CN105701757A - 基于数字水印和图形码的产品防伪方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于数字水印和图形码的产品防伪方法及装置，方法包括：获取产品防伪标识的底纹图像和待嵌入水印对应的水印信息，对底纹图像和水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息；对标准编码格式的底纹图像进行空间颜色变换并提取亮度分量；将加密水印信息嵌入提取的亮度分量；根据嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，将图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像叠加，并将叠加后的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面。本发明无需针对不同种类产品分别制作基于图形码的数字水印图像，降低工作量，提高工作效率，适用于批量产品的防伪标识喷印。

Description

基于数字水印和图形码的产品防伪方法及装置

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域，尤其涉及一种基于数字水印和图形码的产品防伪方法及装置。

背景技术

随着图形码技术的发展，将图形码印制在产品上作为产品的防伪标识已经成为常用的方式。然而，由于图形码本身并不是严格意义上的防伪技术，其数据转换编码过程都是公开的，因此其安全性和保密性仍有不足。对于防伪要求较高或者有特殊防伪要求的领域，利用图形码进行防伪仍有欠缺。数字水印技术是基于产品安全和保密防伪的专业技术，将数字水印和图形码相结合进行产品防伪成为现有技术的研究重点。

现有技术中，将数字水印和图形码相结合进行产品防伪的主要过程是：首先，利用数字水印嵌入算法将数字水印图像嵌入图形码图像，生成基于图形码的数字水印图像，然后将基于图形码的数字水印图像与产品防伪标识的底纹图像相叠加，最后将叠加得到的图像喷印在底纹图像上，得到最终的产品防伪标识。

实际操作中，每种产品均对应有各自不同的图形码图像，因此对于不同种类产品，需要分别将对应的图形码图像与数字水印结合，生成与产品种类对应的基于图形码的数字水印图像，再将生成的基于图形码的数字水印图像与产品防伪标识的底纹图像相叠加。这种操作方式导致针对不同种类产品，需要分别制作基于图形码的数字水印图像，工作量大、效率低，不适合批量产品的防伪标识喷印。

针对上述提到的将数字水印和图形码相结合进行产品防伪的方法具有工作量大、不适用于批量产品的问题，尚未有很好的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于数字水印和图形码的产品防伪方法及装置，无需针对不同种类产品分别制作基于图形码的数字水印图像，降低工作量，提高工作效率，适用于批量产品的防伪标识喷印。

第一方面，本发明实施例提供了基于数字水印和图形码的产品防伪方法，所述方法包括：

获取产品防伪标识的底纹图像和待嵌入水印对应的水印信息，分别对所述底纹图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息；

对所述标准编码格式的底纹图像进行空间颜色变换，从所述变换后的底纹图像提取亮度分量；

利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；

根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，将所述确定的图形码图像与所述嵌入数字水印的底纹图像叠加，并将所述叠加后的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第一种可能的实施方式，其中，分别对所述底纹图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息，包括：

按照预设的编码规则分别对所述底纹图像和所述水印信息进行转化，得到标准编码格式的底纹图像和标准编码格式的水印信息；

对所述标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处理后的水印信息；

对所述处理后的水印信息进行混沌变换，得到加密水印信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第二种可能的实施方式，其中，利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量，包括：

对所述提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对所述变换后的亮度分量进行优化，得到优化后的亮度分量；

对所述优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，将所述加密水印信息嵌入所述亮度分量的对角矩阵，并对所述嵌入得到的矩阵进行奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第三种可能的实施方式，其中，根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，包括：

确定与所述嵌入加密水印信息的亮度分量对应的底纹图像；

对确定的所述底纹图像进行空间颜色变换，得到嵌入数字水印的底纹图像。

结合第一方面上述的实施方式，本发明实施例提供了第一方面第四种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

对所述产品防伪标识进行空间颜色变换，从所述变换后的图像提取所述嵌入加密水印信息的亮度分量；

对所述嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从所述反奇异值变换得到的矩阵提取所述加密水印信息；

