背景底纹图像生成方法

专利名称：背景底纹图像生成方法
技术领域：
本发明涉及通过对印刷用文件添加包含潜影区域的背景底纹图像， 来实现防止、抑制对文件的不正当复印的技术。特别涉及适合于扫描仪 装置检测嵌入背景底纹区域中的水印信息的潜影及底纹图案的生成方 法。
背景技术：
当前的潜影印刷技术在印刷文件的背景区域中嵌入看起来一样的底 纹图案，在其中一部分区域中指定当复印机复印时发白消失的潜影图案， 由此抑制不正当复印。
关于这种潜影印刷技术有专利文献1公开的技术。在该专利文献1 中，利用复印机对特定分辨率的孤立点和相邻点的处理方法不同的特点， 采用利用孤立点构成潜影区域的描画图案、利用相邻点构成背景底纹区 域(非潜影区域)的底纹图案。通过将各自的平均浓度调整得大致相同， 在印刷时实现当复印机复印时只有潜影区域变白的潜影印刷(或安全防 伪纸印刷(桜紙印刷))。
并且，作为类似的潜影印刷技术，还有像专利文献2那样利用不同
尺寸的点来表现潜影区域和背景底纹区域的方法。潜影区域使用基于所 述孤立点的小点，背景底纹区域使用利用相邻点构成的大点。调整各个 区域的点间隔，控制平均浓度使其大致相同，以确保印刷时的均匀性。
将潜影图案和底纹图案双方例如以600dpi的分辨率描画在印刷用位 图中，按照指定分辨率印刷它们并利用复印机复印时，潜影部分的孤立 点在复印处理中缺失，由此获得针对潜影印刷的复印时效果。该潜影印 刷的原理取决于在复印机内部针对细微点的处理方法，其效果因复印机 的类型而不同。该原理在专利文献6中公开，在专利文献1和专利文献2等中采用。
另外，还有除所述潜影印刷技术之外的底纹水印技术，其通过组合 多个背景底纹图案构成文件的背景底纹图像，在底纹图像内嵌入水印数 据。
作为这种底纹水印的实现方式，在专利文献3中，使用固定尺寸的 点图案，以均匀配置了各个点的图案为基础，通过错开图案内的一部分 点的位置，使具有与水印信息的各个点对应设定的传播方向的波嵌入图 案内，由此实现针对均匀浓度的背景底纹图像的水印信息的嵌入。另外， 专利文献3的方式以使用固定尺寸的点图案为前提，不伴随潜影印刷进 行。
除潜影印刷外，作为实现水印信息的嵌入的方式，在所述专利文献
i中公开了使用相当于"o""r的两种底纹图案表现水印信息的技术。在专 利文献4中，利用这种方式将复印机的禁止复印代码同样嵌入潜影印刷
的底纹区域内。另外，在专利文献5中，通过以块单位构成底纹图案，
除复印机的禁止复印代码外，还根据底纹图案的组合附加可以进行复印 机复印的条件代码。
除潜影印刷外，作为实现水印信息的嵌入的其他方式，在所述专利
文献2中，还有参照对应的水印信息的比特值确定潜影区域和背景区域 中各自的小点和大点的描画位置的方法。但是，在进行来自复印物的检 测时，需要在大点的描画位置嵌入水印信息。在向大点嵌入信息时，位 置的偏移容易比较显眼，作为印刷物存在缺乏均匀感的问题。
首先，第一，在所述专利文献5的方法中，对多个底纹图案分配水 印信息的比特值，向背景底纹图像上的一定区域二维地嵌入水印信息的 比特图案，在进行所嵌入的水印信息的检测时，由于扫描仪装置读入时 的噪声和纸的污渍，存在针对水印信息的比特图案的底纹图案检测精度 下降的问题。
在所述专利文献5中，对背景底纹区域重复嵌入比特图案，在检测 时重复检测该图案，由此提高精度。为了利用该方法进行稳定的检测， 需要在印刷文件的文字区域和与潜影区域不重合的位置处重复配置由比特图案构成的水印嵌入用块。但是，当在印刷文件上余白区域较少时， 不能顺利进行水印信息的嵌入及检测。因此，期望在更狭小的区域嵌入 水印信息。
第二，在所述专利文献1、 4、 5的带潜影的底纹水印图像的生成方 式中，为了进行利用了复印机功能的潜影印刷，需要以高于正常印刷的 分辨率构成潜影图案和底纹图案，生成高精细的底纹水印图像。具体地 讲，如果以作为可以进行潜影印刷的分辨率即600dpi构成背景底纹图像， 则可以以相同分辨率进行潜影印刷。
但是，文件扫描仪装置的600dpi的图像读入与300dpi的图像读入相 比，需要约4倍的读入时间，在需要扫描大量文件时不太现实。并且， 为了进行水印信息的稳定检测，需要利用多值进行印刷后或复印后的文 件扫描，尤其在600dpi的图像读入时，为了读入水印而累积保存扫描图 像，这成为增大存储容量消耗的原因。
因此，在现实中期望把水印检测时的文件扫描仪装置的分辨率设定 为与印刷时不同的更低的分辨率。
第三，所述专利文献1中的带潜影图像，由于对潜影用的孤立点图 案存在设定为与底纹部分的平均浓度大致相同的浓度这一限制，因此假 设采用在图案内随机配置数量与底纹用的点图案大致相同的点的方式。
但是，在根据所述专利文献1构成孤立点时，难以通过手工作业构 成具有所需要的点数量且均等配置了孤立点的潜影图案。因此，为了避 免产生印刷时或复印时的潜影颜色不均，需要预先生成包括潜影图案的 带潜影的底纹图像，然后进行试印刷，由此确认潜影的印刷颜色，并根 据需要进行再调整。
