CN1893533B - 用于在图像中嵌入信息的形成潜像的成像装置和方法 - Google Patents

Abstract

图案产生单元(38)用与操作单元(41)对从数据存储单元(39)读取的对应于图案(1)和基础图案(2)的象素的值执行运算，并从而产生具有与图案(1)基本上相同的浓淡度的图案(2)。根据用于产生潜像的从数据存储单元(39)读取的掩模图像数据(3)的各个象素的值，通过选择性地组合图案(1)和所产生的图案(2)，含潜像图像产生单元(42)产生含潜像图像(4)。

Description

用于在图像中嵌入信息的形成潜像的成像装置和方法

这个非临时性申请基于2005年6月30日向日本专利局提交的日本专利申请号2005-191028，其整体内容在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及图像处理装置和方法，并且具体地涉及用于在图像中嵌入信息的形成潜像的成像装置和方法。

背景技术

由于近年来发展了复印机技术，所以现在可以毫无困难地复制或伪造文件，并且这已成为显著的社会问题。因此，潜像印刷技术已被提议为下述技术之一：当复制时显现潜像，以便人第一眼就能够识别复制品。

日本专利公开号54-074125提供了这样的印刷品，在所述印刷品中，用精细点(亦即半色调点)印刷潜像，并且用粗糙点印刷潜像周围的部分。由于精细点很难复制，所以当复制印刷品时，人就能够容易地认出潜像。日本专利公开号54-074125中的技术利用了复印机的复制性能的限制。例如，使用类似技术的纸张用于居所证件的副本，以便当复制居所证件时，“COPY”或类似的字母可以出现。

现在参考图23和24来对潜像给予说明。图23显示了潜像的例子。在图23中，充当潜像的字母“A”的图像由粗糙图案21形成，并且外围图像由精细图案22形成，以展示与潜像相同的浓淡度(shade level)。当复印机复制上面印刷了图23的图像的纸张时，产生图24中的复制品。在图24中的复制品上，由于复印机的性能限制，精细图案22不存在，或者在粗糙和精细图案21和22之间存在浓淡差异，所以作为潜像嵌入的字母“A”出现。

参考图25A-25D，现在对在用于印刷原件的纸张上使用潜像技术的情况给予说明。在图25B中显示的带有包含潜像(亦即字母“A”的图像)的背景图像的纸张上印刷图25A中显示的原始图像。图25C显示了这样的印刷的结果。在图25C的印刷品中，潜像与包围它的背景构成整体，并且背景图像展示了均匀的图案，所以观看图25C中的印刷品的人认为原件印刷在均匀图案上。当复制图25C中的印刷品时，潜像在复制品上出现，如已经说明的那样。因此，通过使用“COPY”字母图像作为潜像，人能够容易地确定印刷品是否是通过复制产生的。

然而，根据日本专利公开号54-074125中的技术，有必要考虑到所需纸张的估计量而在印刷文件之前制备具有潜像效果的纸张。当潜像的设计改变时，必须制备新的纸张，这导致印刷纸张的浪费，并且过度增加成本。进一步，不可能响应文件的每次印刷而改变将要嵌入的字母。

日本专利公开号07-231384已披露了这样的技术，在所述技术中，数字复印机记录除了由CCD(电荷耦合器件)读取的原始图像之外的包含潜像的背景图像。数字复印机执行内部图像处理，以在原始图像上覆盖包含潜像的背景图像，所以不必要事先制备带有包含潜像的背景图像的印刷纸张。

参考图25A-25D，现在对原始图像和包含潜像的背景图像的重叠给予说明。在日本专利公开号54-074125的技术中，有必要在纸张上事先印刷包含潜像的背景图像。然而，根据日本专利公开号07-231384的技术，执行图像处理以在包含潜像的背景图像(见图25B)上重叠原始图像(见图25A)，从而执行图25C中图像的印刷输出，所以不必要事先制备带有包含潜像的背景图像的印刷纸张。

日本专利公开号54-074125和07-231384中披露的技术利用了对眼睛展示相同浓淡度的粗糙和精细图案。因此，图案在远景处是均匀的，但是粗糙和精细图案之间的边界在近景中变得醒目，并且发生了这样的问题：甚至当未被复制时，用肉眼就容易地认出了潜像。

因此，在日本专利公开号04-170569中已披露了这样的技术，所述技术用于提供敞开或中空形式的伪装图案，其独立于潜像图案，并且延伸通过背景图案和潜像。由于伪装图案比粗糙和精细图案之间的边界更加醒目，所以难以用肉眼认出潜像。进一步，与套印另一个图案的技术相比，这种技术能够以较少的成本和时间伪装潜像。

参考图23、26和27，现在来对伪装图案给予说明。参考图23，粗糙图案21和密集(精细)图案22被印刷以展示相同的浓淡度，并且因此能够在远景中被识别为均匀图案，但是粗糙和精细图案之间的边界由于密度差异而在近景中变得醒目，所以用肉眼认出了潜像。考虑到这个，如图26所示，在图案21和22之上布置中空伪装图案23。由于伪装图案比图案边界更加醒目，所以能够伪装潜像。当复制用图案如此伪装的包含潜像的背景图像时，确保了这样的效果：类似于没有使用伪装图案的情况，没有复制精细图案，并且潜像出现，如图27所示。

日本专利公开号2003-101762已披露了这样的技术，在所述技术中，一个符号被分配给一个点图案，并且组合排列点图案，用于在图像中嵌入信息。现在参考图28A、28B和29来说明点图案。例如，图28A中的点图案被赋予符号0，并且图28B中的点图案被赋予符号1。组合这些符号，并且根据组合的符号的排列或队列来排列图28A或28B中的点图案，以便能够形成均匀的背景图案30，如图29所示。因此，通过将其与日本专利公开号54-074125和07-231384中的技术组合，可以用展示相同浓淡度的另一个图案替换背景图案的部分，从而可以提供包含复制时出现的潜像的背景图像。

然而，类似于日本专利公开号54-074125和07-231384，人能够容易地认出带有符号的点图案和替换图案之间的边界部分，并且潜像对于肉眼可见的问题仍未克服。特别地，由带有符号的点图案的排列形成的图案展示了奇特的图案，这样一来奇特的图案就变得更加醒目。

