CN109271761B - 一种基于绿噪特征的文档防伪的生成和识别方法 - Google Patents

一种基于绿噪特征的文档防伪的生成和识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于绿噪特征的文档防伪的生成和识别方法，在生成方法中，利用绿噪中频分布的特性在文档中生成防伪底纹，使其与在傅立叶空间低频和高频区域分布的文字信息互不干扰，将防伪信息直接嵌入在文字信息中；在识别方法中，扫描提取防伪图案并进行分析从而判别文档的真伪。

Description

一种基于绿噪特征的文档防伪的生成和识别方法
技术领域
本发明属于印刷防伪技术领域，具体涉及一种基于绿噪特征的文档防伪的生成和识别方法。
背景技术
我国票据、合同等文档伪造猖獗，由此给国家机关、企事业单位和用户的信息安全防范和信息防伪带来了新的挑战。如何能够有效保证输出信息的真实性、完整性和唯一性，防止非法拷贝、伪造和篡改信息成为当今社会无法回避的问题。
打印输出信息的安全和防伪问题主要与三个方面相关，分别是打印纸、打印油墨和打印内容。通过专用的防伪纸张和防伪油墨等方法虽然能够提高输出信息的安全，抬高伪造的技术门槛和成本，但也增加了用户的防伪成本，且此类方法缺乏通用性，因此需要采用通用的纸张和油墨输出信息的防伪技术、系统和设备以满足市场需求。
公开号为CN102194137A的中国发明专利申请公开了一种基于调幅网点的形状的多维加密防伪印刷技术，其利用调幅网点的形状作为防伪标记，实现印刷品的防伪。然而，在一般印刷中，为了保证精美印刷品(150LPI，表示一英寸中150个网点)，网点非常小，因而网点形状难以保持原样的呈现在纸张上，导致防伪标记识别会受到影响；在高精度印刷中，网点形状未被隐藏，可视觉识别，因而存在被复制的危险。公开号为CN103761799B的中国发明专利公告了一种基于纹理图像特征的票据防伪方法和装置，其利用生成不同图像特征的纹理作为防伪标记，对票据进行防伪，尽管特殊纹理难被仿造，但却可利用高精度扫描仪复制。
图像中的噪声依据它所在傅立叶空间的频谱能量分布特征分为白噪、蓝噪和绿噪等。其中，如图1所示，绿噪声是指噪声在傅立叶空间的频谱能量近似成高斯函数状分布在傅立叶空间的中频区域。电子内容在印刷和扫描识别时，不可避免要经受D/A(数字向模拟)信号转换、A/D(模拟向数字)信号转换、以及采样对电子内容信息的攻击，导致部分信息丢失。从傅立叶空间频谱能量的变化看，在前述攻击过程时，丢失信息通常分布在高频区域。当数字内容在傅立叶空间的低频嵌入防伪信息或称形成防伪标记时，对原始数字内容改变的可见性高，但抗D/A转换、采样、和A/D转换的鲁棒性也高；在数字内容的傅立叶空间的高频区域嵌入防伪信息或形成防伪标记时，对原始图像改变的可见性低，但抗D/A转换和A/D转换的鲁棒性也低。许多数字防伪方法为了最小程度改变数字内容的原始信息，会将防伪信息嵌入高频区域，但却会因印刷与识别过程使得防伪性能失效。此外，文档不同于一般图像，从图像的角度，具有信息量少的特点，因而现有技术中的数字防伪方法无法将防伪信息直接嵌入文字中。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于绿噪特征的文档防伪的生成方法，利用绿噪中频分布的特性作为防伪信息，用以在文档中生成防伪底纹，既不容被仿造也不容易被复制，包括以下步骤：
步骤(1)、生成具有绿噪特征的纹理，纹理的生成方法为：选择logo图案，结合logo图案设定生成绿噪的参数而得；
步骤(2)、获得到防伪图案，防伪图案的获得方法为：根据logo图案的形状在步骤(1)得到的纹理中进行切割而得；
步骤(3)、形成防伪文档，防伪文档的形成方法为：获取文档信息，在文档中铺设防伪图案，然后将文档打印输出而得。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述具有绿噪特征的纹理采用带阻滤波器生成。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述设定生成绿噪的参数包括logo图案的颜色信息。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述logo图案的颜色信息包括灰度值。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述文档信息包括文档页面大小。
本发明的另一目的是提供一种基于绿噪特征的文档防伪的识别方法，扫描提取防伪图案并进行分析从而判别文档的真伪，包括以下步骤：
步骤(1)、扫描如权利要求1所述的防伪文档，获得文档的数字图像，判断防伪图案是否存在，如果防伪图案不存在，则该文档为伪造文档，识别结束；如果防伪图案存在，则继续识别；
步骤(2)、获得各个防伪图案在文档中的位置信息，提取出各个防伪图案；
步骤(3)、去除提取出的防伪图案中的文字内容，对防伪图案做傅里叶变换，获得防伪图案的噪声特征；
