CN1917550B - 用于防止或阻止文档的有效再生的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于防止或阻止文档的有效再生的方法和设备，该文档例如货币、账单、股票以及其他任何在其中打印有预定安全标记的打印文档。该方法和设备用于提供从被再生的打印文档获得的数字图像的多步查看，以设置任何潜在的安全标记和进一步检查该潜在的安全标记以将潜在的安全标记识别为实际的安全标记。如果识别出实际的安全标记，则不允许该打印文档的有效再生和/或进行其他安全测定。通过使用运行描述分析以限制用于计算强化模板匹配操作的图像特征，从而提高了处理速度。使用有限自动机跟踪运行描述。

Description

用于防止或阻止文档的有效再生的方法和设备

技术领域

本申请涉及数字图像处理技术.更特别地，本申请涉及一种用于防止或阻止文档的有效再生的方法和设备，该文档例如货币、账单、股票以及其他任何在其中打印有预定安全标记的打印文档.该方法和设备用于提供从被再生的打印文档获得的数字图像的多步查看，以设置任何潜在的安全标记和进一步检查该潜在的安全标记以将潜在的安全标记识别为实际的安全标记.如果识别出实际的安全标记，则不允许该打印文档的有效再生和/或进行其他安全测定. 

背景技术

美国专利第6580820号和美国专利第6542629号公开了一种用于检测安全圆周(SC，Security Circle)公共标记和其他安全标记以防止伪造. 

美国专利第6580820号和美国专利第6542629号的安全标记检测技术在计算上最加强的方面是微检测阶段的两个步骤，即连接成分提取和模板匹配.而且，这些步骤的每一个用硬件实现很昂贵，因为实质上都需要扫描行缓冲存储(在SC公共标记的情况下至少是D扫描行，其中D是被检测圆周的直径).因而，在纯软件方案不能满足所需的速度要求的中/高范围的机器中，实现该微检测阶段是昂贵的. 

发明内容

根据本发明的第一方面，描述了一种用于潜在包括安全标记的打印文档的数字图像处理方法，该安全标记由多个真实标记成分定义，每个具有已知的色彩、大小、形状和运行描述(run profile)，并且该真实标记成分具有彼此相对的选择空间布置.该方法包括：(a)扫描该打印文档以获得对应于该打印文档的数字图像数据，该数字图像数据以多个彩色输入像素值来定义；(b)处理该数字图像数据以识别表示安全标记的潜在标记成分的所有部分，其中该处理包括：(i)为该数字图像数据中表示的特征确定一个运行描述；(ii)对于每个特 征，将该运行描述与真实标记成分的已知运行描述相比较以识别可疑部分，其中仅将具有已知运行描述的特征识别为可疑部分；以及(iii)检查每个可疑部分以识别任何是潜在标记成分的可疑部分；(c)对于该数字图像数据表示的每个潜在标记成分，确定该潜在标记成分以及由该数字图像数据表示的至少一个其他潜在标记成分是否构成了潜在安全标记；(d)对于该数字图像数据中表示的每个潜在安全标记，确定该潜在安全标记是否表示该打印文档中存在的真实安全标记. 

根据本发明的另一方面，提供一种用于当打印文档包括安全标记时防止未经许可而再生该文档的数字图像处理方法，该安全标记以多个具有已知数量、已知色彩、已知尺寸、已知运行描述的真实标记成分的形式形成并且以已知的模式彼此相对布置.该方法包括扫描该打印文档以获取表示该打印文档的彩色数字数据.该彩色数字数据以多个像素的形式构成，每个像素具有一个色值.识别该彩色数字数据的所有具有表示至少近似该多个真实标记成分已知色彩的色彩的色值的像素.构建该彩色数字数据的以“开(on)”和“关(off)”像素形式形成的二元图，该“开”像素对应于该彩色数字数据的具有至少近似该多个真实标记成分已知色彩的色值的被识别像素.处理该二元图以识别所有可疑部分，其中可疑部分是具有安全标记的已知运行描述的图像特征.检查每个可疑部分以确定该可疑部分是否潜在的标记成分.使用该二元图以识别一起形成潜在安全标记的多个潜在标记成分的至少一个邻域(neighborhood).如果该潜在标记成分是彼此相对均匀的，则将该潜在安全标记识别为真实的安全标记.如果识别出真实的安全标记，则阻止该打印文档的有效复制. 

