一种防伪水印生成方法、装置、电子设备和存储介质与流程

本发明涉及数字防伪技术，尤其涉及一种防伪水印生成方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术：

二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

但是二维码的编码和解码是行业标准，二维码容易被复制伪造，二维码的使用更多是用于可公开信息的载体或访问链接的载体，不能用于身份合法性验证。

技术实现要素：

本发明提供一种防伪水印生成方法、装置、电子设备和存储介质，以实现基于二维码的身份合法性验证。

为实现上述设计目标，本发明第一方面提供一种防伪水印生成方法，该方法包括：

从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；

将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；

将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；

通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；

通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；

将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像。

其中，所述将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块，具体为：

对所述分区图像进行小波变换，将小波变换后的分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块；或，

对所述分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块。

其中，所述方法还包括：

将所述待处理的二维码灰度图像和所述水印的灰度图像关联保存到服务器；

所述将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像之后，还包括：

从待识别的二维码灰度图像中根据二维码读取规则提取对应的服务器保存信息，从所述待识别的二维码灰度图像的水印嵌入区域读取水印图像；

根据所述服务器保存信息获取从所述服务器获取对应的水印的灰度图像；

比较读取到的水印图像与获取到的水印的灰度图像的相似度；

根据所述相似度确认所述待识别的二维码灰度图像的合法性。

其中，所述水印嵌入区域为全图像区域、右下角区域或中心区域。

其中，所述预设嵌入方式为对角式嵌入和分块式嵌入中的一种。

本发明第二方面提供一种防伪水印生成装置，该装置包括：

分区图像提取单元，用于从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；

分区图像分块单元，用于将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；

水印图像分块单元，用于将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；

分块对应关联单元，用于通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；

图像嵌入单元，用于通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；

水印图像生成单元，用于将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像。

其中，所述分区图像分块单元，具体用于：

对所述分区图像进行小波变换，将小波变换后的分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块；或，

对所述分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块。

其中，所述装置还包括：

图像关联保存单元，用于将所述待处理的二维码灰度图像和所述水印的灰度图像关联保存到服务器；

图像信息读取单元，用于从待识别的二维码灰度图像中根据二维码读取规则提取对应的服务器保存信息，从所述待识别的二维码灰度图像的水印嵌入区域读取水印图像；

服务器访问单元，用于根据所述服务器保存信息获取从所述服务器获取对应的水印的灰度图像；

相似度比较单元，用于比较读取到的水印图像与获取到的水印的灰度图像的相似度；

合法性判断单元，用于根据所述相似度确认所述待识别的二维码灰度图像的合法性。

其中，所述水印嵌入区域为全图像区域、右下角区域或中心区域。

其中，所述预设嵌入方式为对角式嵌入和分块式嵌入中的一种。

本发明第三方面提供一种电子设备，该电子设备包括：

存储器以及一个或多个处理器；

所述存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面任一所述的防伪水印生成方法。

本发明第四方面提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第一方面任一所述的防伪水印生成方法。

本发明通过从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像，添加的水印与原有二维码的图像空间重合，无法通过提取二维码的信息复制，可以快速确认携带二维码的产品的真伪并进行复制来源的追溯。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种防伪水印生成方法的方法流程图；

图2为本发明实施例中提供的另一种防伪水印生成方法的方法流程图；

图3为本发明实施例中提供的防伪水印生成方法中水印嵌入区域的位置示意图。

图4为本发明实施例中提供的一种防伪水印生成装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

首先对本申请实施例的应用场景进行介绍，该防伪水印生成方法可以有效实现产品防伪，将带水印的二维码印制到产品上或产品的包装上，通过专用的扫码工具扫描二维码，可以根据扫码结果中水印与真实水印的相似度确认该产品是否为真品。

请参考图1，其为本发明实施例中提供的一种防伪水印生成方法的方法流程图，如图所示，该方法包括：

步骤101：从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像。

待处理的二维码灰度图像是输入要携带的信息之后，通过通用的二维码生成算法生成的图像，在本方案中，对于初始生成的图像，需要进行范围处理避免灰度溢出，然后从处理后的图像中截取预设范围内的图像用于嵌入水印，该范围即为水印嵌入区域，该范围的参数主要有两个，一个是相对位置，另一个是尺寸。

