一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法技术

本发明专利技术针对当前包装印刷防伪技术以二值或伪随机置乱序列为水印信息的水印防伪方法信息单一、在印刷‑扫描后鲁棒性与不可见性有待提高的问题，将人耳较为敏感的音频信息与包装防伪结合起来，提出一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，为一种基于音频信息矩阵化及映射操作的音频信息全息方法与基于小波变换及四元数傅里叶变换的彩色印刷制品防伪方法，包括：（Ⅰ）将音频防伪信息制作为水印信息，（Ⅱ）确认宿主图像中的水印嵌入位置，（Ⅲ）变换得到含音频水印信息的彩色图像，并用于印刷制版输出；以及将音频防伪信息从印刷图像中提取两个过程，该方法结合人耳的听觉特性，在水印鲁棒性与不可见性相结合方面有很好的平衡效果。

Method for hiding and extracting audio false proof signal in printed image

The present invention for the current packaging printing anti-counterfeiting technology to two values or pseudo-random scrambling sequence as watermark watermark information in a single, printing method after scanning the invisibility and the robustness of the problem needs to be improved, the human ear is more sensitive to the audio information and anti-counterfeit packaging together, put forward a kind of image hiding in printing and the extraction method of audio signal forgery based on audio information, audio information and method of holographic matrix mapping operation and color printing products anti-counterfeiting method, wavelet transform and Fourier transform based on the number of four yuan including: (I) the security information for audio watermark information, (II) to confirm the position of the host image watermarking in, (III) transform color images containing audio watermarking information, and used for printing output; and the audio anti-counterfeiting information from printed map In the process of image extraction, the method combines the auditory characteristics of human ears, and has a good balance between the robustness and invisibility of the watermark in two aspects.

【技术实现步骤摘要】
一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法
本专利技术涉及一种音频防伪方法，尤其是一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，属于包装印刷品的防伪