并且，在所述专利文献2所述的利用小点和大点的组合获得潜影效 果的带潜影底纹水印方式中，为了进行复印后的水印检测，必须对点不 会因复印而消失的大点嵌入水印。
大点与潜影用的小点相比，在印刷时容易显眼，并且考虑到低分辨 率的扫描，通过嵌入水印形成的大点位置的变化量也需要设定得较大。 因此，专利文献2存在以下缺点，在嵌入水印时，利用大点构成的区域容易产生不均匀: 专利文献l: 专利文献2: 专利文献3: 专利文献4: 专利文献5: 专利文献6:
有碍外观的均匀性。
日本特开2001—346032号公报 日本特开2004—223854号公报
日本特开2003 — 101762号公报(第3628312号专利) 日本特开2002—305646号公报 日本特幵2003—283790号公报 日本特开平7—231384号公报

发明内容
本发明的课题在于提供一种背景底纹图像的生成方法，在利用复印 机复印后也能够稳定进行信息的读取。
本发明的背景底纹图像生成方法，通过对印刷文件的背景区域印刷 点图案来赋予背景底纹，其特征在于，在该方法中，准备两种底纹图案， 利用该两种底纹图案的组合，使显示信息的二值或多值的数值与结合了 多个该两种底纹图案的块相对应，按照背景底纹中包含的水印信息排列 与该二值或多值的数值相对应的块，由此生成背景底纹图像。
本发明的底纹图案作为赋予到印刷文件的背景区域中的背景底纹的 基本单位，其特征在于，该底纹图案包括用于检测嵌入背景底纹中的水
印信息的、由相邻点构成的线段、和复印时变为白色的孤立点。


图1是表示包含潜影图案的文件的印刷效果的图。
图2是表示本发明的实施方式的底纹图案的结构示例的图。
图3是表示本发明的实施方式的潜影用图案的结构示例的图。
图4是表示基于本发明的实施方式的水印信息的嵌入方法的图。
图5是表示纠错的实施方法的图(之一)。
图6是表示纠错的实施方法的图(之二)。
图7是表示水印的嵌入示例的图。
图8是表示印刷用背景图像的生成步骤的图。图9是表示块区分图案的示例的图。
图IO是表示扫描仪读入时的图案变化的图。
图11是说明潜影用点图案的生成方法的图(之一)。
图12是说明潜影用点图案的生成方法的图(之二)。 图13是说明本发明的实施方式提出的底纹图案的点图案的设计步 骤的图。
具体实施例方式
在本发明的实施方式中，为了解决上述专利文献1、 4、 5的图像生 成方式中存在的上述问题点，从以下三种观点来表示新研究出来的带潜 影的底纹水印图像的生成方法
(1) 关于水印的嵌入，确保效率的提高和检测的稳定性；
(2) 关于底纹，设定提高印刷时的外观上的均匀性、并且适合于进 行了复印处理和扫描处理的状态下的水印检测的底纹图案；
(3) 关于潜影，可以设定在印刷时和复印时分别浓淡均匀的潜影图案。
关于第1观点，在嵌入水印信息时，以在纵横方向配置了nxm个单 位的相当于2值的底纹图案的、常数倍尺寸的底纹图案(以下称为纵横 数倍尺寸的底纹图案)为单位，作为对水印信息的比特值附加了冗余性 的多值比特信息嵌入图案。由此，可以进行纠错，同时实现水印嵌入的 效率化和检测时的稳定性，使得水印信息在底纹图案中的嵌入成为可能。
并且，关于第1观点，在向带潜影的底纹图像区域嵌入水印信息时， 关于成为水印信息的嵌入部分的先头的底纹图案，使用用于确定水印信 息所嵌入的区域的、专用的区域确定用底纹图案。在以由nxm个单位构 成的纵横数倍尺寸的底纹图案为单位的、水印信息嵌入区域的先头，嵌 入特定的底纹图案，由此可以正确检测水印检测区域的开始位置/结束位 置。
关于第2观点，例如对以600dpi印刷的带潜影文件，为了在利用扫 描仪装置进行更低分辨率的扫描时也能够稳定进行水印检测，在生成水印图像时，在生成底纹图案的同时预先生成以更低分辨率扫描时的适当 的水印检测规则。经过事前预测检证该检测性能的步骤，可以以统计性 的图案检测为基础实现稳定的水印检测。
关于第3观点提供以下方法，对于潜影图案，确定是否在印刷时和 复印时双方都满足不产生颜色不均的条件、以及如何均等配置孤立点。 利用该方法，可以对想要在水印嵌入时使用的底纹图案生成合适浓度的 潜影图案。
在本发明的实施方式中，利用与上述专利文献l、 4、 5相同的方式， 根据潜影图案和底纹图案的组合实现潜影印刷。
图1是表示包含潜影图案的文件的印刷效果的图。
在文件中，背景底纹区域ll的周围印刷有预定的底纹图案，其中设 有描画文件文本的区域10。并且，描画文件文本的区域10也是嵌入潜影 的区域12，通过按照预定方法改变底纹图案来形成潜影图案。
例如，使用基于孤立点的潜影图案和利用相邻点构成的底纹图案。 在文件的背景区域的潜影区域12中，描画由孤立点形成的潜影图案。并 且，在背景底纹区域ll中，根据由相邻点构成的底纹图案的组合进行描 画。
