專利名稱：可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)圖像編碼技術(shù)，特別是將普通紙作為大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體的網(wǎng)屏編碼。
背景技術(shù)：
近年，計(jì)算機(jī)技術(shù)急速發(fā)展，作為數(shù)據(jù)信息記錄的媒體，已由最初的磁介質(zhì)媒體發(fā)展到光介質(zhì)媒體，存儲(chǔ)器媒體等。但是將普通紙作為大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的媒體卻很少被言及。
另外，最初作為超市結(jié)算的一種簡便的方法，1932年由美國哈夫大學(xué)提出了一維條紋碼的提案，被廣泛利用至今。80年代末期，為滿足寶石、半導(dǎo)體、制藥、機(jī)械部品等行業(yè)應(yīng)能記錄更多信息的需求，1989年由美國Intermec公司開發(fā)了Code49，從此二維條碼誕生了。在此之后DataMatrix，MaxiCode，ArrayTag等相繼登場，在日本也開發(fā)了CPCode，QRCode，并被列入國際標(biāo)準(zhǔn)。
但是二維條碼是在一維條碼的基礎(chǔ)上產(chǎn)生出來的，因此很難跳出一維條碼的局限，首先所有的二維條碼的提案仍然采用將黑色區(qū)域表示信息代碼“1”，白色區(qū)域表示信息代碼“0”，而沒考慮利用圖形變化來直接地表示一個(gè)完整的信息代碼(如0～9，A～F)，造成信息表示的冗長。其次，二維條碼同一維條碼一樣必須單獨(dú)出現(xiàn)，占用了空間，而且易于被復(fù)制，安全性差。況且紙張污染對(duì)二維條碼的正確解讀是致命的問題。
隨著打印設(shè)備，掃描設(shè)備精度不斷提高，同15年前二維條碼出現(xiàn)時(shí)的硬件設(shè)備條件比，有了很大發(fā)展，1200dpi、2400dpi高精度的打印機(jī)、掃描儀已不再司空見慣。于是在金融保險(xiǎn)領(lǐng)域中，提出了在紙上進(jìn)行大量數(shù)據(jù)記錄及印字更加精細(xì)的要求。特別是在日本金融行業(yè)中，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)在法律上的規(guī)定一定要打印在紙上進(jìn)行保管。目前因紙上不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所以還需要用硬盤進(jìn)行備份。這些信息如能直接在紙上儲(chǔ)存，不再用硬盤進(jìn)行備份，將會(huì)更加安全、方便。這樣的需求顯然用二維條碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)是比較困難的。
當(dāng)前，隨著復(fù)印機(jī)的普及，印刷文件被非法復(fù)制，個(gè)人信息流失問題已成為必須解決的社會(huì)問題。對(duì)印刷打印的文件如何像電子文件那樣可加密和解密，以及文件中加入防復(fù)印代碼以防非法復(fù)印，受到了相當(dāng)大的關(guān)注。針對(duì)這樣的需求用二維條碼因上述的問題是不能解決的，人們迫切希望獲得一個(gè)可以將印刷打印的內(nèi)容用數(shù)據(jù)代碼的形式來表示的方法。
再有，用OCR文字識(shí)別的方法，將打印在紙上的文字信息讀入數(shù)據(jù)庫，這樣的手法一時(shí)得到相當(dāng)大的關(guān)注與期待，然而在長時(shí)間的開發(fā)中，人們已認(rèn)識(shí)到漢字的數(shù)量之多，作為OCR文字識(shí)別的精度要達(dá)到100％的程度幾乎不可實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)用范圍很小。
最近，特別是以美國的研究者為核心的數(shù)字水印理論的研究非常盛行，有大量的論文被發(fā)表。但絕大多數(shù)是為解決防復(fù)制或防篡改等的安全問題，僅僅是針對(duì)某一圖像埋入特定的記號(hào)或圖形。而將大量計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼直接埋入印刷品中很少被論及。
最近，日本發(fā)明人木內(nèi)及藤井提出了關(guān)于“由個(gè)人識(shí)別信息生成裝置及個(gè)人識(shí)別信息讀取裝置所組成的個(gè)人識(shí)別信息系統(tǒng)”(專利公開號(hào)特許公開2000-79782)。即，針對(duì)個(gè)人身份證等本人的照片的背景，用不同的網(wǎng)屏形式作為本人的“特定ID”。這從解決方案的目的上以及實(shí)現(xiàn)的手法等方面與在紙上記錄并讀取大量數(shù)據(jù)信息差距甚遠(yuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出了一個(gè)通過在紙上打印或印刷實(shí)現(xiàn)紙上大量數(shù)據(jù)保存，及可被讀取的可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供在同二維條碼相同的面積等條件下比二維條碼的信息多的編碼形式。
