TWI608374B - 數位文件的隱形浮水印添加方法及其隱形浮水印驗證方法 - Google Patents

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數位文件的隱形浮水印添加方法及其隱形浮水印驗證方法
本發明涉及數位文件，尤其涉及數位文件的浮水印添加方法及其浮水印驗證方法。
有鑑於電腦的普及化，目前幾乎所有的產業皆已實行文件數位化，以數位文件取代傳統的紙本文件，以節省紙張帶來的成本，並且令文件的管理更為便利。
一般來說，為了證明數位文件的出處，避免數位文件被第三人隨意複製與散佈，製作者在製作一份數位文件(例如文字檔案、圖片檔案等)時，常會添加浮水印至數位文件中。使用者只要一開啟該數位文件，就可以從該數位文件上直接得知該數位文件的出處。
惟，現有的浮水印一般是直接添加至數位文件的最底層，故當浮水印太大、樣式太華麗、或者顏色與數位文件的內容顏色太接近時(例如皆為黑色)，將會嚴重影響到使用者對於該數位文件的內容的觀看。
再者，由於使用者只要一打開該數位文件，就可以直接看到該數位文件中的浮水印，因此當有心人士欲剽竊該數位文件時，容易通過簡單的影像處理程序就將浮水印從該數位文件中抹除。如此一來，浮水印即形同虛設。
本發明的主要目的，在於提供一種數位文件的隱形浮水印添加方法及其隱形浮水印驗證方法，可將肉眼看不見的隱形浮水印添加至數位文件中，再通過特定驗證方法驗證隱形浮水印的存在，藉此對數位文件進行保護並對數位文件的來源進行追蹤。
為了達成上述的目的，本發明係先輸入要保護的一原始影像，並於該原始影像上覆蓋具有與該原始影像相同尺寸大小的一空白圖框，以產生一待處理圖檔。接著，取得要添加的一浮水印，並對該浮水印進行二值化處理。接著，將處理後的該浮水印添加至該待處理圖檔中的該空白圖框上，以合併該待處理圖檔及處理後的該浮水印而產生一受保護圖檔，其中該浮水印的一透明度設定值大於0.997。最後，輸出產生的該受保護圖檔。
本發明對照現有技術所能達到的技術功效在於，將肉眼看不見的隱形浮水印添加至數位文件中，可以在不影響使用者查看數位文件的內容的前提下，對數位文件進行保護。並且，當使用者對數位文件進行了特殊處理後，可令隱形浮水印顯現出來，進而可以驗證數位文件中是否有隱形浮水印的存在，藉此對數位文件的來源進行追蹤。
C1‧‧‧內容
F1‧‧‧受保護的圖檔
F2、F3‧‧‧驗證圖檔
W0‧‧‧一般浮水印
W1‧‧‧隱形浮水印
S10~S24‧‧‧添加步驟
S160~S164‧‧‧產生步驟
S180~S184‧‧‧處理步驟
S220~S228‧‧‧合併步驟
S30~S38‧‧‧驗證步驟
S40~S48‧‧‧驗證步驟
圖1為本發明的第一具體實施例的浮水印添加流程圖。
圖2為本發明的第一具體實施例的受保護圖檔示意圖。
圖3為本發明的第一具體實施例的浮水印產生流程圖。
圖4為本發明的第一具體實施例的浮水印處理流程圖。
圖5為本發明的第一具體實施例的合併流程圖。
圖6為本發明的第一具體實施例的浮水印驗證流程圖。
圖7為本發明的第一具體實施例的驗證示意圖。
圖8為本發明的第二具體實施例的浮水印驗證流程圖。
圖9為本發明的第二具體實施例的驗證示意圖。
茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。
為解決上述的問題，本發明主要揭露了一種數位文件的隱形浮水印添加方法(下面簡稱為該添加方法)，該添加方法有助於製作者將肉眼看不見的隱形浮水印添加至數位文件之中，以對散佈出去的數位文件進行追蹤，並證明該數位文件的出處。
首請參閱圖1，為本發明的第一具體實施例的浮水印添加流程圖。本發明的該添加方法主要是運用於一電腦設備(圖未標示)中。首先，一數位文件的製作者可通過該電腦設備輸入要保護的一原始影像(步驟S10)，本實施例中，該原始影像可例如為PDF檔、JPG檔、JPEG檔等影像檔案。更具體地，該製作者可對任何型態的數位文件進行編輯(例如WORD檔、EXCEL檔等)，並且於要添加浮水印至該數位文件前，先將該數位文件轉換為一影像檔案。上述該轉 換動作可由該製作者手動執行，或由該電腦設備接受該數位文件輸入後自動執行，不加以限定。
