[发明专利]基于光学微结构的防复印图像水印方法

权利要求书

1.一种基于光学微结构的防复印图像水印方法，其技术要点是：采用直线作为水印载体，用0，1序列作为嵌入的水印信息，选择不同的水印形式将经过编码和加密的水印信息嵌入到载体直线上形成凹凸，以保存信息，利用设计的一种光学微结构覆盖到嵌入水印的地方，修复这些凹凸失真使扫描仪不能扫描到水印信息，达到隐藏水印的目的，而原件可经过四步相移技术成像和水印提取算法提取载体直线中的水印信息，实现水印的嵌入的具体步骤是：

(1)载体形式选择和水印形式选择：提供的载体形式有三种，分别是一条载体直线、两条载体直线、三条载体直线，提供的水印的形式也有三种，分别是基于凹凸差异性方案、基于凸起高度差异性方案、基于图案自身特性的方案，可以根据实际情况选择这三种水印形式中的一种；

(2)水印重复编码和置乱：得到用户输入的0、1水印序列后，为了保证水印信息有一定的纠检错能力，也为了保证水印有保密性，对原始水印序列进行了重复编码和置乱；

(3)将水印嵌入到载体中：将预处理过后的水印序列按照选择的水印形式和载体形式嵌入到载体直线中，依次读取水印序列中的一位，根据水印形式及水印参数，修改直线上一段像素的位置，形成凸起或凹陷，将所有的水印信息都嵌入载体后，完成水印的嵌入；

实现水印信息的提取具体步骤是：

(1)对含有水印的图像去噪处理：在采用CCD成像得到含水印的图像过程中，由于仪器自身存在的噪声以及纸介质本身遭到污染，图像含有很多的噪声，采用高斯滤波和中值滤波可有效的去除这些噪声，除此而外成像过程中，存在倾斜，所以采用Hough直线识别，识别出载体直线的倾斜角θ，对图像旋转-θ角，达到倾斜校正的目的，提高识别水印的精度；

(2)水印嵌入位置的识别以及水印区域的切割：嵌入水印的载体可以是多条直线，必须识别出每个载体所在的位置，继而切分出每个载体，对其运用识别算法以提取出水印，采取的主要策略是对图像进行投影操作，达到一定阈值的识别为载体；

(3)水印信息提取：水印图像在经过噪声攻击和去噪后，载体直线变得不再规整了，存在锯齿状，对于后续的识别过程及识别精度带来影响，因此，在识别前，先对直线的宽度进行归一化，即就是先扫描整条直线，统计出现次数最多的宽度，将其识别为载体直线的宽度w，然后重新扫描整条直线，宽度不为w的，根据其左右像素点分布情况，将其宽度调整为w，接下来根据选定的水印嵌入类型，扫描水印所在的像素带，统计出每位水印的长度，水印长度确定后，用其作为阈值重新扫描，大于这个长度的就识别为水印的一位，然后根据嵌入时不同策略的差异，确定是水印0还是水印1，将每一位识别结果连起来经过反置乱，水印解码得到原始的水印信息，完成整个识别过程。

2.根据权利要求1所述的基于光学微结构的防复印图像水印方法，其特征是光学微结构具有较大的折射率，使通过它的光线发生折射，用以修复嵌入水印造成的图像失真，设计如下：从侧面看光学微结构为直角三角形，一个直角边h与介质面垂直，与斜边夹角为θ，折射率为n，光线由底直角边I射入，由斜边射出要产生Δ的平移，设l₀为需要的移动线条的宽度，根据水印嵌入位置失真的大小Δ，计算光学微结构的参数如下：

微结构底边长度l根据式(1)确定为：

微结构的高度h根据式(2)确定为：

3.根据权利要求1所述的基于光学微结构的防复印图像水印方法，其特征是利用四步相移技术检测被隐藏的水印信息，设参考光为R(x，y)，物光为O(x，y)，其中相移器(PhaseShifter)由计算机控制给参考光加入不同的相位延迟，采用值不同相移值下，由CCD记录相应的全息图，分别为：

I₁(x，y，0)＝|O(x，y)|²+|R(x，y)|²+OR^*+O^*R (3)

I₃(x，y，π)＝|O(xy)|²+|R(x，y)|²-OR^*-O^*R (5)

利用数字全息相减技术，得到CCD平面上物光波波前的复振幅分布为：

由(7)式可知，利用相移数字全息技术，可以使再现的数字全息图中只包含CCD记录面上物光场的复振幅信息，然后对CCD面上物光场做逆菲涅尔变换，就可重建出隐藏的水印信息。