对所述加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。

第二方面，本发明实施例提供了基于数字水印和图形码的产品防伪装置，所述装置包括：

预处理模块，用于获取产品防伪标识的底纹图像和待嵌入水印对应的水印信息，分别对所述底纹图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息；

提取模块，用于对所述标准编码格式的底纹图像进行空间颜色变换，从所述变换后的底纹图像提取亮度分量；

嵌入模块，用于利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；

产品标识喷印模块，用于根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，将所述确定的图形码图像与所述嵌入数字水印的底纹图像叠加，并将所述叠加后的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面第一种可能的实施方式，其中，所述预处理模块包括：

格式转化单元，用于按照预设的编码规则分别对所述底纹图像和所述水印信息进行转化，得到标准编码格式的底纹图像和标准编码格式的水印信息；

预失真处理单元，用于对所述标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处理后的水印信息；

混沌变换单元，用于对所述处理后的水印信息进行混沌变换，得到加密水印信息。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面第二种可能的实施方式，其中，所述嵌入模块包括：

优化单元，用于对所述提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对所述变换后的亮度分量进行优化，得到优化后的亮度分量；

水印嵌入单元，用于对所述优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，将所述加密水印信息嵌入所述亮度分量的对角矩阵，并对所述嵌入得到的矩阵进行奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

反处理单元，用于对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面第三种可能的实施方式，其中，所述产品标识喷印模块包括：

确定单元，用于确定与所述嵌入加密水印信息的亮度分量对应的底纹图像；

空间颜色变换单元，用于对确定的所述底纹图像进行空间颜色变换，得到嵌入数字水印的底纹图像。

结合第二方面上述的实施方式，本发明实施例提供了第二方面第四种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：

亮度提取模块，用于对所述产品防伪标识进行空间颜色变换，从所述变换后的图像提取所述嵌入加密水印信息的亮度分量；

变换模块，用于对所述嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

水印提取模块，用于利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从所述反奇异值变换得到的矩阵提取所述加密水印信息；

水印解密模块，用于对所述加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。

由于不同种类的产品对应的底纹图像和数字水印均一致，本实施例中，先将数字水印嵌入产品防伪标识的底纹图像，生成嵌入数字水印的底纹图像，然后再针对产品种类确定需要喷印的图形码图像，最后将确定的图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像相叠加，将叠加得到的图像喷印在产品表面，只需进行一次数字水印的嵌入工作，无需针对不同种类产品分别制作基于图形码的数字水印图像，降低工作量，提高工作效率，适用于批量产品的防伪标识喷印。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出本发明第一实施例所提供的基于数字水印和图形码的产品防伪方法的流程示意图；

图2示出本发明第一实施例所提供的水印提取方法的流程示意图；

图3示出本发明第二实施例所提供的基于数字水印和图形码的产品防伪装置的第一种结构示意图；

图4示出本发明第二实施例所提供的基于数字水印和图形码的产品防伪装置的第二种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将叠加本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到实际操作中，针对不同种类产品，需要分别制作基于图形码的数字水印图像，工作量大、效率低，不适合批量产品的防伪标识喷印，本发明提供了一种基于数字水印和图形码的产品防伪方法及装置，无需针对不同种类产品分别制作基于图形码的数字水印图像，降低工作量，提高工作效率，适用于批量产品的防伪标识喷印。下面通过实施例进行具体描述。

实施例一

如图1所示，本发明第一实施例提供了基于数字水印和图形码的产品防伪方法，该方法包括以下步骤：

步骤102，获取产品防伪标识的底纹图像和待嵌入水印对应的水印信息，分别对底纹图像和水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息；

步骤104，对标准编码格式的底纹图像进行空间颜色变换，从变换后的底纹图像提取亮度分量；

步骤106，利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将加密水印信息嵌入提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；

步骤108，根据嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，将确定的图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像叠加，并将叠加后的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面。

由于不同种类的产品对应的底纹图像和数字水印均一致，本实施例中，先将数字水印嵌入产品防伪标识的底纹图像，生成嵌入数字水印的底纹图像，然后再针对产品种类确定需要喷印的图形码图像，最后将确定的图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像相叠加，将叠加得到的图像喷印在产品表面，只需进行一次数字水印的嵌入工作，无需针对不同种类产品分别制作基于图形码的数字水印图像，降低工作量，提高工作效率，适用于批量产品的防伪标识喷印。