當該電腦設備輸入該原始影像後，隨即產生一空白圖框，其中該空白圖框的尺寸大小(長、寬)與該原始影像的尺寸大小相同(步驟S12)。具體地，該電腦設備可在接受了該原始影像的輸入後，執行自動偵測動作以取得該原始影像的尺寸大小，並且再據以產生相同尺寸大小的該空白圖框。
該步驟S12後，該電腦設備接著將該空白圖框覆蓋於該原始影像上，以產生一待處理圖檔(步驟S14)。具體地，為了不破壞該原始影像的內容，本發明將一空白的影像(即該空白圖框)覆蓋於該原始影像上，並且於後續程序中，將浮水印添加至該空白圖框中。如此一來，當該電腦設備對該空白圖框上的該浮水印進行處理時，不會影響到該原始影像的內容。
接著，該電腦設備取得要添加的一浮水印，該浮水印較佳具有與該原始影像相同的尺寸大小(步驟S16)。並且，該電腦設備再進一步對該浮水印進行二值化處理(步驟S18)。值得一提的是，該步驟S16的目的在於調整該浮水印的大小及數量(容後詳述)，以控制該浮水印於該原始影像中的比例，但該調整動作可視該製作者的實際所需而定，故該步驟S16並不必然存在。
再者，上述該步驟S12至該步驟S14用於對產生該待處理圖檔，而該步驟S16至該步驟S18用於產生要添加的該浮水印。於一實施例中，該電腦設備可先執行該步驟S12與該步驟S14後，再執行該步驟S16與該步驟S18。於另一實施例中，該電腦設備也可先執行該步驟S16與該步驟S18後，再執行該步驟S12與該步驟S14。也就是說，該步驟S12與該步驟S14，以及該步驟S16與該步驟S18之間，並不具有執行上的順序關係。
值得一提的是，該步驟S14後或該步驟S18後，該電腦設備還可對該待處理圖檔進行調整，具體將該待處理圖檔中的影像(即，該原始影像)的像素 格式調整為每像素24位元(bit per pixel,BPP)(步驟S20)。惟，24BPP為本案之發明人經實驗測試後所得可令浮水印的效果較佳的一像素值，但並不以此為限。有鑑於此，該步驟S20並不必然存在。
待該浮水印與該待處理圖檔皆產生並調整完成後，該電腦設備將處理後的該浮水印添加至該待處理圖檔中的該空白圖框上，以將該待處理圖檔及處理後的該浮水印合併為一受保護圖檔，其中處理後的該浮水印的一透明度設定值至少需調整成大於0.997(步驟S22)。
經本案之發明人的實驗測試，在該透明度設定值大於0.997的情況下，該浮水印會產生透明現象，而無法被肉眼所輕易辨識。因此要在該受保護圖檔上形成本案的隱形浮水印，則該浮水印的該透明度設定值至少需大於0.997。惟，0.997僅為一具體地實施數值，但不以此為限。該步驟S22後，該電腦設備即可輸出該受保護圖檔(步驟S24)。
請同時參閱圖2，為本發明的第一具體實施例的受保護圖檔示意圖。圖2揭露了一受保護圖檔F1的實施範例，由圖2中可看出，在由本方法製作完成並輸出的該受保護圖檔F1中，使用者僅可以肉眼辨識該受保護圖檔F1的內容C1(即，該原始影像的內容)，以及未經本方法處理的一般浮水印W0。
如上所述，本發明的主要技術功效在於，若未對該受保護圖檔F1進行特殊處理，則使用者無法於該受保護圖檔F1上以肉眼直接辨識通過本方法處理並添加至該受保護圖檔F1中的一隱形浮水印(如圖7、圖9所示的隱形浮水印W1)。
續請參閱圖3，為本發明的第一具體實施例的浮水印產生流程圖。圖3揭露的流程圖主要是對上述圖1中的步驟S16做更進一步的詳細說明。
於要添加該浮水印前，該電腦設備首先經由內部儲存裝置、外部儲存裝置或網路取得一原始浮水印(步驟S160)，其中該原始浮水印可為該電腦設 備預設，或由該製作者手動製作或輸入，不加以限定。接著，該電腦設備通過自動偵測動作取得該原始影像的尺寸大小(步驟S162)，最後，再拼接複數的該原始浮水印，以產生具有與該原始影像相同尺寸大小的該浮水印(步驟S164)。
