專利名稱：一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子信息安全領(lǐng)域。是一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方 法。通過這種方法可以保護(hù)印章圖像的真實(shí)性和完整性。
發(fā)明背景
數(shù)字水印是一種信息隱藏技術(shù)，它將數(shù)字信號(hào)，如圖像、文字、符號(hào)、數(shù)字等 一切可以作為標(biāo)記、標(biāo)識(shí)的信息與原始數(shù)據(jù)(如圖像、音頻、視頻數(shù)據(jù))緊密結(jié)合并隱藏 其中，并可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)價(jià)值的操作而能保存下來。
最早提出數(shù)字水印的概念與方法是為了進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù)。隨著計(jì) 算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來越多的藝術(shù)作品、發(fā)明或創(chuàng)意都開始以多媒體數(shù)據(jù)的形式表 達(dá)，比如用數(shù)碼相機(jī)攝影，用數(shù)字影院看電影，用MP3播放器聽音樂，用計(jì)算機(jī)畫畫等 等。所有活動(dòng)所涉及的多媒體數(shù)據(jù)都蘊(yùn)含了大量?jī)r(jià)值不菲的信息。與作者創(chuàng)作這些多 媒體數(shù)據(jù)所花費(fèi)的艱辛相比，篡改、偽造、復(fù)制和非法發(fā)布原創(chuàng)作品在信息時(shí)代變成了 一件輕而易舉的事情。任何人都可以輕而易舉地創(chuàng)建多媒體數(shù)據(jù)的拷貝，與原始數(shù)據(jù) 比較，復(fù)制出的多媒體數(shù)據(jù)不會(huì)有任何質(zhì)量上的損失，即可以完整地“克隆”多媒體數(shù) 據(jù)。因此如何保護(hù)這些數(shù)據(jù)上附加的“知識(shí)產(chǎn)權(quán)”是一個(gè)亟待解決的問題。那么數(shù)字 水印則正好是解決這類“版權(quán)問題”的有效手段。比如以前的畫家用印章或簽名標(biāo)識(shí)作 品的作者，那么今天他可以通過數(shù)字水印將自己的名字添加到作品中來完成著作權(quán)的標(biāo) 識(shí)。同樣，音像公司也可以把公司的名字、標(biāo)志等信息添加到出版的磁帶、CD碟片中。 這樣通過跟蹤多媒體數(shù)據(jù)中的數(shù)字水印信息來保護(hù)多媒體數(shù)據(jù)的版權(quán)。
除了在版權(quán)保護(hù)方面的應(yīng)用，數(shù)字水印技術(shù)在文檔(印刷品、電子文檔等)的真 偽認(rèn)證上面也有很大的用途，例如對(duì)政府部門簽發(fā)的紅頭文件，文件認(rèn)證的傳統(tǒng)方法是 鑒別文件的紙張、印章或鋼印是否符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，缺點(diǎn)是無(wú)論紙張、印章或鋼印都容 易被偽造。特別是印章，雖然政府部門對(duì)印章的管理和制作有嚴(yán)格規(guī)定，但社會(huì)上還是 有所謂“一個(gè)蘿卜刻一個(gè)章”的說法。這說明傳統(tǒng)方法有著極不完善的地方。使用數(shù) 字水印技術(shù)則可以有效解決這個(gè)問題。以數(shù)字水印作為信息載體，將某些信息添加到紅 頭文件中，使得文件不僅有印章或鋼印，而且有難以察覺的數(shù)字水印信息，從而大大增 加了文件被偽造的難度。將數(shù)字水印信息添加到文檔中，也意味著某些信息可以在文檔 中被寫入兩次。例如護(hù)照持有人的名字在護(hù)照中被明顯印刷出來，也可以在頭像中做為 數(shù)字水印被隱藏起來，如果某人想通過更換頭像來偽造一份護(hù)照，那么通過掃描護(hù)照就 有可能檢測(cè)出隱藏在頭像中的水印信息與打印在護(hù)照上的姓名不符合，從而發(fā)現(xiàn)被偽造 的護(hù)照。
一般地，數(shù)字水印應(yīng)具有如下的基本特性
(1)可證明性水印應(yīng)能為受到版權(quán)保護(hù)的信息產(chǎn)品的歸屬提供完全和可靠的 證據(jù)。
(2)不可感知性不可感知包含兩方面的意思，一個(gè)指視覺上的不可感知性(對(duì) 聽覺也是同樣的要求)，即因嵌入水印導(dǎo)致圖像的變化對(duì)觀察者的視覺系統(tǒng)來講應(yīng)該是不可察覺的，最理想的情況是水印圖像與原始圖像在視覺上一模一樣，這是絕大多數(shù)水印 算法所應(yīng)達(dá)到的要求；另一方面水印用統(tǒng)計(jì)方法也是不能恢復(fù)的，如對(duì)大量的用同樣方 法和水印處理過的信息產(chǎn)品即使用統(tǒng)計(jì)方法也無(wú)法提取水印或確定水印的存在。
