CN100349182C - 印刷光学全息水印证件防伪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印刷光学全息水印证件防伪方法，其特点是方法步骤为：将二值数字水印图像进行双随机相位调制生成具有振幅和相位信息加密的数字水印信息；通过全息技术将其转换成加密数字全息水印；将加密数字全息水印嵌入到载体图像中；通过打印或数字印刷的方式将含水印的载体图像印刷在证件等印刷品上；将印制在证件等印刷品上的含水印的载体图像扫描输入计算机，经过校准处理变换成数字图像形式；将经处理的载体图像进行傅里叶变换等处理后，乘以加密时频谱面上的随机相位的共轭即解密钥匙模板，再进行傅里叶逆变换，求其幅值，即得到原始水印图像。对证件等进行认证，杜绝了伪造证件的现象。本发明具有制作方法简单、保密防伪性能强、制作成本低等特点。

Description

印刷光学全息水印证件防伪方法

技术领域

本发明涉及一种证件的防伪方法，特别涉及一种光学全息水印印刷证件防伪方法，属于光学信息技术、数字水印技术、印刷与防伪等技术领域。

背景技术

N.Takai和Y.Mifune在“Digital watermarking by aholographic technique”.Appl.Opt.41(5)865-873(2002)一文中，直接用物体的Fourier变换全息图像作为水印直接叠加到载体图像中，并通过仿真证明了常系数加权比自适应加权有更好的重建图像质量，但是没有经过授权也可以读取图像中水印，水印安全性差，而且不能防止低通滤波干扰。S.Kishk和S.Kishk和B.Javidi在“Information hiding technique with double phase encoding”Appl.Opt.41(26)5426-5470(2002)中提出了一种在图像中隐藏图像的方法，隐藏的图像经过双相位编码加密生成随机图像并嵌入到载体图像中，只有经过授权才能读取隐藏图像，具有高安全性，但嵌入强度过高(α＝50％)。而且两者都不能通过印刷或打印的方式记录在印刷品上，只是用于数字形式的载体图像。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足之处，提供一种安全性高，嵌入强度适中具有较好的不可见性，且具有良好的抗干扰能力的光学全息水印印刷证件防伪方法。