日本专利公开号04-170569的伪装图案可以用于克服潜像对于肉眼可见的问题。在这种情况下，潜像对于眼睛不醒目，但是出现了这样的问题：伪装图案破坏了点图案，并且不能读取图像中嵌入的信息。

如上所述，当在形成潜像的多个图案的至少一个中嵌入信息时，仅仅前述专利参考文献的组合不能伪装潜像以使其不醒目而不丢失嵌入的信息。

发明内容

因此，本发明的目的就是提供产生以不醒目的方式包含潜像的图像的图像处理装置和方法。

本发明的另一个目的是提供即使当在形成潜像的图案中嵌入信息时也产生以不醒目的方式包含潜像的图像的图像处理装置和方法。

为了实现上述目的，本发明的一个方面提供了图像处理装置，用于通过组合不同种类的图案图像产生包含潜像的图像，所述图像处理装置包括：图案产生单元，其基于提供的第一图案图像，产生具有与所述第一图案图像基本上相同的浓淡度的第二图案图像；以及潜像产生单元，其根据提供用于产生所述潜像的掩模图像的各个象素的值，通过选择性地组合所述第一图案图像和所产生的第二图案图像来产生包含潜像的图像。

优选地，所述第一图案图像由以嵌入的方式带有不同项分配信息的多个信息图案形成。

由此，基于第一图案图像产生具有与第一图案图像相同的浓淡度的第二图案图像，并且根据用于潜像的掩模图像，通过选择性地组合第一图案图像和所产生的第二图案图像，产生包含潜像的图像。

因此，包含潜像的图像被视为具有均匀浓淡度的图像，所以可以提供用肉眼难以认出的潜像。因此，即使当在第一图案图像中嵌入信息时，也能够隐藏信息。所以，为了隐藏信息在包含潜像的图像之上提供伪装图案变得不必要，并且能够避免这样的情形：由于伪装图案而丢失第一图案中嵌入的信息。

优选地，所述装置进一步包括图像扩展单元，其对所提供的第一图案图像实施扩展处理，并且将受到扩展处理的所述第一图案图像提供给所述图案产生单元。

因此，第一图案图像在它经历扩展处理之后再用于产生第二图案图像。因此，扩展处理去除了第一图案图像中的局部特征，并且仅仅留下主要特征，所以第二图案图像能够具有与第一图案图像基本上相同的图案。

优选地，所述不同种类的图案图像当观看时展示相同的浓淡度。

优选地，所述图案产生单元通过以下将基础图案变换成所述第二图案：将事先制备的所述基础图案图像的象素中的每一个的值用所述象素的值和所述第一图案图像的对应象素的值之间的逻辑积的值替换。

因此，使用逻辑操作能够容易地产生第二图案图像。

根据本发明的另一个方面，用于通过组合不同种类的图案图像产生包含潜像的图像的图像处理装置包括：图像平滑单元，其对提供的掩模图像实施平滑处理；以及潜像产生单元，其根据所述图像平滑单元的输出，通过以混合比率组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生所述包含潜像的图像。

由此，在通过使用具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像基于掩模图像产生的包含潜像的图像中，在潜像和外围图像之间的边界部分的浓淡度方面发生了平滑变化。因此，可以提供难以用肉眼认出的潜像。特别地，当在第一图案图像中嵌入信息时，不必要在第一图案图像之上提供伪装图案，并且能够避免伪装图案导致信息丢失这样的情形。

优选地，所述装置进一步包括图案产生单元，其基于所述第一图案图像，产生具有与所述提供的第一图案图像相同的浓淡度的所述第二图案图像。

优选地，所述第一图案图像由分别带有不同项分配信息的多个信息图案形成。

优选地，所述装置进一步包括图像扩展单元，其对所述提供的第一图案图像实施扩展处理，并且将受到所述扩展处理的所述第一图案图像提供给所述图案产生单元。

优选地，所述潜像产生单元把要成为包含所述潜像的所述图像的图像象素中的每一个的值用以下替换：基于从所述图像平滑单元提供的所述平滑掩模图像的对应象素的值，根据比率执行的所述第一和第二图案图像的对应象素值的相加的结果。

为了实现上述目的，本发明的再一个方面提供了成像装置，用于通过组合不同种类的图案图像产生包含潜像的图像，所述成像装置包括：轮廓点变换单元，其将提供的掩模图像的轮廓部分变换成点；以及潜像产生单元，其根据具有受到所述轮廓点变换单元点变换的所述轮廓部分的所述掩模图像的象素中的每一个的值，通过选择性地组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生包含潜像的图像。

因此，在通过使用具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像基于掩模图像产生的包含潜像的图像中，在潜像和外围图像之间的边界部分的浓淡度方面发生了平滑变化。所以，可以提供难以用肉眼认出的潜像。当在第一图案图像中嵌入信息时，不必要为了隐藏图像而在第一图案图像之上提供伪装图案，并且这样一来就能够避免伪装图案导致信息丢失这样的情形。进一步，由于能够仅仅通过选择性地组合第一和第二图案图像来产生潜像，所以能够执行快速处理。

优选地，所述装置进一步包括图案产生单元，其基于所提供的第一图案图像，产生具有与所述第一图案图像基本上相同的浓淡度的所述第二图案图像。

优选地，所述第一图案图像由分别带有不同项分配信息的多个信息图案形成。

优选地，所述装置进一步包括图像扩展单元，其对所提供的第一图案图像实施扩展处理，并且将受到所述扩展处理的所述第一图案图像提供给所述图案产生单元。

优选地，所述轮廓点变换单元处理所述轮廓部分以使得点密度随着位置朝向所述掩模图像的外侧移动而降低。

优选地，所述轮廓点变换单元随机去除所述轮廓部分中的点。

优选地，所述轮廓点变换单元均匀去除所述轮廓部分中的点。

优选地，所述装置进一步包括图像扩展单元，其对所提供的掩模图像实施扩展处理，并且将受到扩展处理的所述掩模图像提供给所述轮廓点变换单元。所述图像扩展单元扩展的象素的数目和所述轮廓点变换单元造成的所述轮廓部分中的点变换的比率被事先确定，以便所述轮廓部分的平均象素值逐步变化。

