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数字水印技术与图文防伪下

2021年08月18日 唐山机械设备网

数字水印技术与图文防伪(下)

3.隐含印刷图文信息的基本技术

为了隐含信息,必须解决图像扫描前后信息的丢失问题,即如何控制扫描和打印操作中的各种因素。其中的人为因素,如扫描分辨率的选择、仪器的配置等,只要操作认真,即可以避免出现问题。而对于非人为因素,如D/A过程中数字图像的网目调处理等,就必须进行算法设计。算法设计是根据水印的不可感知性、可靠性和鲁棒性这3个要求进行的。任何一种算法都不可能抵抗各种攻击,只能对其中一种或几种攻击鲁棒性较强,这是由数字水印的特性决定的。因为水印的鲁棒性和不可见性本身就是一对矛盾,鲁棒性要求加入的信息量和信息强度大,然而,如果加入的信息量过大又势必影响水印的不可见性,因此只能取一个折中。

针对印刷品防伪问题的特殊性,可以采取两种办法来提高算法的鲁棒性。

1)图像的色彩空间转换

众所周知,显示器、扫描仪所采用的是加色三原色RGB色彩空间,而印刷及打印成像采用的是减色三原色CMY(CMYK)色彩空间,这就造成了不同彩色设备的成色原理不同。如果直接进行A/D或D/A转换肯定会丢失大量信息。因此,在进行A/D或D/A转换前必须先进行色彩空间转换。目前常用的色彩空间中,有计算机图形学中的色彩空间RGB、CMY、HIS(HLS、HSB)等,还有视频色彩空间YUV、YIQ、YCrCb、CIELuv等,其中只有基于CIE的色彩空间是独立于设备的。由于CIELab色彩模式与YUV色彩空间类似,且均是用亮度和色差来描述色彩成分,因此它是目前惟一既能直观感觉,又能用于参数描述的色彩空间,可以客观准确地描述、传递、管理与复制色彩。

2)建立视觉门限模型

利用小波的优良性能——能够较好地匹配HVS的特性,建立视觉门限模型,定义视觉掩盖函数,在图像的数字水印实施过程中,使得每个小波系数所加的幅值不超过此系数所能掩盖的失真。在嵌入水印以前,首先利用二维离散小波变换将宿主图像进行小波分解,得到不同空间、不同频率的子带图像,即对宿主图像进行4级小波分解,得到分别代表低频子带和水平、垂直、对角方向的高频子带图像LL、HL、LH、HH。而水印的嵌入点则应该结合人类视觉系统(HVS)的照度掩蔽特性和纹理掩蔽特性进行恰当选择。

数字水印的技术方向

由于数字水印技术是近几年兴起的一个前沿学科,涉及到许多学科领域的技术和理论,发展历史较短,因此,在应用中还有一些问题需要继续探讨。

1)算法分析

通过对现有数字水印算法的鲁棒性、安全性、抗攻击性等特性的研究,结合数字信号处理技术、HVS或HAS的特点,寻找出它们之间的关系,从而发现更好的数字水印技术。

2)具有特征的数字水印技术

因为基于统计特征的数字水印技术容易受到非线性等变换方法的攻击,而基于统计特征的数字水印技术则具有较好的鲁棒性,因此可能成为今后的研究重点。

3)给出估计水印能量的理论框架

当前大多数水印算法均是利用实验来确定嵌入水印的最佳容量或能量,如果能给出一个一般性的水印算法框架,就可以从理论上计算需嵌入水印的最佳容量或能量。

4)应用领域的局限性

目前,水印处理技术的应用大多局限于数字电子媒体和其他视听产品,很少有针对实物产品的应用,而这一系列正是人们日常生活中直接用于交换的对象。研究和开发适合这类产品的水印处理技术是社会的需要。

数字水印在印刷图文方面的应用前景

虽然目前国际互联网已有众多的用户,但距离真正作为信息传播媒体进入千家万户而取代印刷品还甚远,因此可以预计,在相当长的一段时间,图文信息还将以印刷方式存在和传播。而对于如何解决印刷图文的防伪问题,人们曾在彩色印刷上研究了不少防伪方法,如全息激光标识防伪技术、水印纸防伪技术、特殊加网防伪技术、隐形图像防伪技术等。虽然这些方法在一定程度上起到了防伪作用,但印刷成本也随之增加,因此,商家渴望得到一种成本低廉、简单易行的防伪方法。显然,数字水印技术与其他防伪技术相比,在成本上具有很大优势,最突出的优点在于它不需要特殊材料或特殊工艺,因而印制成本大大降低,一般用户可以很容易实现产品的真伪鉴别。

不过,现有资料表明,数字水印技术研究的实用对象还是以数字媒体为主,而对有价证券、图片、艺术品、书刊等大批量复制品的数字水印处理技术的研究尚处于起步阶段,数字水印技术在印刷品防伪的应用研究方面还有大量工作要做,相信通过引入其他领域的先进技术和算法,印刷品防伪的数字水印体系会逐步完善,其应用前景非常广阔。

作者/西安理工大学印刷包装工程学院 马金涛 刘 昕

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