CN105612736B

CN105612736B - 在图像的图形元素中编码信息

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Publication number: CN105612736B
Application number: CN201380079949.9A
Authority: CN
Inventors: C.L.霍斯滕; E.G.维伊斯纳
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2018-12-11
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN105612736A; US20160269736A1; EP3053331A1; WO2015047400A1; EP3053331B1; EP3053331A4; US9774878B2; BR112016006928A2

Abstract

在例子中，一种处理器可读介质存储代表指令的代码，当由处理器执行所述指令时，所述指令使处理器接收图像、图形元素和嵌入信息。处理器还将代表嵌入信息的二进制值编码到图形元素中。在图形元素中通过应用于图形元素的片段的亮度值的差异来区分来自二进制值的零和一。处理器还在不改变图像的情况下组合被编码的图形元素与图像。

Description

在图像的图形元素中编码信息

背景技术

利用机器可读信息标记或嵌入打印物品(诸如，文档、图像、包装等等)具有各种应用，包括文档识别和验证、防复制、防伪造、版权保护、文档组织等等。经常用于将机器可读信息嵌入到打印物品中的示例性形式包括水印和条形码。最近，嵌入的机器可读信息被用作将另外的相关内容链接到打印物品的方式。例如，在移动标记中，打印在文档或图像上的条形码能够被智能电话扫描以便将智能电话用户链接到相关在线数字体验(例如，视频、另外的文档和图像等)。替代使用传统黑和白“线”条形码，这种标记方法通常使用能够包括全色自定义图像(诸如，公司标识)的更复杂的二维条形码，诸如QR(快速响应)码或标签条形码。

条形码和编码数据的其它现有方法通常在在打印文档上提供机器可读信息方面是有效的。一些方法能够使信息被隐藏或以其它方式不被用户注意，而在其它方法中，该信息可容易地被察觉并且有时甚至可被用户理解。通常，在文档中嵌入机器可读信息的现有方法通常涉及改变文档内容(例如，改变图像)以隐藏信息或者使用文档的原本能够被用于文本或其它图像的至少一些表面区域。

附图说明

现在将参照附图作为例子描述本实施例，其中：

图1图示被实现为打印机的系统，该打印机适合于将信息编码到打印图像或其它打印物品的图形元素中；

图2示出图示用于在图形元素内对信息进行编码和嵌入的过程的流程图；

图3示出由打印机接收以便打印的图像的例子；

图4示出被实现为图像周围的边界的图形元素的例子；

图5示出图像周围的边界的例子，其中该边界图示四种不同片段类型；

图6示出叠加在具有边界的图像上的网格，所述边界编码有嵌入信息；

图7示出被实现为文本块的图形元素的例子，该文本块编码有与图像组合并且与图像一起打印的信息；

图8a和8b示出被实现为剪贴画图案的图形元素的例子，剪贴画图案编码有与图像组合并且与图像一起打印的信息；

图9示出被实现为计算机的系统，该计算机与打印机通信，该打印机适合于将信息编码到打印图像或其它打印物品的图形元素中。

具体实施方式

概述

如上所述，利用机器可读信息标记或嵌入打印物品(诸如，文档、图像、包装)的各种方法已被用于组织、保护、验证和增强这种打印物品。虽然在打印物品中编码和嵌入的信息能够被合适的装置读取和解码，但根据使用的方法，该信息可能对用户不可见或者通常不被用户注意，或者该信息可容易地被用户察觉并且甚至可被用户理解。因此，嵌入信息经常以某种方式改变原始物品，或者它使用或明显地覆盖打印物品的一些表面区域。用户可见的嵌入信息能够分散打印物品的主题。

除了可能改变和/或覆盖打印物品之外，嵌入信息的已有方法还可能具有其它挑战。例如，一些方法对特定图像类型有用，从而使得难以选择合适的算法来嵌入信息，而其它方法不适用于彩色图像和黑白图像二者，这使它们无法与黑白打印装置一起使用。另外，一些方法使用复杂的计算以嵌入和检测信息。

