CN1646330A - 结合有微结构的图像 - Google Patents

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Abstract

产生结合有微结构的图像的方法，包括以下步骤：获得原始图像；产生微结构；在原始图像的一个区域或全部中加入所述微结构。产生微结构的操作包括从原始微结构形状自动合成微结构要素。

Description

结合有微结构的图像
发明背景
本发明涉及一种结合了宏观和微观级信息的图像，以及一种产生这种图像的方法。大量的微观级的信息可以防止伪造，并作为文件的保护特征。本发明还涉及包括这些保护特征的文件，以及产生这类文件的方法，这种文件可包括例如价值关系商业证书、证书、票证以及个人识别文件。
这里所用的词汇“图像”可以广义的理解为表示可在显示屏上打印或显示的事务的任何直观表示，例如文字、图像、图片、绘图等。
微结构可包含微结构元素，例如文字、标识语、装饰、记号或任何其它微结构。当从特定距离观看时，主要可看见宏观图像。当从近距离观看时，主要可看见微结构。当处于中间距离时，微结构和宏观结构都可见。
现有技术中已经开始尝试产生结合了微观级信息的图像，从远处主要可看见宏观图像，从近处主要可看见微结构。美国专利No.6198545和1995年年会系列、计算机图形处理第219-228页中的V.Ostromoukhov、R.D.Hersch的文章“艺术屏”中公开了称为“艺术屏”的现有技术方法。但是本方法需要图形设计者进行大量工作以产生这种微结构，且本方法仅限于二值图像，即黑白图像或单颜色和白色图像。在欧洲专利申请99114740.6中公开了通过计算色差将微结构合并到图像中的方法。这种方法不能根据图像的局部亮度来修改微结构的深浅度。
在1999年年度会议系列的新加坡’99计算机图形处理第425-432页中由V.Ostromoukhov、R.D.Hersch所著的“多色和艺术抖动处理”的文章中公开一种称为“多色抖动处理”的方法。该方法可以将多个作为屏幕像素且结合了精细微结构的颜色图像合成，其中微结构可以表示例如特征、标识、记号等多种形状，从而提供强大的防伪特征。该公开物还提供了一种迭代技术，用于平衡抖动阵列，但是这种处理很慢而且很麻烦，经常不能达到满意的结果。前述的以及其它已知方法的缺点在于需要大量工作以合成构成所需微结构形状的抖动显示阵。这些工作需要计算机科学专业技术人员建立3D函数、将它们离散化、对产生的抖动值重新编号并对它们进行均衡处理。
另一种在图像内产生微结构的方法基于大型抖动显示阵并使用标准抖动再现最终图像，该抖动显示阵的连续极限值表示该微结构(见Oleg Veryovka和Jphn Buchanan，基于抖动屏幕的图像的半色调技术，图形界面处理，1988-1999，Ed.Scott MacKenzie和JamesStewart，Morgan Kaufmann Publ.或http：//www.graphicsinterface.org/proceedings/1999/106/)。在该文件中，作者说明怎样根据任意灰度级结构或灰度级图像来构造抖动显示阵。它们主要是通过直方图均衡化来确保抖动极限值的均匀分布。通过误差扩散来实现结构控制。但是，当这种方法在微结构中结合文字时，打印的字体形状并不会根据亮度而变化，即字体形状并不会根据局部亮度而变小或变大。这种方法也局限于黑白或单色目标图像。作者没有提供一种可根据结合微结构形状的二值位图来构建抖动显示阵的方法。
在美国专利申请No.60/312170(2001年8月14日申请，申请人为Huver Hu互联网地址 http：//www.amgraf.com/中可见)中公开了另一种在图像内结合微结构的方法，它公开了将灰度种子图像或二值种子图像转换为点分级值的阵列(类似于抖动显示阵)，这种阵列可被用于合成包括微结构的最终图像的Postscript翻译程序使用。但是这种方法只局限于黑白或单色输出图像(二值图像)。另外，种子图像最好为灰度级图像(专利申请No.60/312170中的图10)。由于形状生成是以逐步增加的暗度级、从用户指定的生成中心开始直到二值种子图像给出的形状为止，因此利用二值种子图像，所产生的微结构并不局限于非常简单的形状(专利申请No.60/312170的图13)。该形状不会超出60％的暗度：暗度级是随着独立重叠的几何掩模(例如，三角形，在专利申请No.60/312170的图2、12和13的楔形的所有黑暗部分上可见)的生成而产生的。另外，需要人工交互干预来将种子图像转换为点分级值阵列。
将信息结合在颜色图像中的另一种方法是在保持图像的色度的同时，修改由表示将要嵌入的信息的掩模所指定的位置处的亮度级(见美国专利5530759)。但是，由于所嵌入的信息并不实际用于构成宏观图像，因此不将其作为微结构。如果所嵌入的信息结合在大的均匀表面中，则宏观图像会显著改变，且嵌入的信息可从远距离处看到。另外，掩模是固定的，即它的形状不会随局部亮度或颜色而改变。
另外一个在美国专利5995638中公开的相关发明公开了一种用于验证文件的方法，该文件包括由微结构构成的基本屏幕和用于产生可验证形状的波纹亮度表面的显示屏幕。美国专利申请09/902445描述了一种相似的方法，但是其中基本屏幕和显示屏幕可以执行几何变换，改变频率扭曲屏幕。
将微结构结合在图像中不仅涉及艺术图像产生领域，而且还涉及需要防止伪造的文件的产生领域。已知在利用专业打印机和打印技术在特别的基层上特别打印的商业票据，例如钞票中，结合微结构作为保护特征。
所打印的商业票据，例如钞票、凭证、运输票、娱乐事件票和其他票、具有或代表经济价值的赠券或收据的产生中，需要主要注意的是提供足够的防止伪造的保护措施。伪造中所需的难度与商业票据的价值、有效期以及普遍性有关。例如，钞票与任何特别事件没有任何关系，且可保持多年有效，因此需要可实现极难复制的保护特征。另一方面，具有相对有限期限的票，例如运输票，诸如在特定日期对于特定目的地才有效的火车票，或对应特定表演的剧场票需要较低级的保护特征，只要它们可以确保该票据在对应事件的剩余时间内难以复制或与该商业票据的价值相比需要更多技术手段或人工努力来实现就可以。
很多商业票据的有效性验证都经常基于视觉控制。虽然很容易为商业票据提供独特的保护特征，例如加密的条形码或其它码，但是它们的验证需要使用电子处理装置，这在很多场合都是不实际或不够的。
由于商业票据主要基于视觉有效性控制，因此对于伪造者希望伪造的商业票据所具有的价值来说，如果其所使用的特殊基层太难或太昂贵，则只需提供普通的保护特征。使用特殊基层或特殊打印技术的缺点在于不能在不受发行人控制的地点产生商业票据，不论直接还是间接。
考虑到商业网络例如英特网或局域网的广泛使用，需要能够在购买者所处的地方，例如具有PC和标准打印机的家中，产生可视觉验证的打印的商业票据，例如运输票和娱乐事件票。
国际专利申请WO00/67192中公开了一种用于在标准打印机上打印的、具有特定可视觉验证的保护特征的商业票据的产生方法。在前述申请中，根据特定的规则利用该商业票据从而产生对于有知识的人可以视觉识别的图案。这种防止对根据后一种方法产生的票据的伪造的保护在于潜在的伪造者对预定规则的无知。
对预定规则的信赖具有很多缺点。首先必须将该规则通知给需要控制验证的人，在包括很多控制者的时候这变得不实用。第二，该规则必须产生可视觉识别的特征，相应的潜在的伪造者可以根据一定数量的商业票据推导出具有足够相似度的规则，从而利用不同的数据产生伪造物。因此，应当注意由于PC机上相对完善的图像生成和编辑软件的广泛使用，为了视觉上仿效基于上述国际申请WO00/67192中描述的预定规则的真实商业票据上的可识别图案，伪造者利用相对强大的工具可以再现受控的图像和文字。
发明内容
本发明的一个目的是提供结合有微结构的图像，该微结构可被有效的产生。
本发明的另一个目的是在特定应用中提供难以伪造的图像，特别用作文件中的保护特征。
在特定应用中的优点在于提供结合有可快速产生的微结构的图像。
在特定应用中的优点在于提供结合有微结构的图像，该微结构具有高分辨率或高视觉质量。
在特定应用中的优点在于提供结合有微结构的图像，该微结构可以运动。
本发明还有一个目的是提供一种产生这种图像的方法，以及产生包括这种图像的文件的方法。本发明还有一个目的是提供一计算机系统以产生这种图像。
本发明的另一目的是提供一种保密文件，例如商业票据或证书，以及产生这种保密文件的方法，该保密文件很难伪造同时可以实现对其真实性的视觉验证，而且这种保密文件可利用非专业打印系统例如标准PC打印机来打印，或者被显示在电子显示器上。
它的一个优点是提供具有保护特征的保密文件，该保护特征可由验证人视觉验证，而不需要向该人提供隐藏的或编码的保护特征这样的限制性信息，或者其它对于无知的人不能得到的信息。
它的一个优点是提供一种产生保密文件的方法，该保密文件可以快速的产生个人和/或事件特定信息，例如包括与该特定人、目的地或事件相关的信息。
还有一个优点是提供一种方法，客户通过通信网络例如英特网访问数据处理和数据库装置，可以实现安全的将商业票据打印或下载显示在便携式装置显示屏上。
本发明的目的可通过提供产生结合有权利要求1所述的微结构的图像的方法来实现。
本文中所述的产生结合微结构的图像的方法包括：
-获得原始图像；
-产生微结构；和
-在所述原始图像的一个区域或全部中加入所述微结构；
其中产生微结构的操作包括从原始微结构形状自动合成微结构要素。该原始微结构形状在实施例中是二值位图的形式。位图自动合成可以非常有效的快速产生图像，这些图像可以例如根据对应于文件内容的信息，该文件中使用所述图像，结合不同的微结构形状。另外，由于在微结构图像加入时间过程中执行了参数化变换，因此可以快速加入相同微结构的不同实例。本自动抖动阵列合成方法的重要优点在于可以确保结合在图像或保密文件中的微结构在所有的亮度级下(大多数情况下从10％-90％暗度)保持可见。从而可以产生结合有微结构的高质量和安全的图像。
本发明的目的可通过权利要求3所述的方法来实现，该方法可产生结合有微结构的图像。
本文中还描述了产生结合有微结构的图像的方法，包括
-获得原始图像；
-产生微结构；和
在所述原始图像中加入所述微结构；
其中，微结构包括从低频微结构要素产生的低频微结构，和从高频微结构要素产生的高频微结构，低频微结构要素比高频微结构要素大。这两极微结构可以提供非常难以伪造的图像。还可能有更多级的微结构结合在该图像中。
微结构可由文字、图形要素和符号构成。微结构的形状可根据亮度和颜色而变化，该微结构可保护该保密文件的要素，例如文字、相片、图像和可能的背景图案。由于保密文件构建于微结构的表面，因此在不使得在保密文件中产生不连续的情况下，文件要素和微结构要素不会被擦除或修改。另外，由于扭曲变换可以沿保密文件的表面在不同方向并以不同尺寸扭曲该微结构，因此，不可能简单的将个别微结构要素复制和插入其它地方。
本发明还公开怎样利用高频抖动阵列来均衡结合有微结构的图像(下称“微结构图像”)或保密文件。该高频抖动阵列还结合有第二级微结构，可以提供额外的保护。
本发明中还公开具有微结构的微结构图像和保密文件，该微结构中加入有黑/白、颜色墨水，或者可能局部被加入有非标准墨水、或特殊墨水，例如荧光墨水、磷光墨水、金属墨水、虹彩墨水或紫外墨水。掩模可指定目标文件中将被加入特殊墨水的部分，该掩模的形状可以表达一种视觉信息(例如粗体文字字串或符号)。在给定的观察条件下(例如光类型、视角)，该特殊墨水隐藏。在其它观察条件下，该特殊墨水具有使掩模形状(例如，文字或符号)清楚可见的效果。例如在特定的视角，由特殊墨水覆盖的部分被隐藏，而当从其它角度观看时，它变得可见。
本发明还公开一种运动的微结构图像，其中的微结构可随时间而演变，从远处主要可看到图像，而从近处主要可看到演变的微结构。这种运动的微结构图像就像连续的图像实例一样被显示，由于微结构的演变，每个图像实例都不同于前一图像实例。该微结构演变是由参数化的变换来决定的，它的参数作为时间的函数而平滑的改变。
本发明中还公开一种将原始图像或者传统的半色调的图像与微结构图像合并的方法，从而可以在目标图像范围内向微结构提供更多或更少的深浅度。这使得可以产生这样的目标图像，由于多值掩模，该微结构的相对深浅度可在特定的地方缓慢减小和消失。在运动的微结构图像的情况下，该掩模指定图像中将被加入运动的微结构的部分以及不加入微结构的部分。利用多值掩模，微结构的外观可被调节深或相反处于一定范围内，在该范围内人眼在正常的观察距离可以看到该微结构。另外，随时间而演变的掩模值可在嵌入的微结构外观属性中产生明显的变化，这些外观属性包括例如可见度、位置或图像内嵌入的微结构的空间延伸性。