03)魯棒性魯棒性問題對(duì)水印而言極為重要。一個(gè)數(shù)字水印應(yīng)該能夠承受大 量的、不同的物理和幾何失真，包括有意的(如惡意攻擊)或無(wú)意的(如圖像壓縮、濾 波、掃描與復(fù)印、噪聲污染、尺寸變化等等)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明采用基于空域易碎水印來保護(hù)印章圖像，它更能符合系統(tǒng)安全性的要 求。當(dāng)印章圖像被更改后，哪怕是一個(gè)像素，都會(huì)破壞水印本身，從而達(dá)到驗(yàn)證保護(hù)的 目的。
其基本思想是修改原圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)的值，使得修改后的圖像經(jīng)過某一 種算法的運(yùn)算可以得到一個(gè)新的二值圖像或文本，即水印。基本步驟為
1.首先設(shè)定一個(gè)映射函數(shù)f，通過此函數(shù)可以將原圖像g的每一個(gè)像素值映射成 一個(gè)二值L (0或1)
L(i，j) =fg(g(i，j))(i，j 為像素點(diǎn)的坐標(biāo))
2.設(shè)要嵌入的水印為W，W可以是一二值圖像，也可以是經(jīng)過編碼的字符串， 本系統(tǒng)所使用水印為二值圖像。根據(jù)以下公式修改原圖像g的每一個(gè)像素值，使得修改 后的g中每一個(gè)像素點(diǎn)的值通過f運(yùn)算后都與W相同(要注意的是，修改幅度必須足夠 小，使肉眼觀察不能察覺)r g{u) fAs{iJ))=w^j)
σ為盡可能小的正整數(shù) 、ξ{ι,])±σ fg(g(i,j)±a) = W{i,j)
這樣水印圖像就被嵌入到原圖像中了。
3.提取、驗(yàn)證水印。假設(shè)待提取水印的原圖像為g，驗(yàn)證對(duì)照的水印圖像為W。 通過f函數(shù)算出g每個(gè)像素的對(duì)應(yīng)二值W，，即為提出的水印。
W' (i，j) = fg(g(i，j))
將提取出的水印圖像W，與W比較，就可以判斷原圖像g是否被更改過
W' (i，j) = W(i，j)原圖像通過驗(yàn)證
W' (i，j) <> W(i，j)原圖像已被更改，未通過驗(yàn)證發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以百成電子印章系統(tǒng)為基礎(chǔ)，使用易碎水印技術(shù)對(duì)印章圖像進(jìn)行保護(hù)。
其步驟為
1.管理員在制作印章時(shí)，必須選擇8位二值BMP圖片作為水印圖像；
2.在印章圖案中的水印嵌入步驟如下
1)從原始印章圖像的第一行第一列開始，逐個(gè)像素進(jìn)行運(yùn)算，
2)將當(dāng)前像素的紅、綠、藍(lán)三原色值取出，分別為R、G、B；
3)將R、G、B在映射表(Table)中所對(duì)應(yīng)的映射結(jié)果(0或1)取出，并進(jìn)行異或運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果P;
4)取出水印圖像對(duì)應(yīng)位置像素的值，并除以255，得到結(jié)果W。因?yàn)樗槎?值圖像，像素值為0或255，故除以255后變成0和1方可做下面比較；
5)若P = W，則跳回步驟2)，進(jìn)行下一像素的運(yùn)算；
6)若P<>W，在R、G、B中隨機(jī)選中一個(gè)，修改其數(shù)值。如果數(shù)值大于 175,數(shù)值減去1，如果數(shù)值等于或小于175，則數(shù)值加1;
7)跳到步驟3)重新進(jìn)行運(yùn)算；
8)原始印章圖像全部像素處理完畢，水印嵌入完成。
3.管理員在管理控制臺(tái)查看印章時(shí)，可以將印章圖案中的水印圖像提取出，并 與數(shù)據(jù)庫(kù)中水印圖像相比對(duì)。
4.已經(jīng)嵌入水印的印章圖案中提取的水印步驟如下
1)從印章圖像的第一行第一列開始，逐個(gè)像素進(jìn)行運(yùn)算，
2)將當(dāng)前像素的紅、綠、藍(lán)三原色值取出，分別為R，、G，、B，；
3)將R，、G，、B，在映射表(Table)中所對(duì)應(yīng)的映射結(jié)果(0或1)取出，并進(jìn)行異或運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果P’ ；
4)將P’值乘以255，得到結(jié)果W，。即為水印圖案在此位置的像素值；
5)跳回步驟2)，進(jìn)行下一像素的運(yùn)算；
7)最后得到水印圖像。
5.用戶在使用電子印章客戶端時(shí)，可提取所選擇印章圖案所嵌入的水印圖像。
如果嵌入水印后的印章圖案被更改，則提取的水印圖案會(huì)不完整，可以通過肉 眼觀察出來。另外，也可以直接和數(shù)據(jù)庫(kù)中的水印圖案對(duì)比，得到驗(yàn)證結(jié)果。權(quán)利要求
