一种文档的防拷贝方法

专利名称：一种文档的防拷贝方法
技术领域：
本发明属于完全文档的保护技术领域，具体涉及一种文档的防拷贝方法。
背景技术：
随着图像处理以及数字成像技术的快速发展，很多高科技数字彩色拷贝装置应运而生，这些高端的数字成像设备可以高保真度地拷贝金融票据、有价证券、重要证书和机密文件等等，从而使得人们有时很难分辨出拷贝图像和原始图像，办公自动化辅助设备中值得引起特别注意和重视的复印机便是其中一个典型的例子。现代的复印机无论在功能上还是在印刷质量上，都达到了很高的水平，有的具有智能编辑能力，还可以实现多台复印机连接相互传送信息；一些更高级的复印机甚至还能实现彩色复印，复印出的人民币几乎可以达到乱真的程度。复印机的这种能力使它能高效高质地复印各种文件资料，大大地减轻了办公人员的抄写劳动量，提高了办公效率，受到办公人员的极大欢迎；但同时，这也使重要资料的保密防范面临新的问题，涉密文件资料在传递过程中很容易被复印而造成失控，此时，复印机成为了泄密、窃密的方便工具，近年海关截获的带出境的涉密文件资料绝大多数是复印件，由此可以看到这个问题的严重性。这些问题对于高档的扫描仪、传真机、数码相机以及其他高精度的成像设备也存在相同的风险。解决这个问题，除了加强对涉密文件资料的管理和控制外，还很有必要研究使用涉密文件资料的防拷贝技术，以最大可能来限制高保真度图像拷贝功能。
现有技术中，公开了一项使用防复印底纹印刷专用纸来达到防止拷贝保密文件目的的技术，即在原始图像数据中嵌入额外的数字水印信息，具体方法是在打印纸上事先印刷上一层防复印底纹，底纹中预先埋入难以辨认的“禁止复印”、“COPY”、“VOID”等字样，当文档被非正当复印时，这些文字便醒目地显现出来，可据此明确判断为复印件，这在心理效应上起到了一定的防伪作用，比如门票或者重要的证明材料经过复印后很容易被相关的检查人员发现。但是对于很多的机密文档来讲不关心文档经过复印后的警示效果，而是从根本上不想让文件的内容泄漏和流失，此时该技术不能从根本上解决文档防拷贝问题。
有一种通过检测印在保密文档上的指示其保密性的特殊标记(比如“机密”)，从而识别被当作禁止拷贝的文档来处理的技术。在保密的文档上印制此类指示文档机密性的特殊标记是一种通常的做法，如果以这种方式容易判定输入原件为特定文档时，就可以达到禁止复印从而防止拷贝机密文档的目的。然而，当保密文档具有诸如“机密”等特定的保密标记时，通过一张纸将特定的保密标记的印迹遮盖而避开它，便可以很容易地进行该保密文档的拷贝，所以该方法也不能完全防止拷贝机密文件。
另外还有一种类似的技术通过使用模式匹配比较输入图像数据与预先存储的特殊标记，并且当输入图像的数据被识别为与预先存储的特定标记相匹配时判定该输入图像为特殊文档，从而识别诸如证券、货币等特殊的文档。但是这种技术要求事先存储将被用于特定文档的防止拷贝保护的参照模式数据，事实上，很难将固定数据的参照模式数据应用于无限数目的一般保密文档的防止拷贝保护上。当然不排除其他可以用于一般保密文档防止拷贝保护上的模式匹配方案，但是不论哪种模式匹配方案，都要事先存储基本单元的参照图案，这都需要很多硬件的存储空间，当存储的基本单元的参照图案越多时，所需要的硬件空间也就相应增加；为了解决防止拷贝机密文档在被旋转不同角度拷贝时仍能禁止拷贝的问题，相应的硬件存储器中需要存储参照图案在多个角度旋转后的特定信息，以便正确地检测出禁止拷贝的文档，由于采用的是模式匹配的原理，当原始的受保护文档被放缩拷贝时，上述的方法在很多情况下不能够再正确地识别出隐藏的特定信息。上述的技术实现比较复杂，需要的硬件存储空间较大，一般都要通过计算机可以访问的存储介质或者特殊的图像处理装置才能实现，这些方法接收的输入图像也都是通过扫描仪获取，然后交由专门的装置进行处理，当使用高档复印机进行非法放缩来拷贝机密文档时，这些方法也就不再起作用，所以它们也不能从根本上解决禁止拷贝的机密文档的非法拷贝问题。

