CN106934756B - 一种单色或专色图中嵌入信息的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单色或专色图中嵌入信息的方法和系统,该方法首先利用频域嵌入的方法将信息嵌入到一个可嵌入的图像或者一个虚拟图像中,然后利用空域处理的方法将其叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中。这样,即可利用频域和空域变换将不被人眼觉察的安全信息嵌入至实际需嵌入的单色或专色图像信息中,伪造难度极大、成本高,达到防伪防造目的,而且不增加印刷成本,有利于广泛推广、应用。
Description
技术领域
本发明属于安全信息嵌入技术领域,特别涉及一种单色或专色图中嵌入信息的方法和系统。
背景技术
商品包装对于商家,它不仅仅作为商品的外表保护和介绍商品,而且作为企业的品牌建设/形象/理念宣传的窗口起很重要的作用。对于普通消费者,它既可以从包装外表识别商品,也可以得到关于商家的信息。
市场竞争愈演愈烈,假冒伪劣也很盛行。为了提升产品竞争力,维护品牌价值,以及有效监管市场,包装防伪技术逐渐成熟。在商品包装设计上印刷各种防伪标记或标签,比如:
1)微型文字、特殊墨水、水印和激光防伪等传统防伪技术;
2)随着计算机、信息和通信技术(ICT)的发展,以RFID、NFC为代表的电子标签;
3)以伪随机数为代表的密码方式,号码可以直接印刷到标签,也可以采用条形码和二维码等编码方式,呈现给用户;
4)以信息处理为代表的安全信息嵌入技术,比如隐藏于印刷图像或二维码中不可视安全信息等等。
但是申请人发现:市场上常见的印刷的防伪标签,比如微型文字、特殊墨水、水印和激光防伪等,只要有相应的印刷器械,伪造相对容易。为此,
第一,若利用电子标签以提高防伪能力,但不仅大大提高了成本,还需要对应的读取设备,不是大部分的一般用户可以参与的判别方法。
第二,若利用唯一伪随机的密码方式,成本低廉,用户通过电话/网页/短信等方式,通知商家自己购买到的商品上所印的号码,商家和数据库内的号码比对,得到是否存在于自己库内的号码。若不存在,必定为造假或输入错误,通知用户不存在;若存在,登记并通知用户是第几次查询。如果发生一个号码的大规模造假,会有多个用户查询一个号码,商家可以采取行动,而用户也可得知自己购买的不一定是正品。缺点是无论用户采取什么通信方法,鉴别都是用户直接将印刷的号码通知到商家,而商家即使获取到用户通知到的随机号码是不存在的,也无法确定是用户输入错误,还是确系伪造。作为改良误输入的方法,将号码打印为条形码或二维码等,让用户利用扫描软件读取号码后,复制号码上传。同时直接通知商家明码,即使改良了误输入,也难以防止恶意查询,扰乱商家的正常统计和跟踪。
第三,若利用图像信息处理技术嵌入人眼不可视安全信息的技术,所嵌入的信息不容易被人眼识别,既不对原始的印刷图像做大的调整,也不对印刷流程做变更,且更适用于和互联网结合,使得商家和消费者同时受益,很大程度上解决了现有问题。但是,本技术主要是将安全信息或商品编码信息,嵌入到图像空域中有变化的区域或部分,比如边缘部分;或嵌入到频域中人眼不易识别的区域比如高频部分,但是当印刷图像是几乎没有变化的企业特定颜色和logo,或频域中对应频段没有相关信息可以嵌入或叠加时,将无法嵌入安全信息,若强制嵌入源图像中没有出现的频段信息,则图像会发送很大的改变,达不到不可视信息嵌入的目的。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供了一种可利用频域和空域变换将安全信息嵌入至实际需嵌入的单色或专色图像信息中,伪造难度极大、成本高,且不增加印刷成本的方法,以及实现该单色或专色图中嵌入信息的方法的系统。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方:
一种单色或专色图中嵌入信息的方法,首先利用频域嵌入的方法将信息嵌入到一个可嵌入的图像或者一个虚拟图像中,然后利用空域处理的方法将其叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中。