现有技术中，通常将水印信息和产品的图形码结合在一起，得到包含水印信息的图形码，再将包含水印信息的图形码作为产品防伪标识喷印在产品的外包装上。由于每种产品对应的图形码不同，从而对每种产品都需要分别将水印信息和图形码进行结合，工作量大，不适合对产品进行批量的防伪标识喷印。本实施例中，设置了产品防伪标识的底纹图像，对于每种产品而言，底纹图像都是唯一的，将底纹图像与水印信息相结合，得到包含水印信息的底纹图像，再将该包含水印信息的底纹图像与不同产品的图形码相叠加，得到最终的产品防伪标识。能够发现，本实施例中的方法针对不同的产品，只需要进行一次水印信息的嵌入工作，无需重复嵌入水印信息，因此减小了工作量，便于产品的批量防伪。

上述步骤102中，底纹图像优选彩色图像，当底纹图像为彩色图像时，最终基于得到的产品防伪标识为包含水印的彩色图形码图像。上述图形码优选二维码、三维码或者四维码等，二维码优选QR二维码，水印信息可以是经过预处理的二维码信息。

考虑到标准化的底纹图像便于图像嵌入处理，并且需要增强水印信息的保密性，上述步骤102中，分别对底纹图像和水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息，包括：(1)按照预设的编码规则分别对底纹图像和水印信息进行转化，得到标准编码格式的底纹图像和标准编码格式的水印信息。其中，优选预设的编码规则为QR编码规则，按照QR编码规则，对底纹图像和水印信息进行转化，得到标准QR编码格式的底纹图像和标准QR编码格式的水印信息。(2)对标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处理后的水印信息。其中，预失真处理的公式为W'(ω)为预失真后的水印信息的频率响应，W(ω)为预失真处理前的水印信息的频率响应，为补偿系数，P(ω)为打印扫描模型的冲击响应，补偿系数和打印扫描模型的冲击响应可以根据实际情况确定。(3)对处理后的水印信息进行混沌变换，得到加密水印信息。优选对处理后的水印信息进行基于logistic混沌序列的混沌变换。通过上述过程(1)(2)(3)，能够得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息，便于后续图像嵌入处理，并增强水印信息的保密性。

由于与RGB颜色空间相比，Lab颜色空间具有图像处理更加方便快速的优点，上述步骤104中，对标准QR编码格式的底纹图像进行空间颜色变换，由RGB颜色空间变换到Lab颜色空间，并提取变换后的底纹图像的亮度分量。

上述步骤106中，利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将加密水印信息嵌入提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量，具体包括：(1)对提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对变换后的亮度分量进行优化，得到优化后的亮度分量；(2)对优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，将加密水印信息嵌入该亮度分量的对角矩阵，并对嵌入得到的矩阵进行奇异值变换，得到包含加密水印信息的对角矩阵；(3)对包含加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。

过程(1)中，将提取的亮度分量分成K×K大小的块，其中，K的取值可根据需要选定。对每块图像进行DCT变换，并对变换后的结果进行基于8×8量化矩阵的优化，得到优化后的亮度分量。DCT变换是频域变换中的一种，利用DCT变换进行频域变换具有易于实现、变换结果适于图像处理的优点。对DCT变换后的结果进行优化，能够方便后续的图像嵌入。

过程(2)中，对优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，以及左奇异矩阵U1和右奇异矩阵V1。运用加性规则，从第n个像素值开始将加密水印信息嵌入亮度分量的对角矩阵，n优选为6。嵌入公式为：S_I-W＝S_I+αW_W，其中，S_I为嵌入前的亮度分量的对角矩阵，α为嵌入强度，优选为0.04，W_W为加密水印信息对应的矩阵，水印信息位于矩阵300像素位置处，S_I-W为嵌入得到的矩阵。本领域技术人员能够知道，由于进行了嵌入过程，因此S_I-W不再为对角矩阵。进一步地，再对矩阵S_I-W进行奇异值变换，获得包含加密水印信息的对角矩阵，以及左奇异矩阵U2和右奇异矩阵V2。

