專利名稱：一種新型印刷品防偽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種結(jié)合當(dāng)代數(shù)字水印技術(shù)和傳統(tǒng)印刷技術(shù)的新型印刷品防偽技術(shù)，屬于模式識(shí)別領(lǐng)域。
數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)多媒體的版權(quán)保護(hù)與內(nèi)容鑒別提出了新的更高的要求，數(shù)字水印技術(shù)就是應(yīng)這種要求產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的。所謂數(shù)字水印(Digital Watermarking)就是往多媒體數(shù)據(jù)(如圖像、音頻、視頻等數(shù)字信號(hào))中添加某些信息以達(dá)到著作權(quán)聲明、許可使用條件等知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。發(fā)展數(shù)字水印技術(shù)的原動(dòng)力是為多媒體數(shù)據(jù)提供版權(quán)保護(hù)，但事實(shí)上數(shù)字水印在電子數(shù)據(jù)的真?zhèn)舞b別、數(shù)字產(chǎn)品的隱含標(biāo)注以及網(wǎng)絡(luò)中的秘密通信中也有非常重要的作用。從應(yīng)用的角度看，數(shù)字水印可分為兩大類魯棒性水印(RobustWatermarks，可用于版權(quán)保護(hù))和脆弱性水印(Fragile Watermarks)。脆弱性水印可用于多媒體真?zhèn)舞b別，即當(dāng)多媒體內(nèi)容受到懷疑時(shí)，對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，并指出篡改位置，甚至攻擊類型等?？蓪?duì)比的技術(shù)文獻(xiàn)主要有以下七篇[1]I.J.Cox，J.Kilian，T.Leighton，and T.Shamoon，Secure Spread SpectrumWatermarking for Multimedia，NEC Research Institute Technical Report95-10，1995.[2]A.Piva，M.Bami，F(xiàn).Bartolini and V.Cappellini，DCT-based watermarkrecovering without resorting to the uncorrupted original Image，Proc.of ICIP′97，Vol.3，pp.520-523，1997.[3]A.G.Bors and I.Pitas，Image Watermarking using DCT domain constraints，Proc.ofICIP′96，Vol.3，pp.231-234，1996.[4]宋玉杰，劉瑞禎，譚鐵牛，一種用于印刷品防偽的數(shù)字水印技術(shù)，中國(guó)圖像圖形學(xué)報(bào)，Vol.6(A)，pp.，2001.[5]Y.J.Song，R.Z.Liu，and T.N.Tan，″Digital Watermarking For ForgeryDetection In Printed Materials″，Proc.of the 2nd IEEE Pacific-RimConference on Multimedia，Beijing，China，October 2001.[6]J.R.Smith and B.O.Comiskey，″Modulation and Information Hiding in Images″，Workshop on Information Hiding，University of Cambridge，UK，pp.463-470，May1996.[7]M.Ramkumar，″Data Hiding In Multimedia-Theory And Applications″，Ph.D.
