[发明专利]一种基于分数阶隐写技术的商品包装防伪印刷及验证方法

说明书

本发明所提出的一种基于分数阶隐写技术的商品包装防伪印刷与验证方法是基于一种特殊的分数阶方程近似算法来实现印刷品的图像隐写，隐写后的图像人眼或拍照看不出差别，同时是基于一种特殊的分数阶蚁群算法实现隐写图像的盲检测，可提取嵌入商品的隐写图像，通过对隐写图像检测来判断商品的真假来达到防伪的目的。该方法利用邻域中的自相似复杂纹理和蓝色与黄色的对立通道来实现隐写，把该技术应用到商品包装的印刷品中可抵抗统计攻击、旋转和失真攻击、裁剪攻击、缩放攻击、噪声攻击和彩色复制攻击。本发明属于应用数学、数字图像处理和印刷品防伪交叉学科的技术领域。

技术领域

本发明涉及商品的隐写防伪技术，尤其涉及一种基于分数阶隐写技术的商品包装防伪印刷及验证方法。

背景技术

当前，各种假冒商品以及证件、票据等的伪造在社会上层出不穷，不仅损害了消费者的合法权益，甚至可能危害消费者的健康、生命；而且扰乱了市场秩序，损害了生产厂家的商业信誉和利益，更严重危害了国家的金融安全和金融秩序。基于此，社会迫切需要一种成本低廉、读写简便、识别率高、抗复制能力强的防伪技术。

隐写技术一直是防伪领域研究的热点，隐写是将秘密信息(文件、消息、图像或视频)隐藏到另一载体信息(文件、消息、图像、视频或印刷品)中。对于现有电子产品的数字隐写技术已经比较成熟，如各种水印技术，但是大多数经典的数字隐写方法所产生的密文不可打印，传统的数字方法依靠载体文件中的扰动噪声来隐藏消息，因此，载体文件必须被传输到接收方而不受到传输中的叠加噪声影响，但是在打印、喷涂和印刷过程中必然存在叠加噪声，因为这些噪声的加入，严重影响验证时隐藏信息的提取，同时印刷品的隐写还需要抵抗统计攻击、旋转和失真攻击、裁剪攻击、缩放攻击、噪声攻击和彩色复制攻击等各种攻击方法，所以实用的印刷品隐写技术具有很大的研究价值。

分数微积分是数学分析的一个重要分支，对于物理科学家和工程技术人员来说，分数微积分是一种新的有用的数学方法，主要是因为它具有长期记忆、非局部性和弱奇异性的固有特点。在图像处理领域，分数阶微分提供了以非线性方式增强图像的复杂纹理细节的灵活性，它可以以非线性方式在图像的光滑区域中保持低频轮廓特征，并且产生增强的可能性。以非线性方式，在灰度级经历频繁或异常变化的那些区域中的高频边缘和纹理细节。因此，为了克服传统的数字隐写术的不可打印问题，将保留分式演算的边缘和结构细节的能力应用到物联网中实现对印刷品的隐写，是一个具有实际应用价值的方法。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种基于分数阶隐写技术的商品包装防伪印刷方法，其步骤是：

(1)：在商品包装制作前，根据商品信息生成与该商品唯一对应的图案，该图案可以包含二维码、公司商标、数字、中文、英文字母等，该图片作为隐写图像。

(2)：在商品包装图像中选择一块区域作为信息隐藏区，区域的大小与待嵌入隐藏图案大小一致，提取信息隐藏区的图像作为信道图像。

(3)：对隐写图案进行二值化处理，提取隐写其中黑色像素点作为隐藏信息点，记录所有隐藏信息点的位置。

(4)：按照隐藏信息点位置，在信道图像中找到相应的所有隐改像素，选择该像素红、绿、蓝三个颜色分量中的一个分量作为隐写分量，遍历所有隐改像素的隐写分量进行隐写修改。

(5)：修改单个隐改像素的隐写分量时，以该隐改像素所在位置为中心，向外拓展2个像素，从而形成5*5大小的像素矩阵，用该5*5矩阵像素计算自适应分数阶近似系数。

(6)：用计算得到的分数阶近似系数对该5*5的矩阵像素进行分数阶像素估值，形成一个以隐改像素为中心的3*3分数阶像素矩阵。

(7)：该3*3分数阶像素矩阵通过分数阶图像信息隐藏算法计算出隐改像素的隐写分量修正值，该修正值已包含隐写图像信息，通过该修正值与该隐改像素的隐写分量值合成，形成修正隐写分量。