过程(3)中，结合之前获得的左奇异矩阵U1和右奇异矩阵V1，对包含加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并对变换后的矩阵进行反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。

通过上述过程(1)(2)(3)，利用分块频域变换算法、量化矩阵优化算法、奇异值变换，将加密水印信息嵌入亮度分量，由于上述算法的稳定性，使得最终得到的嵌入数字水印的底纹图像具有鲁棒性强、抗打印扫描的特点。

上述步骤108中，根据嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，包括：确定与嵌入加密水印信息的亮度分量对应的底纹图像；对确定的底纹图像进行空间颜色变换，得到嵌入数字水印的底纹图像。将嵌入加密水印信息的亮度分量所属的底纹图像由Lab颜色空间变换至RGB颜色空间，得到嵌入数字水印的底纹图像。

步骤108中，还需要根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，该图形码包括产品的生产厂家、生产日期等信息。利用图像处理技术将确定的图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像叠加，得到产品防伪标识，并通过打印或数字印刷的方式将该产品防伪标示以600DPI进行印刷输出，喷印在产品表面，达到产品防伪的目的。实际操作中，通过检测产品表面的防伪标识中是否含有正确的水印信息，能够达到产品真伪性验证的目的。

通过上述步骤102至步骤108，能够将水印信息嵌入底纹图像，并将嵌入数字水印的底纹图像与产品对应的图形码叠加，得到产品的防伪标识，并将防伪标识喷印在产品表面。实际操作中，还需要从防伪标识中提取得到水印信息，从而进行产品真伪性验证。本发明实施例还提供了如图2所示的方法，用于进行水印提取，图2中的方法包括：

步骤202，对产品防伪标识进行空间颜色变换，从变换后的图像提取嵌入加密水印信息的亮度分量。

由于前述步骤108，在生成嵌入数字水印的底纹图像时，进行了空间颜色变换过程，因此步骤202中，需要对产品防伪标识进行空间颜色变换，由RGB颜色空间变换至Lab颜色空间，并在变换后的图像提取嵌入加密水印信息的亮度分量。

步骤204，对嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变换，得到包含加密水印信息的对角矩阵。

步骤204与前述的步骤106过程(3)对应，由于步骤106过程(3)中，是对包含加密水印信息的对角矩阵依次进行反奇异值变换和反频域变换，得到的嵌入加密水印信息的亮度分量，因此步骤204中，对嵌入加密水印信息的亮度分量依次进行频域变换和奇异值变换，得到包含加密水印信息的对角矩阵。

步骤206，利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对包含加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从反奇异值变换得到的矩阵提取加密水印信息。

上述步骤106过程(2)中，对矩阵S_I-W进行奇异值变换，获得包含加密水印信息的对角矩阵，以及左奇异矩阵U2和右奇异矩阵V2。因此步骤206中，利用左奇异矩阵U2和右奇异矩阵V2，对包含加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，得到矩阵S_I-W。根据步骤106过程(2)可知，矩阵S_I-W为将加密水印信息嵌入亮度分量的对角矩阵后得到的矩阵。步骤206中，利用预先存储的亮度分量的对角矩阵，即S_I，从矩阵S_I-W提取加密水印信息，优选从第6为像素值开始提取，提取公式与嵌入公式互为逆运算，提取公式为：W＝(S_I-W-S_I)/α，此处α取值与嵌入时取值相同。

步骤208，对加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。

由于前述步骤102过程(3)中，是对水印信息进行混沌变换，得到的加密水印信息，因此步骤208中，再次对加密水印信息进行混沌变换，得到水印信息。

图2所示的方法中，在步骤208之后，还可以包括：对图形码图像进行解码，得到图形码对应的信息。

图2所示的方法能够直接从数字化的产品防伪标识提取水印信息，还能够从打印后的产品防伪标识提取水印信息。当从打印后的产品防伪标识提取水印信息时，在步骤202之前，还包括：

