CN111784554A - 印章嵌入信息的处理方法、数字水印提取方法和印章处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印章嵌入信息的处理方法，包括生成方法和认证方法，所述生成方法的步骤中含有：输入印章和输入需嵌入的信息；将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像；所述的认证方法包含有：采集包含嵌入码的印章图像；将包含嵌入码的印章图像定位认证，反馈出嵌入的信息。它能够将信息附于印章图像中，它克服了电子印章打印后失去效力的问题，信息中可以包括身份信息，使得被打印的每一枚电子印章，仍能追溯出其身份信息。

Description

印章嵌入信息的处理方法、数字水印提取方法和印章处理 系统

技术领域

本发明涉及一种印章嵌入信息的处理方法、数字水印提取方法和印章处理系统。

背景技术

目前，通常，印章分为两类：物理印章和电子印章。物理印章以实体形式存在，通常应用于传统纸质文件盖章，而电子印章加盖在电子文档上，通常用于电子文稿之间的认证，基于数字签名技术，防伪防假冒，安全性很高，能够对企业网上的信息传输进行有效的保护和安全的加密。

但是，电子印章的效益不能脱离电子文稿，若通过普通打印机将带有电子印章的电子文书打印在纸介质上时，其法律效力相当于原件的复印件；通过专控打印机将带有电子印章的电子文书打印在纸介质上时，其法律效力还只限于系统内部。

那么，如何设计一种包含信息的可供打印的电子印章，使得该电子印章即使被打印，仍然能够通过扫描的方式追溯出该印章所隐藏的身份信息。另外，如何保证打印出的电子印章不被盗印复印，也是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种印章嵌入信息的处理方法，它能够将信息附于印章图像中，它克服了电子印章打印后失去效力的问题，信息中可以包括身份信息，使得被打印的每一枚电子印章，仍能追溯出其身份信息。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种印章嵌入信息的处理方法，包括生成方法和认证方法，所述生成方法的步骤中含有：

输入印章和输入需嵌入的信息；

将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像；

所述的认证方法包含有：

采集包含嵌入码的印章图像；

将包含嵌入码的印章图像定位认证，反馈出嵌入的信息。

进一步，将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像包括印文提取定位和隐藏信息编码；其中，

印文提取定位：对输入的印章提取出印章图像，检测定位出印章图像中的编码区域；

隐藏信息编码：将信息编码后嵌入编码区域，得到包含嵌入码的印章图像。

进一步，所述印章图像为圆形；编码区域为印章图像中的圆环部位；

所述印文提取定位包括：

利用霍夫变换检测印章图像的大致区域，获得印章图像的圆心和半径的数据；

除去不必要的留白区域，利用水平投影和垂直投影获得印章图像的最小外接矩形；

利用环投影的方式，确定出圆环的编码区域。

进一步，所述隐藏信息编码包括：

将编码区域分割为多个编码子区域；

将信息转化为二进制信息码，将至少包括二进制信息码的编码依次嵌入到各编码子区域中；或者是：将信息转化为二进制信息码，将至少包括二进制信息码的编码加密后依次嵌入到各编码子区域中；

其中，将编码区域分割为多个编码子区域具体为：

在编码区域设置编码位置起始参考，以编码位置启示参考为基准划分多个编码子区域，其中，编码位置起始参考为编码区域内的某一定位点和印章图像圆心的连线；编码子区域为以该连线为基准划分并以印章图像圆心为扇形中心的扇形区域。

进一步，提供了多种添加嵌入码的方式，其中弧线编码方式：编码中的二进制信息码为1，则在对应的编码子区域中添加防伪线；当编码中的二进制信息码为0，则直接跳过对应的编码子区域；点阵编码方式：编码中的二进制信息码为1，则在对应的编码子区域边缘添加白色像素点；当编码中的二进制信息码为0，则直接跳过对应的编码子区域。

进一步，认证方法具体包括：

采集某一次待测的包含嵌入码的印章图像；

定位出印章图像的区域，确定编码区域；

从编码区域中的嵌入码中解码获得信息；其中，解码包括：

从相应的编码子区域中读出编码，将编码中的二进制信息码转换为信息；或者是从相应的编码子区域中读出编码，将编码解密，将解密的编码中的二进制信息码转换为信息。

进一步，为了实现印章的防盗印检测，减小了印章被多次复印的冒用风险，生成方法还包括：

在印章图像中嵌入数字水印；

在印章图像中嵌入数字水印包括：

除去包含嵌入码的编码区域，对保留下来的图像进行置乱操作后再分块处理后，计算图像的特征值矩阵；

对特征值矩阵进行离散余弦变换DCT，根据水印信息和设定的嵌入阈值修改DCT系数矩阵的相应相位系数；

对特征值矩阵进行逆DCT变换后与原始特征值的差为增量矩阵，依据增量矩阵，在每个分块中进行像素翻转，再加入包含嵌入码的编码区域生成嵌入水印的印章图像。

本发明还提供了一种数字水印提取方法，它用于提取印章嵌入信息的处理方法中的数字水印，方法的步骤中含有：

除去嵌入水印的印章图像中包含嵌入码的编码区域，根据置乱秘钥对留下的印章图像进行置乱，对图像的特征值矩阵进行离散余弦变换DCT，得到相应DCT系数，并在该DCT系数中提取中高频对应位的DCT系数；

