一種利用半色調圖像掛網隱藏及提取圖文信息的方法

2023-07-22 01:22:46 2

專利名稱：一種利用半色調圖像掛網隱藏及提取圖文信息的方法
技術領域：
本發明屬於圖像硬拷貝領域中的半色調圖像處理防偽方法領域，具體涉及一種利用半色調圖像掛網隱藏及提取圖文信息的方法。
背景技術：
防偽技術發展到今天，已經成為一個相當可觀而且增長迅速的產業，具體的方法、技術和產品數不勝數。當前主要的防偽技術有雷射防偽技術、生物防偽技術、核徑跡防偽技術、包裝防偽技術和查詢識別類防偽技術等等。防偽技術眾多，但是不論採用何種防偽技術，無外乎數字型和模擬型兩種。
所謂數字型防偽技術主要是指在二進位數字電子圖文中通過一定的加密手段隱藏圖文信息，同時可通過特定的解密程序掃描數字圖像，從而讀取出隱藏的圖文信息的一種常用的防偽技術。該技術通過對原始圖像的二進位數據作特定的編碼排列，使得在原有圖像中無法通過人眼區別出隱藏的圖文信息。由於二進位圖像數據編碼的複雜性，對於分析解密隱藏數據需要大量的計算測試，因此該種技術具有較好的防偽特性。但是該技術也具有一定的局限性，其防偽識別必須轉換成二進位的數字圖像數據，通過分析其二進位編碼得到隱藏其中的信息，因此其實效性有所欠缺。同時數字編碼畢竟可通過大量的演算得到其編碼規律，因此該方法防偽的可靠性也存在較大的漏洞。
模擬型防偽技術與數字型防偽技術是完全對立的一種防偽技術，其防偽特性完全體現在物理介質上，物理介質所呈現的圖文和正常信息是一樣的，但是在其內部通過某種技術隱藏了一些圖文信息，該信息的提取分為直接型和間接型。所謂的直接型是通過人眼目視物理介質的方式，常見的是角度，即改變視角來分辨出隱藏的圖文信息，常見於雷射全息防偽等技術中。間接型提取主要是通過使用特定的工具作為開鎖鑰匙來分析出隱藏的圖文信息，常見於包裝防偽等技術。模擬型防偽的優點在於其防偽性較強，不易複製和偽造，但是缺點在於其製作成本較高，需要特種材料和特種製作方法，因此對於低端防偽用戶來說不能算是最好的方法。
現今，由於印刷業在各個行業的不斷拓展，大多數的物理介質都體現在印刷稿或列印稿，因此防偽技術與印刷技術的結合已經成為防偽技術發展的必然趨勢。而印刷技術中的半色調掛網技術與防偽技術的融合又成為一項新興的防偽技術。
常規的印刷製版半色調掛網技術包括調幅掛網和調頻掛網，其中調幅掛網主要是通過控制網點大小來再現圖像原稿層次，而調頻掛網是通過控制大小固定的網點間的距離疏密來再現圖像原稿層次.
膠版印刷的調幅掛網製版技術採用的是基於閾值矩陣的網點生成方法，在計算機領域又被稱為聚集點有序抖動方法(clustered dot ordereddithering)。它作用於圖象的硬拷貝設備(如雷射印表機，電子印刷製版設備)，把其記錄介質上的著色點聚合成特定的形狀(如圓形、方形)。通過控制這些形狀的面積，產生所需的圖象密度，達到複製密度連續變化的圖象的目的。
半色調掛網的核心閾值矩陣是一個矩形或長方形的數值矩陣，其中的矩陣元素的取值決定了網點的形狀和排列，閾值矩陣元素取值是在半色調掛網之前就已經計算好的。在掛網的過程中，待掛網圖像象素的亮度值被用來和閾值矩陣的對應矩陣元素的數值進行比較，取得的結果(大於/小於)被用來決定印版的相應位置是否應被曝光，在掛網算法的執行過程中，閾值矩陣被縱橫排列在輸出版面的坐標空間中，以此來決定版面位置和閾值矩陣元素的對應關係.
