一種基于數(shù)字水印技術(shù)的新型門票防偽檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

門票是觀看奧運(yùn)會、演唱會、參加高級會議的入場券。隨著高質(zhì)量圖像輸入輸出設(shè)備的發(fā)展，特別是精度超過1 200 dpi的彩色噴墨、激光打印機(jī)和高精度彩色復(fù)印機(jī)的出現(xiàn)，門票的偽造變得更加容易。所以人們迫切需要一種有效的門票防偽及檢測技術(shù)。傳統(tǒng)的防偽技術(shù)，基本上都采用材料防偽，屬于共性化防偽。如果被人仿冒，后果不堪設(shè)想，也存在造價(jià)高等缺點(diǎn)。而數(shù)字水印技術(shù)屬于個(gè)性化防偽技術(shù)，它是與個(gè)性特征相結(jié)合，并且不改變成熟的印刷工藝，不改變印刷材料與設(shè)備，不增加印刷成本，是目前較好的防偽技術(shù)。

1防偽檢測系統(tǒng)概述

防偽系統(tǒng)概述

水印是不被感知地在作品中嵌入信息的操作行為。數(shù)字水印是將具有特定意義的標(biāo)記(水印)，利用數(shù)字嵌入的方法隱藏在數(shù)字圖像、聲音、文檔、圖書、視頻等數(shù)字產(chǎn)品中，用以證明創(chuàng)作者對其作品的所有權(quán)，同時(shí)通過對水印的檢測和分析保證數(shù)字信息的完整可靠性。數(shù)字水印是一種新興、有效的數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)和數(shù)據(jù)安全維護(hù)技術(shù)。把數(shù)字水印技術(shù)用在印刷品仿偽方面是近幾年大家研究的一個(gè)新方向。

數(shù)字水印門票防偽系統(tǒng)由數(shù)字水印嵌入子系統(tǒng)和數(shù)字水印識別子系統(tǒng)兩部分組成，每個(gè)子系統(tǒng)又分別由硬件與軟件兩部分組成。使用者可以通過在門票的印刷品中嵌入不能為肉眼覺察且不影響所保護(hù)印刷品原有的視覺感觀形象的數(shù)字水印密鑰，并通過特有的檢測設(shè)備——機(jī)讀設(shè)備來讀取該數(shù)字水印，以鑒別印刷品的真?zhèn)?，從而達(dá)到防偽目的。

本文介紹了數(shù)字水印在門票中的嵌入，并對水印識別系統(tǒng)中的軟硬件進(jìn)行詳細(xì)描述。硬件由攝像頭、ARM、液晶屏等構(gòu)成。

整個(gè)系統(tǒng)流程如圖1所示。

1.2數(shù)字水印嵌入

就目前門票使用情況而言，主要是對其進(jìn)行打印(或印刷)掃描(或照相)操作，于是我們要尋找一種抗打印掃描數(shù)字水印算法?？捎糜谟∷⑵贩聜蔚乃惴ǘ嗍窃谧儞Q域?qū)崿F(xiàn)的，其思想大多基于J.Coxdeng等人提出的括頻通信算法。

本文將用基于DCT(離散余弦變換)算法來嵌入水印。離散余弦變換屬于正交變換圖像編碼方法中的一種。對于一幅典型的圖像，經(jīng)過變換后，圖像中的大部分DCT能量會集中在直流系數(shù)和低頻交流系數(shù)中，許多中頻和高頻的交流系數(shù)接近，把它們?nèi)サ舨⒉粫黠@影響重構(gòu)圖像的質(zhì)量。本文通過對門票圖片進(jìn)行DCT變換，結(jié)合人的視覺特性，適當(dāng)改變某個(gè)中頻系數(shù)值來完成水印的嵌入。水印提取時(shí)只需判斷相應(yīng)中頻系數(shù)的正負(fù)就可恢復(fù)水印圖像。實(shí)驗(yàn)表明，該算法簡單，并能有效抗打印掃描。

水印嵌入前后及嵌入信息的圖片如圖2～圖4所示。

2水印檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對嵌入了水印的門票真?zhèn)螜z測需要由專門的機(jī)讀設(shè)備辨別。該設(shè)備主要由操作系統(tǒng)定制、圖像采集、圖像數(shù)字水印檢測三部分組成。系統(tǒng)的核心芯片選用SAMSUNG半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的S3C2410嵌入式微處理器。軟件環(huán)境選用Microsoft Windows CE.NET操作系統(tǒng)。系統(tǒng)首先通過USB攝像頭采集到門票靜態(tài)圖片，接著進(jìn)行數(shù)字水印檢測和提取，通過比對提取出的數(shù)字水印跟原先嵌入的水印，判斷門票的真?zhèn)巍?/p>

2.1操作系統(tǒng)的定制

嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)于特定應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，其應(yīng)用前景非常廣闊。

系統(tǒng)硬件平臺選用博創(chuàng)科技產(chǎn)品嵌入式開發(fā)平臺UP_NETARM2410_S。該平臺采用了S3C2410X微處理器。該處理器使用ARM920T核、采用0.18μm工藝CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲編譯器開發(fā)的。它的低功耗精簡和出色的全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適用于對成本和功耗敏感的應(yīng)用。該平臺同時(shí)配備了LCD液晶屏，方便對水印結(jié)果的觀察。

Windows CE是一種具有搶先式多任務(wù)功能與強(qiáng)大通信能力的嵌入式操作系統(tǒng)，也是微軟公司專門為移動設(shè)備和消費(fèi)類電子產(chǎn)品、嵌入式應(yīng)用等非PC領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的全新操作系統(tǒng)產(chǎn)品，具有高級模塊化、良好實(shí)時(shí)性、強(qiáng)大通信能力、支持多種CPU等特點(diǎn)。Windows CE采用了友好的用戶界面，外觀很像流行的Windows NT界面，大大降低了用戶使用時(shí)的難度。同時(shí)它的模塊化設(shè)計(jì)方式使得系統(tǒng)開發(fā)人員和應(yīng)用開發(fā)人員能夠?yàn)槎喾N多樣的產(chǎn)品來定制它，可以選擇、組合和配置Windows CE的模塊和組件來創(chuàng)建用戶版的操作系統(tǒng)。