根据正确提取率判别真伪。

本发明还提供了一种印章处理系统，它包括：

客户端，所述客户端适于输入印章和输入需嵌入的信息；

服务器，所述服务器适于将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像。

进一步，它用于实施印章嵌入信息的处理方法；其中，

所述客户端还适于采集某一次待测的包含嵌入码的印章图像；

所述服务器还适于从嵌入码中解码获得信息。

采用了上述技术方案后，本发明方法得到的包含嵌入码的印章图像，这种印章嵌入码具有隐藏信息，隐藏信息包括但不限于身份信息，其克服了电子印章打印后失去效力的问题，使得被打印的每一枚电子印章，仍能追溯出其身份信息；另外，基于数字水印的防盗印检测，减小了印章被多次复印的冒用风险。

附图说明

图1为本发明的印章处理系统的原理框图。

图2（a）为本发明的印章嵌入码效果示意图一；

图2（b）为本发明的印章嵌入码效果示意图二。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

一种印章嵌入信息的处理方法，包括生成方法和认证方法，所述生成方法的步骤中含有：

输入印章和输入需嵌入的信息；

将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像；

所述的认证方法包含有：

采集包含嵌入码的印章图像；

将包含嵌入码的印章图像定位认证，反馈出嵌入的信息。

在本实施例中，隐藏信息包括但不限于印章的身份信息。

进一步，将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像包括印文提取定位和隐藏信息编码；其中，

印文提取定位：对输入的印章提取出印章图像，检测定位出印章图像中的编码区域；

隐藏信息编码：将信息编码后嵌入编码区域，得到包含嵌入码的印章图像。

具体地，在本实施例中，所述印章图像为圆形；编码区域为印章中的圆环部位；但是不限于此；

所述印文提取定位包括：

利用霍夫变换检测印章图像的大致区域，获得印章图像的圆心和半径的数据；其中，由于圆上任意一点可以用极坐标方式表示，若知道印章图像上的像素点和圆半径，旋转一周则中心点处的坐标值必然最强，很可能就圆形中心，得到印章图像的圆心半径；

除去不必要的留白区域，利用水平投影和垂直投影获得印章图像的最小外接矩形；其中，水平投影即二维图像按行向y轴方向投影，垂直投影是指二维图象按列向x轴方向投影。投影的结果可以看成是一维图像。由于印章图像的外围是圆环区域，所以使用霍夫变化进行检测可能有位置上的偏移。真实的最大外圆区域会大于等于所检测的区域。因此，以现在圆环位置向外延伸寻找最大连通的像素区域，判定为外圆的边，从而校正圆心的位置；

利用环投影的方式，确定出圆环的编码区域；其中，根据已经获得的圆环区域，由圆心位置沿半径方向向外投影，即计算一圈的像素点数目，圆环区域应为最外侧的连通区域，从而得到内圆的边界位置。获得了圆环编码区域的内圆和外圆位置。

进一步，所述隐藏信息编码包括：

将编码区域分割为多个编码子区域；

将信息转化为二进制信息码，将至少包括二进制信息码的编码依次嵌入到各编码子区域中；此处，编码可以加密后依次嵌入到各编码子区域中。

具体地，将编码区域分割为多个编码子区域具体为：

在编码区域设置编码位置起始参考，以编码位置参考为基准分割成多个编码子区域。

在本实施例中，编码位置起始参考为编码区域内的某一定位点和印章图像圆心的连线；

编码子区域为以该连线为基准划分并以印章图像圆心为扇形中心的扇形区域；扇形区域对应的圆心角包括但不限于10°。

具体地，编码还包括添加在二进制信息码后的校验码。

具体地，可使用两种不同的编码方式，其中弧形编码方式为：当编码中的二进制信息码为1，则在对应的编码子区域中添加防伪线；当编码中的二进制信息码为0，则直接跳过对应的编码子区域，如图2（a）所示。

其中点阵编码方式为：当编码中的二进制信息码为1，则在对应的编码子区域中添加白色像素点阵；当编码中的二进制信息码为0，则直接跳过对应的编码子区域。图2中展示两种不同的编码方式下，包含印章嵌入码的电子印章图像，如图2（b）所示。