图2表示本发明的实施方式的底纹图案的结构示例，图3表示本发 明的实施方式的潜影用图案的结构示例。
上述结构示例均把像素尺寸设为12x12像素，把构成底纹图案的点 数设为10点。图2 (a)和图2 (b)的底纹图案通过使比特"O"对应其中 任一个、使比特"r，对应另一个来表现信息。在图2 (a)、 (b)中，示出 沿正中间分离对角线方向的斜线后的花纹和在与斜线相反的对角线方向 上设置孤立点的情况。
另外，为了使底纹图案和潜影图案良好适合，在本实施方式中，说 明底纹图案和潜影图案构成为纵横方向相同尺寸的位图的情况。此外， 在已进行潜影描画的情况下，在底纹区域11和潜影区域12的边界部处， 如果允许底纹图案的一部分覆盖潜影图案，则不需要将底纹图案和潜影 图案特别限制为相同尺寸。下面，说明本发明的本实施方式中的水印嵌入区域(潜影区域12)。
在本发明的实施方式中，假设根据利用扫描仪装置读入印刷物和复 印物双方得到的图像来进行水印信息的检测。在复印时使用潜影区域12 变白的孤立点图案(图3中的潜影图案)的情况下，只要将水印信息分 配到复印时图案不会消失的背景区域11中即可。相反，在复印时想要使 背景区域11变白并仍旧保留潜影文字12的情况下，在背景区域11中分 配孤立点图案(图3中的潜影图案)，在潜影文字区域12中分配利用相 邻点图案构成的底纹图案(图2 (a)、 (b)中的底纹图案)。在本实施方 式中，说明向背景区域ll的底纹图案中规则地嵌入水印信息的情况。
在上述专利文献l中采用以下方法，作为两种底纹图案，例如使"\"、 "/'这两种斜线分别对应"0"、"l"，在既定尺寸的块内重复排列这两种图案， 由此在块内的既定区域中通过二维配置来表现水印信息的比特图案。
对此，在本发明的实施方式中，单独生成并使用孤立点图案(图3) 和多个相邻点图案(图2 (a)、 (b))，以使满足印刷时的易于观察性及通 过复印机的复印处理底纹图案形成为适合于更低分辨率的扫描仪的读入 的形状。
以下，说明针对上述专利文献1的本发明的实施方式的底纹图案的 优越性。
在本发明的实施方式中，在所构成的底纹图案(图2 (a)、 (b))中， 相比上述专利文献l的"\"、 "/，，两种图案彼此的观觉上的均匀性增加， 在远看时感觉好像配置了相同图案，所以具有难以发现这些图案中描画 的潜影文字的优点。即，通过向对角方向添加孤立点，可以获得在远看 时能够看到正方形格状花纹的效果，因此感观上的均匀性增加，并且也 适合于提高检测水印信息所需要的底纹图案的位置检测精度。
并且，在利用复印机复印底纹图案(图2 (a)、 (b))时，孤立点图 案被删除，变为"V'、 "/'的单纯的图案，所以容易实现与专利文献1相同 程度的水印检测。另夕卜，在对"一"、"("的纵横图案添加小点来构成"+" 和"* I *"的底纹图案时，也能够获得相同的效果。
并且，在直接利用扫描仪读入采用添加了孤立点的底纹图案(图2(a)、 (b))的印刷物时，如果确认了孤立点部分的变化图案，则可以推 测印刷时的分辨率。例如，在孤立点部分是600dpi下的1点时，在扫描 仪装置的读入中，点未必被删除。但是，与300dpi下的1点印刷相比， 由于600dpi中的1点印刷的每单位面积的浓度较低，所以相应区域的平 均浓度降低，而与扫描仪装置的处理方式无关。因此，通过把原来的2 值图像作为输入并利用扫描仪装置读入，在出现了通过像素平均等縮小 处理不能表现的低浓度区域的情况下，可以判断为印刷时的分辨率高于 扫描仪的分辨率。
在想要通过复印保留潜影部分12的情况下，在背景部分11使用孤 立点图案(图3)，在潜影文字区域12使用利用相邻点构成的底纹图案(图 2 (a)、 (b))，可以嵌入水印信息。但是，为了向潜影文字区域12嵌入 水印信息，需要以较大字体尺寸描画潜影文字，以使得潜影文字充分包 括在嵌入水印信息的块尺寸中。 一般认为在背景区域ll中嵌入底纹和水 印信息比较合适，所以以下说明向背景区域嵌入底纹水印信息的方法。
图4表示基于本发明的实施方式的水印信息的嵌入方法。
在本发明的实施方式的嵌入水印信息的实施方式中，水印的嵌入采 用将分配了"0"、 "l"这两个值的两种底纹图案纵横排列2x2合计4个的、 2倍尺寸的底纹图案(图4 (a)、 (b))。更加普遍而言，可以使用通过横 向配置m个纵向配置n个合计mxn个得到的、纵横数倍尺寸的底纹图案。 关于这种中间尺寸的底纹图案，例如，为了方便把2x2个的情况称为"2 倍尺寸的底纹图案"等。
关于水印信息的比特嵌入，例如上面所述，把将4个底纹图案配置 成正方形的2倍尺寸的底纹图案(T14、 T15)为单位来进行。由此可以 自由控制比特嵌入的冗余度。例如，
关于上段下段的各2个排列，在把图2 (a)设为"0"、把图2 (b) 设为"l"的情况下，在形成以下排列状态时，
"00; OO，，-O (图4 (a))
"11; 11"=>1 (图4 (b))
