CN101923698B - 嵌入及检测水印信息的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在文本图像中嵌入水印信息的方法，包括：纠错编码步骤，对将要嵌入到文本图像中的水印信息进行纠错编码，生成水印信息比特流；单元划分步骤，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；笔划端点确定步骤，确定所有单元图像中的笔划端点；笔划端点序列生成步骤，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；以及笔划端点改变步骤，向笔划端点序列嵌入水印信息比特流，根据所嵌入的水印信息比特来决定是否改变笔划端点和/或所采用的改变方式。本发明还提供一种检测在文本图像中嵌入的水印信息的方法，用来获取所嵌入的水印信息。

Description

嵌入及检测水印信息的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种向文本图像嵌入水印信息的方法及设备及一种从文本图像中检测所嵌入的水印信息的方法及设备。本发明总体上涉及文本数字水印技术领域中文本数字水印信息在印刷文档中的嵌入与检测技术，能够应用于信息工程和文档保护的技术领域。

背景技术

数字水印技术是信息隐藏技术领域中的一个重要组成部分，将特定意义的信息利用数字处理方法以不易感知的方式隐藏在图像、音视频、文本等数字产品中，并通过一定的技术手段检测出所隐藏的信息。该技术可用于数字产品的版权保护、内容验证与防伪、操作跟踪及秘密通信等。根据信息载体的不同，数字水印可分为图像数字水印、音视频水印、和文本数字水印等几个主要的类别。其中，文本数字水印的特点是，水印信息隐蔽在以字符为主要元素的二值文本图像文件中。

现有的二值文本图像水印技术可分为与内容无关的技术和与内容相关的技术，前者又称为背景技术，通过在文本图像之上叠加由细小网点构成的灰底图像层，利用网点空间分布的变化来隐藏水印信息，显然该技术视觉感较差并且会消耗过多的油墨。

与内容相关的水印技术利用文档中的字符图像的位置信息、像素点信息、或与像素关联的高层信息(比如语义)来进行水印的嵌入与检测。常用的方法包括行移/字间距移、字结构微调、及字符边界像素的局部特征修改，上述方法大体在空域中完成水印的嵌入与检测，通常在检测前需要对扫描得到的灰度图像作二值化处理。

美国专利US 6983056 B1提供了一种利用分块像素特征来在二值图像中嵌入水印的技术。在该专利中，每个分割后的子块图像内部划分为2部分，根据被嵌入信息的不同，使一部分黑色像素增加而另一部分减少，从而实现水印的嵌入；提取水印的时候，则令这两部分像素相减，通过与一定的阈值进行比较来最终确定水印信息。

中国专利申请公开号CN 101119429 A提供另一种嵌入水印的方法，其中，按照一定步长的奇偶数来翻转字符轮廓线，从而嵌入水印，该步长和US6983056 B1专利中的阈值一样，仅以经验值形式存在，事实上它们受打印扫描的深浅和二值化的效果影响，在视觉和抗打印扫描能力之间很难通过技术手段获得平衡。

相比上述方式，文字结构的修改通常能提供较强的抗打印扫描能力，这是因为这类方法一般是集中修改某一局部地方以改变其作为文字内在属性的拓扑结构，而这样的内在特性通常很难由正常的打印扫描攻击所改变。

中国专利申请公开号CN 1684115 A提出一种基于字符拓扑结构的文本数字水印技术，其核心是通过改变字符字形的拓扑结构，设计出语义上相同的字符的多种字形，对这些字形的拓扑结构进行编码。显然这需要很大的“表”来记录每个字符及其不同形状的修改形状及与修改形状对应的编码。为不同的字符的不同的字体设计出不同的拓扑结构，其工作量相当可观，同时在其技术实现中必需先完成语义字符的识别即OCR(光学字符识别)处理，再通过查询该“表”来实现水印的嵌入与检测，这无疑加大了实现的难度和复杂度。

发明内容

鉴于现有技术中的上述问题而作出本发明，目的是提供一种具有鲁棒性的基于笔划端点来隐藏信息的文档水印技术。与现有的技术相比，本发明与文档样式和语言无关且易于实现，既能提供较大的信息容量和较强的抗打印扫描能力，也能处理文档在缩放情况下的检测问题。

