ES2356598T3 - Proceso destinado a prevenir la falsificación o la alteración de una superficie impresa o grabada. - Google Patents
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Abstract
Método de impresión de una filigrana y de una imagen sobre una superficie impresa, esta filigrana siendo auto-correlacionada y conteniendo una información a ocultar, este método siendo caracterizado por las etapas siguientes que consisten en: - realizar una filigrana digital vba(k) de tipo espacial en función del signo del bit b={-1,1}de la información a ocultar y de la amplitud V de la modulación de un componente de color así como de un generador aleatorio a(k) definido por una clave, tal como la densidad de la filigrana de 2% o menos, - imprimir la imagen c(k), - imprimir encima de la imagen c(k) la filigrana vba(k) para valores ba(k) > 0 únicamente con el fin de obtener una modulación asimétrica de amplitud sobre la superficie en una resolución comprendida entre 300 y 1200 dpi.
Description
Proceso destinado a prevenir la falsificación o
la alteración de una superficie impresa o grabada.
La presente invención se refiere a un método
destinado a prevenir la falsificación o la alteración de una
superficie impresa o grabada.
\vskip1.000000\baselineskip
Los sistemas habituales destinados a prevenir la
falsificación o la alteración de documentos impresos o grabados se
pueden clasificar en distintos grupos:
- -
- Los hologramas, las impresiones de dibujos especiales
- -
- Las impresiones con tintas especiales
- -
- Los códigos que utilizan tintas invisibles
- -
- Los sistemas de chip.
Los hologramas, dibujos especiales y otras
decoraciones son difíciles de reproducir ya que su realización
requiere un equipo especial. Estos se han concebido especialmente
para interferir con los sistemas de fotocopia tradicional de modo
que la copia sea visiblemente diferente de la original. Estos
sistemas se pueden controlar visualmente sin la ayuda de
dispositivos particulares pero presentan el inconveniente de ser
costosos, bastante conocidos para poder ser reproducidos sin
problemas por expertos en falsificaciones, y finalmente su
visibilidad perjudica la estética del objeto protegido (envase de
perfume por ejemplo). Su visibilidad también es la razón de su
eficacia limitada en la medida en que un pirata puede identificar
fácilmente el elemento de seguridad, sea para copiarlo, o bien para
borrarlo
físicamente.
físicamente.
Las impresiones con tintas especiales utilizan
unas propiedades químicas particulares de la tinta para
proporcionar una reacción determinada en una acción particular. De
este modo, las tintas fluorescentes se vuelven muy luminosas cuando
son iluminadas por una longitud de onda particular, ciertas tintas
son incluso invisibles con luz natural, otras tintas cambian de
color en función de su orientación o de su temperatura (y pueden
revelarse mediante el calentamiento del papel con un dedo), etc. El
punto común de las tintas especiales es que son particularmente
costosas y requieren la aplicación de modificaciones en la cadena de
fabricación industrial habitual (máscara suplementaria para el
Offset por ejemplo). Además, a pesar de que ser más robustas con
respecto a la falsificación que el grupo precedente, también es
posible reproducir sus efectos en la medida en que el pirata puede
controlar él mismo la fidelidad de su copia con respecto al original
en cuanto dispone del dispositivo que hace reaccionar la
tinta.
tinta.
Los códigos que utilizan tintas invisibles, a la
diferencia de los dos grupos precedentes, permiten ocultar una
información digital. Estos códigos pueden ser caracteres, códigos de
barras, códigos 2D, etc. Además de su coste elevado y propio de las
tintas invisibles, este sistema tiene dos inconvenientes mayores.
Por una parte, debido a la naturaleza de los códigos utilizados, se
localiza sobre una parte del documento o del embalaje y puede así
ser destruido sin alterar la totalidad de la superficie. Por otra
parte, los códigos utilizados tienen siempre particularidades
geométricas (barras, figuras geométricas, caracteres, etcétera) que
los identifican claramente como dispositivos anticopia. Eso facilita
en gran medida el trabajo del pirata que busca revelar y reproducir
la tinta. Además en el momento en que el pirata sabe realizar esta
reproducción, detiene ipso facto el medio de reproducir el
código.
Finalmente los sistemas basados en las memorias
o procesadores embarcados cumulan los inconvenientes de ser muy
costosos, inestéticos y localizados. Su aplicación principal
consiste más en proteger una comunicación, o en almacenar de forma
dinámica una información en vez de distinguir un original de una
copia.