在最佳实施例中，将原始微结构形状嵌入二值位图内，该微结构是由抖动阵列体现的。根据结合有微结构形状的二值位图，可以自动产生抖动阵列。通过利用抖动阵列抖动原始图像并可能地均衡所产生的抖动后的原始图像，可以合成黑-白或多颜色目标图像(或保密文件)。
本发明中还公开一种用于合成保密文件的计算系统，包括用于接收合成保密文件的请求的接口，用于根据文件信息准备数据文件的软件准备模块和用于产生该保密文件的文件产生模块。数据文件的准备可包括产生原始文件图像、微结构形状和可能的变换参数。产生保密文件系统包括微结构的合成、保密文件与所产生的微结构的合成。
本发明中还公开一种用于合成图像的计算系统，包括一接口，用于接收合成微结构图像的请求以及一软件产生模块，用于产生该微结构图像。该请求包括原始图像和微结构形状。通过产生模块首先合成微结构，然后合成结合该微结构的微结构图像，从而产生该微结构图像。
本发明中还公开一种计算系统，可以显示具有随时间而演变的嵌入微结构的目标图像，从远处主要可看到该图像，从近处主要可看到演变的微结构。该计算系统包括一服务器计算系统和一客户计算和显示系统。客户计算和显示系统从服务器计算系统中接收原始颜色图像、微结构数据和微结构演变参数作为输入数据。客户计算和显示系统合成并显示具有嵌入的微结构的目标图像。
本发明的其它目的可通过权利要求34和35所述的产生保密文件的方法来实现。
本发明中公开一种用于产生可打印或显示的保密文件的方法，包括以下步骤：
-选择、得到或构成原始图像；
-选择或得到对应与所述保密文件相关的人、事件或事物的信息；
-产生包括可读微结构要素的微结构，所述微结构要素可提供关于所述人、事件或事物的信息；
-在所述原始图像中加入所述微结构图像。
该微结构可被产生为抖动显示阵，可根据微结构形状例如位图要素而自动合成。
可通过上述的加入方法或半色调处理，将微结构加入到图像中，将抖动显示阵的像素与背景图像的像素比较，例如如果背景图像的像素的灰度级大于抖动显示阵的逆灰度级，则将像素打印为白色，相反则打印为黑色。微结构和图像的合成还包括均衡半色调后图像的步骤。
对于加入步骤，事件或事物特定信息极难从背景或原始图像中分离出来，因此在伪造时很难利用其它信息来替换这些特定信息。该微结构抖动显示阵包括字母和/或数字，这样事件或事物特定信息就可以文字或数字的形式来提供。这使得这些信息可以成为微结构图像的一部分，这些信息包括例如日期、价格、目的地、座位号、个人识别、信用卡号、票处理号或任何特定于事件或事物的信息。该微结构抖动显示阵还包括其它字符、图形元素、标识以及其它特别设计。
原始图像除了随时间而变化的背景图像外，还包括客户的像片表示或肖像，这两种图像彼此合成或重叠。该原始图像还包括书面的票务信息。
本发明的其它目的和优点可从下面结合附图的实施例详细描述中变得明显，这些附图如下。
附图说明
图1A示出抖动显示阵，其中按照抖动极限级的顺序给出微结构，这些抖动极限级在图中以灰度级来表现；
图1B示出图1A中抖动显示阵的一部分的放大图，示出该抖动极限级怎样限定微结构；
图2示出利用图1中的抖动显示阵抖动的具有均匀亮度的补片；
图3示出重叠有扭曲网格的图像；
图4示出指定图像中将被加入微结构(黑色)的部分的掩模；
图5示出通过多颜色抖动图3中的原始图像而获得的微结构图像的一个实例；
图6示出其它微结构图像的实例；
图7A示意性的示出输入信号(或图像)P(x)和抖动极限值G(x)之间的比较，根据该比较可以设定前景或背景颜色；
图7B示出颜色Ca、Cb、Cc和Cd的相对亮度da、db、dc、dd；
图7C示出将颜色Ca、Cb、Cc和Cd的相对亮度da、db、dc、dd转换为对应表面覆盖率的变换；
图8示出用于生成具有变换后微结构的图像的要素；
图9A示意性的示出一原始图像；
图9B示意性的示出铺有原始抖动显示阵空间的抖动显示阵；
图10A示出布置在变换后的抖动显示阵空间中的扭曲网格；
图10B示出位于目标图像上且扭曲后的图10A的网格；
图11A示出指定目标图像中将被加入微结构的部分的掩模；
图11B示出加入有变换后微结构的目标图像的一个实例；
图12示出从目标图像空间映射到变换后的抖动显示阵空间的扭曲变换Tw(x，y)和从变换后的抖动显示阵空间映射到原始抖动显示阵空间的变换Tt(u，v)；
图13A示出说明目标图像空间和变换后的微结构空间之间的扭曲变换的矩形网格和扭曲后的矩形网格；
图13B示出变换后微结构空间中的微结构；
图13C示出在目标图像空间中的相同微结构，它根据图13A中定义的扭曲变换而扭曲；
图14A示出一维彩色CMY图像，其青色、洋红和黄色亮度作为x轴上位置的函数而变化；
图14B示意性的示出图14A中图像的CMY输入亮度与抖动极限值G(x)之间的比较，根据这些比较来设定产生的基本颜色(青色、洋红和黄色)；
图14C示出通过根据图14A的比较而设定的基本颜色组的重叠而产生的颜色；
图15A示出一维彩色CMY图像，其青色、洋红和黄色亮度作为x轴上位置的函数而变化；
图15B示意性的示出图15A中图像的青色输入亮度与抖动极限值G(x)之间的比较，根据这些比较来设定产生的基本青色；
图16A示出离散点的二维抖动显示阵；
图16B示出利用1D抖动显示阵值D(x)对恒定掩模值(x)进行一维抖动，以及产生的微结构图像颜色值C和原始图像重新采样的颜色值Cr的空间分布；
图17示出利用对具有打印体字符A的位图进行细化操作以及所产生的坐标组S1、S2、S3的有规则的列表L1，这些坐标组代表被擦除的离散的轮廓和保留的框架；
图18A和18B示出获得字符A的框架的细化步骤；
图19A和19B示出离散字符A的二重位图；
图20A和20B示出获得二重位图的框架的细化步骤；
图21和22示出交替扩大算法的两个第一步骤；
图23示出用于二重位图的细化步骤(二重位图细化)；
图24示出没有经过均衡的加入后的图像的例子；
图25示出对抖动后图像执行低通滤波以及与原始图片比较产生一delta图像；
图26示出通过后期处理对抖动后图像进行均衡的流程图；
图27示出用于均衡低频微结构的高频艺术微结构的例子；
图28示出低频(LF)抖动阵列、高频(HF)抖动阵列和混合的抖动阵列；
图29A示出产生的混合后的抖动阵列以及使用它来抖动灰度楔形过渡；
图29B示出在50％的中间色调情况下，利用产生的混合后抖动显示阵来抖动恒定亮度补片的局部放大图；
图30示出一原始图像；
图31示出只利用低频抖动显示阵进行抖动后的相同图像；
图32示出通过后期处理抖动和均衡后的相同图像；
图33A示出通过交替扩大实现的抖动显示阵合成以及对应的抖动后的灰度楔形过渡；
图33B示出通过二重侵蚀实现的抖动显示阵合成以及对应的抖动后的灰度楔形过渡；
图34示出一个楔形过渡的例子，其中背景从25％的暗度开始增加并开始保卫前景形状(希伯来字母)，即使在最高暗度也仍然在前景形状和背景形状之间保持一个细的白色间隙；
图35A示出结合有一视觉信息的掩模；
图35B示出在观察条件下的微结构图像，其中清楚的示出微结构图像内的掩模形状；
图36示出结合有微结构的文凭，该微结构中包含文件持有者的名字和发行机构的名称；
图37示出一计算系统，包括用于准备的准备软件模块和用于产生保密文件的保护软件模块；
图38示出一计算系统，包括用于产生微结构图像的产生软件模块；
图39示出一服务器计算系统，它向客户计算和显示系统传送输入的彩色图像、抖动显示阵、运动变换、扭曲变换、基本颜色组以及掩模层；
图40示出一服务器系统，它与客户计算机上运行的设计者程序或设计者applet进行交互；
图41示出结合有运动的微结构图像的网页；
图42示意性的示出本发明分布的数据处理系统，它用于执行本发明产生打印商业票据的方法；
图43以简单的方式示出根据本发明实施例的多个步骤的流程图；
图44像图42一样示意性的示出一娱乐服务器系统，用于执行本发明产生打印商业票据的方法；
图45像图42一样示意性的示出一本地或标准服务器系统，用于执行本发明的产生打印商业票据的方法；
图46示出用于说明根据本发明产生商业票据图像的过程的流程图；
图47示出微结构图像变换为微结构抖动显示阵(图形表示)的变换；
图48示出通过半色调处理提供内容图像和抖动显示阵的过程；
图49示出根据本发明平衡利用内容图像进行半色调后的微结构图像，从而产生用于打印的图像；
图50a-50g示出根据本发明微结构抖动显示阵的字母数字混合编制的多种图形表示；
图51示出根据本发明对打印的商业票据进行视觉验证的过程的流程图；
图52示出利用本发明的方法产生的打印的商业票据的例子；
图52a示出图52中图象的一部分的详细图；
图52b示出图52a中图象的一部分的详细图；和
图53示出将微结构抖动矩阵应用于图像上的例子。
具体实施方式
本发明公开一种保密文件和产生它们的方法，其中通过微结构形成文件信息(文字、照片、图片、图像、背景，统称为“文件要素”)，这些微结构的形状根据文件要素的亮度而变化。另外，微结构自身可包括重要的信息，例如文件所有者的名字、文件的类型、它的有效性以及其它相关的信息，从而可以检查该文件的真实性(例如表示公开或隐藏文件信息的编码)。相同的微结构可以连续的覆盖相同保密文件的多个文件要素。它的连续性使得利用仿造的要素替换单独的文件要素很难实现。
本发明所述的方法还可用于产生结合至少两层信息的艺术图像、图片设计或海报，其中一层信息是宏观级的，另一层信息是局部级的。
另外，由于这些方法可以通过根据参数相关变换简单地改变微结构来产生相同宏观图像的多个实例，因此就像专利申请US09/902227(R.D.Hersch和B.Wittwer于2001年7月11日申请，发明人：EPFL)中所述的那样，可以合成具有多种微结构的图像或具有随时间演化的微结构的图像。
在本发明的下面描述中，被加入微结构的文件或文件要素被称为“文件图像”或简单的称为“图像”。我们可选择使用词汇“文件”、“文件图像”和“图像”。文件、文件图像或图像至少部分被表示为像素阵列，每个像素具有一个亮度值(灰度)或多个亮度值(颜色，例如CMY亮度)。结合微结构的目标文件被称为“保密文件”、“目标图像”、“微结构图像”，或当上下文允许时简称为“图像”。在保密文件中，或在目标图像内，该保密文件或目标图像的至少一部分是由微结构形成的。
词汇“局部亮度”是一种总称，表示一个局部亮度或多个局部亮度，当为多个局部亮度时，图像是具有多个信道的多个图像，例如颜色图像。当所示的是黑白打印的例子时，我们经常使用词汇“暗度”来代替亮度。在这些情况下，暗度表示打印部分即黑色墨水的相对百分比。它相当于词汇“基本颜色亮度”，这个词汇也给出在支撑物(例如打印的基色)上出现的对应的基本颜色的相对百分比。
但是词汇“图像”的特征并不仅在于文件，还在于图像可以用于多种目的，例如在如报纸、显示器等的媒介或全息图、运动图等的光媒介上再现的例图、图片、或风景图案等。输入和目标图像可具有一个单独的亮度信道(例如黑白或单色)或多个亮度信道(例如彩色图像)。另外，目标图像可结合非标准颜色(即不同于青、洋红、黄和黑的颜色)，例如荧光墨水、紫外墨水以及其它特殊墨水，例如金属或虹彩墨水。
原则上，在“本发明背景”部分中描述的艺术屏幕方法可用于产生结合了微观级信息的图像。它产生形状根据局部亮度改变的微结构。但是，由于艺术屏幕局限于二值图像，需要特别的设计工作来产生具有不同亮度的艺术屏幕元素的轮廓，因此用于合成含有微结构的图像的最佳方法基于上述的标准抖动或多颜色抖动方法。
在下文中，不具有形容词“标准”或“多颜色”前缀的词汇抖动同时表示标准抖动和多颜色抖动。标准和多颜色抖动都利用抖动显示阵，该抖动显示阵的抖动极限值分布表现为将成为结果目标图像的一部分的微结构(图1A和1B)。标准抖动和多颜色抖动都可以这样再现输入图像(也称为原始或宏观图像)，即当从近处看时，可看见结合在宏观图像中的微结构，而当从远处看时，主要可看见该宏观图像(图5)。
下文中词汇“抖动显示阵”和“抖动阵列”的使用可互换。抖动阵列是由结合了“抖动极限值”或简单的“抖动值”的“单元”构成的。如本领域技术人员所公知，小的和中间尺寸的抖动显示阵平铺目标图像的表面。但是，在本发明中所用的抖动显示阵可能非常大，最好等于或大于目标图像。