根据本发明，将水印隐藏于笔划的端点。由于笔划端点是字符内在的拓扑结构因而其水印的检测具有自适应性。而且，笔划端点也广泛存在于大多数自然语言的文档之中(比如中文、日文、英文、韩文等)，便于统一处理，并且文档中通常存在大量的用于数据隐藏的位置。并且，相比于整个字符，笔划端点通常不为人瞩目，本发明通过在笔划端点隐藏信息而提供更好的隐蔽性。

根据本发明的一个方面，提供一种在文本图像中嵌入水印信息的方法，包括：纠错编码步骤，对将要嵌入到文本图像中的水印信息进行纠错编码，生成水印信息比特流；单元划分步骤，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；笔划端点确定步骤，确定所有单元图像中的笔划端点；笔划端点序列生成步骤，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；以及笔划端点改变步骤，向笔划端点序列嵌入水印信息比特流，根据所嵌入的水印信息比特来决定是否改变笔划端点和/或所采用的改变方式。

与之相应，本发明提供一种检测在文本图像中嵌入的水印信息的方法，包括：单元划分步骤，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；笔划端点确定步骤，确定所有单元图像中的笔划端点；笔划端点序列生成步骤，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；改变检测步骤，检测笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式，根据水印信息嵌入过程中使用的比特值与改变方式的对应关系来还原出所嵌入的水印信息比特流；以及水印信息获取步骤，对还原出的水印信息比特流进行纠错解码以获取水印信息。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种在文本图像中嵌入水印信息的设备，包括：纠错编码装置，对将要嵌入到文本图像中的水印信息进行纠错编码，生成水印信息比特流；单元划分装置，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；笔划端点确定装置，确定所有单元图像中的笔划端点；笔划端点序列生成装置，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；以及笔划端点改变装置，向笔划端点序列嵌入水印信息比特流，根据所嵌入的水印信息比特来决定是否改变笔划端点和/或所采用的改变方式。

与之相应，本发明提供一种检测在文本图像中嵌入的水印信息的设备，包括：单元划分装置，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；笔划端点确定装置，确定所有单元图像中的笔划端点；笔划端点序列生成装置，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；改变检测装置，检测笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式，根据水印信息嵌入过程中使用的比特值与改变方式的对应关系来还原出所嵌入的水印信息比特流；以及水印信息获取装置，对还原出的水印信息比特流进行纠错解码以获取水印信息。

根据本发明，水印信息嵌入在笔划端点之中，笔划端点广泛存在于大多数自然语言的文档中且与字体样式无关，因而能以一种统一的方式来处理文档，实现水印的嵌入和检测提取。

相对于整个字符，笔划端点一般处于不被瞩目的地位，本发明对笔划端点施加改变来隐蔽信息，无损于字符所代表的语义特征，并能够获得良好的视觉效果。

由于在一篇文档中笔划端点的数量相对于字符而言是后者的多倍，因此本发明能够实现较大容量的水印信息。

笔划端点是字符内在的稳定拓扑结构，不易受打印、扫描及二值化等操作的影响而发生变化，因而本发明的基于端点的水印具有较强的鲁棒性，不仅能够抗打印扫描，对缩放变换也具有一定的自适应性。

根据本发明，笔划端点的改变方式灵活，能够根据诸如文挡的语言字符大小特征等等的实际情况及对诸如打印扫描等等的攻击的抵抗力的要求状况，灵活地选择适当的改变方式和改变力度，不需要改变上层的检测方法和相关程序，提供了较高的扩展性及较强的适应性。