El documento EP 0 961 239 describe una solución
para integrar una filigrana en una imagen tal como una imagen de
billete de banco. La solución propuesta es modificar mediante
ligeras alteraciones del color de tinta, densidad o textura la
superficie del billete de banco. Según un modo de realización, la
filigrana va a modular la anchura o el emplazamiento de un
componente de línea que forma la imagen del billete de banco.
Una de las metas de la presente invención es
evitar los inconvenientes de los métodos conocidos que permiten
impedir la falsificación o la alteración de documentos impresos o
grabados por vía digital.
Con este fin, la presente invención se refiere a
un método destinado a impedir la falsificación o la alteración de
documentos impresos o grabados caracterizado por la incorporación de
una filigrana digital en una parte o en todo el documento.
Según la invención, se propone un método de
impresión de una filigrana y de una imagen sobre una superficie
impresa, esta filigrana siendo auto-correlacionada y
contiene una información a ocultar, este método siendo
caracterizado por las etapas siguientes que consisten en:
- -
- realizar una filigrana digital vba(k) de tipo espacial en función del signo del bit b={-1,1} de la información a ocultar y de la amplitud v de la modulación de un componente de color así como de un generador aleatorio a(k) definido por una clave, tal como la densidad de la filigrana de 2% o menos,
- -
- imprimir la imagen c(k),
- -
- imprimir encima de la imagen c(k) la filigrana vba(k) para valores ba(k) > 0 únicamente con el fin de obtener una modulación asimétrica de amplitud sobre la superficie de una resolución comprendida entre 300 y 1200 dpi.
La técnica de la filigrana digital, también
conocida por el nombre de tatuaje digital, es una técnica que
permite ocultar las informaciones de manera firme e imperceptible en
datos multimedia tales como la música, el vídeo, imágenes,
documentos, etc. La información oculta se llama la firma. Esta firma
puede ser por ejemplo un número, un nombre o incluso una imagen.
Después de la protección de los datos multimedia con una filigrana
digital se habla de imagen firmada, de vídeo firmado, etc.
Hasta ahora, la técnica de la filigrana digital
se ha utilizado sólo con el fin de recuperar la firma en una copia
eventual, para demostrar el origen de la información.
"Ocultar" incluye un sentido muy específico
en este contexto: por ejemplo en el caso de una imagen, se cambiará
ligeramente el color de algunos píxeles, y en el caso de una música
de vez en cuando se modificará un poco el
sonido.
sonido.
"Imperceptible" significa que las
modificaciones introducidas son tales que un individuo no puede
distinguir los datos originales de los datos firmados con sus
propios sentidos. Por ejemplo, una imagen firmada debe tener
exactamente la misma apariencia que una imagen normal, una música
firmada debe parecer completamente normal, así como un vídeo o
cualquier otro dato. Todo el problema consiste en hacer que un
ordenador sea capaz de detectar esta información oculta cuando ésta
escapa a nuestros sentidos. Existen también aplicaciones en las que
una filigrana visible es aceptable, incluso deseable. Eso permite en
particular aumentar aún más la robustez y un control visual de la
presencia de una filigrana. El principio que se mantiene es que la
filigrana no debe incomodar visualmente.
La "robustez" de una filigrana significa
que se debe poder recuperar la firma después de cualquier
manipulación de datos firmados. Tomemos por ejemplo el caso de una
imagen firmada: ésta se debe poder comprimir, imprimir, escanear o
girar sin tener que perder jamás la firma.
Numerosas publicaciones se han hecho sobre las
diferentes técnicas que permiten ocultar una filigrana en una
imagen, en un vídeo o en una señal audio. En referencia a las
imágenes, estas últimas pueden clasificarse en función de la
técnica utilizada para el marcado: algunas realizan modificaciones
directamente en el dominio espacial (véase por ejemplo [1] M.
Kutter, F. Jordan, F. Bossen, "Digital watermaking of color images
using amplitude modulation", Journal of Electronic Imaging, vol.
7, nº 2, pp. 326-332, April 1998.), otras realizan
estas modificaciones en un dominio transformado (por ejemplo el
dominio frecuencial) incluso en dominios intermedios como las ondas
pequeñas (véase [2] Shelby Pereira, Sviatoslav Voloshynovskiy and
Thierry Pun, Optimized wavelet domain watermark embedding strategy
using linear programming, In Harold H. Szu and Martin Vetterli eds.,
Wavelet Applications VII (part of SPIE AeroSense 2000), Orlando,
Florida USA, April 26-28 2000.).
