CN100364780C - 一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，属于安全印刷中的版纹防伪设计技术。现有的安全底纹防伪设计技术中的图像光栅化方法需要手工铺设底纹对象，可使用的图元对象的类型有限，光栅化后的安全图像的底纹排列具有很大的规律性。本发明所述的方法使用多种不同的图元对象，根据图像的灰度值信息随机选择图元进行底纹排列。采用本发明所述的方法，不需要事先铺设光栅化所需的底纹对象，而是根据图像的层次信息自动生成；可以使用多种不同的图元对象，光栅化后的图元单元不仅在尺寸和线宽大小上发生变化，而且图元的方向上也是随机的，从而使得光栅化后的效果更加复杂，大大增强了防伪效果。

Description

一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法

技术领域

本发明属于安全印刷防伪技术领域，涉及安全印刷中的版纹防伪设计技术，具体涉及一种随机使用多种不同的图元对象进行图像光栅化处理的方法。

背景技术

安全底纹防伪是防伪印刷中最重要的技术之一，与其它防伪技术相比，其它技术都可以称为工艺性或技术性的防伪，而底纹防伪则是基于信息的防伪，一套设计良好的底纹，其所拥有的信息量是相当巨大的，这使得它成为历久不衰的防伪技术，堪称最为古老，历时最久的技术。安全底纹是由印刷在证券、票据等版面上的既复杂又光滑的图形线条组成，这些线条和谐的组合在一起，达到一种美观的效果，同时由于这些线条图案极其复杂多样，使得印刷品难以被复制和伪造，所以又能达到防伪的作用效果。

在安全印刷设计中可以把一幅原始图像通过用户定义的光栅化方式复制或者再现出来，该方法中不是采用商业网点的光栅化技术，而是将商业网点替换为一种预先定义好的或者个性化设计的独特的网点类型。其实质是成千上万的图形通过其线宽和尺寸的变化来反映图像层次。图像颜色较深的地方图形大、线宽大，图像颜色较浅的地方则相反。

进行图像光栅化通常需要以下步骤：

1)输入一幅原始图片(人像、图片、logos等)，并设置合适的尺寸大小；

2)生成由极小的图形对象铺设而成的底纹阵列。用户先设计好单个的图元对象，然后通过一定的排列方式(比如矩阵排列)生成图像光栅化所需要的底纹，可以对该底纹对象作必要的处理。

3)将图形阵列和原始图像重合放置，设置图元对象最大和最小尺寸分别为MaxSize和MinSize，最大和最小线宽分别为MaxLineWidth和MinLineWidth，然后执行图像光栅化程序。

每个图元单元对象会根据中心点处所对应的图像灰度值大小做相应的变化，从而很好地表现了图像的层次信息。

图像光栅化程序大体的算法思想为：

首先计算底纹阵列中每个图形单元的外接矩形框，由矩形框可以得到图形单元的中心点；计算每个图形单元中心点处所对应的图像灰度值大小1um；根据公式可以得到图元单元光栅化后的线宽dLineWidth为：

dLineWidth＝[(MaxLineWidth-MinLineWidth)*(256-lum)]/256.0+MinLineWidth    (1)

图元单元的尺寸大小dScale为：

dScale＝(256-lum)/256.0*(MaxSize-MinSize)+MinSize；    (2)依次将底纹阵列中的每个图形单元做上述相同的变化后，再设置适当的填充属性，即可得到最终的光栅化效果。

图1是输入的一幅原始图片，图2是光栅化后的效果图，其中图2所圈区域放大后的效果如图3所示。由图3可以看出光栅化所用的底纹阵列是由正五角星通过矩阵排列得到的正交点阵，并且由于图像灰度值大小的差异，五角星的尺寸大小和线宽在不同的位置都发生了变化。

上述光栅化后的效果很好地表现了图像层次信息，由于图形单元的数量非常之大，给违法者在复制和仿造上面带来了一定的难度，但是这种方法也存在一定的缺陷：首先是用户需要事先铺设光栅化所用的底纹阵列，操作步骤比较繁琐；底纹阵列中包含的图形单元的数目比较多，一般情况下用户会选择矩阵排列的方式，如此得到的底纹排列比较单一；即使用户采用其他的排列方式，可以选择的图元对象的类型也是有限的，光栅化后的线条图案的排列方式具有很大的规律性。

发明内容

本发明的目的是针对现有图像光栅化方法的局限性，提出了一种带有随机性的使用多种图元对象进行图像光栅化的方法。该方法中不需要事先铺设光栅的底纹对象，而是根据图像的层次信息自动生成；可以使用多种不同的图元对象，光栅化后的图元单元不仅在尺寸和线宽大小方面发生变化，而且图元的方向上也是随机的，从而使得光栅化后的效果更加复杂，大大增强了防伪效果。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，包括以下步骤：