本發(fā)明還一個(gè)目的是解決在紙上局部污染而使信息丟失問題。
本發(fā)明再一個(gè)目的是還要解決對(duì)印刷內(nèi)容的加密與解密問題以及解決在圖像中埋入數(shù)據(jù)信息，圖像質(zhì)量被破壞問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼控制方法，由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，網(wǎng)屏編碼埋入模塊，密匙加密模塊，打印輸出模塊構(gòu)成的網(wǎng)屏編碼埋入裝置；由掃描輸入模塊，密匙解密模塊，網(wǎng)屏編碼識(shí)別模塊，數(shù)據(jù)保存模塊構(gòu)成的網(wǎng)屏編碼讀取裝置；這兩個(gè)裝置構(gòu)成一個(gè)可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述各個(gè)模塊的具體步驟包括(1)網(wǎng)屏編碼埋入裝置中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)將要處理的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，包括文字、數(shù)字、字母、字符的不同從內(nèi)存中讀取所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代碼，并送到網(wǎng)屏編碼埋入模塊；(2)網(wǎng)屏編碼埋入模塊，將上述數(shù)據(jù)代碼分別變換成所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)屏編碼，并逐個(gè)地將網(wǎng)屏編碼排列成一幅圖像，存入內(nèi)存；(3)密匙加密模塊，是針對(duì)任意密匙k∈K，將內(nèi)存中變換后的并被排列成一幅圖像的網(wǎng)屏編碼的數(shù)值或點(diǎn)陣位置r∈R進(jìn)行R×K→Cr→￠(k，c)的計(jì)算，得到了新的一幅實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)屏編碼加密的圖像c∈C。這里￠(k，c)為密匙加密函數(shù)。該圖像被存入內(nèi)存；(4)打印輸出模塊，將上述內(nèi)存中的實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)屏編碼加密的圖像打印輸出，在紙張上就可記錄并能加密計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)；(5)網(wǎng)屏編碼讀取裝置中掃描輸入模塊，針對(duì)被記錄并能加密計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的紙張，通過掃描儀讀取紙張上加密后的網(wǎng)屏編碼圖像，并存入內(nèi)存；(6)密匙解密模塊，用上述密匙k∈K，將加密后的網(wǎng)屏編碼的圖像c∈C進(jìn)行C×K→R ￡(k，c)k∈K的計(jì)算，得到網(wǎng)屏編碼的解密后的圖像r∈R。這里￡(k，c)為密匙解密函數(shù)；(7)網(wǎng)屏編碼識(shí)別模塊，將解密后的網(wǎng)屏編碼圖像中的各個(gè)網(wǎng)屏編碼經(jīng)過模式識(shí)別，變換成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼；(8)數(shù)據(jù)保存模塊，將上述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼保存在計(jì)算機(jī)中，從而完成了可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼埋入及讀取過程。
在網(wǎng)屏編碼中，是以印刷在紙上的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向、點(diǎn)陣數(shù)量及顏色的不同，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F的直接描述；將傳統(tǒng)的描述圖像灰度的FM調(diào)頻網(wǎng)屏及AM調(diào)幅網(wǎng)屏按點(diǎn)陣數(shù)量的不同由低向高分別表示數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F。