Estas técnicas se pueden usar también para el
marcado de vídeo, mediante algunas adaptaciones. Otras técnicas
dedicadas específicamente al marcado de vídeo también son posibles,
que definen nuevos dominios transformados como las
sub-bandas 3D o los vectores de movimientos (por
ejemplo, véase [3] patente US 5,960,081, Video watermarking using
motion vectors y [4] solicitud de patente EP 0762417 A2, Video
watermarking in the compressed domain).
Como se ha mencionado ya, la técnica de la
filigrana digital se ha utilizado hasta ahora para recuperar la
firma en una copia eventual para demostrar el origen de las
informaciones presentes en la copia, gracias a la presencia de la
filigrana que se recupera en la copia. Esto implicaba en todos los
casos el uso de una filigrana robusta.
En el método de la presente invención, el
objetivo de la incorporación de la filigrana digital sobre la
superficie es diferente, ya que su presencia se destina a impedir la
falsificación o la alteración de la superficie en cuestión, es
decir a permitir aportar la prueba de que se trata de la superficie
auténtica cuando la filigrana está presente o de que se trata de
una copia o de que la superficie se ha alterado cuando la filigrana
está ausente. En caso de incorporar la filigrana con fines de
autentificación de la superficie con respecto a unas copias, se
debe reducir la robustez de la filigrana de modo que una copia de la
superficie implique asimismo un fracaso de la lectura de la
filigrana digital. Se habla entonces de filigrana "frágil". Un
ejemplo típico de aplicación consiste en impedir la falsificación de
títulos-valor como los billetes de banco. En caso
de incorporar la filigrana con el fin de evitar la alteración de
toda o parte de la superficie, la filigrana puede ser robusta o
frágil.
La siguiente lista describe un conjunto de
características presentes solamente de manera aislada en los
sistemas conocidos destinados a impedir la falsificación o la
alteración de documentos impresos o grabados mencionados más
arriba:
- -
- Invisibilidad
- La filigrana está impresa utilizando colores y resoluciones imperceptibles a simple vista. En consecuencia, esto permite proteger por ejemplo un embalaje sin alterar su grafismo, lo cual es importante por cuestiones de marketing.
- -
- No localidad
- La filigrana puede cubrir la totalidad de la superficie de un documento impreso.
Por lo que no se puede borrar sin alterar el
documento, por ejemplo mediante un rascado de la superficie. En la
práctica, esta propiedad permite por ejemplo evitar los mercados
grises, es decir los productos revendidos por distribuidores no
autorizados. En efecto, estos últimos borran a veces el código
(código 2D invisible por ejemplo) que identifica su revendedor por
"fresado" de la superficie del embalaje donde está impreso el
código.
- -
- Precio
- La filigrana se imprime usando sistemas de impresión tradicionales. En referencia a la impresión industrial (Offset; etc.), se integra totalmente en la cadena de fabricación y no implica ningún coste suplementario. En referencia a la impresión personal (chorro de tinta, láser, etc.), es totalmente compatible con las impresoras comerciales. En ambos casos, la lectura se hace con un escáner digital estándar. Este precio bajo abre mercados nuevos: por una parte con respecto a la impresión industrial, los envases de productos de lujo o farmacéuticos, así como certificados, cheques, billetes de entradas, etc. Por otra parte para la impresión personal, permite a cualquiera que posea un equipo estándar de crear y verificar documentos seguros y personalizados. Por ejemplo un médico puede ocultar el nombre de los medicamentos prescritos en el papel utilizado para imprimir su receta. Se puede programar una impresora para que oculte una filigrana en todo documento impreso para poder identificar así más tarde la fecha de la impresión, el nombre del usuario, etc.
- -
- Almacenamiento de información
- Además de autentificar el original, la filigrana contiene una información digital (normalmente de varias decenas de bits por centímetros cuadrados) codificada o recuperada con la ayuda de una clave. En la práctica este almacenamiento por ejemplo permite proteger una información impresa en texto visible (por lo tanto susceptible de ser modificada). En efecto, es por lo tanto posible codificar la misma información en la filigrana y así poder detectar toda modificación en el texto del documento (fecha, importe, identidad, etc.). Una aplicación se refiere a los contratos para los cuales se quiere garantizar la fecha de emisión. Otro ejemplo con los billetes de banco: el número de serie se puede ocultar en cada billete, es así imposible crear billetes falsos con números diferentes ya que se debería poder generar cada vez la filigrana correspondiente.
