專利名稱：印刷光學全息水印證件防偽方法
技術領域：
本發明涉及一種證件的防偽方法，特別涉及一種光學全息水印印刷證件防偽方法，屬于光學信息技術、數字水印技術、印刷與防偽等
背景技術：
N.Takai和Y.Mifune在“Digital watermarking by aholographic technique”.Appl.Opt.41(5)865-873(2002)一文中，直接用物體的Fourier變換全息圖像作為水印直接疊加到載體圖像中，并通過仿真證明了常系數加權比自適應加權有更好的重建圖像質量，但是沒有經過授權也可以讀取圖像中水印，水印安全性差，而且不能防止低通濾波干擾。S.Kishk和S.Kishk和B.Javidi在“Information hiding technique with double phase encoding”Appl.Opt.41(26)5426-5470(2002)中提出了一種在圖像中隱藏圖像的方法，隱藏的圖像經過雙相位編碼加密生成隨機圖像并嵌入到載體圖像中，只有經過授權才能讀取隱藏圖像，具有高安全性，但嵌入強度過高(α＝50％)。而且兩者都不能通過印刷或打印的方式記錄在印刷品上，只是用于數字形式的載體圖像。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足之處，提供一種安全性高，嵌入強度適中具有較好的不可見性，且具有良好的抗干擾能力的光學全息水印印刷證件防偽方法。
本發明的技術方案是一種印刷光學全息水印證件防偽方法，包括制作和掃描識別兩過程，其特征在于，方法步驟為1)二值數字水印圖像進行雙隨機相位調制生成加密的數字水印信息；2)通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密數字全息水印；3)將同軸加密數字全息水印以15％～30％的強度嵌入到載體圖像中；4)通過打印或數字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5)將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式；6)將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。
所述的通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密數字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.將空域中加密的具有振幅和相位信息的數字水印信息與參考光信息疊加，生成加密的同軸數字全息圖；
b.計算(或測量)加密的數字水印的功率譜，將生成加密的同軸數字全息圖減去加密的數字水印的功率譜；c.對b步驟所獲圖像數據平移進行非負處理，獲取數字全息水印信息。
所述的通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密數字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.獲取空域中加密的數字水印信息中的相位信息；b.將相位信息作為物光與參考光信息疊加，生成加密的同軸相位數字全息水印信息。
所述的將同軸加密數字全息水印嵌入到載體圖像中的步驟3)，它包含以下步驟a.由具有振幅和相位信息的數字水印信息和只用數字水印信息中的相位信息得到數字全息水印信息；b.取得載體數字圖像；c.按25％強度嵌入水印到載體數字圖像中，完成嵌入。
所述的將含水印的載體圖像印刷到印刷品上的步驟4)，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數字圖像；b.將灰度等級降低成8位；c.將灰度等級降低成8位后所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
所述的將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式的步驟5)，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級進行掃描，輸入計算機變成數字形式；c.進行幾何校準，并生成與原始載體圖像同樣大小的數字圖像。
所述的將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像步驟6)，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換；b.除去零頻項，即進行零頻濾波；c.乘以加密時頻譜面上的隨機相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
本發明的有益效果是本發明將加密水印和全息技術結合，形成了一種新的加密全息水印方法，該加密水印只有通過解密鑰匙模板即加密時頻譜面上的隨機相位的共軛模板(以下簡稱解密鑰匙模板)才能恢復原始圖像，安全性高，嵌入強度適中，具有較好的不可見性，且具有良好的抗干擾能力。通過印刷技術，可以將含加密全息水印的載體圖像印制在證件等印刷品上，用于對印刷品的真實性進行檢驗，提高了印刷品的防偽能力。通過印刷技術，可以將含加密全息水印的載體圖像印制在證件等印刷品上，用于對印刷品的真實性進行檢驗，該加密方法具有以下特點1、復制方法簡單，可通過普通的印刷技術來實現；2、保密防偽性能強，只有受權的解密鑰匙模板才能看到原始圖像(受權的解密鑰匙模板隨機生成，信息量大，無法復制)；3、制作成本低，通過現代數字印刷系統直接在普通紙張上印制。
圖1(a)(b)(c)為原始灰度載體圖像；(d)(e)(f)為原始水印圖像；(g)(h)(i)為含水印的載體圖像；(j)(k)(l)為使用正確解密鑰匙模板所恢復的水印圖像；圖2(a)(b)(c)為600DPI打印并掃描的含水印載體圖像；(d)(e)(f)為使用正確解密鑰匙模板從掃描的圖像中所恢復的水印圖像。
具體實施例方式
實施例1印刷光學全息水印證件防偽方法，包含制作過程和掃描識別過程如下1、將二值數字水印圖像進行雙隨機相位調制生成加密的數字水印信息；2、通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密數字全息水印；3、將同軸加密數字全息水印以適當的強度嵌入到載體圖像中；4、通過打印或數字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5、將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式；6、將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。步驟1到4是制作過程，步驟5和6是掃描識別過程。
上面的步驟2通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密數字全息水印，它包含以下步驟a.空域中加密的數字水印信息與參考光信息疊加，生成加密的同軸數字全息圖；b.計算(或測量)加密的數字水印的功率譜，將生成加密的同軸數字全息圖減去加密的數字水印的功率譜；c.對上述b步驟所獲圖像數據平移進行非負處理，獲取數字全息水印信息。
上面步驟3將同軸加密數字全息水印嵌入到載體圖像中，它包含以下步驟a.取得步驟2所生成的全息數字水印信息；b.取得載體數字圖像；c.按25％強度嵌入水印到載體數字圖像中完成鉛入。