对每4个底纹图案分配1比特水印信息，可以把剩余的3比特用于
ii提高读入码的稳定性。即，在4个"o"和"r的组合中，可以只表现"o"和"r， 所以能够进行纠错。
例如，在读入这样生成的图案时，2倍尺寸的底纹图案(图4 (a)、 (b))中的4个应该全部表示相同的值，但由于扫描时产生的噪声，有 可能导致一部分比特不清楚，所以对于构成该2倍尺寸底纹图案的4个 底纹图案的全部检测结果，例如通过采取服从多数的方法，从而可以容 易地实现鲁棒的水印检测。
并且，在使用这种2倍尺寸的底纹图案的情况下，
关于上段下段的各2个排列，
'00;00，，30
;11;11，，=>1
;01;01"=>2
10;10"=>3
00;11，，=>4
11;00，，=>5
10;01，，=>6
01;10"37
也可以在上述2个的基础上，追加0和1的个数相等的图案，以8 值分配水印信息。例如，在该情况时，针对3比特水印信息，分配1比 特的错误检测用比特。具体地讲，把想要进行嵌入的水印信息转换为八 进位数，以8值(3比特)单位赋予水印信息，由此与2值时相比，可以 在更狭小的底纹区域中嵌入水印信息，同时对细微噪声也可实施比较鲁 棒的检测。
例如，在0代表"\"(图2 (a)中的底纹图案)、l代表"/'(图2 (b) 中的底纹图案)时，8值的嵌入图案被表现为以下形状的合计8种的2倍 尺寸的底纹图案。
0:\\ l:〃 2:/ 3:/\ 4:\\ 5:〃 6:八7:/
\\ 〃 / /\ 〃 \\ / /\
这样，例如把由4个底纹图案组成的2倍尺寸的底纹图案(图4 (a)、
12(b))作为水印的嵌入单位，从而可以取得检测稳定性与嵌入高效性的 平衡地来进行水印信息的嵌入。
在本实施例中，说明了采用将4个底纹图案(图2 (a)、 (b))排列 成正方形图案的情况，但是在水印信息的嵌入中，用作水印信息的嵌入 单位的底纹图案的个数没有制约。例如，可以使用将底纹图案纵横方向 排列4x2合计8个的图案、或者纵横方向排列4x4合计16个的图案，来 嵌入水印信息。这样，如果把排列了多个底纹图案的中间图案作为水印 嵌入单位，则可以提高水印检测时的服从多数的精度，或者增加纠错比 特数。
图5和图6表示纠错的实施方法。
如图5所示，利用排列了mxn个(例如2x2个)水印图案的图案， 表现l比特的水印。即使构成水印比特的mxn个中、半数以下(=小于 等于(mxn) /2-1个)的水印图案翻转，在检测时也允许为比特0， 1。 由此，可以应对细微的纸污渍等局部噪声。
并且，如图6所示，使用图案全部相同或者两种图案数量相同的图 案，利用多值表现水印信息。图6中的2 7的图案如果存在一定数量以 上，则判断为多值嵌入。由此，在多值嵌入的情况下，左侧的错误检测 判断用图案(前一页中的纠错用图案)出现一定数量次以上时，判断为 检测精度不够。即，使用图6 (b)的图案作为纠错用图案。
下面，考虑在一定的二维空间区域中配置排列这种图案的情况。
图7是表示水印的嵌入示例的图。
例如，作为水印的嵌入单位，在每单位块中以2值嵌入400比特的 信息时，使用相当于"O"、 'T'的2倍尺寸的底纹图案(图4 (a)、 (b))， 根据比特值的内容，将其排列在20x20个的正方块内即可。作为一例， 图7表示25xl6的块的结构示例。'
并且，为了在每单位块中以8值(3比特)嵌入400比特的信息， 至少需要134个2倍尺寸的底纹图案。在该情况时，嵌入水印的块的大 小，与2值时的25xl6相比，8值时可以削减到15x9左右。
假设底纹图案是12x12像素，则2倍尺寸的底纹图案为24x24像素。因此，在以2值嵌入400比特时，每1块需要600x384像素(图7)。另 一方面，在以8值嵌入400比特时，每l块需要360x216像素。
另外，上述情况是600dpi的印刷时的像素尺寸，在利用扫描仪以 300dpi对相同底纹图像数据进行读入时，底纹图案被縮小为6x6像素，2 倍尺寸的底纹图案被縮小为12x12像素。并且，关于水印的嵌入尺寸， 在2值嵌入时为300x162像素，在8值嵌入时为180x108像素。
这样，例如在嵌入400比特的水印信息时，将2倍尺寸的底纹图案 排列400个，以下把嵌入了 400比特的水印信息的区域称为水印嵌入块。
作为把这种水印嵌入块配置在文件的印刷用位图中的方法，例如可 以在背景区域中全面铺满嵌入了信息的水印嵌入块。例如，对于排列了 25x16个2倍尺寸底纹图案的水印嵌入块，可以在A4纸上排列纵10x横 10合计100个这样的块。
关于同时实现背景底纹图像中的水印嵌入和潜影文字的描画的方 法，例如可以按照专利文献l记载的方法。
图8是表示印刷用背景图像的生成步骤的图。
具体地讲，在生成底纹图案(1)后，将其复制生成2倍尺寸的底纹 图案(2)，按照以下步骤覆盖潜影图案(3)。
(1) 使用指定字体，在2值位图上利用黑文字描画潜影的文字内容。