词汇“自动抖动”表示这样的全处理(i)从结合微结构形状的图像或位图中自动生成抖动显示阵；(ii)通过标准抖动或多颜色抖动产生抖动后目标图像和(iii)进行可能的后加工步骤以实现目标图像的均衡化。
本发明中所使用的一些技术，例如指示微结构实例的参数相关转换Tt和偏差转换Tw也在R.D.Hersch和B.Wittwer于2001年7月11日申请的未审专利申请US 09/90227中使用。但是该未审申请主要是关于动画微结构图像，即图像序列和动画的产生，但是本发明主要涉及的是结合了微结构的静态图像和保密文件。但是，本发明中公开的用于抖动显示阵自动合成的方法也可用于具有动画微结构的图像的产生。
标准抖动
标准抖动将亮度转换为表面百分比。前景颜色C的亮度P(x)与抖动极限值G(x)比较，根据该比较(见图7A)，如果P(x)＞G(x)，则将对应位置x设定为前景颜色，如果P(x)＜＝G(x)，则保持其为背景颜色。图1A给出结合微结构“GET READY”的大型抖动显示阵的例子；图1B示出它的局部放大图，图2示出以20％、40％、60％和80％的前景颜色亮度(该前景颜色显示为黑色)对该均匀单度颜色图像的再现。对标准抖动的更加详细的说明可参见H.R.Kang所著的数字颜色半色调，SPIR出版和IEEE出版，第13章，213-231页。
多颜色抖动
多颜色抖动是标准抖动的扩展。在多颜色抖动中，通过将多种基本颜色加权合并，例如将Ca、Cb、Cc和Cd这4种颜色合并产生颜色C。它们各自的加权值分别为da、db、dc和dd(图7B)。多颜色抖动将这些相对加权值转换为相对表面覆盖率。多颜色抖动包括根据区间0..da，da..(da+db)，(da+db)..(da+db+dc)，(da+db+dc)..1，确定极限值G的位置(见图7C)。根据G所处的区间，抖动后的目标图像颜色C(x，y)可采用值Ca、Cb、Cc或Cd(见图7C，沿x轴的颜色值)。更准确的，如果0＜＝G＜da，则C(x，y)＝Ca；如果da＜＝G＜(da+db)，则C(x，y)＝Cb；如果(da+db)＜＝G＜(da+db+dc)，则C(x，y)＝Cc；如果(da+db+dc)＜＝G＜＝1，则C(x，y)＝Cd。通过根据位于四面体的顶点的4个基本颜色Ca、Cb、Cc和Cd的增加的CIE-LAB亮度值L*对它们进行排序，可以得到最佳结果。
用于产生由微结构形成的图像的方法需要限定下面的要素(见图8)：
-原始图像(也称为宏观图像)；
-原始微结构，最好表现为抖动显示阵；
-颜色信息，在加入目标微结构图像中需要(可选)；
-实例相关转换Tt，指定作为参数t的函数而演化的微结构的实例；
-偏差转换Tw，指定例示或初始的微结构与偏差后的微结构之间的偏差(可选)；
以及可选的掩模，用于指定宏观图像中将被加入微结构的部分以及原始图像和纯粹的微结构图像之间可能的混合，这种混合可以指定微结构外观属性，例如可见度、位置和微结构的空间延伸。
原始图像位于原始图像空间(x’，y’)，原始微结构位于原始微结构空间(也称为原始抖动显示阵空间)(x”，y”)，转换后的微结构位于转换后的微结构空间(也称为转换后的抖动显示阵空间)(u’，v’)，目标微结构图像位于目标微结构图像空间，也简称为目标图像空间(x，y)。
下文中，原始图像(x’，y’)可代表原始图像空间(x’，y’)，原始微结构(x”，y”)可代表原始微结构空间(x”，y”)，转换后的微结构可代表转换后的微结构空间(u’，v’)，  目标图像(x，y)可代表目标图像空间(x，y)。
该微结构可表现为文字、标识、符号、装饰或其它任何视觉图形。另外，微结构可合并多个项目，例如多个相同或不同的符号，或文字、标识、符号和装饰的任选组合。在标准抖动和多颜色抖动的最佳情况下，利用抖动显示阵来限定微结构，该抖动显示阵的抖动极限水平的连续性表现出所需的视觉图形(图1B)。
参数相关几何转换Tt可以是参数相关几何转换(例如平移、旋转、缩放、线性转换、非线性几何转换)或其它任何可以根据至少一个微结构产生转换后的微结构的可参数化的转换，在这种可参数化的转换中，转换后的微结构的形状按照一个或多个参数的函数而变化。通过修改转换Tt的参数，可以利用相同微结构信息产生同一图像的不同实例。从而可以根据相关文件信息，例如它的发行日期、有效性或文件分类产生一个保密文件的多个变化。在最佳实施例中，转换Tt在转换后的抖动显示阵空间(u，v)和原始抖动显示阵空间之间提供映射(见图12)。
也可以利用可实现根据目标图像空间中的位置(x，y)获得转换后的抖动显示阵空间中的对应位置的公式或可实现将转换后的抖动显示阵空间中的对应位置(u，v)返回为最终目标图像空间中的给定坐标(x，y)的程序函数来给出偏差转换Tw(x，y)，该偏差转换提供目标图像空间(x，y)和转换后的抖动显示阵空间(u，v)之间的偏差(见图12，转换Tw(x，y))。或者，通过允许设计者指定控制点的矩形栅格或通过允许设计者如图13A所示那样扭曲该栅格来以逐一的方式指定偏差转换。
在目标中加入转换后的微结构图像所需的颜色信息可包括使用原始图像颜色层{Ci}来实现在目标图像中加入转换后的微结构图像的指示或对包括不同于红、绿和蓝、青色、洋红色、黄色、白色和黑色的可能颜色的基本颜色组{Ci}的指定，其中目标图像利用该基本颜色组{Ci}来合成。下面将作为用于微结构图像加入的颜色组{Ci}中的成员的颜色称为“基本颜色”。基本颜色是在被选择的支撑物(纸、塑料、金属、部分或全透明的支撑物、光学装置)上可再现的颜色。例如，在纸上，基础颜色可以是标准青色、洋红色、黄色和黑色、非标准色(例如Pantone颜色，例如Pantone颜色265C)以及特殊墨水，例如金属墨水、虹彩墨水(光学可变墨水)。另外，基础颜色还包括不透明墨水，当例如将其印在透明支撑物上时，它可以提供防伪目的的保护功能。
在掩模具有两级以上的亮度时，该掩模的值指定微结构所加入的图像，例如抖动图像(标准或多颜色)和通过根据目标图像尺寸和分辨率简单的重新取样而获得的颜色之间的混合。这种混合可以形成不明显的微结构。
用于产生微结构目标图像的方法可以归纳如下，从而可以概括所有可产生微结构信息的方法。但是，在最佳实施例中，可以使用标准抖动或多颜色抖动。
用于产生具有嵌入的微结构的目标图像的方法包括以下步骤(见图8)：
(a)限定产生目标图像所需的要素，即原始图像、原始微结构(在最佳实施例中，原始抖动显示阵)，指定用于加入目标微结构图像所用的基本颜色组{Ci}的可能颜色信息、参数相关变换、可能的扭曲变换和掩模；
(b)一像素一像素、一行一行的遍历目标图像(x，y)，确定在原始图像(x’，y’)、转换后的微结构(最佳实施例：转换后的抖动显示阵)(u，v)、原始微结构(最佳实施例：原始抖动显示阵)(x”，y”)和掩模中对应的位置；
(c)从原始图像位置(x’，y’)中获取将被再现的颜色Cr，从原始微结构(最佳实施例：原始抖动显示阵)空间位置(x”，y”)中获取加入信息(最佳实施例：抖动极限值G)以及从当前掩模位置中获取对应的掩模值p；
(d)执行目标图像加入算法(最佳实施例：标准抖动或多颜色抖动)并可能从基本颜色组{Ci}中确定输出颜色；
(e)根据掩模值p执行所加入(最佳实施例：抖动后的)的输出颜色C和原始图像颜色Cr之间的混合。在简单的打印机只可以打印有限数目可区分颜色亮度的情况下，利用通过传统的半色调技(例如，利用蓝色噪声掩模，在K.E.Spaulding，R.L.Miller，J.Schildkraut，用于产生用于数字半色调的蓝色噪声抖动显示阵的方法，Vol.6，No.2，1997年4月，pp208-230，第4部分“用于颜色图像的蓝色噪声矩阵”)术获得的等效半色调颜色Cpqrs可提供颜色Cr。
如果掩模值p指示当前图像的位置不需要加入转换后的微结构，则修改步骤(c)从而分别直接使Cr以及它的等效半音调颜色Cpqrs在目标图像上再现，并跳过步骤(d)和(e)。如果掩模不存在，则利用转换后的微结构再现整个图像。
原始图像可以是以任何已知格式存储的简单RGB颜色图像。该微结构(在最佳实施例中：抖动显示阵)可以是预先计算出以准备使用的，也可以是按照从“抖动显示阵的自动合成”部分开始的下面部分中的描述而创建的。
通过标准抖动产生微结构图像
但是，通过将利用组成微结构形状的大抖动显示阵的标准抖动方法独立应用于一个或几个基本颜色可以产生具有微结构的图像。可以从青色、洋红色和黄色的组或其它任何描述图像的颜色组中选择基本颜色。人们可以将标准抖动应用于一个、多个或所有的基本颜色。作为一个例子，人们可以将标准抖动分别应用于图像的青色、洋红色和黄色层(图14A和14B)，并显示通过将抖动后的青色、洋红色和黄色层重叠而产生的目标图像。然后如图14C所示，可以向该结果目标图像加入青色、洋红色、黄色、红色(黄色和洋红色的重叠)、绿色(青色和黄色的重叠)、蓝色(青色和洋红色的重叠)以及黑色(青色、洋红色和黄色的重叠)。除了如前述例子所述对青色、洋红色和黄色应用标准抖动，人们还可以将标准抖动应用于多个颜色层中的一个，例如主要颜色层或希望插入微结构的图像部分中的主要颜色层。例如，为了插入天空颜色的微结构，人们可以选择将标准抖动应用于青色层(图15B)，并通过传统方法例如多点屏蔽或误差扩散来再现其它颜色层。在这种情况下，目标图像像素由通过对组成微结构形状的大抖动显示阵进行标准抖动获得的青色层构成，洋红色和黄色层可利用传统的半色调方法再现。
利用多颜色抖动产生微结构图像
在利用多颜色抖动产生微结构图像的最佳实施例中，该方法包括初始化步骤、加入步骤和图像打印步骤。
初始化步骤包括(a)根据所选择的基本颜色组对原始图像(例如RGB)进行颜色分离的初始化，(b)建立便于颜色分离的数据结构，(c)执行颜色分离，并在对应各目标颜色图像像素的颜色分离中将要被颜色抖动的基本颜色与和它们相关的基本颜色加权联系起来，(d)在对应目标图像空间内各位置(x，y)的扭曲转换中，根据用户限定的扭曲转换，将指针与转换后的抖动显示阵空间中的对应位置联系起来。步骤(b)、(c)和(d)有助于加速图像再现，特别是当对连续产生的目标图像进行相同的扭曲转换时。作为一种选择，人们可以选择在图像加入期间执行颜色分离和可能的扭曲转换。
目前有多种执行颜色分离的方法：可以求解用于输出颜色组的Neugebauer等式(例如H.R.Kang，用于电子图像装置的颜色技术，SPIE光学工程出版社，1997年，第2章第1部分，pp.34-40)或者在例如CIE-XYZ的输出颜色空间中放置输出颜色并四维化该空间(见S.M.Chosson，R.D.Hersch，用于利用普通墨水打印的可视颜色空间思维化，Proc，SPIE，2001，Vol.4300，81-92)。在此情况下，便于颜色分离的最佳数据结构是3D网格数据结构，该数据结构可指针到交叉各网格要素的四面体。
在所选择的基本颜色位于直线形网格中的情况下，四维化很简单：每个立方体或包含8个顶点的线性体积元素可分解为6个四面体(见H.R.Kang，用于电子成像装置的颜色技术，SPIE光学工程出版社，1997，第4.4部分，四面插入，pp70-72)。如果设计者可以选择任何基本颜色组或者当没有使用非标准或特殊墨水时，四维化会变得稍微复杂一些，但仍然可以利用现有技术方法很容易的实现(例如参见科学可视化：概述、方法和技术，Gregory M.Nielson，HansHagen，Heinrich Muller，Mueller(eds)，IEEE Press，第20节，三维化和四维化工具以及对它们定义的构建函数，pp429-509)。
在利用四维化执行颜色分离的情况下，每个目标图像像素颜色具有4个基本颜色，这4个基本颜色都是所选择的基本颜色组中的一个。为了计算与各目标图像像素(x，y)相关的4个基本颜色，通过重新采样，即通过在相邻的原始图像像素的颜色之间内插(例如，现有技术中最接近或双线性内插)，来确定对应原始图像位置(x’，y’)处的颜色Cr。重新采样的Cr用于寻找包围它的四面体。在目标图像颜色分离映射图像中，位于四面体的顶点处的4个基本颜色Ca、Cb、Cc、Cd和它们的重心加权da、db、dc、dd与可能的原始图像重采样后的颜色Cr一起存储，其中根据Cr＝daCa+dbCb+dcCc+ddCd，可以得到重采样后的原始图像颜色Cr。具有最大相对量的组{Ca、Cb、Cc、Cd}的基本颜色成分称为主体颜色。可以在有限颜色域中构思例如文字、图片或图像等保密文件要素，从而确保只有一种或两种颜色主导要素表面的最大部分。这样产生的微结构，在保密文件的黑暗区域中主体颜色比较深，而较亮的区域颜色比较淡。
