本发明专利技术公开了属于防伪技术领域的一种基于数字水印技术的印刷域商标防伪方法。在数字域的商标图像中嵌入水印防伪信息的具体步骤包括：１．以自适应水印强度在原始商标图像的空域进行二维随机位复制水印的嵌入，生成防伪商标图像；２．利用防伪商标图像和一维拉登变换生成自配准模板，用于商标真伪鉴定阶段自配准几何形变参数计算；３．生成与步骤１中相同二维随机位复制水印；图像采集设备采集得到待测商标图像，提取自配准参数；根据自配准参数对二维随机位复制水印进行同步处理；根据同步后水印和待测商标图像，采用自相关判决，实现印刷品商标的真品与赝品的识别。本发明专利技术具有隐藏性、确定性、鲁棒性、安全可靠性，可广泛应用于印刷防伪领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于防伪
，特别涉及用于印刷域商标防伪，实现印刷品商标的真品与赝品识别的一种。
技术介绍
数字水印作为一种新颖的信息隐藏技术，为解决开放性网络上的版权保护、来源认证、篡改认证、网上发行、用户跟踪和身份认证等一系列问题提供了崭新的解决思路。以图像为研究对象的数字水印技术得到了国内外学术界的广泛关注，并在Internet网上得到一定程度的应用，主要对数字形式的图像版权起到较好的保护作用。数字图像水印技术具透明性，不会改变图像视觉质量，人眼不易察觉，鲁棒性较好。使普通的数字图像水印技术得到进一步应用的关键点和难点在于如何抵抗几何攻击，如何抵抗数模/模数攻击以将数字图像水印技术的优良特性应用到模拟域的纸质图像保护。另一方面，中国流通市场上假冒伪劣商品泛滥，由于商标很容易被大批量印刷假冒却难以采取有效的防范措施。目前普遍采用的防伪技术包括条码技术、激光打印和光刻、激光全息图、激光防伪、特制印刷防伪、荧光防伪、磁性防伪及各种油墨防伪等，这些防伪技术在商品流通过程中仍存在着许多弊端，如技术独占性和惟一性差；易伪造和泄露核心技术；将防伪识别的正常费用转嫁给了消费者等。一般的电子加密技术和大多数数字水印方法仅仅对图像提供数字域的防伪功能，不能抵抗几何攻击和类似打印扫描的模数数模攻击，在模拟域不能起到防伪的功能。如果将嵌入水印的图像以纸质形式在模拟域进行传输，并检测带有防伪信息的水印时，水印已经随同图像一起历经了印刷/打印(数模变换)和扫描/摄像(模数变换)的过程，这个过程引入了大量噪声(如热噪声、扫描抖动噪声、白平衡噪声、几何形变等)，水印信息在很大程度上受到了破坏，给鲁棒水印算法的设计带来较大难度。将数字水印技术用于商标防伪，不仅要求算法能抵抗一次印刷/打印扫描过程带来的信息损失，还要达到再印刷/打印、再扫描的二次印刷/打印、扫描/摄像后水印不再有效的防伪效果，这使数字水印技术在印刷域商标防伪领域的应用变得更加具有挑战性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决利用数字水印技术实现商标的防伪功能的技术问题而提出一种基于数字水印技术的印刷域商标防伪的方法，即在数字域的商标图像中嵌入水印防伪信息后，商标图像经第一次印刷或打印进入流通领域，经扫描或摄像后，鉴别真伪时图像中的水印信息是有效的，即一次鲁棒；对扫描或摄像得到的商标图像进行再印刷或打印、扫描或摄像复制后的水印信息是无效的，脆弱的，即二次脆弱。上述防伪功能简称为一次鲁棒、二次脆弱。本专利技术提出一种首先提出一种二位随机位复制水印的产生方法，水印的产生过程增加了联合攻击的难度，同时克服了印刷或打印和扫描或摄像过程带来的高频噪声和配准误差的影响；其次与人眼视觉系统特征相结合，采用改进哈里斯(Harris)角点检测器计算自适应水印强度；利用正交实验设计方法，在实验的基础上进行统计分析，优化水印算法中控制自适应水印强度的参数，使水印算法的性能达到一次鲁棒，二次脆弱的防伪要求，最后利用商标图像在某给定角度的一维拉登(Radon)变换系数作为自配准模板来抵抗旋转/缩放/平移(RSTRotation，Scaling and Translation)攻击，实现没有原始图像的自配准来确保水印的正确检测；对规则形状的商标图像，直接利用规则形状的几何特征进行配准，实现水印检测的水印同步预处理；计算待测商标图像与同步后水印信息的相关系数，根据相关系数大小判断待测商标的真伪。一种基于数字水印技术的印刷域商标防伪的方法，包括以下步骤a)防伪商标的生成过程，以自适应水印强度在原始商标图像的空域进行二维随机位复制水印的嵌入，得到防伪商标图像。b)自配准模板生成过程。利用步骤a)中的防伪商标图像生成用于商标真伪鉴定过程自配准几何形变参数计算的自配准模板；对于具有规则几何形状的防伪商标图像，无需生成自配准模板。c)商标真伪鉴定过程，利用图像采集设备进行商标图像采集，采集到的图像为待测商标图像，对待测商标图像进行自配准参数提取后，对二维随机位复制水印进行同步处理，利用相关性判决将同步处理后的水印与待测商标图像进行商标真伪的判决。