在相同灰度等級(jí)上，即在相同的網(wǎng)屏點(diǎn)陣數(shù)的情況下，是以網(wǎng)屏的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向的不同而實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F的網(wǎng)屏編碼變換。
在網(wǎng)屏編碼中，是以印刷在紙上的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向、點(diǎn)陣數(shù)量、顏色的不同，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)代碼文字、數(shù)字、字母、字符、圖形的直接描述。
在對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)埋入時(shí)，在保持圖像灰度值不變即圖像不被破壞的情況下，僅利用網(wǎng)屏的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置及方向的不同而實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F的網(wǎng)屏編碼變換；考慮到被埋入網(wǎng)屏編碼的圖像在不同灰度相鄰接的情況下，灰度等級(jí)不易于區(qū)分的問題，網(wǎng)屏編碼在不同灰度級(jí)中使用了矩形、平行線形、豎線形，左斜線形、右斜線形等的網(wǎng)屏分布形式埋入網(wǎng)屏編碼。
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼被網(wǎng)屏編碼用同等數(shù)值及形式描述出，因此利用普通的電子文件加密及解密方式可將紙張上的網(wǎng)屏編碼進(jìn)行加密及解密，其具體步驟是網(wǎng)屏編碼的數(shù)值或點(diǎn)陣位置r∈R，用密匙k∈K及加密函數(shù)￠(k，c)進(jìn)行R×K→Cr→￠(k，c)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)屏編碼的加密。反之被加密的網(wǎng)屏編碼c∈C，用密匙k∈K及解密函數(shù)￡(k，c)進(jìn)行C×K→R ￡(k，c)k∈K的計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)屏編碼的解密。
網(wǎng)屏編碼的點(diǎn)陣通過密匙k∈K，被隨機(jī)的分布在紙張的各個(gè)地方，即使局部紙張被污染，網(wǎng)屏編碼仍能正確讀取。
在對(duì)彩色圖像進(jìn)行網(wǎng)屏編碼時(shí)，首先分別對(duì)C、M、Y、K四色埋入網(wǎng)屏編碼；再將埋入后的圖像的網(wǎng)屏編碼的點(diǎn)陣位置Rc、Rm、Ry、Rk用密匙k∈K進(jìn)行Rc×K→Ccrc→￠(k，cc)Rm×K→Cmrm→￠(k，cm)Ry×K→Cyry→￠(k，cy)Rk×K→Ckrk→￠(k，ck)計(jì)算，使C、M、Y、K四色的網(wǎng)屏形式隨機(jī)分布，就可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的FM調(diào)頻網(wǎng)屏的CMYK的彩色合成效果；在識(shí)別網(wǎng)屏編碼時(shí)，再將上述四色的網(wǎng)屏編碼隨機(jī)分布cc、cm、cy、ck用密匙k∈K進(jìn)行Cc×K→Rc￡(k，cc)Cm×K→Rm￡(k，cm)
Cy×K→Ry￡(k，cy)Ck×K→Rk￡(k，ck)計(jì)算，就可返回到網(wǎng)屏編碼的分布狀態(tài)，可進(jìn)行網(wǎng)屏編碼的識(shí)別。這里，rn∈Rn，cn∈Cn，￠(k，cn)為對(duì)顏色n的加密函數(shù)，￡(k，cn)為對(duì)顏色n的解密函數(shù)，n＝c，m，y，k。
對(duì)打印或印刷的機(jī)密文件實(shí)施加密及解密時(shí)，將輸入的機(jī)密文件中的文字等的數(shù)據(jù)代碼變換成網(wǎng)屏編碼，利用所述密鑰加密的方法對(duì)網(wǎng)屏編碼進(jìn)行加密，形成一個(gè)對(duì)機(jī)密文件的網(wǎng)屏編碼加密的圖像，再將此圖像打印輸出，在紙上就可打印出被加密的機(jī)密文件的印刷品。
在閱讀該機(jī)密文件時(shí)，需將被加密的機(jī)密文件的印刷品放在掃描儀上讀取加密后的機(jī)密文件的圖像，經(jīng)密鑰解密變換成網(wǎng)屏編碼的圖像，再進(jìn)行網(wǎng)屏編碼識(shí)別，得到機(jī)密文件的文字等的數(shù)據(jù)代碼，最后，對(duì)閱讀者進(jìn)行是否是本人的認(rèn)證后，該機(jī)密文件就可顯示在屏幕上供閱讀。
本發(fā)明有益效果是針對(duì)在紙上印刷的圖像中，埋入數(shù)據(jù)信息的提案同傳統(tǒng)的數(shù)字水印技術(shù)相比具有對(duì)原圖像質(zhì)量無影響的顯著特點(diǎn)。而將紙作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體的角度上，網(wǎng)屏編碼同條紋碼相比有如下表的特點(diǎn)