图像加入步骤如下。为了在连续的目标图像中加入微观图像实例，对于每个目标图像实例，我们每个像素行每个像素行，每个像素每个像素的遍历目标图像空间。对于每个目标像素(x，y)，如果目标图像掩模值M(x，y)表示将要采用多颜色抖动(例如M(x，y)＜＞0)，则从目标图像颜色分离映射图像中读出基本颜色和它们各自的加权值。通过获得指向转换后的抖动显示阵空间中的对应位置(u，v)的指针，确定与目标像素(x，y)相关的抖动极限值G，例如通过访问在初始化阶段创建的扭曲转换映射图像，通过应用当前变换Tt(u，v)，获得原始抖动显示阵空间中的当前位置(x”，y”)。极限值G(x”，y”)、基本颜色Ca、Cb、Cc、Cd和它们各自的加权值da、db、dc、dd用于多颜色抖动。多颜色抖动包括确定极限值G相对于间隔0..da，da..(da+db)，(da+db)..(da+db+dc)，(da+db+dc)..1的位置。根据G所处的区间，抖动后的目标图像颜色C(x，y)可以取值Ca、Cb、Cc、Cd(见图7C和上述的“多颜色抖动”部分)。在采用标准抖动而不是多颜色抖动的情况下，我们确定抖动极限值G并将其与将要抖动的基本颜色(或多个颜色)的亮度比较，根据该比较(见上述的“标准抖动”)，将基本颜色(或多个颜色)加入当前目标图像像素(x，y)。图15B示出怎样将抖动应用于图像颜色中的一种，即青色。
为了提供具有相同原始图像和相同原始微结构形状的不同目标图像实例，表示转换后的抖动显示阵空间和原始抖动显示阵空间之间的映射的参数化的变换Tt(x，y)可以被修改。
在掩模M(x，y)指定代表0和1之间的比例p的离散值的情况下，最终颜色Cf(x，y)是抖动后颜色C(x，y)和原始颜色Cr(可通过传统半色调方法再现)的合成，例如Cf(x，y)＝p C(x，y)+(1-p)Cr。除了在抖动后图像颜色C(x，y)和颜色Cr(它只在多亮度再现装置，例如染色升华打印机上是可行的)之间进行混合的像素方法，还可以采用空间混合，即确保相邻像素中只有p比例采用抖动后的颜色C(x，y)，而(1-p)比例采用原始的传统半色调颜色值Cr。为了这个目的，人们可以使用例如空间分散的抖动显示阵D(x，y)，例如Bayer的4×4抖动显示阵(图16A)，并使用极限值t-0，1，2..15来判断当p＝＜t/16时像素是否应当采用原始传统的半色调颜色值Cr，或当p＞t/16时是否采用抖动后的颜色C。作为空间混和的说明，图16B示出在一维空间中比例p(x)与抖动值D(x)之间的比较：当p(x)＞D(x)时，对应的段(图16B中的黑色)采用抖动后的图像颜色值C(x)，当p(x)＜D(x)时，对应的段(图16B中的白色)采用原始传统的半色调颜色值Cr(x)。
打印步骤包括打印产生的微结构图像。应当注意本说明书中的词汇“打印”是指任何用于将图像转移到支撑物上的过程，包括通过平版打印、照相、光电成像、喷墨、染色升华、雕刻、蚀刻、perforing、压花或任何其他处理。
作为一个例子，假设图9A示出原始颜色图像。图9B示出具有原始抖动显示阵空间的抖动显示阵。参数化的变换Tt将转换后的抖动显示阵空间映射到原始抖动显示阵空间。图10A示出在转换后抖动显示阵空间上布置的扭曲格。在图10B中，扭曲格在目标图像空间中。扭曲变化Tw允许将目标图像空间中的位置映射到转换后的抖动显示阵空间中的对应位置。图11A示出指定原始图像中需要加入微结构的部分的掩模。图11B示意性的示出所加入的目标颜色图像空间，其中掩模所覆盖的部分被加入微结构。由于扭曲变换(图13A)，获得了“LSP”微结构，该扭曲变换将例如图13B所示的重复的微结构转换为图13C所示的扭曲后的微结构。
作为一个实际例子，图1示出包括“GET READY”微结构形状的抖动显示阵。图2示出通过利用20％、40％、60％和80％的恒定前景颜色亮度级的抖动而获得的微结构(该前景颜色为黑色，背景由白纸表示)。图3示出具有重叠的扭曲网格的原始图像(网格是由矩形元素构成的，每个矩形具有一对角线将其分为两个三角形；该三角形可用于扭曲变换)。在这种情况下，扭曲网格具有在图像的底部和顶部缩短微结构的效果。图4示出指定将要加入微结构的区域的二值掩模，图5示出包括在掩模指定区域中的微结构的合成图像的实例。人们可以很容易的察觉到由扭曲的“GET READY”形状构成的微结构。图6示出所加入的微结构图像的几个实例，即在不同时间点加入的微结构图像。在连续帧中的微结构显示中，转换参数随时间的缓慢变化将导致图像具有缓慢变化的微结构，下称为“活动的微结构图像”或“具有随时间变化的嵌入微结构的图像”或简单的“具有活动的微结构的图像”。该转换也称为“活动转换”在将微结构向左移动的同时，向上和向下移动该微结构。该例子中的活动转换Tt具有下面的形式：
x”＝Sx(u+ku·i)
y”＝Sy(v+A·cos((s·i+u)360/λ))
其中i为当前目标图像实例，s为波动振荡速度，ku为水平平移速度，l为微结构波形的水平周期，A为它的幅度，Sx和Sy分别代表水平和垂直缩放因子。微结构的余弦竖直运动取决于它的当前位置u，即微结构的垂直位置在不同水平位置具有相位差。变量u和v分别代表在转换后的抖动显示阵空间(u，v)内的当前水平和垂直坐标。可将活动的微结构图像合并入光学装置形成的支撑物中。这种光学装置包括全息图、运动或衍射元件。
用于加强文件保护的颜色和微结构的使用
彩色图像可以加强文件的安全性，通过使潜在的伪造者更难使用其它伪造要素来替换个别的文件要素或个别的微结构要素，来防止伪造。例如人们可以通过将灰度图像作为输入图像，在它的上面重叠栅格，并为每个网格点指定适当颜色空间中的一个色度值，例如HLS颜色模型中的色度(H)和饱和度(S)的值，来创建图像，这些图像具有颜色强烈变化的随后合成的目标颜色微结构图像(见Foley，Van Dam，Feiner，Hughes，计算机图形学原理和时间，Addison-Wesley，1999，13.3.5部分：HLS颜色模型，第592-595页)。该网格可以如图13A所示那样扭曲。原始或可能的扭曲后的网格通过内插(在通过将四边形的网格分割为三角形对而获得的三角形内的三角内插)定义灰度级图像的各像素的色度和饱和度的值。灰度级图像的各像素的亮度可成比例的映射为HLS空间的亮度(L)。通过将各像素的HLS值转换回RGB，然后转换为CMY(C＝1-R，M＝1-G，Y＝1-B)，可以获得具有强烈颜色变化的原始颜色图像，该原始图像在随后与包括微结构的抖动显示阵抖动后可产生局部微结构颜色强烈变化的目标微结构图像。这种变化以及手动再造由具有不同相对量的基本颜色制成的微结构的必要性使得对于潜在的伪造者，通过利用伪造的要素来替换单独文件图像要素变得非常困难。
为了加强文件保护而使用特殊墨水例如金属和虹彩墨水
特殊墨水，例如金属或虹彩墨水可以对防止文件伪造提供更强的保护，这是因为普通公众不容易接触到具有至少一个特殊墨水打印盒的打印装置。当从特定观察角度观察时，特殊墨水具有一种特定颜色，当从另外角度观察时，它又具有不同的颜色。在掩模指定的目标图像的多个部分中加入特殊墨水，这样当观察者从特定角度观看时，这些部分与周围部分没有不同，但当从另一角度看时，这些部分将传达出清楚的视觉信息，该信息由掩模的形状来表示。将特殊墨水加入周围部分的一个方法是根据特定的测量几何结构，例如45度校准的光源和零度光传感器(这是Gretag SPM 500分光光度计的几何结构)，利用分光光度计测量它的光谱。根据测量得到的光谱，可以获得对应的CIE-XYZ的值(将光谱转换为三色CIE-XYZ值的公式可参见：G.Wyszecki和W.S.Stiles，颜色科学，第二版，J.Wiley，1982，第155-158页)，从而表示在这些观看条件下特殊墨水的基本颜色。特殊墨水的基本颜色用于原始图像的颜色分离(见上述的“通过多颜色抖动产生微结构图像”部分，通过四维化分离颜色的段落)。将要加入特殊墨水的原始输入颜色图像的多个部分上可以加入该特殊墨水和其他基本颜色，例如其它三种基本颜色的合成。该技术允许加入具有或不具有特殊墨水的原始图像颜色。当加入有特殊墨水时，在特定的观察条件下(例如特定的观察角度)，特殊墨水隐藏在目标图像内。在不同的观察条件下(例如以不同的观察角度)，由特殊墨水覆盖的部分显现出来。作为一个例子，图35B示出从一个角度看到的文件，其中由特殊墨水(例如金属墨水)覆盖的部分显现出“倾斜该文字，这个部分将消失”的信息。图35B中放大的部分清楚的示出该信息结合有加深的微结构，即该加深的微结构至少部分利用特殊墨水来打印。
按照相似的方式，可以在文件中加入紫外墨水，在正常的观看条件下，这种墨水隐藏在抖动图像中(它的三色CIE-XYZ值的测量和记录如上所示，可以将紫外墨水隐藏在抖动图像中)。但是在紫外线下，由于墨水在紫外线下的荧光性，由紫外墨水覆盖的部分将显现出来，例如“这是有效文件”。
磷光墨水也可具有相似的效果：在正常观看条件下，磷光墨水隐藏在抖动图像中(它的三色CIE-XYZ值的测量和记录如上所示，可以将磷光墨水隐藏在抖动图像中)。但是当在光线下曝光后将其置入黑暗中时，由磷光墨水覆盖的部分将显现出来，例如“这是有效文件”。
使用磷光墨水加强文件保护
磷光墨水可以提供更强的保护，因为在标准台式打印机中并不存在。由于这些墨水有褪色的趋势，因此这些墨水可用于具有相对较短有效时间的保密文件，例如旅行文件、签证、机票或门票。磷光墨水的光谱可利用光谱测量计来测量，并被转换为CIE-XYZ值，然后按照上述“特殊墨水使用”部分中所述，利用CIE-XYZ值来进行颜色分离。如果磷光墨水是主要墨水，则它的褪色效应可完全破坏微结构，从而显著的修改宏观图像。它允许产生具有有限寿命的保密文件。
抖动显示阵的自动合成
在很多应用中，能够产生抖动显示阵很重要，最好是从结合有微结构原始形状的简单位图图像中产生(例如黑白图像，1位/像素)。这种应用包括产生在保密文件中使用的具有保护特征的图像，它需要定制且可能根据文件的内容而个性化，即它们的微结构必须根据将产生的文件的内容而改变。
还有几种方法可以均衡抖动后图像，避免在主单色表面例如白色或黑色表面上产生大的斑点。
符号、标识语、文字以及其他图像元素可以表示为二值位图。也可通过扫描在纸上打印的黑-白图像元素来获得二值位图。
根据位图图像自动产生抖动显示阵主要基于形态运算的应用(参见E.Dougherty，形态图像处理的介绍，第1，3节，第3-18、66-75页，SPIE出版社，1992)。它还基于重新排序操作，这些操作应用于在形态运算实现的骨架化中获得的连续像素组。输入的位图可以是任意尺寸。由于产生的抖动阵列平铺显示在输出图像平面，因此以回转的方式进行运算。对像素的坐标相对于位图的宽度和高度取模。为了产生目标抖动阵列，需要对位图进行多种运算和运算组合以及多种重新排序操作。
形状细化以获得前景抖动极限值
抖动阵列产生方法的第一部分包括确定可能包含前景抖动极限值的单元(当抖动该图片时，首先设定具有低值的单元，这些单元通常是该形状的前景)。实现这一目的的最佳方法是对原始位图进行细化算法(图17)，并产生一列像素坐标。在本实施例中，抖动阵列中的一个单元对应于输入位图中的一个像素。我们使用的细化算法可参见数字图像处理的基本原理，Anil K.Jain，第9章，第381-389页，Prentice Hall，1989，这种细化算法产生对轮廓噪声不敏感的连续圆弧。
当将细化算法应用于位图时，每个细化步骤i都提供一像素坐标组Si。这些像素形成通过上述细化步骤获得的当前形状的轮廓；它们的坐标组下称为“轮廓像素坐标”。当已经得到位图框架时，停止算法的执行。该框架是当进一步执行细化步骤也不会有任何效果的时候获得的形状(图18A、18B)。将细化步骤Si获得的坐标组添加入排序后的组列表L1中(图17)。
阵列产生的第二部分包括确定可能具有更高抖动极限值的抖动阵列单元(具有高值的单元构成抖动后图像的背景)。对应的像素通常为初始位图图像的背景部分(例如图17中字母A的背景)。可以使用很多形态算子或它们的组合来实现上述目的。我们提出了两种方法，它们都基于扩大和细化算子，第二种方法应用于反白位图(显示反白)，其中黑色像素变为白色，反之亦然。下文中我们将反白位图称为“二重位图”(图19A、19B)。
为了确定阵列的更高抖动值，应当重复在原始位图上使用扩大算子。形态算子可以通过扩大形状直到它填满整个位图空间，生成新的、粗体轮廓。但是，当原始位图中仍有很多区域保持空白时，快速填充原始位图中的小孔，在多次扩大步骤完成后，模糊微结构形状的轮廓。利用在下面段落中说明的方法，例如方法I和方法II，可以限制这种扩大从而实现保留很小的间隙，同时利用大量空白空间来扩大形状。
