專利名稱：印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種證件的防偽方法，特別涉及一種光學(xué)全息水印印刷證件防偽方法，屬于光學(xué)信息技術(shù)、數(shù)字水印技術(shù)、印刷與防偽等
背景技術(shù)：
N.Takai和Y.Mifune在“Digital watermarking by aholographic technique”.Appl.Opt.41(5)865-873(2002)一文中，直接用物體的Fourier變換全息圖像作為水印直接疊加到載體圖像中，并通過仿真證明了常系數(shù)加權(quán)比自適應(yīng)加權(quán)有更好的重建圖像質(zhì)量，但是沒有經(jīng)過授權(quán)也可以讀取圖像中水印，水印安全性差，而且不能防止低通濾波干擾。S.Kishk和S.Kishk和B.Javidi在“Information hiding technique with double phase encoding”Appl.Opt.41(26)5426-5470(2002)中提出了一種在圖像中隱藏圖像的方法，隱藏的圖像經(jīng)過雙相位編碼加密生成隨機(jī)圖像并嵌入到載體圖像中，只有經(jīng)過授權(quán)才能讀取隱藏圖像，具有高安全性，但嵌入強(qiáng)度過高(α＝50％)。而且兩者都不能通過印刷或打印的方式記錄在印刷品上，只是用于數(shù)字形式的載體圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種安全性高，嵌入強(qiáng)度適中具有較好的不可見性，且具有良好的抗干擾能力的光學(xué)全息水印印刷證件防偽方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，包括制作和掃描識(shí)別兩過程，其特征在于，方法步驟為1)二值數(shù)字水印圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位調(diào)制生成加密的數(shù)字水印信息；2)通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水??；3)將同軸加密數(shù)字全息水印以15％～30％的強(qiáng)度嵌入到載體圖像中；4)通過打印或數(shù)字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5)將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式；6)將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。
所述的通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.將空域中加密的具有振幅和相位信息的數(shù)字水印信息與參考光信息疊加，生成加密的同軸數(shù)字全息圖；
b.計(jì)算(或測(cè)量)加密的數(shù)字水印的功率譜，將生成加密的同軸數(shù)字全息圖減去加密的數(shù)字水印的功率譜；c.對(duì)b步驟所獲圖像數(shù)據(jù)平移進(jìn)行非負(fù)處理，獲取數(shù)字全息水印信息。
所述的通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.獲取空域中加密的數(shù)字水印信息中的相位信息；b.將相位信息作為物光與參考光信息疊加，生成加密的同軸相位數(shù)字全息水印信息。
所述的將同軸加密數(shù)字全息水印嵌入到載體圖像中的步驟3)，它包含以下步驟a.由具有振幅和相位信息的數(shù)字水印信息和只用數(shù)字水印信息中的相位信息得到數(shù)字全息水印信息；b.取得載體數(shù)字圖像；c.按25％強(qiáng)度嵌入水印到載體數(shù)字圖像中，完成嵌入。
所述的將含水印的載體圖像印刷到印刷品上的步驟4)，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數(shù)字圖像；b.將灰度等級(jí)降低成8位；c.將灰度等級(jí)降低成8位后所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
所述的將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式的步驟5)，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級(jí)進(jìn)行掃描，輸入計(jì)算機(jī)變成數(shù)字形式；c.進(jìn)行幾何校準(zhǔn)，并生成與原始載體圖像同樣大小的數(shù)字圖像。
所述的將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像步驟6)，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換；b.除去零頻項(xiàng)，即進(jìn)行零頻濾波；c.乘以加密時(shí)頻譜面上的隨機(jī)相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進(jìn)行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將加密水印和全息技術(shù)結(jié)合，形成了一種新的加密全息水印方法，該加密水印只有通過解密鑰匙模板即加密時(shí)頻譜面上的隨機(jī)相位的共軛模板(以下簡(jiǎn)稱解密鑰匙模板)才能恢復(fù)原始圖像，安全性高，嵌入強(qiáng)度適中，具有較好的不可見性，且具有良好的抗干擾能力。通過印刷技術(shù)，可以將含加密全息水印的載體圖像印制在證件等印刷品上，用于對(duì)印刷品的真實(shí)性進(jìn)行檢驗(yàn)，提高了印刷品的防偽能力。通過印刷技術(shù)，可以將含加密全息水印的載體圖像印制在證件等印刷品上，用于對(duì)印刷品的真實(shí)性進(jìn)行檢驗(yàn)，該加密方法具有以下特點(diǎn)1、復(fù)制方法簡(jiǎn)單，可通過普通的印刷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)；2、保密防偽性能強(qiáng)，只有受權(quán)的解密鑰匙模板才能看到原始圖像(受權(quán)的解密鑰匙模板隨機(jī)生成，信息量大，無法復(fù)制)；3、制作成本低，通過現(xiàn)代數(shù)字印刷系統(tǒng)直接在普通紙張上印制。


