CN100469097C - 一种利用半色调图像挂网隐藏及提取图文信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用半色调图像挂网隐藏及提取图文信息的方法，属于图像硬拷贝领域中的半色调图像处理防伪方法。现有的防伪技术很少涉及半色调图像处理领域，防伪方式主要是数字型和模拟型两种，两种方式各有利弊不能互补。本发明所述的方法综合了数字型与模拟型防伪方法，取长补短，可以在实际印刷或打印过程中有效的将图文信息隐藏于印刷稿或打印稿件中。同时利用本发明制作的印刷胶片可以在相对成本较低的情况下，轻易提取出印刷稿或打印稿中隐藏的防伪信息。本发明使得印刷稿或打印稿经过复制或扫描等传统复制拷贝处理后，保证隐藏信息全部丢失，从而为防伪鉴定稿件的真伪提供了方便快捷的识别方法。

Description

一种利用半色调图像挂网隐藏及提取图文信息的方法

技术领域

本发明属于图像硬拷贝领域中的半色调图像处理防伪方法领域，具体涉及一种利用半色调图像挂网隐藏及提取图文信息的方法。

背景技术

防伪技术发展到今天，已经成为一个相当可观而且增长迅速的产业，具体的方法、技术和产品数不胜数。当前主要的防伪技术有:激光防伪技术、生物防伪技术、核径迹防伪技术、包装防伪技术和查询识别类防伪技术等等。防伪技术众多，但是不论采用何种防伪技术，无外乎数字型和模拟型两种。

所谓数字型防伪技术主要是指在二进制数字电子图文中通过一定的加密手段隐藏图文信息，同时可通过特定的解密程序扫描数字图像，从而读取出隐藏的图文信息的一种常用的防伪技术。该技术通过对原始图像的二进制数据作特定的编码排列，使得在原有图像中无法通过人眼区别出隐藏的图文信息。由于二进制图像数据编码的复杂性，对于分析解密隐藏数据需要大量的计算测试，因此该种技术具有较好的防伪特性。但是该技术也具有一定的局限性，其防伪识别必须转换成二进制的数字图像数据，通过分析其二进制编码得到隐藏其中的信息，因此其实效性有所欠缺。同时数字编码毕竟可通过大量的演算得到其编码规律，因此该方法防伪的可靠性也存在较大的漏洞。

模拟型防伪技术与数字型防伪技术是完全对立的一种防伪技术，其防伪特性完全体现在物理介质上，物理介质所呈现的图文和正常信息是一样的，但是在其内部通过某种技术隐藏了一些图文信息，该信息的提取分为直接型和间接型。所谓的直接型是通过人眼目视物理介质的方式，常见的是角度，即改变视角来分辨出隐藏的图文信息，常见于激光全息防伪等技术中。间接型提取主要是通过使用特定的工具作为开锁钥匙来分析出隐藏的图文信息，常见于包装防伪等技术。模拟型防伪的优点在于其防伪性较强，不易复制和伪造，但是缺点在于其制作成本较高，需要特种材料和特种制作方法，因此对于低端防伪用户来说不能算是最好的方法。

现今，由于印刷业在各个行业的不断拓展，大多数的物理介质都体现在印刷稿或打印稿，因此防伪技术与印刷技术的结合已经成为防伪技术发展的必然趋势。而印刷技术中的半色调挂网技术与防伪技术的融合又成为一项新兴的防伪技术。

常规的印刷制版半色调挂网技术包括调幅挂网和调频挂网，其中调幅挂网主要是通过控制网点大小来再现图像原稿层次，而调频挂网是通过控制大小固定的网点间的距离疏密来再现图像原稿层次.

胶版印刷的调幅挂网制版技术采用的是基于阈值矩阵的网点生成方法，在计算机领域又被称为聚集点有序抖动方法(clustered dot ordereddithering)。它作用于图象的硬拷贝设备(如:激光打印机，电子印刷制版设备)，把其记录介质上的着色点聚合成特定的形状(如:圆形、方形)。通过控制这些形状的面积，产生所需的图象密度，达到复制密度连续变化的图象的目的。

半色调挂网的核心阈值矩阵是一个矩形或长方形的数值矩阵，其中的矩阵元素的取值决定了网点的形状和排列，阈值矩阵元素取值是在半色调挂网之前就已经计算好的。在挂网的过程中，待挂网图像象素的亮度值被用来和阈值矩阵的对应矩阵元素的数值进行比较，取得的结果(大于/小于)被用来决定印版的相应位置是否应被曝光，在挂网算法的执行过程中，阈值矩阵被纵横排列在输出版面的坐标空间中，以此来决定版面位置和阈值矩阵元素的对应关系.

