專利名稱：無(wú)線電子票據(jù)生成與檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模式識(shí)別領(lǐng)域，特別涉及結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)的新型電子票據(jù)生成與檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，近年來(lái)呈現(xiàn)出爆炸式的發(fā)展勢(shì)頭。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)愈來(lái)愈影響到人們的日常生活。人們對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中多媒體的應(yīng)用需求也變得強(qiáng)烈，如電子郵件、視頻播放、無(wú)線游戲等等。所謂數(shù)字水印就是往多媒體數(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)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(lèi)魯棒性水印和脆弱性水印。魯棒性水印可以用于確認(rèn)內(nèi)容創(chuàng)建者、購(gòu)買(mǎi)者。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(lèi)型等。
雖然數(shù)字化和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)著數(shù)字媒體的傳播和應(yīng)用，但是，大量的圖片仍然以印刷紙質(zhì)的方式存在，如參觀游覽公園時(shí)購(gòu)買(mǎi)的門(mén)票、觀看電影或演出時(shí)購(gòu)買(mǎi)的入場(chǎng)券、乘坐飛機(jī)或火車(chē)時(shí)購(gòu)買(mǎi)的飛機(jī)票或火車(chē)票，等等?？梢哉f(shuō)，日常生活中的紙質(zhì)票據(jù)無(wú)處不在。在使用紙質(zhì)票據(jù)的同時(shí)，人們需要履行排隊(duì)購(gòu)票、現(xiàn)金交易、窗口取票、攜帶紙票、票據(jù)消費(fèi)一系列過(guò)程。在這樣的過(guò)程中，紙質(zhì)票據(jù)也容易遭受到假冒偽造的侵襲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用數(shù)字水印嵌入數(shù)字圖像生成電子票據(jù)，并進(jìn)行有效檢測(cè)的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種無(wú)線電子票據(jù)生成方法，包括步驟將用戶號(hào)碼和售票號(hào)碼相與產(chǎn)生一個(gè)數(shù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列；對(duì)原圖像RGB各分量取DWT(小波變換)變換，將水印嵌入到DWT系數(shù)中；對(duì)處理后的系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，得到添加水印后的圖像。
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)印刷紙質(zhì)票據(jù)的弱點(diǎn)，也將改變?nèi)藗兊幕旧罘绞?。該發(fā)明中，通過(guò)在票據(jù)中加入包含售票部門(mén)和購(gòu)票個(gè)人信息的數(shù)字水印，保證電子票據(jù)的真實(shí)性，也保證了電子票據(jù)的唯一可用性。同時(shí)，從電子票據(jù)中檢測(cè)數(shù)字水印的方法，它保證正確嵌入了數(shù)字水印的票據(jù)能夠通過(guò)檢測(cè)，而包含錯(cuò)誤數(shù)字水印或不含有數(shù)字水印的票據(jù)不能通過(guò)檢測(cè)。


圖1是無(wú)線電子票據(jù)系統(tǒng)框架圖；圖2是無(wú)線電子票據(jù)生成過(guò)程方框圖；圖3是無(wú)線電子票據(jù)檢測(cè)過(guò)程方框圖；圖4是真實(shí)的電子票據(jù)；圖5是偽造的電子票據(jù)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，當(dāng)用戶需要購(gòu)買(mǎi)電子票據(jù)時(shí)，利用移動(dòng)設(shè)備終端(如筆記本、個(gè)人數(shù)字助理PDA或能顯示圖片的手機(jī))通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(如無(wú)線局域網(wǎng)WLAN，或支持GSM、GPRS、CDMA的網(wǎng)絡(luò))，發(fā)送用戶個(gè)人信息和購(gòu)票申請(qǐng)到電子票據(jù)生成系統(tǒng)。票據(jù)生成系統(tǒng)根據(jù)獲得的用戶信息和申請(qǐng)要求，確認(rèn)后，選擇售票單位和原始數(shù)字圖像，嵌入水印，生成電子票據(jù)，并將其再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回用戶移動(dòng)設(shè)備終端。當(dāng)用戶使用電子票據(jù)時(shí)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送存放在移動(dòng)設(shè)備終端中的電子票據(jù)和必要的用戶信息到檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)接收到的電子票據(jù)和用戶信息，檢測(cè)電子票據(jù)中的水印信息，從而判斷票據(jù)的真?zhèn)巍?br> 移動(dòng)設(shè)備普遍具有計(jì)算能力弱的特點(diǎn)，本發(fā)明針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，在生成嵌有水印的電子票據(jù)時(shí)采用整數(shù)小波變換，大大提高運(yùn)算速度，滿足移動(dòng)設(shè)備計(jì)算的能力。針對(duì)移動(dòng)傳輸環(huán)境的低速碼率特點(diǎn)，本發(fā)明中的水印可以支持漸進(jìn)式編碼，在圖像不完全傳輸?shù)那闆r下，得到正確檢測(cè)結(jié)果。