本发明的技术方案是：一种印刷光学全息水印证件防伪方法，包括制作和扫描识别两过程，其特征在于，方法步骤为：

1)二值数字水印图像进行双随机相位调制生成加密的数字水印信息；

2)通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密数字全息水印；

3)将同轴加密数字全息水印以15％～30％的强度嵌入到载体图像中；

4)通过打印或数字印刷的方式将含水印的载体图像印刷在证件印刷品上；

5)将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式；

6)将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后，得到原始水印图像。

所述的通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密数字全息水印的步骤2)，它包含以下步骤：

a.将空域中加密的具有振幅和相位信息的数字水印信息与参考光信息叠加，生成加密的同轴数字全息图；

b.计算或测量加密的数字水印的功率谱，将生成加密的同轴数字全息图减去加密的数字水印的功率谱；

c.对b步骤所获功率谱数据平移进行非负处理，获取数字全息水印信息。

所述的通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密数字全息水印的步骤2)，它包含以下步骤：

a.获取空域中加密的数字水印信息中的相位信息；

b.将相位信息作为物光与参考光信息叠加，生成加密的同轴相位数字全息水印信息。

所述的将同轴加密数字全息水印嵌入到载体图像中的步骤3)，它包含以下步骤：

a.由具有振幅和相位信息的数字水印信息和只用数字水印信息中的相位信息得到数字全息水印信息；

b.取得载体数字图像；

c.按25％强度嵌入水印到载体数字图像中，完成嵌入。

所述的将含水印的载体图像印刷到印刷品上的步骤4)，它包含以下步骤：

a.取得含水印的载体数字图像；

b.将灰度等级降低成8位；

c.将灰度等级降低成8位后所得的图像以600DPI打印或印刷在证件印刷品上。

所述的将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式的步骤5)，它包含以下步骤：

a.取得印刷有含水印的载体图像的印刷品；

b.以600DPI分辨率和256灰度等级进行扫描，输入计算机变成数字形式；

c.进行几何校准，并生成与原始载体图像同样大小的数字图像。

所述的将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后得到原始水印图像步骤6)，它包含以下步骤：

a.将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换；

b.除去零频项，即进行零频滤波；

c.乘以加密时频谱面上的随机相位的共轭即解密钥匙模板；

d.再进行傅里叶逆变换；

e.求傅里叶逆变换后的幅值，获取原始二值水印图像。

本发明的有益效果是：本发明将加密水印和全息技术结合，形成了一种新的加密全息水印方法，该加密水印只有通过解密钥匙模板即加密时频谱面上的随机相位的共轭模板(以下简称解密钥匙模板)才能恢复原始图像，安全性高，嵌入强度适中，具有较好的不可见性，且具有良好的抗干扰能力。通过印刷技术，可以将含加密全息水印的载体图像印制在证件印刷品上，用于对印刷品的真实性进行检验，提高了印刷品的防伪能力。通过印刷技术，可以将含加密全息水印的载体图像印制在证件印刷品上，用于对印刷品的真实性进行检验，该加密方法具有以下特点：1、复制方法简单，可通过普通的印刷技术来实现；2、保密防伪性能强，只有受权的解密钥匙模板才能看到原始图像(受权的解密钥匙模板随机生成，信息量大，无法复制)；3、制作成本低，通过现代数字印刷系统直接在普通纸张上印制。

附图说明

图1：(a)(b)(c)为原始灰度载体图像；

(d)(e)(f)为原始水印图像；

(g)(h)(i)为含水印的载体图像；

(j)(k)(l)为使用正确解密钥匙模板所恢复的水印图像；

图2：(a)(b)(c)为600DPI打印并扫描的含水印载体图像；(d)(e)(f)为使用正确解密钥匙模板从扫描的图像中所恢复的水印图像。

具体实施方式

实施例1：

印刷光学全息水印证件防伪方法，包含制作过程和扫描识别过程如下：1、将二值数字水印图像进行双随机相位调制生成加密的数字水印信息；2、通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密数字全息水印；3、将同轴加密数字全息水印以适当的强度嵌入到载体图像中；4、通过打印或数字印刷的方式将含水印的载体图像印刷在证件等印刷品上；5、将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式；6、将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后，得到原始水印图像。步骤1到4是制作过程，步骤5和6是扫描识别过程。

上面的步骤2通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密数字全息水印，它包含以下步骤：a.空域中加密的数字水印信息与参考光信息叠加，生成加密的同轴数字全息图；b.计算或测量加密的数字水印的功率谱，将生成加密的同轴数字全息图减去加密的数字水印的功率谱；c.对上述b步骤所获功率谱数据平移进行非负处理，获取数字全息水印信息。

上面步骤3将同轴加密数字全息水印嵌入到载体图像中，它包含以下步骤：a.取得步骤2所生成的全息数字水印信息；b.取得载体数字图像；c.按25％强度嵌入水印到载体数字图像中完成嵌入。

上面步骤4通过打印或数字印刷的方式将含水印的载体图像印刷在证件印刷品上，它包含以下步骤：a.取得含水印的载体数字图像；b.将灰度等级降低成8位；c.将将灰度等级降低成8位后所得的图像以600DPI打印或印刷在证件印刷品上。

上面步骤5将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式，它包含以下步骤：a.取得印刷有含水印的载体图像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等级进行扫描，输入计算机变成数字形式；c.进行几何校准，并生成与原始载体图像同样大小的数字图像。

上面步骤6将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后得到原始水印图像，它包含以下步骤：a.将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换；b.除去零频项，即进行零频滤波；c.乘以加密时频谱面上的随机相位的共轭即解密钥匙模板；d.再进行傅里叶逆变换；e.求傅里叶逆变换后的幅值，获取原始二值水印图像。

实施例2：

实施例2的方法与实施例1所不同之点是方法步骤的第2步，实施例1是通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密数字全息水印，它包括振幅和相位信息，而实施例2通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密同轴相位数字全息水印，只有相位信息。

实施例2的方法步骤为：1、将二值数字水印图像进行双随机相位调制生成加密的数字水印信息；2、通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密同轴相位数字全息水印；3、将同轴相位加密数字全息水印以适当的强度嵌入到载体图像中；4、通过打印或数字印刷的方式将含水印的载体图像印刷在证件印刷品上；5、将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式；6、将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后，得到原始水印图像。步骤1到4是制作过程，步骤5和6是扫描识别过程。