对打印后的产品防伪标识以600DPI分辨率和8位灰度等级进行扫描，得到数字形式的产品防伪标识图像，对该数字形式的图像进行基于Canny算子的边缘检测等后处理操作，并调整其尺寸，以使其符合后续处理要求。

通过上述的基于数字水印和图形码的产品防伪方法，能够在保证嵌入水印的图形码可正确识读的情况下，准确提取出完整的水印信息，增强水印算法的鲁棒性和安全性，并且具有提取水印信息和图形码信息速度快的特点。

与现有技术相比，本实施例中的基于数字水印和图形码的产品防伪方法，具有更好的安全性和更强的抗多角度旋转、剪切、噪声的鲁棒性，可以作为基于图形码的版权保护和数字防伪新方法，达到图形码和数字水印技术相结合进行版权保护和防伪的目的。

由于不同种类的产品对应的底纹图像和数字水印均一致，本实施例中，先将数字水印嵌入产品防伪标识的底纹图像，生成嵌入数字水印的底纹图像，然后再针对产品种类确定需要喷印的图形码图像，最后将确定的图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像相叠加，将叠加得到的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面，只需进行一次数字水印的嵌入工作，无需针对不同种类产品分别制作基于图形码的数字水印图像，降低工作量，提高工作效率，适用于批量产品的防伪标识喷印。

实施例二

为进一步说明上述实施例一中的方法，如图3所示，本发明第二实施例还提供了一种基于数字水印和图形码的产品防伪装置，该装置包括：

预处理模块31，用于获取产品防伪标识的底纹图像和待嵌入水印对应的水印信息，分别对底纹图像和水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息；

提取模块32，用于对标准编码格式的底纹图像进行空间颜色变换，从变换后的底纹图像提取亮度分量；

嵌入模块33，用于利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将加密水印信息嵌入提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；

产品标识喷印模块34，用于根据嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，将确定的图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像叠加，并将叠加后的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面。

由于不同种类的产品对应的底纹图像和数字水印均一致，本实施例中，先将数字水印嵌入产品防伪标识的底纹图像，生成嵌入数字水印的底纹图像，然后再针对产品种类确定需要喷印的图形码图像，最后将确定的图形码图像与嵌入数字水印的底纹图像相叠加，将叠加得到的图像喷印在产品表面，只需进行一次数字水印的嵌入工作，无需针对不同种类产品分别制作基于图形码的数字水印图像，降低工作量，提高工作效率，适用于批量产品的防伪标识喷印。

优选地，预处理模块31包括：格式转化单元，用于按照预设的编码规则分别对底纹图像和水印信息进行转化，得到标准编码格式的底纹图像和标准编码格式的水印信息；预失真处理单元，用于对标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处理后的水印信息；混沌变换单元，用于对处理后的水印信息进行混沌变换，得到加密水印信息。

本实施例中，通过格式转化单元、预失真处理单元和混沌变换单元，能够得到标准编码格式的载体图像和加密水印信息，便于后续图像嵌入处理，并增强水印信息的保密性。

优选地，嵌入模块33包括：优化单元，用于对提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对变换后的亮度分量进行优化，得到优化后的亮度分量；水印嵌入单元，用于对优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，将加密水印信息嵌入亮度分量的对角矩阵，并对嵌入得到的矩阵进行奇异值变换，得到包含加密水印信息的对角矩阵；反处理单元，用于对包含加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。

本实施例中，通过优化单元、水印嵌入单元和反处理单元，利用分块频域变换算法、量化矩阵优化算法、奇异值变换，将加密水印信息嵌入亮度分量，由于上述算法的稳定性，使得最终得到的图像具有鲁棒性强、抗打印扫描的特点。

优选地，产品标识喷印模块34包括：确定单元，用于确定与嵌入加密水印信息的亮度分量对应的底纹图像；空间颜色变换单元，用于对确定的底纹图像进行空间颜色变换，得到嵌入数字水印的底纹图像。

如图4所示，本实施例中的装置还包括以下亮度提取模块41、变换模块42、水印提取模块43和水印解密模块44，通过亮度提取模块41、变换模块42、水印提取模块43和水印解密模块44能够进行水印提取。