这里讨论的示例性方法和系统提供用于将机器可读信息编码和嵌入到打印图像或其它打印物品的元素中，该机器可读信息不被人眼在视觉上察觉并且不使用或侵犯原始图像的表面区域。将要被嵌入在图像中的消息或其它信息被编码到与该图像组合的图形元素中。编码算法基于图像的尺寸和形状在尺寸和形状方面对图形元素进行格式化。编码算法确定以数字方式表示将要被嵌入的信息所需的数字转变的数量和方式，并且然后将图形元素分割成合适数量的片段以适应数字转变的数量。该算法通过改变图形元素内的相邻片段的颜色空间值(例如，亮度、色度、色调角)来逐位地将数字信息编码到图形元素的片段中。包含编码信息的图形元素随后以不改变图像或不覆盖图像的表面区域的方式与原始图像组合。具有被编码的图形元素的图像被打印，并且编码信息能够被合适装置(诸如，扫描器、照相机电话、数字眼镜等等)读取和解码，但另一方面无法被用户的眼睛察觉。

在一个例子中，一种处理器可读介质存储代表指令的代码，当由处理器执行所述指令时，所述指令使处理器接收图像、图形元素和嵌入信息。处理器将图形元素分割成片段以适应代表嵌入信息的二进制数值。处理器沿着图形元素预先确定用于放置来自二进制数值的二进制值的位置，并且将二进制数值编码到图形元素中成为多个数据携带片段，其中所述片段包括多个不同的颜色空间值。

在另一例子中，一种处理器可读介质存储代表指令的代码，当由处理器执行所述指令时，所述指令使处理器接收图像、图形元素和嵌入信息。处理器还将代表嵌入信息的二进制值编码到图形元素中。通过应用于图形元素的片段的亮度值的差异来在图形元素中区分来自二进制值的0和1。处理器还在不改变图像的情况下组合被编码的图形元素与图像。

说明性实施例

图1图示被实现为打印机100的系统100，打印机100适合将信息编码到打印图像或其它打印物品的图形元素中。打印机100意图代表各种传统打印装置中的任何打印装置，诸如激光打印机、喷墨打印机、电子照相打印机、单功能或多功能打印机、大像幅或小像幅打印机等等。打印机100通常包括标准计算装置的部件，诸如一个或多个处理器(CPU) 102和存储器104。存储器104通常包括易失性(即，RAM)和非易失性(例如，ROM、硬盘、软盘、CD-ROM等)存储器部件二者。存储器104的存储器部件包括提供计算机/处理器可执行编码指令(诸如，程序模块、应用、算法、数据结构和其它数据)的存储的非暂态计算机/处理器可读介质。

打印机100还包括各种输入/输出(I/O)装置106。例如，打印机100上的I/O装置106可包括具有触摸敏感显示屏幕的控制面板108，该触摸敏感显示屏幕在该屏幕上实现交互键板、图标和/或虚拟按钮以及其它文本和图形。触摸敏感显示屏幕能够实现与打印机100的用户交互以控制各种打印机功能和打印机设置。打印机100上的其它I/O装置106包括介质输入/输出装置110，介质输入/输出装置110包括数据端口、介质托盘和介质辊。通常，打印机100通过打印引擎112产生打印输出，打印引擎112将来自打印作业114的命令翻译成它呈现到来自介质I/O装置110的打印介质(例如，纸)上的可打印图像或其它可打印物品。

打印机100可通过有线或无线链路(未示出)从主机系统(诸如，计算机)接收数据116，或者它可通过介质I/O数据端口110接收数据116。数据116被至少暂时地存储在存储器104的部件中。数据116代表例如将要被打印的图像118或者其它物品、文档或文件。如此，数据116形成打印机100的打印作业114，打印作业114包括控制用于打印作业114的打印引擎112的一个或多个打印作业命令和/或命令参数。使用数据116，打印机100中的处理器102控制由打印引擎112沉积到打印介质(例如，纸)上的打印材料(例如，油墨、调色剂)的定时和/或图案结构以在打印介质上形成字符、符号和/或其它图形或图像。

在一些实现方式中，数据116另外代表图形元素120，图形元素120能够包括例如图像边界、文本框或各种剪贴画。数据116还可包括嵌入信息122，嵌入信息122是将要被嵌入在图形元素120内的信息。嵌入信息122通常与将要被打印的图像118相关，并且能够包括关于图像118的任何类型的消息、针对与图像相关的另外的内容的链接、图像的识别、图像的验证等等。在一个实现方式中，打印机100包括存储在存储器104中的编码算法124。编码算法124包括可在处理器102上执行以在图形元素120内编码和嵌入嵌入信息122并且组合图形元素120与打印图像118的指令。

