基于二进制信号的加密防伪印刷方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202410001213.X(22)申请日 2024.01.02(71)申请人 天津中荣印刷科技有限公司地址 300000 天津市北辰区天津北辰经济技术开发区高端装备制造产业园通盛路19号-1(72)发明人 靳磊胡海滨(74)专利代理机构 天津合正知识产权代理有限公司 12229专利代理师 王雨杰(51)Int.Cl.H04N 1/32(2006.01)B41M 3/14(2006.01)(54)发明名称一种基于二进制信号的加密防伪印刷方法(57)摘要本发明提出了一种基于二进制信号的加密防伪印刷方。

2、法，涉及加密防伪印刷计算技术领域，获取待印刷的图像，将经过预处理后的图像划分为多个子块图像，对每个子块图像的像素值进行加密，得到每个子块图像的加密后的灰度特征值矩阵；将每个子块图像的加密后的像素值矩阵转化为二进制矩阵，对二进制矩阵进行拼接、拆分、组合处理，形成防伪标识数组矩阵；将每个子块图像的防伪标识数组矩阵进行合并，得到防伪标识，将所述防伪标识嵌入待印刷的图像中间；将待印刷的图像中的每个文字图像进行位置变换运算，将位置变换运算后的文字图像替换待印刷的图像中的每个文字图像，实现防伪印刷，防伪图案干扰小，稳定性高。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 117499551 A2024.02.0。

3、2CN 117499551 A1.一种基于二进制信号的加密防伪印刷方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取待印刷的图像，对图像进行预处理；S2、将经过预处理后的图像划分为多个子块图像，对每个子块图像的像素值进行加密，得到每个子块图像的加密后的灰度特征值矩阵；S3、将每个子块图像的加密后的像素值矩阵转化为二进制矩阵，对所述二进制矩阵进行拼接、拆分、组合处理，形成防伪标识数组矩阵；S4、将每个子块图像的防伪标识数组矩阵进行合并，得到防伪标识，将所述防伪标识嵌入待印刷的图像中间；S5、将待印刷的图像中的每个文字图像进行位置变换运算，将位置变换运算后的文字图像替换待印刷的图像中的每个文字图像。2.根。

4、据权利要求1所述的基于二进制信号的加密防伪印刷方法，其特征在于，步骤S2包括：S21、经过预处理后的图像划分为多个子块图像，假定每个子块图像位于(i，j)处的子块图像像素灰度值记为Nij，处理后得到的位于(i，j)处的子块图像像素灰度值记为Bij；S22、如果Nij127，则：令Bij255；否则：Bij0；S23、计算子块图像像素的灰度差Eij：EijNijBij；S24、将灰度差Eij分别与相应位置的子块图像像素灰度值Nij相加，得到加密后的灰度特征值Fij；S25、对每个子块图像的每个像素进行遍历，遍历的顺序必须自顶向下一行一行的地进行，在每一行内，像素的遍历顺序是自左向右，得到每个子块。

5、图像的加密后的灰度特征值矩阵F。3.根据权利要求2所述的基于二进制信号的加密防伪印刷方法，其特征在于，步骤S3包括：S31、设每个灰度特征值Fij的小数点前后共有具有P个数字，对灰度特征值Fij进行二进制转化,得到P维的二进制矩阵,二进制矩阵的每一行代表P个数字中的一个数字；S32、将经过转化的P维的二进制矩阵分别按行扫描,按照每一行所代表的数字的大小排序，并进行递减拼接,组成二进制数列S；S33、将递减排序的数列S截取拆分为J个二进制字符串，设将递减排序的数列S共有2(J1)个二进制字符，取前L1位二进制字符构成第一个二进制字符串，将第一个字符串去除，再取前L1位二进制字符构成第二个二进制字。

6、符串，依次类推，直至剩余L1位二进制字符第L个二进制字符串，L个二进制字符串组合在一起得到防伪标识数组矩阵。4.根据权利要求1所述的基于二进制信号的加密防伪印刷方法，其特征在于，步骤S5中，其位置变换运算变换公式为：；其中，、表示变换前待印刷的图像中第n个像素点的坐标位置，、表示变换之后对应的像素点位置，a，b为模参数，C表示迭代次数，mod为模运算。5.根据权利要求1所述的基于二进制信号的加密防伪印刷方法，其特征在于，步骤S1权利要求书1/2 页2CN 117499551 A2中，使用最优阈值法对经过中值滤波处理后的图像进行二值化处理，设s(z)表示目标单峰密度函数与背景单峰密度函数之和，则。