上面的步骤2通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密同轴相位数字全息水印，它包含以下步骤：它包含以下步骤：a.获取空域中加密的数字水印信息的相位信息；b.将相位信息作为物光与参考光信息叠加，生成加密的同轴相位数字全息图。

上面步骤3将加密同轴相位数字全息水印以适当的强度嵌入到载体图像中，它包含以下步骤：a.取得步骤2所生成的同轴相位全息数字水印信息；b.取得载体数字图像；c.按25％强度嵌入水印到载体数字图像中完成嵌入。

上面步骤4通过打印或数字印刷的方式将含水印的载体图像印刷在证件印刷品上，它包含以下步骤：a.取得含水印的载体数字图像；b.将灰度等级降低成8位；c.将将灰度等级降低成8位所得的图像以600DPI打印或印刷在证件印刷品上。

上面步骤5将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式，它包含以下步骤：a.取得印刷有含水印的载体图像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等级进行扫描，输入计算机变成数字形式；c.进行几何校准，并生成与原始载体图像同样大小的数字图像。

上面步骤6将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后得到原始水印图像，它包含以下步骤：a.将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换；b.除去零频项，即进行零频滤波；c.乘以加密时频谱面上的随机相位的共轭即解密钥匙模板；d.再进行傅里叶逆变换；e.求傅里叶逆变换后的幅值，获取原始二值水印图像。

Claims (7)

1、一种印刷光学全息水印证件防伪方法，包括制作和扫描识别两过程，其特征在于，方法步骤为：

1)将二值数字水印图像进行双随机相位调制生成加密的数字水印信息；

2)通过全息技术将加密的数字水印信息转换成加密数字全息水印；

3)将同轴加密数字全息水印以15％～30％的强度嵌入到载体图像中；

4)通过打印或数字印刷的方式将含水印的载体图像印刷在证件印刷品上；

5)将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式；

6)将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后，得到原始水印图像。

2、根据权利要求1所述的印刷光学全息水印证件防伪方法，其特征在于，转换成加密数字全息水印的步骤2)，它包含以下步骤：

a.将空域中加密的具有振幅和相位信息的数字水印信息与参考光信息叠加，生成加密的同轴数字全息图；

b.计算或测量加密的数字水印的功率谱，将生成加密的同轴数字全息图减去加密的数字水印的功率谱；

c.对b步骤所获功率谱数据平移进行非负处理，获取数字全息水印信息。

3、根据权利要求1所述的印刷光学全息水印证件防伪方法，其特征在于，转换成加密数字全息水印的步骤2)，它包含以下步骤：

a.获取空域中加密的数字水印信息中的相位信息；

b.将相位信息作为物光与参考光信息叠加，生成加密的同轴相位数字全息水印信息。

4、根据权利要求1所述的印刷光学全息水印证件防伪方法，其特征在于，将同轴加密数字全息水印嵌入到载体图像中的步骤3)，它包含以下步骤：

a.由具有振幅和相位信息的数字水印信息和只用数字水印信息中的相位信息得到数字全息水印信息；

b.取得载体数字图像；

c.按25％强度嵌入水印到载体数字图像中，完成嵌入。

5、根据权利要求1所述的印刷光学全息水印证件防伪方法，其特征在于，将含水印的载体图像印刷到印刷品上的步骤4)，它包含以下步骤：

a.取得含水印的载体数字图像；

b.将灰度等级降低成8位；

c.将灰度等级降低成8位后所得的图像以600DPI打印或印刷在证件印刷品上。

6、根据权利要求1所述的印刷光学全息水印证件防伪方法，其特征在于，将印制在证件上的含水印的载体图像扫描输入计算机，并变换成数字图像形式的步骤5)，它包含以下步骤：

a.取得印刷有含水印的载体图像的印刷品；

b.以600DPI分辨率和256灰度等级进行扫描，输入计算机变成数字形式；

c.进行几何校准，并生成与原始载体图像同样大小的数字图像。

7、根据权利要求1所述的印刷光学全息水印证件防伪方法，其特征在于，将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换处理后得到原始水印图像步骤6)，它包含以下步骤：

a.将扫描变换生成的载体数字图像进行傅里叶变换；

b.除去零频项，即进行零频滤波；

c.乘以加密时频谱面上的随机相位的共轭即解密钥匙模板；

d.再进行傅里叶逆变换；

e.求傅里叶逆变换后的幅值，获取原始二值水印图像。

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