[发明专利]一种打印文档防伪的数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及多媒体数字水印构造、嵌入和检测方法，特别涉及一种打印文档防伪的数字水印方法。

背景技术

目前，各种证件、票据、商标等打印文档在人们的生活中发挥了不可替代的重要作用，然而随着数字技术的不断普及和因特网技术的迅猛发展，伪造，盗版等问题愈演愈烈，如何保护这些与我们息息相关的产品，即版权保护、信息安全、数据认证以及访问控制等等，成为现在迫切需要解决的问题。

常用的打印文档防伪技术有纸张防伪、特殊油墨防伪、不干胶微缩文字印刷防伪、票据特种防伪印刷、安全线、加密技术、激光全息转移技术、定位烫印、电话电码防伪、原子核双卡防伪、防伪标识以及手工雕刻凹版印刷等。但是，这些技术存在各自弱点，比如，纸张防伪和特殊油墨防伪需要特殊的材料或者制作工艺。而且，传统防伪技术容易被造假者掌握，从而失去其防伪功能。另一方面，传统的打印文档防伪技术与使用的设备和材质紧密相关，无法做到通用性，应用范围比较窄。

数字水印的出现，为打印文档防伪提供了一种新的解决方案。与传统方式相比，数字水印技术具有隐藏性好、成本低、保密性好、难于伪造等优点，具有较高的实用价值。应用于打印文档防伪的数字水印主要包括抗打印扫描水印和视觉水印两种，其中，视觉水印是近些年发展起来的一种可视水印技术，具有高效、应用范围广等特点。Adi Shamir申请的美国专利使用了一种用于打印图像的可视水印，采用了把一块图像用精细构造的黑白像素替代来实现防伪，这种方法对扫描设备比较敏感，而且随着扫描设备的发展，其效果也越来越差。William H.Mowry申请的另一个美国专利使用了一种控制像素打印后大小的方法来实现防伪，由于大像素保留下来的会更多，而小像素在打印后会有由于打印机的误差而消失，此种方法一般是针对特定的打印机，特定的分辨率进行，效果的提升依赖于微缩打印的机器。Huang和Wu于2007年提出的基于点阵的多层光水印，该方法在调制解调原理的基础上，使用相位调制方法实现，而后Lu YiFeng于2008年提出了基于莫奈现象的光水印，与基于点阵的光水印相比，莫奈现象是由黑白条纹干涉而成，所以本身有比较大的噪声，实现多层的水印比较困难，而且容量较小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种打印文档防伪的数字水印方法，该方法首先通过分析影响水印提取效果的因素，提出了水印对比度的标准来衡量多层水印的效果，然后在基于这个基础上对构造多层水印的参数进行了分析，并具体分析了周期与线宽的关系，然后分析了多层水印的角度问题，根据分析结果构建出多层水印。最后本文在分析扫描仪工作的特点之后，提出了防伪水印层，结合多层水印，最终得到多层的扫描防伪水印。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种打印文档防伪的数字水印方法，包括水印对比度分析、防扫描/复印水印层、水印嵌入和水印提取四大部分。水印对比度分析是利用对比度和颜色差这两个人眼辨别物体重要因素使用水印对比度来量化水印提取效果；防扫描/复印水印层是通过对扫描过程进行分析，根据扫描特性来构造防扫描/复印水印层；水印嵌入是在水印对比度分析的基础，根据分析结果选择合适的嵌入周期和角度，并结合防扫描/复印水印层构造多层防伪水印；

对水印对比度的分析过程如下：

a1.分析影响人类视觉辨认物体的因素；

a2.提出水印对比度；

a3.对水印提取效果进行数学分析；

a4.依据分析结果选择合适的嵌入周期和角度；

防扫描/复印水印层的构建过程如下：

b1.分析扫描过程对图像的影响

b2.根据扫描特性构建防扫描/复印水印层

水印的嵌入过程如下：

c1.根据选择的嵌入周期和角度构建基础层；

c2.选择某一层作为防扫描/复印水印层；

c3.将水印嵌入基础层中；

c4.构建多层水印；

c5.生成相应解码器；

水印的提取过程如下：

d1.使用相应的解码器进行水印提取；

本发明与现有技术相比所具有的优点是：

(1)提出了一种新的衡量水印提取效果的标准——水印对比度，这个标准可以更为有效的量化水印的提取效果。

(2)对影响水印提取效果的嵌入周期进行数学分析，并使用了大量重复实验对分析结果进行了验证，实验结果表明根据分析结果选择的嵌入周期较大的提升了水印提取效果。