进一步，认证方法具体包括：

采集某一次待测的包含嵌入码的印章图像；

利用指定的扫描仪扫描得到印章的图像，扫描得到的印章图像是摆正的状态，霍夫变化检测出圆章的位置，使用垂直投影和水平投影得到圆章的最小外接矩形，适当调整后确定圆章圆心和半径数值，利用环投影定位出圆章的圆环区域，即确定包含印章嵌入码的编码区域；

从编码区域中的嵌入码中解码获得信息；其中，解码包括：

从相应的编码子区域中读出编码，将编码中的二进制信息码转换为包括身份信息的信息；其中，通过定位点定位到编码位置后，每隔一个10°读取下编码信息，其中使用弧线编码的方式时，利用霍夫变化检测直线法检测区域内是否存在直线，从而在整个圆环读出编码信息；使用点阵编码的形式时，统计扇形区域内的彩色像素数量，依据像素数量判断区域内的编码信息；此处，如果编码为加密编码，则需要将编码解密后，将解密后的编码中的二进制信息码转换为包括身份信息的信息。

其中，加解密过程：数字码数据量小，基于替换和混淆的思路，设置一个密码表，进行数据的替换，位置置乱后增加混淆度，由于秘钥由服务器单方保管，可以通过异或变换增大编码的分散性，不规律性。

进一步，为了实现印章的防盗印检测，减小了印章被多次复印的冒用风险，生成方法还包括：

在印章图像中嵌入数字水印；在本实施例中，通过嵌入半脆弱的数字水印方式，支持电子印章的一次打印但不利二次复印和检测印文图像是否是多次复印的图像。水印嵌入位置仅在除圆环编码区域的文字部分；

具体地，在印章图像中嵌入数字水印包括：

除去圆环编码区域，保留下内部文字部分，对图像进行置乱操作后，将印章图像分块处理，计算图像的特征值矩阵；

对特征值矩阵进行离散余弦变换DCT，根据水印信息和设定的嵌入阈值修改DCT系数矩阵的相应相位系数；

对特征值矩阵进行逆DCT变换后与原始特征值的差为增量矩阵，依据增量矩阵，在每个分块中进行像素翻转，再加入包含嵌入码的编码区域生成嵌入水印的印章图像。

在本实施例中，对嵌入数字水印信息后的DCT系数矩阵进行DCT逆变换并与图像原先的特征值矩阵做差后得到增量矩阵；增量矩阵反映了对应分块增减的黑色像素点数量,翻转分块中的可翻转像素点直到符合要求，逆置乱后得到含有数字水印的印章图像。

具体地，计算图像的特征值矩阵过程主要包括：

去除印章的圆环编码区域，仅保留下内部的文字部分，仅对内部的数据进行修改。分别计算每个想像素点的可翻转系数，得到可翻转系数矩阵。

通过置乱处理使得印章图像的黑色像素点能够均匀分布在整幅图片中，图像置乱密钥记为 k，依据 k同时对图像矩阵和可翻转系数矩阵进行置乱。特征值矩阵的数值是相对应的图像某一分块中的黑色像素点数量，所有各分块中的黑色像素点数量组成了图像的特征值矩阵，而分块大小由图像尺寸和水印长度决定。

实施例二

一种数字水印提取方法，它用于提取实施例一中的印章嵌入信息的处理方法中的数字水印，方法的步骤中含有：

除去圆环编码区域，保留下内部文字部分;

根据置乱秘钥对包含水印的印章图像进行置乱，计算图像的特征值矩阵，即对应分块的黑色像素值数量；

对特征值矩阵进行离散余弦变换DCT，得到嵌入水印印章图像的DCT系数，遍历嵌入时相对应位置的系数；根据系数的正负值判断水印的0,1信息，获得水印序列。

提取后，通过计算数字水印序列的正确提取率，即正确提取位数和嵌入总字符的比率，通过阈值判断印章真伪性。

实施例三

一种印章处理系统，它包括：

客户端，所述客户端适于输入印章和输入隐藏信息；

服务器，所述服务器适于将隐藏信息嵌入印章的印章图像中生成包含隐藏信息的印章图像。

具体地，印章处理系统用于实施实施例一中的印章嵌入信息的处理方法；其中，

所述客户端还适于采集某一次待测的印章嵌入码；

所述服务器还适于从印章嵌入码中解码获得隐藏信息。

数字水印的嵌入和提取可以在服务器中实现。

具体地，在印章嵌入码的生成过程中，用户选择需要的印章和输入对应的文件信息，服务器收到用户的需求后，对该印章自动生成一个身份信息，备份到数据库；对印章图像进行提取编码区域，嵌入身份信息，并做好防伪数字水印，以便将印章嵌入码打印到纸质文件上。