通过阅读结合附图考虑的以下本发明的优选实施例的详细描述，将更好地理解本发明的以上和其他目标、特征、优点和技术及工业重要性。

附图说明

图1示出按照本发明实施例的水印信息嵌入过程的总体流程图。

图2示出以单个字符和字符串(词汇)作为单位来把文本图像划分为单元图像所得的不同分割结果。

图3示出不同语言的笔划端点的示例。

图4示出确定笔划端点的示例。

图5示出排列单元图像内部的笔划端点子序列的示例过程。

图6示意性地示出笔划端点的两种改变方式。

具体实施方式

按照本发明的实施例，通过改变字符笔划端点来实现水印信息的隐藏和检测。由于笔划端点的普遍存在性，使得能够以一种方便且统一的方式来处理不同语言及风格的文本文挡，并能够在水印容量、视觉效果、及鲁棒性之间获得平衡。

本发明总体上分为水印信息嵌入隐藏过程和水印信息检测提取过程，下面结合附图说明本发明的具体实施例。

图1示出按照本发明实施例的水印信息嵌入过程的总体流程图。针对原始文本图像，在步骤S10，对将要嵌入到文本图像中的水印信息进行纠错编码，生成水印信息比特流。原始的水印信息经过诸如BCH5等公知的纠错编码方法的纠错编码后，能够增强所嵌入的水印信息的抗攻击的鲁棒性，并能够提高检测时信息还原的正确性。

随后，在步骤S20，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像。所获得的划分结果与检测文本图像中的嵌入水印信息时再次执行该划分操作(例如，后述的步骤S110)所得的划分结果一致。将文本图像划分为单元图像可以通过连通区域标定与合并等现有手段实现。可选择的划分单位(字符或字符串)并不固定唯一，而是能够根据文本载体的格式特征来合理选择，以保障划分结果在嵌入水印的过程及检测水印的过程中一致，通常是在经历打印扫描之后仍保持一致，不仅意味着划分的单元图像的数量相同，也包括划分出的单元图像内字符图像形状相似，以提高信息正确检测能力。

图2示出以单个字符和字符串(词汇)作为单位来把文本图像划分为单元图像所得的不同分割结果，上部是以字符为单位的划分结果，下部是以字符串为单位的划分结果。针对同一句子，选择不同的划分单位得出不同的划分结果，划分单位的选择取决于实际条件，诸如字符的大小、字符间隔。在字符间隔小、打印质量不高、扫描分辨率不高的情况下，容易发生字符相互粘连，此时通常以字符串即词汇为划分单位。

在步骤S30，确定所有单元图像中的笔划端点。其中，针对笔划长度大于预定值的自然笔划，将自然笔划的开始和结束位置并且与其它自然笔划不存在重叠的区域确定为笔划端点。笔划端点所在的笔划长度大于给定的值，以过滤掉诸如点或短笔划等等的易与噪声混淆的情况，例如，字母“i”上部的点被排除作为笔划端点，以确保检测出的笔划端点在打印扫描前后具有稳定性。通过细化单元图像提取单元图像的笔划骨架线，跟踪笔划骨架线并分析笔划骨架线上各个像素，来确定笔划端点。笔划及笔划的端点广泛存在于自然语言文档之内，是字符固有的拓扑属性，能够比较容易地检测出来，并且很难被所受的诸如打印、扫描等等的攻击所破坏，从而提高信息正确检测能力。而且，端点作为笔划的末端，对人的视觉系统而言有不易被察觉的特点，用来隐藏信息可获得视觉上隐蔽的效果。

图3示出不同语言的笔划端点的示例。其中示例性地示出了中文的“中”、日语假名“す”、及英文字母“i”，黑色实心圆圈代表笔划端点，仅仅是笔划端点的示意，并非体现笔划端点与笔划的尺寸关系。

图4示出确定笔划端点的示例。以字符“E”为例，说明在单元图像中标记出笔划端点的过程。图4左部为原始的字符“E”，对其进行公知的细化运算得到单元图像笔划骨架线，如图4中部所示。该笔划骨架线是一些细窄的线条(例如单像素宽)的集合，代表了所在单元图像的拓扑结构。可以利用指纹识别中公知的预处理技术来实现有关细化的运算。然后，以笔划端点的特征为标准，分析笔划骨架线上每个点的邻域像素分布，来决定是否为端点。理论上，在端点的八个邻域内只能存在一个连通的像素点，从笔划骨架线上任意一点出发，运用公知的边缘跟踪技术能加速确定端点的处理。图4右部示出了确定笔划端点的状态，黑色实心圆圈代表笔划端点，仅仅是笔划端点的示意，并非体现笔划端点与笔划的尺寸关系。