- -
- Sistema de lectura y de escritura con clave
- Para poder crear y leer la filigrana, hay que utilizar la misma clave. Con el control del acceso a las claves, se puede controlar así cuándo y quién crea o lee cada filigrana, y eso es esencial: en efecto complica mucho el pirateo que consiste en crear una nueva filigrana (lo más sencillo sigue siendo el hecho de copiar una filigrana existente). Por otra parte el pirata será incapaz de verificar si se ha copiado con éxito una filigrana (ya que para leerla, es necesario conocer la clave utilizada para ocultarla). La seguridad ofrecida por este sistema de clave es por lo tanto superior a la de una información impresa por ejemplo con una tinta invisible y revelada por ultravioleta, donde el pirata puede verificar fácilmente y por consiguiente mejorar la tinta que ha falsificado.
- -
- Difícil de identificar visualmente
- Incluso cuando se utilizan dispositivos particulares (filtros, microscopios), es difícil identificar la presencia de una filigrana ya que su aspecto visual se parece al grano del papel. No tiene una característica geométrica simple y sólo tiene sentido para el programa de detección y provisto con la clave adecuada. Para todos los títulos-valor que son objeto de una análisis fino por parte de los piratas, esta calidad es primordial.
- -
- Difícil de copiar
- La utilización combinada de algunos colores (amarillo sobre fondo blanco por ejemplo) y de altas resoluciones de impresión (1200 dpi por ejemplo) permite obtener una filigrana difícil o imposible de reproducir con un equipo de copia tradicional.
Los métodos que se realizan en su totalidad en
el dominio digital generalmente ocultan la filigrana por medio del
aumento y de la disminución de la intensidad de los colores de
algunos puntos, lo que significa que algunos píxeles son
esclarecidos mientras que otros son oscurecidos, tal como se ilustra
en la figura 1: el gráfico muestra la variación de luminancia de
los píxeles de una imagen en función de su posición X y para una
posición Y idéntica. Los cuatro picos ilustran el efecto de una
modulación simétrica de esta señal obtenida por medio localmente
del aumento o de la disminución de su intensidad.
Existe sin embargo algunos casos en los que una
modulación simétrica no se puede realizar, sea por cuestiones
matemáticas (imagen a firmar totalmente blanca o negra) o prácticas
(ligada a la técnica de impresión).
La figura 2 da un ejemplo de modulación
asimétrica obtenida mediante el oscurecimiento del color de algunos
píxeles. Esta modulación puede ser así positiva o negativa según el
color que se añade o que se retira. El gráfico de la figura muestra
la variación de luminancia de los píxeles de una imagen en función
de su posición X y para una posición Y idéntica. Los dos picos
ilustran el efecto de una modulación asimétrica de esta señal
obtenida únicamente con la disminución de su intensidad. La figura 3
da algunos ejemplos de imágenes de filigrana digitales.
De este modo, otro objeto de la presente
invención consiste en proponer un método para ocultar y/o recuperar
una filigrana digital, caracterizado por el uso de una modulación
asimétrica de la amplitud de un componente luminoso visible o
invisible.
La descripción siguiente, proporcionada a modo
de ejemplo, se refiere al dibujo anexo en el cual:
- la figura 1 ilustra un ejemplo de modulación
simétrica;
- la figura 2 ilustra un ejemplo de modulación
asimétrica;
- la figura 3 ilustra los ejemplos de
filigranas asimétricas;
- la figura 4 ilustra la puesta en marcha del
método integrado con una técnica de impresión Offset estándar;
- la figura 5 ilustra la puesta en marcha del
método con una etapa de impresión Offset separada;
- la figura 6 ilustra la puesta en marcha del
método con una etapa de impresión Offset separada;
- la figura 7 ilustra la puesta en marcha del
método con una impresora de chorro de tinta;
- la figura 8 es un esquema funcional del
método de firma de un material en tres etapas;
- la figura 9 es un esquema funcional del
método de lectura de una imagen uniforme firmada en tres etapas;
y
- la figura 10 es un esquema funcional del
método de lectura de una imagen no uniforme firmada en tres
etapas.
Un ejemplo de modulación simétrica se ilustra en
la figura 1. El gráfico muestra la variación de luminancia de los
píxeles de una imagen en función de su posición X y para una
posición Y idéntica. Los cuatro picos ilustran el efecto de una
modulación simétrica de esta señal obtenida con el aumento o la
disminución de su intensidad localmente.
Un ejemplo de modulación asimétrica se ilustra
en la figura 2. El gráfico muestra la variación de luminancia de
los píxeles de una imagen en función de su posición X y para una
posición Y idéntica. Los dos picos ilustran el efecto de una
modulación asimétrica de esta señal obtenida únicamente con la
disminución de su intensidad.