(2) 参照上述2值位图上的各个像素，在某个像素是潜影文字的黑 点时，事先利用上述方法准备的潜影图案被视为将潜影用的2值位图放 大为底纹图像位图的分辨率，而描画在对应的位置。
该(2)的操作可通过在覆盖模式下进行位图的块转发处理而容易地 实现。例如，在使用Microsoft (注册商标)的Win32API的GDI函数时， 在调用以下内容时把转发模式设定为SRCCOPY即可(3):
BitBlt (复制目的地、复制目的地的X坐标、复制目的地的Y坐标，
转发范围的横宽、转发范围的纵宽，
复制源、复制源的X坐标、复制源的Y坐标、转发模式)。 通过把这样生成的带潜影的背景底纹图像用作实际印刷文件的背景 图像，可以进行嵌入了潜影和底纹水印的印刷。该操作依旧可以通过使用Win32API的GDI函数实现。但是，该情 况时不是覆盖模式，而只要在"或"运算模式下使2值图像的各个像素重 合即可。具体地讲，在输出画面上描画了印刷文件后，使用前述BitBlt 函数，合成带潜影的背景底纹图像。或者，可以在2值位图上描画了印 刷对象文件后，先在输出画面上描画带潜影的背景底纹图像，再在其上 重合重新根据印刷文件生成的2值位图。这样，如果把转发模式设定为 SRCPAINT，则可以获得对背景底纹图像和印刷文件图像的对应位置的像 素实施了"或"运算后的图像(4)。
通过以上步骤，可以利用2值位图生成带含有潜影的背景底纹水印 文件的输出图像。只在以600dpi等的特定分辨率印刷该位像时，能 够获得复印时的潜影效果(潜影部分变白)，所以优选预先在位像的 附带信息中设定印刷时的分辨率。并且，打印机需要在潜影印刷时参照 位像附带的分辨率指定，不进行放大及縮小地进行印刷。
下面，说明针对如上所述生成的带潜影底纹水印文件的水印检测步骤。
本发明的实施方式中的水印检测处理的目的不在于防止在复印机和 复合机等中的不正当复印，而在于从与PC终端连接的较低分辨率的扫描 仪读入带潜影底纹水印文件，并在PC上快速获取文件的印刷执行者等个 人ID等用于追踪文件出处的信息。为了该目的，需要能够可靠地检测到 眼睛看不到(不易识别)、而且在复印机的复印和扫描仪的縮小读入过程 中所嵌入的信息不会因为底纹图案的变形而消失的水印信息。
首先，如前面所述，在本发明的实施方式中，把例如以4个单位组 合了两种底纹图案(图2 (a)、 (b))的、2倍尺寸的底纹图案(图4 (a)、
(b))用作水印信息嵌入的最小单位。另外，在本发明的实施方式中， 使用2倍尺寸的底纹图案进行了说明，但是， 一般可以使用排列了 mxn 个图2 (a)、 (b)的底纹图案的图案。
为了使肉眼不易识别出底纹图案，关于底纹图案(图2 (a)、 (b)) 的像素尺寸，在本发明的实施方式中，假设为12x12像素尺寸、600dpi 的分辨率，来准备带背景底纹的图像。在以300dpi读入该图像的扫描文件数据中，底纹图案为6x6像素的尺寸。 图9是表示块区分图案的示例图。
在本发明的实施方式中，如前面所述，把水印的嵌入单位设为2倍 尺寸的底纹图案(图4 (a)、 (b))。因此，在检测水印时，在由于检测位 置的错位，错误检测到底纹水印的嵌入单位即2倍尺寸的底纹图案的区 分位置时，将不能获取水印信息。
为了解决该问题，在本发明的实施方式中，准备与2倍尺寸的底纹 图案(图4 (a)、 (b))相同尺寸的特殊的区分记号图案(图9)，并描画 在作为水印嵌入单位的水印嵌入块的先头位置(图7中左上部)。
关于该图案，优选一眼看来底纹图案的组合与作为2倍尺寸的底纹 图案的形状而假设的形状类似、并且通过机械检测能够明确确定图案的 差异的形状。例如，在底纹块是"/'"\"这两种时，作为与将其组合构成的"x" 标记相似的形状，使用2倍底纹图案尺寸的"x"图案(图9)。具体地讲， 通过判断"x"中央的点的连续性等形状特征，可以确定例如嵌入了 64比 特的水印信息的水印块的位置。
在连续配置水印嵌入块(图7)时，如果只在各个水印嵌入块(图7) 的开始位置(图7中左上部)添加该区分记号图案(图9)，通过确定位 于配置在上下左右的块的先头位置的相同区分记号图案(图9)，求出相 邻块的区分记号图案的距离(像素数)，从而也可以对应水印嵌入块(图 7)为可变长度的情况。
同样，当只在底纹图案的一部分嵌入水印信息时，除相应水印块的 先头位置(图7中左上部)夕卜，辨认位于该区分起动下部(图7中左下 部)、图7中右部、图7中右下部的区分记号图案(图9)，由此可以检测 嵌入背景底纹图像的任意位置处的任意尺寸的水印信息。
并且，在本发明的实施方式中，假设利用扫描仪读入，但是每个扫 描仪的读入方式根据情况而不同，与平板式相比，滚筒式扫描仪在读入 时容易产生线的变形。如上所述，在该实施方式中基于2倍尺寸的底纹 图案(图4 (a)、 (b))的嵌入的情况下，且在关于底纹图案(图2 (a)、 (b))的各边一半以上的扫描仪读入时产生变形的情况下，将产生致命的检测错误。