具體地，該電腦設備取得的該原始浮水印可預設為300X300像素或1024X768像素等大小，並且該電腦設備可僅將單一張的該原始浮水印添加至該待處理圖檔中。再者，該電腦設備亦可將複數該原始浮水印拼接成具有與該原始影像相同尺寸大小的該浮水印後，再將該浮水印添加至該待處理圖檔中。如此一來，可令該浮水印盡可能顯現於該原始影像的任一空白處，以強調該原始影像的出處。
續請參閱圖4，為本發明的第一具體實施例的浮水印處理流程圖。圖4揭露的流程圖主要是對上述圖1中的步驟S18做更進一步的詳細說明。
在將該浮水印添加至該待處理圖檔前，該電腦設備係先對該浮水印進行一灰階化處理(步驟S180)，並且接著再對灰階化的該浮水印進行一二值化處理(步驟S182)。
於本發明中，該電腦設備主要是通過AForge.NET數據庫來對該待處理圖檔及該浮水印進行處理。具體地，於上述該步驟S180中，該電腦設備主要是透過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.Grayscale對該浮水印進行該灰階化處理，其中該灰階化處理所使用的紅色係數(cr)為0.2125、綠色係數(cg)為0.7154、藍色係數(cb)為0.0721。並且，於上述該步驟S182中，該電腦設備主要是透過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.Threshold對灰階化的該浮水印進行該二值化處理，其中該二值化處理所使用的Threshold係數為127。
上述該紅色係數、該綠色係數與該藍色係數為本案的發明人經實驗測試所測得的較佳數值，但不以此為限。另，於AForge.Imaging.Filters.Threshold中，當該Threshold係數大於127即為黑色，當Threshold係數小於127即為白色。 因此，為了對該浮水印進行該二值化處理，本發明遂將該Threshold係數設定為127。
上述的AForge.NET數據庫為程式語言相關領域的常用技術手段，並且AForge.Imaging.Filters.Grayscale與AForge.Imaging.Filters.Threshold為AForge.NET數據庫的常用技術手段，而該紅色係數、該綠色係數、該藍色係數與該Threshold係數則為AForge.NET數據庫中使用的參數，於此不再贅述。
值得一提的是，該步驟S182後，該電腦設備還可進一步將二值化的該浮水印轉換成一RGB影像(步驟S184)。具體地，該電腦設備係通過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.GrayscaleToRGB將二值化的該浮水印轉換成該RGB影像。經本案的發明人實驗測試後，發覺轉換成該RGB影像後的該浮水印於本方法中會具有較佳的效果，但該步驟S184不一定需要執行，故該步驟Sl84不必然存在。該AForge.Imaging.Filters.GrayscaleToRGB同為AForge.NET數據庫的常用技術手段，於此不再贅述。
該步驟S180、該步驟S182與該步驟S184執行完畢後，該電腦設備即可將處理後的該浮水印添加至該待處理圖檔中。
續請參閱圖5，為本發明的第一具體實施例的合併流程圖。圖5揭露的流程圖主要是對上述圖1中的步驟S22做更進一步的詳細說明。
於上述該步驟S20後，該電腦設備先輸入該待處理圖檔(步驟S220)，並且輸入處理後的該浮水印(步驟S222)。接著，該電腦設備將該浮水印的該透明度設定值設定為0.999(步驟S224)，並且將設定後的該浮水印添加至該待處理圖檔中的該空白圖框(步驟S226)，藉以將該待處理圖檔及設定後的該浮水印合併為該受保護圖檔F1(步驟S228)。