步骤(4)、判断防伪图案的噪声特征与预设的标准偏差值是否一致，如果一致则为防伪文档，否则为伪造文档。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述噪声特征为频谱能量分布标准偏差，防伪图案的纹理形成时设置的参数包括所述预设的标准偏差值。
本发明的有益效果：利用绿噪中频分布的特性在文档中设置防伪底纹，解决了防伪信息在印刷或者扫描识别时，原始信号改变以及难以抗D/A和A/D转换攻击等问题，既不容被仿造也不容易被复制，实现合同、票据等文档的印刷防伪，具体在于：
(1)、生成的防伪文档中的防伪图案由具有绿噪特征的纹理形成，绿噪在空间域中纹理呈无规律呈随机分布，难以被仿造，增加伪造者仿造底纹的难度；
(2)、基于绿噪频谱特征，防伪文档中的防伪图案在复制过程遭受的再次扫描(主要包含A/D转换和采样攻击)、印刷(主要包含D/A转换攻击)和识别(主要包含A/D转换和采样攻击)后再难保持，因此，本发明的防伪文档复制难度极高；
(3)、本发明防伪文档的防伪信息在傅立叶空间中的中频区域，而文字信息在傅立叶空间主要分布在低频和高频区域，文字信息对具有绿噪特征的防伪图案干扰甚微，稳定性高。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为绿噪纹理在傅立叶空间的频谱能量分布效果示意图；
图2为实施例中具有绿噪特征的纹理效果示意图；
图3为实施例中的防伪图案；
图4为实施例中具有防伪图案的防伪文档示意图；
图5为图4中具有防伪图案的防伪文档的局部放大示意图；
图6为实施例中基于手机app的纸质的防伪文档的防伪图案识别效果示意图。
具体实施方式
本实施例中提供一种基于绿噪特征的防伪文档的生成方法，包括以下步骤：
步骤(1)、获取纹理
选择logo图案，获得logo图像中的灰度值g，参见图2，利用带阻滤波器生成特定分布特征的绿噪纹理，带阻滤波器为
Figure BDA0001816495060000041
其中，a的值为0.086，f表示傅立叶空间的频率，
Figure BDA0001816495060000042
u和v为傅立叶空间的两个坐标值；σ为决定绿噪的傅立叶空间的形状特征的参数，fc表示主频率，影响防伪信息抗印刷和扫描的鲁棒性，fc的计算方法为：
Figure BDA0001816495060000043
上式中，g即为前述灰度值，num_average为参数；另外，还根据参数σ获得绿噪纹理在傅立叶空间的频谱能量分布的标准偏差值，记为σg，作为预设的标准偏差值；根据本领域的公知常识，参数可根据需要进行对应选用调整即可，故在此不予赘述。
步骤(2)、获取防伪图案
根据logo图案的形状在步骤(1)得到的纹理中进行切割，切割后的图案如图3所示，得到由绿噪特征的纹理构成的防伪图案；
步骤(3)、设置防伪底纹
设置文档信息，文档信息包括文字内容和页面大小，文档的高为29.7cm，宽为21cm，根据页面大小在文档底层铺设防伪图案，形成防伪底纹，输入文字内容，然后驱动常规打印流程，将文档打印输出得到防伪文档，参见图4和图5，图5为图4中防伪文档右上方的局部放大示意图，可以看出防伪底纹生成在文档中。
本实施例中还提供一种利用前述生成方法所形成的防伪文档，包括纸张、设于纸张上的文字和防伪图案，防伪图案由具有绿噪特征的纹理形成，同时，防伪图案优选设有多个且均匀铺设在文字的下层形成了防伪底纹。
形成的防伪文档在不影响文字视觉质量的前提下将具有防伪信息的图案作为底纹铺在文字的底部，既不容被仿造也不容易被复制，实现合同、票据等文档的印刷防伪，其体现出的防伪性能在如下两方面：
(1)、难以仿造：防伪图案由具有绿噪特征的纹理形成，绿噪在空间域中纹理呈无规律呈随机分布，难以被仿造，增加伪造者仿造底纹的难度；
(2)、难以复制：复制过程遭受的再次扫描(主要包含A/D转换和采样攻击)、印刷(主要包含D/A转换攻击)和识别(主要包含A/D转换和采样攻击)，绿噪频谱特征再难保持，因此，本实施例的防伪文档复制难度极高；
另外，防伪信息在傅立叶空间中的中频区域，而文字信息在傅立叶空间主要分布在低频和高频区域，因此，文字信息对具有绿噪特征的防伪图案干扰甚微，稳定性高。
本实施例中还提供一种基于绿噪特征的防伪文档的识别方法，包括以下步骤：
(1)、识别防伪图案
参见图6，启动智能手机摄像头，扫描防伪文档纸质文件，获得防伪文档的数字图像，本实施例中利用Freeman链码对获得的轮廓形状进行编码，如果识别的轮廓的Freeman链码与设定的轮廓的Freeman链码不一致时，防伪识别验证结束，此防伪文档为伪造文档；如果识别的轮廓的Freeman链码与设定轮廓的Freeman链码一致时，识别出数字图像中的防伪图案，进行下一步识别；
(2)、分割防伪图案
根据步骤(1)识别出的防伪图案，根据防伪图案轮廓的外接矩形分割出带有文字信息的防伪图案；
(3)、去除文字信息
基于全变分模型的图像修补方法或者基于卷积神经网络的图像修复方法去除步骤(2)分割出的防伪图案中的文字信息，得到去除文字信息的防伪图案；
(4)、傅里叶变换
对去除文字信息的防伪图案做傅里叶变换，统计获得频谱能量分布的标准偏差，如果获得的标准偏差与前述所得频谱能量分布标准偏差σg之差小于1.5，则判断识别到了绿噪，其防伪信息存在，文档为防伪文档；否则防伪信息不存在，文档为伪造文档。

