信息埋入方法與信息識別方法

2023-06-14 02:40:31 1

專利名稱：信息埋入方法與信息識別方法
技術領域：
本發明是關於信息埋入裝置、信息識別裝置、信息埋入方法、信息識別方法、信息 埋入程序、信息識別程序及信息埋入印刷媒體的發明。
背景技術：
近年來，伴隨著紙介質出版向電子出版的飛速發展，作為信息記錄媒體，也正在從 磁帶、CD-ROM向SD卡轉變。雖然紙介質出版的數量日漸減少，但以直觀性、證據性、廉價性 等優點著稱的紙介質出版是不會根絕的。伴隨著出版業的發展以及記錄媒體的發展，極大 的促進了在印刷媒體上埋入信息的技術的蓬勃發展，一種將紙介質出版與電子出版相結合 的技術被受到極大的關注，可以斷定代表這一趨勢的多媒體印刷技術將是下一世紀使印刷 行業產生又一次革命的關鍵技術。有關多媒體印刷技術，具有代表性的方法之一是在日本公開了題為「遊戲數據 輸入裝置[Y — Af—夕入力裝置(特許公開2005-124713)]」的專利。在此發明中提出 在0. 5mm範圍內把6X6點陣的二維條碼與印刷圖像重合、印刷出可實現點讀功能的印刷 物，然後可以使用專用的播放裝置識別出6X6點陣的二維條碼的碼值，根據代碼值所對應 的聲音文件播放出相應的聲音。有關多媒體印刷技術，具有代表性的方法之二是在日本還公開了題為「用點 陣模式輸入輸出信息的方法[K 7卜^夕一 用P ^情報入出方法(國際PCT公開號 W02004/084125)]」及「通過印刷點陣形成媒體表面的印刷構造，印刷方法，及其讀取方法 [卜^夕一 >&印刷形成媒體面Θ印刷構造、印刷方法、及t/読取方法(特許公開 2007-282272)] 」該發明提出安放在正方形的4個角的4個基準點陣對應一個信息點陣，與 4角點陣中心構成8個不同的角度分別作為信息點陣的安放位置，可分別記錄8個數字信息 即3個比特信息。在上述方法一的6X6點陣二維條碼中，只是一個縮小二維碼的點陣大小的方法， 因為有構成底紋灰度值高的問題，所以對印刷物來說會出現不協調感。另外，信息量低、點 陣模式的尺寸偏大，所以很難應用於普通印表機。在上述方法二所公開內容中，以4角點陣作為信息點的位置基準識別信息點時， 由於相對每一信息點至少需要兩個以上基準點陣，因此仍然存在記錄信息的效率低，例如， 信息點4行X4列分布時，則需要分布9行X9列網點，所以就會出現信息記錄效率低的問 題。到目前為止的各種提案，幾乎都是從如何記錄信息的角度上考慮的，然而作為在印刷圖 像中最重要的印刷網屏的特性卻被忽視了。比如，印刷網屏的網點尺寸特性，印刷網屏的網 點間隔特性，印刷網屏的網點分布特性等。致使這些方法在印刷之後，不可避免的出現信息 網點的隨機分布等現象，而影響印刷圖像的質量。另外，在上述方法中，對於對稱的4角點陣，因為不具有信息模組的方向信息，所 以旋轉識別裝置會發生識別錯誤。以上所述的傳統方法，對於用印表機列印底紋時，經常會發生印刷幹涉問題，如何
3很好地解決該問題則沒有被言及。另外，在方法二中，因為沒有考慮印刷網屏的特性，所以就不能明確地給出各個信 息點可分布範圍和網點分布間隔的正確對應結果。

發明內容