圖1為可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼系統(tǒng)；圖2為用4×4小區(qū)描述的FM網(wǎng)屏編碼；圖3為用4×4小區(qū)描述的AM網(wǎng)屏編碼；圖4為文字的“字”的代碼用AM網(wǎng)屏編碼來表示；圖5為用4×4小區(qū)描述的等灰度網(wǎng)屏編碼；圖6為用4×4小區(qū)描述點(diǎn)陣不分離的等灰度網(wǎng)屏編碼；圖7為用CMYK四基色構(gòu)成的網(wǎng)屏編碼；圖8為可定義成文字列，字符，圖形的網(wǎng)屏編碼例圖9為考慮到打印機(jī)的縱橫打印精度不同的網(wǎng)屏編碼；圖10為3×3最小區(qū)值的網(wǎng)屏編碼；圖11為文字的“字”由最小區(qū)值網(wǎng)屏編碼來表示；圖12為小區(qū)間隔值為2的網(wǎng)屏編碼圖13為可抗紙張局部污染的網(wǎng)屏編碼；圖14為四級(jí)灰度的網(wǎng)屏編碼；圖15為五級(jí)灰度的網(wǎng)屏編碼；圖16為六級(jí)灰度的網(wǎng)屏編碼；圖17為七級(jí)灰度的網(wǎng)屏編碼；圖18為八級(jí)灰度的網(wǎng)屏編碼；圖19為帶有網(wǎng)屏編碼的CMYK彩色合成方法框圖；圖20為機(jī)密文件的印刷加密及解密方法框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼控制方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明提出了一種將普通紙張通過圖1中的埋入裝置及讀取裝置實(shí)現(xiàn)在紙上大量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的方法，包括在埋入裝置中，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)含文字、數(shù)字、字母、字符等的數(shù)據(jù)代碼，按數(shù)據(jù)代碼的不同，變換成一種稱為網(wǎng)屏編碼的圖形代碼；再針對(duì)任意密匙k∈K及加密函數(shù)￠(k，c)，將網(wǎng)屏編碼的數(shù)值或位置r∈R進(jìn)行R×K→C r→￠(k，c)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)屏編碼的加密結(jié)果；經(jīng)打印機(jī)輸出在紙上記錄并加密了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。
被在紙上記錄并加密了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)在讀取裝置中經(jīng)掃描儀讀取紙上的被加密的網(wǎng)屏編碼，經(jīng)密鑰解密模塊，用上述密匙k∈K及解密函數(shù)￡(k，c)，，將網(wǎng)屏編碼加密后的結(jié)果c∈C進(jìn)行C×K→R￡(k，c)k∈K的計(jì)算，得到網(wǎng)屏編碼的解密結(jié)果R，解密后的網(wǎng)屏編碼經(jīng)過網(wǎng)屏編碼識(shí)別模塊將網(wǎng)屏編碼圖形變換成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼，存入到計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)在普通紙上讀取計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的步驟。
網(wǎng)屏編碼的定義是基于在普通紙上表現(xiàn)圖像灰度的網(wǎng)屏理論，網(wǎng)屏編碼的定義；是以印刷在紙上的點(diǎn)陣分布包括網(wǎng)屏的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向、點(diǎn)陣數(shù)量、顏色等的不同，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F或其他的文字，數(shù)字，字符，圖形的直接描述。
網(wǎng)屏編碼圖形構(gòu)成的特點(diǎn)是(1)要求網(wǎng)屏編碼的點(diǎn)陣分布碼的碼值及分辨值盡可能高。
(2)便于小區(qū)分割，因網(wǎng)屏點(diǎn)陣的密度很大，圖形又非常小因此能否快速正確地進(jìn)行小區(qū)分割是一個(gè)重要問題。
(3)盡量不受圖形平移的影響，避免因定位不準(zhǔn)而誤讀代碼。
(4)點(diǎn)陣盡可能完整集中，避免分散，以防止掃描讀取時(shí)因光學(xué)的量子效應(yīng)而產(chǎn)生點(diǎn)陣丟失以及容易捕捉完整的網(wǎng)屏點(diǎn)陣圖像。