7、像素点z的混合概率密度公式为:；其中，S1为背景区域灰度值先验概率，S2为目标区域灰度值先验概率，S1+S2=1；背景区域均方差为，目标区均方差为；背景区域平均区域值为，目标区域平均区域值为。6.根据权利要求5所述的基于二进制信号的加密防伪印刷方法，其特征在于，最小的阈值T为：；根据阈值T，对图像进行二值化处理。7.根据权利要求6所述的基于二进制信号的加密防伪印刷方法，其特征在于，背景像素概率E1(T)为：；目标像素概率E2(T)为：；总误差概率E(T)为：E(T)=S2E1(T)+S1E2(T)。权利要求书2/2 页3CN 117499551 A3一种基于二进制信号的加密防伪印刷方法技术领域。

8、0001本发明涉及加密防伪印刷技术领域，具体涉及一种基于二进制信号的加密防伪印刷方法。背景技术0002现有印刷技术中的较为普通的防伪方法有以下几种：第一种是激光防伪标志，用激光隐性油墨萤光油墨印刷技术将产品的标徽或特殊的识别图案印制成产品的防伪标贴，且同一类产品使用同一种标贴，因防伪标贴较容易伪造，而伪造的防伪标贴又被用在假冒产品上，造成产品的真假混淆，因此难于有效防伪。第二种是密码防伪标贴，其所采用的方法是每件产品编一组数码，每件产品的编码都不相同，将此数码印制在标贴上并遮盖起来，同时将此数码存入可供消费者查询的计算机数据库中，消费者购买产品时，将标识上的数码通过电话或入网计算机输入计算机数。

9、据库进行比较识别，相同即为真，不同即为假，方法简单，识别容易，不易伪造，但实际使用中，因编码数据是计算机统一生成后印制标贴的。代表产品真假编码数据可能被非法拷贝造假，同时，编码也可回收未查询的产品上的编码造标而贴在假产品上，防伪效果难于保证。第三种是纹理防伪，以其标贴上的纹理特征防伪，虽然较难伪造，但由于只设标贴的序号码，且是明码，每枚标贴可反复查询，造假者可通过仓库保管员或售货员将标贴上的序号及查询时所反映的必要纹理特征即方格中的有无现像抄袭后按此特征批量伪造。综上所述，现有的防伪方法都存在一定的缺点，因而不能从根本防止假冒产品。0003电子内容在印刷和扫描识别时，不可避免要经受数字向模拟信。

10、号转换、模拟向数字信号转换、以及采样对电子内容信息的攻击，导致部分信息丢失。当数字内容在傅立叶空间的低频嵌入防伪信息或称形成防伪标记时，对原始数字内容改变的可见性高，但抗D/A转换、采样、和A/D转换的鲁棒性也高；在数字内容的傅立叶空间的高频区域嵌入防伪信息或形成防伪标记时，对原始图像改变的可见性低，但抗D/A转换和A/D转换的鲁棒性也低许多数字防伪方法为了最小程度改变数字内容的原始信息，会将防伪信息嵌入高频区域，但却会因印刷与识别过程使得防伪性能失效此外，文档不同于一般图像，从图像的角度，具有信息量少的特点，因而现有技术中的数字防伪方法无法将防伪信息直接嵌入文字中。发明内容0004为了解决上。

11、述技术问题，本发明提出了一种基于二进制信号的加密防伪印刷方法，包括如下步骤：S1、获取待印刷的图像，对图像进行预处理；S2、将经过预处理后的图像划分为多个子块图像，对每个子块图像的像素值进行加密，得到每个子块图像的加密后的灰度特征值矩阵；S3、将每个子块图像的加密后的像素值矩阵转化为二进制矩阵，对所述二进制矩阵进行拼接、拆分、组合处理，形成防伪标识数组矩阵；说明书1/6 页4CN 117499551 A4S4、将每个子块图像的防伪标识数组矩阵进行合并，得到防伪标识，将所述防伪标识嵌入待印刷的图像中间；S5、将待印刷的图像中的每个文字图像进行位置变换运算，将位置变换运算后的文字图像替换待印刷的图。

12、像中的每个文字图像。0005进一步地，步骤S2包括：S21、经过预处理后的图像划分为多个子块图像，假定每个子块图像位于(i，j)处的子块图像像素灰度值记为Nij，处理后得到的位于(i，j)处的子块图像像素灰度值记为Bij；S22、如果Nij127，则：令Bij255；否则：Bij0；S23、计算子块图像像素的灰度差Eij：EijNijBij；S24、将灰度差Eij分别与相应位置的子块图像像素灰度值Nij相加，得到加密后的灰度特征值Fij；S25、对每个子块图像的每个像素进行遍历，遍历的顺序必须自顶向下一行一行的地进行，在每一行内，像素的遍历顺序是自左向右，得到每个子块图像的加密后的灰度特征值矩。

