專利名稱：一種數(shù)值圖像中可見水印的分離方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)值圖像中可見水印的分離方法及系統(tǒng)，特別適用于分離紙質(zhì)文件中未被文件主要內(nèi)容覆蓋的半透明水印。
背景技術(shù)：
數(shù)字水印技術(shù)是信息處理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，從水印是否可見的角度，可將水印分為可見與不可見兩種。其中可見水印有多種形式，常見的如半透明的背景圖、文；從廣義上看，標(biāo)簽、條碼等可納入可見水印的范疇?？梢娝〕Ｓ糜谝韵聨追N情況(1)需要通過水印快速鑒別水印載體的真?zhèn)危缂垘胖械乃?，可通過觀察其中的水印快速進(jìn)行鑒別紙幣的真?zhèn)?。這種使用場合一般要求無需很專業(yè)設(shè)備，憑人眼即可快速鑒別；類似的例子還有在圖書加入“樣張”、“試讀”等半透明水印等，使人一眼即可知道水印所表達(dá)的意義。(2)需要專門的設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別，例如票據(jù)上標(biāo)簽、條碼的識(shí)別等，人眼可輕易看到這些水印，但要了解其中寫攜帶的具體信息，則需要將攜帶信息的水印提取出來，才能進(jìn)行下一步的識(shí)別操作。本發(fā)明是針對后一種情況，即需要用軟件將水印自動(dòng)提取出來，以進(jìn)行后續(xù)的操作?，F(xiàn)有技術(shù)中，在可見水印分離的研究方面，多是針對純數(shù)值形式的圖像進(jìn)行的，例如中國專利申請(公開號(hào)CN1945623，
公開日期2007.4. 11)公開的一種數(shù)字圖像分塊局部加密的可去除可見水印方法。而針對紙質(zhì)文件掃描后形成的圖像進(jìn)行研究的則較少。對于掃描后的圖像而言，由于掃描是一種信息細(xì)節(jié)損失嚴(yán)重的操作，尤其是當(dāng)水印是以半透明的形式存在時(shí)，其顏色較淡，掃描照成水印信息的丟失是很嚴(yán)重的?？梢?，對紙質(zhì)文件掃描后形成的圖像進(jìn)行分析來提取水印難度較大。在需要對水印進(jìn)行提取以進(jìn)行后續(xù)操作的場合，目前一般采用硬件專用芯片處理，例如掃描槍；或采用人工觀察的形式，例如中國專利申請(公開號(hào)CN1614600，
公開日期2005. 05. 11)公開了一種在紙質(zhì)文件的公章上攜帶水印的方式，即在章的邊沿上用特殊印泥印上一圈字符；需要對帶章的紙質(zhì)文件進(jìn)行真?zhèn)舞b別時(shí)，用驗(yàn)鈔燈照射紙質(zhì)材料上的章，則人眼可識(shí)別出這些字符，再將字符輸入檢測系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的判斷。這類方法的缺點(diǎn)是需借助特定的硬件，成本高，自動(dòng)化程度低。綜上所述，對紙質(zhì)材料上的半透明水印進(jìn)行掃描形成圖像后再提取的問題，目前尚缺乏有效的手段；進(jìn)而使后續(xù)對水印信息的利用依賴于人工，或特定的硬件，自動(dòng)化程度不高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)分離數(shù)值圖像中可見水印的方法及系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，包括以下步驟
(1)掃描帶有半透明水印的紙質(zhì)文檔，獲取數(shù)值化的原始圖像；(2)將原始圖像進(jìn)行二值化處理，獲取前景掩碼圖像；(3)以前景掩碼圖像為參照，從原始圖像中提取出背景水印圖像。一種數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)，包括用于掃描帶有半透明水印的紙質(zhì)材料，獲取數(shù)值化的原始圖像的掃描裝置；用于將原始圖像進(jìn)行二值化處理，獲取前景掩碼圖像的二值化裝置；以及用于以前景掩碼圖像為參照，從原始圖像中提取出背景水印圖像的水印獲取
直ο本發(fā)明所述方法及系統(tǒng)，通過二次二值化的手段，結(jié)合膨脹、去噪等技術(shù)，能夠自動(dòng)并準(zhǔn)確地將紙質(zhì)文件中的半透明水印以二值圖像的方式分離出來，無需借助特定的硬件，水印提取效率高，并節(jié)約了成本。


圖1是具體實(shí)施方式