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。本發(fā)明中采用的是色彩空間RGB。在圖像變換方面，本發(fā)明選用整數(shù)小波變換。與浮點(diǎn)小波運(yùn)算相比，整數(shù)小波變換速度要快得多。另外，由于大多數(shù)的整數(shù)小波的乘除運(yùn)算都是涉及2的整數(shù)倍，所以可以將乘除運(yùn)算轉(zhuǎn)化為移位運(yùn)算，這樣還可以大大提高運(yùn)算速度。這樣的運(yùn)算方法更適合無(wú)線計(jì)算環(huán)境。
在電子票據(jù)生成時(shí)，將原始數(shù)字圖像的RGB三個(gè)分量圖像分別進(jìn)行小波變換，在中頻和高頻處分別嵌入水印。第一步，對(duì)嵌入票據(jù)的水印進(jìn)行構(gòu)造。以加入用戶參數(shù)為身份證號(hào)碼，和售票單位設(shè)定一個(gè)號(hào)碼為例子；先將這兩個(gè)號(hào)碼相與，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)，然后根據(jù)這個(gè)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)大小為Nx×Ny的隨機(jī)序列，其中Nx、Ny原圖像的寬和高，這個(gè)隨機(jī)序列的均值為零，然后將隨機(jī)序列轉(zhuǎn)化二維矩陣形式。第二步，對(duì)原圖像RGB各分量取DWT變換，找出DWT系數(shù)中頻和高頻的對(duì)應(yīng)系數(shù)，并將水印通過(guò)線性運(yùn)算嵌入到DWT系數(shù)中，其中使用一個(gè)考慮人的視覺(jué)效果的加權(quán)函數(shù)，并用參數(shù)控制水印強(qiáng)度。第三步，對(duì)處理后的系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，得到添加水印后的圖像。最后，由于嵌入水印的影響可能會(huì)產(chǎn)生溢出現(xiàn)象，需要對(duì)逆變換后的圖像像素進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜≌?br> 在原始數(shù)字圖像中嵌入水印生成電子票據(jù)時(shí)，通道容量是一個(gè)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。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。兩者之間是相互矛盾的。Barni從人的視覺(jué)敏感性角度提出了一個(gè)基于靜止圖像的數(shù)據(jù)隱藏系統(tǒng)的視覺(jué)模型(HVS)，考慮到如下幾個(gè)方面人眼對(duì)噪聲的敏感性，人眼對(duì)亮度的敏感性，人眼對(duì)紋理的敏感性。實(shí)驗(yàn)表明，人眼對(duì)高頻和45°方向子帶不敏感，因此可以在這些子帶里多嵌入一些信息；人眼對(duì)高亮度和低亮度區(qū)域不敏感，可以在這些區(qū)域多嵌入一些信息；人眼對(duì)高紋理和邊緣區(qū)域不敏感，可以多嵌入一些信息。從這一模型出發(fā)，可以計(jì)算出各個(gè)小波系數(shù)的優(yōu)化權(quán)值w(i，j)，以達(dá)到不影響人的視覺(jué)效果的前提下，嵌入盡量多的信息的目的。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選擇為0.25。
在對(duì)用戶持有電子票據(jù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，第一步，用戶輸入購(gòu)票時(shí)自己使用的號(hào)碼，檢測(cè)系統(tǒng)將該號(hào)碼與售票單位設(shè)定的號(hào)碼相與，產(chǎn)生一個(gè)數(shù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列，該隨機(jī)序列與生成電子票據(jù)時(shí)嵌入的序列一樣大小。并將這個(gè)隨機(jī)序列轉(zhuǎn)化為二維矩陣形式。第二步，對(duì)接收到的電子票據(jù)的RGB各個(gè)分量進(jìn)行小波變換，將隨機(jī)序列與小波變換后的中頻、高頻系數(shù)相乘，并將這些相乘的結(jié)果累加起來(lái)，然后，除以參與運(yùn)算的小波系數(shù)的個(gè)數(shù)。第三步，將這個(gè)運(yùn)算結(jié)果(ρ)與一個(gè)設(shè)定的閾值(T)相比較，如果該運(yùn)算結(jié)果大于閾值就認(rèn)為是真的票據(jù)，否則，就為假票據(jù)。由于受到無(wú)線傳輸條件的影響，接收到的圖像很可能是有損壓縮后的圖像，甚至大壓縮比的有損壓縮，例如JPEG2000的位平面編碼方式，并只傳輸一個(gè)位平面的情況；那么可以根據(jù)接受到的圖像的壓縮情況，適當(dāng)調(diào)整閾值設(shè)定，以達(dá)到正確檢測(cè)的目的。