技术介绍
当前，假冒伪劣商品对人们的生活及经济的发展造成了不利的影响，因此，利用科学技术手段研究防伪技术，杜绝假冒商品造成危害显得尤为重要。目前的商品防伪包装多依赖于包装材料与防伪码设计的防伪，虽然这些防伪技术已经发展到一定程度，但假冒者仍能通过各种手段复制模仿部分防伪技术，在商品流通过程中仍存在着许多缺点。全息水印防伪技术有着较好的鲁棒性与安全性，可作为一种绿色智能化防伪技术应用于包装防伪领域，降低防伪包装成本，还可通过手机等复制成像设备进行快速认证，提高了防伪包装的有效利用率。为实现水印防伪方法在印刷图像中的应用，多是对水印算法的鲁棒性等性能进行优化与创新，相比图像信息下的视觉感受系统，人耳可以接受动态极大的不同强度的声音，通过经外耳的直接声与反射声的微小时间差别（距离、时间、频率差异）对不同方向音源做出分辨，还可在复杂噪声环境中，对感兴趣声源自动选听。通过对国内专利进行检索，发现有相关专利，举例如下：1.专利申请号CN201380010689.X，名称为“用于视障人士的可听凭证识别”的专利技术专利公开一种凭证或物品，其承载所述凭证或物品的用于可听鉴定的信息，其中所述信息以频率相对于时间的谱密度函数(声谱图)的形式位于所述凭证或物品之内或之上，所述声谱图使用凭证防伪工具实现。进一步公开一种用于制作所述凭证或物品的方法；用于表现来自所述凭证或物品的可听鉴定信息的读取设备，一种用于鉴定所述凭证或物品的方法以及出于凭证鉴定目的对声谱图的使用。2.专利申请号CN200810196257.3，名称为“用于声频文件的数字水印制作及识别方法”的专利技术专利公开了一种用于声频文件的数字水印制作方法及识别方法。在待处理的声频数字文件中添加水印作为版权标记信息，其特征在于：所述的水印采用经转换的声纹信息实现，包括：采集一段标识版权的语音信号并获得声纹水印图像；转换成一维二值序列组，每一矩阵单元的灰度值采用一个8位二进制数表示；待插入水印的声频文件分段，对每段声频分别进行频域变换，获得频谱文件；在每段频谱文件中嵌入一位一维二值序列组水印数据，所述嵌入方法是量化修改频谱文件系数的方法；进行反变换，获得嵌入水印的声频数据，与其余未处理的声频数据组合，即得到带有数字水印的声频数字文件。识别时进行反向分离操作。本专利技术有效解决了数字声频产品的版权认证问题。上述专利虽然都涉及到将声频作为水印添加，但都没有将声音作为水印信息隐藏于印刷包装防伪图像的方案，没有将人耳对音频接收的优点很好的发挥。
技术实现思路
本专利技术针对当前包装印刷防伪技术以二值或伪随机置乱序列为水印信息的水印防伪方法信息单一、在印刷-扫描后鲁棒性与不可见性有待提高的问题，将人耳较为敏感的音频信息与包装防伪结合起来，提出一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，为一种基于音频信息矩阵化及映射操作的音频信息全息方法与基于小波变换及四元数傅里叶变换的彩色印刷制品防伪方法，该方法结合人耳的听觉特性，在水印鲁棒性与不可见性相结合方面有很好的平衡效果。本专利技术为解决上述问题所采用的技术手段为：一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，包括将音频防伪信号隐藏于印刷图像中及将音频防伪信息从印刷图像中提取两个过程；其中将音频防伪信号隐藏于印刷图像中即以音频为水印防伪信息、以图像为宿主信息，包括：（Ⅰ）将音频防伪信息制作为水印信息，（Ⅱ）确认宿主图像中的水印嵌入位置，（Ⅲ）变换得到含音频水印信息的彩色图像，并用于印刷制版输出；将音频防伪信息从印刷图像中提取即为隐藏的逆过程，包括：（A）用成像设备获取图像，（B）对图像校正后进行信息变换，（C）全息复现后恢复音频防伪信息。进一步地，（Ⅰ）将音频防伪信息制作为水印信息包括将音频信息采样量化为一维矩阵信息后升维为二维矩阵信息，将二维矩阵制作为傅里叶全息水印图，经小波变换得到水印嵌入信息。进一步地，将音频信息采样量化为一维矩阵信息后升维为二维矩阵信息即对单声道音频信息采样，提取音频信息的符号信息，量化为一维矩阵音频符号信息，将一维矩阵音频符号信息映射到简单离散灰度范围分布并升维为二维矩阵。进一步地，一维矩阵音频符号信息映射的简单离散灰度范围为[0,0.5,1]，升维按照行或者列排列的方式进行。进一步地，将二维矩阵制作为傅里叶全息水印图即对二维矩阵扩频后得到扩频水印图像并乘以一个随机相位以降低全息图的动态范围，然后对其进行傅里叶变换得到傅里叶频谱、振幅信息和相位信息，根据光学离轴全息图透过率函数得到全息图，最后对全息图归一化得到傅里叶全息水印。进一步地，经小波变换得到水印嵌入信息即将制作的含音频符号信息的水印全息图进行Haar小波分解变换，取对角高频分量信息作为待嵌入水印信息。进一步地，（Ⅱ）确认宿主图像中的水印嵌入位置包括将宿主图像通过小波分解构造为实部为0的四元数虚部，并进行四元数傅里叶变换，取实部中频作为水印嵌入位置。进一步地，将宿主图像通过小波分解构造为实部为0的四元数虚部即将RGB模式下的宿主图像进行分通道处理，对每个色彩通道图像分别进行Haar小波分解，取其低频逼近子图信息构造为实部为0的四元数的三个虚部。进一步地，进行的四元数傅里叶变换为四元数傅里叶左变换。进一步地，（Ⅲ）变换得到含音频水印信息的彩色图像即将音频嵌入信息加性嵌入到宿主图像的嵌入位置，将新的实部中频部分与虚部结合进行逆四元数傅里叶变换和逆小波变换得到含有音频水印信息的防伪图像。进一步地，（B）对图像校正后进行信息变换即对获得的数字图像经过色彩、尺寸等校正后分别进行Haar小波变换与四元数傅里叶变换。进一步地，进行Haar小波变换与四元数傅里叶变换即对待检测图像的三个通道图像分别进行Haar小波分解，取三个低频逼近子图作为四元数矩阵的三个虚部，构造四元数矩阵，进行四元数傅里叶左变换，提取实部中频位置嵌入信息。进一步地，（C）全息复现后恢复音频防伪信息即对提取的嵌入信息进行全息复现得到二维水印信息，将提取信息进行降维后选取阈值范围，对阈值范围内数据进行分解后变换，取具有最高正码率的值为最优阈值，恢复为符号信息，经后处理后进行音频输出。进一步地，全息复现得到二维水印信息即提取的嵌入信息作逆傅里叶变换，可获得含有零级像、原始像和共轭像的再现图像，取原始像位置信息得到二维水印信息。进一步地，将提取信息进行降维后选取阈值范围即按行或列降维方式降维为一维，根据灰度直方图的衰减趋势，选取具有最明显衰减的区域作为初选阈值范围。进一步地，对阈值范围内数据进行分解后变换，取具有最高正码率的值为最优阈值即将阈值范围内数据进行n次分解，将分解的每一个数据作为初选阈值对提取信息进行简单离散变换，并与原嵌入水印符号信息进行对比，根据逻辑乘法正码率得到具有最高正码率的最优阈值。进一步地，恢复为符号信息，经后处理后进行音频输出即根据最优阈值，将提取的一维信息映射恢复为符号信息，经去噪等后处理后进行音频输出。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术将原始待加密的水印信息经过傅里叶全息水印技术可制成的傅里叶全息图，可以实现加密与增强鲁棒性的两方面的优势。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，包括将音频防伪信号隐藏于印刷图像中及将音频防伪信息从印刷图像中提取两个过程，其特征在于：将音频防伪信号隐藏于印刷图像中即以音频为水印防伪信息、以图像为宿主信息，包括：（Ⅰ）将音频防伪信息制作为水印信息，（Ⅱ）确认宿主图像中的水印嵌入位置，（Ⅲ）变换得到含音频水印信息的彩色图像，并用于印刷制版输出；将音频防伪信息从印刷图像中提取即为将音频防伪信号隐藏于印刷图像中的逆过程，包括：（A）用成像设备获取图像，（B）对图像校正后进行信息变换，（C）全息复现后恢复音频防伪信息。

