本發(fā)明屬于安全信息嵌入技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

商品包裝對于商家，它不僅僅作為商品的外表保護和介紹商品,而且作為企業(yè)的品牌建設(shè)/形象/理念宣傳的窗口起很重要的作用。對于普通消費者，它既可以從包裝外表識別商品，也可以得到關(guān)于商家的信息。

市場競爭愈演愈烈，假冒偽劣也很盛行。為了提升產(chǎn)品競爭力，維護品牌價值，以及有效監(jiān)管市場，包裝防偽技術(shù)逐漸成熟。在商品包裝設(shè)計上印刷各種防偽標(biāo)記或標(biāo)簽，比如：

1)微型文字、特殊墨水、水印和激光防偽等傳統(tǒng)防偽技術(shù)；

2)隨著計算機、信息和通信技術(shù)(ict)的發(fā)展，以rfid、nfc為代表的電子標(biāo)簽；

3)以偽隨機數(shù)為代表的密碼方式，號碼可以直接印刷到標(biāo)簽，也可以采用條形碼和二維碼等編碼方式，呈現(xiàn)給用戶；

4)以信息處理為代表的安全信息嵌入技術(shù)，比如隱藏于印刷圖像或二維碼中不可視安全信息等等。

但是申請人發(fā)現(xiàn)：市場上常見的印刷的防偽標(biāo)簽，比如微型文字、特殊墨水、水印和激光防偽等，只要有相應(yīng)的印刷器械，偽造相對容易。為此，

第一，若利用電子標(biāo)簽以提高防偽能力，但不僅大大提高了成本，還需要對應(yīng)的讀取設(shè)備，不是大部分的一般用戶可以參與的判別方法。

第二，若利用唯一偽隨機的密碼方式，成本低廉，用戶通過電話/網(wǎng)頁/短信等方式，通知商家自己購買到的商品上所印的號碼，商家和數(shù)據(jù)庫內(nèi)的號碼比對，得到是否存在于自己庫內(nèi)的號碼。若不存在，必定為造假或輸入錯誤，通知用戶不存在；若存在，登記并通知用戶是第幾次查詢。如果發(fā)生一個號碼的大規(guī)模造假，會有多個用戶查詢一個號碼，商家可以采取行動，而用戶也可得知自己購買的不一定是正品。缺點是無論用戶采取什么通信方法，鑒別都是用戶直接將印刷的號碼通知到商家，而商家即使獲取到用戶通知到的隨機號碼是不存在的，也無法確定是用戶輸入錯誤，還是確系偽造。作為改良誤輸入的方法，將號碼打印為條形碼或二維碼等，讓用戶利用掃描軟件讀取號碼后，復(fù)制號碼上傳。同時直接通知商家明碼，即使改良了誤輸入，也難以防止惡意查詢，擾亂商家的正常統(tǒng)計和跟蹤。

第三，若利用圖像信息處理技術(shù)嵌入人眼不可視安全信息的技術(shù)，所嵌入的信息不容易被人眼識別，既不對原始的印刷圖像做大的調(diào)整，也不對印刷流程做變更，且更適用于和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，使得商家和消費者同時受益，很大程度上解決了現(xiàn)有問題。但是，本技術(shù)主要是將安全信息或商品編碼信息，嵌入到圖像空域中有變化的區(qū)域或部分，比如邊緣部分；或嵌入到頻域中人眼不易識別的區(qū)域比如高頻部分，但是當(dāng)印刷圖像是幾乎沒有變化的企業(yè)特定顏色和logo，或頻域中對應(yīng)頻段沒有相關(guān)信息可以嵌入或疊加時，將無法嵌入安全信息，若強制嵌入源圖像中沒有出現(xiàn)的頻段信息，則圖像會發(fā)送很大的改變，達不到不可視信息嵌入的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可利用頻域和空域變換將安全信息嵌入至實際需嵌入的單色或?qū)Ｉ珗D像信息中，偽造難度極大、成本高，且不增加印刷成本的方法，以及實現(xiàn)該單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法的系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方：

一種單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法，首先利用頻域嵌入的方法將信息嵌入到一個可嵌入的圖像或者一個虛擬圖像中，然后利用空域處理的方法將其疊加到要嵌入的單色或?qū)Ｉ∷⑽募小?/p>

