圖像逆半調(diào)及硬拷貝數(shù)字水印技術(shù)研究.pdf

1、半調(diào)技術(shù)廣泛使用在打印/印刷過程中，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)色調(diào)圖像的二值化，生成的二值圖像稱為半調(diào)圖。近年來，數(shù)字化圖書館的建設(shè)、印刷品的版權(quán)保護(hù)等應(yīng)用需求，使得逆半調(diào)(由半調(diào)圖重構(gòu)連續(xù)色調(diào)圖像)技術(shù)和硬拷貝水印技術(shù)成為半調(diào)處理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。受逆半調(diào)問題不適定性等影響，現(xiàn)有逆半調(diào)算法尚不能滿足快速重建優(yōu)質(zhì)圖像的應(yīng)用要求；而半調(diào)圖的特殊性和打印-掃描過程的復(fù)雜性，也使得硬拷貝水印的現(xiàn)有成果與高防偽力度、低成本的應(yīng)用需求有較大差距。
　　 本

2、文針對(duì)誤差分散半調(diào)圖，著重研究進(jìn)一步有效提高逆半調(diào)和硬拷貝水印性能的方法，在矢量逆半調(diào)、灰度逆半調(diào)、半調(diào)硬拷貝水印、連續(xù)色調(diào)硬拷貝水印四個(gè)方面提出了新的策略，提高了逆半調(diào)算法的實(shí)用性、智能性，改善了水印的不可見性和魯棒性。
　　 通過分析矢量半調(diào)圖，發(fā)現(xiàn)去除各顏色通道間的相關(guān)性十分關(guān)鍵，基于去除相關(guān)性這一思想，提出了矢量半調(diào)圖的邊緣檢測(cè)算法和一種矢量逆半調(diào)方法。前者通過構(gòu)造包含邊緣信息的灰度圖像，設(shè)計(jì)多尺度邊緣檢測(cè)模板，實(shí)現(xiàn)了快

3、速提取圖像邊緣并抑制半調(diào)噪聲的目標(biāo)。該算法直接對(duì)半調(diào)圖進(jìn)行邊緣檢測(cè)，為進(jìn)行硬拷貝水印提供了支持。后者利用矩陣增益模型，證明矢量逆半調(diào)問題可等效為相關(guān)性高頻噪聲的去除問題，通過構(gòu)造去相關(guān)算子和去噪算子來獲得逆半調(diào)圖像，較標(biāo)量方法能更準(zhǔn)確地重建連續(xù)色調(diào)圖。另外，為衡量彩色逆半調(diào)圖像的質(zhì)量，給出了顏色相似度和雜色直方圖兩個(gè)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　 在灰度逆半調(diào)技術(shù)研究中，針對(duì)Bayesian算法以誤差分散核為先驗(yàn)、時(shí)空復(fù)雜度高等不足，提出

4、了基于最大后驗(yàn)概率的逆半調(diào)算法。該算法基于線性增益模型和圖像分類策略構(gòu)造去噪預(yù)處理器，可根據(jù)圖像內(nèi)容在保持圖像邊緣信息的同時(shí)濾除噪聲，消除了誤差核的先驗(yàn)限制；采用矩陣運(yùn)算估計(jì)逆半調(diào)圖像，降低了時(shí)、空開銷，增強(qiáng)了算法的實(shí)用性。針對(duì)半調(diào)圖黑灰區(qū)域存在的“有界循環(huán)”現(xiàn)象，提出了一種基于人眼視覺系統(tǒng)的逆半調(diào)算法。該算法通過建立半調(diào)圖與連續(xù)色調(diào)圖的定量關(guān)系，對(duì)不同的區(qū)域采用分治策略，有效抑制了黑灰區(qū)域噪聲。具有簡(jiǎn)單易行、速度快，視覺效果改善明顯等

5、特點(diǎn)，其峰值信噪比等指標(biāo)也有明顯的提高。同時(shí)還提出一種自適應(yīng)逆半調(diào)算法，引入噪聲粒度反映不同誤差核的影響，構(gòu)建了半調(diào)噪聲到脈沖噪聲的轉(zhuǎn)換模型，并采用中值濾波進(jìn)行逆半調(diào)，有較好的普適性。
　　 較系統(tǒng)地研究了半調(diào)圖的硬拷貝水印算法。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)不能獲知連續(xù)色調(diào)圖，提出了基于人眼視覺特性的直接嵌入方法，它充分考慮了人眼視覺特性，基于r-位濾波器嵌入和提取水印。r-位濾波器和位卷積的應(yīng)用，能顯著提高水印的嵌入容量，進(jìn)而提高算法抵

6、抗打印-掃描攻擊的能力。對(duì)于可獲知連續(xù)色調(diào)圖的具體應(yīng)用，分別針對(duì)灰度圖和彩色圖，提出了基于變閾值量化誤差分散的硬拷貝水印算法和彩色半調(diào)的空域自適應(yīng)硬拷貝水印算法。前者要求半調(diào)圖具有綠噪聲特性，以抵抗打印、掃描攻擊，通過構(gòu)建水印模板和變化量化閾值來實(shí)現(xiàn)水印的嵌入。后者首先選擇相似性小的兩個(gè)顏色集合代表二值水印，使用視覺均勻色彩空間，以顏色相似性為準(zhǔn)則，分兩步自適應(yīng)搜索最優(yōu)半調(diào)矢量。實(shí)驗(yàn)表明，上述兩個(gè)算法產(chǎn)生的含水印半調(diào)圖紋理均勻，不可見性