图2示出图示由编码算法124实现的过程的流程图200，该过程用于在图形元素120内编码和嵌入信息122并且用于组合图形元素120与打印图像118。现在参照图1和2，打印机100接收包括用于打印的图像118的数据116(图2中的步骤202)。图3示出由打印机100接收以便打印的图像118的例子。打印机也接收包括图形元素120和嵌入信息122的数据116(图2中的步骤204和206)。在一些例子中，一个或多个图形元素120和其它数据可被预先和/或永久地存储在打印机100的存储器104内。

图4示出被实现为图像118周围的边界120的图形元素120的例子。如图4中所示，边界120显现为已与打印图像118组合并且包围打印图像118的纯黑色边界。因此，在处理器102上执行的编码算法124操纵图形元素120，使得它是将要与图像118组合的合适的形状和尺寸(图2中的步骤208)。例如，如图4中所示，如果图形元素120是将要在打印时添加到图像118的边界，则编码算法124根据图像118的尺度调整边界的尺寸和形状。在另一例子中，包括文本框的图形元素120将会被合适地调整尺寸以在打印时接合到图像118。

如刚刚所述，在图4中包围图像118的边界120显现为纯黑色。然而，实际上，边界120被分割成片段，每个片段包括四种不同片段类型之一。图5示出图像118周围的边界120的例子，其中边界120图示四种不同片段类型(500、502、504、506)。这四种不同片段类型包括通过一个或多个颜色空间值(例如，LCH、LAB、RGB颜色空间)而彼此不同的片段。在一个例子中，使用LCH颜色空间(亮度、色度、色调)，这四种不同片段类型可具有不同的亮度值。因此，如图5中所示，这四种不同片段类型能够包括作为纯黑色500、纯暗灰色502、黑色到灰色梯度504和灰色到黑色梯度506的片段。纯黑色片段500从一端到另一端是黑色，并且能够因此被表示为在0至255的标度上具有从0至0(零至零)的亮度值，其中0是黑色并且255是白色。纯暗灰色片段502从一端到另一端是暗灰色，并且能够因此被表示为在0至255的标度上具有从30至30的亮度值。黑色到灰色梯度片段504从在一端的黑色改变至在另一端的灰色，并且能够因此被表示为在0至255的标度上具有从0至30的亮度值。灰色到黑色梯度片段506从在一端的灰色改变至在另一端的黑色，并且能够因此被表示为在0至255的标度上具有从30至0的亮度值。尽管LCH颜色空间内的纯黑色和灰色已被用作边界120的例子，但也能够使用另一颜色空间。例如，边界120能够仅仅简单地是接近稍微更浅的彩色红色(255，30，30)的纯红色(即，RGB颜色空间中的255，0，0)的边界。

图5中示出的片段的亮度值已被夸大以便向人类阅读者图示和区分所述四种不同片段类型(500、502、504、506)。实际上，亮度值的这些差异将不会这么显著，并且将不会被人眼察觉。然而，亮度值的差异可被合适的机器装置(诸如，扫描器、照相机电话、数字眼镜等等)检测到。因此，信息(诸如，嵌入信息122)能够按照不改变图像118并且不被用户注意的方式以数字方式被编码到边界120(或其它图形元素120)的片段中。因此，除了如上所述操纵图形元素120(例如，边界120)的尺寸和形状之外，编码算法124还将边界120分割成能够适应具有二进制形式的嵌入信息122的片段(图2中的步骤210)。例如，如果嵌入信息122的数字表示是64位二进制数值，则编码算法124将边界120分割成至少足够的片段以便能够利用图形元素120的一个片段表示该64位中的每一位。因此，在一个例子中，代表嵌入信息122的64位数值将会导致具有在图像118周围的至少64个片段的边界120。编码算法124将代表嵌入信息122的二进制数值编码到边界120中作为多个数据携带片段(图2中的步骤212)，其中不同片段类型通过LCH颜色空间中的颜色空间值(诸如，亮度)而彼此不同，并且其中纯黑色500和纯暗灰色502片段分别代表二进制“0”(零)和二进制“1”(一)。除了代表数字化嵌入信息122的64个片段之外，编码算法124还包括边界120中的过渡片段(即，黑色到灰色梯度504和灰色到黑色梯度506)，过渡片段在纯黑色500和纯暗灰色502片段之间过渡。由黑色到灰色梯度504和灰色到黑色梯度506提供的纯黑色和纯暗灰色片段之间的逐渐过渡帮助使嵌入信息122无法被人眼察觉。