本發明的目的是提供一種針對印刷圖像的信息記錄以及信息埋入代碼的構成方 法與信息記錄以及信息埋入代碼的識別方法，該方法對於使用印刷精度低的普通印表機進 行信息埋入時，信息記錄效率高，識別裝置的讀取面積最小化，以及考慮到印刷網屏的特性 的，具有不使埋入附加信息的印刷圖像畫質降低的信息模組群的構成方法。本發明要解決的另一個技術問題是當使用普通印表機列印底紋時，對於經常發生 的幹涉格紋問題提供解決的方法。為實現上述目的，本發明採取的技術方案是提供一種針對印刷圖像的信息記錄以 及信息埋入代碼的構成方法與信息記錄以及信息埋入代碼的識別方法。一種信息埋入的實現方法，其特徵在於是由如下的步驟實現的輸入成為信息埋入對象的圖像數據的圖像數據獲得步驟；以及將要進行信息埋入 的附加信息獲得步驟；將附加信息變換成同時具備印刷網屏特性的模式識別可能的幾何學的或物理學 的信息埋入代碼的網屏編碼信息模組群的網屏編碼變換步驟；將上述信息模組群進行排列構成底紋圖像數據的底紋圖像數據構成步驟；將上述輸入的圖像數據與底紋圖像數據重合的輸出步驟或者僅僅輸出底紋圖像 數據的步驟之中，至少由其中一個步驟構成的新圖像數據輸出步驟為特徵的信息埋入方 法。一種信息識別的實現方法，其特徵在於是由如下的步驟實現的通過點讀筆的圖像傳感器點讀埋有信息的印刷圖像的某一位置，讀取埋入信息的 印刷圖像數據的讀取印刷圖像步驟；識別埋入圖像數據中的具備印刷網屏特性的模式識別可能的幾何學的或者物理 學的信息埋入代碼值的代碼識別步驟；將上述識別出的代碼值輸出的結果輸出步驟。所述印刷網屏的特性是指網屏編碼的網點間隔大於等於網屏編碼網點的位移領 域的網點間隔特性；根據印刷精度網屏編碼的網點排列分別實行AM網屏排列或FM網屏排 列，所述網屏編碼的網點的排列按45度旋轉的方式排列的網點排列特性中至少一種網點 排列特性。而且，所述識別網屏編碼的信息模組群碼值的代碼值是通過網屏編碼值的加法， 或乘法，相同代碼校驗或奇偶校驗方式中至少一種校驗方式進行的代碼校驗。而且，所述網屏編碼的信息模組群的信息埋入方法是通過網屏編碼的信息模組群 所構成的底紋同印刷圖像重合的方法，在印刷圖像的間隙中埋入信息的方法中至少一種方法。而且，在代碼的點陣模式構成中，其網點點陣的分布，是通過不同位置的分布方 法，通過不同方向的分布方法，通過不同形狀的分布方法，點陣的集中與分散的分布方法，
4不同點陣數量的分布方法中的至少一種分布方法。而且，在網屏編碼的點陣模式構成中，其網點點陣的分布，是通過不同相位調製方 式的分布方法，不同調製結果的分布方法，不同頻率的分布方法，通過不同傳送方向的分布 方法中至少一種分布方法。而且，所述的具備印刷網屏特性的模式識別可能的幾何學的或者物理學的信息埋 入代碼的特徵是由4*4點陣，4*5，5*5點陣，5*6，6*6點陣，9*9點陣，即水平旋轉或45度旋 轉的各種點陣形式中的一種組成的信息模組群構成的。本發明的效果是不僅可使用普通印刷機進行附加信息埋入印刷介質的印刷，也可 使用普通印表機進行附加信息埋入印刷介質的印刷。另外，所提案的信息埋入網屏編碼有 著讀取面積最小化；印刷幹涉格紋現象控制在最小範圍內，魯棒性高，識別速度快，商品成 本低，不會使所埋入的印刷圖像畫質降低等特徵。


圖1表示信息埋入裝置的構成例圖；圖2表示信息讀取裝置的構成例圖；圖3表示網點數為1的網屏編碼的表現例圖；圖4通過相位調製表示物理學的網屏編碼的表現例圖；圖5表示網屏編碼信息模組群形式的表現例圖；圖6通過相位調製表示新信息模組群的構成表現例圖；圖7表示可以解決幹涉格紋問題的網屏編碼表現例圖；圖8表示可以解決幹涉格紋問題的網屏編碼相位調製表現例圖；圖9表示可以解決幹涉格紋問題的網屏編碼信息模組群構成例圖；圖10表示發生印刷幹涉格紋現象例圖；圖11由於本發明沒有發生印刷幹涉格紋現象例圖；圖12表示信息埋入裝置處理流程圖；圖13本發明的把埋入區域的序列信息作為播放值的例圖；圖14本發明的把附加信息作為印刷媒體的坐標時的例圖；