根据本发明的另一方面，一种文档再生设备包括：用于扫描打印文档以获取表示该打印文档的彩色数字图像数据的装置；用于将该数字图像数据表示的所有特征识别为具有由用于形成该打印文档中的安全标记的秘密色彩范围所包含的色彩的装置；用于仅当该特征形成秘密运行描述时将该特征识别为可疑部分特征的装置；用于当该可疑部分特征具有与用于形成该打印文档中的安全标记的真实标记成分的已知大小和形状相对应的大小和形状时将该可疑部分特征识别为潜在标记成分的装置；用于构建每个潜在标记成分周围秘密大小的邻域的装置；用于将所有包括大于或等于形成安全标记所需真实标记成分最小 数量的多个潜在标记成分的邻域识别为潜在的安全标记的装置，其中该潜在标记成分被以对应于形成所述打印文档中的安全标记的真实标记成分的方式相对布置；用于处理被识别为潜在安全标记的每个邻域的数字图像数据的装置，其中如果该邻域中的潜在标记成分至少在大小和色彩上是均匀的，则将该潜在安全标记识别为真实安全标记；以及用于当该数字图像数据包括真实安全标记时阻止该打印文档的有效再生的装置. 

附图说明

图1是示出了根据本发明的图像处理系统的框图； 

图2A示出了包括安全标记的打印文档，例如现钞； 

图2B和2C示出了图2A所示文档的放大部分以显示该安全标记的特征； 

图3是示出了根据本发明的用于检测文档安全标记的整个数字图像处理方法的流程图； 

图4是示出了根据本发明的用于检测文档安全标记的数字图像处理方法的更详细流程图； 

图5A是示出了根据本发明的用于检测文档安全标记的数字图像处理方法的二值化步骤的流程图； 

图5B示出了将图5A的二值化方法应用到从图2A的打印文档所获得的数字图像数据而得到的二值数据(位图)； 

图6A是示出了根据本发明的用于检测文档安全标记的数字图像处理方法的微检测步骤的流程图； 

图6B示意性示出了根据本发明的可疑部分大小的估计； 

图6C示意性示出了根据本发明的可疑部分模板匹配操作； 

图6D示出了用于识别可疑部分的运行描述分析； 

图6E示出了可用于执行该运行描述分析的有限自动机(有限状态机)； 

图6F示出了在图2A的打印文档中被识别为安全标记的潜在成分的图5B的位图的部分； 

图7A是示出了根据本发明的用于检测文档安全标记的数字图像处理方法的宏检测(macro-detection)步骤的流程图；

图7B示出了对应于图2A的打印文档中的潜在安全标记的图5B的位图的部分； 

图8示出了根据本发明的用于检测文档安全标记的数字成像方法的检验操作； 

图9是示出了该数字图像处理系统用于阻止包括安全标记的文档的有效复制的控制的流程图. 

具体实施方式

图1示出了根据本发明的数字图像处理系统10.图像输入扫描器12以一个或多个单色分离的形式获取和传输数字图像数据，其中每个分离的图元(pictur eelement)或像素被定义为每个像素深度为d位，其中d是整数.因而，每个分离的每个像素以每个像素d位的形式定义(位深度＝d)，并且每个像素具有在完全关和完全开之间的一些灰值。不考虑每个像素被定义的深度d，还定义每个像素在每个分离位图中的位置，典型地以行“n”和列“m”的形式.当以单一单色分离的形式提供该数字图像数据时，该图像是单色的，例如所谓黑白图像数据。另一方面，当以两个或多个单色分离提供该数字图像数据时，当组合来自该分离的数据时会得到彩色图像，例如红绿蓝(RGB)分离或青紫黄(CMY)分离. 

该图像信号被从扫描器12输入到图像处理单元14，其中执行数字图像处理，例如根据本发明的安全标记识别.图像处理单元14可以通过任何适当的电子计算设备提供，例如电子计算机，专用电子电路，和/或任何适当的包括上述硬件和软件处理结构和方法的电子电路装置.图像处理单元14以适当的格式相图像输出终端16例如数字打印机和/或可视显示器输出数据. 

图2A示出了包括印记或以其他方式包含在其上的打印的现钞.所示现钞和安全标记仅用于示例本发明，本领域普通技术人员将会认识到，本发明可以同样应用于其上包括适当安全标记的任何类型的文档.如上所述，支票、股票、债券和法律文档是可以包括安全标记的文档的一些其他例子，因而根据本发明可以被保护而不被未经许可的再生.现钞20被打印在纸22上或其他适当基片上，并且包括各种标记，例如面额标记24、文本26、各种装饰图像和设计28、以及用于将 该现钞20识别为真实文档的安全标记SM.如这里所示和所述的，使用具有安全标记清晰度所需的色彩以与信息24、26、28相同的方式将安全标记SM打印在文档20上. 

