一種基于漢信碼與數(shù)字水印的防偽方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于漢信碼和數(shù)字水印的防偽方法。將漢信碼作為水印信息隱藏在任意數(shù)字圖像中，然后將嵌入了條碼水印的數(shù)字圖像添加到需要防偽的商品的相關(guān)位置，檢測系統(tǒng)對防偽圖像中嵌入的條碼水印進行提取并解碼，由此獲得該商品的相關(guān)信息，從而判斷商品真?zhèn)巍?br> 【專利說明】一種基于漢信碼與數(shù)字水印的防偽方法
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于漢信碼和數(shù)字水印的防偽方法。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，二維條碼因其眾多突出的優(yōu)點，例如數(shù)據(jù)容量大、適合各種場合、不怕折、易攜帶、成本低等，廣泛應(yīng)用于對商品的識別以及防偽上。通過二維碼防偽系統(tǒng)可對應(yīng)產(chǎn)品一一生成加密的二維碼產(chǎn)品信息，將二維碼印刷或標(biāo)貼于產(chǎn)品包裝上，用戶只需通過指定的二維碼防偽系統(tǒng)或手機軟件進行解碼檢驗，即可獲知該產(chǎn)品的正品安全信息。防偽二維碼的出現(xiàn)為商品信息的防竄改、溯源和產(chǎn)品防偽辨識提供了一種簡單便捷、也更加準(zhǔn)確的方法。但是現(xiàn)今的二維碼都采用公開的編碼模式，容易被仿造，這就使二維碼的應(yīng)用領(lǐng)域受到很多限制，因此，研究安全的二維碼的防偽技術(shù)將具有重大意義。
[0003]數(shù)字水印是防偽領(lǐng)域的重要研究手段，利用了視覺冗余或聽覺冗余特性，將秘密信息隱藏在數(shù)字媒體中，并使人們無法感知信息嵌入后媒體數(shù)據(jù)的差異。只有通過某些特定方式，才能將這些信息從宿主媒體中提取或檢測出來，以此方式來實現(xiàn)對媒體的甄別。基于這些特點，數(shù)字水印已經(jīng)成為了防偽領(lǐng)域的一個重要研究方向。
[0004]所以，一些學(xué)者將數(shù)字水印與一些二維條碼結(jié)合起來進行防偽技術(shù)的研究，提出了許多解決方案，均取得了顯著成果。這些研究基于一些主流的二維條碼技術(shù):H)F417碼、 QR 碼、Data Matrix 碼等。
[0005]這些二維條碼都從國外引進，不能完全適應(yīng)國內(nèi)應(yīng)用環(huán)境，且成本較高。
[0006]為解決這個問題，本發(fā)明提出將漢信碼與數(shù)字水印結(jié)合起來進行商品的防偽，更適用于國內(nèi)的應(yīng)用環(huán)境，且降低了成本。
[0007]漢信碼是我國自主研發(fā)的二維碼，其國家標(biāo)準(zhǔn)《漢信碼》(GB/T21049-2007)于 2007年8月23日發(fā)布，并在2008年2月I日開始實施。漢信碼的生成與識讀系統(tǒng)全部為我國自主開發(fā)，將大大降低我國應(yīng)用二維條碼技術(shù)的系統(tǒng)成本。漢信碼具有漢字編碼能力強、抗畸變、抗污損、信息容量大等優(yōu)點，支持160萬個漢字信息字符，且編碼大量漢字信息時，相同信息內(nèi)容的漢信碼符號面積遠遠低于其他條碼符號。
[0008]漢信碼的條碼結(jié)構(gòu)是主要由符號版本和規(guī)格、位置檢測圖形，位置檢測圖形分割區(qū)、校正圖形、功能信息區(qū)域、編碼區(qū)域、空白區(qū)這七個部分組成的正方形陣列。對于所有版本的漢信碼符號，其空白區(qū)域和位置檢測圖形的位置都比較固定，所以當(dāng)漢信碼作為水印時，由于嵌入位置確定，其空白區(qū)域和位置檢測圖形并不需要，而且會占用許多信息量，應(yīng)予以去除。