亮度提取模块41，用于对产品防伪标识进行空间颜色变换，从变换后的图像提取嵌入加密水印信息的亮度分量；

变换模块42，用于对嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变换，得到包含加密水印信息的对角矩阵；

水印提取模块43，用于利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对包含加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从反奇异值变换得到的矩阵提取加密水印信息；

水印解密模块44，用于对加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。

通过上述亮度提取模块41、变换模块42、水印提取模块43和水印解密模块44，能够在保证图形码可正确识读的情况下，准确提取出完整的水印信息，增强水印算法的鲁棒性和安全性。

本发明实施例所提供的基于数字水印和图形码的产品防伪装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以叠加或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.基于数字水印和图形码的产品防伪方法，其特征在于，所述方法包括：

获取产品防伪标识的底纹图像和待嵌入水印对应的水印信息，分别对所述底纹图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息；

对所述标准编码格式的底纹图像进行空间颜色变换，从所述变换后的底纹图像提取亮度分量；

利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；

根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，将所述确定的图形码图像与所述嵌入数字水印的底纹图像叠加，并将所述叠加后的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别对所述底纹图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息，包括：

按照预设的编码规则分别对所述底纹图像和所述水印信息进行转化，得到标准编码格式的底纹图像和标准编码格式的水印信息；

对所述标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处理后的水印信息；

对所述处理后的水印信息进行混沌变换，得到加密水印信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量，包括：

对所述提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对所述变换后的亮度分量进行优化，得到优化后的亮度分量；

对所述优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，将所述加密水印信息嵌入所述亮度分量的对角矩阵，并对所述嵌入得到的矩阵进行奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，包括：

确定与所述嵌入加密水印信息的亮度分量对应的底纹图像；

对确定的所述底纹图像进行空间颜色变换，得到嵌入数字水印的底纹图像。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述产品防伪标识进行空间颜色变换，从所述变换后的图像提取所述嵌入加密水印信息的亮度分量；

对所述嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从所述反奇异值变换得到的矩阵提取所述加密水印信息；

对所述加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。

6.基于数字水印和图形码的产品防伪装置，其特征在于，所述装置包括：

预处理模块，用于获取产品防伪标识的底纹图像和待嵌入水印对应的水印信息，分别对所述底纹图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的底纹图像和加密水印信息；

提取模块，用于对所述标准编码格式的底纹图像进行空间颜色变换，从所述变换后的底纹图像提取亮度分量；

嵌入模块，用于利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；

产品标识喷印模块，用于根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成嵌入数字水印的底纹图像，根据产品的种类确定需要喷印的图形码图像，将所述确定的图形码图像与所述嵌入数字水印的底纹图像叠加，并将所述叠加后的图像作为产品防伪标识喷印在产品表面。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预处理模块包括：

格式转化单元，用于按照预设的编码规则分别对所述底纹图像和所述水印信息进行转化，得到标准编码格式的底纹图像和标准编码格式的水印信息；

预失真处理单元，用于对所述标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处理后的水印信息；

混沌变换单元，用于对所述处理后的水印信息进行混沌变换，得到加密水印信息。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述嵌入模块包括：

优化单元，用于对所述提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对所述变换后的亮度分量进行优化，得到优化后的亮度分量；

水印嵌入单元，用于对所述优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，将所述加密水印信息嵌入所述亮度分量的对角矩阵，并对所述嵌入得到的矩阵进行奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

反处理单元，用于对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述产品标识喷印模块包括：

确定单元，用于确定与所述嵌入加密水印信息的亮度分量对应的底纹图像；

空间颜色变换单元，用于对确定的所述底纹图像进行空间颜色变换，得到嵌入数字水印的底纹图像。

10.根据权利要求6至9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

亮度提取模块，用于对所述产品防伪标识进行空间颜色变换，从所述变换后的图像提取所述嵌入加密水印信息的亮度分量；

变换模块，用于对所述嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；

水印提取模块，用于利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从所述反奇异值变换得到的矩阵提取所述加密水印信息；

水印解密模块，用于对所述加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。