现在参照图2B和2C，示出了现钞20的包括安全标记SM的部分，并且被大幅放大以显示在本示例中所使用的安全标记SM的特点.如上所述，实际上，该安全标记将会类似地采用大量可选形式中的任何一种，并且本发明并不仅限于所示或任何其他特定的安全标记.在本示例中，安全标记SM通过三个相同标记成分MC(在所示示例中标记成分MC是圆形的)形成在现钞20上(根据由专门机构公布的清晰度)，根据该安全标记清晰度(definition)，每个具有相同的大小、形状、色彩和运行描述.而且，标记成分MC通过该安全标记SM的清晰度按照需要以选择的模式或排列布置.如这里所示，标记成分MC是圆形的，并且被布置在直角三角形的顶点。该标记成分MC彼此间隔距离D1、D2、D3，从而进一步将安全标记SM形成为具有选择的整体大小和形状. 

该根据本发明的设备和方法操作图像处理单元14以检测文档中的安全标记SM的存在，该文档例如由图像输入扫描器12扫描的票据20，从而图像处理单元14可以防止或阻止票据20或其他被扫描文档的未经许可再生。本领域普通技术人员还会认识到，即使不希望对文档进行复制，本方法和设备还可以用于确定文档的真实性(authenticity). 

现在参照图3，示出了根据本发明的用于检测文档安全标记的优选数字图像处理方法.使用数字图像处理系统10实施的安全标记检测方法包括：S1-获得数字输入图像，典型地通过使用图像输入扫描器12；S2-二值化该数字输入图像；S3-微检测；S4-宏检测；S5-检验；和S6-如果发现安全标记，则防止该输入文档的有效再生。S2至S6的操作优选地在图像处理单元14中执行. 

图4中更详细地示出了操作S1-S6.步骤S1包括使用输入图像扫描器扫描打印文档例如现钞20，以获取分离在适当色彩空间中的一个或多个复色(multiple color)形式的色彩数字图像数据，例如红、绿、蓝(RGB)等.扫描器12可以获取或传输其他任何适当色彩空间形式的数字图像数据. 

二值化步骤S2包括第一子步骤S2a，识别由扫描器12获取的输入 数字图像中在选择范围内具有即表示色彩的所有像素.第二子步骤S2b对应于被识别出在选择范围内具有色彩的该输入数字图像的所有像素而构建位图30。 

微检测操作S3包括子步骤S3a-S3c.更特别地，在步骤S3a，对于从二值化操作S2获取的位图30执行运行描述检测操作，以识别该位图中具有与已知标记成分MC的运行描述相对应的运行描述的所有图像特征(其中“特征”是一组空间相邻的“开”像素，将在下面进一步解释).仅对在步骤S3a中识别的图像特征进行进一步分析.在步骤S3b，忽略具有与已知标记成分MC的大小和形状不对应的大小或形状的可疑部分.在步骤S3c中将剩余的可疑部分识别为潜在的标记成分PMC(图6F). 

安全标记检测方法/设备的其余方面与如上所述的美国专利第6580820和6542629号中公开的方法/设备相应.特别地，在宏检测步骤S4，忽略相对于形成安全标记SM的所需数量的标记成分MC而过多或不足的潜在标记成分的邻域(步骤S4a).还忽略所有剩余的邻域z中具有相对于其相邻潜在标记成分不正确间隔或布置的潜在标记成分的那些(步骤S4b)，仅将那些仍然剩余的邻城识别为潜在的安全标记(步骤S4c). 

然后执行检验步骤S5.特别地，对所有潜在的安全标记进行关于均匀性的分析，例如色彩均匀性，大小均匀性，并且忽略那些不够均匀的(步骤S5a).将任何剩余的潜在安全标记识别为真实的安全标记SM(步骤S5b)。如果识别出真实的安全标记SM，那么在步骤S6，图像处理单元14阻止在图像输入扫描器12上扫描的文档的有效复制，例如通过完全中断该数字图像处理操作，输出黑或白色打印页，在发送到图像输出设备16的输出数据中插入“VOID”或“COPY”水印等，或者通过输出该输入文档例如现钞20的确切拷贝失败来实现. 