進一步地，所述“利用頻域嵌入的方法將信息嵌入到一個可嵌入的圖像或者一個虛擬圖像中”是指對虛擬圖像依次進行灰度處理和頻域處理；所述“利用空域處理的方法將其疊加到要嵌入的單色或?qū)Ｉ∷⑽募小笔侵笇⑶度胄畔⑶度胫两?jīng)頻域處理的虛擬圖像中、進行反變換，進行空域處理嵌入到實際需嵌入的單色或?qū)Ｉ珗D像信息中，進行排版印刷。

進一步地，該單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法，具體包括以下步驟：

a1.對rgb或cmy或cmky虛擬圖像a進行灰度變換，得到灰度變換后的圖像g；

a2.對灰度變換后的圖像g進行頻域變換，得到其振幅部分：ampg；

a3.將嵌入信息按規(guī)則嵌入頻域變換后的圖像振幅ampg中；

a4.進行頻域反變換得到嵌入信息的灰度圖像g’，計算g’和g的差分w’；

a5.將差分w’做空域處理嵌入到實際需嵌入的單色或?qū)Ｉ珗D像信息b中，得到嵌入信息的單色或?qū)Ｉ珗D像信息b’，進行排版印刷。

進一步地，所述“將嵌入信息按規(guī)則嵌入頻域變換后的振幅ampg中”具體為，當(dāng)嵌入信息為m比特的w，且第i位比特的信息w(i)為0或1，而i＝1,2,…,m時，按以下規(guī)則將每一位信息w(i)嵌入到振幅部分ampg：

ampg(i)’＝ampg(i)+x，當(dāng)w(i)為1時；

ampg(i)’＝ampg(i)–x，當(dāng)w(i)為0時；

其中x為給定的正實數(shù)，i為第嵌入信息的第i比特；

或者，

ampg(i)’＝ampg(i)×(1+a)，當(dāng)w(i)為1時，

ampg(i)’＝ampg(i)×(1-a)，當(dāng)w(i)為0時，

其中a為給定的小于1的正實數(shù)，i為嵌入信息的第i比特。

進一步地，所述嵌入信息w的m比特的0和1序列由信息直接轉(zhuǎn)換組成，或者由加密或加校驗碼組成。

進一步地，在利用空域處理的方法將加嵌入信息疊加到要嵌入的單色或?qū)Ｉ∷⑽募?、排版印刷后，通過從采集的印刷圖像信息中抽取出嵌入信息，以確定印刷圖像信息的表面信息是否可信。

進一步地，所述“從采集的印刷圖像信息中抽取出嵌入信息，以確定印刷圖像信息的表面信息是否可信”具體為：首先采集印刷的圖像信息，并對圖像信息依次進行灰度變換和頻域變換，然后按照一定規(guī)則從圖像信息中抽取嵌入信息。

進一步地，所述“從采集的印刷圖像信息中抽取出嵌入信息，以確定印刷圖像信息的表面信息是否可信”具體包括以下步驟：

b1.采集印刷圖像信息的圖像信息b2；

b2.對得到的rgb圖像信息b2進行灰度變換，得到灰度變換后圖像信息gb2；

b3.對灰度變換后圖像信息gb2進行頻域變換，得到其振幅部分：ampgb2；

b4.將振幅ampgb2與數(shù)據(jù)庫中圖像的ampg進行比對，得到嵌入信息wx：

當(dāng)ampgb2(i)>ampg(i)>＝0，wx(i)＝1；

當(dāng)ampgb2(i)>ampg(i)<0，wx(i)＝0；

b5.將嵌入信息wx與數(shù)據(jù)庫中嵌入信息w比對，以確定編印刷圖像信息表面信息是否可信。

進一步地，在對得到的rgb圖像信息b2進行灰度變換之前，還會對圖像信息b2進行預(yù)處理，即對圖像信息b2進行模板匹配處理、進行圖像校正。

一種單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的系統(tǒng)，包括有處理器，

灰度變換模塊，用于對rgb或cmy或cmky虛擬圖像a或rgb圖像信息b2進行灰度變換，得到灰度變換后的圖像g或圖像信息gb2；

頻域變換模塊，用于對灰度變換后的圖像g或圖像信息gb2進行頻域變換，得到其振幅部分：ampg或ampgb2；

信息嵌入模塊，用于將嵌入信息按規(guī)則嵌入頻域變換后的振幅ampg中；

空域變換模塊，用于進行頻域反變換得到嵌入信息的灰度圖像g’，計算g’和g的差分w’，并將差分w’做空域處理嵌入到實際需嵌入的圖像信息b中，得到嵌入信息的圖像信息b’；