因此，点变换使轮廓部分中的点稀少，以便点的数目随着位置朝向掩模图像的外侧移动而降低。所以，通过根据掩模图像的象素值(点)选择性地组合第一和第二图案图像，可以缓慢地改变轮廓部分中的第一和第二图案图像的组合的比率，并且可以提供更加难以认出的潜像。

为了实现上述目的，本发明的又一个方面提供了通过用具有存储器和处理单元的计算机组合不同种类的图案图像来产生包含潜像的图像的图像处理方法，所述方法包括：基于第一图案图像产生具有与所提供的第一图案图像基本上相同的浓淡度的第二图案图像的图案产生步骤；以及使所述处理单元根据从所述存储器读取的掩模图像的各个象素的值通过选择性地组合所述第一图案图像和所述产生的第二图案图像来产生包含所述潜像的所述图像的潜像产生步骤。

为了实现上述目的，本发明的还一个方面提供了通过用具有存储器和处理单元的计算机组合不同种类的图案图像来产生包含潜像的图像的图像处理方法，所述方法包括：使所述处理单元对从所述存储器读取的掩模图像实施平滑处理的图像平滑步骤；以及使所述处理单元根据所述图像平滑步骤中的所述平滑处理的输出以混合比率通过组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生包含所述潜像的所述图像的潜像产生步骤。

为了实现上述目的，本发明的进一步的方面提供了通过用具有存储器和处理单元的计算机组合不同种类的图案图像来产生包含潜像的图像的图像处理方法，所述方法包括：使所述处理单元将从所述存储器读取的掩模图像的轮廓部分变换成点的轮廓点变换步骤；以及根据具有受到所述轮廓点变换单元点变换的所述轮廓部分的所述掩模图像的每个象素的值通过选择性地组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生包含所述潜像的所述图像的潜像产生步骤。

本发明的进一步的方面提供了图像处理程序，用于使计算机执行前述图像处理方法。

本发明的进一步的方面提供了存储用于使计算机执行前述图像处理方法的图像处理程序的机器可读的记录介质。

本发明的进一步的方面提供了以印刷的方式带有包含潜像的图像并且是通过前述图像处理装置产生的印刷品。

根据本发明，包含潜像的图像被视为具有均匀浓淡度的图像，所以可以提供用肉眼难以认出的潜像。因此，即使当在第一图案图像中嵌入信息时，也能够隐藏信息。所以，为了隐藏信息在包含潜像的图像之上提供伪装图案变得不必要，并且能够避免由于伪装图案而丢失包含嵌入的第一图案的信息的情形。

结合附图根据本发明的以下详细说明，本发明的前述以及其他目的、特征、方面和优点将会变得更加明显。

附图说明

图1是根据本发明的各个实施例的计算机的方框图；

图2以举例的方式显示了当布置基础图案时出现的图案；

图3是显示第一实施例的功能图；

图4是显示根据本发明第一实施例的图像处理装置执行的程序的控制过程的流程图；

图5A和5B显示了扩展处理；

图6显示了对图像实施的扩展处理的结果；

图7显示了用于形成潜像的并且不是带有符号的点图案的图案；

图8显示了由图案的逻辑积操作产生的图案；

图9显示了将要作为潜像嵌入的掩模图像；

图10显示了通过组合图案的潜像形成；

图11显示了通过组合图案形成的潜像；

图12是根据第二实施例的功能图；

图13是显示根据第二实施例的图像处理装置执行的程序的控制过程的流程图；

图14显示了平滑滤波器的例子；

图15是显示根据第二实施例的图像处理装置执行的程序的另一个控制过程的流程图；

图16显示了抖动矩阵的例子；

图17显示了使用受到伪分级处理的掩模图像的潜像的边界部分；

图18是根据本发明第三实施例的功能结构图；

图19是显示根据第三实施例的图像处理装置执行的程序的控制过程的流程图；

图20A-20C显示了扩展处理和点变换处理；

图21显示了具有受到点变换处理的轮廓的掩模图像；

图22显示了被处理以随着位置朝向轮廓的外侧移动而减少密度的掩模图像；

图23显示了包含由粗糙和精细图案形成的潜像的背景图像；

图24显示了当复制包含潜像的背景图像时出现的潜像；

图25A-25D显示了当复制包含潜像的背景图像以及在其上重叠的原始图像时达到的效果；

图26显示了伪装图案；

图27显示了当复制包含潜像并且用伪装图案伪装的背景图像时出现的潜像；

图28A和28B显示了带有符号的点图案；

图29显示了通过布置带有符号的点图案形成的背景图像。

具体实施方式

现在参考附图来说明本发明的实施例。

在以下说明和附图中，相应的部分带有相同的参考数字和相同的名称，并且实现相同的功能。因此，其说明不再重复。

根据每一个实施例的图像处理装置中的处理都是通过在诸如计算机或工作站之类的CPU(中央处理单元)上执行的软件(程序或数据)实现的。所述处理同样可以通过例如装备有打印机功能和扫描仪功能的打印机或复印机中的执行图像处理和控制的CPU上执行的软件实现。进一步，它可以通过专用硬件实现。

(装置结构)

图1是根据每一个实施例的计算机101的方框图。

参考图1，计算机101包括：显示装置312，其由液晶显示器或CRT(阴极射线管)形成，用于显示信息；键盘输入单元1450，其被操作用于外部输入诸如指令之类的信息；CPU 1412，用于中央控制计算机；存储器1424，其包括ROM(只读存储器)或RAM(随机存取存储器)；硬盘1426；FD(软盘)驱动器1430，软盘1432可拆卸地连接到所述FD驱动器1430中，用于访问软盘1432；CD-ROM驱动器1440，CD-ROM(致密盘只读存储器)1442可拆卸地连接到所述CD-ROM驱动器1440中，用于访问安装的CD-ROM 1442；通信接口(I/F)1480；以及打印单元1481。