发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提出一种文档的防拷贝方法，该方法能够在防拷贝文档中的原始图像下面嵌入水印信息，从而实现扫描检测水印信息的速度较快；检测方法不受防拷贝文档被非法拷贝时旋转角度和放缩比例变化的限制。另外，实现方法简单，不需要额外的硬件存储空间，检测程序适于作硬件专用集成电路(ASIC，ApplicationSpecific Integrated Circuit)芯片设计，在扫描拷贝的过程中可以实时检测出防拷贝文档中隐藏的标记信息，从而实现在根本上切断了防拷贝文档被非法拷贝的途径，大大增强了防拷贝机密文档的安全系数。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种文档的防拷贝方法，包括以下步骤(1)在防拷贝文档的原始图像下面附加一层防伪底纹；(2)对原始文档进行拷贝时，通过拷贝设备获取该原始文档数字化后的图像文件；(3)在拷贝设备中固化有防拷贝文档检测程序，运行该检测程序对步骤(2)中得到的数字图像文件进行扫描，并且分析该文档是否隐藏了水印信息；(4)将步骤(3)得到的检测结果反馈给拷贝设备中的硬件控制器，如果该文档含有水印信息，则该文档禁止拷贝；如果该文档不含有水印信息，则该文档能够拷贝，拷贝设备中的硬件控制器将图像文件进行正常输出。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(1)中的防伪底纹包括背景图案区域和标记图形区域，通过标记图形区域中标记图形的形状和位置关系隐藏水印信息，所述防伪底纹的背景图案区域为半色调图像；所述防伪底纹的标记图形区域的标记图形形状和位置关系为水印信息的检测对象；标记图形重复平铺于整个版面，水印信息散布在防拷贝文档的不同区域中。
再进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(1)中防伪底纹的背景图案区域的半色调图像灰度值范围为3％～20％。
再进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(1)中防伪底纹的背景图案区域的半色调图像的挂网目数范围为301pi～901pi。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(2)中拷贝设备中专门的成像设备的分辨率为300dpi、400dpi、600dpi或1200dpi。
更进一步，为使本发明具有更好的效果，步骤(3)中的检测程序不使用浮点运算和乘、除运算法则，经过ASIC设计后固化在拷贝设备的硬件设备中。
再进一步，步骤(3)中扫描数字图像文件的方法包括以下步骤1)选择特定图像区域的左下角为起始点开始扫描；2)若检测不到网点存在，则退出检测，并判断该文档没有隐藏水印信息；3)若检测到网点，接着扫描该网点的周围区域；4)若不存在其他四个关于该网点两两对称的网点，则退出检测，并判断该文档没有隐藏水印信息；5)若存在其他四个关于该网点两两对称的网点，分别记录四个网点距离该网点的偏移向量；6)重新搜索图像块中的第一个起始网点，并依据四个偏移向量扫描整个图像块，将检测结果保存在一个存储单元中。
步骤(3)中扫描数字图像文件时，根据四个偏移向量计算得到象素点的位置，由象素点的灰度值判断该点的类型为网点、白点或者其他点，并用三种不同符号表示，分别写入存储单元。
步骤(3)中分析该文档是否隐藏了水印信息的方法包括以下步骤(1)搜索存储单元中由网点元素组成的封闭凸多边形连通区域；(2)记录所有凸多边形区域的中心位置；(3)识别凸多边形的形状和中心点之间的位置关系，并判断水印信息是否存在。
步骤(4)中，如果该文档含有水印信息，则拷贝设备中的硬件控制器做如下处理拒绝图像文件输出、把图像文件进行毁坏后输出或者在文件上附加非法复印证据后输出。所述的非法复印证据比如是在非法复制件上显示“禁止复印”、“非法复印”、“非法拷贝”等字样。