在步骤S40，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列。在水印嵌入和检测中，每个笔划端点分别对应于1比特的水印数据，因此当所有的端点都被确定后，需将这些空间散乱的端点先有序化，形成固定的笔划端点序列。

首先，沿文本图像的方向，按顺序排列文本图像中的各个单元图像，使得划分出的单元图像有序化。文本图像的方向可在文本图像划分之前检测，可以通过诸如Hough变换技术等等的公知图像处理手段来实现文本方向即文本倾角的检测。所采用的顺序可以是文档阅读顺序，例如，对于横版文档，按照从左到右从上到下的顺序，对于竖版文档，按照从上到下从右到左的顺序。

然后，针对各个单元图像来排列各个单元图像内部的笔划端点子序列，各个笔划端点子序列按照相应的单元图像的顺序排列，组成文本图像的笔划端点序列。在每个单元图像内部，按如下步骤排列笔划端点：(a)对单元图像进行行扫描以获取第一个笔划端点；(b)以单元图像外包矩形中心点为原点，从第一个笔划端点出发沿顺时针或逆时针方向依次记录下各个笔划端点，在多个笔划端点处于同一方向角的情况下则根据笔划端点到原点的距离大小为顺序，形成笔划端点子序列；(c)计算笔划端点子序列中每个笔划端点和其下一笔划端点的以原点为顶点的夹角，对于笔划端点子序列中最末一个笔划端点则计算其与第一个笔划端点形成的夹角；以及(d)通过对笔划端点子序列整体循环左移或右移，使首个夹角最大或最小，来确定唯一的笔划端点子序列，使笔划端点有序化。

图5示出排列单元图像内部的笔划端点子序列的示例过程，即，在单元图像内部使笔划端点有序化的过程。该过程用来确保所得笔划端点在子序列中的顺序与单元图像自身的倾斜无关。由于关于图5的说明仅仅针对一个单元图像内部，由于不会与文本图像的笔划端点序列相混淆，因而在此笔划端点的子序列也称为序列。

首先，进行行扫描以获得第一个笔划端点。接下来，在第1步，以单元图像外包矩形的中心点为原点(未示出)，从第一个笔划端点出发沿顺时针方向依次记录下各个笔划端点，显然也可以按照逆时针的方向，如果存在方向相同的多个笔划端点则按其距原点距离的长短来排列，可以由近及远，也可以从远到近，来形成笔划端点序列。此操作用来保障搜索到的笔划端点序列中笔划端点在序列中的左右相对位置(从循环的观点看，最右的笔划端点处于最左的笔划端点的左侧)不因其扫描方向的差异而变化。

图5中示出同一字符“Y”的两个图像，左侧的字符图像为正常平放，而右侧的则有一定倾斜。这两个字符图像均有3个笔划端点，分别记为1，2，3。关于通过行扫描得到的第一个笔划端点，左侧的结果是1，而右侧结果为2。从得到的第一个笔划端点出发沿例如顺时针方向找出其余的2个笔划端点，从左侧所得到的笔划端点序列为“123”，而右侧为“231”。尽管这两个笔划端点序列不一样，但笔划端点间相对位置却是固定的，如果将第一个笔划端点连接到最末一个笔划端点后面形成环状序列，则例如对于笔划端点3，其前一个笔划端点为2后一个为1。因此只需确定第一个笔划端点就能使这2个序列具有同样的顺序。

在第2步，计算笔划端点序列中每个笔划端点和其下一笔划端点的以上述原点为角顶点的夹角，对于序列中最末一个笔划端点则计算它和序列中第一个笔划端点形成的夹角。

在第3部，通过整体循环左移或右移笔划端点序列使得首个夹角最大或最小。上述操作保证所得的笔划端点序列具有唯一性，即各个笔划端点在序列中左右相对位置固定，其绝对位置也被唯一确定。