【技术特征摘要】
1.一种在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，包括将音频防伪信号隐藏于印刷图像中及将音频防伪信息从印刷图像中提取两个过程，其特征在于：将音频防伪信号隐藏于印刷图像中即以音频为水印防伪信息、以图像为宿主信息，包括：（Ⅰ）将音频防伪信息制作为水印信息，（Ⅱ）确认宿主图像中的水印嵌入位置，（Ⅲ）变换得到含音频水印信息的彩色图像，并用于印刷制版输出；将音频防伪信息从印刷图像中提取即为将音频防伪信号隐藏于印刷图像中的逆过程，包括：（A）用成像设备获取图像，（B）对图像校正后进行信息变换，（C）全息复现后恢复音频防伪信息。2.如权利要求1所述的在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，其特征在于：所述（Ⅰ）将音频防伪信息制作为水印信息包括将音频信息采样量化为一维矩阵信息后升维为二维矩阵信息，将二维矩阵制作为傅里叶全息水印图，经小波变换得到水印嵌入信息。3.如权利要求2所述的在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，其特征在于：所述将音频信息采样量化为一维矩阵信息后升维为二维矩阵信息即对单声道音频信息采样，提取音频信息的符号信息，量化为一维矩阵音频符号信息，将一维矩阵音频符号信息映射到简单离散灰度范围分布并升维为二维矩阵；所述一维矩阵音频符号信息映射的简单离散灰度范围为[0,0.5,1]，升维按照行或者列排列的方式进行；所述将二维矩阵制作为傅里叶全息水印图即对二维矩阵扩频后得到扩频水印图像并乘以一个随机相位以降低全息图的动态范围，然后对其进行傅里叶变换得到傅里叶频谱、振幅信息和相位信息，根据光学离轴全息图透过率函数得到全息图，最后对全息图归一化得到傅里叶全息水印；所述经小波变换得到水印嵌入信息即将制作的含音频符号信息的水印全息图进行Haar小波分解变换，取对角高频分量信息作为待嵌入水印信息。4.如权利要求1所述的在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，其特征在于：所述（Ⅱ）确认宿主图像中的水印嵌入位置包括将宿主图像通过小波分解构造为实部为0的四元数虚部，并进行四元数傅里叶变换，取实部中频作为水印嵌入位置。5.如权利要求4所述的在印刷图像中隐藏和提取音频防伪信号的方法，其特征在于：所述将宿主图像通过小波分解构...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢勇，肖颖喆，滑广军，王凯丽，谭海湖，卢浩滋，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43