通信接口1480具有将通信路径17和计算机101连接在一起用于通信的功能。通信路径17可以从包括因特网的各种类型的网络之中选择。在计算机101中，包括稍后将要说明的包含潜像的图像数据4、7和9以及类似的各种数据通过CPU 1412经历用于打印的图像处理，并且被供应给打印单元1481，其在纸张上打印数据以提供印刷品1483。这些数据可以经由通信接口1480和通信路径17被传输给打印机(未显示)，其打印它们以提供印刷品1483。

图1中的计算机101可以装备有磁带装置，盒式磁带可拆卸地连接到所述磁带装置中用于访问。

将要装载到图1中显示的计算机101中的软件通过将它们存储在诸如CD-ROM 1442或软盘1432之类的记录介质上而被分配，或者经由通信路径17通过数据通信而被分配。CPU 1412将从CD-ROM 1442或装载到软盘驱动器1430中的软盘1432读取的软件存储在计算机101或工作站的预定存储区中。此后，软件从预定存储区读取并被执行。

在每一个实施例中中，“图案”是由多个点形成的图像，“密度”表示图案的每单位面积的点数，并且“浓淡度”是图案的点展示的浓淡的水平或程度(或表观暗度或厚度)。密度和浓淡度相互关联，但是浓淡度即使当密度恒定时也取决于形成图案的点的厚度或尺寸而变化。“图案”表示每个都带有分配给它的“0”或“1”的信息的多个基础图案的排列展示的“图案”。例如，假定存在“/”和“\”的基础图案。尽管每个图案都由斜线形成，但是以适当方式排列的这些图案能够形成菱形“图案”，如图2所示。将预定图像(图案)“嵌入”到某个图像中表示预定图像和该某个图像的组合。

在日本专利公开号54-074125中披露了本发明中利用的潜像印刷的基本原理。这样一来，就通过组合具有相同表观暗度或厚度的两种图案来嵌入潜像。两种图案之中的一种是当通过复印机复制时留在作为结果的复制品上的图案，并且因而就是由粗糙的并且大的点形成的图案。另一种图案当复制时消失，并且因而就是由精细的并且小的点形成的图案。另一种图案可以不是假拟浓淡化图案，其可以是展示了与上述一种图案相同的浓淡度的半色调图案。

进一步，潜像的原理可以不是点的图案，并且可以是线的集合或组。重要的是，图案具有相同的表观暗度(并且展示基本上相同的图像浓淡度)，并且包括在作为结果的复制品上“消失”的图案和“保持”的图案，并且通过组合这些图案在图像中嵌入潜像。

(第一实施例)

现在参考附图来说明本发明的第一实施例。

(功能结构)

图3显示了根据这个实施例的功能结构。参考图3，根据本实施例的图像处理装置包括：数据存储单元39；扩展处理单元40；图案产生单元38，其具有与操作单元41；以及图像产生单元42，其产生含潜像图像，亦即包含潜像的图像。数据存储单元39事先存储：图案1，其为点图案的图像数据；基础图案2B，其为点图案的图像数据；以及用于潜像的掩模图像数据3，并且进一步存储：图案2，其为图案产生单元38产生的点图案的图像数据；以及图像产生单元42产生的含潜像图像的数据4。数据存储单元39对应于存储器1424或硬盘1426中的预定区域。具有与操作单元41的图案产生单元38、扩展处理单元40以及含潜像图像产生单元42对应于存储器1424或硬盘1426中事先存储的程序的功能。CPU 1412读取并执行程序以实现各个功能。可选择地，可以使用专用电路。

(处理过程)

参考图4，现在来对根据本实施例的图像处理过程给予说明。

首先，在步骤S10中，扩展处理单元40从数据存储单元39读取图案1。在图案1中，例如根据日本专利公开号2003-101762中披露的现有技术，通过排列被分配了特定符号的多个基础图案来嵌入信息。在步骤S11中，扩展处理单元40对如此读取的图案1实施已知的扩展处理，以产生并输出扩展的图案1A。在步骤S12和S13中，图案产生单元38从数据存储单元39读取基础图案2，从扩展处理单元40接收扩展的图案1A，并且向与操作单元41提供用于运算的指令。与操作单元41执行向其提供的读取的基础图案2和扩展的图案1A之间的逻辑与。表示逻辑与的结果的操作结果图案5作为图案2被存储在数据存储单元39中。在随后的步骤S14和S15中，含潜像图像产生单元42从数据存储单元39读取潜像掩模图像数据3(亦即用于产生潜像的掩模图像数据3)以及图案1和2，使用如此读取的数据产生含潜像图像数据4，并且将如此产生的含潜像图像数据4存储在数据存储单元39中。

现在参考图28A、28B和29来对图案1给予说明。假定图28A和28B中的图案是符号0和1被分别分配给它们的基础图案。通过排列这些基础图案，可以产生这样的图案：在整个图像中嵌入由符号0和1的排列形成的信息，如图29所示。如此产生的图29中的图案用作这个实施例中的图案1。误差校正码用于嵌入信息，或者以重复的方式嵌入信息。从而即使当在图案1的部分中嵌入潜像时也能够正确地嵌入信息。

在以下过程中进一步产生图案1。为了产生图案1，在事先准备的存储器上确保具有与稍后将要组合的正文和图像相同的尺寸的空白图像区域。“空白”图像并不一定要是白的，但是表示了具有未定义象素值的图像。在这个空白图像之上以平铺的方式排列每个都被分配了符号0或1的信息的基础图案。这种排列对应于通过在“被分成网状方式的并且每个都具有与基础图案相同的尺寸的区域”中的每一个之上“替换”或“重写”来展开基础图案的处理。

参考图5A和5B，现在来对步骤S11中的处理给予说明。在图5A中，每个方块表示图像的一个象素。当对图5A中的图像实施作为已知技术的扩展处理时，相邻于图像的白象素被变换成黑象素，如图5B中的阴影线指示的那样，并且这样一来黑象素就被添加到图像的外围。图5A和5B中的扩展处理的例子使用了四邻近距离，其使用所讨论的象素的横向和垂直相对侧的象素作为相邻象素。然而，该处理可以使用八邻近距离，其另外使用倾斜相邻位置中的象素。

在步骤S11中，取决于图案1的图案形状和点密度，扩展处理被重复若干次。取决于用于产生图案1的基础图案的形状和/或密度确定重复的次数。如果图像被过分扩展，则基础图案的形状被削弱，所以扩展处理被重复到能够维持形状的程度。