通过计算相邻两笔划端点的夹角，并循环移动笔划端点序列，例如使第一个夹角最大，则显然最终得到的两个笔划端点序列是完全一致的，所得到的笔划端点序列对于整个文本图像具有旋转无关性。

在步骤S50，向笔划端点序列嵌入水印信息比特流，笔划端点根据所嵌入的水印信息比特来决定是否改变和/或所采用的改变方式，从而得到嵌入了水印信息的文本图像。由此可见，步骤S10的操作只需在步骤S50执行之前执行即可，并非必需首先执行。

在嵌入操作中，可以在所得的文本图像的唯一笔划端点序列中选择全部或部分笔划端点来嵌入水印信息比特流。每个笔划端点至少嵌入1比特水印数据，当然也可以几个笔划端点共同对应1比特水印数据。可以采用的一种具体的笔划端点改变规则为，嵌入比特“1”则改变笔划端点，而嵌入比特“0”则不改变笔划端点，显然反之亦可。此外，也可以不论嵌入比特“1”还是“0”均改变笔划端点，但采用不同的改变方式。根据嵌入信息的不同，以笔划端点处的笔划骨架线方向为基准，在与该基准方向成一定角度的方向(诸如沿该方向、垂直于该方向等等)对笔划施加不同变化，来隐藏信息。以笔划端点处的笔划骨架线方向为基准方向来施加变化，能够确保检测方向的唯一性从而更好地检测到对字符所作的细小变化。

可以采用的改变方式例如沿与笔划端点处的笔划骨架线方向垂直的方向断开笔划，形成笔划端点与其所在笔划不连通的状态；以及沿笔划端点处的笔划骨架线方向或与笔划骨架线的方向成一定角度的方向凸出或凹进噪声块。当然，还可以有其它的笔划端点改变方式，各种改变方式可以单独或组合使用。

图6示意性地示出笔划端点的两种改变方式。左侧示出对例如“中”字进行改变的一种示例情况，即，以笔划端点处的笔划骨架线方向为基准，作为端点方向，沿与端点方向垂直的方向断开笔划，形成原笔划端点与其所在笔划不连通的状态，该不连通的状态在历经打印扫描后依然存在。此种改变类似于对拓扑结构的局部改变。右侧示出对例如字母“E”进行改变的一种示例情况，即，以笔划端点处的笔划骨架线方向为基准，作为端点方向，沿端点方向对笔划端点凹进噪声块，改变原始笔划端点边缘的平滑状态，该噪声块在历经打印扫描后依然存在，能够被检测到。其中，笔划端点处的笔划骨架线方向即端点方向定义为笔划骨架线在该笔划端点处的切线。显然，对于右侧示出的字母“E”，沿与端点方向垂直或成其它角度的方向对笔划端点凸出噪声块也可以。显然，对笔划端点的改变方式不局限于上文所提及的方式，各种改变方式可单独使用也可混合使用，只需笔划端点的不同改变对应于不同的编码，即可实现水印数据的嵌入。

例如，可以采用的嵌入方案例如，嵌入比特数据为1，则原笔划端点与原所在的笔划分离，嵌入比特数据为0，则不对笔划端点进行改变；或者，嵌入比特数据为1，则笔划端点在端点方向凸出噪声块，嵌入比特数据为0，则笔划端点在端点方向凹进噪声块；或者，嵌入比特数据为1，则原笔划端点与原所在的笔划分离，嵌入比特数据为0，则笔划端点在端点方向凸出/凹进噪声块。显然还有其它的与嵌入的水印信息比特数据相应的笔划端点改变方案。

此外，在笔划端点的改变过程中，对于笔划端点序列，还可以按等间隔的方式对1个或连续几个笔划端点进行与所嵌入的水印信息比特流无关的改变，来作为同步信号。这种特殊改变(编码)在最大程度上有别于正常的隐蔽数据，特殊改变方案例如，对连续的几个笔划端点按隐藏比特“0”(或“1”、或“0”“1”交叉等)的方式进行改变；或者，对连续的几个笔划端点实施与应用于嵌入水印信息比特的改变方式不同的变化方法，例如，对嵌入水印信息比特的笔划端点采用诸如使笔划端点与原所在的笔划分离的方式，而对于同步信号则采用在笔划端点凸出/凹进噪声块的方式；或者，综合使用上述的两种方案。