具體地，於本實施例中，該電腦設備是透過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.Morph設定處理後的該浮水印的該透明度設定值，並將該 待處理圖檔及該浮水印合併為該受保護圖檔F1。具體地，經過本案的發明人的實驗測試，當該浮水印的該透明度設定值設定為0.999時，可得到最佳的隱形效果，而形成本案的隱形浮水印。然而，該浮水印的該透明度設定值可依據實際執行該添加方法的硬體設備的差異，設定為0.997至0.999之間的任意值，不加以限定。並且，該AForge.Imaging.Filters.Morph為AForge.NET數據庫的常用技術手段，於此不再贅述。
通過本發明的該添加方法，該製作者可通過該電腦設備將處理後的浮水印添加至數位文件中，以形成該受保護圖檔F1。有心人士在取得並開啟該受保護圖檔F1後，只能清楚看到該受保護圖檔F1的該內容C1，而無法直接以肉眼辨識該浮水印的存在。如此一來，可避免有心人士在查覺到該浮水印的存在後，直接通過影像處理手段將該浮水印從該受保護圖檔F1中抺除，進而違法地複製、傳遞該受保護圖檔F1的問題。
參閱圖6，為本發明的第一具體實施例的浮水印驗證流程圖。如前文中所述，於通過本發明的該添加方法所產生的該受保護圖F1上，使用者無法以肉眼直接辨識被添加的該隱形浮水印W1。因此，當接收一數位文件，並且要確認該數位文件是否為通過本發明的該添加方法所產生時，即可以圖6所示的一數位文件的隱形浮水印驗證方法(下面稱為該驗證方法)來進行驗證。
如圖6所示，首先，使用者在得到一數位文件後(即，該受保護圖檔F1)，通過該電腦設備輸入該受保護圖檔F1(步驟S30)，具體地，是將該受保護圖檔F1輸入至AForge.NET數據庫中。接著，對該受保護圖檔F1的一影像進行一灰階化處理(步驟S32)，並且再對灰階化的該影像進行一影像邊緣處理(步驟S34)。最後，通過該電腦設備調整影像邊緣處理後的該影像的一伽瑪(Gamma)值(步驟S36)。
具體地，於該步驟S32中，該電腦設備透過AForge.Imaging.Filgers.Grayscale對該影像進行該灰階化處理，其中該灰階化處理的紅色係數(cr)為0.2125、綠色係數(cg)為0.7154、藍色係數(cb)為0.0721。於該步驟S34中，該電腦設備透過AForge.Imaging.Filters.SobelEdgeDetector對該影像進行該影像邊緣處理，以強化該影像中所有內容的邊緣並弱化該影像中所有非邊緣的內容。於該步驟S36中，該電腦設備透過AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection對該影像的該Gamma值進行調整，其中該Gamma值設定為4。
該AForge.Imaging.Filgers.Grayscale、該AForge.Imaging.Filters.SobelEdgeDetector及該AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection皆為AForge.NET數據庫的常用技術手段，而該Gamma值則為AForge.NET數據庫常用的數據，於此不再贅述。
於調整了該影像的該Gamma值後，該電腦設備即可輸出調整後的該影像(步驟S38)，以供使用者確認該影像中是否包含了通過本發明所添加的該隱形浮水印W1。
具體地，於該步驟S38中，該電腦設備係可輸出如圖7所示的一驗證圖檔F2。圖7為本發明的第一具體實施例的驗證示意圖。經過上述該驗證方法的處理後，該受保護圖檔F1的內容被灰階化，並且影像邊緣被強化，同時Gamma值也被校正，而可將該受保護圖檔F1轉換為該驗證圖檔F2。由圖7中可看出，於該驗證圖檔F2中，使用者可直接以肉眼辨識出該原始影像的該內容C1、該一般浮水印W0、以及經過處理後顯現出來的該隱形浮水印W1。
值得一提的是，於本實施例中，該驗證方法係對該受保護圖檔F1執行了該影像邊緣處理，而可強化內容的邊緣的影像，因此較適用於內容存在較多圖片的數位文件。
當使用者通過該電腦設備將所得的一數位文件輸入AForge.NET數據庫，並經過上述該驗證方法將該數位文件轉換為該驗證圖檔F2後，即可直接以肉眼確認該驗證圖檔F2中是否包含該隱形浮水印W1，進而確認該數位文件的來源。
