CN102024245B - 一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，它涉及电子信息安全领域。通过这种方法可以保护印章图像的真实性和完整性。本发明以百成电子印章系统为基础，使用易碎水印技术对印章图像进行保护。其步骤为：1.管理员在制作印章时，必须选择8位二值BMP图片作为水印图像；2.在印章图案中的嵌入水印；3.管理员在管理控制台查看印章时，可以将印章图案中的水印图像提取出，并与数据库中水印图像相比对。4.用户在使用电子印章客户端时，可提取所选择印章图案所嵌入的水印图像。如果嵌入水印后的印章图案被更改，则提取的水印图案会不完整，可以通过肉眼观察出来。另外，也可以直接和数据库中的水印图案对比，得到验证结果。

Description

一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法

技术领域

本发明涉及电子信息安全领域。是一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法。通过这种方法可以保护印章图像的真实性和完整性。

发明背景

数字水印是一种信息隐藏技术，它将数字信号，如图像、文字、符号、数字等一切可以作为标记、标识的信息与原始数据(如图像、音频、视频数据)紧密结合并隐藏其中，并可以经历一些不破坏源数据价值的操作而能保存下来。

最早提出数字水印的概念与方法是为了进行多媒体数据的版权保护。随着计算机和互联网的发展，越来越多的艺术作品、发明或创意都开始以多媒体数据的形式表达，比如用数码相机摄影，用数字影院看电影，用MP3播放器听音乐，用计算机画画等等。所有活动所涉及的多媒体数据都蕴含了大量价值不菲的信息。与作者创作这些多媒体数据所花费的艰辛相比，篡改、伪造、复制和非法发布原创作品在信息时代变成了一件轻而易举的事情。任何人都可以轻而易举地创建多媒体数据的拷贝，与原始数据比较，复制出的多媒体数据不会有任何质量上的损失，即可以完整地“克隆”多媒体数据。因此如何保护这些数据上附加的“知识产权”是一个亟待解决的问题。那么数字水印则正好是解决这类“版权问题”的有效手段。比如以前的画家用印章或签名标识作品的作者，那么今天他可以通过数字水印将自己的名字添加到作品中来完成著作权的标识。同样，音像公司也可以把公司的名字、标志等信息添加到出版的磁带、CD碟片中。这样通过跟踪多媒体数据中的数字水印信息来保护多媒体数据的版权。

除了在版权保护方面的应用，数字水印技术在文档(印刷品、电子文档等)的真伪认证上面也有很大的用途，例如对政府部门签发的红头文件，文件认证的传统方法是鉴别文件的纸张、印章或钢印是否符合规范和标准，缺点是无论纸张、印章或钢印都容易被伪造。特别是印章，虽然政府部门对印章的管理和制作有严格规定，但社会上还是有所谓“一个萝卜刻一个章”的说法。这说明传统方法有着极不完善的地方。使用数字水印技术则可以有效解决这个问题。以数字水印作为信息载体，将某些信息添加到红头文件中，使得文件不仅有印章或钢印，而且有难以察觉的数字水印信息，从而大大增加了文件被伪造的难度。将数字水印信息添加到文档中，也意味着某些信息可以在文档中被写入两次。例如护照持有人的名字在护照中被明显印刷出来，也可以在头像中做为数字水印被隐藏起来，如果某人想通过更换头像来伪造一份护照，那么通过扫描护照就有可能检测出隐藏在头像中的水印信息与打印在护照上的姓名不符合，从而发现被伪造的护照。

一般地，数字水印应具有如下的基本特性：

(1)可证明性：水印应能为受到版权保护的信息产品的归属提供完全和可靠的证据。

(2)不可感知性：不可感知包含两方面的意思，一个指视觉上的不可感知性(对听觉也是同样的要求)，即因嵌入水印导致图像的变化对观察者的视觉系统来讲应该是不可察觉的，最理想的情况是水印图像与原始图像在视觉上一模一样，这是绝大多数水印算法所应达到的要求；另一方面水印用统计方法也是不能恢复的，如对大量的用同样方法和水印处理过的信息产品即使用统计方法也无法提取水印或确定水印的存在。

(3)鲁棒性：鲁棒性问题对水印而言极为重要。一个数字水印应该能够承受大量的、不同的物理和几何失真，包括有意的(如恶意攻击)或无意的(如图像压缩、滤波、扫描与复印、噪声污染、尺寸变化等等)。

背景技术

本发明采用基于空域易碎水印来保护印章图像，它更能符合系统安全性的要求。当印章图像被更改后，哪怕是一个像素，都会破坏水印本身，从而达到验证保护的目的。

其基本思想是修改原图像中的每一个像素点的值，使得修改后的图像经过某一种算法的运算可以得到一个新的二值图像或文本，即水印。基本步骤为：

1.首先设定一个映射函数f，通过此函数可以将原图像g的每一个像素值映射成一个二值L(0或1)：

                L(i，j)＝f_g(g(i，j))(i，j为像素点的坐标)