Diferentes estrategias son previsibles para
imprimir una filigrana de modulación asimétrica, según si es
positiva o negativa. Además, se puede elegir una impresión
separada o bien una impresión simultánea a la
impresión de otro motivo visual (fondo, texto o gráfico).
Una manera de obtener una modulación asimétrica
positiva consiste en utilizar una técnica de sobreimpresión por
medio de la impresión de la filigrana encima de los colores propios
al material y otras informaciones ya impresas y por lo tanto sin
tener en cuenta unas variaciones locales de los colores en la
superficie de este material. Este enfoque impone el hecho de que
los valores de los componentes de color del material sólo se pueden
oscurecer en el momento de la firma ya que se añade tinta
suplementaria. Matemáticamente, esto corresponde a una modulación
asimétrica positiva del color de los puntos. En su principio, este
enfoque se puede aplicar a cualquier método de impresión. Ciertas
especificidades de impresión de la filigrana pueden depender del
método de impresión. Los casos particulares de la impresión de tipo
Offset y chorro de tinta para la realización de una modulación
positiva se detallan a continuación.
La figura 4 ilustra la puesta en marcha del
método anterior con el uso de una modulación positiva con una
técnica de impresión industrial de tipo Offset en caso de impresión
simultánea de la filigrana. En este ejemplo, se realiza una
impresión cuatricromía 45 (por ejemplo para un embalaje 40) lo que
significa se utilizan cuatro colores de tinta diferentes para cada
una de las máscaras amarilla 41, cian 42, magenta 43 y negra 44.
Como la filigrana digital puede contener un color único, en general
para la filigrana es deseable usar uno de los colores ya
seleccionados para la impresión estándar. La figura 4 muestra así
cómo se pueden aplicar las diferentes máscaras. En este caso, la
impresión de la filigrana se integra totalmente en la cadena de
impresión industrial estándar y por consiguiente no implica ningún
coste suplementario. Por ejemplo, la máscara amarilla se puede
utilizar simultáneamente para dos cosas diferentes: por una parte
contiene el componente amarillo de la imagen a imprimir y por otra
parte contiene la imagen de la filigrana. Las herramientas
informáticas utilizadas durante el ploteo de la película
Offset permiten realizar fácilmente esta integración.
Otra alternativa posible consiste en utilizar
una máscara separada para la filigrana tal como se ilustra en la
figura 5. En tal caso, la filigrana es sobreimpresa en una etapa
suplementaria con una máscara y eventualmente una tinta que le es
propia (aquí el magenta). La máscara 51 define entonces los puntos
de la filigrana impresos encima del material previamente impreso
50. Este método, aunque se pone en obra de forma más costosa por el
impresor, presenta como ventaja de poder cambiar fácilmente la
filigrana durante la producción. Esto permite por ejemplo aplicar
una filigrana de identificación de diferentes países de venta a una
serie de embalajes idénticos. Se debe señalar que cuando se
utilizan tintas de tipo no cubrientes, también es posible imprimir
la imagen final encima de la filigrana digital, tal como se ilustra
en la figura 6. En ese caso, se utiliza el método inverso, la
filigrana siendo impresa 60 previamente sobre el material, la imagen
final siendo sobreimpresa durante una etapa suplementaria. Las
máscaras amarilla 61, cian 62, magenta 63 y negra 64 se utilizan
para sobreimprimir el dibujo. Como la tinta es transparente, la
filigrana 60 situada debajo del motivo puede ser detectada de nuevo
en el resultado final 65.
Otro método de impresión utilizable es de tipo
chorro de tinta tal como se ilustra en la figura 7. La ilustración
muestra un ejemplo de sistema de impresión de chorro de tinta con el
uso de cuatro colores, amarillo 71, cian 72, magenta 73 y negro 74,
sus cabezas de impresión 75 y el material impreso 70. La filigrana
es sobreimpresa sobre el material. La puesta en marcha de una
impresora de chorro de tinta para la impresión de una filigrana es
particularmente sencilla en la medida en que la gran mayoría de los
pilotos de impresoras controlan automáticamente la mezcla de los
colores que permite obtener una color particular. La etapa de
descomposición cuadricrómica es por consiguiente a menudo inútil.
Sin embargo se debe tener en cuenta que, dependiendo de los pilotos
y las impresoras, a veces es apropiado poder elegir un color de
filigrana correspondiente a colores fundamentales de la impresora,
con el fin de evitar la obtención de colores tramados o unos
problemas de alineación entre los puntos de diferentes colores.