隨著防偽技術的進一步發展，越來越多的技術開始關注如何將數字型防偽技術與模擬型防偽技術進行有機的結合，從而發展出混合型的防偽技術。然而模擬型防偽技術的的應用在很大程度上需要依靠載體的再現，而現如今，絕大多數的載體體現在印刷品或列印品上，這樣對於模擬型防偽技術與印刷技術的結合創造了一定的理論基礎。另一方面，傳統印刷核心技術半色調電子掛網技術又是典型的數字型處理流程，其輸出的二值點陣數據經過硬拷貝設備輸出到紙張等物理介質上，因而，防偽技術與印刷半色調掛網技術的結合又體現出數字型防偽的特點。
從以上分析可以看出，半色調掛網技術作為一種橋梁能夠很好的將防偽技術中的數字型防偽與模擬型防偽有機的結合起來，從而發揮各自的長處。因此對於在半色調掛網技術中如何做到能夠隱藏圖文信息並能夠方便提取從而達到防偽的效果越來越成為掛網技術有待解決的課題。

發明內容
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種利用半色調圖像掛網隱藏及提取圖文信息的方法。該方法能夠在半色調掛網後的二值點陣中隱藏圖文信息並正確輸出(印刷，列印)，能夠保證在印刷稿或列印稿中利用開鎖膠片正確再現隱藏的圖文信息，並且保證了在通過複製，掃描等拷貝操作後無法再次提取隱藏的圖文信息，從而達到防偽的最終目的。
為達到以上目的，本發明採用的技術方案是一種利用半色調圖像掛網隱藏圖文信息的防偽方法，其具體實現方案如下步驟一根據給定需要隱藏的圖文信息m，將圖文信息m的數據作對比度調整，生成隱藏信息輪廓矩陣M，其處理方法如下 其中M(i，j)是染色點(i，j)處理後的亮度值。
m(i，j)是染色點(i，j)處理前的亮度值。
步驟二設定隱藏信息輪廓矩陣M在四色原稿圖像Sk中的位置坐標區域B，同時給定四色半色調掛網閾值矩陣Tk包含了網型，網角α(即掛網角度)，網目數F等掛網信息，其中k代表四色版序號，意義為k＝1 代表青版k＝2 代表品紅版k＝3 代表黃版k＝4 代表黑版根據四色版油墨的色相深淺度，設定色相較淺的色版作為隱藏信息輪廓矩陣M的防偽母版，選取防偽母版優先級如下青版＞品紅版＞黑版＞黃版，即防偽母版最好是青版。
步驟三半色調圖像掛網，將四色原稿圖像Sk分別與四色半色調掛網閾值矩陣Tk中的對應閾值進行比較，其運算方法如下B(i,j)=1I(x,y)T(u,v)0else]]>其中
B(i，j)是染色點(i，j)輸出半色調一位點陣的染色數據，取值為1或0，T＝Tk，k的取值為1、2、3或4，u＝imod L，v＝jmod L，I(x，y)∈
，是四色原稿圖像Sk中坐標(x，y)的亮度，L是閾值矩陣Tk的寬高尺寸；步驟四當半色調掛網處理防偽母版時，採用動態可變掛網方法，其原理如下u＝imodL+xkv＝jmodL+yk其中，xk表示閾值矩陣Tk沿x方向的偏移量，yk表示閾值矩陣Tk沿y方向的偏移量，xk與yk需要滿足以下的條件關係α＝arctan(xk/yk)α＝|α-α′|並且α＜0.5度，其中α為網角，其閾值T的動態取值如下 步驟五根據比較的結果，確定染色點(i，j)是否被染色如果B(i，j)＝1，染色點(i，j)被染色，如果B(i，j)＝0，染色點(i，j)不被染色。
一種利用半色調圖像掛網提取如上所述的隱藏圖文信息的方法，依據半色調掛網中防偽母版所使用的閾值矩陣Tk的網目數F，在實際印刷中輸出設備的解析度下，保持網目數F不變，輸出灰度值G固定大小的印刷膠片，該印刷膠片作為提取隱藏於印刷母版中的圖文信息的工具鑰匙，其中G值的取值範圍可選取在中間灰度值範圍內，隱藏信息提取方法如下將印刷膠片中網點角度置於與印刷防偽母版中的網角α趨近的情況下，通過光柵幹涉原理，產生幹涉效應，依據步驟四中不同的網角α與α′產生的幹涉紋理的不同，依靠紋理的對比效應再現所隱藏的圖文信息。
本發明的效果在於使用本發明提供的方法，可以在實際印刷或列印過程中有效的將圖文信息隱藏於印刷稿或列印稿件中，不易被發現。同時利用本發明的方法製作的印刷膠片可以在相對成本較低的情況下，輕易提取出印刷稿或列印稿中隱藏的防偽信息。本發明防偽方法能夠使得印刷稿或列印稿在經過複製或掃描等傳統複製拷貝操作後，保證隱藏信息全部丟失，從而為防偽部門鑑定稿件的真偽提供了方便快捷的識別方法。