本发明的效果在于采用本发明所述的方法可以快速、准确地检测出防拷贝文档中的水印信息，从根本上切断了防拷贝文档被非法拷贝的途径，大大增强了防拷贝机密文档的安全系数，并且实现方法简单，不需要额外的硬件存储空间，可以适用于复印机、扫描仪、传真机、数码相机以及其他高档的成像设备。
本发明之所以具有以上发明效果，其原因在于(1)本发明中防拷贝文档中的防伪底纹包含大量的标记图形信息，可以很好地抵抗诸如文字、表格、图像或者污点等信息干扰，并起到了抗击裁剪的功能；(2)本发明实现的方法相对简单，并且不需要额外的硬件存储空间，不使用浮点运算和乘、除法则，适于作硬件ASIC芯片设计；(3)本发明中的检测程序中不使用模式匹配的方法，既减少了硬件的存储空间，也可以有效地避免防拷贝文档被拷贝时旋转角度和放缩比例变化而带来的影响，很好地起到了抗旋转和放缩变化的作用；同时，本发明中的检测程序被集成在拷贝设备的硬件设备中，可以实时检测出防拷贝文档中隐藏的标记信息，从而在根本上切断了防拷贝文档被非法拷贝的途径，大大增强了防拷贝机密文档的安全系数。


图1实施例1中的基本的标记图形示意图；图2背景区域的网点构成示意图；图3防伪底纹的局部放大示意图；图4防拷贝文档示意图；图5防拷贝文档中包含有一个标记图形的局部放大示意图；图6图5旋转10度后的效果示意图；图7扫描检测图5所示区域后得到的数组示意图；图8从图7中识别出的三个圆形中心构成等边三角形的示意9扫描检测图6后得到的数组示意图；图10扫描方向的示意图；图11实施例2中的基本的标记图形示意图；图12实施例3中的基本的标记图形示意图；图13本发明具体实施方式
的流程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的描述实施例1如图13所示，一种文档的防拷贝方法，包括以下步骤(1)在防拷贝文档的原始图像下面附加一层防伪底纹，该底纹包括背景图案区域和标记图形区域，标记图形的形状和位置关系隐藏了水印信息；对于可以拷贝的普通文档则不必附加防伪底纹。
首先介绍一下防拷贝文档中防伪底纹的组成情况，在本发明中采用的防伪底纹包括背景图案区域和标记图形区域两部分。本实施例中，标记图形区域单元如图1所示，基本单元由三个圆排列而成，三个圆的圆心组成一个等边的三角形，该图形即为本实施例所采用的防伪图形标记单元；图2为防伪底纹的背景图案区域，该区域是在600dpi的分辨率、45度挂网角度和601p i挂网目数条件下调幅挂网后的半色调图像，灰度值大小为5％，挂网后的背景区域是由很多的网点组成。图1所示的基本标记单元经过适当的排列后跟图2叠加在一起的效果如图3所示。由图3可以看出，防拷贝文档中的防伪底纹主要是将基本标记单元填充成白色，线宽变为零后，经过一定的排列直接放在背景区域的上面，也就说标记图形的基本形状是经过白色的填充区域和背景区域的网点体现出来的，而标记图形的形状和位置关系是本发明中所要识别的对象，所以网点的正确识别是非常关键的。由上述的挂网条件讨论网点构成的限制条件1)网点中心的灰度值比其8邻域的灰度值小；2)网点中心的灰度值在一个范围内[m，n]，其中m和n分别为0-255之间的一个正整数，并且m＜n；3)偏离网点中心像素一定距离的象素点灰度值必须大于事先设定好的阈值；4)偏离网点中心像素一定距离的象素点灰度值与网点中心的灰度值的差必须大于一个阈值；在扫描图像的过程中如果遇到满足上述条件的区域，就可以看作为一个网点。如果满足上述条件中的1、3和4，但是中心点像素值大于n时，则表明为一个白点；中心点的像素值小于m，则表明为一个黑点或者边界点。由图2还可以看出，每个网点的周围还存在距离该网点最近的其他四个网点，扫描图像的过程也就是不断判断多个区域是否为网点的过程。整个过程需要在存储单元中构造一个二维数组来记录扫描的结果信息，该数组中的每个元素有三种取值方式0、1和“*”，分别表示白点、网点和黑点(或者边界点)，通过对数组的分析作出是否为防拷贝文档的判断。