13、阵F。0006进一步地，步骤S3包括：S31、设每个灰度特征值Fij的小数点前后共有具有P个数字，对灰度特征值Fij进行二进制转化,得到P维的二进制矩阵,二进制矩阵的每一行代表P个数字中的一个数字；S32、将经过转化的P维的二进制矩阵分别按行扫描,按照每一行所代表的数字的大小排序，并进行递减拼接,组成二进制数列S；S33、将递减排序的数列S截取拆分为J个二进制字符串，设将递减排序的数列S共有2(J1)个二进制字符，取前L1位二进制字符构成第一个二进制字符串，将第一个字符串去除，再取前L1位二进制字符构成第二个二进制字符串，依次类推，直至剩余L1位二进制字符第L个二进制字符串，L个二进制字符串组。

14、合在一起得到防伪标识数组矩阵。0007进一步地，步骤S5中，其位置变换运算变换公式为：；其中，、表示变换前待印刷的图像中第n个像素点的坐标位置，、表示变换之后对应的像素点位置，a，b为模参数，C表示迭代次数，mod为模运算。0008进一步地，步骤S1中，使用最优阈值法对经过中值滤波处理后的图像进行二值化处理，设s(z)表示目标单峰密度函数与背景单峰密度函数之和，则像素点z的混合概率密度公式为:；其中，S1为背景区域灰度值先验概率，S2为目标区域灰度值先验概率，S1+S2=1；背景区域均方差为，目标区均方差为；背景区域平均区域值为，目标区域平均区域值为。0009进一步地，最小的阈值T为：说明书2。

15、/6 页5CN 117499551 A5；根据阈值T，对图像进行二值化处理。0010进一步地，背景像素概率E1(T)为：；目标像素概率E2(T)为：；总误差概率E(T)为：E(T)=S2E1(T)+S1E2(T)。0011相比于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：获取待印刷的图像，对图像进行预处理；将经过预处理后的图像划分为多个子块图像，对每个子块图像的像素值进行加密，得到每个子块图像的加密后的灰度特征值矩阵；将每个子块图像的加密后的像素值矩阵转化为二进制矩阵，对所述二进制矩阵进行拼接、拆分、组合处理，形成防伪标识数组矩阵；将每个子块图像的防伪标识数组矩阵进行合并，得到防伪标识，将所述防伪标。

16、识嵌入待印刷的图像中间；将待印刷的图像中的每个文字图像进行位置变换运算，将位置变换运算后的文字图像替换待印刷的图像中的每个文字图像，实现防伪印刷，防伪图案干扰小，稳定性高。附图说明0012为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0013图1为本发明的基于二进制信号的加密防伪印刷方法的流程图；图2为本发明的对每个子块图像的像素值进行加密得到每个子块图像的加密像素值矩阵的流程图。具体实施方式0014为使。

17、本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。0015在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。0016如图1所示，为本发明的基于二进制信号的加密防伪印刷方。

18、法的流程图，该加密防伪印刷方法包括：S1、获取待印刷的图像，对图像进行预处理。0017S11、图像灰度化。0018图像采集设备采集到的是彩色图像,其容纳的信息量较大,在处理彩色图像时运说明书3/6 页6CN 117499551 A6算量较大,因此首先需要对彩色图像采用灰度化操作。灰度值I计算公式为:I=0.3R+0.59G+0.11B。0019S12、图像中值滤波。印刷信息的图像采集过程中往往受到各种噪声的干扰,其图像往往存在着边沿毛刺、孤立点噪音等变形。为提高加密防伪效率,应进行滤波去噪处理。0020中值滤波中的正方形窗口可以较好地去除图像中的噪声,同时还可以确保图像边缘不受影响。优选地,确。

19、定采用中值滤波模板为3x3的方形窗口效果最好。0021S13、图像二值化。0022本实施例使用最优阈值法对经过中值滤波处理后的图像进行二值化处理，设s(z)表示目标单峰密度函数与背景单峰密度函数之和，则像素点z的混合概率密度公式为:；其中，S1为背景区域灰度值先验概率，S2为目标区域灰度值先验概率，S1+S2=1；背景区域均方差为，目标区均方差为；背景区域平均区域值为，目标区域平均区域值为。0023背景像素概率E1(T)为：；目标像素概率E2(T)为：；总误差概率E(T)为：E(T)=S2E1(T)+S1E2(T)；令,求出误差最小的阈值T，得到下式：S1s1(T)=S2s2(T)。0024；。