Dissertation，New Jersey Institute of Technology，Jan.2000盡管數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了數(shù)字媒體的傳播和應(yīng)用，但不容忽視的是，大量圖像仍是以印刷形式存在的，如商標(biāo)，產(chǎn)品包裝，書刊，證書，護(hù)照等，當(dāng)然還有印刷形式存在的文檔版權(quán)保護(hù)(書籍，材料等)。些年來(lái)，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，假冒行為也日益猖獗，擾亂了市場(chǎng)秩序，嚴(yán)重?fù)p害了生產(chǎn)者和消費(fèi)者的合法權(quán)益，已成為我國(guó)社會(huì)的一大公害。印刷技術(shù)過(guò)程的要求帶來(lái)了印刷品的同一性，假冒者可按常規(guī)的作業(yè)方式輕易地復(fù)制印刷包裝品，假冒行為屢屢得手。多年來(lái)人們打擊盜版的斗爭(zhēng)從未停止過(guò)。人們?cè)诓噬∷⑸蠈で罅瞬簧俚姆纻畏椒?，如激光防偽、專用水印紙防偽、電話電碼防偽、電腦網(wǎng)絡(luò)防偽等等。
本發(fā)明的目的是提出一種結(jié)合當(dāng)代數(shù)字水印技術(shù)和傳統(tǒng)隱形油墨印刷技術(shù)的防偽方法。將經(jīng)過(guò)數(shù)字水印處理過(guò)的圖像，通過(guò)隱形油墨技術(shù)印刷的方式，印刷到紙張上。由于隱形油墨印刷采用了隱含印刷技術(shù)，提高了印刷品的反復(fù)制能力。運(yùn)用數(shù)字水印技術(shù)處理圖像，保證了被印刷圖像的唯一性，更增強(qiáng)了印刷品的抗盜版特性。同時(shí)我們給出了一種魯棒性數(shù)字水印策略，它保證了隱含印刷圖像經(jīng)過(guò)掃描或拍攝后其中的水印信息仍然能夠被提取出來(lái)。這項(xiàng)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于印刷品防偽領(lǐng)域，比如商標(biāo)防偽和證件防偽等。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)在于1基于離散余玄變換DCT和冗余編碼的魯棒性數(shù)字水印策略1.1色彩空間選擇水印的魯棒性與脆弱性是與印刷掃描過(guò)程中的失真緊密聯(lián)系在一起的。在印刷掃描過(guò)程中，所有圖像失真可歸結(jié)為四類一是對(duì)人眼可見(jiàn)的像素點(diǎn)失真，主要有亮度對(duì)比度的變化、gamma修正、圖像的半色調(diào)、顏色變化、點(diǎn)擴(kuò)散、點(diǎn)檢測(cè)光學(xué)擴(kuò)散噪聲及邊緣高階噪聲等帶來(lái)的失真；二是對(duì)人眼不可見(jiàn)的幾何失真，主要有旋轉(zhuǎn)、尺度變化及剪切等帶來(lái)的失真；三是實(shí)驗(yàn)的客觀條件帶來(lái)的隨機(jī)誤差；四是對(duì)原稿的印刷和對(duì)印刷品的掃描包含了數(shù)字模擬之間的轉(zhuǎn)換，而同一圖像在不同設(shè)備上具有不同色彩空間描述方式。由于各個(gè)色彩空間色域的不同，圖像在不同空間轉(zhuǎn)換時(shí)，不可避免地要丟失信息。
對(duì)于前三類失真，只能依靠算法和客觀實(shí)驗(yàn)條件來(lái)減少。對(duì)于第四類失真，可通過(guò)色彩空間的選擇來(lái)減少。在目前諸多的色彩空間中，如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的色彩空間RGB、CMY、HIS(HLS、HSB)等，彩色電視色彩空間YUV、YIQ、YCrCb等，基于CIE的色彩空間CIExyY、CIELab、CIELuv等，只有基于CIE的色彩空間是獨(dú)立于設(shè)備的。其中Lab色彩模式與YUV色彩空間類似，也是用亮度和色差來(lái)描述色彩分量。它是目前唯一既能直觀感覺(jué)又能參數(shù)描述的色彩空間，能客觀準(zhǔn)確地描述、傳遞、管理與復(fù)制色彩，而且獨(dú)立于設(shè)備。Lab可以保證在進(jìn)行色彩模式轉(zhuǎn)換時(shí)CMYK范圍內(nèi)的色彩沒(méi)有損失。因此，采用色彩空間最廣的CIE Lab色彩模式作為轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，水印的添加與提取都是在Lab空間進(jìn)行的。