现在参照现钞20和图5A-9更详细地描述操作S1-S6.根据操作S1，扫描现钞20以获得在适当色彩空间中表示相同的数字图像数据，例如RGB数据.将该数字图像数据供给到图像处理单元14以执行根据本发明的操作S2-S6。 

参照图5A和5B，二值化操作S2包括构建由多个像素形成的位图30，该多个像素在位置上分别对应于形成现钞20的输入数字图像的多 个像素。为了构建位图30，通过子步骤S2a检查由输入数字图像形成的每个像素的色彩，以识别具有与用于形成真实标记成分MC的已知色彩相同的色彩的每个像素.这典型地使用接近该用于形成真实标记成分MC的已知色彩的色值范围来实现，其中将任何落在该范围内的色值视为具有与用于形成真实标记成分MC的已知色值相同的色彩.对于在正确色彩范围内的输入图像数据的每个像素，子步骤S2b-1将该位图中相应位置的像素设为1或“开”.子步骤S2b-2将该位图中的其他所有像素设为0或“关”(可以使用初始化子步骤在色彩检查子步骤S2a之前将位图30中的所有像素都设为“关”，在这种情况下可以省略步骤S2b-2).使用二进制数字“1”和“0”表示“开”和“关”状态对应于常规的计算机科学符号.当然，二进制数字“0”和“1”可以可选地分别表示“开”和“关”，并且本发明并不仅限于任何符号. 

本领域普通技术人员还会认识到，存在许多不同的方法用于确定由在特定色彩空间中选择的值所限定的像素色彩是否落在选择的色彩范围内，即对于特定色彩空间中的像素所限定的色彩是否“足够接近”根据步骤S2a的预期色彩。如果该实际色彩与该预期色彩之间的距离大于色彩范围阈值T，那么该实际色彩在该范围之外并且不是“足够接近”该预期色彩。例如，如果输入数字图像的表示现钞20的像素每个被实际的红、绿和蓝值(R，G，B)限定，并且如果预期色彩的像素是被预期的红、绿、蓝值(R′，G′，B′)限定，那么被实际的红、绿和蓝值(R，G，B)限定的色彩到被红、绿、蓝值(R′，G′，B′)限定的预期色彩之间的距离可以根据下式计算并与阈值T比较： 

$T\≥\sqrt{{(R-R\′)}^2+{(G-G\′)}^2+{(B-B\′)}^2}$

当然，本领域普通技术人员将会认识到，存在可选的方法用于确定数字图像的像素色值是否在选择的色彩范围内。该优选方法将依赖于限定像素的特定色彩空间而变化.本发明并不希望仅限于任何特定的色彩比较方法或任何特定的色彩空间. 

现在更特别地参照图5B，示出了通过二值化S2由扫描器12对于现钞20所获取的输入数字图像而得到的位图30.对于由扫描器12获取的输入数字图像中每个表示在包含用于打印安全标记SM的色彩的选 择色彩范围内的色彩的像素，通过相应设置的“开”像素形成位图30.在图5B中用34表示这些“开”像素中的一个或多个.同样地，所有其他形成该位图的像素仍然保持或被设为“关”状态.在图5B中用32总体表示这些“关”像素.因此，位图30仅包括或从该输入数字图像中识别包括表示在该选择色彩范围中的色彩的那些像素，该选择色彩范围接近已知安全标记SM的成分MC的真实色彩. 

如图6A-6D中所示，根据微检测操作S3对位图30进行进一步处理。第一子步骤S3a识别具有如位图30中所定义的已知运行描述的所有图像特征，其中该已知运行描述是安全标记SM的标记成分MC的已知运行描述.每个识别的具有该已知运行描述的图像特征在这里称为“可疑部分”SC(图5B中示出了可疑部分SC的示例).一旦已经识别出位图30中的每个可疑部分SC，就通过子步骤S3b-1、S3b-2对每个可疑部分SC进一步检查以确定该可疑部分是否潜在的标记成分.现在也参照图6B，子步骤S3b-1对每个可疑部分SC执行大小检查操作以确定其列宽X或行高Y是否超过或未达到标记成分MC的大小.如果被子步骤S3b-1考虑的可疑部分SC的每个尺寸太大或太小，则忽略之.优选地，该大小检查子步骤S3b-1将每个可疑部分SC的宽度/高度尺寸与可接受的宽度/高度大小范围而不是选择固定值相比较，以考虑打印、扫描和其他小的大小偏差. 

每个满足子步骤S3b-1的大小需求的可疑部分SC还必须通过模板匹配子步骤S3b-2，其中该可疑部分SC被比较并且必须与真实标记成分MC的至少一个模板匹配，以便将该可疑部分视为潜在的标记成分PMC.在图6C中图示了该模板匹配操作.两个可疑部分SC1和SC2都满足大小检查子步骤S3b-1.因而，每个都与包括多个网格(cells)42的模板40相比较.模板40的某些网格42是目标网格44，布置成标记成分MC的形状和大小.为了使连接部分SC1、SC2匹配模板，该模板与该可疑部分相比较，并且目标网格44的至少最小百分比必须匹配或对应于形成该可疑部分SC1、SC2的像素34.再次，为了考虑打印、扫描和其他噪声和偏差，典型地不需要完美的模板匹配.在图6C中，可疑部分SC1与模板40匹配，而可疑部分SC2不匹配.因此，子步骤S3c仅将可疑部分SC1(和其他所有满足模板匹配操作S3b-2的可疑部分)识别为潜在的标记成分PMC.图6F示出了示例位图30中被 识别为潜在标记成分PMC的所有可疑部分SC. 

