專利名稱：一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于安全印刷防偽技術(shù)領(lǐng)域，涉及安全印刷中的版紋防偽設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種隨機(jī)使用多種不同的圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化處理的方法。
背景技術(shù)：
安全底紋防偽是防偽印刷中最重要的技術(shù)之一，與其它防偽技術(shù)相比，其它技術(shù)都可以稱為工藝性或技術(shù)性的防偽，而底紋防偽則是基于信息的防偽，一套設(shè)計(jì)良好的底紋，其所擁有的信息量是相當(dāng)巨大的，這使得它成為歷久不衰的防偽技術(shù)，堪稱最為古老，歷時(shí)最久的技術(shù)。安全底紋是由印刷在證券、票據(jù)等版面上的既復(fù)雜又光滑的圖形線條組成，這些線條和諧的組合在一起，達(dá)到一種美觀的效果，同時(shí)由于這些線條圖案極其復(fù)雜多樣，使得印刷品難以被復(fù)制和偽造，所以又能達(dá)到防偽的作用效果。
在安全印刷設(shè)計(jì)中可以把一幅原始圖像通過(guò)用戶定義的光柵化方式復(fù)制或者再現(xiàn)出來(lái)，該方法中不是采用商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的光柵化技術(shù)，而是將商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)替換為一種預(yù)先定義好的或者個(gè)性化設(shè)計(jì)的獨(dú)特的網(wǎng)點(diǎn)類型。其實(shí)質(zhì)是成千上萬(wàn)的圖形通過(guò)其線寬和尺寸的變化來(lái)反映圖像層次。圖像顏色較深的地方圖形大、線寬大，圖像顏色較淺的地方則相反。
進(jìn)行圖像光柵化通常需要以下步驟1)輸入一幅原始圖片(人像、圖片、logos等)，并設(shè)置合適的尺寸大?。?)生成由極小的圖形對(duì)象鋪設(shè)而成的底紋陣列。用戶先設(shè)計(jì)好單個(gè)的圖元對(duì)象，然后通過(guò)一定的排列方式(比如矩陣排列)生成圖像光柵化所需要的底紋，可以對(duì)該底紋對(duì)象作必要的處理。
3)將圖形陣列和原始圖像重合放置，設(shè)置圖元對(duì)象最大和最小尺寸分別為MaxSize和MinSize，最大和最小線寬分別為MaxLineWidth和MinLineWidth，然后執(zhí)行圖像光柵化程序。
每個(gè)圖元單元對(duì)象會(huì)根據(jù)中心點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的圖像灰度值大小做相應(yīng)的變化，從而很好地表現(xiàn)了圖像的層次信息。
圖像光柵化程序大體的算法思想為首先計(jì)算底紋陣列中每個(gè)圖形單元的外接矩形框，由矩形框可以得到圖形單元的中心點(diǎn)；計(jì)算每個(gè)圖形單元中心點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的圖像灰度值大小1um；根據(jù)公式可以得到圖元單元光柵化后的線寬dLineWidth為dLineWidth＝[(MaxLineWidth-MinLineWidth)*(256-1um)]/256.0+MinLineWidth (1)圖元單元的尺寸大小dScale為dScale＝(256-1um)/256.0*(MaxSize-MinSize)+MinSize；(2)依次將底紋陣列中的每個(gè)圖形單元做上述相同的變化后，再設(shè)置適當(dāng)?shù)奶畛鋵傩?，即可得到最終的光柵化效果。
圖1是輸入的一幅原始圖片，圖2是光柵化后的效果圖，其中圖2所圈區(qū)域放大后的效果如圖3所示。由圖3可以看出光柵化所用的底紋陣列是由正五角星通過(guò)矩陣排列得到的正交點(diǎn)陣，并且由于圖像灰度值大小的差異，五角星的尺寸大小和線寬在不同的位置都發(fā)生了變化。