针对这种问题，在本发明的实施方式中，如上所述，预先添加明确 示出水印嵌入块(图7)的嵌入位置的区分记号(图9)，把其作为线索，
假设构成水印块的全部2倍尺寸的底纹图案(图4 (a)、 (b))的位置。 在检测底纹图案时，以该2倍尺寸的底纹图案(图4 (a)、 (b))为中心 寻找数个像素的偏移的范围。其结果，可以校正细微的检测位置的偏移， 同时检测水印信息的比特值。如上所述，在利用2倍尺寸的底纹图案(图 4 (a)、 (b))嵌入水印信息时，也能够实现稳定的水印信息检测。
下面，说明本发明的实施方式的底纹图案(图2 (a)、 (b))的点图 案的配置特征。
该图案在本发明的实施方式中构成为，针对以600dpi印刷的带潜影 文件，即使在复印机的复印基础上，进行更低分辨率的扫描时也能够稳 定进行水印检测。
首先，作为底纹图案的基本制约，可以列举在利用复印机复印潜影 印刷那样的细微点的印刷纸时，处理结果在读入方向和相对读入方向垂 直的方向不相同。
例如，"一"标记和"I "标记是使主体相同的图案旋转90度得到的。 但是，根据复印机的读入/印刷方向，复印后的两者未必保证相同。根据 这种原因，在本发明的实施方式中，为了抑制复印时的方向旋转90度时 的影响，使用与"/'和"\"相似的以斜线为基础的底纹图案。但是，如果把 采用考虑了复印机复印时的"一"和"I "各自的变化的检测规则作为前提， 则底纹图案也可以使用以"一"和"I "那样的纵横直线为基础的图案。
在此，单一的"/'和"\"在观察印刷结果时，斜线方向容易理解为图案， 比较容易清楚与潜影部分的差异。因此，在本发明的实施方式中，关于 打印机输出，为了提高视觉上的均匀性，使用在与斜线图案正交的位置 配置了复印时会消失的小点的图案(图2 (a)、 (b))。或者，也可以以 "一""I "为基础，把"+"和"* I *"(将'V'向左旋转后的图案)作为底纹图 案。
本实施方式示出的底纹图案(图2 (a)、 (b))在打印机上印刷时，可以获得底纹图案的倾斜成分以及针对每个底纹图案赋予了正方形的浓
淡的效果。根据该浓淡程度，底纹图案(图2 (a)、 (b))与专利文献1 的单纯的"\""/"图案相比，提高了视觉上的均匀性。另外，在直接扫描印 刷输出进行水印检测的情况下，通过检测相对黑底的白色格子状成分， 可以进行2倍尺寸的各个底纹图案(图4 (a)、 (b))的位置对准，所以 添加了小点的底纹图案(图2 (a)、 (b))比单纯的'V"/"图案更有效。 以下，说明生成这种底纹图案的方法。
在生成带潜影的水印图像时，为了生成适合于低分辨率读入的独特 的底纹图案，可以考虑按照底纹图案^复印产生的形状变化^低分辨率 扫描产生的縮小的步骤，来产生图案的变化。因此，只要生成预测这种 变化过程的图像即可。例如生成经过以下处理的图像，即，实施用于删 除细微的孤立点的噪声去除处理，再考虑读入时的点偏移而改变条件进 行与扫描仪的分辨率相对应的縮小处理。
图IO是表示扫描仪读入时的图案变化的图。
例如，图IO表示把本实施方式的底纹图案(图10 (a))作为素材应 用了縮小处理后的结果(图10 (b)表示间疏(間引含)处理，图10 (c) 表示平均处理)、与实际扫描结果(图IO (d))的对比。
通过目视确认该图像，而不必经过印刷、复印、扫描的步骤，即可 确认生成有底纹的图案是否适合于假定分辨率下的读入。
在检测时，使用如上所述生成的縮小图像作为对比用的模板比较妥 当。并且，本发明的实施方式的对比图像是细微的点，所以也可以根据 统计规则确定图案检测方法。所说基于统计规则的图案检测方法的确定， 例如利用上述方法，针对从一方底纹图案(例如图2 (b))仿真生成的縮 小图像，设定多个适当形状的掩码图案(maskpattern),对存在于各个掩 码中的像素的像素例如求出亮度平均，由此判断哪个掩码图案有效。
下面，说明潜影图案(图3)的点图案的生成方法。潜影图案由在 视觉上具有与底纹图案相同的浓度、并且与点图案相互离开一定距离以 上以便通过复印处理被删除的孤立点构成。
当图案内存在偏斜时，将在印刷时或复印时的双方产生颜色不均。关于潜影用点图案，如果点配置不均匀，则潜影区域会在印刷时产生细 微的不均。其结果，复印时的浓淡变化不固定，将成为斑点花纹。因此， 作为制约条件，在计算潜影图案中的点的距离时，假设上下和左右是相 连的，在计算点间距离中各个点之间的距离时，为了使两个点之间的距 离达到一定阈值的值以上，在构成点的格子上进行调整即可。
关于该孤立点的配置，例如可以应用釆用弹性模型将点图案均匀配 置后，将各个点分配在最近的格子点上的方法。
或者，在各个点位于格子上这一前提条件下，按照以下步骤校正格 子上的点配置。
算法的概况如下所述。
(1) 求出所有点之间的距离中的最短者。
(2) 在延伸该最短距离的方向寻找点的移动目的地。 关于相应点的移动目的地，当与临近点的距离在一定值以下时，将