I. 背景抖动阵列值的交替抖动(图33A)
为了计算剩余的阵列单元，我们使用二重框架。该二重框架是通过对二重位图进行细化处理(迭代侵蚀)而获得的(图20A和20B)。我们对初始位图(图形1，图18A)和二重框架(图形2，图20B)开始进行增长处理。
在该交替扩大方法的各步骤中，连续的对图形1(图21)应用扩大算子，然后对图形2(图22)应用扩大算子。该扩大算子考虑到前面对相反图形所执行的步骤的结果；在每个扩大步骤中，都标记新的像素。如果特定的扩大步骤试图扩大在前一步骤中标记的像素(重叠的像素)，则省略该扩大。例如，当由在图形1上操作的扩大算子所设定的像素位于图形2上时，则不对该像素进行设定。我们保留
图形内在算法的每个步骤m中变化了的像素的坐标组Sm。将这些组中的每一个加入有序的组列表L2中(图22)。对于两个第一步骤，框架和二重框架中的像素部分被认为是组S0和S1，位于列表L2中的第一和第二位置。通过构造，每个组Si中的内容无序。
II. 二重位图细化(背景细化)
确定背景抖动阵列值的位置的另一种方法是将在二重位图细化过程中的步骤的连续性作为标准(二重侵蚀)。这对应于在确定前景抖动阵列值(阵列中的较低值)中所使用的相似的处理，除了采用二重位图作为算法的输入，而不是原始位图本身(图23)。该操作的结果与交替扩大相似：我们获得有序的组列表L2，但是抖动阵列形状的增长将不同。图33B示出根据二重细化所获得的轮廓像素坐标的连续性，背景变得更暗的例子。为了确保初始位图微结构形状(这里为“A”)周围的白色轮廓线只变为最暗级别的暗度，将二重位图细化中获得的少量第一轮廓像素坐标输出到列表L2的末端。这可以实现将微结构形状保持在被抖动图像的非常暗的部分中(90％暗度)。
将像素坐标组列表L1(前景)和L2(背景)合并为一个列表L
阵列产生中的两个第一部分(第一部分是形状细化，第二部分是交替扩大或二重位图细化)提供了两个组列表L1和L2，每个组包含像素坐标。现在可以通过简单的将第二列表加入第一列表中实现将这些列表合并，生成新的单一列表L。位图像素坐标的有序列表用于生成抖动阵列，参见“抖动单元的重编号”部分。还可以实现更复杂的合并操作。例如，可以通过交替列表L中的组，例如L1中的一个，L2中的一个，均衡在平铺显示中的黑色像素的分布。在图34中示出生成列表L的另一个例子，其中通过交替扩大获得与背景相关的离散轮廓像素坐标列表Si’。但是，这些坐标列表以不同的顺序被插入列表L2中，从而获得一个形状，该形状从背景开始增长，直到达到初始前景位图形状(列表L1中像素轮廓描述的形状)为止。列表L2和L1被合并形成列表L。图34中所示的特定形状增长情况确保了即使在非常暗的级别(接近90％的暗度)，也可使微结构形状保持透明。
抖动单元的重编号
抖动阵列产生的最后部分是产生具有原始位图尺寸的抖动阵列并根据列表L中对应的位图像素的位置对抖动阵列单元进行编号。为了避免扫描线赝象并确保轮廓的规则填充，以随机次序选择相似组Si的像素。
通过合并低频和高频抖动阵列，合成均衡后的抖动阵列
由于在大抖动阵列中合并的花纹图案(微结构形状)没有被很好的平衡，因此在利用通过上述方法获得的抖动阵列而产生的抖动后的图像内，可能出现视觉上的干扰赝象，例如交替的亮纹和暗纹(图24)。由于中间和暗调趋向于变得更暗，因此这种现象会由于点增益而加重。为了在目标图像中避免这种赝象，均衡抖动阵列或最终的抖动后的图像非常重要。首先说明均衡抖动阵列的一个可能方法，该抖动阵列基于从初始位图合成的低频(LF)抖动阵列和高频(HF)抖动阵列的结合。这种思想主要是在均衡后的抖动阵列背景中插入高频抖动阵列(图28)。词汇“高频抖动阵列”是一个通用词汇，意思是嵌入的图形具有比在低频抖动阵列内嵌入的微结构显著更高的频率。
为了产生均衡后的抖动阵列，首先取得对应于抖动阵列的前景的L1列表的抖动值。然后取得对应于抖动阵列的背景的抖动值。为了在微结构形状的前景和背景之间形成清楚的间隔，从L2列表中去除一个或多个连续的轮廓线(例如，像素组Sp’和Sp+1’)。将已经从L2列表中去除的单元组(例如像素组Sp’和Sp+1’)与最高的可能极限值相联系，这些最高可能极限值即使在高前景颜色亮度的情况下也可以产生背景颜色。在前景为黑色或具有饱和基本颜色时，可以确保这些单元即使在高暗度或高饱和度的位置也能保持白色。然后利用高频抖动阵列的内容替换剩余的背景单元(例如L2减去被去除的像素组Sp’和Sp+1’)。该高频抖动阵列，例如在美国专利5438431和文章(V.Ostromoukhov和R.D.Hersch，“多颜色和艺术抖动”，Siggraph’99，计算机图形处理，年会系列，1999，pp.425-432)中公开的抖动阵列包含覆盖抖动值全部范围的抖动级别。为了进一步的保护，高频抖动阵列还应当结合微小形状，这些微小形状结合有第三级信息，例如符号、字符或数字(例如图27中的希腊卷，左下角放大的部分)。
属于抖动阵列前景的单元(L1组)的抖动值被编号并缩放，从而覆盖全部亮度范围或至少它的主要部分。为了避免扫描线赝像并确保轮廓的规则填充，随机选择属于同一组Si的多个单元，并赋予它们连续的抖动极限值。图28示出将结合有微结构的低频抖动阵列和高频抖动阵列合并所产生的均衡后的抖动阵列。图29A和图29B都示出具有均衡后的抖动阵列的补片，但图29A中补片具有楔形过渡的亮度，图29B的亮度是均匀的。
与V.Ostromoukhov和R.D.Hersch，“多颜色和艺术抖动”，Siggraph’99，计算机图形处理，年会系列，1999，pp.425-432中描述的迭代均衡技术比较，本方法更快更精确，这是因为它对原始图像的抖动显示阵进行了特别的均衡。本方法不需要对大量的输入亮度级进行均衡，也不需要执行几次迭代。
以这种方式将低频抖动阵列与高频抖动阵列混合不但改进了局部均衡，而且还导致整体色调改变。为了产生用于色调校正的再现曲线，如本领域公知，可以打印不同亮度的补片，测量它们的度并导出它们的表面覆盖值。
改进色调再现的可选方法重新指定列表L1中单元的抖动极限值，从而对于将要再现的每个亮度级，加入的前景像素的数目对应于如果在微结构形状覆盖的区域中已经使用了高频抖动阵列则应当加入的像素的数目。通过将对应于位图前景的掩模应用于高频抖动阵列上，可以很容易计算出该数目，对再现所需前景亮度级的像素的数目进行计数。通过将该过程应用于连续离散亮度级，可以在列表L1中的连续单元组的范围内选择多个连续单元(再次通过在单独组Si中随机选择各单元)，并给它们的每一个指定一个抖动极限级，该抖动极限级对应于当前离散前景亮度级。
通过后加工实现目标图像均衡
第二种可能的均衡方法是通过获取一部分前景象素(黑色)并将其重新分布到背景区域(白色)中，补偿墨水在被抖动图片中的不均匀的局部表面覆盖率。使用高频抖动显示阵来定位将要重新分布的像素。高频像素重新分布需要考虑点增益以及人类视觉系统转移函数的近似。
为了这个目的，需要检测抖动后图片中没有足够精确地匹配原始图像亮度的区域。如V.Ostromoukhov和R.D.Hersch所提出的(在“多颜色和艺术抖动”，Siggraph’99，计算机图形处理，年会系列，1999，pp.425-432)，通过在每个像素中加入代表相邻像素的点增益的暗度或颜色亮度值，来模拟点增益，其中所述相邻像素中，例如水平和垂直相邻像素具有20％的加权，对角线上的相邻像素具有5％的加权。然后使用Gaussian低通滤波器，该滤波器在某种程度上近似于人类视觉系统转移函数(HVS滤波器)的性能。将产生的过滤后的抖动后图像，下称为“感觉到的抖动后图像”，与原始图像进行比较，然后使用下称为“delta图像”的差别图像来均衡目标图像。低通滤波器的半径基于观察距离和图像的分辨率。
根据对人类视觉系统的截止频率大约为30周期/度的估算(感觉和人类形为手本，L.Olzak，J.P.Thomas，第7章，第7-1到7-55页，J.Wiley，1986)，我们可以利用Gaussian函数F(q)＝Exp(-pq2)近似人类视觉系统转移函数(下称“HVS滤波器”)，其中频率轴(q轴)上的单位对应于30周期/度的截止频率。对应脉冲响应，即F(q)的Fourier逆变换页称为Gaussian函数，f(r)＝Exp(-pr2)，其单元(r轴)对应于1/30度的视角。为了产生离散卷积核，该Gaussian脉冲响应函数在5s×5s的网格上采样，其中标准偏差s＝1/Sqrt(2p)。对于不同的打印分辨率以及对于不同的观察距离(例如对于广告画应当从远处观察)，需要相应的重新计算离散卷级核。
例如，在每英寸1200个像素的分辨率以及25英寸的观察距离的情况下，一英寸形成的视角的度数为a＝(1/25*360/2p)。1/30度的视角，其中屏幕元件细节可能看不见，对应于(1200/a)*(1/30)＝17.45个像素，s＝1/Sqrt(2p)在网格上对应于17.45/Sqrt(2p)＝7个像素。尺寸5s×5s的卷级核在该例子中对应于尺寸为35×35的像素核。
在进行点增益模拟、人类视觉系统滤波以及原始和接收到的抖动后图像的比较之后，得到delta图像Dm(x，y)，该映射是由初始输入图像P(x，y)和接收到的抖动后图像H’(x，y)(“所看到的”)之间每个像素亮度差构成。负的delta表示抖动后的图像“看”上去局部太亮，而正的delta表示“看”上去太暗。为了简便起见，计算delta图像作为2的补码的8位编码。图25为获得delta图像所需步骤的示意图。在所产生的打印的delta图像中，正值由暗亮度级表示(黑＝0表示没有变化，1表示加1等等)，负值由高亮度级(在256亮度级范围内，白＝255表示减1，254表示减2，等等)。
在抖动后图像中需要加入一定数量的黑色像素，以补偿太高的亮度，并去除图像看来太暗的地方的多个黑色像素。在delta图像中，正值可被认为将要加入黑色区域以达到所需局部灰度级的白色的比例。负值表示将要从白色区域中去除的白色的比例。
Delta图像Dm(x，y)是利用高频抖动阵列进行抖动的，产生抖动后的delta图像Dmd(x，y)。该抖动后的delta图像Dmd(x，y)是按照下述的方法利用抖动后图像H(x，y)构成的。在delta图像为正的区域中，即在黑色像素需要被去除的黑色区域中，抖动后的delta图像Dmd(x，y)与抖动后图像H(x，y)进行OR操作。在抖动后的图像的黑色部分中将出现新的白色像素。在delta图像为负的区域中，即在需要加入黑色像素的白色区域中，抖动后的delta图像Dmd(x，y)与抖动后图像H(x，y)进行AND操作，产生最终均衡后的抖动后图像Q(x，y)。在抖动后的图像的白色部分中将出现新的黑色像素。
换句话说，如图26所示，在最佳实施例中，执行下面的逻辑操作：
Dm(x，y)＝P(x，u)-H’(x，y)，其中减法是8位值的2的补码减法
如果H(x，y)＝0(黑色)，Q(x，y)＝H(x，u)ORDmd(x，y)
如果H(x，y)＝1(白色)，Q(x，y)＝H(x，u)AND Dmd(x，y)
为了实现足够的均衡化，在高频抖动阵列中存在的高频图形需要比低频图形小几倍。任何包含非常小的群的抖动阵列都可以使用。在图32所示的例子中(图30中的原始图像利用图31所示的低频抖动显示阵抖动)，我们可以使用如V.Ostromoukhov和R.D.Hersch和I.Amidror所提出的(在“旋转后分散的抖动：用于数字半色调的新技术”，Siggraph’94，计算机图形处理，年会系列，pp.123-130，1994)旋转后分散的抖动显示阵作为高频抖动显示阵，这是因为它可以在半色调上表现出半群。因此对点增益的敏感要比扩散的点的半色调要小。该高频抖动阵列也可结合由艺术图形或微小形状形成的第二级微结构，这些微小形状可以是例如符号、字符或数字(图27中的希腊卷)。
对高频抖动阵列的点增益进行正确补偿非常重要。可以通过打印一连串对应不同灰度级的半色调后的补片，并测量它们的亮度来实现色调再现。利用Murray-Davis公式(H.R.Kang，电子成像装置的颜色技术，SPIE光学工程出版，1997，第2.2部分：Murray-Davis等式，pp42-43)，确定各补片纸上黑色的实际比例，并计算出色调再现曲线。在均衡处理中，使用该色调再现曲线，从而计算delta图像Dm(x，y)、色调校正后的delta图像值Dm’(x，y)，其中Dm’(x，y)被抖动后产生抖动后delta图像Dmd(x，y)。后加工进行的均衡是一次执行的，并特指所需的目标图像。因此它比V.Ostromoukhov和R.D.Hersch在“多颜色和艺术抖动”，Siggraph’99，计算机图形处理，年会系列，1999，pp.425-432中所描述的迭代均衡技术更快速和更精确。