上述光柵化后的效果很好地表現(xiàn)了圖像層次信息，由于圖形單元的數(shù)量非常之大，給違法者在復(fù)制和仿造上面帶來(lái)了一定的難度，但是這種方法也存在一定的缺陷首先是用戶需要事先鋪設(shè)光柵化所用的底紋陣列，操作步驟比較繁瑣；底紋陣列中包含的圖形單元的數(shù)目比較多，一般情況下用戶會(huì)選擇矩陣排列的方式，如此得到的底紋排列比較單一；即使用戶采用其他的排列方式，可以選擇的圖元對(duì)象的類型也是有限的，光柵化后的線條圖案的排列方式具有很大的規(guī)律性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有圖像光柵化方法的局限性，提出了一種帶有隨機(jī)性的使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法。該方法中不需要事先鋪設(shè)光柵的底紋對(duì)象，而是根據(jù)圖像的層次信息自動(dòng)生成；可以使用多種不同的圖元對(duì)象，光柵化后的圖元單元不僅在尺寸和線寬大小方面發(fā)生變化，而且圖元的方向上也是隨機(jī)的，從而使得光柵化后的效果更加復(fù)雜，大大增強(qiáng)了防偽效果。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，包括以下步驟(1)預(yù)定義不同的光柵化元素單元；(2)計(jì)算每個(gè)光柵化元素單元的面積，并按照面積大小進(jìn)行排序；(3)根據(jù)光柵化元素單元的個(gè)數(shù)，將灰度值區(qū)間
均分相同數(shù)目的級(jí)別，并由面積大小比例與灰度值級(jí)別建立關(guān)聯(lián)關(guān)系；(4)計(jì)算圖片的外接矩形所圍區(qū)域R1；計(jì)算每個(gè)光柵化元素單元的外接矩形框所圍區(qū)域，并通過(guò)比較得到最大的矩形框?yàn)镽2；將矩形區(qū)域R1以R2為網(wǎng)格單元進(jìn)行均勻網(wǎng)格化；(5)選取某個(gè)網(wǎng)格單元，計(jì)算該單元的中心點(diǎn)，并找出圖片在該點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的灰度值所屬的區(qū)間范圍，再根據(jù)(3)中的比例關(guān)系選取合適的光柵化元素單元；(6)根據(jù)網(wǎng)格單元中心處所對(duì)應(yīng)的圖像灰度值大小，改變所選取的光柵化元素單元的尺寸大小和線寬粗細(xì)，并將變換后的圖元對(duì)象作隨機(jī)角度的旋轉(zhuǎn)；(7)遍歷R1內(nèi)所有的網(wǎng)格單元，并執(zhí)行步驟(5)和(6)即可得到最終的光柵化效果。
進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，步驟(1)中的圖像光柵化元素單元通過(guò)個(gè)性化的平面設(shè)計(jì)得到。
步驟(1)中的圖像光柵化元素單元通過(guò)曲線混合的方式得到先設(shè)計(jì)兩個(gè)圖形A和B，然后定義兩個(gè)圖形之間的混合數(shù)目M，從圖形A過(guò)渡到圖形B得到M個(gè)新的圖形對(duì)象，將這些對(duì)象作為光柵化元素單元，其中M為1～255之間的任意整數(shù)。
步驟(1)中，由于圖像灰度值有256個(gè)級(jí)別，光柵化選擇的單元類型的個(gè)數(shù)最多達(dá)到256種。
步驟(1)中需要的圖像光柵化元素單元可以是隨機(jī)產(chǎn)生的正N邊形，其中N為任意的正整數(shù)。
步驟(4)中，將圖片的外接矩形所圍區(qū)域R1進(jìn)行均勻網(wǎng)格化時(shí)采用奇數(shù)行錯(cuò)位排列或者采用偶數(shù)行錯(cuò)位排列。
步驟(4)中，將圖片的外接矩形所圍區(qū)域R1進(jìn)行三角網(wǎng)格化，計(jì)算每個(gè)三角網(wǎng)格的重心點(diǎn)，然后根據(jù)該點(diǎn)處的圖像灰度值大小選擇合適的光柵化元素單元。
