基于二值圖像數(shù)字水印技術(shù)的票據(jù)防偽方法研究.pdf

1、保證票據(jù)的安全是維護國家經(jīng)濟正常運行的重要方面。傳統(tǒng)的票據(jù)防偽一般采用紙張防偽、油墨防偽、印刷技術(shù)防偽和制版防偽等手段，這些傳統(tǒng)的票據(jù)防偽手段在可以起到一定程度的防偽的效果，但是也存在著很多的不足，如何采用高效的數(shù)字方法對票據(jù)進行防偽已經(jīng)成為亟待解決的問題。票據(jù)在印刷過程中采用的是二值印刷，基于這一特點可以將票據(jù)圖像看成是二值圖像，然后采用二值圖像的水印技術(shù)對票據(jù)圖像嵌入數(shù)字水印。設(shè)計基于抗打印掃描的二值圖像水印方法是本文研究的重點，并

2、對其中涉及的翻轉(zhuǎn)點模型等也進行了研究。
　　二值圖像具有不同于灰度或彩色圖像的特殊性，即圖像只有黑白兩種像素值，與彩色和灰度圖像的像素范圍相比，這種非黑即白的特性導(dǎo)致了二值圖像的像素值沒有任何的冗余空間，這就給二值圖像水印技術(shù)帶來難點。根據(jù)人眼視覺系統(tǒng)模型，小幅度修改圖像少量像素的像素值并不會引起人眼的感知變化,由于彩色和灰度圖像的像素范圍較大，像素值的冗余空間較大，因此小幅度的修改其圖像的像素值不會產(chǎn)生引起人眼的注意。但二值圖像

3、只有黑白兩種顏色，像素值沒有任何的冗余空間，水印信息的嵌入即是把黑（白）色像素改為白（黑）色像素產(chǎn)生的視覺反差都是極大的，尤其是在圖像非邊界上的修改很容易引起人眼的注意，因此在二值圖像中嵌入水印信息要比在彩色圖像或灰度圖像上困難的多。
　　本文根據(jù)圍繞基于抗打印掃描的二值圖像水印方法的票據(jù)防偽這一主題展開了研究，文章主要包括下面的內(nèi)容：
　　1.乘性不變量模型對打印掃描過程用數(shù)學(xué)上的卷積過程來建模，通過這種模型推導(dǎo)出打印掃描

4、前后的一種不變量關(guān)系。但這種模型是不精確的模型，不變量很容易受到干擾，本文給出了乘性不變量模型的漏洞以及干擾的原因。推導(dǎo)并分析了打印掃描的乘性不變量模型，根據(jù)乘性不變量模型給出二值圖像的水印嵌入和提取算法，并且給出了如何在票據(jù)上應(yīng)用乘性不變量模型來進行票據(jù)的防偽。
　　2.本文提出了一種基于加性模型的打印掃描不變量，采用這種不變量來設(shè)計水印算法，基于加性模型的水印算法對二值圖像具有普世性，可以應(yīng)用于普通的二值圖像，并且打印掃描加性

5、模型是精確模型，提取水印信息的穩(wěn)定性要高于乘性模型。乘性不變量只能適用于字符二值圖像，也就是各字符圖像之間能夠精確的切分，因此不能應(yīng)用在普通的二值圖像上面。而且乘性不變量模型是一個不精確的模型，必須在一定的水印強度下嵌入水印信息否則由于乘性不變量模型的不精確造成的波動很可能使水印信息在打印掃描后不能正確的提取。針對上面兩個問題，該算法首先對二值圖像根據(jù)一定的約束條件進行圖像擴充，根據(jù)水印位數(shù)對擴充后的二值圖像進行下采樣形成二值圖像的縮略

6、圖。在縮略圖上根據(jù)打印掃描誤差擴散的加性疊加模型在可翻轉(zhuǎn)點上進行像素翻轉(zhuǎn)來嵌入水印。對各個嵌入水印的縮略圖進行采樣的變換逆變換得到嵌入水印的二值圖像。打印掃描后的圖像同樣進行圖像擴充并和下采樣得到縮略圖，通過比較每個縮略圖的黑色像素點數(shù)和縮略圖的平均像素點數(shù)可恢復(fù)水印信息。
　　3.針對已有像素翻轉(zhuǎn)方法僅適合小容量翻轉(zhuǎn)的問題，本文提出一種適用于二值圖像嵌入大容量水印的像素翻轉(zhuǎn)算法。該算法包括二值字體圖像的插值縮放、像素的連通平滑評