保密文件的自动产生
可以根据与文件相关的信息，例如文件的类型、文件持有者的名字、发行机构、文件的有效性、将插入文件中的背景等，来运行可生成原始文件图像的计算机程序。另外，一稍有不同的计算机程序也可以根据文件相关信息，通过将文字或图片插入二级位图，自动产生结合微结构形状的位图。这些计算机程序可以执行操作系统命令，从而将文字、图片和图像分别嵌入文件图像或位图，并将该文件图像或位图保存为运行该程序的计算机上的文件。
这些计算机程序可集成在预备的软件模块中，该软件模块可以根据与将要产生的目标文件相关的信息，产生原始文件图像和结合有微结构形状的位图。
利用这种准备软件模块，可以建立一个完整的自动保密文件生成链：根据文件相关信息指定保密文件后，下面的步骤可以产生保密文件：
(a)产生包括所述文件相关信息的原始文件图像；
(b)产生结合表达所述文件相关信息的微结构的位图；
(c)将抖动阵列与所述位图合成；
(d)利用合成的抖动阵列抖动该原始文件图像，从而产生保密文件，其中宏观文件级别和微结构级别结合了文件相关信息；
(e)均衡化该抖动后的原始图像，从而产生目标保密文件。
步骤(e)是可选的，用于改进产生的目标保密文件的质量。所产生的保密文件是完全个性化的，因为原始文件图像和微结构结合了文件相关信息(例如图36所示的文件)。
通过全球通信网络产生保密文件
参照图42，基于网页的服务器系统2可以产生保密文件例如商业证书可打印文件，客户端6的用户或客户可以通过全球通信网络例如英特网4来访问该服务器系统2，该客户端6具有打印机8和个人计算机10或其他与通信网络4连接的计算装置。该服务系统可以是分布系统，包括位于一个位置或不同位置的服务器或其他数据处理系统或数据库，这些不同位置通过例如英特网、企业内部网、或局域网之类的通信网络彼此连接。该基于网页的服务器系统2包括具有或与存储客户信息的客户端数据库14连接的网页服务器12；用于例如实现信用卡支付、银行转移等的支付服务器或系统16；以及用于执行计算和其他操作以生成用于传输和打印的票务图像和包装数据文件的生成服务器18。该生成服务器可与上下文数据库20连接，该上下文数据库用于存储背景图像和其他与商业证书相关的数据。
本领域技术人员应当理解可在不脱离本发明范围的情况下修改上述服务器系统的结构，上述的多种服务器和数据库仅仅作为理解本发明用于产生打印的商业证书的服务器系统功能的例子。
用于产生商业证书的服务器系统还可以是如图44所示的专用系统或企业服务器系统，这样用户可以通过局域网或从终端10’的直接连接来访问企业服务器系统2’。在这种机构中，用户通常是该商业证书的发行人，支付处理通常是在商业证书的支付者和用户之间发生的。
参照图45，所示的局域或独立服务器系统2”将单独的数据处理系统与图44的企业服务器系统2’的功能结合。
参照图43，示出用于说明利用数据处理系统例如上述服务器系统来产生商业证书例如打印的票据的流程。初始化操作包括客户或用户与服务器系统2、2’、2”连接，然后选择和指定产品。例如，如果商业证书是运输票据，则客户可指定路程起始地和目的地，行程日期和/或时间，等级、座位等。初始化步骤还可包括识别过程、特别是如果客户数据库输出的客户信息需要包括在打印的商业证书上时，识别过程应当在产品选择和指定之后或之前进行。在商业证书只是发行给已知或被识别的个人时，也需要识别过程。词汇“产品”应当理解为表示与商业证书相关的事件、服务或需要购买或处理的物品。
当产品已经被选择和指定时，产生一支付命令，例如客户向服务器系统提供信用卡、银行转账或现金卡信息，服务器系统然后纪录该支付命令和/或向支付系统16发送临时支付命令。直到该票据已经送到客户地址，否则不会根据支付命令来计算处理量。
在步骤24中的产品选择和指定后，产生服务器18利用从网页服务器部分12或者客户数据库14和上下文数据库20中接收到的信息，产生票据图像打印文件，从而使产品信息、个人信息和上下文信息可以包括在票据图像产生过程中。
应当注意票据图像产生可以在临时支付命令之前、之后或并行执行(步骤28)。然后将票据图像文件打包和最好压缩，从而使其可通过通信网络例如英特网来有效的传输，并在标准PC打印机上打印。可以例如在用户或客户计算机屏幕上接收显示在网页浏览器中的票据图像，或者可以例如以常用的文件和图像格式例如PDF、GIF、PNG等通过电子邮件进行接收，这些格式可以利用适当的PC软件在个人PC打印机上打印。商业命令图像文件发送到用户或客户计算机或终端还产生一个确认，以执行等待中的支付命令。
从上面的描述可以很明显看出商业证书的保护并不在于不能打印或复制无数的票据，因为客户可以接收打印文件，或可以简单的复制打印的文件。防止多次复制使用的保护性是通过个人或唯一信息来提供的。例如，对于运输票据，日期、目的地和证书持有者的相片图形将使其他人不能使用该商业证书，只有持有者在有效期限内可以使用。对于娱乐情况，例如剧院、体育场、电影院或相似的情况，如果例如座位号、日期和事件或地点都包括在票据图像中，则通常不需要包括个人信息。
在图46中，示出说明在本发明票据图像产生中执行的步骤和操作的流程。
在图46所示的特殊例子中，说明了从Milano中心站到Berlin动物园的行程中在特定日期有效的第二等火车票。产品信息38已经由用户指定，该用户还提供了可识别她/他并在客户数据库14中进一步检索客户信息的客户信息40。客户数据库例如包括客户的肖像图片库。如下所述，根据客户的识别，从客户数据库中获得客户的肖像，使其包括在票面图像中。
产品信息38被发送到产品服务器或服务器系统的产品服务器部分，并用于从上下文数据库20中选择背景图像44和微结构图案或形状46，这些微结构图案或形状将在绘图过程50例如平面绘图过程中应用于微结构要素48。组织微结构要素48从而提供信息，特别是包括与产品信息相关的文字和字母，例如在车票情况下，指示开始和目的地、日期和可能的附加信息，例如等级、价格和其他产品特定信息。微结构要素中还可能包括客户信息，例如客户的名字、地址、出生日期或其他客户特定信息。微结构要素还包含具有不同图形形状或标识的要素。
产品服务器或服务器部分也要使用产品信息来产生包括产品特定信息的简单表示的产品信息层，在本例子中的运输票的情况下，产品特定信息与起始地和目的地、级别、价格、有效形、日期或阶段等有关，可能还包括可电子验证的保护特征，例如加密数字码或条形码。在经过视觉验证后仍然存在怀疑，或由于其它原因，例如任意的抽查，这种编码的或可电子验证的保护特征还可提供其它的验证手段，使人们可以控制票据的真实性。
背景图像可以是相片、绘图或任何其他图像，这些图像最好是不均匀且表现地点、物体、事件或其他任何可以通过视觉很容易的辨认和解释的事情，换句话说，背景图像应当是具有便于人们记忆和识别的某些意义或特征的图像，从而可以验证证书的有效性。背景图像最好是专有的且不容易被普通公众获得的图像。为了增加复制票据图像的难度，可以规则的改变背景图像。其中商业证书包含客户的肖像42，背景和肖像图像可通过任何标准合成技术合成或通过将像片重叠45在背景图像上以形成个人化的上下文图像层54。
微结构图案或形状46是例如上述的数字图像变形算法(扭曲转换)或如在平面映射或其他公知图像变形技术中使用。该微结构形状或图案可以在基于发行者所确立的标准的不同类型的商业证书之间变化，例如对于不同的票面值、事件、星期几、月等具有不同的形状。该形状或图案还可规则的变化，例如但不是必需的，当背景图像变化时，为了使伪造复制变得更难，减少背景图像和图案在图像上保持有效的时间。
在最佳实施例中，该微结构要素48包括字母数字混合编制的字符，从而可以产生特定的信息例如有效的日期或时间段、事件、座位号、行程开始地和目的地信息以及其他可读的信息。识别该商业证书的特殊目的的文字本质上应当是唯一的(例如剧院情况下名称、日期和座位号的组合)或应当与客户特定信息结合后变得唯一(例如车票指示日期、形成、乘车人的肖像的组合)。该微结构要素用于产生代表微结构图像层56的抖动显示阵，该微结构图像层是由上下文图像层54覆盖。
在本申请中使用的包括字母数字混合编制的字符的微结构要素，其尺寸应当可以在个人文件阅读距离处被阅读，该距离通常为离眼睛20-50cm。即使在以最低分辨率打印出的图像中，微结构要素也显著大于屏幕点尺寸。
如上所述最好通过自动合成从二级位图要素产生微结构要素，但是根据本发明具有保护特征的商业证书或其他文件的产生最好使用以其他方式产生的微结构要素，如图50a-50g中所述的例子，示出微结构要素的多种图形表现形式。
合成微结构要素的另一种方法
如图50a所示，微结构要素48可相对背景63显示为三维要素61的形式，这样在垂直于图50a的方向上，该要素的深度将分为多个平行于纸面的平面，每个平面代表一个灰度级。例如可以在对应256个灰度级的256个平面内定义该微结构要素，该256个灰度级等同于在标准打印技术中通常使用的灰度级的数目。背景63包括可图形表示为随机分布的“峰值”的“噪声”，当利用高灰度级横切后，该背景可表现为图50b-50d所示的颗粒外表。当灰度级非常高时，字符具有黑色背景且最粗，如图50b所示，随着图50c-50e所示的那样灰度级逐渐降低，背景也变得越来越亮。对于中间灰度级，字符处于图50f所示的中间粗细，如果灰度级非常低，则如图50g所示，字符变得非常细。在该例子中，除了改变对于高灰度级的颗粒背景的密度外，通过调节字符的粗细，可以改变灰度级，应当注意字符最好在降低粗细时仍然保持一贯的形状。后一个属性可以确保字符的可读性，不论是低灰度级或是高灰度级。
除了调整粗细，还可以使用其它技术来限定微结构要素的灰度级，例如在根据灰度级向字符中心方向改变边界粗细的同时，可通过恒定的外部形状和尺寸的黑色边界来定义字符。
图47中示出利用字母显示作为微结构要素的例子，左侧图中示出的字母为简单的字符，而右侧图中示出三维微结构要素，它们用图像表示微结构抖动显示阵。在图47中，已经利用微结构形状(在特定例子中，该形状仿效文字行环绕圆柱的状态)对要素进行了平面绘图处理50。应当注意图50a和图47的右侧图中的3D显示仅仅是为了有助于读者获得微结构要素的视觉印象，而这些微结构要素实际是以抖动显示阵来限定的，可以其它方式来表现。
在产生抖动显示阵时，需要同时考虑微结构要素的文字和微结构形状。另外，将微结构图像缩放为与上下文图像相同的尺寸。然后利用上述抖动方法通过将微结构抖动显示阵应用于上下文图像，使上下文图像和微结构图像54、56合成。
如上述例子所述，合成的一个简单方法是标准半色调技术。
在图48中示出标准半色调的结果，上下文图像和微结构图像经过上述的标准半色调处理产生图58所示的半色调后的图像58。在该半色调后的图像中应当注意，在上下文图像的亮区域内，微结构字符非常细(由于低的灰度级值)，在暗区域内非常粗(由于高灰度级值)。
位于微结构要素之间的抖动显示阵的灰度级值最好被设定为随机变化的低灰度级值，从而使微结构要素的形状在半色调处理后保持可见(即使在暗区域内)。
还应当注意的是微结构字符的粗细沿着它的部分而变化，这种变化基于有问题的字符部分附近的上下文图像的灰度级。
参照图53，示出利用半色调技术将微结构要素48’的微结构抖动显示阵应用于图像44’。该半色调后的图像58示出作为图像44的灰度级的函数，字符”T”61的粗细和背景颗粒63的密度。
由于构成抖动显示阵的微结构要素的尺寸，计算出的半色调后的图像58的视觉质量通常并不是最佳的。为了提高该质量，合成过程还包括上面已经说明的均衡过程。可以使用其它均衡或平衡技术，例如将半色调后的图像与图49中所示的上下文图像进行比较。可以使用的平衡或均衡技术包括检查半色调后图像的各点的邻域，随后计算将要用于计算平均灰度级值的的黑色点和白色点的数目，例如白色点的数目除以相关邻域中的点的总数目。这些平均灰度级值与上下文图像的对应点的灰度级值进行比较，如果差别很小(例如小于限定或近似的值)，则认为该半色调后的图像在该点非常近似于上下文图像。如果所比较的灰度级值之间的差别很大，则认为半色调后图像局部与上下文图像不接近，应当反转半色调图像的该相关点，换句话说，如果原始为黑则将其设定为白，如果原始为白则将其设定为黑。可以使用probalistic功能来判断被比较的灰度级值之间的差别大还是小。