圖15本發明的把附加信息埋入到文檔間隙中的例圖；圖16表示信息識別裝置的處理流程圖；圖17表示信息識別裝置的電子迴路構成例圖；圖18信息識別裝置的圖像傳感器部分構造例圖；圖19表示信息埋入印刷介質的構成例圖；圖20信息識別裝置的LED顯示部分的構造例圖；圖21表示多媒體印刷物的應用例的概念圖；圖22表示多媒體印刷物的另一應用例的概念圖；圖23另一種點陣模式的例圖；圖24不同方向的點陣模式的例圖；圖25是利用由網點的相位調製記錄信息的特徵構成4*4點陣的信息模組群的例 子；
圖26是具有旋轉45度的4*4點陣的多比特網屏編碼模式群的例子。
具體實施例方式首先對本發明所涉及的術語進行如下的定義在本實施方式中，所述的「像素」是構成圖像的最小單位，「網點是與構成圖像的最 小單位的像素所對應的網屏最小單位，「網點的點」是構成網點的最小單位。「網點的點」是 由印刷設備所能印刷的最小單位「印刷點」組成的。所述「幾何學的信息埋入代碼」是指其點陣模式的分布，按其不同的位置的分布， 不同方向的分布，不同形狀的分布，不同大小網點的點、不同數量網點的點、點的集中和分 散等分布方式來記錄信息的點陣模式，稱為幾何學的信息埋入代碼。所述「物理學的信息埋入代碼」是指其點陣模式的分布，按其不同調製方式的分 布，相位調製方式的分布，不同傳播方向的分布，不同頻率的分布，不同顏色的分布，不同的 灰度的分布等分布方式來記錄信息的點陣模式，稱為物理學的信息埋入代碼。所述「網屏網點的灰度特性」是指使網屏的網點的灰度均一化的特性，也就是使網 屏網點的印刷點數具有相同構成的特性，以及網屏網點的灰度值最小化的特性。所述「網屏網點的大小特性」是指網屏網點的全部網點的點是以最少化的印刷點 的點數構成的特性，以及網屏網點的尺寸的最小化特性。 所述「網屏網點的間隔特性」是指將網屏的網點按照一定的間隔距離排列的特性， 以及網屏網點的間隔要大於網屏網點的尺寸的特性。所述「網屏網點的排列特性」是指將網屏的網點的二維矩陣排列按照45度旋轉的 排列特性。所述「信息埋入方式」是指將網屏編碼按照二維矩陣形式排列從而構成底紋，將構 成的底紋和印刷圖像數據重合，即可在該印刷圖像的區域中埋入信息的方式。這裡根據具 體應用的要求分為3種方式一種是顏色區分埋入方式，即網屏編碼的顏色與印刷圖像的 顏色不同，例如網屏編碼為黑色K版，印刷圖像為C，M，Y版，由於網屏編碼為獨立顏色，因此 即使與印刷圖像完全重合，仍然可以正確識別網屏編碼的碼值。另一種是網屏編碼優先埋 入方式，即當網屏編碼的某些網點和印刷圖像的網點重合時，由於網屏編碼的網點具有優 先性，則將印刷圖像的網點向網屏代碼的附近移動，這樣即使網屏編碼同印刷圖像的網點 的顏色相同，在空間上可以區分，因此可以正確識別網屏編碼的碼值。再一種是印刷圖像網 點優先埋入方式，即當網屏編碼的某些網點和印刷圖像的網點重合時，由於印刷圖像的網 點具有優先性，則將網屏編碼的網點向印刷圖像的網點附近移動，同樣即使網屏編碼同印 刷圖像的網點的顏色相同，在空間上也可以區分，因此可以正確識別網屏編碼的碼值。所述「網屏編碼」是指考慮了印刷網屏特性的具有幾何學的或物理學的分布的模 式識別可能的信息記錄與信息埋入的代碼。所述「視覺模型」是指人的眼睛的視覺特性，包括人眼對不同顏色混合存在的視覺 特性、網點尺寸的視覺特性、網點分布方向的視覺特性等，視覺模型是印刷網屏特性的理論 基礎，是同印刷網屏特性相吻合的。所述「不同顏色混合存在的視覺特性」是指在印刷媒體上的一種較大面積印刷顏 色附近添加另一種很小面積的顏色時，人眼對很小面積的顏色的很難辨認。