圖1(a)(b)(c)為原始灰度載體圖像；(d)(e)(f)為原始水印圖像；(g)(h)(i)為含水印的載體圖像；(j)(k)(l)為使用正確解密鑰匙模板所恢復(fù)的水印圖像；圖2(a)(b)(c)為600DPI打印并掃描的含水印載體圖像；(d)(e)(f)為使用正確解密鑰匙模板從掃描的圖像中所恢復(fù)的水印圖像。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，包含制作過程和掃描識(shí)別過程如下1、將二值數(shù)字水印圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位調(diào)制生成加密的數(shù)字水印信息；2、通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水?。?、將同軸加密數(shù)字全息水印以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度嵌入到載體圖像中；4、通過打印或數(shù)字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5、將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式；6、將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。步驟1到4是制作過程，步驟5和6是掃描識(shí)別過程。
上面的步驟2通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水印，它包含以下步驟a.空域中加密的數(shù)字水印信息與參考光信息疊加，生成加密的同軸數(shù)字全息圖；b.計(jì)算(或測(cè)量)加密的數(shù)字水印的功率譜，將生成加密的同軸數(shù)字全息圖減去加密的數(shù)字水印的功率譜；c.對(duì)上述b步驟所獲圖像數(shù)據(jù)平移進(jìn)行非負(fù)處理，獲取數(shù)字全息水印信息。
上面步驟3將同軸加密數(shù)字全息水印嵌入到載體圖像中，它包含以下步驟a.取得步驟2所生成的全息數(shù)字水印信息；b.取得載體數(shù)字圖像；c.按25％強(qiáng)度嵌入水印到載體數(shù)字圖像中完成鉛入。
上面步驟4通過打印或數(shù)字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數(shù)字圖像；b.將灰度等級(jí)降低成8位；c.將將灰度等級(jí)降低成8位后所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
上面步驟5將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級(jí)進(jìn)行掃描，輸入計(jì)算機(jī)變成數(shù)字形式；c.進(jìn)行幾何校準(zhǔn)，并生成與原始載體圖像同樣大小的數(shù)字圖像。
上面步驟6將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換；b.除去零頻項(xiàng)，即進(jìn)行零頻濾波；c.乘以加密時(shí)頻譜面上的隨機(jī)相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進(jìn)行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
實(shí)施例2實(shí)施例2的方法與實(shí)施例1所不同之點(diǎn)是方法步驟的第2步，實(shí)施例1是通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水印，它包括振幅和相位信息，而實(shí)施例2通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密同軸相位數(shù)字全息水印，只有相位信息。
實(shí)施例2的方法步驟為1、將二值數(shù)字水印圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位調(diào)制生成加密的數(shù)字水印信息；2、通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密同軸相位數(shù)字全息水?。?、將同軸相位加密數(shù)字全息水印以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度嵌入到載體圖像中；4、通過打印或數(shù)字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5、將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式；6、將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。步驟1到4是制作過程，步驟5和6是掃描識(shí)別過程。
上面的步驟2通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密同軸相位數(shù)字全息水印，它包含以下步驟它包含以下步驟a.獲取空域中加密的數(shù)字水印信息的相位信息；b.將相位信息作為物光與參考光信息疊加，生成加密的同軸相位數(shù)字全息圖。
上面步驟3將加密同軸相位數(shù)字全息水印以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度嵌入到載體圖像中，它包含以下步驟a.取得步驟2所生成的同軸相位全息數(shù)字水印信息；b.取得載體數(shù)字圖像；c.按25％強(qiáng)度嵌入水印到載體數(shù)字圖像中完成嵌入。
上面步驟4通過打印或數(shù)字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數(shù)字圖像；b.將灰度等級(jí)降低成8位；c.將將灰度等級(jí)降低成8位所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