本發(fā)明的效果在于本發(fā)明可以簡(jiǎn)化圖像光柵化的操作步驟，底紋對(duì)象根據(jù)圖像的層次信息自動(dòng)生成；本發(fā)明可以使用多種不同的圖元對(duì)象，光柵化后的圖元單元不僅在尺寸和線寬大小方面發(fā)生變化，而且圖元的方向上也是隨機(jī)的，從而使得光柵化后的效果更加復(fù)雜。由于該方法具有很大的隨機(jī)性，即使同一個(gè)人使用同一個(gè)軟件也很難仿制出相同的底紋對(duì)象，從而進(jìn)一步增加了復(fù)制和偽造的難度，大大增強(qiáng)了防偽效果。


圖1是一幅原始圖片示意圖；圖2是采用原有光柵化技術(shù)的效果示意圖；圖3是圖2中局部放大后的效果示意圖；
圖4是另外一幅原始圖片示意圖；圖5是采用本發(fā)明方法進(jìn)行光柵化后的效果；圖6是圖5中局部放大后的效果示意圖；圖7是事先預(yù)定義的光柵化元素單元；圖8是本發(fā)明的整體流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的描述。
圖1是輸入的一幅原始圖像，圖2是采用原有的光柵化技術(shù)后的效果示意圖。將圖2中畫線部分放大后的效果見圖3所示。從圖3可以看出光柵化所需的底紋對(duì)象是由五角形經(jīng)過(guò)矩陣排列后生成的正交陣列，圖中的每個(gè)光柵單元只是根據(jù)圖片的灰度值信息作了尺寸大小和線寬粗細(xì)的變化，整體看來(lái)光柵化效果比較規(guī)整，光柵元素比較單一，變化效果也不是特別豐富。
如圖8所示，一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，包括以下步驟。
首先輸入一幅原始灰度圖片如圖4所示，圖像的層次信息會(huì)影響最終的光柵化效果，此處選取的圖片層次感相對(duì)較強(qiáng)，效果也就會(huì)越理想。如圖7所示，在本實(shí)施例中設(shè)計(jì)了個(gè)性化的幾何圖元對(duì)象作為光柵化元素單元，分別為五角星、四角星、菱形、三角形和圓形。分別計(jì)算各個(gè)幾何圖元的面積，并按面積從大到小排序后為五角星、圓形、菱形、四角星和三角形。相應(yīng)地將灰度值區(qū)間
劃分為5個(gè)級(jí)別，如果某點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的圖片灰度值落在某一灰度值區(qū)間內(nèi)，該點(diǎn)處所選擇的光柵元素就為相應(yīng)的幾何圖元。
計(jì)算圖4的外接矩形所圍區(qū)域R1；接著計(jì)算每個(gè)光柵化元素單元的外接矩形框所圍區(qū)域，并通過(guò)比較得到最大的矩形框?yàn)镽2；然后將矩形區(qū)域R1以R2為網(wǎng)格單元進(jìn)行均勻網(wǎng)格化a)計(jì)算X方向的網(wǎng)格分布X軸網(wǎng)格數(shù)目＝R1的寬度/R2的寬度。
X軸網(wǎng)格間隔＝R1的寬度/X軸網(wǎng)格數(shù)目b)計(jì)算Y方向的網(wǎng)格分布Y軸網(wǎng)格數(shù)目＝R1的高度/R2的高度。
Y軸網(wǎng)格間隔＝R1的高度/Y軸網(wǎng)格數(shù)目c)網(wǎng)格起始點(diǎn)計(jì)算最初的網(wǎng)格起始點(diǎn)從圖象的外接矩形R1的左下角點(diǎn)ptLT開始。每行的網(wǎng)格起始點(diǎn)從R1的左邊開始，從左到右，以X軸網(wǎng)格間隔遞增，掃描圖象一行，然后回到ptLT點(diǎn)，以Y軸網(wǎng)格間隔遞增，掃描圖象下一行。
當(dāng)然考慮到奇行錯(cuò)位和偶行錯(cuò)位排列時(shí)，上述的計(jì)算方法要作相應(yīng)改動(dòng)。這里R2的選擇一定要適當(dāng)，因?yàn)镽2過(guò)大，網(wǎng)格單元的數(shù)目相對(duì)較少，圖像層次的表現(xiàn)力較差；R2過(guò)小計(jì)算量就會(huì)增加，速度變慢。