1.一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于它在印章圖案中的水 印嵌入步驟如下1)從原始印章圖像的第一行第一列開始，逐個(gè)像素進(jìn)行運(yùn)算；2)將當(dāng)前像素的紅、綠、藍(lán)三原色值取出，分別為R、G、B；3)將R、G、B在映射表(Table)中所對(duì)應(yīng)的映射結(jié)果(0或1)取出，并進(jìn)行異或運(yùn) 算，得到運(yùn)算結(jié)果P;4)取出水印圖像對(duì)應(yīng)位置像素的值，并除以255，得到結(jié)果W。因?yàn)樗槎祱D 像，像素值為0或255，故除以255后變成0和1方可做下面比較；5)若P= W，則跳回步驟2)，進(jìn)行下一像素的運(yùn)算；6)若PoW，在R、G、B中隨機(jī)選中一個(gè)，修改其數(shù)值。如果數(shù)值大于175，數(shù) 值減去1，如果數(shù)值等于或小于175，則數(shù)值加1;7)跳到步驟3)重新進(jìn)行運(yùn)算；8)原始印章圖像全部像素處理完畢，水印嵌入完成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 它已經(jīng)嵌入水印的印章圖案中提取的水印步驟如下1)從印章圖像的第一行第一列開始，逐個(gè)像素進(jìn)行運(yùn)算；2)將當(dāng)前像素的紅、綠、藍(lán)三原色值取出，分別為R'、G'、B'；3)將R'、G'、B'在映射表(Table)中所對(duì)應(yīng)的映射結(jié)果(0或1)取出，并進(jìn)行 異或運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果P'；4)將P'值乘以255，得到結(jié)果W'。即為水印圖案在此位置的像素值；5)跳回步驟2)，進(jìn)行下一像素的運(yùn)算；7)最后得到水印圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 權(quán)利要求1中1)步驟的原始印章圖像為24位以上的BMP圖片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 權(quán)利要求1中4)步驟的水印圖像為8位二值BMP圖片，即圖片只有0和255兩種顏色。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 權(quán)利要求1中原始印章圖像和水印圖像的寬和高(以像素為單位)必須一致。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 權(quán)利要求1和權(quán)利要求2中的步驟都要使用映射表。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 管理員在制作印章時(shí)，必須選擇水印圖像以權(quán)利要求1的步驟嵌入到印章圖案里。
8.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 管理員在管理控制臺(tái)查看印章時(shí)，可以按權(quán)利要求2的步驟將印章圖案中的水印圖像提 取出，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中水印圖像相比對(duì)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，其特征在于 用戶在使用電子印章客戶端時(shí)，可按權(quán)利要求2的步驟提取所選擇印章圖案所嵌入的水 印圖像。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于易碎水印技術(shù)的電子印章保護(hù)方法，它涉及電子信息安全領(lǐng)域。通過這種方法可以保護(hù)印章圖像的真實(shí)性和完整性。本發(fā)明以百成電子印章系統(tǒng)為基礎(chǔ)，使用易碎水印技術(shù)對(duì)印章圖像進(jìn)行保護(hù)。其步驟為1.管理員在制作印章時(shí)，必須選擇8位二值BMP圖片作為水印圖像；2.在印章圖案中的嵌入水印；3.管理員在管理控制臺(tái)查看印章時(shí)，可以將印章圖案中的水印圖像提取出，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中水印圖像相比對(duì)。4.用戶在使用電子印章客戶端時(shí)，可提取所選擇印章圖案所嵌入的水印圖像。如果嵌入水印后的印章圖案被更改，則提取的水印圖案會(huì)不完整，可以通過肉眼觀察出來。另外，也可以直接和數(shù)據(jù)庫(kù)中的水印圖案對(duì)比，得到驗(yàn)證結(jié)果。
文檔編號(hào)G06T1/00GK102024245SQ20091019226
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者張大年, 許兆然 申請(qǐng)人:廣州市百成科技有限公司