Como con la impresión Offset, la impresión de la filigrana puede ser
simultánea con las informaciones o dibujos destinados a ser
impresos normalmente. También es posible imprimir la filigrana
separadamente, encima o debajo del motivo final. En
particular, el texto puede ser sobreimpreso sobre el mismo material
firmado, dicho texto puede estar ligado eventualmente a la
filigrana. Por ejemplo, las cifras claves de un contrato pueden
estar ocultas de este modo en la filigrana del papel y permitir así
que se garantice su integridad.
La realización de una modulación negativa se
puede realizar durante una impresión simultánea siguiendo el
mismo principio descrito previamente ya que siempre se puede
sustraer color al nivel del fichero electrónico: en el dibujo a
imprimir, los puntos que corresponden a la filigrana son así
esclarecidos. Para realizar una impresión separada con una
modulación negativa, es necesario en cambio utilizar una tinta
particular: por ejemplo, en el caso de una tinta visible, una
solución consiste en utilizar una tinta de tipo cubriente. La
síntesis de diferentes posibilidades de impresión de la filigrana se
presenta en el cuadro más abajo:
Sea cual sea el tipo de modulación o de
impresión elegido, la visibilidad final de la filigrana así como su
fragilidad para la duplicación se controla por un conjunto común de
parámetros:
- -
- Tamaño de los puntos: se trata del diámetro de los puntos de la filigrana obtenidos después de la impresión. El tamaño mínimo de los puntos es fijado por la tecnología de impresión. Valores entre 300 y 1200 puntos por pulgadas son usuales. Cuanto más pequeño es el tamaño de los puntos, menos visible es la filigrana.
- -
- Color de los puntos: En función del color, de la textura y de los dibujos eventuales aplicados a los materiales, ciertos colores pueden ser más o menos visibles. Por ejemplo, se utiliza comúnmente un color amarillo para fondos blancos (modulación positiva separada o simultánea).
- -
- Densidad de la filigrana: esta ultima define el ratio entre el número de puntos impresos por unidad de superficie (medida también en puntos). Valores típicos de 0.02 o inferiores pueden ser utilizados. Un tamaño de punto muy fino permite aumentar la densidad de la filigrana.
- -
- Cantidad de tinta: cuando el método de impresión lo permite, es interesante variar la cantidad de tinta utilizada para imprimir cada punto.
- -
- Tramado: La técnica de tramado (medias-tintas) permite reproducir cualquier color a partir de los diferentes colores fundamentales. Por lo que es preferible tener un tamaño de tramado suficientemente fino con respecto al tamaño de los puntos.
- -
- Tipo de tinta: Unas sustancias no visibles pueden ser utilizadas también.
La influencia de algunos de estos parámetros se
ilustra en la figura 3. La filigrana 1 es visible. La visibilidad
más débil de la filigrana 2 se obtiene con la disminución
simultáneamente de la densidad y del tamaño de los puntos. Además
la filigrana 3 incluye un esclarecimiento.
La dificultad principal reside en la capacidad
para recuperar la filigrana asimétrica. De forma general, la
mayoría de las técnicas de tatuaje pueden extraer la información de
la imagen firmada sin utilizar la imagen original. Algunas técnicas
realizan primero una predicción de lo que era la imagen original a
partir de la imagen firmada y pueden deducir después cuál es la
firma. Esta técnica todavía es aplicable al presente caso. En caso
de que el material posea una color inicial uniforme y conocido, se
puede suprimir esta predicción. Este es el caso en particular de
una hoja de papel blanco. Eso permite aumentar la fiabilidad de la
detección y por lo tanto disminuir la visibilidad de la filigrana
hasta el límite extremo de sensibilidad de un escáner óptico. En
consecuencia, la duplicación del material firmado se vuelve muy
difícil, por ejemplo por fotocopia: en efecto, las pérdidas propias
a todo sistema de reproducción debilitan en general esta firma por
debajo del umbral de detectabilidad. Una aplicación consiste en
incluir tal filigrana sobre papeles con los que se desea evitar la
copia, como billetes de banco por ejemplo.
Con el fin de aumentar la fiabilidad de la
detección, también es posible codificar la firma utilizando la
diferencia entre unos pares de píxeles y calcular después la media
de estas diferencias. Desde un punto de vista estadístico, esto
aumentará la correlación de la detección dando como resultado una
firma más fiable.