如上所述，步骤S3a识别位图30的所有具有特定“运行描述”的特征34。“运行描述”是对图像特征的每个连续扫描行的分析，用于确定“开”像素的不间断运行数量.作为缺省设置，一次运行必须至少计数一个“开”像素，但是可以使用更多严格(stringent)噪声滤波设置，例如两个或更多“开”像素的最小运行长度以便计数为一次“运行”.参照图6D作为示例示出了运行描述检测操作S3a.图6D示出了形成图像特征F1的数字图像数据的11个连续部分(13像素)扫描行S0-S10.图像特征F1对应的运行描述RP1也被示出，并且包括分别对应于图像特征F1的扫描行S0-S10的行R0-R10.扫描行S0和S10具有“开”像素的零次运行，从而相应的行R0和R10显示零个“开”像素.扫描行S1和S2和S8和S9每个仅有“开”像素的一次运行，从而相应行R1、R2、R8、R9显示一个“开”像素。扫描行S3-S7每个具有“开”像素的两次分离运行，从而相应行R3-R7显示两个“开”像素.因而运行描述RP1具有所示形状. 

该运行描述分析可以使用各种不同技术来实现.一种适当的技术包括使用如图6E中所示的有限自动机FA.有限自动机FA被设定为，识别位图中具有如图所示运行描述RP1的所有图像特征，即0，1，1，2，2，2，2，2，1，1，0，但是可以通过改变该有限自动机的规则来检测其他任何运行描述，这是本领域普通技术人员所能理解的.通过交叠窗口W1-Wn处理位图30的每个扫描行S0-Sn，并且每个窗口与所示有限自动机FA相关联，用于当该窗口处理连续数据扫描行时跟踪窗口的内容.每个窗口W1-Wn仅有单行扫描行高度，但是具有包含该位图扫描行N个像素的宽度.并且，使用每个窗口W1-Wn检查每个连续行中的相同N个像素，即每个窗口W1-Wn以逐行方式处理一列多个像素. 

参照窗口W1及其相关的有限自动机FA描述所有窗口W1-Wn及其各自相关的有限自动机的操作.在处理开始，将窗口W1/有限自动机FA的状态初始化为“a”.窗口W1从它在第一扫描行S0中的位置移动到在下一连续扫描行S1中的相同位置，类似地对于整个位图30逐个扫描行进行处理，并且在每个位置检查窗口W1的像素内容.窗口W1/有限自动机FA的状态保持在初始“a”水平直到该窗口包括具有零 次运行的像素，此时该窗口的状态推进到“b”，如图所示.当该窗口位置逐个扫描行推进时，只要在该窗口中检测到零次像素运行，该状态就保持为“b”.如果在窗口中检测到一次像素运行，则该状态推进到“c”，并且对于在该窗口中检测到的除了零或1之外的其他任何数量的像素运行，该状态失败并返回“a”，例如在窗口W1中检测到两次像素运行.仅当窗口W1包括两次像素运行时(假定没有在前的失败)，该状态从“c”推进到“d”，并且仅当再次在窗口中检测到一次像素运行时从“d”推进到“e”，最后，如果再次在窗口W1中检测到零次像素运行，则该状态将推进到“f”.在每一种情况下，对于该窗口内容中除了需要推进该状态的变化之外的任何变化，该状态都会返回到“a”.这样，仅当窗口W1遇到位图中的一组连续扫描行S0-Sn，其中发现一组定义该运行描述RP1的“开”像素时，该状态才会完全推进到“f”. 

如上所述，窗口W1-Wn具有1×N的大小，其中N是来自扫描行S0-Sn的像素数量.窗口W1-Wn的大小和中心被设定为交叠，以确保不会通过在一个窗口中部分分析和在另一窗口中部分分析其运行描述而不正确地分析在位图30中表示的标记成分MC，和确保窗口不会太大以致于包含任何将会改变该运行描述的相邻数据.例如，如果已知标记成分MC是圆形并且具有最大直径D，以及彼此至少间隔(边到边)最小像素数量p，则该窗口的窗口大小N和中心间距M可以表示为： 

D+M-1≤N≤D-M+1+2p 

如上所述，图6F示出了使用上述方法在位图30中识别的所有潜在标记成分.现在参照图7A和7B，根据宏处理操作S4对位图30进一步处理以试图确定哪一个潜在标记成分PMC以及其他潜在标记成分PMC形成潜在的安全标记PSM，如果存在的话.如参照图2C所述，通过以特定模式布置和彼此相隔距离D1、D2、D3的标记成分MC形成真实的安全标记SM. 