20、根据阈值T，对图像进行二值化处理。0025S2、将经过预处理后的图像划分为多个子块图像，对每个子块图像的像素值进行加密，得到每个子块图像的加密像素值矩阵。如图2所示，包括如下步骤：S21、将经过预处理后的图像划分为多个子块图像，假定每个子块图像位于(i，j)处的子块图像像素灰度值记为Nij，处理后得到的位于(i，j)处的子块图像像素灰度值记为Bij；S22、如果Nij127，则：令Bij255；否则：Bij0；S23、计算子块图像像素的灰度差Eij：EijNijBij；S24、将灰度差Eij分别与相应位置的子块图像像素灰度值Nij相加，得到加密后的灰度特征值Fij；S25、对每个子块图像的每个。

21、像素进行遍历，遍历的顺序必须自顶向下一行一行的地进行，在每一行内，像素的遍历顺序是自左向右，得到每个子块图像的加密后的灰度特征值矩阵F。0026S3、将每个子块图像的加密后的像素值矩阵转化为二进制矩阵，对该二进制矩阵进行拼接、拆分、组合处理，形成防伪标识数组矩阵。0027S31、设每个灰度特征值Fij的小数点前后共有具有P个数字，对灰度特征值Fij进行说明书4/6 页7CN 117499551 A7二进制转化,得到P维的二进制矩阵,二进制矩阵的每一行代表P个数字中的一个数字；S32、将经过转化的P维的二进制矩阵分别按行扫描,按照每一行所代表的数字的大小排序，并进行递减拼接,组成二进制数列S。0。

22、028S33、将递减排序的数列S截取拆分为J个二进制字符串，设将递减排序的数列S共有2(J1)个二进制字符，取前L1位二进制字符构成第一个二进制字符串，将第一个字符串去除，再取前L1位二进制字符构成第二个二进制字符串，依次类推，直至剩余L1位二进制字符第L个二进制字符串，L个二进制字符串组合在一起得到防伪标识数组矩阵。0029S4、将每个子块图像的防伪标识数组矩阵进行合并，得到防伪标识，将所述防伪标识嵌入待印刷的图像中间。0030将每个子块图像的防伪标识数组矩阵进行合并可以采用现有技术中任何的矩阵合并方式，例如相加、相减等。0031S5、将待印刷的图像中的每个文字图像进行位置变换运算，将位置变。

23、换运算后的文字图像替换待印刷的图像中的每个文字图像。0032为了使图像调制的伪随机效果更好，也为了减少印刷模板的规则排列，对待印刷的图像进行位置变换运算。0033设一幅大小为A*B像素的待印刷的图像，其位置变换运算变换公式为：；其中，、表示变换前待印刷的图像中第n个像素点的坐标位置，、表示变换之后对应的像素点位置，a，b为模参数，C表示迭代次数，mod为模运算。0034位置变换运算是将图像的像素通过公式进行位置变换，这样处理后的图像完全无法识别出原始的文字信息，视觉分辨上会显得非常杂乱，因此这样就实现了对文字图像的加密。不同尺寸大小的图像置乱和还原的次数也不同。0035嵌入防伪标识数组矩阵的彩。

24、色图像形成为复合型数字彩色防伪图像，该复合型数字彩色图像具有两层结构，底部为打底油墨层，与印刷品本体表面直接接触，顶部为图像印刷层，用于印刷复合型数字彩色防伪图像。0036在优选实施例中，顶部图像印刷层利用滤波中频分布的特性在待印刷的彩色图像中设置防伪底纹，解决了防伪信息在印刷或者扫描识别时，原始信号改变以及难以抗D/A和A/D转换攻击等问题，既不容被仿造也不容易被复制，实现合同、票据等文档的印刷防伪，该方法可直接应用于印刷品本体的表面，通过复合型数字彩色防伪图像中包含的任一图像对印刷品的真伪进行验证，防伪图案干扰小，稳定性高。0037在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其。

25、任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或说明书5/6 页8CN 117499551 A8者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，SSD)等。0038以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。说明书6/6 页9CN 117499551 A9图 1说明书附图1/2 页10CN 117499551 A10图 2说明书附图2/2 页11CN 117499551 A11。