圖1是應用半色調掛網實現圖文信息隱藏的原理圖；圖2是需要隱藏的圖像信息示意圖；圖3是半色調防偽掛網後點陣樣例示意圖；圖4是防偽信息提取鑰匙的光柵示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述本實施例中，給定各色版閾值矩陣參數如下青版α＝90+arctan(33/56)＝120.51度，矩陣寬高尺寸L＝208，線性網點品版α＝90-arctan(33/56)＝59.49度，矩陣寬高尺寸L＝208，線性網點黃版α＝120+arctan(33/56)＝150.51度，矩陣寬高尺寸L＝208，線性網點黑版α＝arctan(33/56)＝30.51度，矩陣寬高尺寸L＝208，線性網點。
其中各色版網目數為187.5線/英寸。
如圖1所示，(i，j)表示記錄介質上的染色點位置，(x，y)表示與其對應的原稿圖象中的坐標值，(u，v)表示與其對應的閾值矩陣元素。
一種利用半色調圖像掛網隱藏及提取圖文信息的方法，其具體實現方案包括以下步驟步驟一根據給定需要隱藏的圖文信息m，將圖文信息數據m作對比度調整，生成隱藏信息輪廓矩陣M，其處理方法如下 其中M(i，j)是染色點(i，j)處理後的亮度值，m(i，j)是染色點(i，j)處理前的亮度值，該實例中，隱藏信息圖像矩陣可參考圖例2。
步驟二設定隱藏信息輪廓矩陣M在四色原稿圖像Sk中的位置坐標區域B(由使用者確定)，同時給定四色半色調掛網閾值矩陣Tk包含了網型，網角α，網目數F等掛網信息，其中k代表四色版序號，意義為k＝1代表青版k＝2代表品紅版k＝3代表黃版k＝4代表黑版根據四色版油墨的色相深淺度，設定色相較淺的色版作為隱藏信息輪廓矩陣M的防偽母版，選取防偽母版優先級如下青版＞品紅版＞黑版＞黃版本實施例中，選取青版為隱藏信息的母版。
步驟三半色調圖像掛網，將四色原稿圖像Sk中坐標(x，y)的亮度分別與四色半色調掛網閾值矩陣Tk中的對應閾值T(u，v)進行比較以確定對應的記錄介質上染色點(i，j)的染色數據即染色值，其運算方法如下B(i,j)=1I(x,y)T(u,v)0else]]>其中B(i，j)是染色點(i，j)輸出半色調一位點陣的染色數據，T＝Tk，u＝imod L，v＝jmod L，I(x，y)∈
，是四色原稿圖像Sk中坐標(x，y)的亮度，L是閾值矩陣Tk的寬高尺寸，根據前面給定的閾值矩陣參數，L＝208步驟四當半色調掛網處理防偽母版時，採用動態可變掛網方法，其原理如下u＝imodL+xkv＝jmodL+yk其中，xk表示閾值矩陣Tk沿x方向的偏移量，
yk表示閾值矩陣Tk沿y方向的偏移量，xk與yk需要滿足以下的條件關係α′＝arctan(xk/yk)α＝|α-α′|並且α＜0.5度，其中α為網角，具體實施中，xk＝34，yk＝57，由此可計算出α＝|30.51-30.815|＝0.305＜0.5度其閾值T的動態取值如下 以上原理可參考圖1。
步驟五根據比較的結果，確定染色點(i，j)是否被染色如果B(i，j)＝1，染色點(i，j)被染色，如果B(i，j)＝0，染色點(i，j)不被染色。
實際半色調處理後效果圖可參考圖3。
步驟六防偽隱藏信息的提取，依據半色調掛網中防偽母版所使用的閾值矩陣Tk的網目數F，在實際印刷中輸出設備的解析度下，保持網目數F不變，輸出灰度值G固定大小的印刷膠片，該印刷膠片作為提取隱藏於印刷母版中的圖文信息的工具鑰匙，其中G值的取值範圍可選取在中間灰度值範圍內，隱藏信息提取方法如下將印刷膠片中網點角度置於與印刷防偽母版中的網角α趨近(即基本一致)的情況下，通過光柵幹涉原理，產生幹涉效應，依據步驟四中不同的網角α與α′產生的幹涉紋理的不同，依靠紋理的對比效應再現所隱藏的圖文信息。
該實例中，G值定為30％，其光柵效果可參考圖4。
根據上述實施例，結合如圖1所示的應用半色調掛網實現圖文信息隱藏的原理圖，可以看出本發明針對防偽技術在印刷和桌面列印領域的需求，在半色調掛網技術的基礎上，採用動態可變掛網技術，結合光學幹涉原理，解決了在半色調掛網後的二值點陣中隱藏圖文信息並正確輸出(印刷，列印)，能夠保證在印刷稿或列印稿中利用開鎖膠片正確再現隱藏的圖文信息，並且保證了在通過複製，掃描等拷貝操作後無法再次提取隱藏的圖文信息，從而達到防偽的最終目的。