不适合作为潜影用的孤立点，所以从候选移动目的地中去除。
(3) 使相应点在扩大与临近点之间的距离的方向进行移动。
(4) 关于移动结果，通过重复上述操作，如果某个点与其他点的最
短距离之差大致恒定，则结束。
按照以上歩骤，可以大致均等地配置孤立点。
图11和图12是说明潜影用点图案的生成方法的图。 在通过手工作业进行点配置时，需要印刷确认配置是否均匀，将花 费吋间。在点数量增多时，很难通过手工作业确定均匀的配置。因此， 需要在以下制约条件下自动确定指定点数量的点配置的算法。
确定配置的制约条件
1) 与临近点的距离在一定值以上
2) 也考虑与上下左右的相邻图案(重复同一图案)上的点之间的距 离来配置潜影点
以下，参照图11和图12说明生成在mxn点尺寸的潜影图案上配置 p个点时的潜影图案的算法。
步骤l:准备mxn的潜影图案用排列，在任意位置放置第l个点。步骤2:在距已经配置的点纵横合计3以上的任意位置配置第n(<p)个点。图11中的中间点周边的x符号表示判断为距离在2以下，不配置点。 步骤3:重复步骤2直到n-p。步骤4:考虑向相邻区域的重复，计算p个中的第q个点与第r个点 的距离d (q、 r)。 g卩，假设旁边也存在当前正在生成的潜影图案，也求 解距相邻潜影图案内的点的距离。步骤4包括以下步骤4.1 步骤4.3。步骤4.1:计算点图案区域内的q与r的距离。在q的坐标是(Xq， Yq)， r的坐标是(Xr， Yr)时，d(q,rW"((Xq-Xr)2+(Yq-Yr)2)步骤4.2:在将点图案分割为四部分的区域(A、 B、 C、 D:参照图 12 (a))中，在点q所属的区域例如是C时，在下方5个相邻区域中求 出对应点r的点的位置，把与q最近的点设为r'，求出q与r'的距离(参 照图12 (b))。d(q,rX((Xq-Xr，)2+(Yq-Yr,)2).，其中，(Xr，， Yr，)表示r'的坐标。步骤4.3:把q与r的距离设为步骤4.1和步骤4.2中的较小者。 d (q， r) =min (d (q， r)， d (q， r，)) 然后，转入以下处理。步骤5:针对p个中的所有q与r的组合，按照步骤4所示计算距离 min (d (q， r)， d (q， r，))。步骤6:把针对所有q， r的组合的d (q， r)的值中位于相邻位置者 (预定阈值dO以下者)全部作为移动对象。把这两点例如设为s和t。步骤7:对所选择的所有s和t求出排斥力fr。艮P，在把两点的实际距离设为d (s， t)，把上述步骤6的阈值距离 设为d0时，fr(d(s,t))-K((dO-d(s,t))/d(s,t))2 (K为常数)(d(s，t)芸dO时) fr(d(s,t))-0 (d(s,t)〉d0时)步骤8:在S， t的组合中选择上述排斥力最大者，并向该排斥力消 失的方向(具体地讲是在S， t所在的轴上使S和t同时向相反方向)移动。 如果超过阈值，排斥力消失，则停止。步骤9:重复上述步骤4 步骤8，使全部两点之间的排斥力消失。 根据以上算法，可以自动设计潜影图案的点图案。图13是说明本发明的实施方式提出的底纹图案的点图案的设计步骤的图。首先，在步骤S10中，用户生成任意的底纹图案。此时使用GUI工 具。在步骤Sll中，用户指定扫描仪的分辨率。在步骤S12中，根据底 纹图案的构成分辨率(在上述实施方式中为600dpi)和扫描仪的读入分 辨率(在上述实施方式中为300dpi)，计算縮小率(倍率)。该计算可以 通过计算机自动进行。在步骤S13中，按照计算出的縮小率縮小底纹图 案。縮小方法为平均法(参照图10 (c))等，该处理也由计算机自动进 行。该縮小图像是图案变化的预测图像。在步骤S14中，使用縮小后的 底纹图案，构成底纹图案并使计算机描画。在步骤S15中，用户选择縮 小图案的检测规则(框线的大小和方格掩码的类型等)。在步骤S16中， 用户将框线和方格掩码重合在縮小底纹图案上，由此计算重合程度。该 处理使计算机计算与掩码重合的点的亮度的总和。在步骤S17中，判断重合程度(总和的值)是否在阈值以上。如果步骤S17的判断为"是"， 则判断为检测规则有效。在步骤S18中，在判断为检测规则有效的情况 下，用户釆用该底纹图案。然后，在步骤S19中，把所选择的掩码用作 对应指定分辨率的检测规则。在步骤S20中，判断是否存在利用其他分 辨率读入该底纹图案的可能性。在步骤S20中，在不存在其他分麵率的 读入的情况下，结束生成。在步骤S20中，在判断为存在其他分辨率的 读入的情况下，转入步骤Sll，重复自此以后的步骤。当步骤S17的判断 为"否"，即判断为检测规则无效的情况下，在步骤S21中，使用户判断 是否变更检测规则。在步骤S21中，在设为变更检测规则的情况下，返 回歩骤S15进行处理。在步骤S21中，在设为不变更检测规则的情况下， 在歩骤S22中，使用户判断是否修正底纹图案。在步骤S22中，在设为不修正底纹图案的情况下，结束处理。在步骤S22中，在设为修正底纹 图案的情况下，返回步骤SIO，重新生成底纹图案。
