаковке фармацевтической продукции.
Обоснование эффективных физических методов и средств кодирования полимерных упаковочных материалов фармацевтической продукции, в качестве которых было предложено использование меток из микрочастиц люминофоров, внедряемых в структуру упаковочного материала, обеспечивающих высокую надёжность защиты при сравнительно невысокой стоимости.
Разработка функциональной структурной модели программного комплекса, включающей модули кодирования, идентификации, исключения областей деформации упаковки, а также серверную часть системы, позволяющую производить кодирование и идентификацию фармацевтических упаковок в режиме удалённого доступа.
Разработка математических методов кодирования отсканированного изображения для вычисления электронной цифровой подписи (ЭЦП), уникально идентифицирующей каждую упаковку фармацевтической продукции.
Разработка алгоритмов идентификации упаковок фармацевтической продукции, позволяющих произвести идентификацию каждой упаковки фармацевтической продукции с заданной точностью и за приемлемое для потребителя время.
Разработка, тестирование и внедрение в эксплуатацию программного комплекса автоматизации процессов кодирования и идентификации подлинности упаковок фармацевтических препаратов, позволяющего осуществить кодирование и идентификацию продукции с заданными требованиями к быстродействию и точности в режиме удалённого доступа пункта реализации продукции.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в том, что получены новые научные результаты, а именно:
Функциональная структурная модель программного комплекса средств защиты полимерных упаковок от фальсификации, отвечающая требованиям к современной системе защиты продукции от подделки и обеспечивающая возможность удалённого кодирования и идентификации фармацевтических препаратов.
Выбранные физические методы и программно-аппаратные средства кодирования полимерных упаковок, учитывающие требования к упаковке фармацевтической продукции, и обеспечивающие достаточную надёжность и точность кодирования.
Разработанные математические и программно-алгоритмические методы построения электронной цифровой подписи, позволяющей уникально идентифицировать каждую упаковку, основанные на характеристиках
геометрических элементов, распознанных на отсканированном изображении упаковки.
Алгоритм идентификации полимерных изделий, позволяющий установить подлинность упаковки фармацевтической продукции за приемлемое время и с заданной точностью.
Программно-алгоритмический метод хранения больших объёмов данных (подлинных ЭЦП) в реляционной БД, отвечающий объёмам производства фармацевтической продукции и необходимому уровню быстродействия.
Программный комплекс автоматизации процессов кодирования и идентификации подлинности упаковок фармацевтических препаратов, позволяющий осуществить кодирование и идентификацию продукции в режиме удалённого доступа пункта реализации продукции.
Методы исследования. При выполнении работы были использованы
математические методы и алгоритмы вычислительной геометрии,
комбинаторики и математической статистики, методы цифровой обработки
изображений компьютерной графики, методы криптографии и применения
цифровых подписей, методы и технологии проектирования программных
комплексов с удалённым доступом, а также средства проектирования баз
данных, методы объектно-ориентированного проектирования и
программирования, кроссплатформенные языки программирования уровня компиляции и выполнения.
Практическая ценность результатов заключается в реализации разработанных методов и алгоритмов в распределённом программном комплексе защиты полимерных упаковок фармацевтической продукции, позволяющем в режиме удалённого доступа за приемлемое время и с заданной точностью устанавливать подлинность полимерной упаковки. На разработанный программный продукт получено свидетельство о государственной регистрации в Роспатенте и акт о внедрении в опытно-промышленную эксплуатацию.
Реализация результатов. Результаты работы внедрены в опытно-промышленную эксплуатацию на производстве полимерных плёнок ООО «Клекнер Пентапласт Рус».
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конференциях ММТТ-22 (Псков, 2009г.), ММТТ-23 (Смоленск, 2010г.), ММТТ-24 (Саратов, 2011г.); на конференции, посвященной юбилею международного дистанционного учебно-исследовательского центра по полимерным пленкам корпорации «Клекнер Пентапласт» (Санкт-Петербург, 2010г.); на конференции молодых ученых «Неделя науки - 2011»; в Рурском университете по программе DAAD (Германия, Бохум, 2009г.).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 12 работ, получено 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ и 1 свидетельство о внедрении в опытно-промышленную эксплуатацию.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Работа изложена на 179 страницах, содержит 55 рисунков и Г7 таблиц, библиографический список включает 119 наименований.
