專利名稱：編碼潛像的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及從目標圖像形成潛像的方法。本發(fā)明的實施例已用在安全設備中，該安全設備可用于檢驗文件、存儲介質、設備或儀器的合法性，例如，檢驗聚合物鈔票，新產品，廣告或行銷事項。
背景技術：
為了防止文件如鈔票未經(jīng)認可的復制或改變，安全設備常常合并在內部作為對復制者的威懾。設計安全設備制止復制，或一旦復制發(fā)生使得復制是明顯的。盡管可得到多種類的技術，常常有可用于提供安全設備的進一步技術的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種形成潛像的方法，方法包括將目標圖像變換為具有多個潛像元素對的潛像，每一對的潛像元素空間地彼此相關，并對應在目標圖像中的一個或多個圖像元素，變換執(zhí)行如下分配每一對的第一潛像元素，視覺特征值代表目標圖像的一個或多個對應圖像元素，分配該對的第二潛像元素，視覺特征值實際上是對分配給第一潛像的視覺特征值的補充。
因此，在主要圖案中的每個第一潛像元素有隱藏潛像的鄰近補充潛像元素，給出目標圖像的編碼和隱藏的版本。
依賴實施例，潛像元素的對可以對應于一個、兩個或多個目標圖像元素。
分配給第一潛像元素的視覺特征值可以是對應目標圖像元素的視覺特征值的組合或有關目標圖像元素對的圖像元素群，如平均或一些其它的組合。
在一個實施例中，方法典型的包括a)由抖動原始圖像將目標圖像形成為目標圖像元素，該目標圖像元素具有主視覺特征組之一；b)在要變換的目標圖像中空間地選擇目標圖像元素的相關對。
本發(fā)明也提供在上面有編碼和隱藏目標圖像的潛像的物品，潛像包括多個潛像元素對，每對的圖像元素空間地彼此相關，每個圖像元素對對應目標圖像的一個或多個圖像元素，每個對的第一潛像元素有第一視覺特征值，代表目標圖像的一個或多個對應圖像元素的視覺特征值，每個對的第二潛像元素有實際上是對第一值補充的第二視覺特征值。
本發(fā)明也提供校驗物品真實性的方法，包括提供物品的主要圖案，包含潛像的主要圖案包括多個潛像元素對，每一對的圖像元素空間地彼此相關，每一圖像元素對對應目標圖像的一個或多個圖像元素，每個對的第一潛像元素有代表目標圖像的一個或多個對應圖像元素的視覺特征值的第一視覺特征值，每一對的第二潛像元素有實際上是對第一值補充的第二視覺特征值；提供能使得目標圖像被覺察的次級圖案。物品可以是安全設備，新產品，文件或儀器。


參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例圖1是第二優(yōu)選實施例的范例的原始的、沒有抖動的圖像；圖2是圖1在“順序的”抖動過程處理后的圖像；圖3只描述在原始的、抖動的像素對兩者中的像素上平均這些像素的灰度級后，在圖2中的圖像的每一像素對的“on”像素；
圖4只描述在圖2中的圖像的每一像素對變換為對應在圖3中描述的“on”像素它們的補充灰度級后，它們的“off”像素；圖5描述產生的主要圖案；圖6描述相對于顯示在圖5中的主要圖案的次級的圖案；圖7是當主要圖案與次級的圖案重疊時，即，當使用顯示在圖6中的解碼圖案，解碼和展現(xiàn)在圖5中隱藏的圖像時，觀察者覺察的圖像；圖8a是目標圖像或原始圖像，圖8b是使用像素對的格子的結構，變換如在此規(guī)格說明的第二實施例中描述的圖8a獲得的圖8a的主要圖案；圖9是圖8a在作用加密算法后；圖10a是圖9在作用如圖8a變換為圖8b使用的同樣的變換后。圖10b的右下部分描述圖10a在對應的次級的圖案重疊在它之上后，這是解碼在圖10a中的隱藏的圖像并由它的解碼屏幕展現(xiàn)；圖11a和圖11b顯示目標圖像對；圖12a和圖12b顯示次級的圖案對；圖13a和圖13b顯示源自目標圖像及圖11和圖12屏幕的主要圖案對；圖14顯示組合在單個的主要圖案中的圖13a和圖13b的潛像；圖15顯示如何可由對應的次級的圖案解碼和展現(xiàn)圖14。