(2)对原始文档进行拷贝时，通过拷贝设备获取该原始文档数字化后的图像文件；本实施例中，对步骤(1)中的原始文档进行拷贝时，通过拷贝设备获取该原始文本文档数字化后的图像文件；(3)运行固化在拷贝设备中的机密文档检测程序，该程序将对步骤(2)中得到的数字图像文件进行扫描，并且分析该文档是否隐藏了水印信息。
图4为防拷贝文档的样本示意图，其底部铺设了如图3所示的防伪底纹，上面又叠加了一层正常的文档数据。扫描算法要对图4的图像区域进行分块处理，可能在某块区域内防伪底纹上面的干扰因素过多，比如有很多的文字、表格、图像等，这时标记图形区域变得不是很完整，在检测过程中会将该区域抛弃，继续寻找下一块区域进行扫描。为了信息检测的准确性，标记图形区域的尺寸设计的一般都比较小，比如1/4inch2，从而在版面平铺的数量很大，总会找到一个区域没有其他因素的干扰，将这块区域检测到的信息进行分析，检查是否存在标记图形，进而判断该文档是否为防拷贝文档。下面接着介绍具体的扫描方法A 选择特定区域的左下角为起点开始扫描过程，按照传统的从左到右、由上至下的方式扫描每个图像点。对于每个像素点都作是否为网点的判断，如果整个区域都不存在这样的点，选择下一块区域进行类似的扫描过程；如果扫描整个图像区域后仍不存在类似的网点，便可得出结论本文档为一般文档。
B 一旦检测到存在满足条件的网点，记录该网点中心像素点O的坐标位置，然后以0为中心，按照矩形带状区域向外扩展继续扫描，检测该网点的周围是否存在其他四个类似的网点。如果该网点的周围不存在其他四个网点，则放弃该网点，继续搜索下个网点，并作类似的判断。扫描完毕后还没有找到一个网点，同时该网点的周围存在其他四个网点的情况时，则可判断该文档为一般文档；如果存在满足条件的网点，则计算其他四个网点的中心像素点距离0点的偏移量分别记为向量(FourDotAroundDotArrayX[i]，FourDotAroundDotArrayY[i])i＝0.1.2.3。
并记这四个向量代表的象限方向分别为0、1、3、4。如图10所示。
有了四个偏移向量表明本文档中存在防伪底纹的背景区域，接下来采用特殊的扫描方法，并在扫描过程中构造相应的二维数组，具体的步骤如下1)首先扫描图像块的左下角，找到一个起始的网点，并在相应的二维数组的
位置标记为1。以起始网点作为基准点，按照图10中所得到的0方向扫描下一个网点，相应的偏移向量为(FourDotAroundDotArrayX
，FourDotAroundDotArrayY
)。如果扫描点是黑点，则在
位置记录1，反之记录0。再以新的扫描点作为基准点，根据0方向相对位置坐标找到下一个扫描点，同样，如果当前扫描点是黑点，则在[2，0]位置记录1，反之记录0。依次类推，可得到扫描数组的起始行。
2)将起始网点的中心像素点沿图10中的1方向偏移，偏移的向量为(FourDotAroundDotArrayX[1]，FourDotAroundDotArrayY[1])，然后将得到新的像素点作为新的起始点重复步骤1的过程，得到了数组起始行的上一行。
3)重复步骤2的过程，直到扫描到图像块的上边界。
4)相应地将起始网点的中心像素点沿图10中的3方向偏移，偏移的向量为(FourDotAroundDotArrayX[3]，FourDotAroundDotArrayY[3])，并重复步骤3的过程，直到达到图像块的下边界。
扫描图像块的过程中构造了所需要的二维数组。图5为图4局部放大后的效果示意图，按照上述的方法对图5进行全部扫描，扫描后的数组结果如图7所示。很明显数组中有三个0元素组成的连通区域，该连通区域近似构成了标记图形单元，所以最后需要对元素0组成的区域进行判断。在数组中搜索出元素0所围成的区域；如果该区域可以组成一个圆，确定该圆的圆心坐标；在一定范围内用同样的方法找出另外两个圆的圆心，并记录每个圆心的坐标位置；通过三点的坐标位置判断以三个圆心为定点组成的三角形是否为等边三角形，如果这个假设成立即可判断出防伪底纹中隐藏了水印信息，该文档为防拷贝文档。