(5)應(yīng)考慮容易識(shí)別的網(wǎng)屏編碼形式。
最簡單的網(wǎng)屏編碼是將網(wǎng)屏點(diǎn)陣數(shù)量的十六個(gè)灰度等級(jí)定義成0～9，A～F這16個(gè)不同數(shù)據(jù)代碼。這種網(wǎng)屏代碼同普通的網(wǎng)屏原理一樣可分FM調(diào)頻網(wǎng)屏編碼如圖2所示，及AM調(diào)幅網(wǎng)屏編碼如圖3所示。由于網(wǎng)屏的點(diǎn)陣數(shù)同數(shù)據(jù)代碼一一對(duì)應(yīng)的，因此只要讀取某一區(qū)域的灰度值，就可得到數(shù)據(jù)代碼值，使讀取裝置簡單可靠。例如文字的“字”的代碼為B7B6用AM網(wǎng)屏編碼可表示為如圖4所示。
使用FM網(wǎng)屏編碼及AM網(wǎng)屏編碼的缺點(diǎn)是一個(gè)數(shù)據(jù)代碼的實(shí)現(xiàn)，需要復(fù)數(shù)個(gè)網(wǎng)屏來完成，信息存儲(chǔ)的密度比較小，同時(shí)該方法只能作為在紙上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，不適于進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)埋入。
為達(dá)到更高密度的信息記述存儲(chǔ)，同時(shí)考慮在紙上同灰度的印刷效果比較好，利用網(wǎng)屏可以在普通紙上表達(dá)某一級(jí)灰度的特性。這里首先提出了等灰度的網(wǎng)屏編碼方式，如圖5所示。以及編碼點(diǎn)陣不分離的等灰度的網(wǎng)屏編碼方式，如圖6所示。這兩種網(wǎng)屏編碼都是基于網(wǎng)屏形狀，位置及方向的不同而定義出數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F。這里數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F，所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)屏編碼的點(diǎn)陣數(shù)都是相同的，因此可獲得相同灰度值的印刷效果。
基于網(wǎng)屏的顏色信息而定義的網(wǎng)屏編碼如圖7所示。這里通過CMYK四基色的數(shù)量不同，合成的顏色不同而定義出數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F。其最大的特點(diǎn)是識(shí)別網(wǎng)屏編碼非常簡單，只要識(shí)別網(wǎng)屏編碼的顏色即可得到數(shù)據(jù)代碼值。
如圖8所示，該網(wǎng)屏編碼可定義為”不識(shí)別”的文字列，”空格”的字符或”白色的小方塊”的圖形。
這里將每個(gè)數(shù)據(jù)代碼所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)屏點(diǎn)陣數(shù)，稱為網(wǎng)屏編碼的碼值。如圖5、圖6所示的網(wǎng)屏編碼的碼值為8，將各個(gè)網(wǎng)屏編碼相互之間中最小的可分辨的點(diǎn)陣數(shù)稱為網(wǎng)屏碼的分辨值，將小區(qū)的點(diǎn)陣數(shù)稱為小區(qū)值。顯然網(wǎng)屏編碼的碼值及分辨值越大，可識(shí)別的可靠性就越高，相反就越小。
網(wǎng)屏編碼的碼值同分辨值的關(guān)系是在相同小區(qū)值的情況下，碼值越小分辨值就越大，反之就越小。小區(qū)值越小，信息密度越大，反之越小。
這里特別指出的是，圖5～10中的網(wǎng)屏編碼利用了網(wǎng)屏圖形的區(qū)別，方向的區(qū)別，位置的區(qū)別及顏色的區(qū)別而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)代碼的直接描述。因此同二維條碼比在相同的區(qū)域及描述相同的內(nèi)容情況下，信息量多達(dá)近10倍以上。
例如文字的“字”由最小區(qū)值網(wǎng)屏編碼來表示，如圖11所示。
這里將小區(qū)之間的間隔點(diǎn)數(shù)稱為小區(qū)間隔值，小區(qū)間隔值越大區(qū)分小區(qū)越容易，可是信息密度越小。反之小區(qū)間隔越小，區(qū)分小區(qū)越困難，但信息密度會(huì)增加，因此選用適當(dāng)?shù)男^(qū)間隔是比較重要的。如圖12小區(qū)間隔值為2的網(wǎng)屏編碼。
為防止由于紙上局部污染而使信息丟失，圖1中的加密及解密模塊的功能，除了對(duì)機(jī)密文件加密解密以外，還擔(dān)負(fù)著防止由于紙上局部污染而使信息丟失的功能。
具體原理如下網(wǎng)屏編碼的點(diǎn)陣R通過密匙k∈k；如圖13所示，被隨機(jī)的分布在紙張的各個(gè)地方，即使局部紙張被污染，不會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)屏編碼的錯(cuò)誤讀取。