中數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是具體實(shí)施方式
中數(shù)值圖像中可見水印的分離方法的流程圖；圖3a是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例原始圖像的主要內(nèi)容示意圖，圖北是所述實(shí)例背景水印圖像的示意圖；圖4是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例將原始圖像進(jìn)行二值化處理后所獲得的圖像示意圖；圖5是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例背景水印圖像的示意圖；圖6是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例背景水印圖像中存在邊緣噪音點(diǎn)的局部放大示意圖；圖7是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例對背景水印圖像不進(jìn)行邊緣修正直接進(jìn)行二值化處理后存在大量噪聲的效果示意圖；圖8是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正后的效果示意圖；圖9是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例對邊緣修正后的背景水印圖像進(jìn)行二值化處理后的效果示意圖；圖10是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例對二值化后的背景水印圖像進(jìn)行膨脹處理后的效果示意圖；圖11是具體實(shí)施方式
中所述實(shí)例對膨脹后的背景水印圖像進(jìn)行去噪處理后的效果示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是首先將包含半透明水印的紙質(zhì)文件掃描為灰度圖像或彩色圖像，作為原始圖像，然后對原始圖像進(jìn)行二值化處理，目的是提取出原始圖像中除水印外的主體圖案、文字等內(nèi)容。提取出這些元素后，把原始圖像中相應(yīng)位置的像素點(diǎn)置為白色， 即可將原始圖像中主要的圖案、文字等內(nèi)容去除，保留下水印圖案。但此時(shí)獲得的水印圖案還較為粗糙，因此需要對其進(jìn)行邊緣修正、膨脹、去噪點(diǎn)等修正操作，從而獲得效果較好的二值化水印圖像。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
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圖1示出了本實(shí)施方式中數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，該系統(tǒng)包括掃描裝置11，與掃描裝置11連接的二值化裝置112，與二值化裝置112連接的水印獲取裝置13，與水印獲取裝置13連接的邊緣修正裝置14，與邊緣修正裝置14連接的二值化裝置1115，與二值化裝置1115連接的膨脹裝置16，與膨脹裝置16連接的去噪裝置17。掃描裝置11用于掃描帶有半透明水印的紙質(zhì)文件，獲取數(shù)值化的原始圖像。二值化裝置112用于將原始圖像進(jìn)行二值化處理，獲取前景掩碼圖像。水印獲取裝置13用于以前景掩碼圖像為參照，從原始圖像中提取出背景水印圖像。邊緣修正裝置14用于對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正處理。膨脹裝置15用于在對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正后對修正后的背景水印圖像進(jìn)行膨脹處理。去噪裝置16用于在對背景水印圖像進(jìn)行膨脹處理后對膨脹后的背景水印圖像進(jìn)行去噪處理。圖2示出了采用1所示系統(tǒng)分離數(shù)值圖像中可見水印的方法流程。如圖2所示， 該方法包括以下步驟(1)掃描裝置11掃描帶有半透明水印的紙質(zhì)文件，獲取數(shù)值化的原始圖像。為了使紙質(zhì)文件上的半透明水印被保留下來，在使用掃描裝置11掃描紙質(zhì)文件時(shí)，不能將掃描類型設(shè)置為黑白二值圖像，否則水印就會(huì)被抹去。應(yīng)將紙質(zhì)文件掃描為灰度圖像或彩色圖像，作為原始圖像。