图6示出叠加在图像118上的网格，图像118具有编码有嵌入信息122的边界120。该网格代表沿着边界120的预先确定的位置，代表数字化嵌入信息122的每个二进制值被嵌入在该预先确定的位置。如图6中所示，每个“0”与边界120的纯黑色片段500对齐，并且每个“1”与边界120的纯灰色片段502对齐。因此，除了将边界120分割成片段以适应代表嵌入信息122的二进制数值并且将二进制数值编码到片段中之外，编码算法124还预先确定二进制值所位于的沿着边界120的位置(图2中的步骤214)。相反地，为了从打印图像118周围的编码边界120提取数字化嵌入信息122，诸如扫描器之类的装置(或其它合适的装置，诸如，照相机电话或数字眼镜)确定在每个预先确定位置的二进制暗度值(即，黑色或灰色值)。来自每个位置的二进制暗度值能够使扫描器重构代表嵌入信息122的二进制数值。算法124能够随后从它的二进制数值确定嵌入信息122。

在将边界分割成片段、将嵌入信息122编码到片段中并且沿着边界预先确定用于放置或嵌入信息122的位置后，编码算法124在打印作业114中组合编码边界120与图像118(图2中的步骤216)并且打印该作业114(图2中的步骤218)。编码边界120与图像118的组合不改变图像并且不覆盖图像118的任何表面区域。

尽管边界120在以上描述和相关附图中被用作信息122被编码/嵌入到其中的图形元素120，但在本公开内可采用和设想各种其它类型的图形元素120。图7示出被实现为文本块700的图形元素120的例子，文本块700与图像118组合并且与图像118一起打印。按照与以上关于边界120讨论的方式类似的方式，能够如由虚线704所指示的那样分割文本块700内的文本702。随后，通过改变邻近片段706之间的一个或多个颜色空间值(诸如，LCH颜色空间内的亮度、色度或色调)，文本片段706能够被编码有代表嵌入信息122的二进制数值。因此，片段708可以是对二进制值“0”进行编码的纯黑色，而邻近片段710可以是对二进制值“1”进行编码的纯暗灰色等等。在图形元素120的片段(例如，708、710)不紧紧彼此相邻的这个实现方式中，片段之间的小空隙712或空白空间帮助使嵌入信息122无法被人眼察觉。

图8a和8b示出被实现为方格板剪贴画图案800的图形元素120的另一例子，方格板剪贴画图案800已被编码有嵌入信息122并且与图像118组合。图8a按照方格板图案800将会对人眼显现的那样示出方格板图案800，而图8b示出用于编码信息的图案内的不同亮度值的夸大版本。按照与以上关于边界120讨论的方式类似的方式，通过改变邻近片段之间的一个或多个颜色空间值(诸如，LCH颜色空间内的亮度、色度或色调)，方格板图案800内的片段能够被编码有代表嵌入信息122的二进制数值。因此，片段802可以是纯黑色，以对二进制值“0”进行编码，而邻近片段804可以是纯暗灰色，以对二进制值“1”进行编码，等等。在图案800(即，图形元素120)的片段(例如，802、804)不紧紧彼此相邻的这个实现方式中，片段之间的小空隙806或空白空间帮助使嵌入信息122无法被人眼察觉。

在图8a和8b中使用的示例性图形元素中，用于编码信息122的不同亮度水平创建条形码状特征，能够使该条形码状特征显现为打印图像产品内的设计元素。再一次，不会由于包括图形元素或在图形元素内编码的信息而改变图像118自身。将信息编码到图形元素(诸如，剪贴画图案)中的这种方法能够实现用于以在视觉上不引人注意的方式包括该信息与打印图像118的方式。

图9示出被实现为计算机902的系统900，计算机902与打印机100通信，打印机100适合于将信息编码到打印图像或其它打印物品的图形元素中。在系统900中，按照与以上关于图1讨论的方式相同的一般方式配置打印机100。然而，诸如图像118、图形元素120、嵌入信息122和编码算法124之类的几个部件可不存在于系统900的打印机100上。替代地，这种部件被存储并且实现在计算机902上。计算机902意图代表各种传统计算装置中的任何计算装置，诸如膝上型计算机、桌上型PC、笔记本或便携式计算机、工作站、大型计算机、互联网器具、上述各项的组合等等。计算机902和打印机100通过网络904耦合，并且可相对于彼此位于本地或远处。网络904意图代表采用各种传统网络协议(包括公共和/或专有协议)中的任何网络协议的各种传统网络拓扑和类型(包括光学、有线和/或无线网络)中的任何网络拓扑和类型。网络904可包括例如家庭网络、公司网络、云或互联网以及一个或多个局域网(LAN)和/或广域网(WAN)及其组合。网络904还可包括线缆或其它合适的局部通信链路。