Un modo de realización consiste en utilizar como
base un algoritmo de filigrana digital de tipo espacial de
modulación simétrica de amplitud, como por ejemplo el que se
describe en [1]. Se habla de modulación simétrica de
amplitud de una señal cuando el valor de la señal aumenta en algunos
puntos y disminuye en otros puntos. En esta técnica, un componente
de color de un conjunto de píxeles c(k) es modificado
con un valor v correspondiente a la amplitud de la modulación y en
función del signo del bit b={-1,1} a ocultar así como con un
generador aleatorio a(k) definido por una clave y
produciendo dos valores {-1,1}.
En la ecuación (1), el conjunto de los puntos
definido por v.b.a(k) constituye la filigrana (figura
8, etapa 84) que se añade a la imagen original c(k)
para formar la imagen firmada c(k)'. Esta ultima es
entonces impresa según la presente invención.
En el caso de una modulación asimétrica positiva
(filigrana en sobreimpresión por ejemplo), ya no es la imagen
c(k)' sino la propia filigrana v.b.a(k)
que es impresa encima de una imagen c(k). En efecto,
el componente c del soporte (azul, luminancia, etc. ...) ya
tiene un valor inicial o(k) y sólo se puede aumentar
durante la sobreimpresión. La fórmula siguiente es entonces
aplicada:
La figura 8 muestra un esquema funcional del
método completo: el conjunto de los puntos que constituye la
filigrana 85 se calcula 84 a partir del valor del bit a ocultar 81 y
de la clave 82 que define la secuencia aleatoria
a(k). El valor de los puntos siendo positivo o
negativo, como definido por la ecuación (1). La ecuación (2)
equivale a determinar el umbral 86 de los valores de la filigrana 85
conservando sólo los valores positivos y a añadir 88 estos valores
87 a la imagen que firmar 83 para obtener la imagen firmada 89. En
comparación con la fórmula (1) correspondiente a una modulación
simétrica de la amplitud según el signo de b.a(k),
esta técnica se califica como "modulación asimétrica de
amplitud". Además, como el signo de la modulación
b.a(k) es positivo, la modulación es llamada
positiva.
En caso de que la filigrana se realice por una
impresión simultánea, el método se puede mejorar todavía más por
medio de una operación tal que la filigrana domine con respecto a
los valores de la máscara original. Matemáticamente, este concepto
se formaliza de la siguiente manera:
donde M es el valor máximo
autorizado por la máscara, es decir el valor correspondiente al
color del documento antes de la firma. La ecuación muestra
claramente la modulación positiva con respecto a cero e ilustra
también el hecho de que en las posiciones en las que la filigrana
está oculta, la imagen subyacente no se tiene en cuenta (dominación
de la filigrana con respecto a los valores originales). Este método
presenta como ventaja que el número efectivo de puntos que
contribuyen a la filigrana aumente, pudiendo alcanzar un factor 2 en
el mejor de los
casos.
También es posible obtener una modulación
negativa por impresión de un color uniforme o "perforado" por
la filigrana. La ecuación (2) se define entonces como:
En todos los casos (modulación asimétrica
positiva o negativa), si el generador aleatorio. a(k)
genera el mismo número de valores positivos y negativos, esto tiene
como resultado estáticamente que se modifique la mitad de los
píxeles c(k). Si el valor de v se elige
suficientemente bajo y que la finura de impresión es
suficientemente alta, la impresión de estos puntos se puede realizar
de manera invisible.
El nuevo valor de los puntos c(k)'
se puede medir sobre la hoja impresa utilizando un escáner óptico.
Dos casos se presentan entonces según si el color del material es
uniforme y conocido o no.
En el primer caso, la información b se
puede recuperar fácilmente de este modo en la medida en que
o(k)= Constante, v y a(k)
son todos conocidos por adelantado. La multiplicidad de los puntos
modificados crea una redundancia que permite asegurar la robustez de
la técnica frente al ruido por correlación estadística. La figura 9
es un esquema funcional que describe el método: la imagen firmada
obtenida por escáner es sustraída de la imagen original con el fin
de restituir la filigrana. Se calcula así el bit que constituye la
firma, opcionalmente, se puede realizar una etapa suplementaria de
filtrado si se han impreso informaciones visibles encima de la
imagen uniforme firmada. La imagen firmada 91 es previamente
filtrada 92 con el fin de eliminar ruidos eventuales (rayas,
suciedades, texto impreso encima de la filigrana, etc.). La imagen
obtenida 93 es entonces sustraída 94 de la imagen original 95 con
el fin de extraer la filigrana 96. El valor del bit b es
entonces recuperado según las técnicas tradicionales de detección de
filigrana, tal como descrito en el artículo [5] M. Kutter,
"Watermarking resisting to translation, rotation, and scaling",
Proceedings of SPIE International Symposium on Voice, Video, and
Data Communications, November 1998, y que consiste esencialmente en
invertir la ecuación (2) y correlacionar estáticamente el valor del
bit b recuperado 99 en varios píxeles k con el fin de
garantizar una buena robustez frente a los errores eventuales que
pueden ocurrir por ejemplo durante la adquisición digital de la
imagen.