Обзор существующих средств и методов защиты упаковок и технических изделий от фальсификации
Объектом исследования являются упаковки фармацевтической продукции, которые требуется защитить от фальсификации. Фармацевтическая упаковка появилась одновременно с необходимостью стерильного хранения лекарственных препаратов и сохранения их биологических свойств. Для этого использовались различные материалы. Современные требования к упаковке фармацевтической продукции учитывают технологию изготовления и свойства продукта. Тара должна соответствовать климатическим условиям транспортировки и хранения, выдерживать достаточные механические нагрузки и быть непроницаемой для биологических воздействий. Применяемые в упаковочных средствах многослойные пленки представляют собой пластмассовые пленки, которые защищают содержимое упаковки от проникновения газов, таких как кислород или водяные пары, которые могут стать причиной порчи или ухудшения содержимого.
Одним из важнейших требований, предъявляемых к упаковочным материалам, является защита таблеток от воздействия света, атмосферной влаги, кислорода воздуха, микробной обсемененности. Таблетки выпускаются в различной упаковке, рассчитанной для приобретения больными или лечебным учреждением. Применение оптимальной упаковки — основной путь предотвращения снижения качества таблетированных препаратов при хранении. Поэтому выбор вида упаковки и упаковочных материалов для таблеток решается в каждом конкретном случае индивидуально, в зависимости от физико-химических свойств, входящих в состав таблеток веществ.
В настоящее время для упаковки таблеток используются такие традиционные упаковочные материалы, как бумага, картон, металл, стекло (картонные конвалюты, стеклянные пробирки, металлические пеналы, склянки на 50, 100, 200 и 500 таблеток, железные банки с впрессованной крышкой на 100-500 таблеток). Наряду с традиционными материалами широко применяются пленочные упаковки из целлофана, полиэтилена, полистирола, полипропилена, поливинилхлорида и различных комбинированных пленок на их основе. Наиболее перспективны пленочные контурные упаковки, получаемые на основе комбинированных материалов методом термосваривания: безъячейковая (ленточная) и ячейковая (блистерная).
Для ленточной упаковки широко применяются в различных сочетаниях: ламинированная целлофановая лента, алюминиевая фольга, ламинированная бумага, полимерная пленка, ламинированная полиэстером или нейлоном. Упаковку изготовляют, применяя термосваривание двух совмещенных материалов. Упаковку осуществляют на специальных автоматах.
Ячейковая упаковка состоит из двух основных элементов: пленки, из которой термоформованием получают ячейки, и термосвариваемой или самоклеящейся пленки, для заклеивания ячеек упаковок после заполнения их таблетками. К несомненным преимуществам блистерной фармацевтической упаковки с пластиковыми ложементами относится то, что такая упаковка очень удобна для потребителя. Так, например, ампулы после извлечения из картонной коробки не рассыпаются, как это происходит при упаковке в стандартные коробки с картонными разделителями, а остаются крепко зафиксированными специальными замками в формованном блистере. Упаковка таблеток в блистеры также выглядит более привлекательно - таблетки на виду, жёсткая плёнка и фольга позволяют обеспечить необходимую степень герметичности.
Блистерная упаковка включает пленку-подложку, имеющую блистеры, и соединенную с ней плоскую пленку-накладку. Упаковка содержит, по меньшей мере, два параллельных ряда блистеров, между которыми образована промежуточная часть, имеющая как минимум две линии сгиба, параллельные указанным рядам. По линиям сгиба упаковка может складываться. Причем блистеры одного ряда смещены относительно блистеров другого ряда так, что после складывания блистеры в рядах с контактированием входят друг между другом. И в сложенном состоянии упаковки блистеры в двух рядах, вошедшие друг между другом, расположены на одной линии. Высота блистеров соответствует расстоянию между наружными линиями сгиба. Такая упаковка позволяет лучше защитить содержимое блистеров. Она легче обрабатывается машиной в процессе изготовления, поскольку после складывания упаковки блистеры "прячутся" и сложенная упаковка более устойчива. Устройство для изготовления блистерных упаковок содержит форму для изготовления пленки-подложки с блистерами, чаще всего имеющую два ряда полостей. Причем полости в одном ряду выполнены со смещением относительно полостей в другом ряду, устройство для выполнения двух параллельных линий сгиба в пленке-подложке между рядами и устройство для складывания блистерных упаковок, изготовленных из полотна-подложки и полотна-накладки, по линиям сгиба.