图6显示了图案31，其对应于通过在步骤S11中对图29中显示的图案30重复扩展处理而获得的结果。作为如上所述适当设置的重复扩展处理若干次的结果，图6中的图案31能够保持根据信息通过排列基础图案展示的大致图案，尽管图案30中的精细间隔被封闭。通过扩展处理，对应于嵌入信息的图案能够被如上所述地保持，尽管去除了精细间隔。换言之，扩展处理去除了图案30中的局部特征，并且仅在图案31中留下了主要特征。

(图案2的产生)

参考图7，现在来对图案2给予说明。与图案1形成对照，图案2和基础图案2B并不带有由符号1或0形成的信息。作为图4中的处理过程的结果，图案2和基础图案2B由图案产生单元38如此产生，以致于这些图案具有与图案1基本上相同的浓淡度(亦即展示了基本上相同的浓淡度)，并且存储在数据存储单元39中。数据存储单元39根据用于复制目标的复印机的复制能力存储基础图案2B。更加具体地，当图案1是当上述复印机复制时会基本上消失的精细且密集的图案(具有狭窄间隔存在于其间的小的点)时，数据存储单元39存储提供这样的图案2的基础图案2B，所述图案2会在复印机的作为结果的复制品上形成粗糙图案(具有宽间隔存在于其间的大的点)。当图案1是会基本上留在作为结果的复制品上的粗糙图案时，数据存储单元39存储这样的提供图案2的基础图案2B：其精细且密集，并且不会留在作为结果的复制品上。图案2可以具有与图案1相同的尺寸，或者可以通过重复参考基础图案2B产生。在图7中显示的作为图案2的图案32展示了与在图29中显示的作为图案1的图案31相同的浓淡度，但是比图案31更精细并且更密集。

在这个实施例中，如上所述，当产生潜像时，基础图案2B(其为用于产生图案2的基础图案，并且事先存储在存储器1412中)的浓淡度被如此设置，以使得潜像中的图案2和1之间在浓淡度方面没有出现差异。步骤S13中的处理影响图案2的浓淡度。

基础图案2B的浓淡度被如此预置，以使得图案1可以具有与步骤S13中的处理产生的图案2相同的浓淡度(亦即展示基本上相同的浓淡度)。为了简化起见，假定基础图案2B具有与图案1相同的尺寸。更加具体地，步骤S13中的处理被实施在从存储器1424读取的基础图案2B的图像上，并且更加具体地被执行以根据通过扩展图案1而制备的图案1A来清除图像的象素。因此，基础图案2B被作为比图案1更暗或更深的图案而事先存储在存储器1424中。

参考图6、7和8，现在对使用图案产生单元38的与操作单元41产生图案2(步骤S13)给予说明。假定对应于扩展的图案1A的图6中的图案31的图像具有与对应于基础图案2B的图7中的图案32的图像相同的尺寸。在图6和7的图像中，假定黑象素指示1，并且白象素指示0。当执行处理以将图7中的图案32的图像的每个象素的值用图案32的图像的每个象素的这个值和图6的图案31的图像中的对应象素的值之间执行的逻辑与操作的结果值替换时，图7中的图案32被变换成图8中的图案33，其显示了与操作结果图案5。图8中的图案33对应于通过仅仅留下黑象素而制备的图像，所述黑象素包括在图7中显示的图案32中并且分别对应于图6中显示的图案31中的黑象素。这种逻辑与操作能够将基础图案2B变换成图8中的图案33(图案2)，并且能够将图案2变成几乎与图案1(或者扩展的图案1A)相同但又不与图案1完全相同的图案。

参考图9，现在来对步骤S14和S15中的处理给予说明。图9显示了举例来说的表示作为潜像嵌入的图像的潜像掩模图像数据3。含潜像图像产生单元42能够根据潜像掩模图像数据3的每个象素的值选择性地组合从数据存储单元39读取的图案2和1，并从而能够产生图像数据4，其包含与掩模图像相同形状的潜像(字母“A”的图像)。取决于将要产生的含潜像背景图像的尺寸，潜像掩模图像数据3以及图案1和2当小时可以被重复地参考。当大时，它们中的每一个可以被部分地参考。

进一步说明产生含潜像图像数据4的过程。为了产生含潜像图像数据4，事先在存储器1424上确保与稍后将要组合的正文和图像相同尺寸的用于背景图像的空白图像区域。假定空白图像区域具有被分成网状部分的多个局部区域，其每一个都具有与图案1或2相同的尺寸。根据潜像掩模图像数据3的掩模图像的每个象素的值，含潜像图像产生单元42在对应于空白区域的所讨论的象素的局部区域的图像数据之上写入图案1和2中的一个。可选择地，用图案1和2中的一个替换所讨论的局部区域中的图像数据。更加具体地，对应于掩模图像的黑象素的局部区域中的图像数据通过重写(或替换)被变成图案2，并且对应于白象素的局部区域的图像数据通过重写(或替换)被变成图案1。根据提供的掩模图像的每个象素的值选择性地组合图案1和2，以使得作为组合的结果能够产生包含与掩模图像相同形状的潜像的图像数据4。

背景图像和正文图像相互独立。步骤S14和S15中产生的含潜像背景图像的数据4对应于图25B中的那个。正文图像对应于图25A中的那个。假定正文图像的背景部分是“透明的”。在背景图像之上放置正文图像以组合这些图像，以便产生具有包含潜像的背景图像的正文图像。

尽管图案1和2是单色二进制图像，但是并不将这些限制到二进制图像。例如，图案1和2可以是灰度图像或例如红紫色的彩色图像。由于没有将图案1和2限制到二进制图像，所以同样地没有将背景图像限制到二进制图像。尽管潜像掩模图像数据3(亦即用于潜像的掩模图像数据)基本上是二进制图像数据，但是当如稍后说明的那样执行平滑处理时，它被作为多值图像数据(每个象素取0和1之间的十进制小数值)处理。