上面步驟4通過打印或數字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數字圖像；b.將灰度等級降低成8位；c.將將灰度等級降低成8位后所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
上面步驟5將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級進行掃描，輸入計算機變成數字形式；c.進行幾何校準，并生成與原始載體圖像同樣大小的數字圖像。
上面步驟6將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換；b.除去零頻項，即進行零頻濾波；c.乘以加密時頻譜面上的隨機相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
實施例2實施例2的方法與實施例1所不同之點是方法步驟的第2步，實施例1是通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密數字全息水印，它包括振幅和相位信息，而實施例2通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密同軸相位數字全息水印，只有相位信息。
實施例2的方法步驟為1、將二值數字水印圖像進行雙隨機相位調制生成加密的數字水印信息；2、通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密同軸相位數字全息水印；3、將同軸相位加密數字全息水印以適當的強度嵌入到載體圖像中；4、通過打印或數字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5、將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式；6、將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。步驟1到4是制作過程，步驟5和6是掃描識別過程。
上面的步驟2通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密同軸相位數字全息水印，它包含以下步驟它包含以下步驟a.獲取空域中加密的數字水印信息的相位信息；b.將相位信息作為物光與參考光信息疊加，生成加密的同軸相位數字全息圖。
上面步驟3將加密同軸相位數字全息水印以適當的強度嵌入到載體圖像中，它包含以下步驟a.取得步驟2所生成的同軸相位全息數字水印信息；b.取得載體數字圖像；c.按25％強度嵌入水印到載體數字圖像中完成嵌入。
上面步驟4通過打印或數字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數字圖像；b.將灰度等級降低成8位；c.將將灰度等級降低成8位所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
上面步驟5將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級進行掃描，輸入計算機變成數字形式；c.進行幾何校準，并生成與原始載體圖像同樣大小的數字圖像。
上面步驟6將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換；b.除去零頻項，即進行零頻濾波；c.乘以加密時頻譜面上的隨機相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
權利要求
1.一種印刷光學全息水印證件防偽方法，包括制作和掃描識別兩過程，其特征在于，方法步驟為1)將二值數字水印圖像進行雙隨機相位調制生成加密的數字水印信息；2)通過全息技術將加密的數字水印信息轉換成加密數字全息水印；3)將同軸加密數字全息水印以15％～30％的強度嵌入到載體圖像中；4)通過打印或數字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；5)將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式；6)將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后，得到原始水印圖像。
2.根據權利要求1所述的印刷光學全息水印證件防偽方法，其特征在于，轉換成加密數字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.將空域中加密的具有振幅和相位信息的數字水印信息與參考光信息疊加，生成加密的同軸數字全息圖；b.計算(或測量)加密的數字水印的功率譜，將生成加密的同軸數字全息圖減去加密的數字水印的功率譜；c.對b步驟所獲圖像數據平移進行非負處理，獲取數字全息水印信息。
3.根據權利要求1所述的印刷光學全息水印證件防偽方法，其特征在于，轉換成加密數字全息水印的步驟2)，它包含以下步驟a.獲取空域中加密的數字水印信息中的相位信息；b.將相位信息作為物光與參考光信息疊加，生成加密的同軸相位數字全息水印信息。
4.據權利要求1所述的印刷光學全息水印證件防偽方法，其特征在于，將同軸加密數字全息水印嵌入到載體圖像中的步驟3)，它包含以下步驟a.取得權利要求2或權利要求3所生成的數字全息水印信息；b.取得載體數字圖像；c.按25％強度嵌入水印到載體數字圖像中，完成嵌入。
5.根據權利要求1所述的印刷光學全息水印證件防偽方法，其特征在于，將含水印的載體圖像印刷到印刷品上的步驟4)，它包含以下步驟a.取得含水印的載體數字圖像；b.將灰度等級降低成8位；c.將灰度等級降低成8位后所得的圖像以600DPI打印或印刷在證件等印刷品上。
6.根據權利要求1所述的印刷光學全息水印證件防偽方法，其特征在于，將印制在證件上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，并變換成數字圖像形式的步驟5)，它包含以下步驟a.取得印刷有含水印的載體圖像的印刷品；b.以600DPI分辨率和256灰度等級進行掃描，輸入計算機變成數字形式；c.進行幾何校準，并生成與原始載體圖像同樣大小的數字圖像。
7.根據權利要求1所述的印刷光學全息水印證件防偽技術，其特征在于，將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換等處理后得到原始水印圖像步驟6)，它包含以下步驟a.將掃描變換生成的載體數字圖像進行傅里葉變換；b.除去零頻項，即進行零頻濾波；c.乘以加密時頻譜面上的隨機相位的共軛即解密鑰匙模板；d.再進行傅里葉逆變換；e.求其幅值，獲取原始二值水印圖像。
全文摘要
本發明公開了一種印刷光學全息水印證件防偽方法，其特點是方法步驟為將二值數字水印圖像進行雙隨機相位調制生成具有振幅和相位信息加密的數字水印信息；通過全息技術將其轉換成加密數字全息水印；將加密數字全息水印嵌入到載體圖像中；通過打印或數字印刷的方式將含水印的載體圖像印刷在證件等印刷品上；將印制在證件等印刷品上的含水印的載體圖像掃描輸入計算機，經過校準處理變換成數字圖像形式；將經處理的載體圖像進行傅里葉變換等處理后，乘以加密時頻譜面上的隨機相位的共軛即解密鑰匙模板，再進行傅里葉逆變換，求其幅值，即得到原始水印圖像。對證件等進行認證，杜絕了偽造證件的現象。本發明具有制作方法簡單、保密防偽性能強、制作成本低等特點。
文檔編號G06K15/02GK1828666SQ20061002562
公開日2006年9月6日 申請日期2006年4月12日 優先權日2006年4月12日
發明者孫劉杰, 莊松林 申請人:上海理工大學