步骤102：将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块。

为了使水印嵌入区域和水印顺利嵌入，需要对分区图像进行变换，例如小波变换和离散余弦变换，以对分区图像进行必要的图像压缩和图像增强处理，在变换的基础上再进行分块。

步骤103：将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块。

水印的分块规则与分区图像的分块规则相适应，以避免水印嵌入后改变分区图像的原有形状，即避免在原来空白的区域增加新的灰度块。

步骤104：通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系。

随机混淆算法可以理解成一种加密算法，可以随机将水印信息块对应到图像信息块，避免从带有水印的二维码中随意读取出水印。

步骤105：通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块。

对于单个水印信息块和图像信息块而言，可以采用多种嵌入方式完成嵌入过程，例如空域lsb算法，lsb是leastsignificantbit(最低有效位)的英文缩写。它的实现原理十分简单，数字彩色图像每个像素的数值都是使用3组8位二进制数来表示，修改最低位的数值对该点的颜色造成的影响几乎相当于零。又例如基于位平面理论的隐密算法，它将图像的每个比特位看作是一个平面，通过对不同平面的特征分析，选择位置进行信息的嵌入。

步骤106：将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像。

将嵌入水印信息块之后的图像信息进行反变换，然后对原有的水印嵌入区域进行替换，生成带有水印信息的二维码灰度图像，由此得到的二维码灰度图像中的水印图像与二维码本身的图像空间重合不分离，无法通过提取二维码信息重新生成的方法复制，进而也不影响二维码本身的图像的正常识别，即嵌入水印后图像仍能被二维码识别算法正常识别。并且通过变换后完成的水印嵌入对于旋转、平移和投影变形等具有一定保持能力，可用于拍照识别确认水印的存在和质量，水印的内容也可用于追踪识别伪造复制的来源。

本实施例通过从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像，添加的水印与原有二维码的图像空间重合，无法通过提取二维码的信息复制，可以快速确认携带二维码的产品的真伪并进行复制来源的追溯。

请参考图2，其为本发明实施例中提供的另一种防伪水印生成方法的方法流程图，如图所示，该方法包括：

步骤201：从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像。

水印嵌入区域最好为正方形区域，在具体实施时，水印嵌入区域可以是全图像区域、右下角区域或中心区域，全图像区域即选取整个二维码区域作为嵌入水印的部分进行水印嵌入；右下角区域即从二维码的右下角选取部分进行水印嵌入；中心区域即避开二维码图像的定位块，选取中心的正方形作为图像嵌入的区域。当然以上只是可选的方式，例如图3中的二维码图像可以选择左上区域，即401区域，也可以选择右下区域，即402区域。此外，除了对各个区域进行相同大小的嵌入，还可以对选择区域进行大小变换操作后进行嵌入。

步骤202：对所述分区图像进行小波变换，将小波变换后的分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块。

图像信息块的生成过程，除了步骤202中的实现方式，还可以直接对所述分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块。

步骤203：将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块。

步骤204：通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系。

步骤205：通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块。

其中，所述预设嵌入方式为对角式嵌入和分块式嵌入中的一种。

对角式嵌入即将水印信息块沿对应图像信息块的对角线从上向下，从右向左嵌入水印信息。分块式嵌入即将水印信息块嵌入图像信息块时，选取其中一个进行水印信息嵌入。

步骤206：将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像。

步骤207：将所述待处理的二维码灰度图像和所述水印的灰度图像关联保存到服务器。

为完成后续防伪的判断，将印刷到产品上的二维码图像和对应的水印的灰度图像关联保存的服务器，以作为扫码时的判断依据。

步骤208：从待识别的二维码灰度图像中根据二维码读取规则提取对应的服务器保存信息，从所述待识别的二维码灰度图像的水印嵌入区域读取水印图像。

在对待识别的二维码灰度图像进行识别时，先将采集到的图像进行灰度化、高斯平滑和二值化处理，得到可进行轮廓识别的图像。二维码的识别过程是标准操作，在此不做单独说明。

对于水印嵌入区域的灰度图像，根据步骤202中的生成方法，对应选择如下两种方式中的一种进行在先处理：1)对灰度图像进行小波变换，提取主分量后进行分块化离散余弦变换；2)对灰度图像直接分块化离散余弦变换。在先处理之后，基于前序嵌入时采用的嵌入算法进行信息提取得到多个水印信息块，然后按照随机混淆算法对应的key，对于提取的水印信息块进行组合恢复得到水印图像。

另外需要说明的是，在终端中实现该方案时，该步骤中对二维码的识别可以通过各种应用软件通过通用的二维码识别方案实现，如果要识别嵌入的水印，需要使用对应该水印嵌入方案的特定扫码工具进行扫码。

步骤209：根据所述服务器保存信息获取从所述服务器获取对应的水印的灰度图像。

在服务器中，二维码中的信息与水印的灰度图像(或者是水印的指纹特征)关联保存，当扫码得到二维码中的信息和其中嵌入的水印时，通过二维码中的信息访问服务器，获取该二维码对应的合法的水印的灰度图像。