在待测印章的解码和识别过程中，用户将纸质文件上的印章扫描提交至服务器，服务器对印章图像进行印文的提取定位，信息编解码和数字水印的防盗检测过程，检测出印文的身份信息和真伪性，通过数据库查询，返回印章嵌入码对应的文件信息和生成时间。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种印章嵌入信息的处理方法，其特征在于包括生成方法和认证方法，所述生成方法的步骤中含有：

输入印章和输入需嵌入的信息；

将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像；

所述的认证方法包含有：

采集包含嵌入码的印章图像；

将包含嵌入码的印章图像定位认证，反馈出嵌入的信息。

2.根据权利要求1所述的印章嵌入信息的处理方法，其特征在于，

将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像包括印文提取定位和隐藏信息编码；其中，

印文提取定位：对输入的印章提取出印章图像，检测定位出印章图像中的编码区域；

隐藏信息编码：将信息编码后嵌入编码区域，得到包含嵌入码的印章图像。

3.根据权利要求2所述的印章嵌入信息的处理方法，其特征在于，

所述印章图像为圆形；编码区域为印章图像中的圆环部位；

所述印文提取定位包括：

利用霍夫变换检测印章图像的大致区域，获得印章图像的圆心和半径的数据；

除去不必要的留白区域，利用水平投影和垂直投影获得印章图像的最小外接矩形；

利用环投影的方式，确定出圆环的编码区域。

4.根据权利要求2所述的印章嵌入信息的处理方法，其特征在于，

所述隐藏信息编码包括：

将编码区域分割为多个编码子区域；

将信息转化为二进制信息码，将至少包括二进制信息码的编码依次嵌入到各编码子区域中；或者是：将信息转化为二进制信息码，将至少包括二进制信息码的编码加密后依次嵌入到各编码子区域中；

其中，将编码区域分割为多个编码子区域具体为：

在编码区域设置编码位置起始参考，以编码位置启示参考为基准划分多个编码子区域，其中，编码位置起始参考为编码区域内的某一定位点和印章图像圆心的连线；编码子区域为以该连线为基准划分并以印章图像圆心为扇形中心的扇形区域。

5.根据权利要求4所述的印章嵌入信息的处理方法，其特征在于，

编码中的二进制信息码为1，则在对应的编码子区域中添加防伪线；当编码中的二进制信息码为0，则直接跳过对应的编码子区域；

或是：编码中的二进制信息码为1，则在对应的编码子区域边缘添加白色像素点；当编码中的二进制信息码为0，则直接跳过对应的编码子区域。

6.根据权利要求4所述的印章嵌入信息的处理方法，其特征在于认证方法具体包括：

采集某一次待测的包含嵌入码的印章图像；

定位出印章图像的区域，确定编码区域；

从编码区域中的嵌入码中解码获得信息；其中，解码包括：

从相应的编码子区域中读出编码，将编码中的二进制信息码转换为信息；或者是从相应的编码子区域中读出编码，将编码解密，将解密的编码中的二进制信息码转换为信息。

7.根据权利要求1所述的印章嵌入信息的处理方法，其特征在于生成方法还包括：

在印章图像中嵌入数字水印；

在印章图像中嵌入数字水印包括：

除去包含嵌入码的编码区域，对保留下来的图像进行置乱操作后再分块处理后，计算图像的特征值矩阵；

对特征值矩阵进行离散余弦变换DCT，根据水印信息和设定的嵌入阈值修改DCT系数矩阵的相应相位系数；

对特征值矩阵进行逆DCT变换后与原始特征值的差为增量矩阵，依据增量矩阵，在每个分块中进行像素翻转，再加入包含嵌入码的编码区域生成嵌入水印的印章图像。

8.一种数字水印提取方法，其特征在于，它用于提取如权利要求7中所述的印章嵌入信息的处理方法中的数字水印，方法的步骤中含有：

除去嵌入水印的印章图像中包含嵌入码的编码区域，根据置乱秘钥对留下的印章图像进行置乱，对图像的特征值矩阵进行离散余弦变换DCT，得到相应DCT系数，并在该DCT系数中提取中高频对应位的DCT系数；

根据正确提取率判别真伪。

9.一种印章处理系统，其特征在于，它包括：

客户端，所述客户端适于输入印章和输入需嵌入的信息；

服务器，所述服务器适于将信息编码后嵌入印章的印章图像中生成包含嵌入码的印章图像。

10.根据权利要求9所述的印章处理系统，其特征在于，它用于实施如权利要求1至7中任一项所述的印章嵌入信息的处理方法；其中，

所述客户端还适于采集某一次待测的包含嵌入码的印章图像；

所述服务器还适于从嵌入码中解码获得信息。

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