基于图形码的数字水印图像生成方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数字图像处理领域，尤其设及一种基于图形码的数字水印图像生成方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着图形码技术的发展，将图形码印制在产品上作为产品的防伪标识已经成为常 用的方式。然而，由于图形码本身并不是严格意义上的防伪技术，其数据转换编码过程都是 公开的，因此其安全性和保密性仍有不足。对于防伪要求较高或者有特殊防伪要求的领域， 利用图形码进行防伪仍有欠缺。数字水印技术是基于产品安全和保密防伪的专业技术，将 图形码和数字水印相结合进行产品防伪成为现有技术的研究重点。
[0003] 现有技术提供了多种方式将图形码和数字水印进行结合，其原理主要是:利用数 字水印嵌入算法如，小波变换算法，将数字水印嵌入二维码图像，生成基于二维码的数字水 印图像。
[0004] 然而，通过现有技术中的方法生成的基于图形码的数字水印图像鲁棒性差，在受 到多角度旋转、剪切等几何攻击，或者印刷、打印、扫描等攻击后，无法提取出完整的水印信 息。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种基于图形码的数字水印图像生成方法及装置，能够 生成鲁棒性强的数字水印图像，该数字水印图像在受到多角度旋转、剪切等几何攻击，或者 印刷、打印、扫描等攻击后，仍然能够从中提取出完整的水印信息。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了基于图形码的数字水印图像生成方法，所述方法 包括：
[0007] 获取载体图形码对应的载体图像和待嵌入水印对应的水印信息；其中，所述载体 图形码包括二维码；
[000引分别对所述载体图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的载体图像 和加密水印信息；
[0009] 对所述标准编码格式的载体图像进行空间颜色变换，从所述变换后的载体图像提 取亮度分量；
[0010] 利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入 所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；
[0011] 根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成基于图形码的数字水印图像。
[0012] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第一种可能的实施方式，其中，分别 对所述载体图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编码格式的载体图像和加密水印信 息，包括：
[0013] 按照预设的编码规则分别对所述载体图像和所述水印信息进行转化，得到标准编 码格式的载体图像和标准编码格式的水印信息；
[0014] 对所述标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处理后的水印信息；
[0015] 对所述处理后的水印信息进行混浊变换，得到加密水印信息。
[0016] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第二种可能的实施方式，其中，利用 基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加密水印信息嵌入所述提取的亮 度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量，包括：
[0017] 对所述提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对所述变换后的亮度 分量进行优化，得到优化后的亮度分量；
[0018] 对所述优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的对角矩阵，将所述加 密水印信息嵌入所述亮度分量的对角矩阵，并对所述嵌入得到的矩阵进行奇异值变换，得 到包含所述加密水印信息的对角矩阵；
[0019] 对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和反频域变换，得到 嵌入加密水印信息的亮度分量。
[0020] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第=种可能的实施方式，其中，根据 所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成基于图形码的数字水印图像，包括：
[0021] 确定与所述嵌入加密水印信息的亮度分量对应的载体图像；
[0022] 对确定的所述载体图像进行空间颜色变换，得到基于图形码的数字水印图像。
[0023] 结合第一方面上述实施方式，本发明实施例提供了第一方面第四种可能的实施方 式，其中，所述方法还包括：
[0024] 对所述基于图形码的数字水印图像进行空间颜色变换，从所述变换后的图像提取 所述嵌入加密水印信息的亮度分量；
[0025] 对所述嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变换，得到包含所述 加密水印信息的对角矩阵；
[0026] 利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对所述包含所述加密水印信息的对角 矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从所述反奇异值变换得到 的矩阵提取所述加密水印信息；
[0027] 对所述加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。
[0028] 第二方面，本发明实施例提供了基于图形码的数字水印图像生成装置，所述装置 包括：
[0029] 获取模块，用于获取载体图形码对应的载体图像和待嵌入水印对应的水印信息； 其中，所述载体图形码包括二维码；
[0030] 预处理模块，用于分别对所述载体图像和所述水印信息进行预处理，得到标准编 码格式的载体图像和加密水印信息；
[0031] 提取模块，用于对所述标准编码格式的载体图像进行空间颜色变换，从所述变换 后的载体图像提取亮度分量；
[0032] 嵌入模块，用于利用基于量化矩阵的频域变换算法和奇异值变换算法，将所述加 密水印信息嵌入所述提取的亮度分量，得到嵌入加密水印信息的亮度分量；
[0033] 生成模块，用于根据所述嵌入加密水印信息的亮度分量生成基于图形码的数字水 印图像。
[0034] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面第一种可能的实施方式，其中，所述 预处理模块包括：
[0035] 格式转化单元，用于按照预设的编码规则分别对所述载体图像和所述水印信息进 行转化，得到标准编码格式的载体图像和标准编码格式的水印信息；
[0036] 预失真处理单元，用于对所述标准编码格式的水印信息进行预失真处理，得到处 理后的水印f目息；
[0037] 混浊变换单元，用于对所述处理后的水印信息进行混浊变换，得到加密水印信息。
[0038] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面第二种可能的实施方式，其中，所述 嵌入模块包括：
[0039] 优化单元，用于对所述提取的亮度分量进行分块频域变换，并基于量化矩阵对所 述变换后的亮度分量进行优化，得到优化后的亮度分量；
[0040] 水印嵌入单元，用于对所述优化后的亮度分量进行奇异值变换，得到亮度分量的 对角矩阵，将所述加密水印信息嵌入所述亮度分量的对角矩阵，并对所述嵌入得到的矩阵 进行奇异值变换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；
[0041] 反处理单元，用于对所述包含所述加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换和 反频域变换，得到嵌入加密水印信息的亮度分量。
[0042] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面第=种可能的实施方式，其中，所述 生成模块包括：
[0043] 确定单元，用于确定与所述嵌入加密水印信息的亮度分量对应的载体图像；
[0044] 空间颜色变换单元，用于对确定的所述载体图像进行空间颜色变换，得到基于图 形码的数字水印图像。
[0045] 结合第二方面上述的实施方式，本发明实施例提供了第二方面第四种可能的实施 方式，其中，所述装置还包括：
[0046] 亮度提取模块，用于对所述基于图形码的数字水印图像进行空间颜色变换，从所 述变换后的图像提取所述嵌入加密水印信息的亮度分量；
[0047] 变换模块，用于对所述嵌入加密水印信息的亮度分量进行频域变换和奇异值变 换，得到包含所述加密水印信息的对角矩阵；
[0048] 水印提取模块，用于利用预先存储的左奇异矩阵和右奇异矩阵，对所述包含所述 加密水印信息的对角矩阵进行反奇异值变换，并利用预先存储的亮度分量的对角矩阵从所 述反奇异值变换得到的矩阵提取所述加密水印信息；
[0049] 水印解密模块，用于对所述加密水印信息进行解密处理，得到水印信息。
[0050] 本发明实施例中，通过水印信息加密技术、空间颜色变换技术、基于量化矩阵的频 域变换算法和奇异值变换算法，将待嵌入水印对应的水印信息嵌入载体图形码对应的载体 图像内，生成基于图形码的数字水印图像，该基于图形码的数字水印图像鲁棒性强，在受到 多角度旋转、剪切等几何攻击，或者印刷、打印、扫描等攻击后，仍然能够从中提取出