一种设置加网参数的图像防伪造方法与流程

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种设置加网参数的图像防伪造方法。

背景技术

现在，市场上的防伪技术手段多种多样，通过防伪技术手段使消费者和企业来识别市场上的假冒伪造产品。防伪技术应满足三个基本要求：(1)、难仿制性。要求防伪技术所涉及的装备及技术含量高，工艺复杂，具有一定的时效性，避免被仿制；(2)、易识别性。要求识别包装真伪的方法简单快捷，适应于广大消费者借助视觉、手感即可识别。(3)、防伪成本适度。

光栅防伪技术满足了前述防伪技术的三个基本要求，在不影响印刷品画面内容的前提下，利用人眼视觉分辨率可识别范围的局限性，完成对潜像的嵌入和提取，防伪造性能高、方法简单易行，对设备及印刷工艺没有太高要求，不增加生产成本的情况下即可达到防伪的目的，因而光栅防伪是很有发展前景的一种防伪方法。

公告为cn04637025b的中国发明专利公告了一种基于莫尔纹机理的对接防伪方法，将隐形图文进行分割并隐藏在不同的色版上，最后借助对应的对接光栅提取完整的隐形图文，达到不同颜色间无缝对接的效果。该方法在提取隐形图文时因产生对比效应，使得隐形图文提取的清晰度明显提高，本发明虽然可以可根据隐形图文的特点自主选择分割的位置，增强了防伪造性能，但是对于隐形图文的嵌入以及对接光栅的制作要求精细，操作繁琐，防伪成本过高。

公告号为cn04859329b的中国发明专利公告了一种基于直线光栅的莫尔纹防伪方法，将隐形图文嵌入到经直线加网的某一通道上，其他通道用常规的网点加网，最后借助匹配的直线光栅提取隐形图文。虽然该方法实现了信息隐藏，但是在实际操作中，由于图形阶调再次过程中四色网点叠加再现颜色的基础被破坏，由于其中有一个通道上为直线并非网点，其对原始图像的呈现具有非常强烈的负面效果，使其无法达到原始图像阶调完好再现的效果。

目前，该领域的研究成果主要集中在防伪母版潜像的嵌入方面，研究内容包括防伪潜像信息网点移动的方式及网点特征参数的变化对潜像隐藏和提取效果产生的影响等，在网点特征参数的变化研究中，尚未有对网点形成的加网角度进行研究，目前研究中提及的加网角度，仅起到形成网目调图像的作用，尚未有研究对加网角度设置使其对防伪性能做出贡献。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种设置加网参数的图像防伪造方法，大大降低了操作的繁琐程度且可以避免嵌入的误差，在隐形图文的嵌入方面，防伪性能达到甚至超过传统相位调制法。

本发明提供了如下的技术方案：一种设置加网参数的图像防伪造方法，包括以下步骤：

步骤(1)、宿主图像预处理

选择宿主图像，分色处理得到青色版、品色版、黄色版和黑色版，青色版为防伪色版；

步骤(2)、确定防伪区域

选择隐形图文，根据隐形图文的轮廓在青色版中确定对应的防伪区域，青色版的其余区域为背景区域；

步骤(3)、半色调化

将青色版、品色版、黄色版和黑色版半色调化，采用数字加网，青色版、品色版、黄色版和黑色版的加网角度互不相同，青色版的加网角度包括防伪区域加网角度和背景区域加网角度，防伪区域加网角度为0°；数字加网为调幅加网，网点生成方法为生长模型法，分别得到由网点形成的青色版网目调图像、品色版网目调图像、黄色版网目调图像和黑色版网目调图像，青色版网目调图像由防伪区域网目调图像和背景区域网目调图像组成；