[0009]而將漢信碼直接作為水印嵌入載體圖像中，其魯棒性不強，而且易被破解。所以需要對它進行置亂來增加其安全性，增強其抵抗惡意攻擊的能力。常見的置亂方法有Arnold 變換和幻方變換，對比來講，Arnold變換算法簡單而且計算花費較少。
[0010]設(shè)有圖像A可用A= {a(X，y), I ^ x ^M, I ^ y 表示,對圖像A進行一次Arnold 變換的方法為:[0011]將圖像上的每一個像素點(X，y)按:=進行變換。
[0012]對于水印的嵌入，目前通用的數(shù)字水印算法大都是基于變換域，例如:離散余弦變換(DCT)、離散傅里葉變換(DFT)、離散小波變換(DWT)等。其中，DWT不僅可以較好地匹配HVS (Human Visual System)的特性，而且與MPEG4、JPEG2000壓縮標(biāo)準(zhǔn)兼容，而且利用小波變換產(chǎn)生的水印具有良好的視覺效果，并且擁有可以抵抗多種攻擊的能力?；贒WT域的數(shù)字水印技術(shù)是目前主要的研究方向。
[0013]離散小波變換用于圖像處理，即把圖像分解成不同空間、不同頻率的子圖像，稱為子帶。圖像經(jīng)過一級小波變換后生成的四個子帶，分別為水平、垂直、對角線和低頻子帶，低頻子帶攜帶圖像大部分的能量。二級小波變換即把低頻子帶繼續(xù)分解為水平、垂直、對角、低頻四個頻率帶，最終得到七個子帶。而二級小波逆變換即此過程的倒序。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明提出一種基于漢信碼和數(shù)字水印的防偽方法。將漢信碼作為水印信息隱藏在任意數(shù)字圖像中，然后將嵌入了條碼水印的數(shù)字圖像添加到需要防偽的商品的相關(guān)位置，檢測系統(tǒng)對防偽圖像中嵌入的條碼水印進行提取并解碼，由此獲得該商品的相關(guān)信息，從而判斷商品真?zhèn)巍?br> [0015]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0016]將商品的詳細信息編碼成漢信碼，去掉其空白區(qū)域和位置檢測圖形，作為水印圖像，并對此水印圖像進行Arnold變換來置亂。然后，對載體圖像進行二級DWT變換，將置亂后的水印圖像嵌入到圖像的低頻子帶，再經(jīng)過二級DWT逆變換恢復(fù)出嵌入了水印的圖像。
[0017]經(jīng)過以上處理后，將嵌入了水印的圖像信息作為防偽標(biāo)識添加到商品中，完成商品的防偽處理。商品信息的檢驗為以上步驟的倒序，利用檢測軟件獲取圖像信息，進行二級DWT變換，提取出嵌入到低頻子帶 中的水印信息，將提取出的信息進行Arnold逆置換，得到恢復(fù)出的水印圖像。此圖像即為商品信息的漢信碼，對其進行解碼即可完成對商品真?zhèn)蔚蔫b定。
[0018]其具體實施步驟為:
[0019](I)防偽標(biāo)識的制作:
[0020]a)將相關(guān)商品信息X作為防偽信息進行編碼，得到漢信碼A1 ；
[0021]a)去掉漢信碼A1的空白區(qū)域及位置檢測圖形，得到二值圖像弋，假設(shè)其圖像尺寸為M*M,即圖像有M*M個像素點；
[0022]b)取圖像尺寸為4M*4M的載體圖像B，對其進行二級DWT變換，得到7個子帶；
[0023]c)取其中的低頻近似子帶,其圖像尺寸應(yīng)為M*M,用B1= {b (X，y)，I≤X≤Μ, I≤y≤Μ}表示，其中b(x，y)表示圖像各像素；
[0024]d)將A2經(jīng)過k次Arnold變換來進行置亂，得到置亂后的二值圖像A3= {a (x, y), I ^ X ^ M, I ^ y ^ Μ}，作為水印圖像；
[0025]e)將水印圖像^按⑴=BjaA3對每一個像素點進行計算，實現(xiàn)水印的嵌入，得到混合后的水印圖像B'，其中，α為水印嵌入強度因子；