在本实施例中，对图7的分析结果如图8所示，图中三角形的三个顶点即为三个圆的圆心，经过验证三个圆心组成的三角形为等边三角形，该文档可以判定为防拷贝机密文档。
(4)将步骤(3)得到的检测结果反馈给拷贝设备中的硬件控制器，如果经过检测，该文档含有水印信息时，即该文档禁止拷贝，则拷贝设备中的硬件控制器拒绝图像文件输出，或者把图像文件进行毁坏后输出；如果经过检测，该文档不含有水印信息时，即该文档可以拷贝，则拷贝设备中的硬件控制器将图像文件进行正常输出，即完成该文档的合法拷贝。
至此整个的扫描检测过程完全结束。由上面的叙述可以看出，扫描过程中非常简单，没有用到任何的浮点运算和乘、除法则，检测程序可以进行ASIC集成电路设计后固化在拷贝设备中的硬件中，从而达到实时检测的效果。
并且扫描网点的过程中没有使用传统的扫描方式，网点偏移过程中采用了向量偏移方式，所以不论原始的网角是多少，经过本发明中的扫描方法处理后，体现在数组中的网点排布规律是一样的。如图6便是图5旋转10度后的效果示意图，经过相同的扫描过程后得到的数组示意图为图9所示，很明显图9分析后得到的结果跟图8一样，同样得出了该文档为防拷贝机密文档的结论。所以这个结果表明，本检测方法跟原始文档被放置的角度无关，很好地起到了抗旋转测试的攻击，相比采用模式匹配的方式检测图像有很大的优势。
同样，在扫描过程中的四个偏移向量是相对的位置变化。当文档被放大或缩小拷贝时，虽然四个偏移向量发生了变化，但是扫描后的数组体现出来的网点分布规律却是相同的，进而避免了文档的放缩变换带来的不利影响，这一点也是模式匹配方式所不能比拟的。
本发明中的检测程序实现比较简单，可以被集成在复印机、扫描仪、传真机、数码相机以及其他高档的成像设备中。
实施例2与实施例1不同之处在于，实施例2中的标记图形如图11所示，防伪底纹的背景图案区域是在300dpi的分辨率、60度挂网角度和301pi挂网目数条件下调幅挂网后的半色调图像，灰度值大小为20％。
实施例3与实施例1不同之处在于，实施例3中的标记图形如图12所示，防伪底纹的背景图案区域是在900dpi的分辨率、30度挂网角度和901pi挂网目数条件下调幅挂网后的半色调图像，灰度值大小为10％。
上述步骤只是一个优选的实施方式。本领域技术人员不难得出其他的实施方法而不违背本发明的总体思想。
其中防复印底纹中的标记图形可以设计成其他特殊样式。
其中防复印底纹中的背景区域可以设置不同的挂网参数。
其中拷贝设备中专门的成像设备可以使用更高的分辨率，比如2400dpi。
其中防复印底纹中网点的判断法则可以有不同的条件限制。
其中可以采用不同的扫描方式对图像区域进行处理，对于扫描后的结果可以文件的方式进行记录。
本发明所述的方法并不限于具体实施方式
中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
权利要求
1.一种文档的防拷贝方法，包括以下步骤(1)在防拷贝文档的原始图像下面附加一层防伪底纹；(2)对原始文档进行拷贝时，通过拷贝设备获取该原始文档数字化后的图像文件；(3)在拷贝设备中固化有防拷贝文档检测程序，运行该检测程序对步骤(2)中得到的数字图像文件进行扫描，并且分析该文档是否隐藏了水印信息；(4)将步骤(3)得到的检测结果反馈给拷贝设备中的硬件控制器，如果该文档含有水印信息，则该文档禁止拷贝；如果该文档不含有水印信息，则该文档能够拷贝，拷贝设备中的硬件控制器将图像文件进行正常输出。