數(shù)字圖片的無(wú)線傳輸，其特點(diǎn)是電子票據(jù)無(wú)需通過(guò)第三方，從售票方直接快速到達(dá)購(gòu)票者隨身攜帶的無(wú)線設(shè)備中。利用已有的無(wú)線傳輸設(shè)備，直接發(fā)送申請(qǐng)者的請(qǐng)求購(gòu)票信息，申請(qǐng)者無(wú)需象傳統(tǒng)方式那樣排隊(duì)購(gòu)票。票據(jù)是以數(shù)字圖片的形式即時(shí)傳送到使用者隨身攜帶的無(wú)線設(shè)備上，使用者無(wú)需象傳統(tǒng)方式那樣排隊(duì)取票。使用者無(wú)需再另外攜帶紙質(zhì)票據(jù)，可以有效節(jié)約木材資源。在驗(yàn)證票據(jù)時(shí)，電子票據(jù)的使用者提供無(wú)線設(shè)備中票據(jù)圖片，方便快捷。
無(wú)線電子票據(jù)使人們的生活變得更加方便，但也承擔(dān)著被假冒的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)字水印技術(shù)和無(wú)線傳輸技術(shù)結(jié)合使用，來(lái)進(jìn)行電子票據(jù)的防偽。對(duì)于將要被使用的數(shù)字票據(jù)圖片，先進(jìn)行數(shù)字水印處理，預(yù)設(shè)一些判別信息，然后再將電子票據(jù)無(wú)線傳送給使用者。通過(guò)檢測(cè)使用者提供的電子票據(jù)中的水印，確定他所擁有的電子票據(jù)的真?zhèn)危约八鶕碛械碾娮悠睋?jù)確實(shí)是他申請(qǐng)購(gòu)買(mǎi)的票據(jù)，從而達(dá)到安全確認(rèn)的目的。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。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)線電子票據(jù)生成方法，包括步驟將用戶號(hào)碼和售票號(hào)碼相與產(chǎn)生一個(gè)數(shù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列；對(duì)原圖像RGB各分量取DWT(小波變換)變換，將水印嵌入到DWT系數(shù)中；對(duì)處理后的系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，得到添加水印后的圖像。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括步驟如果嵌入水印后產(chǎn)生溢出現(xiàn)象，則對(duì)逆變換后的圖像像素進(jìn)行取整。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的用戶號(hào)碼是用戶身份證號(hào)碼、指紋、虹膜、人臉、聲紋。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的將水印嵌入到DWT系數(shù)中還包括步驟在高頻和45°方向子帶多嵌入水印信息。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的將水印嵌入到DWT系數(shù)中還包括步驟在高亮度和低亮度區(qū)域多嵌入水印信息。
6.一種無(wú)線電子票據(jù)檢測(cè)方法，包括步驟將用戶號(hào)碼和售票號(hào)碼相與產(chǎn)生一個(gè)數(shù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列；對(duì)接收到的電子票據(jù)的RGB各個(gè)分量進(jìn)行小波變換，將隨機(jī)序列與小波變換后的中頻、高頻系數(shù)相乘，并將相乘的結(jié)果累加后除以參與運(yùn)算的小波系數(shù)的個(gè)數(shù)；將運(yùn)算結(jié)果與設(shè)定的閾值相比較，如果運(yùn)算結(jié)果大于閾值，則票據(jù)是真的，否則是假票。
全文摘要
一種無(wú)線電子票據(jù)生成方法，包括步驟將用戶號(hào)碼和售票號(hào)碼相與產(chǎn)生一個(gè)數(shù)，根據(jù)這個(gè)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)序列；對(duì)原圖像RGB各分量取DWT(小波變換)變換，將水印嵌入到DWT系數(shù)中；對(duì)處理后的系數(shù)進(jìn)行小波逆變換，得到添加水印后的圖像。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)印刷紙質(zhì)票據(jù)的弱點(diǎn)，也將改變?nèi)藗兊幕旧罘绞?。通過(guò)在票據(jù)中加入包含售票部門(mén)和購(gòu)票個(gè)人信息的數(shù)字水印，保證電子票據(jù)的真實(shí)性，也保證了電子票據(jù)的唯一可用性。同時(shí)，從電子票據(jù)中檢測(cè)數(shù)字水印的方法，它保證正確嵌入了數(shù)字水印的票據(jù)能夠通過(guò)檢測(cè)，而包含錯(cuò)誤數(shù)字水印或不含有數(shù)字水印的票據(jù)不能通過(guò)檢測(cè)。
文檔編號(hào)G06F7/58GK1538287SQ0311014
公開(kāi)日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月14日
發(fā)明者王明生, 侯啟檳, 黃向生, 周曉旭 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所