[0026]f)對混合后的水印圖像B’進行二級DWT逆變換，得到嵌入了水印的圖像B2[0027]g)將得到的嵌入了水印的圖像B2添加到商品中，即可作為防偽標(biāo)識；
[0028](2)防偽信息的提取及驗證:
[0029]a)獲取嵌入了水印的圖像B2 ；
[0030]b)對圖像B2進行二級DWT變換，得到七個子帶，取得其中的低頻子帶B3 ；
[0031]c)按匕=81+^4對每一個像素點進行計算，實現(xiàn)水印的提取，得到二值圖像八4 ；
[0032]d)對A4進行k次Arnold逆置換，即可獲取漢信碼圖像A5 ；
[0033]e)對漢信碼圖像A5解碼，即可得到相關(guān)防偽信息Y ；
[0034]f)將信息Y與步驟(1)中的信息X進行比對，即可驗證商品的真?zhèn)巍?br> [0035]本發(fā)明的關(guān)鍵在于如何將漢信碼作為水印合理嵌入載體圖像中。為此，通過對漢信碼及載體圖像做一些處理，例如根據(jù)漢信碼特征去除其空白區(qū)域及位置檢測圖形并進行置亂，對載體圖像進行小波變換，來增加水印的魯棒性以及安全性，使得水印的嵌入效果更加完善。
[0036]其主要創(chuàng)新點如下:
[0037]1.將漢信碼與水印結(jié)合起來用來防偽，集合漢信碼識讀性好、使用方便、魯棒性強、抗污損效果好、成本低的特點與水印的安全性，相輔相成，達到更好的防偽效果。
[0038]2.對嵌入過程進行了一些處理，結(jié)合了漢信碼的特征以及水印的特點，能夠更好地嵌入，保證了安全性以及魯棒性。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1漢信碼示意圖
[0040]圖2去掉空白區(qū)域及位置檢測圖形的漢信碼
(五)【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0042]本發(fā)明所述方法的特征在于:
[0043]將商品的詳細信息編碼成漢信碼，去掉其空白區(qū)域和位置檢測圖形，作為水印圖像，并對此水印圖像進行Arnold變換來置亂。然后，對載體圖像進行二級DWT變換，將置亂后的水印圖像嵌入到圖像的低頻子帶，再經(jīng)過二級DWT逆變換恢復(fù)出嵌入了水印的圖像。
[0044]經(jīng)過以上處理后，將嵌入了水印的圖像信息作為防偽標(biāo)識添加到商品中，完成商品的防偽處理。商品信息的檢驗為以上步驟的倒序，利用檢測軟件獲取圖像信息，進行二級 DWT變換，提取出嵌入到低頻子帶中的水印信息，將提取出的信息進行Arnold逆置換，得到恢復(fù)出的水印圖像。此圖像即為商品信息的漢信碼，對其進行解碼即可完成對商品真?zhèn)蔚蔫b定。
[0045]其具體實施步驟為:
[0046](1)防偽標(biāo)識的制作:
[0047]h)將相關(guān)商品信息X作為防偽信息進行編碼，得到漢信碼A1 ；
[0048]b)去掉漢信碼A1的空白區(qū)域及位置檢測圖形，得到二值圖像弋，假設(shè)其圖像尺寸為M*M,即圖像有M*M個像素點；
[0049]i)取圖像尺寸為4M*4M的載體圖像B，對其進行二級DWT變換，得到7個子帶；[0050]j)取其中的低頻近似子帶，其圖像尺寸應(yīng)為M*M，用B1= {b (X，y)，1≤X≤M，1≤yΠΜ}表示，其中b(x，y)表示圖像各像素；
[0051]k)將A2經(jīng)過k次Arnold變換來進行置亂，得到置亂后的二值圖像A3= {a (x, y), I ^ X ^ M, I ^ y ^ Μ}，作為水印圖像；
[0052]I)將水印圖像^按⑴=BjaA3對每一個像素點進行計算，實現(xiàn)水印的嵌入，得到混合后的水印圖像B'，其中，α為水印嵌入強度因子；
[0053] m)對混合后的水印圖像B’進行二級DWT逆變換，得到嵌入了水印的圖像B2