随着防伪技术的进一步发展，越来越多的技术开始关注如何将数字型防伪技术与模拟型防伪技术进行有机的结合，从而发展出混合型的防伪技术。然而模拟型防伪技术的的应用在很大程度上需要依靠载体的再现，而现如今，绝大多数的载体体现在印刷品或打印品上，这样对于模拟型防伪技术与印刷技术的结合创造了一定的理论基础。另一方面，传统印刷核心技术半色调电子挂网技术又是典型的数字型处理流程，其输出的二值点阵数据经过硬拷贝设备输出到纸张等物理介质上，因而，防伪技术与印刷半色调挂网技术的结合又体现出数字型防伪的特点。

从以上分析可以看出，半色调挂网技术作为一种桥梁能够很好的将防伪技术中的数字型防伪与模拟型防伪有机的结合起来，从而发挥各自的长处。因此对于在半色调挂网技术中如何做到能够隐藏图文信息并能够方便提取从而达到防伪的效果越来越成为挂网技术有待解决的课题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种利用半色调图像挂网隐藏及提取图文信息的方法。该方法能够在半色调挂网后的二值点阵中隐藏图文信息并正确输出(印刷，打印)，能够保证在印刷稿或打印稿中利用开锁胶片正确再现隐藏的图文信息，并且保证了在通过复制，扫描等拷贝操作后无法再次提取隐藏的图文信息，从而达到防伪的最终目的。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是:一种利用半色调图像挂网隐藏图文信息的防伪方法，其具体实现方案如下:

步骤一:根据给定需要隐藏的图文信息m，将图文信息m的数据作对比度调整，生成隐藏信息轮廓矩阵M，其处理方法如下:

其中:M_(i，j)是染色点(i，j)处理后的亮度值。

m_(i，j)是染色点(i，j)处理前的亮度值。

步骤二:设定隐藏信息轮廓矩阵M在四色原稿图像S_k中的位置坐标区域B，同时给定四色半色调挂网阈值矩阵T_k:包含了网型，网角α(即挂网角度)，网目数F等挂网信息，其中k代表四色版序号，意义为:

k＝1  代表青版

k＝2  代表品红版

k＝3  代表黄版

k＝4  代表黑版

根据四色版油墨的色相深浅度，设定色相较浅的色版作为隐藏信息轮廓矩阵M的防伪母版，选取防伪母版优先级如下:

青版>品红版>黑版>黄版，

即防伪母版最好是青版。

步骤三:半色调图像挂网，将四色原稿图像S_k分别与四色半色调挂网阈值矩阵T_k中的对应阈值进行比较，其运算方法如下:

$B(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(x,y)\≤T(u,v)\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中:

B(i，j)是染色点(i，j)输出半色调一位点阵的染色数据，取值为1或0，

T＝T_k，k的取值为1、2、3或4，

u＝i mod L，

v＝j mod L，

I(x，y)∈[0，1]，是四色原稿图像S_k中坐标(x，y)的亮度，

L是阈值矩阵T_k的宽高尺寸；

步骤四:当半色调挂网处理防伪母版时，采用动态可变挂网方法，其原理如下:

$u=i\mathrm{mod}L+{\▿x}_k$

$v=j\mathrm{mod}L+{\▿y}_k$

其中，

表示阈值矩阵T_k沿x方向的偏移量，

表示阈值矩阵T_k沿y方向的偏移量，

与需要满足以下的条件关系:

$\mathrm{\α}\′=\arctan (\▿x_k/\▿y_k)$

$\&dtri;\mathrm{\&alpha;}=|\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&alpha;}\&prime;|$ 并且 $\&dtri;\mathrm{\&alpha;}<0.5$ 度，其中α为网角，

其阈值T的动态取值如下:

步骤五:根据比较的结果，确定染色点(i，j)是否被染色:

如果B(i，j)＝1，染色点(i，j)被染色，

如果B(i，j)＝0，染色点(i，j)不被染色。

一种利用半色调图像挂网提取如上所述的隐藏图文信息的方法，依据半色调挂网中防伪母版所使用的阈值矩阵T_k的网目数F，在实际印刷中输出设备的分辨率下，保持网目数F不变，输出灰度值G固定大小的印刷胶片，该印刷胶片作为提取隐藏于印刷母版中的图文信息的工具钥匙，其中G值的取值范围可选取在中间灰度值范围内，隐藏信息提取方法如下:

将印刷胶片中网点角度置于与印刷防伪母版中的网角α趋近的情况下，通过光栅干涉原理，产生干涉效应，依据步骤四中不同的网角α与α产生的干涉纹理的不同，依靠纹理的对比效应再现所隐藏的图文信息。