使用从安全标记SM的形成所获得的该信息，并且对于每个潜在的标记成分PMC，子步骤S4a-1围绕该潜在的标记成分构建具有等于或略微大于距离D1、D2、D3的最大值的半径的邻域.子步骤S4a-2确定该邻域中的潜在标记成分PMC的数量，包括围绕其构建该邻域的中心 或主潜在标记成分.子步骤S4a-2将该邻域中的潜在标记成分PMC的数量与形成安全标记所需的数量相比较.如果一个邻域与形成安全标记所需的数量相比具有太多或太少的潜在标记成分(允许一些潜在标记成分是错误或噪声的可能)，则子步骤S4a-3忽略或绕过该邻域所基于的该潜在标记成分，并且在子步骤S4a-1开始检查另一个潜在标记成分PMC. 

另一方面，如果围绕潜在标记成分PMC构建的邻域包括形成安全标记SM所需数量的潜在标记成分，那么由子步骤S4b-1对该邻域进一步检查。为了考虑“噪声”潜在标记成分PMC的存在，相对于形成安全标记SM所需数量而具有一个或两个多余潜在标记成分的邻域被视为满足子步骤S4a-2，从而由子步骤S4b-1进一步检查而不是被忽略. 

对于具有可接受数量的潜在标记成分PMC的邻域，子步骤S4b-1确定每个潜在标记成分与其相邻之间的距离.然后子步骤S4b-1将这些距离与安全标记SM的预定距离D1、D2、D3相比较.邻域中的潜在标记成分PMC之间的距离必须等于距离D1、D2、D3，或者为了考虑打印、扫描或其他偏差而是距离D1、D2、D3加上或减去一个误差余量的扩展集。如果不是，子步骤S4a-3忽略或绕过该邻域所基于围绕的该潜在标记成分PMC，并且在子步骤S4a-1开始检查另一个潜在标记成分. 

然而，如果邻域中的潜在标记成分PMC之间的距离等于或是距离D1、D2、D3的扩展集，则子步骤S4b-2忽略该邻城中的任何噪声潜在标记成分PMC，并且确定该邻域中剩余的潜在标记成分PMC相对彼此的位置，以及将其与形成真实安全标记SM的标记成分MC的相对位置相比较.更特别地，子步骤S4b-2识别然后基于子步骤S4b-1所确定的距离而忽略邻域中的噪声潜在标记成分PMC.与获得距离D1、D2、D3的结果不相关的任何潜在标记成分PMC都被视为噪声而被忽略. 

子步骤S4b-2确定邻域中的潜在标记成分PMC的相对位置，并且使用其他任何多种方法将其与安全标记SM比较.一种优选的方法是使用由子步骤S4b-1确定的距离，其中与由于在图像输入扫描器12的扫描偏差而导致的任何旋转或其他偏移无关地进行操作.在这种情况下，检查该邻域中的潜在标记成分PMC以确定分离该潜在标记成分的距离是否是以与安全标记SM的距离D1、D2、D3相同的序列布置.这 种方法与该潜在标记成分PMC在位图30中的垂直、横向或旋转布置无关而操作。以示例的方式，潜在标记成分PMC的两个邻域50、52(图6F)满足子步骤S4b-1的距离需求.然而，当子步骤S4b-2检查每个邻域50、52的潜在标记成分PMC的相对位置时，只有邻域50满足该需求，即该潜在标记成分PMC被如图2C中所示而相对设置，其中当以顺时针方向检查潜在标记成分PMC时顺序遇到距离D1、D2、D3.在可选实施例中，将每个潜在安全标记PSM与一系列安全标记模板相匹配，其中该模板被设计成，如果该潜在安全标记代表真实的安全标记，那么一个模板将会被匹配，而不论该潜在安全标记的成分的任何旋转偏移——即，将该整个潜在安全标记与真实安全标记的模板相比较，其中该模板包含了其中该潜在安全标记的成分可以形成真实安全标记的每个可能的旋转布置. 