Блистерные упаковки для лекарственных препаратов в форме таблеток, либо в виде порошка или жидкости, заключенных в капсулу, известны в течение продолжительного времени. Блистерная упаковка состоит из плоских листов тонкой пленки, покрывающих друг друга и прикрепленных друг к другу. Одна, относительно жесткая пленка, обычно называемая подложкой, содержит полости или открытые "блистеры" для размещения в каждом таблетки или капсулы, в то время как другая пленка, обычно называемая накладкой, выполнена плоской и запечатывает отверстие полостей или блистеров. Наиболее распространенным способом герметизации является тепловой, при этом, по меньшей мере, одна тонкая пленка обладает термопластичными свойствами; в настоящее время изготовление упаковки наиболее рационально выполнять посредством непрерывного соединения полотен тонких пленок с обеспечением упомянутого запечатывания и разрезания на отдельные упаковки.
Разработка метода исключения областей деформации упаковок
Преимущества и недостатки обеих технологий были рассмотрены выше. В данном обзоре приведены лишь общие сравнительные характеристики.
Из приведённого обзора можно сделать вывод, что предложенная технология защиты имеет ряд существенных преимуществ перед аналогами.
Подделать уникальную метку достаточно легко, а подделать распределение кодирующих элементов (сгустков люминофора), практически невозможно. Кроме того, идентификация продукции при повреждении метки RFID невозможна, а идентификация при повреждении кодирующей области со сгустками люминофора затруднена, но возможна. К тому же стоимость внедрения и применения технологии RFID намного выше, чем другие представленные технологии.
Таким образом, технология кодирования и идентификации продукции с помощью внедрения сгустков люминофора может конкурировать с другими существующими технологиями благодаря высокой степени защиты изделий и невысокой стоимости внедрения и применения [12, 42-44].
Для реализации подобного метода защиты полимерных упаковок от фальсификации, необходимо проанализировать используемые физические средства кодирования (люминофоры), устройства сканирования, а также инструментальные программные средства для реализации программной части комплекса.
Люминофор - вещество, способное преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение (люминесцировать). Люминесценция -нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. По химической природе люминофоры разделяются на неорганические, большинство из которых относится к кристаллофосфорам, и органические. Свечение неорганических люминофоров (кристаллофосфоров) обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов, содержащихся в малых количествах (от 2 % до 0,0001 %).
Такие примеси (активаторы) обычно являются ионами металлов; например, свечение сульфида цинка активируется ионом меди. Неорганические люминофоры применяют в люминесцентных лампах, электронно-лучевых трубках, для изготовления рентгеновских экранов, служат индикаторами радиации и др. Органические люминофоры (люмогены) применяют для изготовления ярких флуоресцентных красок, люминесцирующих материалов, используют в чувствительном люминесцентном анализе в химии, биологии, медицине и криминалистике.
Существует несколько разновидностей люминофоров: Фотолюминофоры — разновидность люминофоров, обладающих свойствами сохранения накопленной энергии при возбуждении, и её отдачи, с обладанием собственного послесвечения какой либо продолжительности после прекращения возбуждения в виде светового излучения в видимой, ультрафиолетовой или инфракрасной зоне. Электролюминофоры-люминофоры, преобразующие энергию электрического поля в световую. Светится под действием электрического поля. Катодолюминофоры - люминофоры, люминесценцирующие при возбуждении люминофора электронным пучком (катодными лучами). Применяются в любых конструкциях электроннолучевых приборов и обеспечивают наблюдение сигналов длительностью послесвечения от 10-10 до 10-2 секунд. Также применяются в монокристаллических сцинтилляторах.
Рентгенолюминофоры - люминофоры, возбуждаемые рентгеновскими лучами. Нередко применяются в люминесцентных лампах и электроннолучевых трубках.
