一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法及水印检测方法与流程

本发明涉及一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法及水印检测方法，属于水印技术领域。

背景技术：

传统的水印隐藏方法利用光栅的特性，可以在包装图像中隐藏水印图像；检测时通过选取特定线宽的光栅片，调整好光栅片的水平角度，就可以快速显现出隐藏的水印图像。但是传统的光栅片，如图1所示，只是在一个方向上对光的通过性产生变化，水印的应用有局限性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法，在商品包装区域隐蔽的添加水印图像，在不改变包装外观、印刷工艺的前提下，具有防伪功能，以及特殊的展示效果。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法，用于实现m1*m2长宽大小水印图像、在(m1*n1)*(m2*n2)长宽大小包装图像中的隐藏，n1、n2均为大于或等于2的整数，其特征在于，水印图像隐藏方法包括如下步骤：

步骤a.针对水印图像以其长和宽的方向、按p*p大小单位块进行矩形网格划分，获得(m1/p)*(m2/p)个单位水印块，然后进入步骤b；

步骤b.针对包装图像以长和宽的方向、按(p*n1)*(p*n2)大小单位区域进行矩形网格划分，获得(m1/p)*(m2/p)个单位区域，水印图像上单位水印块pi，j与包装图像上单位区域qi，j彼此相对应，1≤i≤(m2/p)，i为整数，1≤j≤(m1/p)，j为整数，pi，j表示水印图像上第i行、第j列的单位水印块，qi，j表示包装图像上第i行、第j列的单位区域；然后进入步骤c；

步骤c.分别针对包装图像上的各个单位区域，在单位区域中按预设规则或随机选择一个p*p大小的区域，作为待处理网格光栅，同时获取包装图像上各个单位区域的分布、以及各个单位区域中待处理网格光栅的分布，存储至用于该包装图像上水印获取的图像捕获装置上，然后进入步骤d；

步骤d.分别针对水印图像上的各个单位水印块，判断单位水印块的平均灰度值是否小于预设灰度阈值，是则用该单位水印块、针对其所对应包装图像上单位区域中的待处理网格光栅进行替换；否则针对该单位水印块所对应包装图像上单位区域中、除待处理网格光栅以外的区域，随机选择一个p*p大小的区域进行噪声添加；

完成上述针对水印图像上各个单位水印块的操作后，即实现水印图像在包装图像中的隐藏。

作为本发明的一种优选技术方案：所述p的取值为1个像素到10个像素。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤d中的预设灰度阈值为0.95。

本发明还要解决的技术问题是提供一种针对基于网格光栅的水印图像隐藏方法的水印检测方法，在商品包装区域隐蔽的添加水印图像，使得包装在不改变外观，印刷工艺的前提下，具有防伪功能，以及特殊的展示效果。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明所要解决的技术问题是提供一种针对基于网格光栅的水印图像隐藏方法的水印检测方法，针对用于该包装图像上水印获取的图像捕获装置，将图像捕获装置工作端指向包装图像表面，且图像捕获装置工作端光轴所在直线与包装图像表面相垂直，保持图像捕获装置姿态、并控制图像捕获装置沿其工作端光轴所在直线来回移动，图像捕获装置针对所捕获的图像，根据包装图像上各个单位区域的分布、以及各个单位区域中待处理网格光栅的分布，实时获取各个单位区域中待处理网格光栅图案，并按各个单位区域在包装图像的分布，将所捕获各个待处理网格光栅图案进行实时拼接，当所捕获待处理网格光栅图案的尺寸与p*p大小待处理网格光栅的尺寸成整数比例关系时，则图像捕获装置实时输出的图像，即为水印图像。

作为本发明的一种优选技术方案：所述图像捕获装置包括、且不限于手机、平板电脑。

本发明所述一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法及水印检测方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明所述一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法，借鉴光栅片的原理，在两个方向上使光的通过性都产生变化网格光栅策略，使得水印图像的隐藏性更好，除了可以隐藏二值水印外，也可以隐藏灰度水印，甚至彩色水印，可以在一个包装图像中隐藏多个水印图像，在不改变包装外观、印刷工艺的前提下，具有防伪功能，以及特殊的展示效果；同时还涉及水印检测方法，改用图像捕获装置进行检测，基于图像捕获装置已知按特定规律排布的网格位置信息，即可快速提取出隐藏的水印图像。