上面步驟5將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級(jí)進(jìn)行掃描，輸入計(jì)算機(jī)變成數(shù)字形式；c.進(jìn)行幾何校準(zhǔn)，并生成與原始載體圖像同樣大小的數(shù)字圖像。
上面步驟6將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換；b.除去零頻項(xiàng)，即進(jìn)行零頻濾波；c.乘以加密時(shí)頻譜面上的隨機(jī)相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進(jìn)行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
權(quán)利要求
1.一種印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，包括制作和掃描識(shí)別兩過程，其特征在于，方法步驟為1)將二值數(shù)字水印圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位調(diào)制生成加密的數(shù)字水印信息；2)通過全息技術(shù)將加密的數(shù)字水印信息轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水??；3)將同軸加密數(shù)字全息水印以15％～30％的強(qiáng)度嵌入到載體圖像中；4)通過打印或數(shù)字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5)將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式；6)將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.將空域中加密的具有振幅和相位信息的數(shù)字水印信息與參考光信息疊加，生成加密的同軸數(shù)字全息圖；b.計(jì)算(或測(cè)量)加密的數(shù)字水印的功率譜，將生成加密的同軸數(shù)字全息圖減去加密的數(shù)字水印的功率譜；c.對(duì)b步驟所獲圖像數(shù)據(jù)平移進(jìn)行非負(fù)處理，獲取數(shù)字全息水印信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.獲取空域中加密的數(shù)字水印信息中的相位信息；b.將相位信息作為物光與參考光信息疊加，生成加密的同軸相位數(shù)字全息水印信息。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，其特征在于，將同軸加密數(shù)字全息水印嵌入到載體圖像中的步驟3)，它包含以下步驟a.取得權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所生成的數(shù)字全息水印信息；b.取得載體數(shù)字圖像；c.按25％強(qiáng)度嵌入水印到載體數(shù)字圖像中，完成嵌入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，其特征在于，將含水印的載體圖像印刷到印刷品上的步驟4)，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數(shù)字圖像；b.將灰度等級(jí)降低成8位；c.將灰度等級(jí)降低成8位后所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，其特征在于，將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，并變換成數(shù)字圖像形式的步驟5)，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級(jí)進(jìn)行掃描，輸入計(jì)算機(jī)變成數(shù)字形式；c.進(jìn)行幾何校準(zhǔn)，并生成與原始載體圖像同樣大小的數(shù)字圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷光學(xué)全息水印證件防偽技術(shù)，其特征在于，將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像步驟6)，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數(shù)字圖像進(jìn)行傅里葉變換；b.除去零頻項(xiàng)，即進(jìn)行零頻濾波；c.乘以加密時(shí)頻譜面上的隨機(jī)相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進(jìn)行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種印刷光學(xué)全息水印證件防偽方法，其特點(diǎn)是方法步驟為將二值數(shù)字水印圖像進(jìn)行雙隨機(jī)相位調(diào)制生成具有振幅和相位信息加密的數(shù)字水印信息；通過全息技術(shù)將其轉(zhuǎn)換成加密數(shù)字全息水??；將加密數(shù)字全息水印嵌入到載體圖像中；通過打印或數(shù)字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；將印制在證件等印刷品上的含水印的載體圖像掃描輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過校準(zhǔn)處理變換成數(shù)字圖像形式；將經(jīng)處理的載體圖像進(jìn)行傅里葉變換等處理后，乘以加密時(shí)頻譜面上的隨機(jī)相位的共軛即解密鑰匙模板，再進(jìn)行傅里葉逆變換，求其幅值，即得到原始水印圖像。對(duì)證件等進(jìn)行認(rèn)證，杜絕了偽造證件的現(xiàn)象。本發(fā)明具有制作方法簡(jiǎn)單、保密防偽性能強(qiáng)、制作成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06K15/02GK1828666SQ20061002562
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者孫劉杰, 莊松林 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)