步骤(4)、边缘钝化

步骤(3)半色调化完成后进行边缘钝化处理，边缘钝化的方法为：

a、定位防伪区域网目调图像和背景区域网目调图像相接触处的网点；

b、将背景区域网目调像上发生接触的网点进行修形或者移动，使其与防伪区域网目调图像发生接触的网点相分离；

步骤(5)、合成

合并所有网目调图像，得到嵌入有隐形图文的宿主图像。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述数字加网时还包括设置加网线数，青色版、品色版、黄色版和黑色版的加网线数均相同，加网线数的范围为96～169，单位为lpi。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述数字加网时还包括设置网点形状，青色版、品色版、黄色版和黑色版的网点形状均相同，网点形状为圆形。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述防伪区域的形状与隐形图文的轮廓相适应，防伪区域的确定方法为：

在图像处理软件中打开青色版，使青色版为图层模式，然后新建图层一，图层一的背景为透明色；

将隐形图文复制到图层一中，选中隐形图文获得其轮廓，然后选中青色版的图层，并删除图层一，此时青色版上显示的轮廓选区即为防伪区域。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述数字加网时还包括设置输出分辨率，所述宿主图像包括输入分辨率，输出分辨率与输入分辨率相同。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述品色版、黄色版和黑色版的加网角度分别为75°、45°和15°，所述背景区域加网角度为30°。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述品色版、黄色版和黑色版的加网角度分别为75°、45°和30°，所述背景区域加网角度为15°。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述宿主图像包括m*n个像素点，每个像素点在青色版、品色版、黄色版和黑色版上对应的颜色值为ic(m,n)、im(m,n)、iy(m,n)和ik(m,n)，计算防伪区域中的ic(m,n)的平均值，代表青色版上防伪区域内的颜色值的平均值，单位为％。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤(3)得到嵌入有隐形图文的宿主图像后，输出至承印物上，承印物为纸张、塑料薄膜和马口铁中的任一种，输出的方式为平版胶印、柔性版印刷、凹版印刷、丝网印刷和数码打印中的任一种。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述步骤(5)合成后还包括准备用于提取隐形图文的识别光栅：

(1)、识别光栅为直线光栅，其由不透光条纹和透光条纹重复间隔排列组成,识别光栅的面积可覆盖防伪区域的面积；防伪区域加网后形成的网目调图像中，相邻两个网点之间的距离为s；一个不透光条纹的宽度和一个透光条纹的宽度之和为s；

(2)、将识别光栅覆盖在嵌入有隐形图文的宿主图像上，不透光或者透光的条纹呈水平放置，上下移动识别光栅，直至观察到隐形图文。

本发明的有益效果具体在于：

(1)、本发明的设置加网参数的图像防伪造方法，摈弃了基于网点位移的相位调制法，开创性地采用变加网角度的方式，对防伪色版的加网角度进行分区域设置，使得防伪母版上的加网角度有2种，得到的具有隐形图文的光栅防伪宿主图像，包括宿主图像和嵌入在宿主图像中的隐形图文，青色版的网目调图像则包括由不同加网角度得到的防伪区域和背景区域，防伪区域的形状与隐形图文的形状相适应，防伪区域的加网角度与四个色版的加网角度均不相同；

(2)、大大降低了操作的繁琐程度且可以避免嵌入的误差：相位调制法通过网点位移实现隐形图文的嵌入，需通过加网线数和加网角度计算网点的位移量，根据横向和纵向的位移量移动网点，该方法虽然可以实现光栅防伪，但是在操作过程中，步骤繁琐且操作不当容易引起误差，导致后期隐形图文的提取受到负面影响，本实施例中的方法，在隐形图文的嵌入方面，防伪性能达到甚至超过传统相位调制法；

(3)、青色版的加网角度包括防伪区域加网角度和背景区域加网角度，作为一种优选的方式，青色版上防伪区域加网角度为0°，青色版上背景区域加网角度为15°，品色版、黄色版和黑色版的加网角度分别为75°、45°和30°，采用这样的加网角度，使得防伪区域加网角度和背景区域加网角度仅相差15°，使得防伪区域和背景区域在接触处具有一定相容性，降低防伪区域边缘的抖动性，同时又可以保证后期隐形图文可以被准确提取；

(4)、结合前述加网角度的设置，采用边缘钝化处理是用于进一步钝化防伪区域的边界，使得防伪区域边缘上的网点可以较好地与背景融合，防止引起视觉感知，导致防伪失效，提高防伪造的安全性；

