CN112650992A - 一种基于数字水印的文档追踪加密方法 - Google Patents

一种基于数字水印的文档追踪加密方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数字水印的文档追踪加密方法，包括两个过程：水印嵌入水印读取。水印嵌入步骤A1，将原始的Word或PDF文件统一转成JPG格式的图像文档；步骤A2，对图像文档进行预处理，包括二值化、文字区域选取、行切分、字切分等；步骤A3，二进制信息使用CRC‑4计算出校验码拼接原信息；步骤A4，将完整数据循环嵌入图像文件中完成水印嵌入过程。水印读取步骤B1，使用采集设备将纸质文档转为图像；步骤B2，图像预处理，包括矫正、去印章、缩放到原图宽度、二值化、文字区域选取、行切分、字切分等；步骤B3，根据获取到的字距计算出水印信息；步骤B4，校验水印信息返回通过校验的二进制信息完成水印解密过程。

Description

一种基于数字水印的文档追踪加密方法
技术领域
本发明属于信息处理与管理技术领域，尤其涉及一种基于数字水印的文档追踪加密方法。
背景技术
随着科技和经济的发展以及互联网的普及，文档已经成为了人们拿起法律武器保护自身合法利益的保障。由于一份重要的文档包含很长篇幅的内容，在计算机普及的时代，往往选择发送电子文档给对方提前审核，现场直接盖章，节约双方时间。对于电子文档的出处如果能够得到有效的校验，将大大提高文档的安全性。
发明内容
目前电子文档加密数字水印技术，电子文档打印成纸质文档后将失去对文档的安全保护，因此本发明提供了一种基于数字水印的文档追踪加密方法，利用人眼对细微文字距离不敏感特性，将信息隐藏于文字间，其实现过程包括水印嵌入过程、水印读取过程。
本发明具体包括如下步骤：
步骤1，对原始文件进行处理，完成水印嵌入；
步骤2，对待校验文档进行水印读取，完成文档校验。
步骤1包括：
步骤A1，将原始文件统一转成JPG格式的图像；
步骤A2，对图像进行预处理，获取文字坐标信息；
步骤A3，使用CRC-4计算得到完整数据；
步骤A4，将完整数据循环嵌入图像文件中完成水印嵌入过程。
步骤A1中，所述原始文件包括doc、docx、pdf格式的文件。
步骤A2包括：对图像进行二值化处理，识别出文字区域，进行逐行扫描，统计每行的像素量并存储，如果行像素数小于参考值，则判定是每行的空白间隙，提取每行之间的空白间隙，实现行切分；对每行，检测文字间的间隙，垂直方向切分出每个文字，最终获取文字坐标；根据文字坐标数据计算可嵌入水印的位置。
步骤A3包括：使用CRC-4计算需要嵌入水印信息的校验码，水印信息为随机生成的六位二进制串，水印信息拼接校验码获得完整数据。
步骤A4包括：根据步骤A2中计算出的文字坐标数据和可嵌入水印的位置，以及需要嵌入的二进制水印信息长度，水印信息长度为预先设置的二进制串加四位校验码的总长度，计算出可循环嵌入次数t＝l/(j+1)，l表示可嵌入水印的位置的数量(比如如果取值为6，则表示可嵌入水印的位置有6个)，j为二进制水印信息长度，当t大于等于1时，开始执行如下水印嵌入操作，否则无法嵌入：
采用字符距离标记的方式实现数据标识，标记符分为两种：信息标记符和结束标记符；
信息标记符是指：标记位起，前后字符位置距离相差4px和0px，分别对应1和0；
结束标记符是指：标记位起，前后字符位置距离相差6px；
根据信息标记符和结束标记符，循环移动目标文字，直至覆盖全文，完成水印嵌入。
步骤2包括：
步骤B1，将待校验的纸质文档转为图像；
步骤B2，进行图像预处理，获取文字坐标信息；
步骤B3，根据文字坐标信息计算出水印信息；
步骤B4，校验水印信息，返回通过校验的二进制信息，完成水印解密过程。
步骤B2包括：
将纸质文档转为图像，使用OpenCV的图像灰度以及二值化技术将图像转为黑白图，选取白色区域，使用黑帽算法突显文字内容，选取文字区域外接矩形并使用OpenCV中仿射变换将图像等比例投影到与原文档等宽的新图像G上；
通过检查红色像素判断图像G是否存在印章，使用OpenCV中的图像转HVS色域，将色值在(156，43，46)到(180，255，255)，(0，43，46)到(9，255，255)之间的像素提取并写入到新建图像中，新建图像与图像G尺寸相等，使用OpenCV中轮廓查找方法提取新建图像中的印章轮廓区域，在印章轮廓区域内将有效像素替换为白色，实现去印章；
对根据以上处理后得到的图像，使用步骤A2中的方法获取可嵌入水印的位置。
步骤B3包括：根据步骤B2中得到的可嵌入水印的位置，按照信息标记符规范获取二进制信息，使用结束标记符的特征将整段信息拆分为多段二进制信息。
步骤B4包括：根据步骤B3所获得的二进制信息，循环使用CRC-4方式校验，如果校验结果无余数，则表示校验通过，将通过校验且出现频率最高的校验结果作为正确的结果返回。