再請參閱圖8，為本發明的第二具體實施例的浮水印驗證流程圖。圖8揭露了與圖6不同的另一驗證方法，具體說明如下。
首先，使用者通過該電腦設備將該受保護圖檔F1輸入至AForge.NET數據庫(步驟S40)，接著，通過該電腦設備連續兩次調整該受保護圖檔F1的一影像的一Gamma值後，再輸出調整後的該影像。
值得一提的是，輸入該受保護圖檔F1後，該電腦設備可先調整該受保護圖檔F1的該影像的像素格式，具體將該影像的像素格式調整為每像素24位元(步驟S42)。具體地，本實施例主要是透過連續調整影像的Gamma值的方式來進行驗證，而經過本案的發明人實驗測試，於影像的像素格式為每像素24位元(24BPP)時，調整Gamma值的效果為最好。然而，因應實際執行該驗證方法的硬體設備不同而定，該步驟S42不必然存在。
該步驟S40或該步驟S42結束後，該電腦設備第一次調整該受保護圖檔F1的該影像的該Gamma值(步驟S44)，並且於該步驟S44後，該電腦設備再次調整該影像的該Gamma值(步驟S46)。並且，於對該影像的該Gamma值進行了先後兩次的調整後，該電腦設備即可輸出調整後的該影像(步驟S48)。
具體地，於該步驟S44中，該電腦設備透過AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection對該影像的該Gamma值進行調整，其中該Gamma值設定為0.1。而於該步驟S46中，該電腦設備同樣透過AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection對經過第一次調整的該影像的該Gamma值再次進行調整，其中再次調整的該Gamma值設定為0.1。該 AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection為AForge.NET數據庫的常用技術手段，而該Gamma值的數值為本案的發明人經實驗測試後所得之較佳數值，但不以此為限。
參閱圖9，為本發明的第二具體實施例的驗證示意圖。經過圖8所示的該驗證方法處理後，該電腦設備可將該受保護圖檔F1轉換為如圖9所示的一驗證圖檔F3。由圖9中可看出，於該驗證圖檔F3中，使用者可同時以肉眼辨識該原始影像的該內容C1、該一般浮水印W0，以及經過處理後顯現出來的該隱形浮水印W1。
值得一提的是，第二實施例的該驗證方法係連續兩次強化了該受保護圖檔F1的該影像的該Gamma值，因此相較於圖6所示的第一實施例，第二實施例的該驗證方法較適用於內容存在較多文字的數位文件。
綜上所述，一製作者可通過本發明的該添加方法來添加該隱形浮水印W1至要對外傳遞的一數位文件中。並且，一使用者在收到了一數位文件後，可依據該數位文件的內容(圖片較多或文字較多)，選擇採用圖6或圖8所示的該驗證方法來對該數位文件進行處理，以驗證該數位文件中是否存在該隱形浮水印W1。
以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。
S10~S24‧‧‧添加步驟

Claims (10)

  1. 一種數位文件的隱形浮水印添加方法，運用於一電腦設備中，包括：a0)將任何型態的一數位文件轉換為一影像檔案；a)通過該電腦設備輸入該影像檔案的一原始影像；b)該步驟a後，產生具有與該原始影像相同尺寸大小的一空白圖框；c)將該空白圖框覆蓋於該原始影像上以產生一待處理圖檔；d)通過該電腦設備取得一浮水印，並對該浮水印進行一二值化處理，並且步驟d包括下列步驟：d1)透過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.Grayscale對該浮水印進行一灰階化處理，其中該灰階化處理使用的紅色係數(cr)為0.2125、綠色係數(cg)為0.7154、藍色係數(cb)為0.0721；及d2)透過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.Threshold對灰階化的該浮水印進行該二值化處理，其中該二值化處理使用的Threshold係數為127；及e)該步驟d後，將處理後的該浮水印添加至該空白圖框上，以將該待處理圖檔及處理後的該浮水印合併為一受保護圖檔，其中處理後的該浮水印的一透明度設定值大於0.997。