(5)、本发明的方法设置的防伪区域，不受大小限制，使得隐形图文可以在宿主图像中具有良好的隐蔽性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1中的宿主图像(彩色信息已去除)；

图2是本发明实施例1中嵌入隐形图文后的宿主图像(彩色信息已去除)；

图3为本发明实施例1中隐形图文提取图(彩色信息已去除)；

图4为本发明实施例2中的宿主图像(彩色信息已去除)；

图5是本发明实施例2中嵌入隐形图文后的宿主图像(彩色信息已去除)；

图6为本发明实施例2中隐形图文提取图(彩色信息已去除)；

图7为本发明实施例3中的宿主图像(彩色信息已去除)；

图8是本发明实施例3中嵌入隐形图文后的宿主图像(彩色信息已去除)；

图9为本发明实施例3中隐形图文提取图(彩色信息已去除)；

图10为本发明实施例4中的宿主图像(彩色信息已去除)；

图11是本发明实施例4中嵌入隐形图文后的宿主图像(彩色信息已去除)；

图12为本发明实施例4中隐形图文提取图(彩色信息已去除)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。

实施例1

一种设置加网参数的图像防伪造方法，包括以下步骤：

步骤(1)、宿主图像预处理

参见图1，选择宿主图像，分色处理得到c青色版、m品色版、y黄色版和k黑色版，分色处理即在图像处理软件中，将图像的颜色模式设置成cmyk模式，得到由四个颜色色版叠加合成的宿主图像，宿主图像包括m*n个像素点，每个像素点在青色版、品色版、黄色版和黑色版上对应的颜色值为ic(m,n)、im(m,n)、iy(m,n)和ik(m,n)。

本实施例中的宿主图像为单一颜色，且各个色版颜色均一，c青色版的颜色值为30％，m品色版的颜色值为20％，y黄色版的颜色值为10％，k黑色版的颜色值为5％；选择青色版作为防伪色版，经多次实验测试的结果表明，青色版作为防伪色版时，其在隐形图文的嵌入和提取两个方面的效果均大大优于其他色版；

步骤(2)、确定防伪区域

选择隐形图文，隐形图文可以是矢量图形、数字、字母以及他们的任意组合，本实施例中设置隐形图文为矢量图形，根据隐形图文的轮廓在青色版中确定对应的防伪区域。

本实施例中的防伪区域的位置在正中间，青色版的其余区域为背景区域；，计算防伪区域中的ic(m,n)的平均值，代表青色版上防伪区域内的颜色值的平均值，单位为％。

防伪区域的形状与隐形图文的轮廓相适应，防伪区域的确定方法为：

(1)、在photohop软件中打开青色版，使青色版为图层模式，然后新建图层一，图层一的背景为透明色；

(2)、将隐形图文复制到图层一中，选中隐形图文获得其轮廓，然后选中青色版的图层，并删除图层一，此时青色版上显示的轮廓选区即为防伪区域

步骤(3)、半色调化

将青色版、品色版、黄色版和黑色版半色调化，采用数字加网，青色版、品色版、黄色版和黑色版的加网角度互不相同，青色版的加网角度包括防伪区域加网角度和背景区域加网角度，青色版上防伪区域加网角度为0°，青色版上背景区域加网角度为15°，品色版、黄色版和黑色版的加网角度分别为75°、45°和30°，数字加网时还包括设置输出分辨率，宿主图像包括输入分辨率，本实施例中输出分辨率等于宿主图像的输入分辨率，均为1440dpi，分别得到青色版、品色版、黄色版和黑色版的网目调图像，网目调图像均由网点组成，参见图2，合并所有网目调图像，得到嵌入有隐形图文的宿主图像，此时可以看到由网点组成的待输出的宿主图像，而隐形图文完全不可见，已嵌入在宿主图像中。