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所述「網點尺寸的視覺特性」是指根據瑞利判據的計算的結果，直徑在0. Imm以下 的網點的尺寸或網點間隔，為肉眼不可見的網點的尺寸或網點間隔。所述「網點分布方向的視覺特性」是指對於網點的排列，若將縱列設定為90度、橫 行設定為0度，其網點的排列是人眼最容易感覺到的，但若將行列旋轉45度，人眼就很難感 覺的特性。所述「分布基準網點的點或網點」是指在構成網屏編碼或網屏編碼信息模組中，至 少有一個網點或網點的點，具有網屏編碼或網屏編碼信息模組的位置分布基準信息、方向 分布基準信息、網點大小基準信息、相位分布基準信息或傳播方向分布信息中的一種以上 幾何學分布基準信息或物理學分布基準信息的網點或網點的點。所述「不同調製方式的信息埋入方法」是指通過改變不同的網屏網點的大小表示 印刷網屏網點的灰度的方法為調幅網屏即AM網屏。通過改變不同的網屏網點的數量表示 印刷網屏網點的灰度的方法為調頻網屏即FM網屏。對於同一灰度值的網屏網點，可以通過 不同的調製方式記錄信息，其結果網點的網屏特性不發生改變，這種信息記錄與信息埋入 的方式稱為不同調製方式的信息記錄與信息埋入方法。根據不同調製方式構成點陣模式，也可看作由多個頻率成分構成點陣模式。其點 陣分布的形式是相同的是同等意思，因為AM網屏的點陣分布可視為低頻率的點陣模式，FM 網屏的點陣分布可視為高頻率的點陣模式。根據不同的調製方式構成點陣模式，由於AM網屏的點陣模式的網點的點是由多 個小點集中分布的，所以AM網屏的網點的點的數量比較少，而點的灰度值較大。另一方面， 由於FM網屏的點陣模式的網點的點是由多個小點分散分布的，所以FM網屏的網點的點的 數量比較多，各點的灰度值較小。根據上述理由，根據不同調製方式構成點陣模式也可以說 是根據不同數量的網點的點構成的點陣模式，或者說是根據不同灰度值的網點的點構成的 點陣模式，或者說是根據網點的點的集中分布與分散分布的不同構成的點陣模式。無論什 麼樣的說法其結果點陣模式分布的形式是完全相同的，因此都屬於本發明的範圍之內。所述「標識性網屏編碼」是以一定的代碼形式獨立存在的一種針對印刷圖像進行 信息埋入的代碼形式。標識性網屏編碼不同於條形網屏編碼及二維網屏編碼，前者是獨立存在的一個代 碼，如目前大量使用的一維條碼或二維條碼都屬於標識性代碼，只要將這一個代碼識別出， 就可進行一個操作。而後者是對整個圖像或整頁印刷品進行識別後才進行一個操作。兩者 在很多方面又非常接近。實施例以下，參照附圖對本發明實施例做進一步詳述，但本發明所述的實施例是說明性 的而不是限定性的。本發明，首先給出將作為附加信息的網屏編碼埋入到印刷圖像數據中的一個新的題案。圖1是信息埋入裝置的處理流程圖。如圖1所示，圖像信息取得步驟，讀取埋入印 刷媒體的印刷圖像數據。讀取方法可以直接從存儲器和硬碟等記錄介質中讀取，也可以從 印表機驅動中通過仿真列印的方法提取出。網屏編碼變換步驟，把埋入印刷圖像的附加信息變換成同時具備印刷網屏特性的模式識別可能的幾何學的或物理學的分布的信息記錄或信息埋入代碼的網屏編碼信息模 組群。在此，為了使構成網屏編碼的網點數最小化，將網屏編碼網點數設定為1。由此，網點 灰度值也最小化，這樣不會降低埋有信息的印刷圖像的質量。關於網屏編碼網點的間隔的設定，在1200dpi以下的印刷精度的網屏編碼的網點 排列，由於各個網點的大小在0. 