Радиолюминофоры - люминофоры, свечение которых возбуждается излучением естественных или искусственных радиоактивных препаратов. Такие люминофоры могут светиться годами, а срок их работы часто обусловлен разрушающим действием радиации на люминофор. Применяются для использования в радиолюминесцентных источниках света. В отличие от фотолюминофоров, представляющих собой однофазную систему, люминофоры, возбуждаемые электрическим полем представляют собой двухфазную систему, образованную сульфидом цинка ZnS п-типа проводимости (основа) и сульфидом меди CuxS р-типа проводимости.
Инфракрасные лучи оказывают влияние на люминесценцию тех люминофоров, которые имеют глубокие уровни захвата (ловушки) и обладают способностью запасать значительную светосумму. К ним относятся люминофоры на цинк-сульфидной основе (или на основе ZnS-CdS), активированные различными элементами, и люминофоры на основе сульфидов щелочноземельных металлов. Под действием инфракрасных лучей происходит либо резкое повышение интенсивности люминесценции: (вспышка), либо ослабление (тушение). Аналогичное действие оказывают инфракрасные лучи на фотопроводимость.
Фотолюминофоры обладают свойствами сохранения накопленной энергии при возбуждении, и её отдачи, с обладанием собственного послесвечения какой либо продолжительности после прекращения возбуждения в виде светового излучения в видимой, ультрафиолетовой или инфракрасной зоне. К этому классу люминофоров относится очень широкий список соединений.
Наиболее подходящими для кодирования полимерных упаковок люминофорами являются именно фотолюминофоры. Обусловлено это в первую очередь составом веществ, а также более простым и универсальным способом возбуждения, который имеют данные типы люминофоров.
Люминофоры, возбуждаемые УФ излучением, представляют собой порошковые материалы, состоящие из активированных сульфидов цинка и кадмия. Их использование даёт возможность выбора цвета люминесценции, сравнительно простую и доступную технологию применения, возможность неограниченного возобновления их светоизлучающей функции. Недостатком данного типа люминофоров, ограничивающим их применение в широком диапазоне полимерных материалов, является пониженная помехоустойчивость при получении снимка упаковки по сравнению с антистоксовыми люминофорами, возбуждаемыми ИК излучением.
АС люминофоры - это порошковые материалы, представляющие собой активированные соединения редкоземельных элементов (РЗЭ). АС люминофоры способны преобразовывать ИК-излучения из областей длин волн 0,9-1,07 мкм и 1,4-1,6 мкм в видимый свет различных цветов, а также ИК-излучения из области длин волн 1,4-1,6 мкм в ИК-излучения 0,8-1,02 мкм.
Создание алгоритма выбора метода кодирования
Задача кодирования заключается в построении уникальной характеристики упаковки с целью её дальнейшего использования при идентификации. Уникальной характеристикой является электронная цифровая подпись упаковки, формируемая на основе взаимного расположения геометрических элементов, построенных на отсканированном изображении упаковки. В процессе построения ЭЦП упаковки также необходимо принять во внимание и необходимость исключения деформируемых областей упаковки.
1. На первом этапе на основе разработанного интерфейса и параметров изображения полимерной упаковки оператор получает вектор координат областей деформации О путём наложения маски в виде геометрических примитивов J в векторном представлении на деформируемые области Sde t и исключить их из общей поверхности изделия SynaK.
2. На втором этапе, на основании параметров кодирования Xt формируется геометрический код полимерной упаковки Yj с учётом исключения деформируемых областей упаковки О.
3. На третьем этапе на основе геометрического кода полимерной упаковки 7„ а также характеристик кодируемой упаковки G, формируется ЭЦП Z, обеспечивающая уникальную характеристику кодирования /-й упаковки, где / = 1..JV (N - объём производства упаковок, порядок которого измеряется миллиардами штук) [65-69].
Упаковки потребительской продукции (в частности, фармацевтические упаковки) могут деформироваться в ходе их эксплуатации таким образом, что их идентификация может быть затруднена, поскольку распределение частиц люминофора в структуре упаковочного материала не регламентирована и случайна. Таким образом, сгустки люминофора могут попадать и на подверженные деформации области. Для того чтобы исключить из рассмотрения точки, попадающие в эти области необходимо разработать метод их исключения из рассмотрения.