這里提出一個(gè)掃描儀可識(shí)別的最小網(wǎng)屏點(diǎn)數(shù)的概念，設(shè)SNmin為掃描儀可識(shí)別的網(wǎng)屏點(diǎn)數(shù)，則圖像可埋入信息數(shù)據(jù)的最小灰度值應(yīng)大于SNmin值。
針對(duì)一個(gè)圖像，在SNmin以上的網(wǎng)屏灰度中，可在保持原灰度值不變即圖像不被破壞的情況下，將網(wǎng)屏的分布，按其形狀、位置、方向等特征，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)屏編碼，如圖14-18所示。
其效果即可在圖像中埋入數(shù)據(jù)信息，同時(shí)對(duì)圖像無任何影響。
考慮到被埋入網(wǎng)屏編碼的圖像在相鄰接的情況下，灰度等級(jí)的不易于區(qū)分問題，圖14-18在不同灰度級(jí)中使用了矩形、平行線形、豎線形、左斜線形、右斜線形等圖形方式的網(wǎng)屏分布形式埋入網(wǎng)屏編碼。
在對(duì)彩色圖像進(jìn)行網(wǎng)屏編碼時(shí)，如圖19所示首先分別對(duì)分色后的C、M、Y、K四色埋入網(wǎng)屏編碼；再將埋入后的四色圖像的網(wǎng)屏編碼點(diǎn)陣位置Rc、Rm、Ry、Rk用密匙k∈K進(jìn)行Rc×K→Ccrc→￠(k，cc)Rm×K→Cmrm→￠(k，cm)Ry×K→Cyry→￠(k，cy)Rk×K→Ckrk→￠(k，ck)計(jì)算，使C、M、Y、K四色的網(wǎng)屏形式隨機(jī)分布，就可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的FM網(wǎng)屏的CMYK的彩色合成效果。
在識(shí)別網(wǎng)屏編碼時(shí)，再將上述四色的網(wǎng)屏編碼隨機(jī)分布cc、cm、cy、ck用密匙k∈K進(jìn)行Cc×K→Rc￡(k，cc)Cm×K→Rm￡(k，cm)Cy×K→Ry￡(k，cy)Ck×K→Rk￡(k，ck)計(jì)算，就可返回到網(wǎng)屏編碼的分布狀態(tài)，可進(jìn)行網(wǎng)屏編碼的識(shí)別。
這里，rn∈Rn，cn∈Cn，￠(k，cn)為對(duì)顏色n的加密函數(shù)，￡(k，cn)為對(duì)顏色n的解密函數(shù)，n＝c，m，y，k。
用上述原理還可運(yùn)用于實(shí)現(xiàn)印刷物的加密解密，具體解釋如圖20所示。將輸入的機(jī)密文件中的文字等的數(shù)據(jù)代碼變換成網(wǎng)屏編碼，利用上述密鑰加密的方法對(duì)網(wǎng)屏編碼進(jìn)行加密，形成一個(gè)對(duì)機(jī)密文件的網(wǎng)屏編碼加密的圖像。再將此圖像打印輸出，在紙上就可打印出被加密的機(jī)密文件的印刷品。
在閱讀該機(jī)密文件時(shí)，需將被加密的機(jī)密文件的印刷品放在掃描儀上讀取加密后的機(jī)密文件的圖像。經(jīng)密鑰解密變換成網(wǎng)屏編碼的圖像，再進(jìn)行網(wǎng)屏編碼識(shí)別，得到機(jī)密文件的文字等的數(shù)據(jù)代碼。最后，對(duì)閱讀者進(jìn)行是否是本人的認(rèn)證后該機(jī)密文件就可顯示在屏幕上供閱讀。
權(quán)利要求
1.一種可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼控制方法，由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，網(wǎng)屏編碼埋入模塊，密匙加密模塊，打印輸出模塊構(gòu)成的網(wǎng)屏編碼埋入裝置；由掃描輸入模塊，密匙解密模塊，網(wǎng)屏編碼識(shí)別模塊，數(shù)據(jù)保存模塊構(gòu)成的網(wǎng)屏編碼讀取裝置；這兩個(gè)裝置構(gòu)成一個(gè)可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述各個(gè)模塊的具體步驟包括(1)網(wǎng)屏編碼埋入裝置中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)將要處理的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，包括文字、數(shù)字、字母、字符的不同從內(nèi)存中讀取所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)代碼，并送到網(wǎng)屏編碼埋入模塊；(2)網(wǎng)屏編碼埋入模塊，將上述數(shù)據(jù)代碼分別變換成所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)屏編碼，并逐個(gè)地將網(wǎng)屏編碼排列成一幅圖像，存入內(nèi)存；(3)密匙加密模塊，是針對(duì)任意密匙k∈K，將內(nèi)存中變換后的并被排列成一幅圖像的網(wǎng)