2.如权利要求1所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(1)中的防伪底纹包括背景图案区域和标记图形区域，通过标记图形区域中标记图形的形状和位置关系隐藏水印信息，所述防伪底纹的背景图案区域为半色调图像；所述防伪底纹的标记图形区域的标记图形形状和位置关系为水印信息的检测对象；标记图形重复平铺于整个版面，水印信息散布在防拷贝文档的不同区域中。
3.如权利要求2所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(1)中防伪底纹的背景图案区域的半色调图像灰度值范围为3％～20％。
4.如权利要求2所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(1)中防伪底纹的背景图案区域的半色调图像的挂网目数范围为30lpi～90lpi。
5.如权利要求1、2或3所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(2)中拷贝设备中专门的成像设备的分辨率为300dpi、400dpi、600dpi或1200dpi。
6.如权利要求1所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(3)中的检测程序不使用浮点运算和乘、除运算法则，经过ASIC设计后固化在拷贝设备的硬件设备中。
7.如权利要求1、2、3、4或6所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(3)中扫描数字图像文件的方法包括以下步骤1)选择特定图像区域的左下角为起始点开始扫描；2)若检测不到网点存在，则退出检测，并判断该文档没有隐藏水印信息；3)若检测到网点，接着扫描该网点的周围区域；4)若不存在其他四个关于该网点两两对称的网点，则退出检测，并判断该文档没有隐藏水印信息；5)若存在其他四个关于该网点两两对称的网点，分别记录四个网点距离该网点的偏移向量；6)重新搜索图像块中的第一个起始网点，并依据四个偏移向量扫描整个图像块，将检测结果保存在存储单元中。
8.如权利要求7所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(3)中扫描数字图像文件时，根据四个偏移向量计算得到象素点的位置，由象素点的灰度值判断该点的类型为网点、白点或者其他点，并用三种不同符号表示，分别写入存储单元。
9.如权利要求8所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(3)中分析该文档是否隐藏了水印信息的方法包括以下步骤(1)搜索存储单元中由网点元素组成的封闭凸多边形连通区域；(2)记录所有凸多边形区域的中心位置；(3)识别凸多边形的形状和中心点之间的位置关系，并判断水印信息是否存在。
10.如权利要求1所述的一种文档的防拷贝方法，其特征是步骤(4)中，如果该文档含有水印信息，则拷贝设备中的硬件控制器做如下处理拒绝图像文件输出、把图像文件进行毁坏后输出或者在文件上附加非法复印证据后输出。
全文摘要
本发明涉及一种文档的防拷贝方法，属于完全文档的保护技术领域。现有技术中，对于一些重要文档，特别是机密文档，由于资料完全保密，文件所有者常禁止拷贝该类文档，但是现有的技术还不能从根本上解决禁止拷贝的机密文档的非法拷贝问题。本发明所述的方法是在防拷贝文档中的原始图像下面嵌入防伪底纹，通过运行固化在拷贝设备中的应用程序检测防拷贝文档中隐藏的标记信息来判断是否可以合法拷贝该文档。采用本发明所述的方法，可以快速、准确地检测出防拷贝文档中的水印信息，从根本上切断了防拷贝文档被非法拷贝的途径，大大增强了防拷贝机密文档的安全系数，方法简单，不需要额外的硬件存储空间。
文档编号G06T1/00GK1731312SQ200510095849
公开日2006年2月8日 申请日期2005年9月2日 优先权日2005年9月2日
发明者亓文法, 谢计全, 杨斌, 丁晓红, 邓绛 申请人:北京北大方正电子有限公司, 北京大学