计算机902通常包括标准计算装置的部件，诸如一个或多个处理器(CPU) 102和存储器104。存储器104通常包括易失性(即，RAM)和非易失性(例如，ROM、硬盘、软盘、CD-ROM等)存储器部件。存储器104的存储器部件包括提供计算机/处理器可执行编码指令(诸如，程序模块、应用、算法、数据结构和其它数据)的存储的非暂态计算机/处理器可读介质。计算机902也通常包括各种输入/输出(I/O)装置106，I/O装置106可包括例如键盘、鼠标、触摸敏感屏幕、监视器等等。

计算机104可实现(即，通过在处理器102上执行)各种应用程序(未示出)，诸如文字处理应用、电子表格应用、图像编辑应用、web浏览应用等等。这种应用可在由打印驱动器将数据转换成合适格式化的打印作业114之后产生可由打印机100打印的打印数据(例如，文档、电子表格、图像)。在一些例子中，计算机104包括编码算法124，编码算法124按照与以上已经关于图1的打印机100讨论的方式类似的方式进行操作。因此，编码算法124包括可在处理器102上执行以在图形元素120内编码和嵌入嵌入信息122并且组合图形元素120与可打印图像118的指令。与被编码的图形元素120组合的图像118形成打印作业114，计算机104将打印作业114传送给打印机100以供打印。

Claims

1.一种存储代表指令的代码的非暂态处理器可读介质，当由处理器执行所述指令时，所述指令使处理器执行下述步骤：

接收图像、图形元素和嵌入信息；

将图形元素分割成片段以适应代表所述嵌入信息的二进制数值；

沿着图形元素预先确定用于放置来自二进制数值的二进制值的位置；以及

将二进制数值编码到图形元素中成为多个数据携带片段，所述片段包括多个不同的颜色空间值用于编码二进制数值，

其中不同颜色空间值的片段包括不同亮度值的片段，其中不同亮度值的片段包括：具有亮度值0的纯黑色片段、具有亮度值1的纯暗灰色片段、具有从0至30的亮度值的黑色到灰色梯度片段和具有从30至0的亮度值的灰色到黑色梯度片段。

2.如权利要求1所述的介质，其中将二进制数值编码到图形元素中包括：将“0”(零)编码为纯黑色片段并且将“1”(一)编码为纯暗灰色片段。

3.如权利要求2所述的介质，其中将二进制数值编码到图形元素中还包括：在纯黑色片段和纯暗灰色片段之间包括过渡片段。

4.如权利要求1所述的介质，其中接收图形元素包括接收图像的边界。

5.如权利要求1所述的介质，其中所述指令还使处理器调整图形元素的形状和尺寸以适应图像的尺度。

6.如权利要求1所述的介质，其中接收图形元素包括：从由边界、文本框和剪贴画构成的组接收图形元素。

7.如权利要求1所述的介质，其中所述指令还使处理器在打印作业内组合被编码的图形元素和图像。

8.如权利要求1所述的介质，其中从由LCH颜色空间值、LAB颜色空间值和RGB颜色空间值构成的组选择所述颜色空间值。

9.如权利要求7所述的介质，其中组合被编码的图形元素和图像包括在不改变图像的情况下组合被编码的图形元素和图像。

10.如权利要求7所述的介质，其中组合被编码的图形元素和图像包括在不覆盖图像的表面区域的情况下组合被编码的图形元素和图像。

11.一种包括如权利要求1所述的介质的打印机。

12.一种包括如权利要求1所述的介质的计算机。

13.一种存储代表指令的代码的非暂态处理器可读介质，当由处理器执行所述指令时，所述指令使处理器执行下述步骤：

接收图像、图形元素和嵌入信息；

将代表嵌入信息的二进制值编码到图形元素中，其中通过应用于图形元素的片段的亮度值的差异来区分来自二进制值的零和一，其中不同颜色空间值的片段包括不同亮度值的片段，其中不同亮度值的片段包括：具有亮度值0的纯黑色片段、具有亮度值1的纯暗灰色片段、具有从0至30的亮度值的黑色到灰色梯度片段和具有从30至0的亮度值的灰色到黑色梯度片段；以及

在不改变图像的情况下组合被编码的图形元素与图像。