數(shù)據(jù)庫，用于存儲嵌入信息和圖像振幅ampg；

圖像采集模塊，用于采集打印編碼信息的圖像信息b2；

圖像預(yù)處理模塊，用對圖像信息b2進行預(yù)處理、完成圖像校正；

以及印刷設(shè)備；所述灰度變換模塊、頻域變換模塊、信息嵌入模塊、空域變換模塊、數(shù)據(jù)庫、圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊和印刷設(shè)備均與處理器導(dǎo)通連接。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，即可利用頻域和空域變換將不被人眼覺察的安全信息嵌入至實際需嵌入的單色或?qū)Ｉ珗D像信息中，偽造難度極大、成本高，達到防偽防造目的，而且不增加印刷成本，有利于廣泛推廣、應(yīng)用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進一步說明：

圖1是本發(fā)明所述單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法實施例的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明所述單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法實施例中抽取嵌入信息的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明所述單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1和圖2中所示：

本發(fā)明實施例提供了一種單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法，首先利用頻域嵌入的方法將信息嵌入到一個可嵌入的圖像或者一個虛擬圖像中，然后利用空域處理的方法將其疊加到要嵌入的單色或?qū)Ｉ∷⑽募小Ｆ渲?，所述“利用頻域嵌入的方法將信息嵌入到一個可嵌入的圖像或者一個虛擬圖像中”是指對虛擬圖像依次進行灰度處理和頻域處理；所述“利用空域處理的方法將其疊加到要嵌入的單色或?qū)Ｉ∷⑽募小笔侵笇⑶度胄畔⑶度胫两?jīng)頻域處理的虛擬圖像中、進行反變換，進行空域處理嵌入到實際需嵌入的單色或?qū)Ｉ珗D像信息中，進行排版印刷。

本發(fā)明所述單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的方法具體可以包括以下步驟：

步驟a1.對rgb或cmy或cmky虛擬圖像a進行灰度變換(如利用補色關(guān)系進行)，得到灰度變換后的圖像g，比如：圖像g＝0.299r+0.587g+0.114b；

步驟a2.對灰度變換后的圖像g進行頻域變換(如采用傅里葉變換、離散余弦變換等)，得到其振幅部分：ampg；

步驟a3.將嵌入信息按規(guī)則嵌入頻域變換后的振幅ampg中；比如：當(dāng)嵌入信息為m比特的w，且第i位比特的信息w(i)為0或1，而i＝1,2,…,m時，按以下規(guī)則將每一位信息w(i)嵌入到振幅部分ampg：

ampg(i)’＝ampg(i)+x，當(dāng)w(i)為1時；

ampg(i)’＝ampg(i)–x，當(dāng)w(i)為0時；

其中x為給定的正實數(shù)，i為第嵌入信息的第i比特；

或者，

ampg(i)’＝ampg(i)×(1+a)，當(dāng)w(i)為1時，

ampg(i)’＝ampg(i)×(1-a)，當(dāng)w(i)為0時，

其中a為給定的小于1的正實數(shù)，i為第嵌入信息的第i比特；

步驟a4.進行頻域反變換得到嵌入信息的灰度圖像g’，計算g’和g的差分w’；

步驟a5.將差分w’做空域處理嵌入到實際需嵌入的單色或?qū)Ｉ珗D像信息b中，得到嵌入信息的單色或?qū)Ｉ珗D像信息b’，進行排版印刷。

而且，所述嵌入信息w的m比特的0和1序列由信息直接轉(zhuǎn)換組成，或者由加密或加校驗碼組成。比如：

所述嵌入信息w的m比特的0和1序列由信息直接轉(zhuǎn)換組成：設(shè)嵌入信息為字符abc，w信息可以對應(yīng)010000010100001001000011；設(shè)嵌入信息為十進制65，w信息可以對應(yīng)01000001；檢測時，直接和數(shù)據(jù)庫內(nèi)的w比較即可。

所述嵌入信息w的m比特的0和1序列由加校驗碼組成：設(shè)嵌入信息為字符abc，w信息可以對應(yīng)010000010100001001000011xxxxxxxx；設(shè)嵌入信息為十進制65，w信息可以對應(yīng)01000001yyyy，其中xxxxxxxx和yyyy為校驗信息，每一位都是0或1的序列；檢測時，與數(shù)據(jù)庫內(nèi)的w比較，且加以校驗或解密，以確定是否有篡改。

