[發明專利]專色印刷圖像數字水印方法及系統

有效

• 申請號: 201810091749.X
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108460716B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 王彩印;李超
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T7/90
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明基于專色印刷中顏色空間的轉換原理，結合IWT和SVD提出了一種專色印刷圖像數字水印方法及系統。該方法和系統將載體圖像分解成專色通道，對專色通道進行IWT轉換，然后將水印信息直接嵌入一級IWT各子帶的奇異值中；為提高水印安全性，對水印圖像進行Arnold置亂加密處理，并在嵌入水印的圖像的U和V中嵌入一個能夠抵抗印刷?掃描過程的數字簽名；為提高數字簽名和水印的魯棒性，提出了掃描專色圖像的階調校正模型，對掃描圖像進行校正，然后提取數字簽名進行驗證，驗證通過則提取水印信息。本發明在水印透明性、魯棒性和容量方面表現優良，能夠抵抗膠版印刷?掃描過程，且算法復雜度低，執行效率高，提取時間不到1秒。

技術領域

本發明屬于印刷圖像數字水印技術領域，具體涉及一種專色印刷圖像數字水印方法及系統。

背景技術

印刷圖像的顏色再現有兩種方式：第一種是減色法再現，使用青(C)、品紅(M)、黃(Y)和黑(K)油墨套印實現彩色圖像的復制；第二種是專色印刷再現，是指采用CMYK四色墨以外的其他油墨來復制原稿顏色的方式。如圖1所示，專色PANTONE168 C使用四色印刷時，可分解為C、M、Y和K四個通道，而使用專色印刷時只分解成一個專色通道。因此，專色印刷圖像可嵌入水印信息的通道更少，對水印算法的魯棒性和透明性要求更高。當彩色原稿的顏色超出了四色印刷的色域范圍，或者需要產生如珠光、熒光等特殊的效果，無法用四色套印實現顏色的準確復制，需要調制特定的專色印刷，其廣泛應用于包裝印刷、藝術品印刷和高保真印刷領域。

近些年來印刷圖像數字水印已取得了一些成果，但這些算法都是針對CMYK四色印刷工藝而提出的，專色不能分解成CMYK成分，因此，并不適用于專色印刷。專色印刷信息通道少，對水印魯棒性、透明性和容量提出了更高的要求。

2003年，Alattar,O.和Reed,A.等人首次提出了專色數字水印算法，首先計算專色亮度映射因數和黃色飽和度對水印信號進行調制，再嵌入專色通道中，同時通過強度因數對每一個像素進行動態調整，算法對大部分專色是有效的，但對部分專色是無效的，如：銀光黃、銀光金、銀色和金色等；2015年，Reed A.和Filler T.等人提出包裝印刷中專色水印算法，該算法將一定比例的專色使用CMY三色疊印，在CMY三色通道中嵌入水印信息，如PANTONE 221專色，可以分解為75％的專色通道和25％的CMY通道疊加，水印在25％的CMY通道中嵌入，但是使用CMY模擬專色會產生一定的色差，而且額外增加了C、M和Y三個印版，增加了印刷成本。

近些年來，為了提高水印的魯棒性、透明性和容量，提出了不同轉換相結合的水印算法，可以利用這些轉換的不同特征達到預期的效果，其中基于小波變換和奇異值分解(SVD)的混合轉換域水印最受關注。圖像的SVD是將圖像矩陣分解為兩個正交矩陣(U和V)和一個奇異值矩陣S，基于SVD的混合轉換域水印的最大優點是圖像的奇異值穩定性非常高，在奇異值S中嵌入水印的方法具有很高的魯棒性，同時圖像質量能得到保證，水印容量較大，可以嵌入灰度圖像，適用于信息通道少的專色圖像。然而，SVD水印算法也存在缺陷，基于SVD水印算法在嵌入水印信息時只使用了載體圖像的奇異值特征向量S，由于圖像的奇異值S僅僅代表了圖像的亮度信息，而U和V兩個正交矩陣體現了圖像的紋理和幾何結構特征，如果在提取水印時，使用U和V與沒有嵌入水印的圖像的S向量合成，也可重構出一幅與原始水印圖像結構相似的圖像，從而造成檢測安全問題。針對此問題，基于數字簽名機制解決方案是較成熟，但抵抗印刷的魯棒性有待提高。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種適用于專色印刷的圖像水印方法，該方法基于專色印刷復制原理，利用IWT變換良好的重構特性和SVD變換的高穩定性，提出了滿足專色印刷工藝的魯棒水印算法。本發明的專色水印算法在水印透明性、魯棒性和容量方面均有更加優良的表現，能夠抵抗膠版印刷-掃描過程，且算法復雜度低，執行效率高。

本發明采用了以下技術方案：

專色印刷圖像數字水印方法，步驟如下：

(1)水印預處理