  2. 如請求項1所述的數位文件的隱形浮水印添加方法，其中更包括：一步驟c1)該步驟c後，調整該待處理圖檔的影像的像素格式為每像素24位元(bit per pixel,BPP)。
  3. 如請求項1所述的數位文件的隱形浮水印添加方法，其中該步驟d包括下列步驟：d01)取得一原始浮水印； d02)取得該原始影像的尺寸大小；及d03)拼接複數該原始浮水印，以產生具有與該原始影像相同尺寸大小的該浮水印。
  4. 如請求項1所述的數位文件的隱形浮水印添加方法，其中該步驟d更包括：一步驟d3)該步驟d2後，透過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.GrayscaleToRGB將二值化的該浮水印轉換為一RGB影像。
  5. 如請求項1所述的數位文件的隱形浮水印添加方法，其中該步驟e是透過AForge.NET數據庫的AForge.Imaging.Filters.Morph將處理後的該浮水印的該透明度設定值設定為0.999，並將該待處理圖檔及設定後的該浮水印合併為該受保護圖檔。
  6. 一種數位文件的隱形浮水印驗證方法，用於驗證請求項1所述的數位文件的隱形浮水印添加方法所產生的該受保護圖檔，包括：a)輸入該受保護圖檔至AForge.NET數據庫，其中該受保護圖檔是依據內容存在較多圖片的該數位文件所產生；b)對該受保護圖檔的一影像進行一灰階化處理；c)對灰階化的該影像進行一影像邊緣處理；d)調整影像邊緣處理後的該影像的一伽瑪(Gamma)值；及e)步驟d後，輸出調整後的該影像。
  7. 如請求項6所述的數位文件的隱形浮水印驗證方法，其中該步驟b是透過AForge.Imaging.Filters.Grayscale對該影像進行該灰階化處理，其中該灰階化處理的紅色係數(cr)為0.2125、綠色係數(cg)為0.7154、藍色係數(cb)為0.0721；該步驟c是透過AForge.Imaging.Filters.SobelEdgeDetector對該影像進行該影像邊緣處理；該步驟d是透過AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection對該影像的該Gamma值進行調整，其中該Gamma值設定為4。
  8. 一種數位文件的隱形浮水印驗證方法，用於驗證請求項1所述的數位文件的隱形浮水印添加方法所產生的該受保護圖檔，包括：a)輸入該受保護圖檔至AForge.NET數據庫，其中該受保護圖檔是依據內容存在較多文字的該數位文件所產生；b)調整該受保護圖檔的一影像的一伽瑪(Gamma)值；c)步驟b後，再次調整該影像的該Gamma值；及d)步驟c後，輸出調整後的該影像。
  9. 如請求項8所述的數位文件的隱形浮水印驗證方法，其中該步驟b是透過AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection對該影像的該Gamma值進行調整，其中該Gamma值設定為0.1；該步驟c是透過AForge.Imaging.Filters.GammaCorrection對經過第一次調整後的該影像的該Gamma值再次進行調整，其中再次調整的該Gamma值設定為0.1。
  10. 如請求項8所述的數位文件的隱形浮水印驗證方法，其中更包括：一步驟a1)該步驟a之後，調整該受保護圖檔的該影像的像素格式為每像素24位元(bit per pixel,BPP)。
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