Claims (7)

1.一种基于绿噪特征的防伪文档的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、生成具有绿噪特征的纹理，纹理的生成方法为：选择logo图案，获得logo图像中的灰度值g，利用带阻滤波器生成特定分布特征的绿噪纹理，带阻滤波器为
Figure FDA0003062031110000011
其中，a的值为0.086，f表示傅立叶空间的频率，
Figure FDA0003062031110000012
u和v为傅立叶空间的两个坐标值；σ为决定绿噪的傅立叶空间的形状特征的参数，fc表示主频率，影响防伪信息抗印刷和扫描的鲁棒性，fc的计算方法为：
Figure FDA0003062031110000013
上式中，g即为前述灰度值，num—average为参数；根据参数σ获得绿噪纹理在傅立叶空间的频谱能量分布的标准偏差值，记为σg，作为预设的标准偏差值；
步骤(2)、获得到防伪图案，防伪图案的获得方法为：根据logo图案的形状在步骤(1)得到的纹理中进行切割而得；
步骤(3)、形成防伪文档，防伪文档的形成方法为：获取文档信息，在文档中铺设防伪图案，然后将文档打印输出而得。
2.根据权利要求1所述的基于绿噪特征的防伪文档的生成方法，其特征在于：所述具有绿噪特征的纹理采用带阻滤波器生成。
3.根据权利要求1所述的基于绿噪特征的防伪文档的生成方法，其特征在于：设定生成绿噪的参数包括logo图案的颜色信息。
4.根据权利要求3所述的基于绿噪特征的防伪文档的生成方法，其特征在于：所述logo图案的颜色信息包括灰度值。
5.根据权利要求1所述的基于绿噪特征的防伪文档的生成方法，其特征在于：所述文档信息包括文档页面大小。
6.一种基于绿噪特征的防伪文档的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、扫描如权利要求1所述的防伪文档，获得文档的数字图像，判断防伪图案是否存在，如果防伪图案不存在，则该文档为伪造文档，识别结束；如果防伪图案存在，则继续识别；
步骤(2)、获得各个防伪图案在文档中的位置信息，提取出各个防伪图案；
步骤(3)、去除提取出的防伪图案中的文字内容，对防伪图案做傅里叶变换，获得防伪图案的噪声特征；
步骤(4)、判断防伪图案的噪声特征与预设的标准偏差值是否一致，如果一致则为防伪文档，否则为伪造文档。
7.根据权利要求6所述的基于绿噪特征的防伪文档的识别方法，其特征在于：所述噪声特征为频谱能量分布标准偏差，防伪图案的纹理形成时设置的参数包括所述预设的标准偏差值。
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