依次遍歷每個(gè)網(wǎng)格單元，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格單元的中心點(diǎn)PtCenter，掃描圖像并計(jì)算PtCenter處所對(duì)應(yīng)的灰度值1um；查看1um所屬的灰度值區(qū)間，然后根據(jù)前面的比例關(guān)系選擇合適的光柵化元素單元。
由前面公式(1)和公式(2)，選取的光柵化元素單元要做相應(yīng)的線寬粗細(xì)和尺寸大小的變化。對(duì)于變化后的圖元對(duì)象還要做一定角度的旋轉(zhuǎn)，而角度是隨機(jī)選取的，這樣就了保證每次生成的光柵化效果是不一樣，使得光柵化效果更加豐富多樣。同時(shí)也增加了偽造和復(fù)制的難度，因?yàn)榧词雇粋€(gè)人使用同一個(gè)軟件也不可能生成與別人完全一致的效果。
通過(guò)以上步驟就可以生成一組新的圖元對(duì)象，如圖5所示，即為本發(fā)明所述的光柵化效果。局部放大后的情況如圖6所示，比較圖6和圖3可以看出，本發(fā)明的光柵化的元素比較豐富，由于圖像層次較多，各個(gè)元素之間會(huì)根據(jù)圖像的灰度值大小交叉排列，而其角度又是任意設(shè)置的，所以隨機(jī)性更強(qiáng)，總體效果更佳。
通過(guò)上述實(shí)施例，可以看出本發(fā)明的效果在于采用本發(fā)明所述的方法，圖像光柵化的過(guò)程中，不需要事先按一定的規(guī)則排列底紋對(duì)象，而是按照網(wǎng)格單元中心處的灰度值大小，自動(dòng)選擇合適的預(yù)定義的圖元對(duì)象；由于圖像層次信息的不同，光柵化后的效果會(huì)出現(xiàn)各種光柵元素相互交叉排列的情況；再加上角度的不確定性，光柵化后的線條圖案更具隨機(jī)性，防偽效果更加明顯。
當(dāng)然，上述實(shí)施例只是一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員不難得出其他的實(shí)施方法而不違背本發(fā)明的總體技術(shù)方案。
其中光柵化元素單元可以通過(guò)曲線混合的方式得到先設(shè)計(jì)兩個(gè)圖形A和B，然后定義兩個(gè)圖形之間的混合數(shù)目M，從圖形A形狀過(guò)渡到圖形B形狀得到的M個(gè)新的圖形對(duì)象可以作為光柵化元素單元，其中M可以為1～255之間的任意整數(shù)。
其中光柵化元素單元可以是隨機(jī)產(chǎn)生的正N邊形，其中N為任意的正整數(shù)。
其中圖片區(qū)域的網(wǎng)格分割是奇數(shù)行錯(cuò)位排列其中圖片區(qū)域的網(wǎng)格分割是偶數(shù)行錯(cuò)位排列其中圖片的外接矩形所圍區(qū)域R1可以進(jìn)行三角網(wǎng)格化，可以計(jì)算每個(gè)三角網(wǎng)格的重心點(diǎn)，然后根據(jù)該點(diǎn)處的圖像灰度值大小選擇合適的光柵化元素單元。
其中光柵化單元類型個(gè)數(shù)最多可以達(dá)到256個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，包括以下步驟(1)預(yù)定義不同的光柵化元素單元；(2)計(jì)算每個(gè)光柵化元素單元的面積，并按照面積大小進(jìn)行排序；(3)根據(jù)光柵化元素單元的個(gè)數(shù)，將灰度值區(qū)間
均分相同數(shù)目的級(jí)別，并由面積大小比例與灰度值級(jí)別建立關(guān)聯(lián)關(guān)系；(4)計(jì)算圖片的外接矩形所圍區(qū)域R1；計(jì)算每個(gè)光柵化元素單元的外接矩形框所圍區(qū)域，并通過(guò)比較得到最大的矩形框?yàn)镽2；將矩形區(qū)域R1以R2為網(wǎng)格單元進(jìn)行均勻網(wǎng)格化；(5)選取某個(gè)網(wǎng)格單元，計(jì)算該單元的中心點(diǎn)，并找出圖片在該點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的灰度值所屬的區(qū)間范圍，再根據(jù)(3)中的比例關(guān)系選取合適的光柵化元素單元；(6)根據(jù)網(wǎng)格單元中心處所對(duì)應(yīng)的圖像灰度值大小，改變所選取的光柵化元素單元的尺寸大小和線寬粗細(xì)，并將變換后的圖元對(duì)象作隨機(jī)角度的旋轉(zhuǎn)；(7)遍歷R1內(nèi)所有的網(wǎng)格單元，并執(zhí)行步驟(5)和(6)即可得到最終的光柵化效果。