本实施例中的设置加网参数的图像防伪造方法，摈弃了基于网点位移的相位调制法，开创性地采用变加网角度的方式，对防伪色版的加网角度进行分区域设置，使得防伪母版上的加网角度有2种，得到的具有隐形图文的光栅防伪宿主图像，包括宿主图像和嵌入在宿主图像中的隐形图文，青色版的网目调图像则包括由不同加网角度得到的防伪区域和背景区域，防伪区域的形状与隐形图文的形状相适应，防伪区域的加网角度与四个色版的加网角度均不相同。

采用这样的方式，大大降低了操作的繁琐程度且可以避免嵌入的误差：相位调制法通过网点位移实现隐形图文的嵌入，需通过加网线数和加网角度计算网点的位移量，根据横向和纵向的位移量移动网点，该方法虽然可以实现光栅防伪，但是在操作过程中，步骤繁琐且操作不当容易引起误差，导致后期隐形图文的提取受到负面影响，本实施例中的方法，在隐形图文的嵌入方面，防伪性能达到甚至超过传统相位调制法。

其中，青色版的加网角度包括防伪区域加网角度和背景区域加网角度，作为一种优选的方式，青色版上防伪区域加网角度为0°，青色版上背景区域加网角度为15°，品色版、黄色版和黑色版的加网角度分别为75°、45°和30°，采用这样的加网角度，使得防伪区域加网角度和背景区域加网角度仅相差15°，使得防伪区域和背景区域在接触处具有一定相容性，降低防伪区域边缘的抖动性，同时又可以保证后期隐形图文可以被准确提取。

进一步说，

所述步骤(3)中，数字加网为调幅加网，网点生成方法为生长模型法，青色版网目调图像由防伪区域网目调图像和背景区域网目调图像组成，所述步骤(3)还包括边缘钝化处理，边缘钝化的方法为：

(1)、定位防伪区域网目调图像和背景区域网目调图像相接触处的网点；

(2)、将背景区域网目调像上发生接触的网点进行修形或者移动，使其与防伪区域网目调图像发生接触的网点相分离。

结合前述加网角度的设置，采用边缘钝化处理是用于进一步钝化防伪区域的边界，使得防伪区域边缘上的网点可以较好地与背景融合，防止引起视觉感知，导致防伪失效，提高防伪造的安全性。

进一步说，

所述数字加网时还包括设置加网线数，青色版、品色版、黄色版和黑色版的加网线数均相同，加网线数的范围为96～169，单位为lpi，本实施中加网线数为96lpi。

进一步说，

所述步骤(3)得到嵌入有隐形图文的宿主图像后，输出至承印物上，承印物为纸张，输出的方式为数码打印。本实施例得到的嵌入有隐形图文的宿主图像，可以输出成实物图像，与对应的实物光栅相匹配，实现隐形图文的嵌入和提取完整的防伪过程。

识别光栅为直线光栅，其由不透光条纹和透光条纹重复间隔排列组成,识别光栅的面积可覆盖防伪区域的面积；防伪区域加网后形成的网目调图像中，相邻两个网点之间的距离为s；一个不透光条纹的宽度和一个透光条纹的宽度之和为s。

提取隐形图文的方法包括以下步骤：

步骤(1)、

获得嵌入有隐形图文的宿主图像；

步骤(2)、

准备识别光栅

识别光栅为直线光栅，其由不透光条纹和透光条纹重复间隔排列组成,识别光栅的面积可覆盖防伪区域的面积；防伪区域加网后形成的网目调图像中，相邻两个网点之间的距离为s；一个不透光条纹的宽度和一个透光条纹的宽度之和为s；

步骤(3)、

将识别光栅覆盖在嵌入有隐形图文的宿主图像上，不透光或者透光的条纹呈水平放置，上下移动识别光栅，直至观察到隐形图文。

参见图3，由于本实施例中，青色版上防伪区域加网角度为0°，根据光栅防伪的信息提取原理可知，本实施例在提取隐形图文时，仅需将识别光栅水平摆放，然后上下移动识别光栅即可实现提取。