屏編碼的數(shù)值或點(diǎn)陣位置r∈R進(jìn)行R×K→Cr→￠(k，c)的計(jì)算，得到了新的一幅實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)屏編碼加密的圖像c∈C，這里￠(k，c)為密匙加密函數(shù)，該圖像被存入內(nèi)存；(4)打印輸出模塊，將上述內(nèi)存中的實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)屏編碼加密的圖像打印輸出，在紙張上就可記錄并能加密計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)；(5)網(wǎng)屏編碼讀取裝置中掃描輸入模塊，針對(duì)被記錄并能加密計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的紙張，通過掃描儀讀取紙張上加密后的網(wǎng)屏編碼圖像，并存入內(nèi)存；(6)密匙解密模塊，用上述密匙k∈K，將加密后的網(wǎng)屏編碼的圖像c∈C進(jìn)行C×K→R￡(k，c)k∈K的計(jì)算，得到網(wǎng)屏編碼的解密后的圖像r∈R。這里￡(k，c)為密匙解密函數(shù)；(7)網(wǎng)屏編碼識(shí)別模塊，將解密后的網(wǎng)屏編碼圖像中的各個(gè)網(wǎng)屏編碼經(jīng)過模式識(shí)別，變換成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼；(8)數(shù)據(jù)保存模塊，將上述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼保存在計(jì)算機(jī)中，從而完成了可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼埋入及讀取過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)屏編碼控制方法，其特征是在網(wǎng)屏編碼中，是以印刷在紙上的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向、點(diǎn)陣數(shù)量及顏色的不同，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F的直接描述；將傳統(tǒng)的描述圖像灰度的FM調(diào)頻網(wǎng)屏及AM調(diào)幅網(wǎng)屏按點(diǎn)陣數(shù)量的不同，由低向高分別表示數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)屏編碼控制方法，其特征是在相同灰度等級(jí)上，即在相同的網(wǎng)屏點(diǎn)陣數(shù)的情況下，是以網(wǎng)屏的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向、顏色的不同而實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F的網(wǎng)屏編碼變換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)屏編碼的控制方法，其特征是在網(wǎng)屏編碼中，是以印刷在紙上的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向、點(diǎn)陣數(shù)量及顏色的不同，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)代碼文字、數(shù)字、字母、字符、圖形的直接描述。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)屏編碼的控制方法，其特征是在對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)埋入時(shí)，在保持圖像灰度值不變即圖像不被破壞的情況下，僅利用網(wǎng)屏的點(diǎn)陣分布，按其形狀、位置、方向的不同而實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)代碼0～9，A～F的網(wǎng)屏編碼變換；考慮到被埋入網(wǎng)屏編碼的圖像在灰度值相鄰接的情況下，灰度等級(jí)不易于區(qū)分的問題，網(wǎng)屏編碼在不同灰度級(jí)中使用了矩形、平行線形、豎線形，左斜線形、右斜線形等的網(wǎng)屏分布形式埋入網(wǎng)屏編碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)屏編碼控制方法，其特征是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)代碼被網(wǎng)屏編碼用同等數(shù)值及形式描述出，因此利用普通的電子文件加密及解密方式可將紙張上的網(wǎng)屏編碼進(jìn)行加密及解密，其具體步驟是網(wǎng)屏編碼的數(shù)值或點(diǎn)陣位置r∈R，用密匙k∈K及加密函數(shù)￠(k，c)進(jìn)行R×K→Cr→￠(k，c)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)屏編碼的加密。