2.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，其特征是在步驟(1)中，圖像光柵化元素單元通過(guò)個(gè)性化的平面設(shè)計(jì)得到。
3.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，其特征是在步驟(1)中，圖像光柵化元素單元通過(guò)曲線混合的方式得到先設(shè)計(jì)兩個(gè)圖形A和B，然后定義兩個(gè)圖形之間的混合數(shù)目M，從圖形A過(guò)渡到圖形B得到M個(gè)新的圖形對(duì)象，將這些對(duì)象作為光柵化元素單元，其中M為1～255之間的任意整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1、2或3中所述的一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，其特征是在步驟(1)中，圖像灰度值有256個(gè)級(jí)別，光柵化選擇的單元類型的個(gè)數(shù)最多達(dá)到256種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，其特征是在步驟(1)中，圖像光柵化元素單元是隨機(jī)產(chǎn)生的正N邊形，其中N為任意的正整數(shù)。
6.如權(quán)利要求1中所述的一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，其特征是在步驟(4)中，將圖片的外接矩形所圍區(qū)域R1進(jìn)行均勻網(wǎng)格化時(shí)采用奇數(shù)行錯(cuò)位排列，或者采用偶數(shù)行錯(cuò)位排列。
7.如權(quán)利要求1中所述的一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，其特征是在步驟(4)中，將圖片的外接矩形所圍區(qū)域R1進(jìn)行三角網(wǎng)格化，計(jì)算每個(gè)三角網(wǎng)格的重心點(diǎn)，然后根據(jù)該點(diǎn)處的圖像灰度值大小選擇合適的光柵化元素單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隨機(jī)使用多種圖元對(duì)象進(jìn)行圖像光柵化的方法，屬于安全印刷中的版紋防偽設(shè)計(jì)技術(shù)?，F(xiàn)有的安全底紋防偽設(shè)計(jì)技術(shù)中的圖像光柵化方法需要手工鋪設(shè)底紋對(duì)象，可使用的圖元對(duì)象的類型有限，光柵化后的安全圖像的底紋排列具有很大的規(guī)律性。本發(fā)明所述的方法使用多種不同的圖元對(duì)象，根據(jù)圖像的灰度值信息隨機(jī)選擇圖元進(jìn)行底紋排列。采用本發(fā)明所述的方法，不需要事先鋪設(shè)光柵化所需的底紋對(duì)象，而是根據(jù)圖像的層次信息自動(dòng)生成；可以使用多種不同的圖元對(duì)象，光柵化后的圖元單元不僅在尺寸和線寬大小上發(fā)生變化，而且圖元的方向上也是隨機(jī)的，從而使得光柵化后的效果更加復(fù)雜，大大增強(qiáng)了防偽效果。
文檔編號(hào)B44F1/00GK1651253SQ20051000057
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
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