现在结合图10和11中的含潜像图像来对本实施例和现有技术之间在效果方面的差异给予说明。在图10中显示的传统含潜像图像中，在用于形成潜像的图案32和潜像周围的图案30之间存在密度方面的差异，并且这造成了下述问题：相邻图案32和30之间的边界部分能够由肉眼认出。在图11中的根据本实施例的含潜像图像中，潜像的图案33大致类似于潜像周围的图案30(亦即用户能够将它们视为基本上相同的图案)，这达到了下述效果：这些图案之间的边界部分对于肉眼不醒目。

(第二实施例)

现在参考附图来说明本发明的第二实施例。

(功能结构)

图12显示了根据这个实施例的功能结构。参考图12，根据这个实施例的图像处理装置包括数据存储单元39、平滑处理单元43、假拟浓淡化处理单元(pseudo shading processing unit)44以及含潜像图像产生单元45。数据存储单元39事先存储图案1和2A、潜像掩模图像数据3以及含潜像图像产生单元45产生的含潜像图像数据7。数据存储单元39对应于存储器1424或硬盘1426中的预定区域。平滑处理单元43、假拟浓淡化处理单元44和含潜像图像产生单元45对应于存储器1424或硬盘1426中预先存储的程序的功能，并且CPU 1412读取并执行程序以实现各个单元的功能。这些单元可以由专用电路形成。

(处理过程)

参考图13和15的流程图，现在对根据本实施例的图像处理装置执行的程序给予说明。图15的流程图与图13的不同之处在于，另外使用了步骤S32中的处理，并且用步骤S35中的处理替换了步骤S24中的处理。图15的流程图中的其他处理与图13中的相同。

参考图13，平滑处理单元43在步骤S20中读取数据存储单元39中存储的潜像掩模图像数据3，并且在步骤S21中对如此读取的潜像掩模图像数据3执行平滑处理。含潜像图像产生单元45在步骤S22和S23中从数据存储单元39读取图案1和2A，在步骤S24中产生含潜像图像数据7，并且将如此产生的含潜像图像数据7存储在数据存储单元39中。

假定潜像掩模图像数据3与第一实施例的潜像掩模图像数据3相同，并且图案1与第一实施例中的相同。然而，与基于通过扩展图案1制备的图像产生第一实施例中的图案2的事实形成对照，第二实施例中的图案2A是具有与图案1基本上相同的浓淡度的任意图像。第一实施例中产生的图案2可以用作第二实施例中的图案2A。

参考显示平滑滤波器例子的图14，现在来对步骤S21中的平滑处理给予说明。图14中的平滑滤波器的数据预先存储在存储器1424或类似物中，并且由平滑处理单元43读取，所述平滑处理单元43使用如此读取的平滑滤波器数据执行平滑处理。平滑处理自身是已知的技术。通过对这个实施例中的潜像掩模图像数据3实施平滑处理，能够模糊掩模图像的轮廓。

以下等式(1)表达了使用图14中的平滑滤波器的平滑处理，并且以下等式(2)表达了步骤S24中的产生含潜像图像的处理：

$r_{i,j}=\underset{l=-1}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=-1}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{10}{m}_{i+k,j+l}+m_{i,j}......\left(1\right)$

I_i，j＝P1_i，j×r_i，j+P2_i，j×(1-r_i，j)……(2)

当图像具有矩形形状时，等式(1)和(2)中的变量i和j分别表示图像的横坐标和纵坐标上的坐标值，并且变量m表示潜像掩模图像数据3指示的掩模图像。变量m_i，j表示掩模图像m的坐标(i，j)的象素值。同样地，变量r_i，j表示受到平滑处理的掩模图像数据3B表示的图像r的坐标(i，j)的象素值。变量P1_i，j和P2_i，j分别表示图案1和2A的图像P 1和P2的坐标(i，j)的象素值。变量I_i，j表示潜像要被嵌入其中的背景图像I的坐标(i，j)的象素值。如从等式(2)能够看到的那样，假定由变量I_i，j表示的背景图像与由各自变量P1_i，j和P2_i，j表示的图案1和2A的图像具有相同的尺寸。

当掩模图像m具有0和1之间的值范围内的象素值m_i，j时，不必要标准化它。当值范围的最大值大于1时，等式(1)中的右侧被除以掩模图像的象素值m_i，j的值范围的最大值。从而掩模图像m的坐标(i，j)的象素值m_i，j能够被标准化到0和1之间的值。因此，可以获得受到平滑处理(并且对应于平滑的掩模图像3B)的掩模图像r的坐标(i，j)的象素值，亦即由变量r_i，j表示的象素值。

产生含潜像图像的处理由等式(2)表示。这样一来，在这个处理中，背景图像I的每个象素值I_i，j就用通过以下获得的值替换：基于根据对应于受到平滑处理的潜像掩模图像数据3表示的掩模图像r的象素值r_i，j的比率，将对应于图案1的象素值P1_i，j和对应于图案2的象素值P2_i，j混合(相加)。混合处理的结果表示的背景图像I的数据表示含潜像图像数据7。

(假拟浓淡化处理的添加)

如图15所示，添加了通过假拟浓淡化处理单元44的假拟浓淡化处理(步骤S32)，由此能够消除等式(2)的计算。

在图15中，类似于前述实施例执行步骤S20和S21中的处理。在随后的步骤S32中，假拟浓淡化处理单元44对从平滑处理单元43提供的平滑的掩模图像数据3B执行假拟浓淡化处理。在这之后，含潜像图像产生单元45在步骤S22和S23中从数据存储单元39读取图案1和2A，并且包含潜像的图像数据7在步骤S35中产生，而且存储在数据存储单元39中。

通过用假拟浓淡化处理单元44执行假拟浓淡化处理(步骤S32)，可以消除需要相对长计算时间的等式(2)的计算。由此，假拟浓淡化处理单元44就从平滑处理单元43接收受到平滑处理的潜像掩模图像数据3B，对接收的潜像掩模图像数据3B执行假拟浓淡化处理，并从而将它变换为受到假拟浓淡化处理的潜像掩模图像数据3C。由此不需要等式(2)的操作，并且参考受到假拟浓淡化处理的潜像掩模图像数据3C通过仅仅选择性地组合图案1A或2A，含潜像图像产生单元45能够产生达到类似效果的含潜像图像数据7。