如果一个邻域不满足子步骤S4b-2，那么子步骤S4a-3绕过围绕其构建该邻域的该潜在标记成分PMC，并且由子步骤S4a-1开始处理另一个潜在标记成分PMC.另一方面，如果一个邻域满足子步骤S4b-2，那么子步骤S4c将该邻域识别为潜在的安全标记PSM(图7B)，并且根据宏检测操作S4继续在S4a-1处理还不是潜在安全标记PSM一部分的下一个潜在标记成分PMC. 

如果宏检测操作S4得到了关于任何潜在安全标记PSM的识别，那么通过根据本发明的检验操作S5继续进行处理，如图8所示.因为二值化S2、微检测S3和宏检测S4操作都优选地依赖于与潜在标记成分和潜在安全标记相关的在色彩、大小、形状等方面的“范围”，或者允许一些偏差，所以形成潜在安全标记PSM的该潜在标记成分PMC的一个或多个有可能不是真实的标记成分MC.当然，在这种情况下，该潜在的安全标记PSM不会是真实的安全标记SM.因而，为了确保潜在的安全标记PSM是真实的安全标记SM，根据本发明对该潜在的安全标记进行检验操作S5.更特别地，对于每个潜在安全标记PSM，检验子步骤S5a-1检查形成该潜在安全标记PSM的每个潜在标记成分PMC的色彩，并且确定每个潜在标记成分的色彩是否足够接近或者与形成该潜在安全标记PSM的其他潜在标记成分PMC的色彩一致.优选地，该潜在标记成分具有彼此相同或相近的色彩.例如，如果两个潜在标记成分PMC具有落在二值化色彩检查子步骤S2a中使用的色彩范围内的 各自的色彩，但是其各自的色彩被发现位于可接受色彩范围的完全相反端，那么这种潜在标记成分将不被认为是显示了足够的彼此相对的色彩均匀性，从而不作为真实的标记成分MC.任何不满足色彩均匀性检验子步骤S5a-1的潜在安全标记PSM将被子步骤S5c忽略. 

对于满足色彩均匀性检验子步骤S5a-1的潜在安全标记PSM，尺寸均匀性检验子步骤S5a-2检查该潜在标记成分相对于彼此的尺寸均匀性。尺寸均匀性检验子步骤S5a-2检查形成潜在安全标记PSM的每个潜在标记成分的列宽和/或行高，以确保该潜在标记成分的尺寸相对于彼此是一致的.再次，例如，如果一个潜在标记成分PMC显示了相对于其他潜在标记成分变化+/-5％的尺寸特性，那么该潜在标记成分将不满足尺寸均匀性检验子步骤S5a-2，子步骤S5c将忽略该相关的潜在安全标记PSM.如果形成潜在安全标记PSM的该潜在标记成分PMC满足该检验操作S5，则子步骤S5B将该潜在安全标记PSM识别为真实的安全标记SM. 

在检验操作S5之后，阻止操作S6进行操作以阻止由图像输入扫描器12扫描的文档的有效再生。子步骤S6判定在由输入扫描器12扫描的该文档中是否识别有真实的安全标记SM存在.如果没有发现安全标记SM，则允许该文档再生.另一方面，如果识别出安全标记SM，则阻止子步骤S6阻止该由输入扫描器12扫描的文档的有效再生.这是通过使用一个或多个适当的阻止操作来完成的，例如禁用图像输出设备16，不从图像处理单元14向图像输出设备16发送输出数据，在发送到图像输出设备16的图像数据中嵌入或包含消息(例如VOID)以使得该消息在该再生文档中可见，或者其他任何适当的阻止由输入扫描器12扫描的文档的有效再生的方法。

Claims (9)

1.一种用于防止未经许可而再生包括安全标记的打印文档的数字图像处理方法，该安全标记以多个具有已知数量、已知色彩、已知尺寸、已知运行描述的真实标记成分的形式形成并且以已知的模式彼此相对布置，所述方法包括：

a.扫描所述打印文档以获取表示所述打印文档的彩色数字数据，所述彩色数字数据以多个像素的形式构成，每个像素具有色值；

b.识别所述彩色数字数据的所有具有落在接近所述多个真实标记成分的所述已知色彩的色值范围内的色值的像素；

c.构建所述彩色数字数据的以“开”和“关”像素形式形成的二元图，其中所述像素布置在多个扫描行中，所述“开”像素对应于所述彩色数字数据的具有落在接近所述多个真实标记成分的所述已知色彩的色值范围内的色值的所述被识别像素；