进一步地,所述“利用频域嵌入的方法将信息嵌入到一个可嵌入的图像或者一个虚拟图像中”是指对虚拟图像依次进行灰度处理和频域处理;所述“利用空域处理的方法将其叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中”是指将嵌入信息嵌入至经频域处理的虚拟图像中、进行反变换,进行空域处理嵌入到实际需嵌入的单色或专色图像信息中,进行排版印刷。
进一步地,该单色或专色图中嵌入信息的方法,具体包括以下步骤:
a1.对RGB或CMY或CMKY虚拟图像A进行灰度变换,得到灰度变换后的图像G;
a2.对灰度变换后的图像G进行频域变换,得到其振幅部分:ampG;
a3.将嵌入信息按规则嵌入频域变换后的图像振幅ampG中;
a4.进行频域反变换得到嵌入信息的灰度图像G’,计算G’和G的差分W’;
a5.将差分W’做空域处理嵌入到实际需嵌入的单色或专色图像信息B中,得到嵌入信息的单色或专色图像信息B’,进行排版印刷。
进一步地,所述“将嵌入信息按规则嵌入频域变换后的振幅ampG中”具体为,当嵌入信息为m比特的W,且第i位比特的信息W(i)为0或1,而i=1,2,…,m时,按以下规则将每一位信息W(i)嵌入到振幅部分ampG:
ampG(i)’=ampG(i)+X,当W(i)为1时;
ampG(i)’=ampG(i)–X,当W(i)为0时;
其中X为给定的正实数,i为第嵌入信息的第i比特;
或者,
ampG(i)’=ampG(i)×(1+a),当W(i)为1时,
ampG(i)’=ampG(i)×(1-a),当W(i)为0时,
其中a为给定的小于1的正实数,i为嵌入信息的第i比特。
进一步地,所述嵌入信息W的m比特的0和1序列由信息直接转换组成,或者由加密或加校验码组成。
进一步地,在利用空域处理的方法将加嵌入信息叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中、排版印刷后,通过从采集的印刷图像信息中抽取出嵌入信息,以确定印刷图像信息的表面信息是否可信。
进一步地,所述“从采集的印刷图像信息中抽取出嵌入信息,以确定印刷图像信息的表面信息是否可信”具体为:首先采集印刷的图像信息,并对图像信息依次进行灰度变换和频域变换,然后按照一定规则从图像信息中抽取嵌入信息。
进一步地,所述“从采集的印刷图像信息中抽取出嵌入信息,以确定印刷图像信息的表面信息是否可信”具体包括以下步骤:
b1.采集印刷图像信息的图像信息B2;
b2.对得到的RGB图像信息B2进行灰度变换,得到灰度变换后图像信息GB2;
b3.对灰度变换后图像信息GB2进行频域变换,得到其振幅部分:ampGB2;
b4.将振幅ampGB2与数据库中图像的ampG进行比对,得到嵌入信息Wx:
当ampGB2(i)>ampG(i)>=0,Wx(i)=1;
当ampGB2(i)>ampG(i)<0,Wx(i)=0;
b5.将嵌入信息Wx与数据库中嵌入信息W比对,以确定编印刷图像信息表面信息是否可信。
进一步地,在对得到的RGB图像信息B2进行灰度变换之前,还会对图像信息B2进行预处理,即对图像信息B2进行模板匹配处理、进行图像校正。
一种单色或专色图中嵌入信息的系统,包括有处理器,
灰度变换模块,用于对RGB或CMY或CMKY虚拟图像A或RGB图像信息B2进行灰度变换,得到灰度变换后的图像G或图像信息GB2;
频域变换模块,用于对灰度变换后的图像G或图像信息GB2进行频域变换,得到其振幅部分:ampG或ampGB2;
信息嵌入模块,用于将嵌入信息按规则嵌入频域变换后的振幅ampG中;
空域变换模块,用于进行频域反变换得到嵌入信息的灰度图像G’,计算G’和G的差分W’,并将差分W’做空域处理嵌入到实际需嵌入的图像信息B中,得到嵌入信息的图像信息B’;
数据库,用于存储嵌入信息和图像振幅ampG;
图像采集模块,用于采集打印编码信息的图像信息B2;
图像预处理模块,用对图像信息B2进行预处理、完成图像校正;
以及印刷设备;所述灰度变换模块、频域变换模块、信息嵌入模块、空域变换模块、数据库、图像采集模块、图像预处理模块和印刷设备均与处理器导通连接。
本发明的有益效果是:
本发明通过采用上述技术方案,即可利用频域和空域变换将不被人眼觉察的安全信息嵌入至实际需嵌入的单色或专色图像信息中,伪造难度极大、成本高,达到防伪防造目的,而且不增加印刷成本,有利于广泛推广、应用。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明:
图1是本发明所述单色或专色图中嵌入信息的方法实施例的流程示意图;
图2是本发明所述单色或专色图中嵌入信息的方法实施例中抽取嵌入信息的流程示意图;
图3是本发明所述单色或专色图中嵌入信息的系统实施例的结构原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1和图2中所示:
本发明实施例提供了一种单色或专色图中嵌入信息的方法,首先利用频域嵌入的方法将信息嵌入到一个可嵌入的图像或者一个虚拟图像中,然后利用空域处理的方法将其叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中。其中,所述“利用频域嵌入的方法将信息嵌入到一个可嵌入的图像或者一个虚拟图像中”是指对虚拟图像依次进行灰度处理和频域处理;所述“利用空域处理的方法将其叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中”是指将嵌入信息嵌入至经频域处理的虚拟图像中、进行反变换,进行空域处理嵌入到实际需嵌入的单色或专色图像信息中,进行排版印刷。
本发明所述单色或专色图中嵌入信息的方法具体可以包括以下步骤:
步骤A1.对RGB或CMY或CMKY虚拟图像A进行灰度变换(如利用补色关系进行),得到灰度变换后的图像G,比如:图像G=0.299R+0.587G+0.114B;
步骤A2.对灰度变换后的图像G进行频域变换(如采用傅里叶变换、离散余弦变换等),得到其振幅部分:ampG;
步骤A3.将嵌入信息按规则嵌入频域变换后的振幅ampG中;比如:当嵌入信息为m比特的W,且第i位比特的信息W(i)为0或1,而i=1,2,…,m时,按以下规则将每一位信息W(i)嵌入到振幅部分ampG:
ampG(i)’=ampG(i)+X,当W(i)为1时;
ampG(i)’=ampG(i)–X,当W(i)为0时;
其中X为给定的正实数,i为第嵌入信息的第i比特;
或者,
ampG(i)’=ampG(i)×(1+a),当W(i)为1时,
ampG(i)’=ampG(i)×(1-a),当W(i)为0时,
其中a为给定的小于1的正实数,i为第嵌入信息的第i比特;
步骤A4.进行频域反变换得到嵌入信息的灰度图像G’,计算G’和G的差分W’;
步骤A5.将差分W’做空域处理嵌入到实际需嵌入的单色或专色图像信息B中,得到嵌入信息的单色或专色图像信息B’,进行排版印刷。
而且,所述嵌入信息W的m比特的0和1序列由信息直接转换组成,或者由加密或加校验码组成。比如:
所述嵌入信息W的m比特的0和1序列由信息直接转换组成:设嵌入信息为字符ABC,W信息可以对应010000010100001001000011;设嵌入信息为十进制65,W信息可以对应01000001;检测时,直接和数据库内的W比较即可。
所述嵌入信息W的m比特的0和1序列由加校验码组成:设嵌入信息为字符ABC,W信息可以对应010000010100001001000011xxxxxxxx;设嵌入信息为十进制65,W信息可以对应01000001yyyy,其中xxxxxxxx和yyyy为校验信息,每一位都是0或1的序列;检测时,与数据库内的W比较,且加以校验或解密,以确定是否有篡改。
检测时,和数据库内的W比较,且加以校验,以确定是否篡改,安全性提高。
其中,校验码x和y的比特长度,可以根据需要确定,比如8位、16位和32位等。
这样,通过本发明所述方法即可利用频域和空域变换将不被人眼觉察的安全信息嵌入至实际需嵌入的单色或专色图像信息中,伪造难度极大、成本高,达到防伪防造目的,而且不增加印刷成本,有利于广泛推广、应用。
作为本发明一优选方案,在利用空域处理的方法将加嵌入信息叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中、排版印刷后,通过从采集的印刷图像信息中抽取出嵌入信息,以确定印刷图像信息的表面信息是否可信。其中,所述“从采集的印刷图像信息中抽取出嵌入信息,以确定印刷图像信息的表面信息是否可信”具体为:首先采集印刷的图像信息,并对图像信息依次进行灰度变换和频域变换,然后按照一定规则从图像信息中抽取嵌入信息;具体包括以下步骤(如图2):