附图说明

图1是传统光栅片在某一个方向上使光的通过性发生变化示意图；

图2是基于本专利设计、包装图像大小是水印图像大小2*2倍时的网格光栅排布；

图3是基于本专利设计、包装图像大小是水印图像大小3*3倍时的网格光栅排布；

图4是实施例中大小为1180*440的水印图像；

图5是实施例中大小为3540*1320的包装图像；

图6是实施例中按p＝4像素时隐藏水印后的包装图像；

图7是实施例中图像捕获装置从印刷后的包装图像中提取的水印图像。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法，用于实现m1*m2长宽大小水印图像、在(m1*n1)*(m2*n2)长宽大小包装图像中的隐藏，n1、n2均为大于或等于2的整数，水印图像隐藏方法实际应用中，具体包括如下步骤：

步骤a.针对水印图像以其长和宽的方向、按p*p大小单位块进行矩形网格划分，获得(m1/p)*(m2/p)个单位水印块，然后进入步骤b；实际应用中，p的取值为1个像素到10个像素，p的取值与图像的分辨率有关，一般分块越小，即p越小，则水印的隐蔽性越高，但鲁棒性越低；分块越大，即p越大，则水印的隐蔽性降低，但鲁棒性增加。比如当包装图像的分辨率为1200dpi时，实际应用中，p＝4可以达到隐蔽性与鲁棒性的平衡。

步骤b.针对包装图像以长和宽的方向、按(p*n1)*(p*n2)大小单位区域进行矩形网格划分，获得(m1/p)*(m2/p)个单位区域，水印图像上单位水印块pi，j与包装图像上单位区域qi，j彼此相对应，1≤i≤(m2/p)，i为整数，1≤j≤(m1/p)，j为整数，pi，j表示水印图像上第i行、第j列的单位水印块，qi，j表示包装图像上第i行、第j列的单位区域；然后进入步骤c。

上述中，假设包装图像大小是水印图像大小的2*2倍或者3*3倍，则可以设计相应的网格光栅排布方法如图2和图3所示，如图2所示是包装图像为60*60，水印图像为30*30，按照p＝6进行水印分块，得到的网格光栅排布示意图；如图3所示的是包装图像为72*72，水印图像为24*24，按照p＝4进行水印分块，得到的网格光栅排布示意图；网格光栅排布的方法可以有很多种，图2和图3仅仅显示某一种特殊的网格光栅排布情况。

步骤c.分别针对包装图像上的各个单位区域，在单位区域中按预设规则或随机选择一个p*p大小的区域，作为待处理网格光栅，每一个区域内，有且仅有一个p*p大小的待处理网格光栅，同时获取包装图像上各个单位区域的分布、以及各个单位区域中待处理网格光栅的分布，存储至用于该包装图像上水印获取的图像捕获装置上，然后进入步骤d。

步骤d.分别针对水印图像上的各个单位水印块，判断单位水印块的平均灰度值是否小于预设灰度阈值，是则用该单位水印块、针对其所对应包装图像上单位区域中的待处理网格光栅进行替换；否则针对该单位水印块所对应包装图像上单位区域中、除待处理网格光栅以外的区域，随机选择一个p*p大小的区域进行噪声添加。这里实际应用中，针对预设灰度阈值，设定为0.95。

上述步骤d中，具体如果分块后单位水印块的平均灰度值小于预设灰度阈值时，即该单位水印块含有有效灰度信息，则将该单位水印块替换掉对应网格光栅位置(即图2或图3中黑色网格光栅位置)的包装图像；如果分块后单位水印块的平均灰度值不小于预设灰度阈值时，即该单位水印块没有有效的灰度信息，则在对应网格光栅位置外周边(p*n1)*(p*n2)的区域内随机选择另一个网格位置(即图2或图3中白色网格位置)，用随机噪声替换掉该位置上的包装图像。以图2为例，如果第一块单位水印块的平均灰度值小于0.95时，则在图2中横坐标为1，纵坐标为1的黑色网格光栅位置，将单位水印块替代包装图像，而横坐标为1纵坐标为2，横坐标为2纵坐标为1以及横坐标为2纵坐标为2，这三个白色网格处的包装图像保持不变；而如果第一块单位水印块的平均灰度值不小于0.95时，则在图2中横坐标为1纵坐标为1的黑色网格光栅位置处包装图像保持不变，而在横坐标为1纵坐标为2，横坐标为2纵坐标为1以及横坐标为2纵坐标为2，这三个白色网格中随机选择一个白色网格，用噪声代替包装图像；其他分块水印图像的处理按这个原则依序进行。