42mm以上，接近瑞麗判據人眼可識別的尺寸，因此網屏編 碼信息模組群的排列，應考慮AM條幅網屏的形式，即各個網點要儘可能的整齊排列。此時， 網屏編碼網點的間隔，要設定為大於網屏編碼網點尺寸，根據網屏編碼網點的不同位置記 錄信息時，由於網屏編碼網點分布是隨機性的，根據信息內容，網屏編碼網點的間隔比網屏 編碼網點隨機分布領域越大，所構成的底紋網點的分布隨機現象越小，網屏編碼的網點排 列看其列越整齊。由此，有著不會降低埋入信息後的印刷圖像質量的優點。在1200dpi以上的印刷精度的網屏編碼的網點排列中，由於各個網點的大小在 0. 42mm以下，其點的大小以及點陣的間距，按照瑞麗判據是人眼不可識別的尺寸，因此網屏 編碼信息模組群的排列，應考慮FM調頻網屏的形式，此時，網屏編碼網點的間隔，可設定為 小於網屏編碼網點尺寸，根據網屏編碼網點的不同位置記錄信息時，雖然網屏編碼網點分 布是隨機性的，根據信息內容，網屏編碼網點的間隔即使比網屏編碼網點隨機分布領域越 小，所構成的底紋網點的分布隨機現象雖然比較大，但是，從整體網屏效果來看不會出現不 適感覺。由此，仍然有著不會降低埋入信息後的印刷圖像質量的優點。所述的底紋圖像數據構成步驟，通過以上信息模組群構成底紋圖像數據。在此，針 對印刷圖像數據中所對應於多媒體數據的各個領域，由按順序排列信息模組群構成底紋圖 像數據；相應領域以外的部分，或者埋入無關的網屏編碼或者什麼也不埋入，選擇其中任何 一種進行處理。新圖像數據輸出步驟，或者將上述輸入的圖像信息和底紋圖像數據重合輸出，或 者僅輸出底紋圖像數據，對其中任何一種新圖像數據進行輸出。圖2為信息識別裝置的處理流程圖。在圖2中，圖像信息讀取步驟，用圖像掃描儀 或CMOS傳感器等圖像傳感器來讀取埋有附加信息印刷媒體的圖像數據。圖像處理步驟是通過計算圖像的亮度值進行控制圖像傳感器的照明來把圖像亮 度控制為一定值的圖像亮度處理，以及進行圖像的二值化處理。代碼值識別步驟，抽出描述附加信息的網點並識別出代碼的碼值。識別結果輸出步驟，輸出以上識別結果。本發明，基於網點的數目越少越好，網點的灰度值越小越好，其埋入結果對印刷圖 像影響就越小的印刷網屏特性，如圖3所示，通過信息模組群內部共用分布基準點，或者通 過把分布基準點網點化對把網點定為1的4進位多比特網屏編碼的構成方法進行提案。圖3所示的將網屏編碼網點數設為1的網屏編碼。在圖3中，把301設為信息點； 把302設為網點數為1的4進位多比特網屏編碼；把303定為信息點301的可分布區域。 信息點301是通過幾何學的不同位置分布或者是通過可分布區域303的中心所形成的不同 角度分布來記錄信息的。另外還可以考慮成通過不同形狀來記錄信息。例如，在圖3中，(a)的點陣模式可設定為多比特值0;(b)的點陣模式可設定為多 比特值1 ;(c)的點陣模式可設定為多比特值2 ;(d)的點陣模式可設定為多比特值3 ;(e)與 (f)的點陣模式可設定為構成位置信息的位置基準點陣模式。
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按照一個網點所能記錄信息的比特數的信息記錄效率的定義，如圖3所示的網屏 編碼信息記錄效率為2，即一個點陣可記錄2比特的信息。在本實施方式中，如圖3所示，對於把網點數設定為1的網屏編碼的例子，如圖4 所示，關於網屏編碼的信息點301的分布，也可以考慮成是通過包含在二維空間的相位調 制的物理學的不同的分布模式來記錄計算機信息的。由矩陣分布的多個網屏網點信息點301所構成的間隔T的正方標準化網格的圖像 數據設定為{ ζ m, η}，那麼網屏編碼的相位調製方式如下所示公式權利要求