具體實施例方式
在各個優(yōu)選的實施例中，使用優(yōu)選的實施例的方法產生主要圖案，它編碼由目標圖像構成的潛像。提供允許解碼潛像的補充的次級的圖案。由重疊主要圖案與次級的圖案，觀察者可觀察目標圖像可重新識別的版本。
變換目標圖像形成潛像。潛像由潛像元素對組成。圖像元素典型的是像素。即，再現(xiàn)方法的最小可用的圖像元素。在它們攜帶關于圖像元素的視覺信息到它們對應的預先元素的意義上，每個潛像元素對對應于在目標圖像中的一個或多個目標圖像元素。更特別的，第一潛像元素攜帶有關圖像元素或它對應的圖像元素的信息，第二潛像元素有視覺特征的補充值，因此，當沒有次級的圖案重疊(或掩碼)而從遠程觀察潛像或主要圖案時，其作用為遮掩由該對的第一潛像元素攜帶的信息。
在主要圖案中的每個潛像元素對將在目標圖像中對應一個、兩個或多個圖像元素。如果潛像元素對應單個目標圖像元素，我們知道潛像包含目標圖像兩倍的圖像元素。在這些實施例中，第一視覺特征值圖像元素可以是在目標圖像中的對應圖像元素的視覺特征值。然而，我們知道只需要提取由目標圖像中的圖像元素攜帶的信息表示的值。例如，如果目標圖像元素是在其他是完全黑色像素的區(qū)域中的白色像素，如果目標圖像元素表示為在潛像中的黑色像素，在潛像中會保存足夠的信息。因此，圖像元素可以取圖像元素的值或源自對應圖像元素周圍像素群的值(即，平均值，中間值或模數(shù))，還可以取代表圖像元素的值。
在潛像和在目標圖像中有同樣圖像元素數(shù)量的這些實施例中，在潛像的各個像素對中的第一圖像元素的視覺特征值典型的由平均對應目標圖像元素的視覺特征值計算。潛像元素也可以取基于周圍圖像元素對的圖像元素的值，或取基于目標圖像元素的對應對的視覺特征值的一些其它組合的值。
在潛像元素對相當于多于兩個像素的地方，在主要圖案中有比在目標圖像中較少的圖像元素。例如，在目標圖像中有四個圖像元素可降低到在主要圖案中的兩個圖像元素。在一些實施例中，視覺特征值可源自周圍的圖像元素，還代表對應的目標圖像元素。
典型的，可引導抖動過程由原始圖像組成目標圖像，降低可由在目標圖像中的圖像元素取得的不同的可能的視覺特征的數(shù)量，因此也降低由第一潛像元素取的視覺特征的數(shù)量，因此也降低在主要圖案的潛像中的對應對的第二潛像元素。
術語“主要視覺特征”通常涉及圖像元素可以取得的，或者跟隨抖動處理或在變換到潛像后的一組可能的視覺特征。主要視覺特征依賴于原始圖像和要求的潛像的性質，在彩色圖像的情況中，依賴于使用的色分離技術。
在灰度級圖像的情況中，主要視覺特征是一組灰度值，并可以是黑色或白色。
在彩色圖像的情況中，可使用色分離技術如典型的RGB或CYMK。對RGB主要視覺特征是紅，綠和藍，每個是最大飽和度。對CYMK來說，主要視覺特征是藍綠色、黃色、紅紫色和黑色，每個是最大飽和度。
在目標圖像變換到潛像后取得視覺特征的值典型的涉及在目標圖像中的圖像元素的密度。即，在目標圖像是灰度級圖像的地方，在潛像中的對應視覺特征可以是灰度級值，在目標圖像是彩色圖像的地方，在潛像中的對應視覺特征可以是圖像元素的色調的飽和度值。