步骤B1.采集印刷图像信息的图像信息B2,比如:通过拍照、扫描等方式采集印刷图像信息的图像信息;
步骤B2.对得到的RGB图像信息B2进行灰度变换,得到灰度变换后图像信息GB2,比如:图像信息GB2=0.299R+0.587G+0.114B;
步骤B3.对灰度变换后图像信息GB2进行频域变换,得到其振幅部分:ampGB2;
步骤B4.将振幅ampGB2与数据库中图像的ampG进行比对,得到嵌入信息Wx:
当ampGB2(i)>ampG(i)>=0,Wx(i)=1;
当ampGB2(i)>ampG(i)<0,Wx(i)=0;
步骤B5.将嵌入信息Wx与数据库中嵌入信息W比对,以确定编印刷图像信息表面信息是否可信;当嵌入信息Wx和数据库中嵌入信息W一致时,确定抽取得到了信息W,当读取不到嵌入信息Wx时,说明嵌入的信息受到损失,该印刷图像信息不再可以完全信任。
这样,即有效将不可信息的印刷图像信息排除掉,进一步确保产品印刷图像信息的可信任性。
另外,在对得到的RGB图像信息B2进行灰度变换之前,还会对图像信息B2进行预处理,即对图像信息B2进行模板匹配处理(采用旋转倍率不变特征量的匹配算法进行匹配,比如:SIFT处理、彩色直方图匹配等)、进行图像校正;提高印刷图像信息中嵌入信息的抽取准确度。
如图3所示,本发明还实施例提供了一种单色或专色图中嵌入信息的系统,包括有处理器1、灰度变换模块2、频域变换模块3、信息嵌入模块4、空域变换模块5、数据库6、图像采集模块7、图像预处理模块8和印刷设备9。其中,所述灰度变换模块2主要用于对RGB或CMY或CMKY虚拟图像A或RGB图像信息B2进行灰度变换,得到灰度变换后的图像G或图像信息GB2;所述频域变换模块3主要用于对灰度变换后的图像G或图像信息GB2进行频域变换,得到其振幅部分:ampG或ampGB2;所述信息嵌入模块4主要用于将嵌入信息按规则嵌入频域变换后的图像振幅ampG中;所述空域变换模块5主要用于进行频域反变换得到嵌入信息的灰度图像G’,计算G’和G的差分W’,并将差分W’做空域处理嵌入到实际需嵌入的图像信息B中,得到嵌入信息的图像信息B’;所述数据库6主要用于存储嵌入信息和图像振幅ampG;所述图像采集模块7用于采集打印编码信息的图像信息B2;所述图像预处理模块8主要用对图像信息B2进行预处理、完成图像校正;而且所述灰度变换模块2、频域变换模块3、信息嵌入模块4、空域变换模块5、数据库6、图像采集模块7、图像预处理模块8和印刷设备9均与处理器1导通连接。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种单色或专色图中嵌入信息的方法,其特征在于:首先利用频域嵌入的方法将信息嵌入到一个可嵌入的图像或者一个虚拟图像中,然后利用空域处理的方法将其叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中;
其中,所述“利用频域嵌入的方法将信息嵌入到一个可嵌入的图像或者一个虚拟图像中”是指对虚拟图像依次进行灰度处理和频域处理;所述“利用空域处理的方法将其叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中”是指将嵌入信息嵌入至经频域处理的虚拟图像中、进行反变换,进行空域处理嵌入到实际需嵌入的单色或专色图像信息中,进行排版印刷;具体包括以下步骤:
a1.对RGB或CMY或CMKY虚拟图像A进行灰度变换,得到灰度变换后的图像G;
a2.对灰度变换后的图像G进行频域变换,得到其振幅部分:ampG;
a3.将嵌入信息按规则嵌入频域变换后的振幅ampG中,具体为,当嵌入信息为m比特的W,且第i位比特的信息W(i)为0或1,而i=1,2,…,m时,按以下规则将每一位信息W(i)进行嵌入图像G的振幅部分ampG:
ampG(i)’=ampG(i)+X,当W(i)为1时;
ampG(i)’=ampG(i)–X,当W(i)为0时;