檢測時，和數(shù)據(jù)庫內(nèi)的w比較，且加以校驗，以確定是否篡改，安全性提高。

其中，校驗碼x和y的比特長度，可以根據(jù)需要確定，比如8位、16位和32位等。

這樣，通過本發(fā)明所述方法即可利用頻域和空域變換將不被人眼覺察的安全信息嵌入至實際需嵌入的單色或?qū)Ｉ珗D像信息中，偽造難度極大、成本高，達到防偽防造目的，而且不增加印刷成本，有利于廣泛推廣、應(yīng)用。

作為本發(fā)明一優(yōu)選方案，在利用空域處理的方法將加嵌入信息疊加到要嵌入的單色或?qū)Ｉ∷⑽募?、排版印刷后，通過從采集的印刷圖像信息中抽取出嵌入信息，以確定印刷圖像信息的表面信息是否可信。其中，所述“從采集的印刷圖像信息中抽取出嵌入信息，以確定印刷圖像信息的表面信息是否可信”具體為：首先采集印刷的圖像信息，并對圖像信息依次進行灰度變換和頻域變換，然后按照一定規(guī)則從圖像信息中抽取嵌入信息；具體包括以下步驟(如圖2)：

步驟b1.采集印刷圖像信息的圖像信息b2，比如：通過拍照、掃描等方式采集印刷圖像信息的圖像信息；

步驟b2.對得到的rgb圖像信息b2進行灰度變換，得到灰度變換后圖像信息gb2，比如：圖像信息gb2＝0.299r+0.587g+0.114b；

步驟b3.對灰度變換后圖像信息gb2進行頻域變換，得到其振幅部分：ampgb2；

步驟b4.將振幅ampgb2與數(shù)據(jù)庫中圖像的ampg進行比對，得到嵌入信息wx：

當(dāng)ampgb2(i)>ampg(i)>＝0，wx(i)＝1；

當(dāng)ampgb2(i)>ampg(i)<0，wx(i)＝0；

步驟b5.將嵌入信息wx與數(shù)據(jù)庫中嵌入信息w比對，以確定編印刷圖像信息表面信息是否可信；當(dāng)嵌入信息wx和數(shù)據(jù)庫中嵌入信息w一致時，確定抽取得到了信息w，當(dāng)讀取不到嵌入信息wx時，說明嵌入的信息受到損失，該印刷圖像信息不再可以完全信任。

這樣，即有效將不可信息的印刷圖像信息排除掉，進一步確保產(chǎn)品印刷圖像信息的可信任性。

另外，在對得到的rgb圖像信息b2進行灰度變換之前，還會對圖像信息b2進行預(yù)處理，即對圖像信息b2進行模板匹配處理(采用旋轉(zhuǎn)倍率不變特征量的匹配算法進行匹配，比如：sift處理、彩色直方圖匹配等)、進行圖像校正；提高印刷圖像信息中嵌入信息的抽取準(zhǔn)確度。

如圖3所示，本發(fā)明還實施例提供了一種單色或?qū)Ｉ珗D中嵌入信息的系統(tǒng)，包括有處理器1、灰度變換模塊2、頻域變換模塊3、信息嵌入模塊4、空域變換模塊5、數(shù)據(jù)庫6、圖像采集模塊7、圖像預(yù)處理模塊8和印刷設(shè)備9。其中，所述灰度變換模塊2主要用于對rgb或cmy或cmky虛擬圖像a或rgb圖像信息b2進行灰度變換，得到灰度變換后的圖像g或圖像信息gb2；所述頻域變換模塊3主要用于對灰度變換后的圖像g或圖像信息gb2進行頻域變換，得到其振幅部分：ampg或ampgb2；所述信息嵌入模塊4主要用于將嵌入信息按規(guī)則嵌入頻域變換后的圖像振幅ampg中；所述空域變換模塊5主要用于進行頻域反變換得到嵌入信息的灰度圖像g’，計算g’和g的差分w’，并將差分w’做空域處理嵌入到實際需嵌入的圖像信息b中，得到嵌入信息的圖像信息b’；所述數(shù)據(jù)庫6主要用于存儲嵌入信息和圖像振幅ampg；所述圖像采集模塊7用于采集打印編碼信息的圖像信息b2；所述圖像預(yù)處理模塊8主要用對圖像信息b2進行預(yù)處理、完成圖像校正；而且所述灰度變換模塊2、頻域變換模塊3、信息嵌入模塊4、空域變換模塊5、數(shù)據(jù)庫6、圖像采集模塊7、圖像預(yù)處理模塊8和印刷設(shè)備9均與處理器1導(dǎo)通連接。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。