Задача распознавания на изображении деформированных областей чрезвычайно сложна с точки зрения реализации её решения только средствами ЭВМ без участия человека, так как относится к классу задач распознавания образов. Другими словами, на данный момент автоматически решать подобные задачи можно только в том случае, когда уровень их сложности относительно невысок. Человек решает подобные задачи намного более успешно и эффективно, чем компьютер, поэтому функция распознавания и задания деформированных областей должна выполняться именно им. Для этого он должен обладать не только соответствующей квалификацией, но и иметь в распоряжении набор средств, позволяющих своевременно и качественно решать поставленную перед ним задачу.
Частицы люминофора равномерно распределяются в полимерной плёнке при её производстве. Затем плёнка может быть использована для изготовления различного рода упаковок, в том числе и для изготовления упаковок для таблеток и другой фармацевтической продукции и медикаментов. При вскрытии, например, при выдавливании таблеток, упаковка повреждается, что нарушает изначальное расположение частиц люминофора. При этом частицы могут сместиться настолько сильно, что при идентификации ранее закодированной оригинальной продукции она будет определена как фальсифицированная, так как в базе данных не найдётся ЭЦП, соответствующей смещённому расположению частиц.
Возможна ситуация, при которой сомнения в подлинности продукции возникнут уже после вскрытия упаковки. Или же кодируемые области упаковки могут получить механические повреждения по каким-то другим причинам. Не обязательно, что при этом будут затронуты именно те частицы, которые использованы в коде, но нельзя заранее знать так это или нет. В этом случае целесообразно вовсе исключить деформированные области из обработки так, будто в этих областях нет частиц люминофора, и проверить ЭЦП такой упаковки на частичное соответствие. Тогда, если в базе найдётся ЭЦП, частично соответствующая, то можно будет утверждать, что существует возможность подлинности этой упаковки.
Имеет смысл разработка способа распознавания на снимке упаковки деформированных областей и исключения их из рассмотрения при обработке снимка и построении ЭЦП. Подобная задача может быть решена либо человеком, либо системами технического зрения с использованием технологий распознавания образов.
Для решения данной проблемы необходимо составить формализованное описание процесса получения координат неподлежащих обработке областей снимка упаковки для их последующего исключения из обработки.
Источником входных данных является снимок упаковки при нормальных условиях с чётко видимыми областями деформации (блистерами). Изучая предоставленный ему снимок, оператор оценивает такие параметры, как количество формованных или повреждённых областей на упаковке, их размер, форму, расположение. На основе этих сведений им производится выбор средства достаточной точности и эффективности для того, чтобы каким-либо образом однозначно задать на снимке эти области и получить в результате их координаты или же задать на изображении новые области, которые включали бы в себя целевые области, и уже эти новые области использовать в качестве целевых.
Формализованное описание процесса получения координат областей снимка представлено на рисунке 6. V = {T,}1 г н Получение координат исключаемых О деформируемых областей упаковки Рисунок 6 - Формализованное описание получения координат областей снимка Входным параметром является снимок упаковки Н. Варьируемые параметры (вектор V): Т - используемый метод задания областей изображения упаковки, не подлежащих дальнейшему рассмотрению; є - точность используемого метода задания областей изображения упаковки, не подлежащих дальнейшему рассмотрению; Выходным параметром является множество пикселей, исключаемых из обработки О. Задача исключения областей деформации упаковки сформулирована следующим образом: на основе разработанного интерфейса и параметров изображения технического изделия оператору наложить маску в виде геометрических образов V на деформируемые области S;w(], и исключить их из общей поверхности изделия SynaK, получив множество исключаемых из обработки на этапе пикселей О [65-69].
Разработка модели данных системы кодирования и идентификации фармацевтических упаковок
Так как JDBC основана на концепции так называемых драйверов, позволяющих получать соединение с базой данных по специально описанному URL. Драйверы могут загружаться динамически (во время работы программы). Загрузившись, драйвер сам регистрирует себя и вызывается автоматически, когда программа требует URL, содержащий протокол, за который драйвер «отвечает». Можно выделить следующие преимущества JDBC:
Лёгкость разработки: разработчик может не знать специфики базы данных, с которой работает.