下面描述按照本发明实施例的相应的水印信息检测过程。针对嵌入了水印信息的文本图像，在步骤S110，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像，所采用的划分标准与水印信息嵌入过程的步骤S20中所采用的划分标准一致。在步骤S120，确定所有单元图像中的笔划端点。在步骤S130，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列。在步骤S140，检测笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式，根据水印信息嵌入过程中使用的比特值与改变方式的对应关系来还原出所嵌入的水印信息比特流。在步骤S150，对还原出的水印信息比特流进行纠错解码以获取水印信息。

水印信息嵌入过程与水印信息检测过程是对应的过程，步骤S20、S30、S40分别类似于步骤S110、S120、S130，而步骤S140和S150分别与步骤S50和S10相逆，例如可以沿着笔划端点的笔划骨架线方向检测笔划端点的改变及改变的类型，作为依据以恢复水印信息。

根据本发明的实施例，不同的笔划端点改变方式产生不同的视觉效果，也对应于不同的检测方法。改变方式的选择可考虑实际条件而定，例如字体大小、打印材质、视觉效果要求等等。

考虑到经过打印扫描后可能产生噪声，在检测在文本图像中嵌入的水印信息的过程中，在获取单元图像的笔划骨架线之前，可以先应用相应于改变方式的图像预处理技术，例如，对应于笔划端点与原笔划断开的改变，可以采用形态学中的开运算来消除一些粘连的噪声，诸如笔划端点与附近的粘连噪声。即，在步骤S120中，先利用采用与笔划端点修改方式对应的图像预处理技术为笔划端点的改变检测先消除噪声干扰，然后，通过细化单元图像提取单元图像的笔划骨架线。

按照本发明的实施方式，在步骤S140中，以笔划端点处的骨架线方向为基准，考察笔划端点的邻域像素点的分布状况来判断笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式，作为恢复出水印信息的依据。由于隐藏信息的检测是以方向导向的，例如从整个文本图像到单元图像再到笔划端点，以端点方向为基准，故不受非端点及非端点方向的多数无关噪声的干扰，具有良好的指向性。

本发明还可以实施为一种在文本图像中嵌入水印信息的设备，包括：纠错编码装置，对将要嵌入到文本图像中的水印信息进行纠错编码，生成水印信息比特流，即执行上述步骤S10的操作；单元划分装置，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像，即执行上述步骤S20的操作；笔划端点确定装置，确定所有单元图像中的笔划端点，即执行上述步骤S30的操作；笔划端点序列生成装置，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列，即执行上述步骤S40的操作；以及笔划端点改变装置，向笔划端点序列嵌入水印信息比特流，根据所嵌入的水印信息比特来决定是否改变笔划端点和/或所采用的改变方式，即执行上述步骤S50的操作。

本发明还可以实施为一种检测在文本图像中嵌入的水印信息的设备，包括：单元划分装置，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像，即执行上述步骤S110的操作；笔划端点确定装置，确定所有单元图像中的笔划端点，即执行上述步骤S120的操作；笔划端点序列生成装置，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列，即执行上述步骤S130的操作；改变检测装置，检测笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式，根据水印信息嵌入过程中使用的比特值与改变方式的对应关系来还原出所嵌入的水印信息比特流，即执行上述步骤S140的操作；以及水印信息获取装置，对还原出的水印信息比特流进行纠错解码以获取水印信息，即执行上述步骤S150的操作。

本发明的实施例以方便且统一的方式来处理自然语言文本，兼顾到水印容量、视觉效果、及鲁棒性，有力地解决了载体形式为印刷品的情况下水印信息的嵌入与检测。

在说明书中说明的一系列操作能够通过硬件、软件、或者硬件与软件的组合来执行。当由软件执行该一系列操作时，可以把其中的计算机程序安装到内置于专用硬件的计算机中的存储器中，使得计算机执行该计算机程序。或者，可以把计算机程序安装到能够执行各种类型的处理的通用计算机中，使得计算机执行该计算机程序。