(1)预定义不同的光栅化元素单元；

(2)计算每个光栅化元素单元的面积，并按照面积大小进行排序；

(3)根据光栅化元素单元的个数，将灰度值区间[0，255]均分相同数目的级别，并由面积大小比例与灰度值级别建立关联关系；

(4)计算图片的外接矩形所围区域R₁；计算每个光栅化元素单元的外接矩形框所围区域，并通过比较得到最大的矩形框为R₂；将矩形区域R₁以R₂为网格单元进行均匀网格化；

(5)选取某个网格单元，计算该单元的中心点，并找出图片在该点处所对应的灰度值所属的区间范围，再根据(3)中的比例关系选取合适的光栅化元素单元；

(6)根据网格单元中心处所对应的图像灰度值大小，改变所选取的光栅化元素单元的尺寸大小和线宽粗细，并将变换后的图元对象作随机角度的旋转；

(7)遍历R₁内所有的网格单元，并执行步骤(5)和(6)即可得到最终的光栅化效果。

进一步来说，

步骤(1)中的图像光栅化元素单元通过个性化的平面设计得到。

步骤(1)中的图像光栅化元素单元通过曲线混合的方式得到：先设计两个图形A和B，然后定义两个图形之间的混合数目M，从图形A过渡到图形B得到M个新的图形对象，将这些对象作为光栅化元素单元，其中M为1～255之间的任意整数。

步骤(1)中，由于图像灰度值有256个级别，光栅化选择的单元类型的个数最多达到256种。

步骤(1)中需要的图像光栅化元素单元可以是随机产生的正N边形，其中N为任意的正整数。

步骤(4)中，将图片的外接矩形所围区域R₁进行均匀网格化时采用奇数行错位排列或者采用偶数行错位排列。

本发明的效果在于：本发明可以简化图像光栅化的操作步骤，底纹对象根据图像的层次信息自动生成；本发明可以使用多种不同的图元对象，光栅化后的图元单元不仅在尺寸和线宽大小方面发生变化，而且图元的方向上也是随机的，从而使得光栅化后的效果更加复杂。由于该方法具有很大的随机性，即使同一个人使用同一个软件也很难仿制出相同的底纹对象，从而进一步增加了复制和伪造的难度，大大增强了防伪效果。

附图说明

图1是一幅原始图片示意图；

图2是采用原有光栅化技术的效果示意图；

图3是图2中局部放大后的效果示意图；

图4是另外一幅原始图片示意图；

图5是采用本发明方法进行光栅化后的效果；

图6是图5中局部放大后的效果示意图；

图7是事先预定义的光栅化元素单元；

图8是本发明的整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的描述。

图1是输入的一幅原始图像，图2是采用原有的光栅化技术后的效果示意图。将图2中画线部分放大后的效果见图3所示。从图3可以看出光栅化所需的底纹对象是由五角形经过矩阵排列后生成的正交阵列，图中的每个光栅单元只是根据图片的灰度值信息作了尺寸大小和线宽粗细的变化，整体看来光栅化效果比较规整，光栅元素比较单一，变化效果也不是特别丰富。

如图8所示，一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，包括以下步骤。

首先输入一幅原始灰度图片如图4所示，图像的层次信息会影响最终的光栅化效果，此处选取的图片层次感相对较强，效果也就会越理想。如图7所示，在本实施例中设计了个性化的几何图元对象作为光栅化元素单元，分别为：五角星、四角星、菱形、三角形和圆形。分别计算各个几何图元的面积，并按面积从大到小排序后为：五角星、圆形、菱形、四角星和三角形。相应地将灰度值区间[0，255]划分为5个级别，如果某点所对应的图片灰度值落在某一灰度值区间内，该点处所选择的光栅元素就为相应的几何图元。

计算图4的外接矩形所围区域R₁；接着计算每个光栅化元素单元的外接矩形框所围区域，并通过比较得到最大的矩形框为R₂；然后将矩形区域R₁以R₂为网格单元进行均匀网格化：

a)计算X方向的网格分布：

X轴网格数目＝R₁的宽度/R₂的宽度。

X轴网格间隔＝R₁的宽度/X轴网格数目

b)计算Y方向的网格分布：

Y轴网格数目＝R₁的高度/R₂的高度。

Y轴网格间隔＝R₁的高度/Y轴网格数目

c)网格起始点计算最初的网格起始点从图象的外接矩形R₁的左下角点ptLT开始。每行的网格起始点从R₁的左边开始，从左到右，以X轴网格间隔递增，扫描图象一行，然后回到ptLT点，以Y轴网格间隔递增，扫描图象下一行。