如果紙質(zhì)文件上并無彩色內(nèi)容，僅僅是黑白或灰度內(nèi)容的情況，則掃描為灰度圖像較彩色圖像更快捷，且占用更少的磁盤空間。以圖3a和圖北所示原始圖像為例。圖3a為原始圖像的前景圖像，即正文部分， 圖北為半透明的背景水印，為了顯示清楚，將原始圖像的前景圖像和背景水印圖像進(jìn)行了分開顯示，且背景水印顯示為非半透明。本實(shí)例中，將帶有半透明水印的單據(jù)掃描成了灰度圖像。原始圖像中的主要內(nèi)容為“北京大學(xué)人民醫(yī)院微生物檢驗(yàn)報(bào)告單”，背景圖像為由文字組成的半透明水印。(2) 二值化裝置112將原始圖像進(jìn)行二值化處理，獲取前景掩碼圖像。二值化方法在數(shù)值圖像處理領(lǐng)域中是較為成熟的方法，其原理此處不再贅述。由于半透明水印顏色較淡，根據(jù)數(shù)字圖像二值的原理，半透明水印會(huì)被歸為背景部分，因而被抹去，剩下的部分是圖像的真正內(nèi)容及部分噪音。上述實(shí)例中，如圖4所示，將原始圖像進(jìn)行二值化處理后獲得的圖像為原始圖像中的主要部分，且為黑白二值圖像。由于此圖像在后續(xù)操作中起到“掩碼”的作用，因此將其稱之為前景掩碼圖像。(3)水印獲取裝置13以前景掩碼圖像為參照，從原始圖像中提取出背景水印圖像。將前景掩碼圖像與原始圖像進(jìn)行“與”操作，獲取背景水印圖像。具體過程為將前景掩碼圖像與原始圖像進(jìn)行重疊，逐個(gè)掃描前景掩碼圖像上每個(gè)像素點(diǎn)的顏色。如果像素點(diǎn)的顏色是黑色，則將原始圖像上與該像素點(diǎn)對應(yīng)的像素點(diǎn)(簡稱對應(yīng)點(diǎn))的顏色置為白色；否則保留原始圖像上對應(yīng)點(diǎn)的顏色。經(jīng)過“與”操作后，原始圖像上的主要內(nèi)容大多被抹去，剩下的部分主要由半透明的水印構(gòu)成，將該圖像稱之為背景水印圖像。上述實(shí)例中，從原始圖像中提取出的背景水印圖像如圖5所示。此時(shí)獲得的背景水印圖像還較為粗糙，為了獲得效果更好的背景水印圖像，還需要對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正、膨脹和去噪點(diǎn)等修正操作。
(4)邊緣修正裝置14參照前景掩碼圖像，對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正處理。由于在較深的圖案或文字與較淺的背景交界處存在中間過渡色，而在獲取的前景掩碼圖像中，這些像素點(diǎn)被置為了白色，因而在進(jìn)行“與”操作中，背景水印圖像中對應(yīng)的像素點(diǎn)會(huì)遺留下來。上述實(shí)例中，如圖6所示，在背景水印圖像的正文邊緣產(chǎn)生了大量明顯的噪音點(diǎn)。此時(shí)，如不對這些噪音點(diǎn)進(jìn)行邊緣修正而直接進(jìn)行下一步的二值化操作，則結(jié)果如圖7所示?？梢娺@些像素點(diǎn)將產(chǎn)生大量的噪聲。修正這些噪音點(diǎn)可采用如下方法參考前景掩碼圖像，收集前景掩碼圖像中所有黑白交界的邊緣點(diǎn)及邊緣點(diǎn)的N領(lǐng)域點(diǎn)，N為經(jīng)驗(yàn)值，與掃描時(shí)設(shè)定的圖像分辨率有關(guān)，分辨率越高，N值應(yīng)設(shè)置得越大?？蓞⒖枷旅娴姆侄魏瘮?shù)取值
權(quán)利要求
1.一種數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，包括以下步驟(1)掃描帶有半透明水印的紙質(zhì)文件，獲取數(shù)值化的原始圖像；(2)將原始圖像進(jìn)行二值化處理，獲取前景掩碼圖像；(3)以前景掩碼圖像為參照，從原始圖像中提取出背景水印圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，其特征在于步驟(1)中將所述紙質(zhì)文件掃描成灰度圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，其特征在于步驟(3)中所述從原始圖像中提取出背景水印圖像的過程如下掃描前景掩碼圖像上每個(gè)像素點(diǎn)的顏色；如果前景掩碼圖像上的像素點(diǎn)A為黑色，則將原始圖像上與該像素點(diǎn)A對應(yīng)的像素點(diǎn) A'的顏色置為白色，否則保留原始圖像上像素點(diǎn)A'的顏色。