1.2添加與提取方法添加水印時(shí)，將原始圖像轉(zhuǎn)化為CIELab描述方式，只有其中的亮度分量加入水印。首先對(duì)水印進(jìn)行構(gòu)造，以加入包含“真”字的二值水印圖像為例，首先將其轉(zhuǎn)化為一維序列將每個(gè)字符的各位取出，依次排為一個(gè){0，1}序列，為了提高算法的魯棒性，將該序列隨機(jī)化為0，1均勻分布的另外一個(gè)序列，并將該序列編碼為{-1，1}序列，然后經(jīng)過(guò)冗余編碼如BCH編碼，得到長(zhǎng)度為l的序列{wi}；其次對(duì)原圖取DCT變換，找出DCT系數(shù)中最大的前l(fā)個(gè)di并將水印通過(guò)線性運(yùn)算 加入DCT系數(shù)中，水印強(qiáng)度由α控制。然后進(jìn)行逆變換即可得到添加水印后的圖像。最后用隱形油墨對(duì)已經(jīng)水印處理過(guò)的圖像進(jìn)行印刷就可以得到所需圖像。
提取水印時(shí)，首先在紫外燈照射下對(duì)印刷品進(jìn)行拍照，然后預(yù)處理對(duì)拍攝后的圖像進(jìn)行歸一化，再將掃描圖像轉(zhuǎn)化為CIELab描述方式，提出其中的亮度分量；最后進(jìn)行相反的減性運(yùn)算，得到一序列{wi}，設(shè)定一域值M，如果wi大于M，則認(rèn)為提出的為1，否則認(rèn)為提出的為-1.通過(guò)反BCH編碼即得到水印圖像。
1.3參數(shù)優(yōu)化通道容量是一與水印魯棒性及水印的不可察覺(jué)性緊密聯(lián)系在一起的重要因素，而魯棒性要求容量盡可能地多，不可察覺(jué)性則要求加入的容量有一個(gè)上限。三者之間是相互矛盾的。MIT實(shí)驗(yàn)室的Smith和Comiskey[6]從信息論的角度提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的基于靜止圖像的數(shù)據(jù)隱藏系統(tǒng)信道模型，將原始圖像認(rèn)為是一個(gè)近似連續(xù)的二維帶限通道，并具有較大的平均噪聲能量，隱藏信息被認(rèn)為是通過(guò)這一通道的傳遞信號(hào)。從這一模型出發(fā)，以高斯噪聲通道為基本信道模型，可以計(jì)算出在給定帶寬的情況下，為達(dá)到信道容量C所需的SNR的下限。在低信噪比的情況下，信道容量與系統(tǒng)的信噪比成正比。此模型局限性在于它假設(shè)信息在空間域疊加。Ramkumar[7]等在以上模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)計(jì)了在加噪條件下的數(shù)據(jù)隱藏模型。盡管關(guān)于信息容量的估計(jì)仍有許多不足之處，但為容量的估計(jì)提供了一個(gè)非常好的思路。在圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)PSNR選38dB，水印強(qiáng)度系數(shù)α選0.2的情況下，對(duì)于一256*256的灰度圖像，可以最多加入1000位左右。2隱形油墨印刷技術(shù)采用隱形油墨印刷圖片。隱形油墨的特性是在可見(jiàn)光下，人眼見(jiàn)不到隱形油墨印刷的圖片，而在特定光源照射下隱形油墨呈現(xiàn)預(yù)定的顏色，人眼可見(jiàn)使用此種油墨印刷的圖片。由于在可見(jiàn)光下，圖片不可見(jiàn)，使用普通掃描儀或復(fù)印機(jī)無(wú)法復(fù)制，該技術(shù)方法可以用來(lái)抵抗原始文件被復(fù)制、偽造的可能。