本专利技术提出的基于数字水印技术的印刷域商标防伪的方法为一种空域水印算法，即在原始商标图像的亮度空间进行水印的嵌入。设f(x，y)代表原始商标图像在坐标(x，y)处的像素值，f′(x，y)代表嵌入水印信息后的防伪商标图像在坐标(x，y)处的像素值，则水印的嵌入过程可以表示为f′(x，y)＝f(x，y)+W(x，y)β(x，y)(1)其中W(x，y)为二维随机位复制水印W在坐标(x，y)处的取值，β(x，y)为自适应水印强度β在坐标(x，y)处的取值。防伪商标的生成过程根据原始商标图像大小M×N和位复制频率f，确定原始二维随机水印L大小为(M/f)×(N/f)。利用密钥key(用户ID或由不可逆算法生成的数字)产生一个一维伪随机序列，其长度与原始二维随机水印L的行数相等，为M/f，其元素为自然数；称该序列为随机行偏移序列O。利用同一密钥产生一个长度大于max(O)+(N/f)、元素为(-1，1)的伪随机序列w；以随机行偏移序列O的元素为偏移量，分别对w进行M/f次向右的移位，得到M/f个长度大于等于(N/f)的新序列；截短每个新序列至长度N/f，产生大小为(M/f)×(N/f)的原始二维随机水印L；对原始二维随机水印L进行频率为f的位复制，生成大小为M×N的二维随机位复制水印W，即水印防伪信息。对原始二维随机水印进行的位复制操作处理，能够克服水印商标图像在传输过程中引入的高频噪声和配准误差的影响。本专利技术利用一种改进哈里斯角点检测器来计算式(1)中的自适应水印强度β(x，y)。设Gx、Gy分别代表原始商标图像在坐标(x，y)的像素沿着x和y方向的梯度。以原始商标图像每个像素为研究对象生成矩阵M M(x,y)=Σm,n(Gx(m,n))2Σm,nGx(m,n)Gy(m,n)Σm,nGx(m,n)Gy(m,n)Σm,n(Gy(m,n))2---(2)]]>则角点检测器输出值为H(x，y)＝det(M(x，y))-0.04×trace(M(x，y)) (3)得到自适应水印强度β(x，y)β(x,y)=H(x,y)max(H(m,n))l+g---(4)]]>其中，坐标(m，n)在以(x，y)为圆心、r为半径的圆形坐标区域内取值；r为取值大于1的整数，l为水印的局域强度系数，g为水印的全局强度系数。l、g取值为正，通过l、g的选取可以控制自适应水印强度。本专利技术采用正交方法进行实验设计，优化自适应水印强度β(x，y)的控制参数l、g，实现如前面所述商标图像的防伪功能，达到视觉不可见性。正交实验分两个阶段进行，第一阶段，在一次鲁棒的要求下进行实验，确定参数r、l和g的一个变化范围，并给出三个参数对水印嵌入强度影响的大小；第二阶段，在二次脆弱的要求下进行实验，将由前一阶段得到的参数r、l和g变化范围进一步缩小，从而得到使水印防伪信息一次鲁棒二次脆弱的参数取值区间。本专利技术通过可控的自适应水印强度，能够有效控制防伪性能。全局强度系数越大，本专利技术防伪方法的鲁棒性就越强；利用角点本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于数字水印技术的印刷域商标防伪方法，其特征在于，包括以下步骤：ａ）防伪商标的生成根据一个密钥生成二维随机位复制水印，形成水印防伪信息；利用改进哈里斯角点检测器计算自适应水印强度；采用正交实验设计方法对决 定自适应水印强度的参数进行优化，实现不可见的水印防伪功能，达到水印算法对印刷／扫描过程一次鲁棒、二次脆弱；以自适应水印强度在原始商标图像的空域进行水印防伪信息的嵌入，得到防伪商标；ｂ）自配准模板的生成将包含防伪信息的 水印嵌入原始商标图像后，根据防伪商标图像和一维拉登变换生成自配准模板，用于检测阶段计算待测商标图像自配准几何形变参数；对于具有规则几何形状的防伪商标图像，无需生成自配准模板；ｃ）商标真伪鉴定过程利用图像采集设备进行商 标图像采集，采集到的图像为待测商标图像；根据自配准模板，对待测商标图像进行预处理，提取自配准几何形变参数，对于具有规则几何形状的待测商标图像，利用其几何特征实现待测商标图像的配准，获得自配准几何形变参数，采用与嵌入阶 段相同的密钥生成相同的水印防伪信息，根据自配准几何形变参数对水印防伪信息进行与待测商标图像的同步处理，即旋转、缩放和平移，利用同步后的水印信息与待测商标图像的相关性进行待测商标图像真伪的判决，是否具有防伪功能。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：章春娥，裘正定，宋胜凯，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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