上文中已经将半色调和均衡或平衡过程作为独立的过程进行说明，但是虽然词汇“半色调”和“均衡”被分别使用，但是也可以将这两个过程合并为一个单独的过程。
可以将一简单的图形产品信息层52与加入后的图像60重叠61或与其合成，以产生完整的商业票据图像62，例如图52中所示的体育赛事票图像。如图52中可以看出，该简单的产品信息层64以可以简单读出的格式表示出有效日期、赛事名称和价格，该产品信息的至少一部分也已经存在于加入后的图像的微结构中，并可以从距离眼睛20-50cm的正常文字阅读距离读出。在该特殊例子中，微结构层还包括体育赛事参加者的名字。同时，上下文图像也处于正常的文字阅读距离，该上下文图像例如包括奖品图片和个人的肖像，当增加距离文字阅读距离时，在从眼睛到手臂够得着的距离上，该微结构字符变得不太明显。根据本发明产生的商业票据的视觉验证可包括如图51所示的步骤，票据控制器可以通过读取产品信息层64来检查票据信息的相关性以及对应该产品信息的微结构信息。该控制器还可以检验上下文图像和微结构形状或图形，从这点来说，该控制器应该知道在这类商业票据的有效日期内加入它们的背景图像和微结构图案。条形码66最好包括加密的编码，在怀疑票据的真实性或由于其它原因，例如随机检查的情况下，该条形码可以作为另一种验证手段。
参照图52a，详细的示出图52中打印的票据的一部分。用于打印该图像的最小屏幕点是具有传统形状，例如椭圆或圆形的传统屏幕点。但是该屏幕点可以具有可按照规则基础而改变的特别形状，从而增加防止伪造的保护性。还可根据上述的加入过程，通过引入具有最小打印屏幕点和可在正常阅读距离验证的微结构要素之间尺寸的其他微结构要素层，来实现保护技术。可通过对打印的票据的近距离视觉检查，例如距离眼睛10-20cm的距离，来验证该中间的微结构要素。如图52a和52b中可以最好的看出，在该例子中，提供了具有较小微结构要素的第二层，该微结构要素包括字符“05-05-04”，用于指示赛事的日期。换句话说，利用上述的加入过程，可以在每层都具有不同尺寸的微结构要素的多个微结构图像层上加入上下文图像。
应当注意，如上所述通过通信网络产生的商业票据或其他保密文件还可被显示在电子屏幕上，例如便携式电子装置的显示屏，而不是被打印。
区别特征和文件保护特征
本发明通过结合微结构保护保密文件，该保密文件包括例如文字、相片、图片、图像以及可能的背景花纹图案等要素，该微结构的形状随文件要素的亮度而改变。通过抖动处理，在微结构上形成目标文件，在不显著修改目标文件图像的情况下，不能清除或修改文件要素和微结构。例如在图27中，可以从例子中看出，构成图像的所有要素都是微结构。宏观图像是一个女孩的脸。第一级微结构是龙。该高频抖动阵列结合有希腊图形符号(雕带)形状的第二级微结构。这种第二级微结构可结合简单的第二级微结构形状以进一步保护，该第二级微结构形状包括例如一个或多个字母、数字或符号。嵌入高频抖动阵列的第二级微结构使伪造文件图像或文件要素变得更加困难。
本发明的一个关键区别特征是可以合成抖动显示阵形式的微结构，该抖动显示阵是从结合有微结构形状的二值位图产生的，所产生的抖动显示阵可以进行充分的改进，从而使所选择的微结构可以在高和低图像亮度的情况下都可见。例如图33A和33B所示，该微结构可在小于10％的暗度和高于90％的亮度的情况下可见。图34中的希伯来字母在10％和90％暗度的情况下都可见。另外，抖动显示阵的合成可由计算机程序自动执行。
本发明的第二区别特征在于在保持宏观图像完整无缺和不修改宏观级和微结构级所包含的信息(例如文字)的情况下，可以产生可几何变换的微结构，该微结构可以实现保密文件的多种变化。这些几何变换后的微结构可以在显示器上产生一个图像，该图像的微结构是活动的。例如，图6示出利用不同变换参数产生的同样图像和同样微结构的多个实例。
本发明的第三区别特征是可通过使用高频抖动显示阵，或者结合第二级微结构来执行均衡。
第四区别特征在于利用标准、非标准和特别墨水来产生颜色文件，其中一种、多种或全部起作用的墨水都是微结构的一部分。所述的墨水是例如金属、虹彩、荧光、磷光和紫外墨水。
本发明的第五区别特征是可以根据与文字内容相关的信息来自动合成个性化的保护文字。
让我们列举主要保护特征。第一保护是通过微结构经过相邻要素边界(文字、图片要素、图像)时的连续性来保证的。该连续性使潜在的伪造者利用伪造的要素来替换给定文件要素变得极端困难(例如利用伪造的照片来替换一照片)。作为第二保护性特征，可通过微结构来保护原始图像中表现出的文字，例如黑色打印字符。第三保护是通过用于微结构图像合成的抖动处理来实现的，该抖动处理可以确保微结构形状的深浅度根据当前图像亮度而改变，当使用多种颜色时，确保微结构形状的深浅度根据主要颜色亮度(或墨水覆盖率)而改变。这样伪造者就不能简单地通过混合利用标准桌面图形程序包产生的伪造微结构，来加入文件中。第四保护是通过使文字作为微结构的一部分，并提供其它验证文件的真实性的手段来实现的。这使得可以建立宏观文件级信息和微结构级信息之间的相关性。例如，可以通过将文件持有者的名字嵌入文字构成的微结构中(在第一或可能在第二微结构级)，实现在整个文字上重复文件持有者的名字。修改该名字需要修改在整个文件范围内扭曲的微结构，这几乎是不能能完成的任务。第五保护是通过利用参数化变换Tt(u，v)和可能的扭曲变换Tw(x，y)，在不同的文件上产生不同微结构实例的可能性来实现的。可以使通过特定参数化变换Tt(u，v)限定的微结构图像的给定实例与文件内容，例如保密文件的值、文件的类型和文件公布的年实现相关。
图36示出作为保密文件的一个例子的文凭，该文凭中结合有包含文件持有者名字和发行该文凭的机构的名称的微结构。由于该微结构覆盖全部文件部分，因此不可能替换它的各部分。另外，由于几何变换使经过图片的微结构在不同方向和以不同尺寸扭曲，以及由于微结构的厚度使其自身适应局部图像亮度，因此不能实现简单的将微结构要素从一个局部复制到多个其它位置。另外，在文件的暗(或者色彩饱和)的部分中，微结构形状之间非常细的间隙使得非授权文字替换非常困难。
利用结合有特别墨水的微结构生成保密文件
利用微结构实现的文件保护并不仅局限于利用黑-白或标准颜色墨水(青、洋红、黄和可能的黑)打印的文件。根据未决美国专利申请09/477544(用于利用多颜色抖动产生数字半色调图像的方法和装置，发明人V.Ostromoukhov，R.D.Hersch，申请日2000年1月4日，代理人：EPFL)，可能利用多颜色抖动使用特别墨水来产生保密文件，该特别墨水是例如非标准颜色墨水、金属墨水、荧光或虹彩墨水(可变颜色的墨水)，当从特定视角观看时，该微结构表现得就像利用正常墨水打印的一样，担当从其它视角观看时，由于镜面反射，该微结构表现得更强。利用虹彩墨水也可以实现相似的微结构外观变化。当原始文件被扫描和再现或影印时，该微结构外观中的变化完全消失。
另外，可以仅在保密文件的特定部分中结合非标准墨水，并利用标准墨水打印其它部分。然后，仅可在利用掩模选择的文件部分中看到金属墨水的效果，该掩模自身可以表现视觉信息，例如文字、图片符号、图形设计或抖动的图像。例如，可以使用图27中的龙作为掩模，且在目标图像内，仅在那些由龙形状(该龙形状是通过原始图像的简单抖动获得的，没有均衡)覆盖的微结构部分中加入金属墨水。在该目标图像中，由于金属墨水的作用，当从允许入射光线镜面反射的角度来观看时，该龙形状高亮显示。
在屏幕或除纸以外的支撑物上生成保密文件
不仅在纸上，还可以在电子显示器(例如计算机或移动电话屏幕)或其它支撑物，例如透明或不透明的塑料材料、聚合体材料、贵重产品的包装、例如CD-ROM或DVD的光盘或例如衍射元件、全息图和运动图等光学装置中，使用结合微结构的文件图像来产生保密文件。
通过微结构的自动合成来产生艺术图像
微结构图像的自动合成是设计艺术图像，例如说明图、广告画和宣传画的非常有效的手段。设计者仅需要利用标准桌面图像程序包生成原始图像和原始微结构形状，它可以扫描或绘制该微结构形状，对它们进行润色使其符合设计者的美学要求并将它们转换为对应抖动显示阵自动合成所需的原始微结构位图。然后利用该结合有微结构形状的抖动显示阵对原始图像进行抖动，并产生目标艺术抖动后的图像。这样，一旦集成到桌面软件程序包中，自动抖动就会成为生成图像设计、广告画和宣传画的非常有效的工具。另外，大型广告画也可以很容易生成，对于这种广告画，从远处可以看到宏观图像，从近处可以看到微结构。该微结构结合了第二信息层，这些信息包括文字、标识语、美术设计或广告。当用于例如高速公路时，这种大型广告画特别有效，驾驶者首先可以看到宏观图像，然后当驶近时可以看到微结构信息。
具有运动的微结构的图像的产生
包括运动的微结构的图像可用于建立吸引客户注意力的美丽信息和宣传点。特别对于访问网站的客户，具有运动微结构的图像可以将信息结合到运动的微结构中。申请日为2001年7月11日，申请人为R.D.Hersch和B.Wittwer的在先专利申请US09/902227公开一种产生运动的微结构图像的方法，即图像顺序和运动，其中从远处看该图像是可见的，从近处看，可以看到包含的微结构。该方法利用结合有微结构的大的抖动显示阵。通过利用修改后的变换参数，连续的重新产生图像的新的实例，可以实现微结构演变。由于本发明中公开的用于抖动显示阵的自动合成的方法，可以很容易和快速的产生美观的抖动显示阵，从而极大的方便了具有运动微结构的图像的生成。
上面已经参照特定示意性实施例描述了所公开的方法。应当理解，本发明并不局限于上述描述的实施例，本领域技术人员在不脱离附加权利要求的精神和范围的情况下，可以很容易实现多种变化和修改。
用于合成保密文件和微结构图像的计算系统
用于合成保密文件的计算系统(图37)包括用于接收产生保密文件，例如图36所示的文凭的请求的接口。通过该请求，例如文件持有者的名字、将要发行的文件的发行日期和类型，接收相关信息(370，图37)。该计算系统还包括用于准备保密文件产生所使用的数据的准备软件模块和用于产生该保密文件的产生软件模块。该在计算系统上运行的准备软件模块可根据与该请求一起接收的信息，产生原始文件图像、微结构形状和可能的变换参数。产生软件模块首先合成产生保密文件所使用的微结构，然后将该保密文件与将要传输到输出装置的微结构合成。
在最佳实施例(图37，括号中的词汇)中，通过产生结合有微结构形状的位图，产生微结构形状。通过对该用于产生保密文件的微结构应用位图数学形态学操作，使其嵌入到抖动阵列中，该抖动阵列是从所述位图中合成的。通过将原始文件图像与前面合成的抖动阵列合成，实现保密文件的合成。
也可操作相似的计算系统(图38)来合成微结构图像，例如用于图形设计、信息、宣传和广告的微结构图像。该计算系统包括一接口，用于接收原始图像、微结构形状、还可能有从可用的变换和变换参数组中选择出来的变换，以及在彩色的情况下，用于加入目标抖动后图像的基色的选择(380，图38)。该计算系统还包括用于产生所述艺术微结构图像的产生软件模块。该在计算系统上运行的产生软件模块将微结构形状作为输入，合成微结构并产生结合该微结构的目标微结构图像。
在最佳实施例中，将微结构形状结合到计算机系统接口接收到的位图中。通过对该用于产生保密文件的微结构应用位图数学形态学操作，使其嵌入到抖动阵列中，该抖动阵列是从所述位图中合成的。通过利用前面合成的抖动阵列抖动该原始图像，以及如果在彩色情况下，可能根据特别的基色或者可能根据计算系统接口接收到的变换和变换参数，执行目标微结构图像的合成。
用于显示是有运动的微结构的图像的计算系统
通过计算机运行运动的微结构图像实现软件，可以离线合成具有运动的微结构的图像。然后可将所产生的图像动画作为运动图像(例如运动的GIF或MNG格式)结合到网页中。另一个变化在于产生图像计算和显示系统，例如一运行运动的微结构图像实现软件的applet。在该情况下，该图像计算和显示系统可在客户端计算机上运行，并显示运动的微结构图像或图像动画。作为最佳实施例，该图像计算和显示系统可从服务器计算系统(图39)中接收输入的彩色图像、抖动显示阵、运动变换、扭曲变换、基色组{Ci}和可能的掩模层作为输入。利用目前的技术，图像计算和显示系统的最佳实施例是java applet。然后通过执行上述的初始化、图像加入和图像显示步骤，该图像计算和显示系统的程序(例如作为applet运行的程序)产生和显示目标图像。