2.设要嵌入的水印为W，W可以是一二值图像，也可以是经过编码的字符串，本系统所使用水印为二值图像。根据以下公式修改原图像g的每一个像素值，使得修改后的g中每一个像素点的值通过f运算后都与W相同(要注意的是，修改幅度必须足够小，使肉眼观察不能察觉)：

σ为尽可能小的正整数这样水印图像就被嵌入到原图像中了。

3.提取、验证水印。假设待提取水印的原图像为g，验证对照的水印图像为W。通过f函数算出g每个像素的对应二值W’，即为提出的水印。

                W′(i，j)＝f_g(g(i，j))

将提取出的水印图像W’与W比较，就可以判断原图像g是否被更改过

        W′(i，j)＝W(i，j)原图像通过验证

        W′(i，j)＜＞W(i，j)原图像已被更改，未通过验证

发明内容

本发明以百成电子印章系统为基础，使用易碎水印技术对印章图像进行保护。

其步骤为：

1.管理员在制作印章时，必须选择8位二值BMP图片作为水印图像；

2.在印章图案中的水印嵌入步骤如下：

1)从原始印章图像的第一行第一列开始，逐个像素进行运算，

2)将当前像素的红、绿、蓝三原色值取出，分别为R、G、B；

3)将R、G、B在映射表(Table)中所对应的映射结果(0或1)取出，并进行异或运算，得到运算结果P；

4)取出水印图像对应位置像素的值，并除以255，得到结果W。因为水印为二值图像，像素值为0或255，故除以255后变成0和1方可做下面比较；

5)若P＝W，则跳回步骤2)，进行下一像素的运算；

6)若P＜＞W，在R、G、B中随机选中一个，修改其数值。如果数值大于175，数值减去1，如果数值等于或小于175，则数值加1；

7)跳到步骤3)重新进行运算；

8)原始印章图像全部像素处理完毕，水印嵌入完成。

3.管理员在管理控制台查看印章时，可以将印章图案中的水印图像提取出，并与数据库中水印图像相比对。

4.已经嵌入水印的印章图案中提取的水印步骤如下：

1)从印章图像的第一行第一列开始，逐个像素进行运算，

2)将当前像素的红、绿、蓝三原色值取出，分别为R’、G’、B’

3)将R’、G’、B’在映射表(Table)中所对应的映射结果(0或1)取出，并进行异或运算，得到运算结果P’；

4)将P’值乘以255，得到结果W’。即为水印图案在此位置的像素值；

5)跳回步骤2)，进行下一像素的运算；

7)最后得到水印图像。

5.用户在使用电子印章客户端时，可提取所选择印章图案所嵌入的水印图像。

如果嵌入水印后的印章图案被更改，则提取的水印图案会不完整，可以通过肉眼观察出来。另外，也可以直接和数据库中的水印图案对比，得到验证结果。

Claims (8)

1.一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：在印章图案中的水印嵌入步骤如下：

1)从原始印章图像的第一行第一列开始，逐个像素进行运算；

2)将当前像素的红、绿、蓝三原色值取出，分别为R、G、B；

3)将R、G、B在映射表中所对应的映射结果取出，并进行异或运算，得到运算结果P；

4)取出水印图像对应位置像素的值，并除以255，得到结果W；因为水印为二值图像，像素值为0或255，故除以255后变成0和1，做下面比较；

5)若P＝W，则跳回步骤2)，进行下一像素的运算；

6)若P<>W，在R、G、B中随机选中一个，修改其数值：如果数值大于175，数值减去1，如果数值等于或小于175，则数值加1；

7)跳到步骤3)重新进行运算；

8)原始印章图像全部像素处理完毕，水印嵌入完成。

2.如权利要求1所述的一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：在已经嵌入水印的印章图案中提取的水印步骤如下：

1)从印章图像的第一行第一列开始，逐个像素进行运算；

2)将当前像素的红、绿、蓝三原色值取出，分别为R′、G′、B′；

3)将R′、G′、B′在映射表中所对应的映射结果取出，并进行异或运算，得到运算结果P′；

4)将P′值乘以255，得到结果W′，即为水印图案在此位置的像素值；

5)跳回步骤2)，进行下一像素的运算；

6)最后得到水印图像。

3.如权利要求1所述的一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：所述的原始印章图像为24位以上的BMP图片。

4.如权利要求1所述的一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：所述的水印图像为8位二值BMP图片，即图片只有0和255两种颜色。

5.如权利要求1所述的一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：所述原始印章图像和水印图像的宽和高必须一致。

6.如权利要求1所述的一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：管理员在制作印章时，必须选择水印图像。

7.如权利要求2所述的一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：管理员在管理控制台查看印章时，将所述得到的水印图像与数据库中水印图像相比对。

8.如权利要求2所述的一种基于易碎水印技术的电子印章保护方法，其特征在于：用户通过使用电子印章客户端提取所选择印章图案所嵌入的水印图像。