[发明专利]基于块分类的PNG电子发票图像水印嵌入与认证方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PNG电子发票图像的数字水印嵌入与篡改检测方法，用于认证电子发票内容的真实性和完整性。

背景技术

国家税务总局出台的《网络发票管理办法》从2013年4月1日起施行，要求所有开具发票的单位和个人向消费者出具网络发票。现阶段的网络发票在用作财务记账凭证时，仍然需要将电子发票打印在“特定纸质”上。也就是说，开具发票的单位和个人仍然需要将打印的纸质发票通过快递寄送给消费者，造成人力、物力的浪费。为此，2013年6月和12月，我国先后在北京、上海两地开始试点电子发票。如果电子发票能作为财务记账凭证实现发票的完全电子化，不仅能节约纸质发票印制和快递的成本，也为会计核算，审计和税务执法检查提供便利。电子发票作为财务记账凭证，不仅需要保证电子发票的来源合法性，而且必须保证电子发票内容的真实性和完整性。现有网络发票通过“网络传输”在指定网站验证发票的来源合法性和真实性，存在遭受网络攻击的风险。因此，受票方如何方便、快捷地验证发票内容的真实性与完整性是电子发票成为报销凭证必须解决的关键问题，不仅具有重要的学术价值，更具有重要的社会意义与广泛的应用前景。

电子发票是以文字、形状及线条为主，色彩非常有限且对比强烈。由于PNG文件采用LZ77算法的派生算法进行无损压缩，压缩比高，不损失数据。将电子发票存储为PNG格式，图像中保存的不再是每个像素的彩色信息，而是从图像中挑选出来的具有代表性的颜色编码，电子发票颜色较少的特性使得图像处理者可以用最小的空间来储存不失真的图像，利于其广泛使用。

现有彩色图像认证算法大多数是在每个像素点的最低位嵌入水印，若采用此方法对PNG格式的电子发票图像进行信息嵌入，则电子发票的大小就会增加很多，给其广泛使用带来阻碍。

此外，现有基于块独立思想的彩色图像认证方法，是基于各图像块自身的内容，进行水印的生成与嵌入，块间互不影响。如将用同样方法嵌入水印的另一图像的图像区域替换待检测图像中的相应图像块（这种篡改称为拼贴篡改），则检测时无法检测出此种拼贴篡改。为此，可将基于图像块内容生成的水印信息嵌入其他图像块中来抵抗拼贴攻击。但图像认证时，通过比较重构水印与提取水印的一致性，则会造成实际只有一个图像块篡改，但相关联的其它图像块也会被判定为篡改块，造成虚检。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于PNG电子发票图像内容保护的水印嵌入与认证方法，该方法在保证实现水印不可见的同时，对图像大小的增加少；其对篡改的检测准确性高，误检率低，能够有效抵抗替换、添加、删除以及拼贴等篡改。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为，一种用于PNG电子发票图像内容保护的水印嵌入与认证方法，包括如下步骤：

A、块分类

A1、图像分块：将尺寸为(18m+u)×(18n+v)的发票图像中的(1:18m,1:18n)区域的R、G和B分量中的一个分量图像X划分成m×n个互不重叠的18×18分量图像块，即X={X_i|i=1,2…N}，Xi={x_i,j|j=1,2…18×18}；其中，m为分量图像X的行数除以18的商，u为分量图像X的行数除以18的余数，n为分量图像X的列数除以18的商，v为分量图像X的列数除以18的余数，i为分量图像块X_i的编号，N=m×n为分量图像块个数，j为分量图像块X_i内像素的编号；

A2、可改变像素点判定：将分量图像块X_i中的像素点x_i,j分为I类像素点和II类像素点，分别记为X_i¹和X_i²；