完成上述针对水印图像上各个单位水印块的操作后，即实现水印图像在包装图像中的隐藏。

与上述所设计基于网格光栅的水印图像隐藏方法相对应，本发明还进一步设计了对此的水印检测方法，针对用于该包装图像上水印获取的图像捕获装置，将图像捕获装置工作端指向包装图像表面，且图像捕获装置工作端光轴所在直线与包装图像表面相垂直，保持图像捕获装置姿态、并控制图像捕获装置沿其工作端光轴所在直线来回移动，图像捕获装置针对所捕获的图像，根据包装图像上各个单位区域的分布、以及各个单位区域中待处理网格光栅的分布，实时获取各个单位区域中待处理网格光栅图案，并按各个单位区域在包装图像的分布，将所捕获各个待处理网格光栅图案进行实时拼接，当所捕获待处理网格光栅图案的尺寸与p*p大小待处理网格光栅的尺寸成整数比例关系时，则图像捕获装置实时输出的图像，即为水印图像；实际应用中，所述图像捕获装置包括、且不限于手机、平板电脑等。

本发明设计的优势在于无需定位点，由于没有定位点，因此在诸如手机的图像捕获装置扫描的时候，需要不断调整手机的水平位置，当手机处于合适位置时，提取的水印图像最为清晰；实际应用中，水印图像可以是二值图、灰度图或彩色图；使用不同的水印添加参数，可以在一幅包装图像中添加多幅水印图像。可以用于调整的参数包括：包装图像与水印图像大小比例n1和n2，水印图像分块的大小p，网格光栅排布规律，如果水印图像为二值图像，而包装图像为灰度或彩色图像，则还包含水印图像在包装图像中的嵌入图层位置，印刷方式可以是制版印刷，也可以是数码印刷，只要能够满足包装图像的印刷精度即可。

将上述所设计基于网格光栅的水印图像隐藏方法及水印检测方法，应用于实际当中，基于图4、图5分别所示的水印图像和包装图像，以及p＝4像素，即n1＝3，n2＝3，具体执行包括如下步骤：

步骤a.针对水印图像以其长和宽的方向、按4*4像素大小单位块进行矩形网格划分，获得295*110＝32450个单位水印块，然后进入步骤b。

步骤b.针对包装图像以长和宽的方向、按12*12大小单位区域进行矩形网格划分，获得295*110＝32450个单位区域，水印图像上单位水印块pi，j与包装图像上单位区域qi，j彼此相对应，1≤i≤(m2/4)，i为整数，1≤j≤(m1/4)，j为整数，pi，j表示水印图像上第i行、第j列的单位水印块，qi，j表示包装图像上第i行、第j列的单位区域；然后进入步骤c。

步骤c.分别针对包装图像上的各个单位区域，在单位区域中按预设规则或随机选择一个4*4大小的区域，作为待处理网格光栅，同时获取包装图像上各个单位区域的分布、以及各个单位区域中待处理网格光栅的分布，存储至用于该包装图像上水印获取的图像捕获装置上，然后进入步骤d。

步骤d.分别针对水印图像上的各个单位水印块，判断单位水印块的平均灰度值是否小于0.95，是则用该单位水印块、针对其所对应包装图像上单位区域中的待处理网格光栅进行替换；否则针对该单位水印块所对应包装图像上单位区域中、除待处理网格光栅以外的区域，随机选择一个4*4大小的区域进行噪声添加。

完成上述针对水印图像上各个单位水印块的操作后，即实现水印图像在包装图像中的隐藏，生成了如图6所示的隐藏了水印图像的包装图像，然后按照正常的印刷工艺进行生产即可。

对按上述添加水印的包装图像，按本发明所设计针对基于网格光栅的水印图像隐藏方法的水印检测方法，提取出水印图像，如图7所示。

上述技术方案所设计一种基于网格光栅的水印图像隐藏方法，借鉴光栅片的原理，在两个方向上使光的通过性都产生变化网格光栅策略，使得水印图像的隐藏性更好，除了可以隐藏二值水印外，也可以隐藏灰度水印，甚至彩色水印，可以在一个包装图像中隐藏多个水印图像，在不改变包装外观、印刷工艺的前提下，具有防伪功能，以及特殊的展示效果；同时还涉及水印检测方法，改用图像捕获装置进行检测，基于图像捕获装置已知按特定规律排布的网格位置信息，即可快速提取出隐藏的水印图像。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。