本發明所述的方法並不限於具體實施方式

中所述的實施例，本領域技術人員根據本發明的技術方案得出其他的實施方式，同樣屬於本發明的技術創新範圍。
權利要求
1.一種利用半色調圖像掛網隱藏圖文信息的方法，包括以下步驟(1)根據給定需要隱藏的圖文信息m，將圖文信息m的數據作對比度調整，生成隱藏信息輪廓矩陣M；(2)設定隱藏信息輪廓矩陣M在四色原稿圖像Sk中的位置坐標區域B，同時給定四色半色調掛網閾值矩陣Tk，其中k代表四色版序號，取值為1、2、3、4，分別代表青版、品紅版、黃版、黑版；(3)半色調圖像掛網，將四色原稿圖像Sk分別與四色半色調掛網閾值矩陣Tk中的對應閾值進行比較，其運算方法如下B(i,j)=1I(x,y)T(u,v)0else]]>其中B(i，j)是染色點(i，j)輸出半色調一位點陣的染色數據，取值為1或0，T＝Tk，k為1、2、3或4，u＝imodL，v＝jmodL，I(x，y)∈
，是四色原稿圖像Sk中坐標(x，y)的亮度，L是閾值矩陣Tk的寬高尺寸；(4)當半色調掛網處理防偽母版時，採用動態可變掛網方法，其原理如下u＝imodL+xkv＝jmodL+yk其中，xk表示閾值矩陣Tk沿x方向的偏移量，yk表示閾值矩陣Tk沿y方向的偏移量，xk與yk需要滿足以下的條件關係α′＝arctan(xk/yk)α＝|α-α′|並且α＜0.5度，其中α為網角，其閾值T的動態取值如下 (5)根據比較的結果，確定染色點(i，j)是否被染色如果B(i，j)＝1，染色點(i，j)被染色，如果B(i，j)＝0，染色點(i，j)不被染色。
2.如權利要求1所述的一種利用半色調圖像掛網隱藏圖文信息的方法，其特徵是步驟(1)中，生成隱藏信息輪廓矩陣M的具體方法如下 其中M(i，j)是染色點(i，j)處理後的亮度值，m(i，j)是染色點(i，j)處理前的亮度值。
3.如權利要求1所述的一種利用半色調圖像掛網隱藏圖文信息的方法，其特徵是所述閾值矩陣Tk的掛網信息包括網型、網角α、網目數F。
4.如權利要求3所述的一種利用半色調圖像掛網隱藏圖文信息的防偽方法，其特徵是根據四色版油墨的色相深淺度，設定色相較淺的色版作為隱藏信息輪廓矩陣M的防偽母版，選取防偽母版優先級如下青版＞品紅版＞黑版＞黃版。
5.如權利要求4所述的一種利用半色調圖像掛網隱藏圖文信息的方法，其特徵是選取青版為隱藏信息輪廓矩陣M的防偽母版。
6.一種利用半色調圖像掛網提取如權利要求1所述的隱藏圖文信息的方法，其特徵是依據半色調掛網中防偽母版所使用的閾值矩陣Tk的網目數F，在實際印刷中輸出設備的解析度下，保持網目數F不變，輸出灰度值G固定大小的印刷膠片，該印刷膠片作為提取隱藏於印刷母版中的圖文信息的工具鑰匙，其中G值的取值範圍選取在中間灰度值範圍內，隱藏信息提取方法如下將印刷膠片中網點角度置於與印刷防偽母版中的網角α趨近的情況下，通過光柵幹涉原理，產生幹涉效應，依據不同的網角α與α′產生的幹涉紋理的不同，依靠紋理的對比效應再現所隱藏的圖文信息。
全文摘要
本發明涉及一種利用半色調圖像掛網隱藏及提取圖文信息的方法，屬於圖像硬拷貝領域中的半色調圖像處理防偽方法。現有的防偽技術很少涉及半色調圖像處理領域，防偽方式主要是數字型和模擬型兩種，兩種方式各有利弊不能互補。本發明所述的方法綜合了數字型與模擬型防偽方法，取長補短，可以在實際印刷或列印過程中有效的將圖文信息隱藏於印刷稿或列印稿件中。同時利用本發明製作的印刷膠片可以在相對成本較低的情況下，輕易提取出印刷稿或列印稿中隱藏的防偽信息。本發明使得印刷稿或列印稿經過複製或掃描等傳統複製拷貝處理後，保證隱藏信息全部丟失，從而為防偽鑑定稿件的真偽提供了方便快捷的識別方法。
文檔編號B41M3/00GK101022499SQ20071006420
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月6日 優先權日2007年3月6日
發明者李海峰, 亓文法, 馬世雄, 楊斌, 王立東 申請人:北京大學, 北京北大方正電子有限公司, 北大方正集團有限公司