補充的視覺特征是灰度或色調的密度，當與第一潛像元素的視覺特征組合時，傳遞實際上的中間的色調。在灰度級元素的情況中，中間的色調是灰色。對彩色圖像元素，補充色調如下色調 補充色調藍綠色紅紅紫色綠黃色 藍黑色 白紅藍綠色綠紅紫色藍黃為了組合來自在原始圖像的多個像素為在潛像中的單個潛像元素發(fā)生的，有平均處理或其它組合處理的地方，對應的潛像元素可以取一組主要視覺特征的最近的值。
使用的抖動處理依賴于在潛像中的圖像元素和潛像質量之間的空間關系。使用的抖動技術降低誤差量和因此引入到潛像中的噪聲是優(yōu)選的。在攜帶圖像的像素的數(shù)量相對于目標圖像降低的實施例中這是特別重要的；例如，在原始圖像中四個圖像元素相當在最后圖案中的圖像元素對的那些實施例，只其中的一個攜帶信息。
因此，本發(fā)明實施例的優(yōu)選抖動是誤差擴散抖動。此類型的典型抖動包括在所有可得到的方向擴散有不同權重因子的誤差的Floyd-Steinberg(FS)、Burke、Stucki抖動。在這些技術中誤差消散到接近源。另一方法是要沿其它空間填充曲線規(guī)定的路徑抖動，曲線最小化在大距離的任何單個方向上的穿越。這些最成功的是由于利用Hilbert曲線(David Hilbert 1892)的Riemersma，(http//www.compuphase.com/riemer.htm)(存在其它空間填充曲線但它們是稀少的)。
Riemersma的方法特別的適合于本發(fā)明的實施例，因為它通過Hilbert曲線不斷地改變方向極大的降低方向性的漂移，并用此方法漸漸的“清除”誤差，因此在結果的潛像中最小化噪聲(不攜帶有關的信息的圖像元素)。本發(fā)明的實施例的優(yōu)點是當從目標到潛像變換期間每兩個像素丟失時，丟失了均勻分布部分的擴散誤差，因此最大化了潛像的質量。
典型的，主要圖案是矩形的，因此它的潛像元素安排在矩形的陣列中。然而，圖像元素可用其它形狀安排。
在每個圖像元素對中的圖像元素典型的彼此鄰近而空間相關。然而，倘若它們彼此足夠近，則圖像元素對空間相關，因此，當遠距離觀看時，提供均勻的中間的色調或色調的外觀。即，每個第一圖像元素足夠接近第二圖像元素，它們在第一圖像元素和第二圖像元素之間提供中間的色調或色調。
典型的用常規(guī)的方式選擇圖像元素對，如交替變化的向下一行或下一列，因為這允許次級的圖案與主要圖案最容易的定位重疊。然而，可使用圖像元素對的隨機或加密的結構。
次級的圖案典型的有如下方式安排的透明的和不透明的像素，當在主要圖案上重疊時，或在它本身被主要圖案重疊時的一定情況中，它屏幕在主要圖案中所有的第一或所有的第二成對的圖像元素，因此展現(xiàn)由其它圖像元素描述的圖像。
次級的圖案的形狀依賴于選擇圖像元素對的方式。次級的圖案典型的是透明的和不透明的常規(guī)的陣列。例如，次級的圖案可以是由多個純不透明的垂直線組成的矩形陣列，每條線是1像素寬并由同樣大小的純透明的線分離。另一典型的次級的圖案可以是透明的和不透明像素的測試板。然而，倘若在次級的圖案中的不透明像素能對比在主要圖案中成對的圖像元素的所有或幾乎所有的第一或第二圖像元素，也可使用隨機或加密的陣列。也認識到可首先選擇次級的圖案，并匹配后來選擇的圖像元素對的空間關系。
手動實施例現(xiàn)在描述本發(fā)明的第一實施例，實施例以它的最簡單的形式表現(xiàn)本發(fā)明的原理和如何手動的實現(xiàn)它。第一實施例通常形成編碼潛像的灰度級圖像的主要圖案。
1.在第一實施例中，照片、它的同樣大小的負片和黑片以準確的定位彼此重疊，黑片放置在最上面。然后，從在下面的照片/負片的頂部到它們的底部將重疊的片切割成同樣寬度和長度的長條(圖像元素)，而不破壞黑片、照片和它的負片的垂直定位。然后不擾亂其它長條位置，小心的丟棄在所有照片(原始圖像)、負片和重疊的黑片中的每個第二長條。然后，剩余在堆的頂部的黑片描述有插入黑色長條(不透明的)的切掉的長條的重復的圖案(透明的)。此圖案是次級的圖案或解碼屏幕。
