[发明专利]抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防伪、认证及信息安全技术领域，是一种可以在彩色图像中嵌入大容量水印信息并且抗打印、印刷和扫描攻击的可用于证件和印刷品防伪与认证的彩色图像数字水印技术。

背景技术

通过查阅相关资料和有关专利，主要引证下列专利：

数字水印技术应用在打印（印刷）图像的防伪与认证上具有其他技术难以替代的优点，如技术独占性、透明性、技术升级快、技术检测便利以及分级分权管理等。而在这个应用中打印（印刷）是由数字内容到实物（证件或票据）的必经过程，扫描是鉴定过程中将实物（证件或票据）转换为数字内容的必经过程，因此，数字水印算法的抗打印扫描攻击性是一个要解决的核心问题，也一直是一个难于解决的问题，因为打印扫描过程是一个随机性很强的操作，包括由打印扫描设备引起的失真和人为操作引入的失真。经打印扫描后的数字图像除了缩放、转换、旋转、剪切等几何失真外，它的像素值也有很大的改变。抗打印（印刷）扫描攻击的鲁棒水印算法一直是水印领域里一个活跃的研究方向。

王慧琴等的专利《基于数字水印技术的印刷品防伪图像的防伪认证方法》，中国专利，专利号为CN101923701A，此发明公开一种基于数字水印技术的印刷品防伪图像的防伪认证方法。本发明首先将二值条码进行处理后，嵌入到载体图像，然后，经一次打印后成为正版印刷品；对印刷品利用手机进行拍照上传到认证中心，利用检测算法读取水印，以鉴别印刷品的真伪，从而达到防伪目的。本发明由于嵌入印刷品中的水印是不可见的，因此隐藏性、安全性好，利用手机实现检测，设备方便，具有可移动性等，有广阔的应用前景。

康显桂等的专利《一种可抗打印扫描和几何变换的多比特数字水印方法》，中国专利，专利号为CN100559396，此发明公开一种可抗打印扫描和几何变换的多比特数字水印方法。本发明在图像的离散傅立叶幅度系数中嵌入水印，每个水印比特嵌入哪些傅立叶幅度系数中根据傅立叶幅度系数的离散对数极坐标确定，当图像遭受缩放旋转等几何变换或者打印扫描时，会使水印检测提取失步；由于图像的缩放和旋转分别对应于傅立叶对数极坐标域的径向和角度方向上的平移，检测提取水印时，根据原始模板与嵌入的模板间相关来重同步信息水印，再提取有意义水印信息比特串，由于在水印嵌入和检测过程中不需要对图像或者其傅立叶幅度系数进行图像内插运算，因而不会引入插值失真并节省了时间，另外攻击者无法去除嵌入的模板，本发明可应用于数字图像、视频的版权保护，文件和证件防伪，以及视频广播监控等。

江淑红等的专利《超复数频域的有意义数字水印算法》，中国专利，专利号为CN101246587, 它通过对彩色载体图像进行快速超复数傅氏变换，在超复数频域选择合适的频段嵌入水印数据，并且修改其对称系数的值，在数学上解决了超复数频域嵌入水印前提条件的问题，即保证嵌入水印图像仍然可以用彩色图像的红、绿、蓝三色进行传输，为在超复数频域彩色图像水印算法的进一步研究铺平了道路。本算法还提出了对水印数据进行“交叉冗余嵌入”的规则，以进一步提高数字水印的鲁棒性。

年桂君等的专利《用于证件防伪的彩色图像数字水印实现方法》，中国专利，专利号为CN101950407A，此发明公开了一种用于证件防伪的彩色图像数字水印实现方法，采取的技术方案是：一、将彩色图像的RGB颜色空间转换到L*a*b*颜色空间；二、将可读水印信息编码并调制生成有色噪声水印模式；三、用一个关于梯度模的增函数作为视觉控制因子；四、在L*a*b*颜色空间的L*亮度分量中嵌入水印；五、提取水印前对水印图像作预测滤波预处理，然后采用归一化相关的方法提取水印；六、将提取的水印比特位译码至可读水印信息。本发明提高了水印信号的正确提取率。

采用数字水印技术进行各种打印和印刷文件的防伪存在的主要问题是：

(1) 水印的同步问题，在打印、印刷和扫描过程中会导致水印图像发生旋转、缩放等几何失真，如果能够准确并快速估计出旋转角度，将大大提高水印提取的正确率。

(2) 水印的鲁棒问题，在满足一定嵌入容量的情况下，最大限度地在水印的视觉不可感知性和鲁棒性之间平衡。

(3)水印的检测时间不能太长，打印或印刷文件的真伪鉴别通常需要现场实时进行，所以水印算法应该运行时间短。

发明内容