其中X为给定的正实数,i为嵌入信息的第i比特;
或者,
ampG(i)’=ampG(i)×(1+a),当W(i)为1时,
ampG(i)’=ampG(i)×(1-a),当W(i)为0时,
其中a为给定的小于1的正实数,i为嵌入信息的第i比特;所述嵌入信息W的m比特的0和1序列由信息直接转换组成,或者由加校验码组成;
a4.进行频域反变换得到嵌入信息的灰度图像G’,计算G’和G的差分W’;
a5.将差分W’做空域处理嵌入到实际需嵌入的单色或专色图像信息B中,得到嵌入信息的单色或专色图像信息B’,进行排版印刷;
在利用空域处理的方法将加嵌入信息叠加到要嵌入的单色或专色原印刷文件中、排版印刷后,通过从采集的印刷图像信息中抽取出嵌入信息,以确定印刷图像信息的表面信息是否可信具体包括以下步骤:
b1.采集印刷图像信息的图像信息B2;
b2.对得到的RGB图像信息B2进行灰度变换,得到灰度变换后图像信息GB2;
b3.对灰度变换后图像信息GB2进行频域变换,得到其振幅部分:ampGB2;
b4.将振幅ampGB2与数据库中图像的ampG进行比对,得到嵌入信息Wx:
当ampGB2(i)>ampG(i)>=0,Wx(i)=1;
当ampGB2(i)>ampG(i)<0,Wx(i)=0;
b5.将嵌入信息Wx与数据库中嵌入信息W比对,以确定编印刷图像信息表面信息是否可信。
2.根据权利要求1所述单色或专色图中嵌入信息的方法,其特征在于:在对得到的RGB图像信息B2进行灰度变换之前,还会对图像信息B2进行预处理,即对图像信息B2进行模板匹配处理、进行图像校正。
3.一种单色或专色图中嵌入信息的系统,其特征在于:包括有处理器(1),
灰度变换模块(2),用于对RGB或CMY或CMKY虚拟图像A或RGB图像信息B2进行灰度变换,得到灰度变换后的图像G或图像信息GB2;
频域变换模块(3),用于对灰度变换后的图像G或图像信息GB2进行频域变换,得到其振幅部分:ampG或ampGB2;
信息嵌入模块(4),用于将嵌入信息按规则嵌入频域变换后的图像振幅ampG中,具体为,当嵌入信息为m比特的W,且第i位比特的信息W(i)为0或1,而i=1,2,…,m时,按以下规则将每一位信息W(i)进行嵌入图像G的振幅部分ampG:
ampG(i)’=ampG(i)+X,当W(i)为1时;
ampG(i)’=ampG(i)–X,当W(i)为0时;
其中X为给定的正实数,i为第嵌入信息的第i比特;
或者,
ampG(i)’=ampG(i)×(1+a),当W(i)为1时,
ampG(i)’=ampG(i)×(1-a),当W(i)为0时,
其中a为给定的小于1的正实数,i为嵌入信息的第i比特;
空域变换模块(5),用于进行频域反变换得到嵌入信息的灰度图像G’,计算G’和G的差分W’,并将差分W’做空域处理嵌入到实际需嵌入的图像信息B中,得到嵌入信息的图像信息B’;
数据库(6),用于存储嵌入信息和振幅ampG;
图像采集模块(7),用于采集打印编码信息的图像信息B2;
图像预处理模块(8),用对图像信息B2进行预处理、完成图像校正;
以及印刷设备(9);所述灰度变换模块(2)、频域变换模块(3)、信息嵌入模块(4)、空域变换模块(5)、数据库(6)、图像采集模块(7)、图像预处理模块(8)和印刷设备(9)均与处理器(1)导通连接。
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CN102800043A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-11-28 | 邝君 | 印刷品的防伪信息叠加方法、识别方法及检验装置 |
CN103761656A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-04-30 | 邝君 | 一种商品信息的印刷检验方法及装置 |
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CN106934756A (zh) | 2017-07-07 |
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