通过诸如抖动处理或误差扩散处理之类的已知技术执行步骤S32中的假拟浓淡化处理。通过这种处理，由于平滑处理而具有连续色调的平滑的掩模图像数据3B被变换为潜像掩模图像数据3C，其为二进制图像数据。

现在结合抖动方法被用作将连续色调变换为伪色调的处理的情况来说明这种假拟浓淡化处理。

假定变量r_i，j在0和1之间的范围内，存储器1424预先存储例如图16中显示的抖动矩阵D的数据。抖动矩阵D的列和行中的每一个中的特定值并不限于图16中的那些。假拟浓淡化处理单元44从存储器1424读取抖动矩阵D的数据。使用读取的抖动矩阵D的数据和以下等式(3)，从平滑处理单元43提供的平滑的掩模图像数据3B的变量r_i，j表示的每个象素值的大小与抖动矩阵D中的对应象素的值的大小相比较。基于这种比较的结果，每个象素r_i，j的值被变换成象素值r’_i，j。象素值r’_i，j表示0或1。因此，平滑的掩模图像数据3B被变换成表示二进制图像数据的假拟浓淡化掩模图像数据3C。

$r_{i,j}^{\&prime;}=\left\{\begin{array}{cc}0& (r_{i,j}<D_{i\mathrm{mod}4,j\mathrm{mod}4})\\ 1& (r_{i,j}\&GreaterEqual;D_{i\mathrm{mod}4,j\mathrm{mod}4})\end{array}\right.......\left(3\right)$

步骤S35中的处理与步骤S15中的类似，因此其说明不再重复。含潜像图像产生单元45参考假拟浓淡化掩模图像数据3C将图案1和2A相互组合。这产生了在图17中显示的含潜像图像数据7。在图17显示的图像中，对应于各自图案1和2的图案21和22之间的边界26不清晰并且不醒目。

如上所述，由于含潜像图像数据7是根据平滑的掩模图像数据3B的各个象素值通过混合图案1A和2A产生的，所以图案1和2A被逐渐地或平滑地组合。因此，尽管没有覆盖伪装图案，边界部分也不醒目。

通过在对平滑的掩模图像数据3B实施假拟浓淡化处理之后使用它产生含潜像图像数据7，能够以简化的方式达到类似的效果。

因此，即使当在例如图案1和2A中的至少一个中嵌入信息时，整个图案也不会被伪装图案破坏，所以潜像能够被保持得不醒目而不丢失信息。

(第三实施例)

现在参考附图来说明本发明的第三实施例。

(功能结构)

图18显示了根据本实施例的功能结构。参考图18，根据本实施例的图像处理装置包括数据存储单元39、扩展处理单元40、点去除单元47、或操作单元48以及含潜像图像产生单元49。数据存储单元39预先存储图案1和2A、潜像掩模图像数据3以及含潜像图像产生单元49产生的含潜像图像数据9。扩展处理单元40、点去除单元47、或操作单元48和含潜像图像产生单元49对应于存储器1424或硬盘1426中预先存储的程序的功能。CPU 1412读取并执行程序以实现各个单元的功能。这些单元可以由专用电路形成。

图案1和2A以及潜像掩模图像数据3与第二实施例的相同。

(处理过程)

参考图19，现在来对根据本实施例的图像处理过程给予说明。

扩展处理单元40在步骤S40中从数据存储单元39读取潜像掩模图像数据3，并且在步骤S41中对读取的潜像掩模图像数据3执行扩展处理以获得扩展的掩模图像数据3A。

在步骤S42中，点去除单元47从扩展处理单元40提供的扩展的掩模图像数据3A的图像中去除点，并从而获得点去除的掩模图像数据3D。在随后的步骤S43中，或操作单元48执行从数据存储单元39读取的潜像掩模图像数据3的每个象素的值和从点去除单元47提供的点去除的掩模图像数据3D的对应象素的值之间的逻辑或，并从而组合这些数据以提供操作结果图案11。含潜像图像产生单元49在步骤S44和S45中从数据存储单元39读取图案1和2A，在步骤S46中产生含潜像图像数据9，并且将如此产生的含潜像图像数据9存储在数据存储单元39中。

参考图9和20A，现在来对步骤S41和S42中的处理给予说明。图9是掩模图像数据3的例子。在步骤S41中，对图9中的掩模图像数据3实施扩展处理若干次，并且在步骤S42中去除50％的点，以提供在图20中显示的掩模图像数据3D。扩展处理与第一实施例中的相同，因此其说明不再重复。

假定点去除单元47将50％的点(亦即值为1的点)从扩展的掩模图像数据3A的图像去除(亦即将象素的值从1更新到0)。点去除单元47可以在随机的基础上去除点，并且可选择地可以均匀地去除点。例如通过以下执行“点的去除”：对于扩展的掩模图像数据3A的图像的每个点生成0到99之间的随机数，并且当生成的随机数大于49时象素被去除(并且另外的留下)。通过这种处理，能够以50％的比率去除点。

“均匀去除”表示以下处理。假定点矩阵由每个都取值1的象素形成，例如以如图20B所示的方格方式从点矩阵的交替位置去除点。

参考图9、20A和21，现在对通过或操作单元48的逻辑或操作处理(步骤S43)给予说明。逻辑或是在受到点去除的图20A中的掩模图像数据3D和图9中的原始掩模图像数据3之间执行的，所以获得了图21中显示的操作结果图案数据11。如操作结果图案数据11中表示的那样，或操作能够将掩模图像数据3的图像24的轮廓部分25变成或变换成点。

上面的掩模图像的轮廓部分的点变换的方式并不限于上面，并且点变换可以通过提取轮廓25并且仅对轮廓25实施点变换来执行。

如图22所示，可以以多个水平将掩模图像数据3的轮廓变换成点28和29。这样一来，就可以执行或操作以组合通过去除67％的点的6象素扩展制备的掩模图像数据、通过去除33％的点的3象素扩展制备的掩模图像数据和原始掩模图像数据3。在图22中，如此执行处理，以致于点的密度随着位置朝向掩模图像的轮廓部分的外侧移动而降低，并且这样一来位于掩模图像的背景图像中的部分就具有较低的点密度(亦即点变换的程度高)。