有益效果：
本发明补充了市面上针对纸质文档的数字水印加密技术的空缺，且嵌入的水印具有不可见性，通过大量测试、验证，使用了去噪算法，去印章，优化了水印提取的算法，大大地提高了水印提取的正确性，水印识别平均耗时约500毫秒，可以有效的降低人工检验的成本。通过该技术对相关文档进行加密，从而保证文档来源的可靠性。进而可以对加密的文档进行验印操作，从而确保该文档来源的正确性，以防文档被恶意篡改。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是CRC-4获取校验码过程。
图2是CRC-4校验数据过程。
图3是文档嵌入水印过程示意图。
图4是识别图像预处理过程示意图。
图5是根据坐标信息获取、校验水印信息流程示意图。
图6是根据文字坐标以及嵌入规则选取的目标文字示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图3、图4、图5所示，本发明提供了一种基于数字水印的文档追踪加密方法，包括：
水印嵌入过程：
步骤A1，将原始文件统一转成JPG格式的图像文档；
步骤A2，对图像文档进行预处理，包括二值化、文字区域选取、行切分、字切分等，最终获取文字坐标信息；
步骤A3，使用CRC-4计算得到完整数据；
步骤A4，将完整数据循环嵌入图像文件中完成水印嵌入过程。
水印读取过程：
步骤B1，使用采集设备将纸质文档转为图像；
步骤B2，图像预处理，包括矫正、去印章、缩放到原图宽度、二值化、文字区域选取、行切分、字切分等，最终获取文字坐标信息；
步骤B3，根据获取到的字距计算出水印信息；
步骤B4，校验水印信息返回通过校验的二进制信息完成水印解密过程；
步骤A1中，原始的文件为doc、docx或者pdf格式的文件。
步骤A2包括：对图像(2480px*3500px)进行二值化处理，然后识别出文字区域，进行逐行扫描，将统计每行的像素量并存储，如果行像素数小于参考值(一般设置为50像素)，则判定是每行的空白间隙，提取每行之间的空白间隙，实现行切分；对每行，检测文字间的间隙，垂直方向切分出每个文字，最终获取文字坐标。根据文字坐标数据计算可嵌入水印的位置(每行位置第一位以及最后一位，符号位后且字符前空隙距离大于30px)。
步骤A3包括：使用CRC-4计算需要嵌入水印信息的校验码，水印信息为随机生成的六位二进制串，水印信息拼接校验码获得完整数据。例如，将二进制码(例：101010)，共m位，使用CRC-4作为校验方式，其多项式为：G(x)＝x4+x+1，由多项式计算获得除数第0，第1，第4位为1，即10011作为除数，共5(k)位，余数位低于除数一位，可获取补位位数：i＝k-1，完整数据位数：j＝m+k-1，原数据补齐4位0可得数据(1010100000)，使用模二除法获取余数(111)，不够4位补齐0即获取校验码(0111)，保存完整数据(1010100111)，如图1所示。
步骤A4包括：根据步骤A2中计算出的文字坐标数据和可嵌入水印的位置，以及需要嵌入的二进制水印信息长度，水印信息长度为预先设置的二进制串加四位校验码的总长度，计算出可循环嵌入次数t＝l/(j+1)，l表示可嵌入水印的位置的数量，j为二进制水印信息长度，当t大于等于1时，开始执行如下水印嵌入操作，否则无法嵌入：
图像嵌入数据：采用字符距离标记的方式实现数据标识，标记符分为两种：信息标记符(标记位起，前后字符位置距离相差4px/0px，分别对应1/0)，结束标记符(标记位起，前后字符位置距离相差6px)。根据以上特征，循环移动目标文字，如图6中方框标记位置，直至覆盖全文即完成水印嵌入。
步骤B1包括：使用采集设备将纸质文档转换为电子图像。
步骤B2包括：
对纸质文档图像进行裁剪矫正：使用OpenCV的图像灰度以及二值化技术将图像转为黑白图，选取白色区域，使用黑帽算法突显文字内容，选取文字区域外接矩形并使用OpenCV中仿射变换将图像等比例投影到与原文档等宽的新图像上；
去印章：通过检查红色像素判断是否存在印章，使用OpenCV中的图像转HVS色域，将色值在(156，43，46)到(180，255，255)之间的像素提取并写入到新建图像中(与原图像尺寸相等)，使用OpenCV中轮廓查找方法提取新图像中的印章轮廓区域，在轮廓区域内将有效像素替换为白色实现去印章效果。
对根据以上处理后得到的图像，使用步骤A2中的方法获取可嵌入水印的位置。
步骤B3包括：根据步骤B2中得到的可嵌入水印的位置，按照信息标记符规范获取二进制信息，使用结束标记符的特征将整段信息拆分为多段二进制信息。如全文获取水印内容为1010100111 1010100111 1010，1和0为水印内容标志，空格为分段符，全文内容可拆分为两段1010100111于一段1010，丢弃不长度不足的信息，两段1010100111参与校验。
