基于一维条形码的数字水印处理系统的设计与实现

* 2009-12-28收到,2010-03-22改回**　庄志蕾,女,1982年生,硕士研究生,研究方向:软件工程,图像处理,网络信息技术。

文章编号:1003-5850(2010)05-0027-03基于一维条形码的数字水印处理系统的设计与实现Design and Implementation of One -dimensional Bar Code -BasedDigital Watermarking Processing System庄志蕾　王　娜　李　蓉(华南师范大学增城学院　广州　511363)【摘　要】为保护网络图片的版权安全,目前的数字水印技术种类繁多,但各有优势和不足。

基于一维条形码的数字水印技术是一种通过在图片中合并带信息的条形码图的新技术,发挥了一维条形码编码检测简单的优越性能,弥补了不可见水印和可见水印的突出缺陷,使截图、拼接等多种攻击手段现形,对图片效果干扰甚少,经多重攻击后嵌入的信息仍可以被检测。

是一种较有实现价值的数字水印技术。

【关键词】数字水印,条形码,图像处理,图像分析中图分类号:T P 391文献标识码:AABSTRACT T o pro tect t he co pyr ig ht of the imag e netw or k secur it y ,there is many kinds o f dig ital w ater marking technolog y at present,but ha ve t heir ow n advantag es and disa dv ant ages.One-dim ensio nal ba r co de-ba sed dig ital w ater mar king P r ocessing is a new t echnolo gy to mer ge the bar diag ra m w it h the infor matio n t o imag e.T his alg or it hm is a simple co ding and easy to be detected,Shots ,splicing and other means o f attack easily be fo und in ,effect o n the pict ur e less .So to achiev e this digital w ater marking techno log y is v aluable .KEYWORDS dig ita l w ater marking ,bar co de,ima ge pro cessing ,imag e analy sis 数字水印技术在近几年有了很大的发展,无论是安全性还是应用形式,几乎都存在一个问题:不可见性高的,无法影响大量用户对它进行篡改;可见性高的,影响图片效果,同样存在被消除水印的问题[1]。

而本文提出的算法可以较好地解决这个问题:利用一维条形码携带一定的信息,把这些信息作为暗纹嵌入,全图覆盖,达到尽少影响图片,但又能有效影响用户修改的效果。

1　关键技术研究1.1　条形码技术的研究和选择目前,条码技术是最成熟、应用领域最广泛的一种自动识别技术,常用的一维码的码制包括:EAN 码、39码、交叉25码、UPC 码、128码、93码,及Coda bar (库德巴码)等[2]。

在复杂背景图像中使用的条形码,要求和一般条形码不同:一般条形码有明确的开始结束记号,并且开始前结束后有明显的空白区域,而本系统需要的条形码开始和结尾不能出现明显的标志,结束后应重新开始。

目的是为了保护整幅画面,当画面被裁切,尽量多地保留信息。

一般条形码是白底黑色条文,读取简单方便,但是在图像中使用,为了减少对图像的影响,需要设定透明度让用户选择,意味着合成后的条形码颜色较淡,与复杂背景混在一起。

对信息读取增加了难度。

由于条形码要出现在画面中,为了减少画面干扰和提高鲁棒性,条文越均匀越好,这对条形码的窄宽比要求更高,不能一味追求能表达更多字符。

综合上述条件,该算法选用了93码,它可以表示数字、英文字母以及“-”、“.”、“/”、“+”、“%”、“＄”、space 和“*”共44个符号。

其中一些符号并不经常在网址中出现,所以进行了一定的替换,编码更改为数字0～9、26个字母(不区分大小写)和10个符号(:!?-=.～/%)以及“*”仅用于开始和结束标志。

1.2　数字图像处理技术本文中使用的数字图像处理技术主要是图像的合成。

图像合成主要有两种方法:图像差影法和逻辑运算[3]。

图像透明度算法是本系统图像效果的关键,但如果仅使用差影法的加法,把两个图像叠加,得到的效果就会非常差,强烈影响了视觉效果。

如图1所示。

本系统使用的透明度的算法为:合成图像=条形码图×A /100+原图的像素×(1-A /100)A 是用户调节的条形码深浅度,0<A <100。

RGB 向量必须分别进行如此计算,才能得到最终・27・　第23卷　第5期电脑开发与应用(总367)图1　直接使用差影法的图像的带条形码的图像。

否则会造成图像颜色丢失。

从此公式可以看出来,尽管它们看起来差异较小,但生成的新图像与原图像的颜色是完全不相同的。

合成图像=原图的像素×(1-A /100)(条形码像素为黑色)原图的像素×(1-A /100)+255×A /100(条形码像素为白色)2　系统的分析与设计系统的整个运作过程相当于数字水印的嵌入和读取过程,在数字水印算法中,主要设计的是嵌入算法和密钥的提取算法,而水印攻击则是系统界外的内容。