类似于第二实施例，第三实施例将分级应用于图案1和2A之间的边界，并从而能够使边界不醒目。尽管第二实施例使用了平滑滤波器，但是第三实施例执行了扩展处理和点去除处理，所以能够简化处理。

因此，将要扩展的象素的数目和从扩展的掩模图像数据去除点的比率被事先确定，以便平均象素值以如图20C所示的平缓的或渐进的逐步方式变化。当将要扩展的象素增加时，分级范围变宽，并且能够逐渐地组合图案1和2A。然而，如果象素过分增加，则掩模图像的边缘变模糊，并且潜像变得不清晰。

例如，当要执行点变换以提供n个水平(例如图20C中的3个水平)时，在第k个水平中仅需要去除(k/n)的点，其中k满足(1≤k＜n)。

为了均匀地去除33％，要从三个中去除一个点。同样，为了67％的去除，要从三个中去除两个点。为了随机去除，以1/3和2/3的比率去除点。

步骤S46中的处理与步骤S15中的处理基本上相同，因此其说明不再重复。由于参考受到假拟浓淡化处理的掩模图像数据(操作结果图案11)组合图案1和2A，所以图案1和2A之间的边界26变得不清晰并因而不醒目，如图17所示。

如上所述，根据具有点状轮廓的掩模图像数据(操作结果图案11)，通过组合图案1和2A，含潜像图像产生单元49产生含潜像图像数据9。因此，图案1和2A之间的边界26在含潜像图像数据9的图像中变得不清晰，并且能够使边界部分不醒目，而不用在它之上应用伪装图案。

因此，例如，即使当在图案1和2A中的至少一个中嵌入信息时，伪装图案也不会破坏整个图案，所以潜像能够保持得不醒目，同时防止了信息的丢失。

在前述实施例中的每一个中，图案具有基本上相同的浓淡度，并因而展示了基本上相同的浓淡度(当用肉眼来看时)，并且图案1和2(或2A)分别用作在作为结果的复制品中将要“清除”的图案和在其中将要“留下”的图案。然而，可以在图像中嵌入的潜像中组合多种将要清除的图案或多种将要留下的图案。

尽管已详细地说明并显示了本发明，但是可以清楚地理解，这仅仅是作为显示和例子，而并不是采取作为限制，本发明的精神和范围仅由附加的各项权利要求限制。

Claims (12)

1.一种图像处理装置，包括：

图案产生单元，其基于提供的第一图案图像，产生具有与所述第一图案图像基本上相同的浓淡度的第二图案图像；以及

潜像产生单元，其根据提供用于产生潜像的掩模图像的各个象素的值，通过选择性地组合所述第一图案图像和产生的所述第二图案图像来产生包括所述潜像的图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述第一图案图像由带有不同项分配信息的多个信息图案形成。

3.根据权利要求1所述的图像处理装置，进一步包括：

图像扩展单元，其对提供的所述第一图案图像实施扩展处理，并且将受到所述扩展处理的所述第一图案图像提供给所述图案产生单元。

4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述图案产生单元通过将事先制备的所述基础图案图像的象素中的每一个的值用所述象素的值和经过扩展处理的所述第一图案图像的对应象素的值之间的逻辑积的值替换而将基础图案图像变换成所述第二图案图像。

5.一种图像处理装置，包括：

图像平滑单元，其对提供的掩模图像实施平滑处理；以及

潜像产生单元，其根据基于所述图像平滑单元的输出的混合比率组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生包括潜像的图像。

6.根据权利要求5所述的图像处理装置，其中

所述潜像产生单元把要成为包含所述潜像的所述图像的图像象素中的每一个的值用以下替换：基于根据从所述图像平滑单元提供的所述平滑掩模图像的对应象素的值的比率执行的所述第一和第二图案图像的对应象素值的相加的结果。

7.一种图像处理装置，包括：

轮廓点变换单元，其将提供的掩模图像的轮廓部分变换成点；以及

潜像产生单元，其根据具有受到所述轮廓点变换单元点变换的所述轮廓部分的所述掩模图像的象素中的每一个的值，通过选择性地组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生包含潜像的图像。

8.根据权利要求7所述的图像处理装置，其中

所述轮廓点变换单元处理所述轮廓部分以使得点密度随着位置朝向所述掩模图像的外侧移动而降低。

9.根据权利要求7所述的图像处理装置，进一步包括：

图像扩展单元，其对所述提供的掩模图像实施扩展处理，并且将受到所述扩展处理的所述掩模图像提供给所述轮廓点变换单元，其中

所述图像扩展单元扩展的象素的数目和所述轮廓点变换单元造成的所述轮廓部分中的点变换的比率被事先确定，以便所述轮廓部分的平均象素值逐步变化。

10.一种图像处理方法，用具有存储器和处理单元的计算机通过组合不同种类的图案图像来产生包含潜像的图像，所述方法包括：

基于提供的第一图案图像产生具有与所述第一图案图像基本上相同的浓淡度的第二图案图像的图案产生步骤；以及

使所述处理单元根据从所述存储器读取的掩模图像的各个象素的值通过选择性地组合所述第一图案图像和产生的所述第二图案图像来产生包含所述潜像的所述图像的潜像产生步骤。

11.一种图像处理方法，用具有存储器和处理单元的计算机通过组合不同种类的图案图像来产生包含潜像的图像，所述方法包括：

使所述处理单元对从所述存储器读取的掩模图像实施平滑处理的图像平滑步骤；以及

使所述处理单元根据基于所述图像平滑步骤中的平滑处理的输出的混合比率通过组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生包含所述潜像的所述图像的潜像产生步骤。

12.一种图像处理方法，用具有存储器和处理单元的计算机通过组合不同种类的图案图像来产生包含潜像的图像，所述方法包括：

将从所述存储器读取的掩模图像的轮廓部分变换成点的轮廓点变换步骤；以及

根据具有受到所述轮廓点变换单元点变换的所述轮廓部分的所述掩模图像的每个象素的值通过选择性地组合具有基本上相同的浓淡度的第一和第二图案图像来产生包含所述潜像的所述图像的潜像产生步骤。

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