本发明的效果在于:使用本发明提供的方法，可以在实际印刷或打印过程中有效的将图文信息隐藏于印刷稿或打印稿件中，不易被发现。同时利用本发明的方法制作的印刷胶片可以在相对成本较低的情况下，轻易提取出印刷稿或打印稿中隐藏的防伪信息。本发明防伪方法能够使得印刷稿或打印稿在经过复制或扫描等传统复制拷贝操作后，保证隐藏信息全部丢失，从而为防伪部门鉴定稿件的真伪提供了方便快捷的识别方法。

附图说明

图1是应用半色调挂网实现图文信息隐藏的原理图；

图2是需要隐藏的图像信息示意图；

图3是半色调防伪挂网后点阵样例示意图；

图4是防伪信息提取钥匙的光栅示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述:

本实施例中，给定各色版阈值矩阵参数如下:

青版:α＝90+arctan(33/56)＝120.51度，矩阵宽高尺寸L＝208，线性网点

品版:α＝90-arctan(33/56)＝59.49度，矩阵宽高尺寸L＝208，线性网点

黄版:α＝120+arctan(33/56)＝150.51度，矩阵宽高尺寸L＝208，线性网点

黑版:α＝arctan(33/56)＝30.51度，矩阵宽高尺寸L＝208，线性网点。

其中各色版网目数为187.5线/英寸。

如图1所示，(i，j)表示记录介质上的染色点位置，(x，y)表示与其对应的原稿图象中的坐标值，(u，v)表示与其对应的阈值矩阵元素。

一种利用半色调图像挂网隐藏及提取图文信息的方法，其具体实现方案包括以下步骤:

步骤一:根据给定需要隐藏的图文信息m，将图文信息数据m作对比度调整，生成隐藏信息轮廓矩阵M，其处理方法如下:

其中:

M_(i，j)是染色点(i，j)处理后的亮度值，

m_(i，j)是染色点(i，j)处理前的亮度值，

该实例中，隐藏信息图像矩阵可参考图例2。

步骤二:设定隐藏信息轮廓矩阵M在四色原稿图像S_k中的位置坐标区域B(由使用者确定)，同时给定四色半色调挂网阈值矩阵T_k:包含了网型，网角α，网目数F等挂网信息，其中k代表四色版序号，意义为:

k＝1  代表青版

k＝2  代表品红版

k＝3  代表黄版

k＝4  代表黑版

根据四色版油墨的色相深浅度，设定色相较浅的色版作为隐藏信息轮廓矩阵M的防伪母版，选取防伪母版优先级如下:

青版>品红版>黑版>黄版

本实施例中，选取青版为隐藏信息的母版。

步骤三:半色调图像挂网，将四色原稿图像S_k中坐标(x，y)的亮度分别与四色半色调挂网阈值矩阵T_k中的对应阈值T(u，v)进行比较以确定对应的记录介质上染色点(i，j)的染色数据即染色值，其运算方法如下:

$B(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(x,y)\&le;T(u,v)\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中:

B(i，j)是染色点(i，j)输出半色调一位点阵的染色数据，

T＝T_k，

u＝i mod L，

v＝j mod L，

I(x，y)∈[0，1]，是四色原稿图像S_k中坐标(x，y)的亮度，

L是阈值矩阵T_k的宽高尺寸，

根据前面给定的阈值矩阵参数，L＝208

步骤四:当半色调挂网处理防伪母版时，采用动态可变挂网方法，其原理如下:

$u=i\mathrm{mod}L+{\&dtri;x}_k$

$v=j\mathrm{mod}L+{\&dtri;y}_k$

其中，表示阈值矩阵T_k沿x方向的偏移量，

表示阈值矩阵T_k沿y方向的偏移量，

与需要满足以下的条件关系:

$\mathrm{\&alpha;}\&prime;=\arctan (\&dtri;x_k/\&dtri;y_k)$

$\&dtri;\mathrm{\&alpha;}=|\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&alpha;}\&prime;|$ 并且 $\&dtri;\mathrm{\&alpha;}<0.5$ 度，其中α为网角，

具体实施中， $\&dtri;x_k=34,$ $\&dtri;y_k=57,$ 由此可计算出

$\&dtri;\mathrm{\&alpha;}=|30.51-30.815|=0.305<0.5$ 度

其阈值T的动态取值如下:

以上原理可参考图1。

步骤五:根据比较的结果，确定染色点(i，j)是否被染色:

如果B(i，j)＝1，染色点(i，j)被染色，

如果B(i，j)＝0，染色点(i，j)不被染色。

实际半色调处理后效果图可参考图3。

步骤六:防伪隐藏信息的提取，依据半色调挂网中防伪母版所使用的阈值矩阵T_k的网目数F，在实际印刷中输出设备的分辨率下，保持网目数F不变，输出灰度值G固定大小的印刷胶片，该印刷胶片作为提取隐藏于印刷母版中的图文信息的工具钥匙，其中G值的取值范围可选取在中间灰度值范围内，隐藏信息提取方法如下:

将印刷胶片中网点角度置于与印刷防伪母版中的网角α趋近(即基本一致)的情况下，通过光栅干涉原理，产生干涉效应，依据步骤四中不同的网角α与α产生的干涉纹理的不同，依靠纹理的对比效应再现所隐藏的图文信息。

该实例中，G值定为30％，其光栅效果可参考图4。

根据上述实施例，结合如图1所示的应用半色调挂网实现图文信息隐藏的原理图，可以看出本发明针对防伪技术在印刷和桌面打印领域的需求，在半色调挂网技术的基础上，采用动态可变挂网技术，结合光学干涉原理，解决了在半色调挂网后的二值点阵中隐藏图文信息并正确输出(印刷，打印)，能够保证在印刷稿或打印稿中利用开锁胶片正确再现隐藏的图文信息，并且保证了在通过复制，扫描等拷贝操作后无法再次提取隐藏的图文信息，从而达到防伪的最终目的。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (6)

1.一种利用半色调图像挂网隐藏图文信息的方法，包括以下步骤:

(1)根据给定需要隐藏的图文信息m，将图文信息m的数据作对比度调整，生成隐藏信息轮廓矩阵M；

(2)设定隐藏信息轮廓矩阵M在四色原稿图像S_k中的位置坐标区域B，同时给定四色半色调挂网阈值矩阵T_k，其中k代表四色版序号，取值为1、2、3、4，分别代表青版、品红版、黄版、黑版；

(3)半色调图像挂网，将四色原稿图像S_k分别与四色半色调挂网阈值矩阵T_k中的对应阈值进行比较，其运算方法如下:

$B(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}1& I(x,y)\&le;T(u,v)\\ 0& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中:

B(i，j)是染色点(i，j)输出半色调一位点阵的染色数据，取值为1或0，

T＝T_k，k为1、2、3或4，

u＝i mod L，

v＝j mod L，

I(x，y)∈[0，1]，是四色原稿图像S_k中坐标(x，y)的亮度，

L是阈值矩阵T_k的宽高尺寸；

(4)当半色调挂网处理防伪母版时，采用动态可变挂网方法，其原理如下:

$u=i\mathrm{mod}L+\&dtri;x_k$

$v=j\mathrm{mod}L+\&dtri;y_k$

其中，

表示阈值矩阵T_k沿x方向的偏移量，

      

表示阈值矩阵T_k沿y方向的偏移量，

与

需要满足以下的条件关系:

$\mathrm{\&alpha;}\&prime;=\arctan (\&dtri;x_k/\&dtri;y_k)$

$\&dtri;\mathrm{\&alpha;}=|\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&alpha;}\&prime;|$ 并且 $\&dtri;\mathrm{\&alpha;}<0.5$ 度，其中α为网角，其阈值T的动态取值如下:

(5)根据比较的结果，确定染色点(i，j)是否被染色:

如果B(i，j)＝1，染色点(i，j)被染色，

如果B(i，j)＝0，染色点(i，j)不被染色。

2.如权利要求1所述的一种利用半色调图像挂网隐藏图文信息的方法，其特征是:步骤(1)中，生成隐藏信息轮廓矩阵M的具体方法如下:

其中:M_(i，j)是染色点(i，j)处理后的亮度值，

     m_(i，j)是染色点(i，j)处理前的亮度值。

3.如权利要求1所述的一种利用半色调图像挂网隐藏图文信息的方法，其特征是:所述阈值矩阵T_k的挂网信息包括网型、网角α、网目数F。

4.如权利要求3所述的一种利用半色调图像挂网隐藏图文信息的方法，其特征是:根据四色版油墨的色相深浅度，设定色相较浅的色版作为隐藏信息轮廓矩阵M的防伪母版，选取防伪母版优先级如下:青版>品红版>黑版>黄版。

5.如权利要求4所述的一种利用半色调图像挂网隐藏图文信息的方法，其特征是:选取青版为隐藏信息轮廓矩阵M的防伪母版。

6.一种利用半色调图像挂网提取如权利要求1所述的隐藏图文信息的方法，其特征是:依据半色调挂网中防伪母版所使用的阈值矩阵T_k的网目数F，在实际印刷中输出设备的分辨率下，保持网目数F不变，输出灰度值G为固定大小的印刷胶片，该印刷胶片作为提取隐藏于印刷母版中的图文信息的工具钥匙，其中G值的取值范围选取在中间灰度值范围内，隐藏信息提取方法如下:

将印刷胶片中网点角度置于与印刷防伪母版中的网角α趋近的情况下，通过光栅干涉原理，产生干涉效应，依据不同的网角α与α′产生的干涉纹理的不同，依靠纹理的对比效应再现所隐藏的图文信息。

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