实施例2

参见图4、5和6，在实施例1的基础上，实施例2采用了不同的宿主图像和隐形图文，另外品色版、黄色版和黑色版的加网角度分别为75°、45°和15°，背景区域加网角度为30°，加网时设置加网线数为169lpi，输出分辨率为2450dpi。

实施例3

参见图7、8和9，在实施例1的基础上，实施例3采用了不同的宿主图像和隐形图文，背景区域加网角度为30°，加网时设置输出分辨率为2450dpi。

实施例4

参见图10、11和12，在实施例1的基础上，实施例4采用了不同的宿主图像和隐形图文，另外品色版、黄色版和黑色版的加网角度分别为75°、45°和15°，背景区域加网角度为30°，加网时设置加网线数为169lpi。

另外，实施例1～4中的图2、图3、图5、图6、图8、图9、图11和图12均为滤除色彩信息的半色调图(半色调图为本领域公知，故在此不赘述)，半色调图由网点组成，在这些图中所表示的信息为完整信息(并非不清晰)，特别是在图3、图6和图9中，叠加有直线光栅，用于提取出隐形图文。

对比例

本对比例中设置4个对照组，分别为与实施例1～4相对应的对照组1～4，具体为：

对照组1：与实施例1采用相同的宿主图像和隐形图文，与实施例1相比的不同之处仅在于隐形图文的嵌入方法，对照组1中采用相位调制法进行，由于该方法为本领域公知常识，故在此不作赘述，得到嵌入有隐形图文的宿主图像和隐形图文的提取图像；

对照组2：与实施例2相比的不同之处仅在于隐形图文的嵌入方法，对照组2中采用相位调制法进行，得到对照组2的嵌入有隐形图文的宿主图像和隐形图文的提取图像；

对照组3：与实施例3采用相同的宿主图像和隐形图文，与实施例3相比的不同之处仅在于隐形图文的嵌入方法，对照组3中采用相位调制法进行，由于该方法为本领域公知常识，故在此不作赘述，得到嵌入有隐形图文的宿主图像和隐形图文的提取图像；

对照组4：与实施例4相比的不同之处仅在于隐形图文的嵌入方法，对照组4中采用相位调制法进行，得到对照组4嵌入有隐形图文的宿主图像和隐形图文的提取图像。

采用隐形图文的隐蔽性算法，分别对实施例1～4和对照组1～4得到的嵌入有隐形图文的宿主图像进行客观评价，得到的计算结果如下表1所示：

表1隐蔽性客观评价计算结果

表1中的ssim值，其介于0～1之间，当计算值越接近于1，代表两幅图像的形似度越大，当计算值越接近于0，代表两幅图像的形似度越小；表1中的psnr值，当计算值越大时，代表两幅图的相似度越大，实施例1和对照组1相比，psnr的值增大了62.6％，ssim的值增大了63.08％；实施例2和对照组2相比，psnr的值增大了57.74％，ssim的值增大了70.02％；实施例3和对照组3相比，psnr的值增大了60.46％，ssim的值增大了66.59％；实施例4和对照组4相比，psnr的值增大了41.22％，ssim的值增大了66.65％；根据前述计算结果可知，实施例1、2、3和4相对应于对照组1、2、3和4，psnr值和ssim值均有较大提高，表明实施例1、2、3和4的隐形图文，其隐蔽性更高，与未嵌入有隐形图文的宿主图像相比，具有的相似度较大，不容易被人眼识别。

采用隐形图文的提取性算法，提取性算法采用基于区域对比度的显著性评价算法fi，分别对实施例1～4和对照组1～4得到的隐形图文的提取图像进行客观评价，得到的计算结果如下表2所示：

表2提取性客观评价计算结果

表2中的fi值，其介于0～1之间，当fi计算值越接近于1，代表提取的隐形图文其显著性越强烈，当计算值越接近于0，代表提取的隐形图文其显著性越弱；从表2的计算结果可知，实施例1、2、3和4的fi计算值与对照组1、2、3和4的fi计算值相当，因此，采用本发明的方法，在简化操作量的基础上，取得了优异的隐蔽性效果和提取显著性效果，实现完整的防伪造过程。