[0054]N)將得到的嵌入了水印的圖像B2添加到商品中，即可作為防偽標(biāo)識；
[0055](2)防偽信息的提取及驗證:
[0056]g)獲取嵌入了水印的圖像B2 ；
[0057]h)對圖像B2進行二級DWT變換，得到七個子帶，取得其中的低頻子帶B3 ；
[0058]i)按匕=81+^4對每一個像素點進行計算，實現(xiàn)水印的提取，得到二值圖像、；
[0059]j)對A4進行k次Arnold逆置換，即可獲取漢信碼圖像A5 ；
[0060]k)對漢信碼圖像A5解碼，即可得到相關(guān)防偽信息Y ；
[0061]I)將信息Y與步驟(1)中的信息X進行比對，即可驗證商品的真?zhèn)巍?br> 【權(quán)利要求】
1.一種基于漢信碼和數(shù)字水印的防偽方法，其特征在于:本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的: 將商品的詳細信息編碼成漢信碼，去掉其空白區(qū)域和位置檢測圖形，作為水印圖像，并對此水印圖像進行Arnold變換來置亂。然后，對載體圖像進行二級DWT變換，將置亂后的水印圖像嵌入到圖像的低頻子帶，再經(jīng)過二級DWT逆變換恢復(fù)出嵌入了水印的圖像。 經(jīng)過以上處理后，將嵌入了水印的圖像信息作為防偽標(biāo)識添加到商品中，完成商品的防偽處理。商品信息的檢驗為以上步驟的倒序，利用檢測軟件獲取圖像信息，進行二級DWT變換，提取出嵌入到低頻子帶中的水印信息，將提取出的信息進行Arnold逆置換，得到恢復(fù)出的水印圖像。此圖像即為商品信息的漢信碼，對其進行解碼即可完成對商品真?zhèn)蔚蔫b定。 其具體實施步驟為: (I)防偽標(biāo)識的制作: (1)將相關(guān)商品信息X作為防偽信息進行編碼，得到漢信碼A1； a)去掉漢信碼A1的空白區(qū)域及位置檢測圖形，得到二值圖像4，假設(shè)其圖像尺寸為M*M，即圖像有M*M個像素點； (2)取圖像尺寸為4M*4M的載體圖像B，對其進行二級DWT變換，得到7個子帶； (3)取其中的低頻近似子帶，其圖像尺寸應(yīng)為厘蝴’用&二出匕y)，I≤X≤M，I≤y≤M}表示，其中b(x，y)表示圖像各像素； (4)將A2經(jīng)過k次Arnold變換 來進行置亂，得到置亂后的二值圖像 A3= {a (x, y), I ^ X ^ M, I ^ y ^ Μ}，作為水印圖像； (5)將水印圖像^按…=BjaA3對每一個像素點進行計算，實現(xiàn)水印的嵌入，得到混合后的水印圖像B'，其中，α為水印嵌入強度因子； (6)對混合后的水印圖像B’進行二級DWT逆變換，得到嵌入了水印的圖像B2 (7)將得到的嵌入了水印的圖像B2添加到商品中，即可作為防偽標(biāo)識； (2)防偽信息的提取及驗證: a)獲取嵌入了水印的圖像B2; b)對圖像B2進行二級DWT變換，得到七個子帶，取得其中的低頻子帶B3； c)按匕=81+(1A4對每一個像素點進行計算，實現(xiàn)水印的提取，得到二值圖像八4 ； d)對A4進行k次Arnold逆置換，即可獲取漢信碼圖像A5； e)對漢信碼圖像A5解碼，即可得到相關(guān)防偽信息Y； f)將信息Y與步驟(1)中的信息X進行比對，即可驗證商品的真?zhèn)巍? 本發(fā)明的關(guān)鍵在于如何將漢信碼作為水印合理嵌入載體圖像中。為此，通過對漢信碼及載體圖像做一些處理，例如根據(jù)漢信碼特征去除其空白區(qū)域及位置檢測圖形并進行置舌L對載體圖像進行小波變換，來增加水印的魯棒性以及安全性，使得水印的嵌入效果更加兀吾。
【文檔編號】G06K19/06GK103500350SQ201310471737
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】姚文斌, 王真 申請人:北京郵電大學(xué)