2.然后重建照片(這是原始圖像和目標圖像兩者)和它的負片為單個合成圖像，在其中，在照片中缺少的長條替換為同樣大小的負的長條，它是在正片的長條下面緊靠缺少的長條的左邊。即，這些是對應剩余在正片中的圖像元素的負片中的圖像元素，由于它們的性質，它們對正片有視覺特征的補充值。合成的圖案是主要圖案。因此，合成的圖案有空間關系的圖像元素對，其中的一個取在目標圖像中的對應圖像元素的原始值，其它的取原始值的補充值。
3.當次級的圖案準確定位的重疊在主要圖案上時，每次僅可看到屬于原始照片或它的負片之一的長條；屏幕其它的長條。因此觀察者察覺的圖像是原始圖像或它的負片的部分重建。
因為主要圖案包含等量的補充的明和暗或色彩，彼此很接近的圖像元素，它看來像有中間視覺特征的圖像元素的不連貫的雜亂。如果很細的剪裁長條這是特別正確的。那么，主要圖案編碼和隱藏潛像和它的負片。使用次級的圖案解碼主要圖案。
灰度級實施例在本發(fā)明的灰度級實施例中，方法通常編碼灰度級圖像。在這些實施例中，使用的一組視覺特征值是一組不同的灰度色調。
在第二優(yōu)選的實施例中圖像元素是像素。這里，術語“像素”通常涉及由選擇的重建處理能產生的最小的圖像元素-例如顯示屏幕，打印機等。
在此實施例中，從原始目標圖像建立主要圖案。在灰度級實施例中，原始圖像典型的是由不同的灰度色調的像素陣列組成的圖像。然而，原始圖像可以是彩色圖像，它受附加的圖像處理步驟控制形成灰度級目標圖像。
在第一優(yōu)選的實施例中，選擇主要圖案為矩形陣列(或矩陣)的像素。在選擇合適的陣列后，從原始圖像數(shù)學的準備主要圖案如下1.在原始圖像不是已經(jīng)抖動和要求再現(xiàn)主要圖案和它的對應的次級的圖案的介質的情況中，如打印機或顯示設備只能產生不是白就是黑，或很少選擇的灰度色調的圖像元素，在原始圖像中的每個像素抖動為有可得到的色調之一的像素例如，白(S0)或黑(Sy)，這是在一些灰度級實施例中的主要視覺特征(y＝整數(shù))。這里抖動的圖像稱為目標圖像。在此模式中y-1的值等于可得到的色調總數(shù)，并在抖動處理中建立(不包括白)。
2.現(xiàn)在根據(jù)在像素矩陣[p×q]中它的位置分配每個像素唯一的地址(p，q)。(如果原始圖像或主要圖案不是矩形陣列，那么可相對于任意的原點規(guī)定的像素的位置，優(yōu)選的給出坐標p和q兩者的正值的一個)。
3.指定在目標圖像中的每個像素為黑、白或中間色調，并分配描述符(p，q)Sn，其中n＝0(白)或y(黑)或對應它的灰度色調的在0和y之間的整數(shù)值(其中y-1等于存在于圖像中的中間灰度色調的數(shù)量，n＝1相當于最小強度的灰度色調，n＝y(tǒng)-1相當于最大強度的灰度色調)。
4.現(xiàn)在，像素被分類為空間相關的對中?？捎萌魏我蟮姆绞将@得此分類。例如，倘若對彼此鄰近或幾乎彼此鄰近，可順序的向下的行或越過列的或任何其它方式選擇對。因為它們還沒有早已經(jīng)配對的鄰近的或接近的像素，在此處理中可能遺漏少量的像素。此像素典型的處理好象它們是最接近的像素對之一。
5.分配在目標圖像中的每個對的第一像素為“on”像素，分配第二像素為對應的“off”像素。指定“on”像素為(p，q)Snon。指定“off”像素為(p，q)Snoff。典型的用順序的和常規(guī)的方式選擇“on”和“off”像素，因此容易的形成次級的圖案。例如，如果順序的向下的行選擇鄰近的對，每個對的上面像素可始終分配“on”像素，下像素可始終分配“off”像素。當然，也可使用各種其它的順序的安排。
