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数字水印印刷防伪技术研究与应用

2021-08-18 来源:荆州机械信息网

数字水印印刷防伪技术研究与应用

德国:用数字水印防止伪造电子照片

数字水印技术可有效防止证件被伪造。以制作个人身份证为例,一般要经过照片扫描、签名、制证机输入、打印和塑封等过程。上述新技术是在打印证件前,在照片上附加一个暗藏的数字水印。具体做法是在照片上对人所不可感知的信息进行处理,处理后的照片用肉眼看与原来完全一样,必须用专门的扫描器才能检测出数字水印。这种方法可以迅速、无误地确定证件的真伪。德国已经研究了在打印和印刷的纸介质证件中加入隐藏标记的技术,这种技术通过计算机中的软件将水印信息打印并隐藏于证件之中,人眼从表面上是察觉不出有隐藏标记的。当需要验证证件的真伪时,利用专用的光电检测设备便可检测出真伪。目前,研究该技术的研究所还在开发另一种新的系统,新系统既可在照片上加上牢固的数字水印,也可以经改动让数字水印消失,使任何伪造企图都无法得逞。

美国:通过印刷制版产生含有数字水印的商标及包装等

美国Digimarc公司率先推出了世界上第一个商用数字水印软件,而后又以插件形式将该软件集成到Adobe Photoshop和Corel Draw图像处理软件中。随后,Digimarc公司又推出了一系列数字水印产品,其"媒体桥(mediabridge)"技术开拓了访问Internet的一条新途径,通过在杂志广告、产品包装、目录甚至各类票据中隐藏不可见的数字水印,用户只要将这些传统媒体放在网络摄像机(web camera)前,媒体桥技术就可以直接将用户带到与印刷图像内容相关联的网络站点,省去了用户敲击键盘和点击鼠标的过程。例如将登有广告的杂志置于网络摄像机前,媒体桥技术会立即在计算机上显示出广告公司的主页和广告中产品的相关信息,免去了用浏览器在网上搜索的过程。这种方式可以使出版商、广告商和图像应用者增加其产品的附加值。"商标保护(brand protection)"技术通过将保密特征加入到产品包装的设计中,就可以在产品流通链的任何环节中进行产品的认证、辨别原版和复制版、防止产品伪造,并且能够通过供应链来跟踪产品的流通。"安全文档(secure document)"技术将Digimarc的水印特征加入到重要的文档之中,以此来确认文档的真伪性,辨别原版文档和复制文档,防止未授权的文档复制及确认原始文档的授权应用等。

另外,在打印机、复印机中利用数字水印增加控制信息以限制打印的技术正在研制中。美国财政部已委托麻省理工学院媒体实验室研究在彩色打印机、复印机输出的每幅图像中加入惟一的、不可见的数字水印,通过实时地从扫描票据中判断水印的有无,快速辨识真伪。最为著名的是Patchwork算法, 这种技术随机地在图像中选择N对像素(ai,bj),如果ai像素的值被增加1,那么bj就被相应地减少1。但是,Patchwork技术有其本身固有的局限性。第一,Patchwork技术的信息嵌入率非常低,通常每幅图只能嵌入一个比特的水印信息,这就限制了它只能应用于低水印码率的场合;第二,这种算法必须要找到图像中各像素的位置,在有仿射变换存在的情况下,就很难对加入水印的图像进行解码。尽管有这些应用的限制,在不知道随机数字水印密钥的情况下,要想移除数字水印仍是极其困难的,除非破坏图像的视觉质量。

日本:在保险票据中加入水印

IBM东京研究实验室提出了用数据隐藏(data hiding)作为解决方案来鉴定数字化照片的来源,证实数字化照片的完整性,判断照片是否被篡改以及定位篡改的地方。IBM东京研究实验室与Yasuda Fire & Marine (YFM)公司联合开发了一种作为安全电子保险索赔的照片安全存档和传输系统的样机。1998年11月,YFM公司在蒙特卡洛举行的IBM 全球保险执行会议上展示了这个系统,这是这次会议中最精彩的场面之一。该系统能协助地方服务部门进行汽车损失索赔工作,当索赔服务部门的调解员或修理厂的雇员使用这种安全数码相机和微型闪存器给一辆损坏的汽车拍照片,再利用安全图像编档和传输系统记录这些照片时,服务部门的经理和核算员就能够检查这张照片,并判断它是否用认证的照相机拍摄,是否有任何未被授权的更改。

该安全电子索赔处理系统可运行于Lotus Notes系统,它能鉴定数字化照片的来源和证实其完整性,以及注册的照片是否来自认证的数码相机和是否被篡改。系统的工作过程是这样的:当用户通过安全的照相机拍照片时,照相机和安全微型闪存器通过协议相互认证。只要认证成功,安全微型闪存器就把一个标记嵌入JPEG压缩图片的每个数据段中。当用户把微型闪存器插入个人计算机时,照片存档和传输系统及安全微型闪存器通过协议相互认证,系统从微型闪存器中接收图片并判断是否来自认证的数码相机。前者是基于防篡改的数字水印,后者是基于篡改检测的数字水印。系统将这两种水印直接嵌入到JPEG压缩图片中。在认证过程中,系统提取照片鉴别信息和数字化签名,并且用红色标记指出被篡改的地方。