步骤210：比较读取到的水印图像与获取到的水印的灰度图像的相似度。

在具体比较过程中，对服务器中保存的水印的灰度图像进行图像矩阵pca本征值分解，得到原始图像的特征指纹。同样，对读取到的水印图像进行图像矩阵pca本征值分解，得到读取到的水印图像的特征指纹，然后将两个特征指纹进行比对，依据比对算算，得到两者的相似程度。

步骤211：根据所述相似度确认所述待识别的二维码灰度图像的合法性。

如果相似度达到目标阈值，则表明读取到的水印图像与服务器中存储的水印图像的相似度足够高，认为携带该水印图像的产品是合法的；否则认为携带该水印图像的产品是不合法的，并且可以根据对应的二维码中携带的信息追溯该件产品的大致销售去向，对制售该不合法产品的大致范围进行定位。

在上述实施例的基础上，图4为本申请实施例提供的防伪水印生成装置的结构示意图。参考图4，本实施例提供的防伪水印生成装置具体包括：分区图像提取单元301、分区图像分块单元302、水印图像分块单元303、分块对应关联单元304、图像嵌入单元305和水印图像生成单元306。

其中，分区图像提取单元301，用于从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；分区图像分块单元302，用于将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；水印图像分块单元303，用于将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；分块对应关联单元304，用于通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；图像嵌入单元305，用于通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；水印图像生成单元306，用于将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像。

通过从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像，添加的水印与原有二维码的图像空间重合，无法通过提取二维码的信息复制，可以快速确认携带二维码的产品的真伪并进行复制来源的追溯。

其中，所述分区图像分块单元302，具体用于：

对所述分区图像进行小波变换，将小波变换后的分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块；或，

对所述分区图像进行分块化离散余弦变换，生成多个图像信息块。

其中，所述装置还包括：

图像关联保存单元，用于将所述待处理的二维码灰度图像和所述水印的灰度图像关联保存到服务器；

图像信息读取单元，用于从待识别的二维码灰度图像中根据二维码读取规则提取对应的服务器保存信息，从所述待识别的二维码灰度图像的水印嵌入区域读取水印图像；

服务器访问单元，用于根据所述服务器保存信息获取从所述服务器获取对应的水印的灰度图像；

相似度比较单元，用于比较读取到的水印图像与获取到的水印的灰度图像的相似度；

合法性判断单元，用于根据所述相似度确认所述待识别的二维码灰度图像的合法性。

其中，所述水印嵌入区域为全图像区域、右下角区域或中心区域。

其中，所述预设嵌入方式为对角式嵌入和分块式嵌入中的一种。

本申请实施例提供的防伪水印生成装置可以用于执行上述实施例提供的防伪水印生成方法，具备相应的功能和有益效果。

本申请实施例提供了一种电子设备，且该电子设备中可集成本申请实施例提供的防伪水印生成装置。图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。参考图5，该电子设备包括：处理器110、存储器111。该电子设备中处理器110的数量可以是一个或者多个，图5中以一个处理器110为例。该电子设备中存储器111的数量可以是一个或者多个，图5中以一个存储器111为例。该电子设备的处理器110和存储器111可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器111作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请任意实施例所述的防伪水印生成方法对应的程序指令/模块(例如分区图像提取单元301、分区图像分块单元302、水印图像分块单元303、分块对应关联单元304、图像嵌入单元305和水印图像生成单元306)。存储器111可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器111可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器111可进一步包括相对于处理器110远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

处理器110通过运行存储在存储器111中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的防伪水印生成方法，该防伪水印生成方法，包括：从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像。

上述提供的电子设备可用于执行上述实施例提供的防伪水印生成方法，具备相应的功能和有益效果。

本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种防伪水印生成方法，该防伪水印生成方法，包括：从待处理的二维码灰度图像中截取水印嵌入区域的分区图像；将所述分区图像按预设的变换分块规则生成多个图像信息块；将水印的灰度图像按预设的分块规则生成多个水印信息块；通过随机混淆算法建立所述图像信息块与所述水印信息块的对应关系；通过预设嵌入方式将所述水印信息块嵌入到所述图像信息块；将嵌入水印信息块之后的图像信息块进行反变换，并替换到所述水印嵌入区域生成带有水印信息的二维码灰度图像。

存储介质——任何的各种类型的存储器电子设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddrram、sram、edoram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的防伪水印生成方法，还可以执行本申请任意实施例所提供的防伪水印生成方法中的相关操作。

上述实施例中提供的防伪水印生成装置、存储介质及电子设备可执行本申请任意实施例所提供的防伪水印生成方法，未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的防伪水印生成方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。