6.現(xiàn)在遍歷像素矩陣，同時使用變換算法。遍歷的方向理想的是順序的向上然后向下列，或沿行順序的從左到右，從矩陣的一端到另一端。然而，可使用包括加密或隨機遍歷的任何遍歷。然而，理想的，順序的變換鄰近的像素對。變換在矩陣中的所有像素對。
7.可使用各種變換算法。在典型的算法中，在每個像素對中的像素(p，q)Snon的Sn值改變?yōu)镾m，重新指定像素為(p，q)Smon，其中m＝(non+noff)/2non＝在Snon像素對中的on n值，同時noff＝在Snoff像素對中的off n值。在m計算為非整數(shù)的情況中，它可以只入不舍，或只舍不入到下一個最近的整數(shù)。作為選擇，當算法繼續(xù)遍歷像素矩陣時，它可以在一種情況中只入不舍，或在下一個情況中只舍不入。也可使用包括更高或更低值的隨機分配的其它的變種方法。作為選擇，使用Boolean算法，算法只能分配固定的一組值中的一個-例如黑，白，或中間灰度。認識到此步驟下面在變換的目標圖像(即潛像元素)中“on”像素取代表用它相當?shù)南袼貙Φ闹档囊曈X特征的值，或關于像素對集群的像素值到它對應的像素對。
無論使用上面算法的哪一種，在對應像素(p，q)Snoff中的Sn值現(xiàn)在也變換為Sx，重新指定像素為(p，q)Smoff，其中x＝y(tǒng)-m(其中m等于灰度色調呈現(xiàn)的總數(shù)，包括黑；見上面的步驟3)。那么，如果使得在任何對中的on-像素白，off-像素成為黑。如果使得on-像素黑，off-像素成為白。因此意識到各個off-像素有補充與它配對的on-像素的值的視覺特征值。那么，on-像素成為對的第一潛像元素和對的第二潛像元素。
在整個像素矩陣上應用此算法產生編碼潛像和隱藏原始圖像的主要圖案。
8.由建立有如主要圖案同樣維數(shù)的像素矩陣(p×q)產生次級的圖案。有如在主要圖案中的“off”像素同樣(p，q)坐標的所有像素成為不透明的。有如在主要圖案中的“on”像素同樣(p，q)坐標的所有像素成為透明。合成的圖像是次級的圖案。
當次級的圖案重疊在主要圖案上，或它本身由主要圖案精確定位的重疊時，屏幕所有的“on”像素或所有的“off”像素，允許選擇性的看到其它像素組。因此展現(xiàn)部分重建的目標圖像或它的負片。因此，圖像被解碼了。作為選擇，可使用選擇性的成像所有的“on”像素或所有的“off”像素的透鏡陣列解碼圖像。
在第二優(yōu)選實施例的變體中，在主要圖案(在步驟7后)中或在原始圖像或目標圖像中(在步驟1后)的像素密度可額外的受到為了更好的掩飾編碼部分加密的算法的影響。
在例子2中提供此變體的范例。
抖動和隱蔽過程可組合為單個過程，其中結合抖動的像素計算補充的視覺特征，如果需要，也可結合附近的像素計算“off”像素。在這方面必須修改抖動方法。例如，抖動可能需要遍歷存在的所有的像素從一個像素運算到下一個像素，依靠或不依靠正確描述要求的色調的周圍的隱藏的像素。此專門研究的抖動算法可以是技術上已知的抖動算法的修改，或為用途研發(fā)的新的算法。可使用抖動算法作為用于產生圖像的軟件應用或打印機的部分固件或其它設備。
第二優(yōu)選實施例的主要圖案典型的是矩形陣列的像素。然而，主要圖案可以有要求的形狀-例如主要圖案可以是星形的。
上面顯示的技術和算法提供最寬的可能對比范圍，因此給潛像提供灰度級圖像的最高可能的分辨率，包含使用的灰度色調數(shù)。使用補充的像素對，其中之一直接涉及原始圖像，允許來自合并在主要圖案中的原始或目標圖像的最大信息量，同時還保留它的隱藏。