当然考虑到奇行错位和偶行错位排列时，上述的计算方法要作相应改动。这里R₂的选择一定要适当，因为R₂过大，网格单元的数目相对较少，图像层次的表现力较差；R₂过小计算量就会增加，速度变慢。

依次遍历每个网格单元，计算每个网格单元的中心点PtCenter，扫描图像并计算PtCenter处所对应的灰度值1um；查看1um所属的灰度值区间，然后根据前面的比例关系选择合适的光栅化元素单元。

由前面公式(1)和公式(2)，选取的光栅化元素单元要做相应的线宽粗细和尺寸大小的变化。对于变化后的图元对象还要做一定角度的旋转，而角度是随机选取的，这样就了保证每次生成的光栅化效果是不一样，使得光栅化效果更加丰富多样。同时也增加了伪造和复制的难度，因为即使同一个人使用同一个软件也不可能生成与别人完全一致的效果。

通过以上步骤就可以生成一组新的图元对象，如图5所示，即为本发明所述的光栅化效果。局部放大后的情况如图6所示，比较图6和图3可以看出，本发明的光栅化的元素比较丰富，由于图像层次较多，各个元素之间会根据图像的灰度值大小交叉排列，而其角度又是任意设置的，所以随机性更强，总体效果更佳。

通过上述实施例，可以看出本发明的效果在于：采用本发明所述的方法，图像光栅化的过程中，不需要事先按一定的规则排列底纹对象，而是按照网格单元中心处的灰度值大小，自动选择合适的预定义的图元对象；由于图像层次信息的不同，光栅化后的效果会出现各种光栅元素相互交叉排列的情况；再加上角度的不确定性，光栅化后的线条图案更具随机性，防伪效果更加明显。

当然，上述实施例只是一个优选的实施方式。本领域技术人员不难得出其他的实施方法而不违背本发明的总体技术方案。

其中光栅化元素单元可以通过曲线混合的方式得到：先设计两个图形A和B，然后定义两个图形之间的混合数目M，从图形A形状过渡到图形B形状得到的M个新的图形对象可以作为光栅化元素单元，其中M可以为1～255之间的任意整数。

其中光栅化元素单元可以是随机产生的正N边形，其中N为任意的正整数。

其中图片区域的网格分割是奇数行错位排列。

其中图片区域的网格分割是偶数行错位排列。

其中光栅化单元类型个数最多可以达到256个。

Claims (6)

1.一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，包括以下步骤：

(1)预定义不同的光栅化元素单元；

(2)计算每个光栅化元素单元的面积，并按照面积大小进行排序；

(3)根据光栅化元素单元的个数，将灰度值区间[0，255]均分相同数目的级别，并由面积大小比例与灰度值级别建立关联关系；

(4)计算图片的外接矩形所围区域R₁；计算每个光栅化元素单元的外接矩形框所围区域，并通过比较得到最大的矩形框为R₂；将矩形区域R₁以R₂为网格单元进行均匀网格化；

(5)选取某个网格单元，计算该单元的中心点，并找出图片在该点处所对应的灰度值所属的区间范围，再根据(3)中的比例关系选取合适的光栅化元素单元；

(6)根据网格单元中心处所对应的图像灰度值大小，改变所选取的光栅化元素单元的尺寸大小和线宽粗细，并将变换后的图元对象作随机角度的旋转；

(7)遍历R₁内所有的网格单元，并执行步骤(5)和(6)即可得到最终的光栅化效果。

2.如权利要求1所述的一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，其特征是：在步骤(1)中，图像光栅化元素单元通过个性化的平面设计得到。

3.如权利要求1所述的一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，其特征是：在步骤(1)中，图像光栅化元素单元通过曲线混合的方式得到：先设计两个图形A和B，然后定义两个图形之间的混合数目M，从图形A过渡到图形B得到M个新的图形对象，将这些对象作为光栅化元素单元，其中M为1～255之间的任意整数。

4.如权利要求1、2或3中所述的一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，其特征是：在步骤(1)中，图像灰度值有256个级别，光栅化选择的单元类型的个数最多达到256种。

5.如权利要求1所述的一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，其特征是：在步骤(1)中，图像光栅化元素单元是随机产生的正N边形，其中N为任意的正整数。

6.如权利要求1中所述的一种随机使用多种图元对象进行图像光栅化的方法，其特征是：在步骤(4)中，将图片的外接矩形所围区域R₁进行均匀网格化时采用奇数行错位排列，或者采用偶数行错位排列。

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