d.(i)处理所述二元图以识别所有可疑部分，其中可疑部分是由所述二元图的多个扫描行中的“开”和“关”像素表示的并且具有与安全标记的所述已知运行描述匹配的运行描述的图像特征，其中所述图像特征的运行描述是对于其中表示所述特征的所述多个扫描行的每一个连续扫描行，按照位于宽度为N个像素的窗口中的连续“开”像素的不间断运行计数来表达的，其中所述窗口相等地定位在所述多个扫描行的每一个中；以及(ii)检查每个可疑部分以确定该可疑部分是否潜在的标记成分；

e.使用所述二元图以识别一起形成潜在安全标记的多个潜在标记成分的至少一个邻域；

f.如果其所述潜在标记成分是彼此相对均匀的，则将所述潜在安全标记识别为真实的安全标记；以及

g.如果识别出真实的安全标记，则阻止所述打印文档的有效复制。

2.权利要求1的数字图像处理方法，其中所述步骤(d)(ii)包括：

比较每个可疑部分的尺寸与真实标记成分的已知尺寸；以及

仅当所述可疑部分的尺寸对应于真实标记成分的已知尺寸时才将可疑部分识别为潜在标记成分。

3.权利要求1的数字图像处理方法，其中所述步骤(e)包括，对于每个潜在标记成分：

建立围绕该潜在标记成分的邻域；

对位于该邻域中的潜在标记成分的数量进行计数；

比较该邻域中的潜在标记成分的数目与用于定义真实安全标记的潜在标记成分的已知数量；以及

如果其中的潜在标记成分的数目等于定义真实安全标记所需的真实标记成分的数目或者比定义真实安全标记所需的真实标记成分的数目大1或2，则将邻域识别为潜在安全标记。

4.权利要求1的数字图像处理方法，其中识别真实安全标记的所述步骤(f)包括：

将潜在安全标记的所有潜在标记成分相互比较并且如果定义潜在安全标记的潜在标记成分在至少色彩和大小方面是彼此相对均匀的，则将该潜在安全标记识别为真实安全标记。

5.权利要求3的数字图像处理方法，其中围绕每个潜在标记成分建立的所述邻域具有基于在所述打印文档中定义真实安全标记的任何两个真实标记成分之间的预定义最大距离的半径。

6.权利要求3的数字图像处理方法，还包括，在将邻域识别为潜在安全标记之前：

确定所述邻域中潜在标记成分之间的距离；以及

仅当潜在标记成分之间的距离定义了所述打印文档中真实安全标记的真实标记成分之间的距离的扩展集时，才将邻域识别为潜在安全标记。

7.权利要求1的数字图像处理方法，还包括：

随着所述窗口前进通过其中表示所述特征的所述多个扫描行，使用有限自动机逐扫描行地跟踪所述窗口的内容。

8.一种用于防止未经许可而再生包括安全标记的打印文档的数字图像处理设备，该安全标记以多个具有已知数量、已知色彩、已知尺寸、已知运行描述的真实标记成分的形式形成并且以已知的模式彼此相对布置，所述设备包括：

a.用于扫描所述打印文档以获取表示所述打印文档的彩色数字数据的装置，所述彩色数字数据以多个像素的形式构成，每个像素具有色值；

b.用于识别所述彩色数字数据的所有具有落在接近所述多个真实标记成分的所述已知色彩的色值范围内的色值的像素的装置；

c.用于构建所述彩色数字数据的以“开”和“关”像素形式形成的二元图的装置，其中所述像素布置在多个扫描行中，所述“开”像素对应于所述彩色数字数据的具有落在接近所述多个真实标记成分的所述已知色彩的色值范围内的色值的所述被识别像素；

d.用于处理所述二元图以识别所有可疑部分的装置，其中可疑部分是由所述二元图的多个扫描行中的“开”和“关”像素表示的并且具有与安全标记的所述已知运行描述匹配的运行描述的图像特征，其中所述图像特征的运行描述是对于其中表示所述特征的所述多个扫描行的每一个连续扫描行，按照位于宽度为N个像素的窗口中的连续“开”像素的不间断运行计数来表达的，其中所述窗口相等地定位在所述多个扫描行的每一个中；

e.用于检查每个可疑部分以确定该可疑部分是否潜在的标记成分的装置；

f.用于使用所述二元图识别一起形成潜在安全标记的多个潜在标记成分的至少一个邻域的装置；

g.用于如果其所述潜在标记成分是彼此相对均匀的，则将所述潜在安全标记识别为真实的安全标记的装置；以及

h.用于如果识别出真实的安全标记，则阻止所述打印文档的有效复制的装置。

9.权利要求8的数字图像处理设备，其中所述用于处理所述二元图以识别所有可疑部分的装置包括有限自动机，所述有限自动机随着所述窗口前进通过其中表示所述特征的所述多个扫描行逐扫描行地跟踪所述窗口的内容。

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