1.一種信息埋入的實現方法，其特徵在於是由如下的步驟實現的(1)輸入成為信息埋入對象的圖像數據的圖像數據獲得步驟；以及將要進行信息埋入 的附加信息獲得步驟；(2)將附加信息變換成同時具備印刷網屏特性的模式識別可能的幾何學的或物理學的 信息埋入代碼的網屏編碼信息模組群的網屏編碼變換步驟；(3)將上述信息模組群進行排列構成底紋圖像數據的底紋圖像數據構成步驟；(4)將上述輸入的圖像數據與底紋圖像數據重合的輸出步驟或者僅僅輸出底紋圖像數 據的步驟之中，至少由其中一個步驟構成的新圖像數據輸出步驟為特徵的信息埋入方法。
2.一種信息識別的實現方法，其特徵在於是由如下的步驟實現的(1)通過點讀筆的圖像傳感器點讀埋有信息的印刷圖像的某一位置，讀取埋入信息的 印刷圖像數據的讀取印刷圖像步驟；(2)識別埋入圖像數據中的具備印刷網屏特性的模式識別可能的幾何學的或者物理學 的信息埋入代碼值的代碼識別步驟；(3)將上述識別出的代碼值輸出的結果輸出步驟。
3.根據權利要求1，2所述的印刷網屏的特性，所述印刷網屏的特性是指網屏編碼的網 點間隔大於等於網屏編碼網點的位移領域的網點間隔特性；根據印刷精度網屏編碼的網點 排列分別實行AM網屏排列或FM網屏排列，所述網屏編碼的網點的排列按45度旋轉的方式 排列的網點排列特性中至少一種網點排列特性。
4.根據權利要求1所述的印刷圖像的印刷圖像的信息埋入及信息識別的方法，其特徵 是所述識別網屏編碼的信息模組群碼值的代碼值是通過網屏編碼值的加法，或乘法，相同 代碼校驗或奇偶校驗方式中至少一種校驗方式進行的代碼校驗。
5.根據權利要求1所述的印刷圖像的印刷圖像的信息埋入及信息識別的方法，其特徵 是所述網屏編碼的信息模組群的信息埋入方法是通過網屏編碼的信息模組群所構成的底 紋同印刷圖像重合的方法，在印刷圖像的間隙中埋入信息的方法中至少一種方法。
6.根據權利要求1所述的模式識別可能的幾何學的信息埋入代碼是指在代碼的點陣 模式構成中，其網點點陣的分布，是通過不同位置的分布方法，通過不同方向的分布方法， 通過不同形狀的分布方法，點陣的集中與分散的分布方法，不同點陣數量的分布方法中的 至少一種分布方法。
7.根據權利要求1所述的模式識別可能的物理學的信息埋入代碼是指在網屏編碼的 點陣模式構成中，其網點點陣的分布，是通過不同相位調製方式的分布方法，不同調製結果 的分布方法，不同頻率的分布方法，通過不同傳送方向的分布方法中至少一種分布方法。
8.根據權利要求1所述的具備印刷網屏特性的模式識別可能的幾何學的或者物理學 的信息埋入代碼的特徵是由4*4點陣，4*5，5*5點陣，5*6，6*6點陣，9*9點陣，即水平旋轉或 45度旋轉的各種點陣形式中的一種組成的信息模組群構成的。
全文摘要
本發明涉及一種信息埋入方法與信息識別方法。具體信息埋入的步驟是輸入圖像信數據與附加信息的步驟；把附加信息變換成同時具備網屏特性的可識別的幾何學或物理學的信息埋入代碼的網屏編碼信息模組群的步驟；通過以上信息模組群構成底紋圖像數據的步驟；以上輸入的圖像數據和底紋圖像數據重合輸出的步驟或者僅僅輸出底紋圖像數據的步驟。該方法具有針對普通低精度的印表機，可以實現信息埋入的效率高，另外由於信息模組的構成充分考慮了印刷網屏特性，因此具有埋入信息後的印刷圖像畫質不被破壞的特點。
文檔編號G06K17/00GK102004929SQ20101013341
公開日2011年4月6日 申請日期2010年3月2日 優先權日2009年3月3日
發明者顧澤蒼 申請人:顧澤蒼