AlpVision公司的数字水印技术

AlpVision公司研究的是在其LabelIt软件中,能够在任何扫描的图片中隐藏若干字符的技术。这些字符标记可以作为原始文件出处的证明,也就是说,任何电子图片,无论是用于Word文档、出版物,还是电子邮件或者网页,都可以借助于隐藏的标记知道它的原始出处。因此,它可以作为版权保护的有力工具。该标记隐藏在扫描的图片中,即使文件的格式被改变,或者图片被剪裁、放缩、旋转等,字符标记都不会消失,而且完全不可见!

PhotoCheck软件则提供了一种简单有效的方法来防止证件被伪造。它是将表示使用者身份的文字或序列号嵌入到特定的图片中,如使用者的照片,该图片可以是bmp格式或jpeg格式等,然后将该图片打印到卡片上。检测时只需要用扫描仪得到该图片,即可由软件判断该卡片的真伪。该产品的功能还可以扩展。例如,可以将隐藏信息嵌到卡片的磁条或集成电路芯片中。AlpVision的SafePaper是专为打印文档设计的安全产品。它将水印信息隐藏到纸的背面,以此来证明该文档的真伪。它要求文档必须是单面打印,打印分辨率在600dpi以上。检测时,需要SafePaper软件和分辨率为600dpi的24bits扫描仪。SafePaper可用于证明一份文件是否为指定的公司或组织所打印,如医疗处方、法律文书、契约等,还可以将一些重要的或秘密的信息,如商标、专利、名字、金额等,隐藏到数字水印中。

Signum公司商标保护和防伪印刷的数字水印技术

在商标不断增多的今天,保持名誉是十分重要的事情。然而,关于伪造名牌产品商标的交易问题也是十分严重的,据资料显示,其每年的交易金额可以达到大约500亿美元。

由于伪造者把精力花费在对假冒商品的包装上,而不是考虑如何改进产品的质量,所以保护产品的包装就成了势在必行的问题。

Signum公司的VeriData软件的一个特殊版本,称为iPak,它将不可见的水印加入到打印出的包装和商标上,以阻止商标盗版。VeriData iPak软件可以在Windows 95/98/ME /NT 4.0/2000 下运行,支持TIFF-RGB、CMYK 和灰度图像。它的主要特点在于:

◆ VeriData iPak通过对图像进行最小的改变,并在不增加额外的产品成本的情况下,就可以使包装印刷商不断地更新防伪信息;

◆ VeriData iPak与其他提供最高级保护的安全设备完全兼容;

◆ VeriData iPak隐藏的数字水印可以由非专业人士利用一般的扫描设备进行检测;

◆ VeriData iPak可在不同包装中嵌入不同的数字水印,以提供安全审查追踪检测;

◆ 商标拥有者可以授权允许特定的人读取隐藏的数字水印信息。

Signum公司联合安全印刷产业开发了一种特殊的VeriData工具,称为iSec,可以为有价值的或重要的文档提供隐蔽的安全特性来阻止伪造、盗版和未授权的更改。

VeriData iSec工具可以用于保护大范围的安全文档,包括银行支票、护照、债券、身份证、塑料卡片、邮票、驾照、证书、票据、报表和包装等。VeriData iSec 软件使用先进的数字水印算法在图片中嵌入不可感知的信息,可有效地阻止伪造行为。

Signum技术的独特隐蔽特性在于:

隐蔽性和不可感知性 所有嵌入文档中的数据对人眼来说,都是不可见的,而通过VeriData 的软件工具,可以方便地进行检测;

机器可读性 所有的嵌入数据都可以由相关的计算机装置进行自动处理;

用户可用性 文件中嵌入数据的数量和类型都可由客户或代理商特别指定,如身份证号码、社会保险号码、护照号码、数据期号等;

完全安全性 只有授权的安全打印机才允许使用Signum的安全身份证软件,并对单个用户限制密钥,这样,水印就不会对外面的客户泄露;

易检测性 已授权的用户可以很容易地扫描文档并对图像中隐藏的任何水印完成检测;

完整性 对图像所进行的任何未授权的改变,无论多么细小,都可以被独一无二的检测技术检测出来。我国在数字水印印刷防伪领域的技术研究

在我国,有关部门研究人员正在加紧数字水印印刷防伪技术的研究工作,例如大连理工大学就已经在数字水印印刷防伪技术方面取得了富有成效的研究成果。大连理工大学的这项技术可以实现在印刷图像中加入数字水印,并可以通过扫描仪和专用软件完成印刷图像中数字水印的自动检测。此技术适应多种型号的打印机和扫描仪。

数字水印开辟了一条崭新的信息安全途

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