另外，結(jié)合該項(xiàng)技術(shù)，將隱形油墨印刷在細(xì)線劃底紋上可更加強(qiáng)抗復(fù)制能力。由于存在著將圖片在特定光源照射下、使用照像方式從而獲取圖片信息并進(jìn)行偽造的可能，我們將圖片印刷在細(xì)線劃底紋上，偽造者拍攝時(shí)被迫會(huì)將底紋連同圖片信息一并得到，而將細(xì)線劃底紋從圖片中去除又極為困難，并且在印刷品防偽中細(xì)線劃精密底紋本身由專業(yè)軟件制作生成，具有防偽功能。偽造者需偽造出此底紋后再與圖片相結(jié)合，如果拍攝圖片中底紋未去除，偽造圖片中底紋與其下面的底紋未能吻合一致，百分之百的吻合是非常困難的，從而便可以判定該文件為二次復(fù)制的結(jié)果。所以將隱形油墨印刷在細(xì)線劃精密底紋上，可以增強(qiáng)抗復(fù)制能力，使拍攝還原印刷幾乎不可能。3結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)和隱形油墨印刷技術(shù)的防偽方法本方法就是通過(guò)數(shù)字水印技術(shù)和傳統(tǒng)印刷技術(shù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行印刷品防偽。對(duì)于將要被隱含印刷的圖像，比如徽標(biāo)、頭像等，先進(jìn)行數(shù)字水印處理，嵌入一些預(yù)設(shè)的信息，然后用隱形油墨印刷技術(shù)處理后的信息印刷到印刷品上。真?zhèn)闻袆e時(shí)，首先用攝像機(jī)或者掃描儀在特定的光學(xué)配置下重建隱含印刷圖像，然后對(duì)它進(jìn)行水印檢測(cè)。如果檢測(cè)到的信息和嵌入的信息相同或者相近，判為真；反之，為偽。
含數(shù)字水印圖片印刷品，由于該圖片與印刷品原有底紋防偽技術(shù)及隱形油墨防偽技術(shù)的結(jié)合，可以大大提升數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用，將數(shù)字水印技術(shù)與傳統(tǒng)印刷防偽技術(shù)相結(jié)合，更有效地起到防偽功能。


圖1是印刷品防偽制作過(guò)程方框圖。
圖2是印刷品真?zhèn)闻袆e過(guò)程方框圖。
圖3～圖5分別是原始圖像的亮度分量、含水印圖像和水印。
圖6～圖7分別為重建圖像和檢測(cè)到的水印。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)和傳統(tǒng)的隱形油墨印刷技術(shù)的防偽方法，其特征在于通過(guò)兩種技術(shù)的互補(bǔ)，增強(qiáng)印刷品防偽的有效性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷品制作過(guò)程，把待隱含印刷的圖像先經(jīng)過(guò)數(shù)字水印處理，然后用隱形油墨把處理后圖像印刷到印刷品中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的把隱形油墨印刷和底紋印刷相結(jié)合的印刷技術(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊顏色底紋印刷，其特點(diǎn)在于在熒光照射下成像較弱。
全文摘要
一種新型防偽方法是結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)和傳統(tǒng)的隱形油墨印刷技術(shù),屬于模式識(shí)別領(lǐng)域。本方法就是結(jié)合兩種技術(shù)來(lái)防止印刷品被偽造。首先利用數(shù)字水印技術(shù)對(duì)將要被印刷的圖像進(jìn)行處理,然后把它隱含印刷到印刷品上。由于被處理過(guò)的圖像具有唯一性,這樣在印刷內(nèi)容層次上抵抗了盜版的可能。由于隱形油墨技術(shù)采用了隱含印刷技術(shù),這樣在印刷過(guò)程層次上抵抗了盜版的可能。數(shù)字水印方法具有對(duì)印刷攝像過(guò)程的魯棒性,保證了真?zhèn)闻袆e過(guò)程中重建圖像水印信息的可靠提取。本發(fā)明可使各種印刷品免除偽造的危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)B41M3/10GK1369376SQ011350
公開(kāi)日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2001年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月15日
發(fā)明者譚鐵牛, 王陽(yáng)生, 趙亮, 孫洪贊, 孫曉黎, 宋玉杰 申請(qǐng)人:北京中科模識(shí)科技有限公司, 北京中標(biāo)方圓防偽技術(shù)有限公司, 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所