Код не меняется, если компания переходит на другую базу данных. Не нужно устанавливать громоздкую клиентскую программу. К любой базе данных можно подсоединиться через легко описываемый URL. Разработка программного комплекса состоит из трех этапов: Разработка БД для хранения информации об упаковках. Разработка подсистемы кодирования. Разработка подсистемы идентификации. Функционирование основных подсистем кодирования и идентификации состоит из следующих этапов: Сбор информации для кодирования / идентификации. Кодирование / идентификация упаковки. Сохранение ЭП в БД / выдача сообщение о фальсификации упаковки. Даталогическая модель базы данных системы составлена с учётом специфики предметной области системы, отражённой в инфологической. Приведённая даталогическая модель отражает и специфику используемой СУБД, что позволяет видеть на рисунке 43 структуру таблиц.
Предметная область (фармацевтическая продукция) подразумевает значи 129 тельный объём производства (несколько миллионов упаковок одного типа продукции в год). Поэтому для реализации задачи об идентификации подлинности упаковки требуется хранение больших объёмов данных, а также возможность быстрого поиска по этим данным. Данная проблема решается методом разделения общего набора данных на меньшие наборы, каждый из которых содержит лишь часть всей общей идентификационной информации. Эти меньшие наборы называются «хранилищами подписей» и представляют собой динамически формируемые таблицы в реляционной базе данных. Таблицы с сохранёнными ЭЦП формируются динамически. Их структура зависит от следующих параметров: тип продукции, метод кодирования, количество используемых геометрических элементов, диапазон контрольной суммы. Контрольная сумма ЭЦП - это число, которое вычисляется для каждого набора геометрических элементов и зависит от используемого метода кодирования. companies
Даталогическая модель базы данных системы кодирования и идентификации полимерных упаковочных материалов
Диапазон контрольной суммы - это диапазон значений, в который попадает контрольная сумма, верхняя и нижняя границы которого кратны шагу диапазона. Шаг диапазона зависит от требований к защищённости продукции и задаётся отдельно для каждого метода кодирования. Таким образом, на показатель защищённости продукции влияют следующие факторы: выбранный метод кодирования, точность распознания изображения (разрешающая способность сканирующего устройства), количество используемых при кодировании активированных точек, а также диапазон контрольной суммы ЭЦП. Таблицы, в названии которых присутствует слово «storage» формируются динамически [98-102]. Их количество в базе данных зависит от количества закодированных типов продукции, а также от общего количества цифровых подписей подлинных упаковок, сохранённых в базе. Эти таблицы создаются при первом запросе если не существуют, а затем в дальнейшем используются для сохранения новых ЭЦП. Присутствующий в названии диапазон контрольной суммы позволяет разбить общий объём подлинных ЭЦП на меньшие объёмы, что существенно сужает круг поиска при идентификации.
Разработка прецедентов использования программного комплекса по защите фармацевтических упаковок
Все группы пользователей имеют собственный интерфейс взаимодействия с системой. Перед началом работы с системой все пользователи проходят стадию авторизации. Каждая группа имеет ограниченный набор прав на взаимодействие с системой [86-92, 99-103]. К примеру, операторы не могут конфигурировать систему, а персонал пункта реализации не имеет прав на осуществление фазы кодирования.
Прикладное программное обеспечение разрабатывалось с помощью языка программирования высокого уровня Java. Выбор именно этого языка программирования связан с тем, что он безопасен, имеет выраженную объектную ориентированность, надёжность, интерактивность, архитектурную независимость, возможность интерпретации, и высокую производительность.
Программный комплекс разработан с использованием технологий платформы Java2 Enterprise Edition (J2EE) версии 1.6. Данная платформа предоставляет широкий спектр технологий для разработки кроссплатформенных приложений с использованием клиент-серверного взаимодействия. Серверная часть комплекса реализована в виде WEB приложения, выполняющегося на сервере приложений JBoss AS 5.0. Данное приложение имеет веб-интерфейс для администрирования и конфигурирования системы. Клиентское приложение, предоставляющее интерфейс для идентификации упаковок, реализовано с использованием библиотеки Swing, а также библиотеки обработки изображений Java Vis. Одним из наиболее важных элементов системного программного обеспечения является виртуальная машина Java (Java Virtual Machine или JVS), без которой функционирование системы невозможно. С другой стороны, использование JVS делает приложение кроссплатформенным, то есть независимым от операционной системы, установленной на компьютере.