例如，可以把计算机程序预先存储到作为记录介质的硬盘或者ROM(只读存储器)中。或者，可以临时或者永久地存储(记录)计算机程序到可移动记录介质中，诸如软盘、CD-ROM(光盘只读存储器)、MO(磁光)盘、DVD(数字多功能盘)、磁盘、或半导体存储器。可以把这样的可移动记录介质作为封装软件提供。

本发明已经参考具体实施例进行了详细说明。然而，很明显，在不背离本发明的精神的情况下，本领域技术人员能够对实施例执行更改和替换。换句话说，本发明用说明的形式公开，而不是被限制地解释。要判断本发明的要旨，应该考虑所附的权利要求。

Claims (20)

1.一种在文本图像中嵌入水印信息的方法，包括：

纠错编码步骤，对将要嵌入到文本图像中的水印信息进行纠错编码，生成水印信息比特流；

单元划分步骤，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；

笔划端点确定步骤，确定所有单元图像中的笔划端点；

笔划端点序列生成步骤，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；以及

笔划端点改变步骤，向笔划端点序列嵌入水印信息比特流，根据所嵌入的水印信息比特来决定是否改变笔划端点和/或所采用的改变方式。

2.根据权利要求1所述的方法，其中

所述单元划分步骤所获得的划分结果与检测所述文本图像中的嵌入水印信息时再次执行所述单元划分步骤所得的划分结果一致。

3.根据权利要求1所述的方法，其中

在所述笔划端点确定步骤中，针对笔划长度大于预定值的自然笔划，将自然笔划的开始和结束位置并且与其它自然笔划不存在重叠的区域确定为笔划端点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中

在所述笔划端点确定步骤中，通过细化单元图像提取单元图像的笔划骨架线，跟踪笔划骨架线并分析笔划骨架线上各个像素，来确定笔划端点。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，

在所述笔划端点序列生成步骤中，先沿文本图像的方向依次排列各个单元图像，再在各个单元图像的内部对笔划端点子序列进行排序，由此形成唯一的文本图像的笔划端点序列，其中，在每个单元图像内部，按如下步骤排列笔划端点：

(a)对单元图像进行行扫描以获取第一个笔划端点；

(b)以单元图像外包矩形中心点为原点，从第一个笔划端点出发沿顺时针或逆时针方向依次记录各个笔划端点，在多个笔划端点处于同一方向角的情况下则根据笔划端点到原点的距离大小为顺序，形成笔划端点子序列；

(c)计算笔划端点子序列中每个笔划端点和其下一笔划端点的以原点为顶点的夹角，对于笔划端点子序列中最末一个笔划端点则计算其与第一个笔划端点形成的夹角；以及

(d)通过对笔划端点子序列整体循环左移或右移，使首个夹角最大或最小，来确定唯一的笔划端点子序列。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所采用的改变方式包括以下改变方式中的任意一种及其组合：

沿与笔划端点处的笔划骨架线方向垂直的方向断开笔划，形成笔划端点与其所在笔划不连通的状态；

沿笔划端点处的笔划骨架线方向或与笔划骨架线的方向成一定角度的方向凸出或凹进噪声块。

7.根据权利要求1所述的方法，其中

在所述笔划端点改变步骤中，对于笔划端点序列，按等间隔的方式对1个或连续几个笔划端点进行与所嵌入的水印信息比特流无关的改变，来作为同步信号。

8.一种检测在文本图像中嵌入的水印信息的方法，包括：

单元划分步骤，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；

笔划端点确定步骤，确定所有单元图像中的笔划端点；

笔划端点序列生成步骤，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；

改变检测步骤，检测笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式，根据水印信息嵌入过程中使用的比特值与改变方式的对应关系来还原出所嵌入的水印信息比特流；以及

水印信息获取步骤，对还原出的水印信息比特流进行纠错解码以获取水印信息。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，