根据以上所述的本发明的实施方式，在嵌入水印信息时，把纵横分 别排列了数个相当于2值的底纹图案的纵横数倍尺寸的底纹图案作为单 位，向水印信息的比特值嵌入加了冗余性的多值比特信息。由此，在嵌 入底纹水印时，能够削减嵌入区域并获得检测时的稳定性。并且，在向 底纹图像嵌入水印信息时，水印嵌入块的先头部分使用用于确定嵌入区 域的底纹图案。由此，能够进行水印检测区域的开始位置/结束位置的正 确检测，提高水印的检测精度。
关于底纹图案，在生成水印图像时，假设以较低分辨率扫描，预先 生成合适的水印检测规则。在统计性的图案检测或者模板匹配中使用图 案变化的预测图像，由此实现检测的稳定性。
关于潜影图案，确定满足在印刷时和复印时的双方都不产生颜色不 均的条件的、孤立点的均匀配置。根据该方法，针对底纹图案可以获得 合适的潜影图案，所以能够提高带潜影的底纹水印文件的输出质量。
权利要求
1.一种背景底纹图像生成方法，通过对印刷文件的背景区域印刷点图案来赋予背景底纹，其特征在于，在该方法中，准备至少两种底纹图案，利用该至少两种底纹图案的组合，使显示信息的二值或多值的数值与结合了多个该至少两种底纹图案的块相对应，按照背景底纹中包含的水印信息排列与该二值或多值的数值相对应的块，由此生成背景底纹图像。
2. 根据权利要求1所述的背景底纹图像生成方法，其特征在于，使所述块的所述底纹图案的组合与所述显示信息的二值或多值的各个数值 相对应，通过检查该对应关系，可以进行纠错。
3. 根据权利要求2所述的背景底纹图像生成方法，其特征在于，对 所述块中包含的所述底纹图案的类型采取服从多数的方法来进行所述纠 错。
4. 根据权利要求1所述的背景底纹图像生成方法，其特征在于，在 按照所述水印信息进行的所述块的排列的先头位置，附加与所述至少两 种底纹图案不同的信息区域检测专用图案。
5. 根据权利要求1所述的背景底纹图像生成方法，其特征在于，使 用在预定的制约条件下配置了点的潜影用图案，在由所述至少两种底纹 图案的排列构成的背景底纹中嵌入潜影。
6. 根据权利要求5所述的背景底纹图像生成方法，其特征在于，所述制约条件下的配置是均等配置。
7. 根据权利要求1所述的背景底纹图像生成方法，其特征在于，所 述底纹图案包括用于检测水印信息的由相邻点构成的线段、和在复印时 变为白色的孤立点。
8. —种底纹图案，其作为赋予到印刷文件的背景区域中的背景底纹 的基本单位，其特征在于，该底纹图案包括-用于检测嵌入背景底纹中的水印信息的由相邻点构成的线段；以及在复印时变为白色的孤立点。
9. 根据权利要求8所述的底纹图案，其特征在于，所述线段是中央 部分被删除的、底纹图案的对角方向的线段，所述孤立点配置在与该线段不同的对角方向、相对该线段对称的位 置处。
10. 根据权利要求9所述的底纹图案，其特征在于，组合通过使形 成有所述线段的对角线方向不同而生成的两种底纹图案，从而表现嵌入 背景底纹中的水印信息。
11. 一种底纹图案的设计方法，该底纹图案构成赋予到印刷文件的背 景区域中的、被嵌入了水印信息的背景底纹，其特征在于，该底纹图案的设计方法包括(a) 将所赋予的底纹图案转换为分辨率与印刷时不同的图像，(b) 对该转换后的图像应用底纹图案的预定的检测规则，(c) 判断该检测规则的应用结果是否是可以检测出底纹图案，(d) 在应用该检测规则不能检测出底纹图案的情况下，变更该检测 规则，或者变更底纹图案，(e) 通过重复上述步骤(a) (d)，确定合适的底纹图案和检测规则。
12. —种背景底纹图像生成装置，其通过对印刷文件的背景区域印 刷点图案来赋予背景底纹，其特征在于，该背景底纹图像生成装置具有输入两种底纹图案的输入单元；以及背景底纹图像生成单元，其利用该两种底纹图案的组合，使显示信 息的二值或多值的数值与结合了多个该两种底纹图案的块相对应，按照 背景底纹中包含的水印信息排列与该二值或多值的数值相对应的块，由 此生成背景底纹图像。
全文摘要
形成纵横分别排列了多个底纹图案的基本单位的块，以便可以从所印刷的底纹图案中稳定读取嵌入信息。对该块分配二值或多值的数值来表现信息。在对由2×2底纹图案构成的块分配了二值的数值(比特)的情况下，在读取块时，即使块内的底纹图案的读取错误，在错误只出现于一个底纹图案时，可以进行纠错。并且，各个底纹图案构成为在对角方向描画中央被删除的斜线，在与斜线不同的对角方向配置孤立点。由此，可以确保扫描仪读取后的嵌入信息的读取稳定性，并确保印刷物在视觉上的均匀性。
文档编号H04N1/387GK101297544SQ20058005194
公开日2008年10月29日 申请日期2005年10月25日 优先权日2005年10月25日
发明者增井诚生, 阿南泰三 申请人:富士通株式会社