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工程图纸安全认证水印关键技术研究

颜臻杰  
【摘要】:随着计算机应用技术的发展,计算机辅助设计被广泛应用于工业生产中,设计人员可通过计算机将草图快速地转换成工程图。在当前的网络环境下,二维CAD工程图在网络传播过程中极易被盗版,版权所有者的合法权益无法得到有效保障;此外,在实际的施工过程中,工程图还需打印成纸质文档,这也给不法分子留下可乘之机。当前,数字水印在应用于版权保护时,它可在人们无法察觉的情况下,将认证信息嵌入到载体中,成本低且有效。因此,针对工程图纸水印的关键技术开展研究具有重要的应用价值。本文首先了介绍了工程图纸水印技术的研究背景及意义,阐述了二维矢量图可逆水印及二值工程图抗打印扫描水印技术的国内外研究现状,分析并说明了已有工作的不足,并概括了本文的主要研究工作。其次,系统性地描述了数字水印的基础理论知识,其中包括数字水印的概念与框架、数字水印的分类以及性能评价标准。同时针对二维CAD工程图版权保护提出了一种基于可逆对比映射的三倍差值扩展水印算法;针对工程图纸版权保护及溯源追踪,提出了一种基于形态学及网格构造的自动校正算法,该算法适用于打印扫描图像的数字化还原过程;此外,提出了一种基于量化调制的二值工程图抗打印扫描算法。论文的主要工作包括:(1)提出了一种三倍差值扩展的可逆水印算法。算法通过新建坐标系,以相对坐标作为水印嵌入的载体;然后将相邻的相对坐标值两两组合成坐标对,以坐标对差值的大小对其分类,最后根据坐标对的类别进行相应的操作完成水印嵌入。实验结果与分析表明本算法相比现有的差值扩展算法有效地提高了水印容量,取得较好的不可见性,且对平移、旋转及缩放均具有良好的鲁棒性。(2)提出了一种二值图像自动校正算法。算法通过对图像进行边框拟合,根据边框方程构建网格,最后通过网格内黑白像素点的比值还原图像。当图像过大带来较大偏移时,需先打印校正图,生成偏移系数表,再将偏移规律应用于图像校正。实验结果表明,该算法能够有效对自带边框的二值图像进行校正,适用于打印扫描算法中的数字化还原过程。(3)提出了一种量化调制与像素块添加的二值工程图抗打印扫描算法。算法首先识别图像中的线段边缘部分作为水印嵌入区域,然后将水印序列进行分组,对每组水印序列根据其组号在水印嵌入区域添加参考点,再计算出量化区间,通过在量化区间相应位置添加像素块的方式嵌入水印。水印提取则可通过识别水印点直接进行,无需对图像进行还原。实验结果表明本算法能够有效抵抗打印扫描及复印攻击,且水印容量大,不可感知性好,具有较好的应用前景。本文的研究成果可应用于工程图纸的版权保护及溯源追踪,为工程图纸的安全保护提供了新的有效手段。


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