虽然各种数字水印的算法不同,但在方法上存在很多共同点[4],可以根据这个基本模型划分软件的功能模块。

本系统的信息分析和读取的数据流程图如图2所示。

图2　信息分析和读取数据流图系统组织结构图如图3所示。

3　算法的实现3.1　合成条形码图模块实现CcodepictureView类负责在主窗体中把图片进行处理和显示出来,里面涉及大量的函数设计。

该类的方法是本系统的关键内容。

其运行流程图如图4所示,关键算法实现:字符译成条形码(co detr ans 方法):在开始绘制条形码图前,必须先把用到的字符以及它们对应的条形码图形通过函数对应起来。

系统支持的44个字符对应的条形码,通过sw itch 语句实现,字母的大小写结果一样。

CStr ing CCodepictureV iew ::codetrans(char ch){sw itch (ch ){case '0':ret ur n "10001010";break ;…case 'B':case 'b':r eturn "11010010";break ;…case '～':ret ur n "10101111";break;defa ult :retur n "0";}绘制条形码图(OnDraw 方法):OnDraw 方法主要控制图像的具体绘制,在判断用户选择的条形码方向后,设定当前像素j ,j 小于图像宽度时打印程序运行,在打印用户信息前,先打印起始符号“*”,打印完成后再读取用户数据并用codetrans 翻译为八位的代码:table =str ingtochar (codetr ans (m pdlg ->m key code[m ]))。

当table[t]为数字“1”时,该点颜色设为255,每个“0”或“1”用两个像素表示。

由于每个点有3个向量(R 、G 、B 值)也就是每3个值只表示一个像素点,所以一共要调整6个数据为255。

・28・(总368)基于一维条形码的数字水印处理系统的设计与实现2010年　…if(m pdlg->m r adio ==0)//如果用户选择竖向条形码{for (j =0,m =-1,t =0;j <lWidth ;j +=2)//j 表当前像素,小于原图宽度时执行if (m==-1)//m 等于-1时打印“*”,代码为10000100{t able=str ingto char("10000100");if (table [t ]=='1')//t 代表8位中的第t 个位bmp co de[lL ineBy tes*(lHeig ht-1)+3*j]=bmp code [lL ineBytes *(lHeight -1)+3*j+1]=bmp code[lL ineBytes *(lHeight -1)+3*j +2]=bmp code [lL ineBytes *(lHeight -1)+3*j +3]=bmp co de [lL ineBy tes *(lHeight -1)+3*j +4]=bmp code[lL ineBy tes*(lHeight -1)+3*j+5]=255;…合成原图和条形码图的过程:由于原图像是彩色图像,合成的过程中必须把RGB 三个向量分别进行图像叠加,这里运用了透明度算法:合成图像=条形码图×A /100+原图的像素×(1-A /100)GetDo cument ()->bmpdata [lLineBy tes *(lHeig ht-1-iii)+3*jjj]=bm p code [lLineBytes *(lHeight -1-iii )+3*jjj ]*(m pdlg ->po s /255.0)+GetDo cument ()->bmp data [lLineBytes *(lH eight -1-iii)+3*jjj]*(1-m pdlg ->pos/255.0);3.2　读取条形码图信息模块实现读取条形码图的信息过程和合成信息有部分相似。

处理流程图如图5。

把条形码翻译成字符(Dcodetrans 方法和整理函数):Dcodetrans 方法相当于codetrans 方法的逆函数,由于Visual C ++ 6.0并不支持switch 的参数为字符串,因此通过定义一个eighttoone 函数,通过for 循环把读取的字符串变成一个数字。

另外,考虑到图像可能被攻击,放大缩小等,所以必须找到每个“0”或“1”占多少像素,才能整理出可读的条形码数据。

从图中提取用户信息:条形码图可以通过合成图像与原图相减的方式再次得到,从合成原理中进行逆推导可知,当合成图像减原图的结果数据大于0,原条形码应为255(白色);当合成图像减原图的结果数据小于0,原条形码应为0(黑色);如果数据等于0,条形码应根据合成图像的颜色来判断,只可能是0或255。