步骤B4包括：根据步骤B3所获得的二进制段循环使用CRC-4方式校验，正确结果无余数，如图2所示。将通过校验且权重最高值作为正确的结果返回，通过系统验证。
本发明提供了一种基于数字水印的文档追踪加密方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种基于数字水印的文档追踪加密方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，对原始文件进行处理，完成水印嵌入；
步骤2，对待校验文档进行水印读取，完成文档校验。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤A1，将原始文件统一转成JPG格式的图像；
步骤A2，对图像进行预处理，获取文字坐标信息；
步骤A3，使用CRC-4计算得到完整数据；
步骤A4，将完整数据循环嵌入图像文件中完成水印嵌入过程。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A1中，所述原始文件包括doc、docx、pdf格式的文件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤A2包括：对图像进行二值化处理，识别出文字区域，进行逐行扫描，统计每行的像素量并存储，如果行像素数小于参考值，则判定是每行的空白间隙，提取每行之间的空白间隙，实现行切分；对每行，检测文字间的间隙，垂直方向切分出每个文字，最终获取文字坐标；根据文字坐标数据计算可嵌入水印的位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤A3包括：使用CRC-4计算需要嵌入水印信息的校验码，水印信息为随机生成的六位二进制串，水印信息拼接校验码获得完整数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A4包括：根据步骤A2中计算出的文字坐标数据和可嵌入水印的位置，以及需要嵌入的二进制水印信息长度，水印信息长度为预先设置的二进制串加四位校验码的总长度，计算出可循环嵌入次数t＝l/(j+1)，l表示可嵌入水印的位置的数量，j为二进制水印信息长度，当t大于等于1时，开始执行如下水印嵌入操作，否则无法嵌入：
采用字符距离标记的方式实现数据标识，标记符分为两种：信息标记符和结束标记符；
信息标记符是指：标记位起，前后字符位置距离相差4px和0px，分别对应1和0；
结束标记符是指：标记位起，前后字符位置距离相差6px；
根据信息标记符和结束标记符，循环移动目标文字，直至覆盖全文，完成水印嵌入。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2包括：
步骤B1，将待校验的纸质文档转为图像；
步骤B2，进行图像预处理，获取文字坐标信息；
步骤B3，根据文字坐标信息计算出水印信息；
步骤B4，校验水印信息，返回通过校验的二进制信息，完成水印解密过程。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤B2包括：
将纸质文档转为图像，使用OpenCV的图像灰度以及二值化技术将图像转为黑白图，选取白色区域，使用黑帽算法突显文字内容，选取文字区域外接矩形并使用OpenCV中仿射变换将图像等比例投影到与原文档等宽的新图像G上；
通过检查红色像素判断图像G是否存在印章，使用OpenCV中的图像转HVS色域，将色值在(156，43，46)到(180，255，255)，(0，43，46)到(9，255，255)之间的像素提取并写入到新建图像中，新建图像与图像G尺寸相等，使用OpenCV中轮廓查找方法提取新建图像中的印章轮廓区域，在印章轮廓区域内将有效像素替换为白色，实现去印章；
对根据以上处理后得到的图像，使用步骤A2中的方法获取可嵌入水印的位置。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤B3包括：根据步骤B2中得到的可嵌入水印的位置，按照信息标记符规范获取二进制信息，使用结束标记符的特征将整段信息拆分为多段二进制信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤B4包括：根据步骤B3所获得的二进制信息，循环使用CRC-4方式校验，如果校验结果无余数，则表示校验通过，将通过校验且出现频率最高的校验结果作为正确的结果返回。
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