另外，运动的微结构图像加入系统的特别实施例可以根据用户的爱好或用户情况调整某些图像加入参数。例如根据用户爱好或情况，可以调节从一图像组中选择出的图像，从多组基色中选择出的一组基色，一运动变换和可能的扭曲变换。这些特别的实施例可以根据用户或用户类别定制运动的微结构图像。
或者，可以假设一特别服务器(例如一网站)需要设计者在其自己的计算机上生成随时间变化的具有微结构的图像(即运动的微结构图像)(图40)。在它们计算机上运行的程序界面(例如结合有applet的动态网页)可与服务器交换信息。通过这种基于设计界面的网页，图形设计者可以指定或生成源图像、抖动显示阵、基色、运动变换、扭曲变换以及图像掩模层。通过交互的修改这些参数和要素中的每个，并立刻显示结果，设计者可以交互的生成具有运动的微结构的动画图像。当签署法律协议后，它们就可以接收到授权并将运动的微结构生成软件(例如applet编码)以及产生的数据要素传送到他们自己的网页上。图41示出结合到网页中的运动的微结构图像。

Claims (57)

1.产生结合微结构的图像的方法，包括：
-获得原始图像；
-产生微结构；和
-在所述原始图像的一个区域或全部中加入所述微结构；
其中产生微结构的操作包括从原始微结构形状自动合成微结构要素。
2.如权利要求1所述的方法，其中微结构包括从低频微结构要素产生的低频微结构，和从高频微结构要素产生的高频微结构，低频微结构要素比高频微结构要素大。
3.产生结合有微结构的图像的方法，包括
-获得原始图像；
-产生微结构；和
在所述原始图像中加入所述微结构；
其中，微结构包括从低频微结构要素产生的低频微结构，和从高频微结构要素产生的高频微结构，低频微结构要素比高频微结构要素大。
4.如前述权利要求所述的方法，其中产生微结构的操作包括从原始微结构形状自动合成微结构要素。
5.如权利要求1或所述的方法，其中微结构要素被合成为微结构抖动显示阵。
6.如前述权利要求所述的方法，其中抖动显示阵的合成包括对微结构形状应用数学形态学算子。
7.如前述权利要求所述的方法，其中所应用的数学形态学算子包括用于位图形状前景的形状细化算子和从用于位图形状背景的交替扩大和二重位图细化组中选择出的算子。
8.如前述权利要求所述的方法，其中在加入到原始图像后，合成的微结构要素在高和低亮度下都可见。
9.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中原始微结构形状为位图要素。
10.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中利用掩模可调节微结构要素的可见性，该掩模的值代表利用传统方法半色调后的原始图像和与微结构合成的原始图像之间的相对深浅度。
11.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中还包括利用参数化的变换来扭曲结合在图像中的微结构。
12.如前述权利要求所述的方法，其中通过修改参数化变换的参数可以连续产生多个图像实例，所述图像实例组形成可显示的图像动画。
13.如前述权利要求所述的方法，其中所述参数作为时间的函数被平稳的修改，从而产生平滑演变的运动的微结构。
14.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中微结构和原始图像的合成包括标准或多颜色抖动操作。
15.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中还包括使用指定原始图像中将被加入微结构的区域的掩模。
16.如前述权利要求所述的方法，其中该掩模指定微结构外观属性，例如可见性、位置和空间延伸。
17.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中还包括使用多值的掩模，该掩模可表达原始图像颜色的深浅度和用于产生该图像而选择的基本颜色的深浅度。
18.如前述权利要求所述的方法，其中利用颜色空间的四维化，将原始图像颜色转变为基本颜色。
19.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中微结构要素的粗细度根据原始图像亮度而变化，该微结构要素在原始图像中亮的区域中变细，在原始图像中暗的区域中变粗。
20.如前述权利要求所述的方法，其中通过使微结构要素具有至少一种主要颜色来使其适应原始图像颜色，该主要颜色在黑暗的区域比较深而在亮的区域比较浅。
21.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中微结构包括用户个人图像信息。
22.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中微结构包括在原始图像中找到的信息。
23.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中微结构包括识别或特别对应特定事件或事物的信息，例如日期、地点、座位、目的地、时间。
24.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中微结构要素包括字母数字混合编制的字符，它们的尺寸与图像相关，从而可实现在个人文件阅读距离上可读出它们。
25.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中抖动显示阵包括利用数学形态算子得到的低频抖动阵列和高频抖动阵列。
26.如前述权利要求所述的方法，其中高频抖动阵列包括第二级微结构要素，它们比低频抖动阵列的微结构要素小。
27.如前述权利要求所述的方法，其中高频抖动阵列的位置对应于微结构要素的背景。
28.如前述任何一个权利要求所述的方法，还包括在抖动原始图像后进行图像均衡的算子，所述均衡包括：
-进行点增益模拟；
-进行人类视觉系统滤波；和
-将原始图像和所产生的点增益模拟和滤波后的抖动后图像进行比较。
29.如前述权利要求所述的方法，其中比较产生一delta图像，利用高频抖动阵列对该delta图像进行抖动，所产生的抖动后delta图像由抖动后图像构成。
30.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中掩模可以指定微结构中利用特殊墨水打印的部分，该掩模的形状表示一个视觉信息，该特殊墨水在特定观察条件下可以使图像内的掩模形状保持隐藏，而在其它条件下则使掩模形状变得清晰。
31.如前述权利要求所述的方法，其中利用从金属和虹彩墨水的组中选择出的特殊墨水来打印图像中由掩模指定的部分，从而实现在特定观察角度使掩模形状隐藏，而在不同观察角度使其可见。
32.如权利要求30所述的方法，其中利用特殊墨水打印由掩模指定的图像部分，该特殊墨水在日光下不可见，而在所选择频率的光下，例如紫外光下可见。
33.如前述任何一个权利要求所述的方法，其中还包括：
-限定用于提供目标图像的颜色信息；
-限定参数化变换的参数；
-根据参数化后的变换，一行一行、一像素一像素的遍厉目标图像位置(x，y)，确定在原始图像(x’，y’)中的对应位置，和微结构(x”，y”)中的对应位置；
-从原始图像位置(x’，y’)中获取将被再现的颜色Cr，从微结构位置(x”，y”)中获取加入信息；
-利用该加入信息来合成目标图像。
34.产生保密文件的方法，包括根据前述任何权利要求中的方法产生结合微结构的图像，其中加入微结构的原始图像包括与文件目的相关且希望被保护以防止伪造的信息。
35.一种用于产生可打印或显示的保密文件的方法，包括以下步骤：
-选择或得到一原始图像；
-选择或得到对应与所述保密文件相关的人、事件或事物的信息；
-产生包括可读微结构要素的微结构，所述微结构要素可提供关于所述人、事件或事物的信息；
-在所述原始图像中加入所述微结构图像。
36.如前述权利要求所述的方法，其中利用权利要求1-33中任何一个所述的方法产生微结构并将其加入原始图像。
37.如权利要求35-37中任一个所述的方法，其中该图像被打印或显示在一支撑物上，该支撑物包括纸、塑料、聚合体、产品包装、光盘、和包括全息图、动画图和衍射要素的光学装置中的任何一种。
38.如权利要求34-37中任何一个所述的方法，其中保密文件是一种具有价值或与商业事务相关的商业票据。
39.如权利要求34-38中任何一个所述的方法，其中保密文件是一种证书、契约或文据。
40.如权利要求34-39中任何一个所述的方法，其中保密文件包括识别人或实体的信息。
41.如权利要求34-40中任何一个所述的方法，其中在服务器系统中产生结合微结构的图像，所述服务器系统准备并包装可显示的文件，该可显示文件可在标准打印机上打印或在电子显示屏上显示所述保密文件，该电子显示屏可以是例如便携式电子装置的显示屏。
42.如前述权利要求所述的方法，其中可在客户端的标准打印机上打印所述保密文件，该客户端远离服务器系统并可通过例如英特网的通信网络来访问所述服务器系统。
43.如权利要求34-42中任何一个所述的方法，其中通过全球通信网络例如英特网可以从一个或多个数据库中获得包括在原始图像中的一些或所有信息。
44.如权利要求34-43中任何一个所述的方法，其中原始图像包括根据识别持有者的信息而从客户数据库中所选择出的持有者的肖像。
45.利用根据权利要求1-33中任何一个所述的方法而产生的结合有微结构的图像。
46.利用根据权利要求34-44中任何一个所述的方法而产生的保密文件。
47.一种用于合成结合有微结构的保密文件的计算系统，包括用于接收合成保密文件的请求的接口，用于根据基于请求而接收到的文件相关信息准备数据文件的软件准备模块和用于产生该保密文件的文件产生模块，其中数据文件的准备包括产生原始文件图像、微结构形状和可能的变换参数，产生保密文件包括微结构的合成、保密文件与所产生的微结构的合成。
48.如前述权利要求所述的计算系统，其中通过产生结合有微结构形状的位图产生微结构形状，其中通过对微结构应用数学形态操作，使该微结构以从位图合成得到的抖动阵列的形式来体现，其中通过利用合成的抖动阵列来抖动原始文件实现合成保密文件。
49.如权利要求47所述的计算系统，其中根据文件内容可以将微结构形状个性化，该微结构是利用产生软件模块而自动合成的。
50.如权利要求47所述的计算系统，其中根据与文件相关的信息选择变换参数，根据所选择的变换参数利用产生软件模块自动合成微结构。
51.一种用于合成微结构图像的计算系统，包括一接口，用于接收合成微结构图像的请求以及一产生软件模块，用于产生该微结构图像，其中产生微结构图像包括微结构的合成和微结构图像与微结构的合成。
52.如前述权利要求所述的计算系统，其中微结构的形状通过结合它们的位图来体现，其中微结构以抖动阵列的形式来体现，该抖动阵列是通过对位图进行数学形态操作而合成得到的，该微结构图像是通过利用合成后的抖动矩阵对原始图像进行抖动而合成的。
53.一种计算系统，可以显示具有随时间而演变的嵌入微结构的目标图像，从远处主要可看到该图像，从近处主要可看到演变的微结构，该计算系统包括一服务器计算系统和一客户计算系统，其中图像以图像实例序列的形式存储在服务器计算系统中，客户计算系统可以从服务器计算系统中接收图像实例序列并显示该序列。
54.如前述权利要求所述的计算系统，其中服务计算系统是一网站，图像实例序列由客户计算系统显示在网页内。
55.一种计算系统，可以显示具有随时间而演变的嵌入微结构的目标图像，从远处主要可看到该图像，从近处主要可看到演变的微结构，该计算系统包括一服务器计算系统和一客户计算和显示系统，其中客户计算和显示系统可以从服务器计算系统中接收原始彩色图像、位结构数据和微结构演变参数作为输入，客户计算和显示系统合成并显示具有嵌入微结构的目标图像。
56.如前述权利要求所述的计算系统，其中所传输的微结构数据包括一抖动显示阵，微结构演变参数包括一运动变换，目标图像是利用从标准抖动和多彩色抖动方法组中选择出的一种方法而产生的抖动后图像。
57.如前述权利要求所述的计算系统，其中微结构演变参数还包括一扭曲变换，客户计算和显示系统从服务器计算系统接收掩模作为输入数据，该掩模的值代表原始彩色图像和抖动后图像的相对深浅，该掩模定义了目标图像内微结构的位置和可见性。
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