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，其特征在于所述方法還包括對背景水印圖像進(jìn)行修正處理的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，其特征在于所述修正處理包括以下步驟a.參照前景掩碼圖像，對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正；b.對邊緣修正后的背景水印圖像進(jìn)行二值化處理；c.對二值化后的背景水印圖像進(jìn)行膨脹操作；d.對膨脹后的背景水印圖像進(jìn)行去噪操作。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，其特征在于步驟a中所述邊緣修正操作的過程如下收集前景掩碼圖像中所有黑白交界的邊緣點(diǎn)及邊緣點(diǎn)的N鄰域點(diǎn)，作為模板點(diǎn)；在背景水印圖像中將與模板點(diǎn)位置對應(yīng)的點(diǎn)置為白色。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，其特征在于所述N的取值如下"1Dpi < 150N = Il150 < Dpi < 400Dpi/150Dpi > 400其中，Dpi表示掃描紙質(zhì)材料時(shí)設(shè)定的圖像分辨率。
8.如權(quán)利要求5所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離方法，其特征在于步驟d中所述去噪操作采用求連通域后去噪的方法，所述連通域的大小M的取值如下Dpi / 6Dp; <150M— 80150 <Ζ)^/<400Dpi/4Dpi > 400其中，Dpi表示掃描紙質(zhì)材料時(shí)設(shè)定的圖像分辨率。
9.一種數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)，包括用于掃描帶有半透明水印的紙質(zhì)文件， 獲取數(shù)值化的原始圖像的掃描裝置(11)；用于將原始圖像進(jìn)行二值化處理，獲取前景掩碼圖像的二值化裝置1(12)；以及用于以前景掩碼圖像為參照，從原始圖像中提取出背景水印圖像的水印獲取裝置(13)。
10.如權(quán)利要求9所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括用于對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正處理的修正裝置(14)。
11.如權(quán)利要求10所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括用于對邊緣修正處理后的背景水印圖像進(jìn)行二值化處理的二值化裝置II (12)。
12.如權(quán)利要求11所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括用于對二值化處理后的背景水印圖像進(jìn)行膨脹處理的膨脹裝置(15)。
13.如權(quán)利要求12所述的數(shù)值圖像中可見水印的分離系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括用于對膨脹后的背景水印圖像進(jìn)行去噪處理的去噪裝置(16)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)值圖像中可見水印的分離方法及系統(tǒng)，屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先掃描帶有半透明水印的紙質(zhì)文件，獲取數(shù)值化的原始圖像；然后將原始圖像進(jìn)行二值化處理，獲取前景掩碼圖像；最后以前景掩碼圖像為參照，從原始圖像中提取出背景水印圖像。為了獲得效果更好的背景水印圖像，還可以對背景水印圖像進(jìn)行邊緣修正、膨脹和去噪點(diǎn)等修正操作。本發(fā)明能夠自動(dòng)并準(zhǔn)確地將紙質(zhì)文件中的半透明水印以二值圖像的方式分離出來，無需借助特定的硬件，水印提取效率高，并節(jié)約了成本。
文檔編號(hào)G06T1/00GK102456212SQ20101051074
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者于權(quán), 康凱, 郝佳 申請人:北京北大方正電子有限公司, 北京大學(xué), 北大方正集團(tuán)有限公司