在所述笔划端点确定步骤中，采用与笔划端点修改方式对应的图像预处理技术为笔划端点的改变检测先消除噪声干扰，然后，通过细化单元图像提取单元图像的笔划骨架线。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，

在所述改变检测步骤中，以笔划端点的笔划骨架线方向为基准，根据笔划端点附近的邻域像素点的分布状况，来判断笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式。

11.一种在文本图像中嵌入水印信息的设备，包括：

纠错编码装置，对将要嵌入到文本图像中的水印信息进行纠错编码，生成水印信息比特流；

单元划分装置，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；

笔划端点确定装置，确定所有单元图像中的笔划端点；

笔划端点序列生成装置，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；以及

笔划端点改变装置，向笔划端点序列嵌入水印信息比特流，根据所嵌入的水印信息比特来决定是否改变笔划端点和/或所采用的改变方式。

12.根据权利要求11所述的设备，其中

所述单元划分装置执行划分所获得的划分结果与检测所述文本图像中的嵌入水印信息时再次执行划分所获得的划分结果一致。

13.根据权利要求11所述的设备，其中

所述笔划端点确定装置针对笔划长度大于预定值的自然笔划，将自然笔划的开始和结束位置并且与其它自然笔划不存在重叠的区域确定为笔划端点。

14.根据权利要求11所述的设备，其中

所述笔划端点确定装置通过细化单元图像提取单元图像的笔划骨架线，跟踪笔划骨架线并分析笔划骨架线上各个像素，来确定笔划端点。

15.根据权利要求11所述的设备，其中，

所述笔划端点序列生成装置先沿文本图像的方向依次排列各个单元图像，再在各个单元图像的内部对笔划端点子序列进行排序，由此形成唯一的文本图像的笔划端点序列，其中，在每个单元图像内部，通过下述操作来排列笔划端点：

(a)对单元图像进行行扫描以获取第一个笔划端点；

(b)以单元图像外包矩形中心点为原点，从第一个笔划端点出发沿顺时针或逆时针方向依次记录各个笔划端点，在多个笔划端点处于同一方向角的情况下则根据笔划端点到原点的距离大小为顺序，形成笔划端点子序列；

(c)计算笔划端点子序列中每个笔划端点和其下一笔划端点的以原点为顶点的夹角，对于笔划端点子序列中最末一个笔划端点则计算其与第一个笔划端点形成的夹角；以及

(d)通过对笔划端点子序列整体循环左移或右移，使首个夹角最大或最小，来确定唯一的笔划端点子序列。

16.根据权利要求11所述的设备，其中，所采用的改变方式包括以下改变方式中的任意一种及其组合：

沿与笔划端点处的笔划骨架线方向垂直的方向断开笔划，形成笔划端点与其所在笔划不连通的状态；

沿笔划端点处的笔划骨架线方向或与笔划骨架线的方向成一定角度的方向凸出或凹进噪声块。

17.根据权利要求11所述的设备，其中

所述笔划端点改变装置，对于笔划端点序列，按等间隔的方式对1个或连续几个笔划端点进行与所嵌入的水印信息比特流无关的改变，来作为同步信号。

18.一种检测在文本图像中嵌入的水印信息的设备，包括：

单元划分装置，以字符或字符串为单位将文本图像划分为单元图像；

笔划端点确定装置，确定所有单元图像中的笔划端点；

笔划端点序列生成装置，将笔划端点排列为与文本图像的倾斜无关的唯一的笔划端点序列；

改变检测装置，检测笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式，根据水印信息嵌入过程中使用的比特值与改变方式的对应关系来还原出所嵌入的水印信息比特流；以及

水印信息获取装置，对还原出的水印信息比特流进行纠错解码以获取水印信息。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，

所述笔划端点确定装置采用与笔划端点修改方式对应的图像预处理技术为笔划端点的改变检测先消除噪声干扰，然后，通过细化单元图像提取单元图像的笔划骨架线。

20.根据权利要求18所述的设备，其中，

所述改变检测装置以笔划端点的笔划骨架线方向为基准，根据笔划端点附近的邻域像素点的分布状况，来判断笔划端点是否已被改变及所采用的改变方式。

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