反之被加密的網(wǎng)屏編碼c∈C，用密匙k∈K及解密函數(shù)￡(k，c)進(jìn)行C×K→R￡(k，c)k∈K的計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)屏編碼的解密。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)屏編碼控制方法，其特征是網(wǎng)屏編碼的點(diǎn)陣通過密匙k∈K，被隨機(jī)的分布在紙張的各個(gè)地方，即使局部紙張被污染，網(wǎng)屏編碼仍能正確讀取。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)屏編碼控制方法，其特征是在對(duì)彩色圖像進(jìn)行網(wǎng)屏編碼時(shí)，首先分別對(duì)C、M、Y、K四色埋入網(wǎng)屏編碼；再將埋入后的圖像的網(wǎng)屏編碼的點(diǎn)陣位置Rc、Rm、Ry、Rk用密匙k∈K進(jìn)行Rc×K→Ccrc→￠(k，cc)Rm×K→Cmrm→￠(k，cm)Ry×K→Cyry→￠(k，cy)Rk×K→Ckrk→￠(k，ck)計(jì)算，使C、M、Y、K四色的網(wǎng)屏形式隨機(jī)分布，就可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的FM調(diào)頻網(wǎng)屏的CMYK的彩色合成效果；在識(shí)別網(wǎng)屏編碼時(shí)，再將上述四色的網(wǎng)屏編碼隨機(jī)分布cc、cm、cy、ck用密匙k∈K進(jìn)行Cc×K→Rc￡(k，cc)Cm×K→Rm￡(k，cm)Cy×K→Ry￡(k，cy)Ck×K→Rk￡(k，ck)計(jì)算，就可返回到網(wǎng)屏編碼的分布狀態(tài)，可進(jìn)行網(wǎng)屏編碼的識(shí)別。這里，rn∈Rn，cn∈Cn，￠(k，cn)為對(duì)顏色n的加密函數(shù)，￡(k，cn) 為對(duì)顏色n的解密函數(shù)，n＝c，m，y，k。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)屏編碼控制方法，其特征是對(duì)打印或印刷的機(jī)密文件實(shí)施加密及解密時(shí)，將輸入的機(jī)密文件中的文字等的數(shù)據(jù)代碼變換成網(wǎng)屏編碼，利用所述密鑰加密的方法對(duì)網(wǎng)屏編碼進(jìn)行加密，形成一個(gè)對(duì)機(jī)密文件的網(wǎng)屏編碼加密的圖像，再將此圖像打印輸出，在紙上就可打印出被加密的機(jī)密文件的印刷品；在閱讀該機(jī)密文件時(shí)，需將被加密的機(jī)密文件的印刷品放在掃描儀上讀取加密后的機(jī)密文件的圖像，經(jīng)密鑰解密變換成網(wǎng)屏編碼的圖像，再進(jìn)行網(wǎng)屏編碼識(shí)別，得到機(jī)密文件的文字等的數(shù)據(jù)代碼，最后，對(duì)閱讀者進(jìn)行是否是本人的認(rèn)證后，該機(jī)密文件就可顯示在屏幕上供閱讀。
全文摘要
本發(fā)明提供可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼控制方法，包括有由計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊，網(wǎng)屏編碼埋入模塊，密匙加密模塊，打印輸出模塊構(gòu)成的網(wǎng)屏編碼埋入裝置；由掃描輸入模塊，密匙解密模塊，網(wǎng)屏編碼識(shí)別模塊，數(shù)據(jù)保存模塊構(gòu)成的網(wǎng)屏編碼讀取裝置；這兩個(gè)裝置構(gòu)成一個(gè)可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。有益效果是該方法通過在紙上打印或印刷實(shí)現(xiàn)紙上大量數(shù)據(jù)保存及可被讀取的可在紙上大量記錄數(shù)據(jù)的網(wǎng)屏編碼，可按電子文件的方法對(duì)機(jī)密印刷文件進(jìn)行加密和解密。在同二維條碼相同面積條件下比二維條碼的信息多達(dá)近10倍的編碼形式，對(duì)占用空間和漢字記述方面均沒有限定。解決了在紙上局部污染使信息丟失的問題?？蓪?duì)圖像埋入數(shù)據(jù)信息，并解決圖像質(zhì)量被破壞問題。
文檔編號(hào)G06K17/00GK1598873SQ200410020318
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月17日
發(fā)明者顧澤蒼 申請(qǐng)人:顧澤蒼