Este método es generalizable a varios bits
b y permite así codificar cualquier información digital como
un número o una cadena de caracteres.
El segundo caso es ilustrado por el esquema
funcional de la figura 10 en la que se predice la imagen original a
partir de la imagen firmada, se sustrae la imagen firmada de la
imagen predicha con el fin de restituir la filigrana, se calcula el
bit que constituye la firma en ese momento. Un filtro de eliminación
de sonidos 105, por ejemplo de tipo Wiener, se utiliza para
realizar una predicción 106 de la imagen original o(k)
a partir de la imagen firmada 101. La diferencia 102 entre estas
dos imágenes constituye entonces la filigrana 107 que puede ser
decodificada 103 utilizando la clave 108 para recuperar el bit 104
de la misma manera que previamente (figura 9). Puesto que el error
de predicción es mucho más importante que en el primer caso, el
número de bits b codificados de esta manera es
sistemáticamente inferior.
En la práctica también puede ser útil imprimir
las informaciones visibles sobre la filigrana digital. Este es el
caso por ejemplo de una hoja de papel blanco que incluye una
filigrana digital y sobre la cual se ha impreso un texto. Esto se
puede realizar eligiendo colores o intensidades distintas para la
filigrana y para las informaciones visibles. Se puede filtrar
después la imagen antes de la detección de la filigrana (figura 9,
etapa 92) para diferenciar la filigrana del texto impreso y de este
modo eliminar las partes que no incluyen la filigrana. Un método
consiste por ejemplo en utilizar el componente azul para la
filigrana y en imprimir el texto del documento en negro.
Finalmente, la puesta en marcha de la detección
requiere un escáner óptico capaz de digitalizar el documento sobre
el cual está impresa la filigrana. Dado que el posicionamiento sobre
el escáner nunca es perfecto, es necesario poder recuperar la
información codificada por la filigrana después de traslaciones y
rotaciones eventuales. Una técnica aceptable consiste en utilizar
el método descrito por [5] que se basa en una filigrana
auto-correlacionada (para compensar las rotaciones)
y una técnica de intercorrelación (para compensar las
traslaciones).
El método también se puede aplicar a otros
sectores que la impresión. Por ejemplo, se puede utilizar un láser
para grabar superficies metálicas, piedras, cerámica, etc., y de
este modo codificar una filigrana digital. Las aplicaciones en
cuestión son asimismo, por ejemplo las piezas de la industria
automóvil o aeronáutica u objetos de lujo en los sectores de la
joyería u objetos de valor. También se puede pensar en ocultar los
filigranas en los CD-ROM o CD audio, sobre la cara
que contiene una serigrafía o sobre la cara grabada (tinta o
láser).
\vskip1.000000\baselineskip
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translation, rotation, and scaling Proceedings of SPIE
International Symposium on Voice, Video, and Data
Communications, 1998, [0046]
Claims (4)
1. Método de impresión de una filigrana y de
una imagen sobre una superficie impresa, esta filigrana siendo
auto-correlacionada y conteniendo una información a
ocultar, este método siendo caracterizado por las etapas
siguientes que consisten en:
- -
- realizar una filigrana digital vba(k) de tipo espacial en función del signo del bit b={-1,1} de la información a ocultar y de la amplitud V de la modulación de un componente de color así como de un generador aleatorio a(k) definido por una clave, tal como la densidad de la filigrana de 2% o menos,
- -
- imprimir la imagen c(k),
- -
- imprimir encima de la imagen c(k) la filigrana vba(k) para valores ba(k) > 0 únicamente con el fin de obtener una modulación asimétrica de amplitud sobre la superficie en una resolución comprendida entre 300 y 1200 dpi.
2. Método de impresión de una filigrana según
la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que la
filigrana cubre la totalidad de la superficie.
3. Superficie impresa comprendiendo una imagen
y una filigrana impresa según una de las reivindicaciones 1 a
2.
4. Superficie impresa según la reivindicación
3, caracterizada por el hecho de que la filigrana está
impresa sobre un material de color uniforme.
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