彩色實施例彩色實施例的方法適合于在編碼的彩色圖像中產生彩色效果。在彩色實施例中，色調(有關聯(lián)的飽和度)是用作編碼圖像的基礎的視覺特征。與灰度級的實施例一樣，圖像元素是像素、打印機點或使用的再現(xiàn)方法的可能的最小圖像元素。
在第三實施例中，主要色調是由本領域的技術人員已知的各種方法從彩色的原始圖像能分離的顏色。主要色調與其它主要色調在特殊飽和度(強度)的組合提供如描述目標圖像要求的感知顏色的最大范圍。通常提供主要色調的原理性例子在RGB彩色方案中是紅、綠和藍，在CYMK彩色方案中是藍綠色、黃色、紅紫色和黑色。也可同時使用兩種彩色方案?？墒褂闷渌臻g或圖像色調的分離到有對應補充色調的任何數(shù)量的主色中。
在這些實施例中，飽和度是在原始圖像的單個像素中的特殊主色調的強度水平。無色是可用的最低的飽和度，最高的飽和度相當于能重現(xiàn)主色調的最大的強度。飽和度能表示為分數(shù)(即無色＝0和最大色調＝1)或百分比(即無色＝0％和最大色調＝100％)或由本領域的技術人員使用的任何其它標準值(例如在256彩色方案中的1到256之間的值)。
在第三實施例中，選擇主要圖案為矩形陣列(或矩陣)的像素。在選擇合適的陣列后，從原始圖像數(shù)學的準備主要圖案如下1.(根據(jù)產生主要圖案所用的介質)和識別的它們的補充和混合色調決定在主要圖案中要使用的主色調的數(shù)量。在RGB和CYMK主色方案的情況中，在表1中闡明補充色調

表1因為是常規(guī)的，白色涉及無色像素。
在表2中闡明混合色調


表2可使用有技術上已知的對應補充色調的其它色空間或色分離。
2在原始圖像不是已經(jīng)抖動和要求再現(xiàn)主要圖案的介質如打印機或顯示設備，只能產生有特殊飽和度的一定主色的圖像元素的情況中，使用抖動技術將原始圖像中的每個像素抖動成為在它的可用的飽和度中只有可用的主色之一的像素，如RGB色調之一或CYMK色調之一，抖動在原始圖像中各個的像素。因此，形成這里稱為目標圖像的抖動的圖像。
3現(xiàn)在根據(jù)在像素矩陣(p×q)中它的位置分配每個像素唯一的地址(p，q)。(如果原始圖像或主要圖案不是矩形陣列，那么可相對于任意的原點規(guī)定的像素的位置，優(yōu)選的給出坐標p和q兩者的正值的一個)。
4還指定每個像素為黑或白或選擇的色調之一，并分配描述符(p，q)Sn，其中n＝1(色調1)或2(色調2)…NH(色調NH)，或NH+1(黑)或-(NH+1)(白)。在此規(guī)則中，值-n對應于如在步驟1中描述的關聯(lián)的補充色調。
5現(xiàn)在定義每個像素的色調的飽和度x，指定像素為(p，q)Snx，其中可得到的飽和度水平的數(shù)量是w，x是0(最小飽和度水平)到w(最大飽和度水平)之間的整數(shù)。
6現(xiàn)在分類像素到空間相關的對中?？捎萌魏我蟮姆绞将@得此分類。例如，倘若對彼此鄰近或幾乎彼此鄰近，可向下的行的或越過列，或任何其它方式的順序的選擇對。因為它們沒有鄰近的或還沒有配對的接近的像素，在此處理中可能剩余少量的像素。典型的處理此像素好象它們是最接近的像素對之一。
7分配在每個對中的第一像素為“on”像素，分配第二像素為對應的“off”像素。“on”像素指定為(p，q)Snx-on，“off”像素指定為(p，q)Snx-off。
8現(xiàn)在遍歷像素矩陣，同時使用變換算法。遍歷的方向理想的是順序的向上和向下列，或沿行順序的從左到右，從矩陣的一端到另一端。然而，可使用包括加密或隨機遍歷的任何遍歷。然而，理想的是，順序的變換鄰近的像素對。變換在矩陣中的所有像素對。
9可使用各種變換算法。在典型的算法中，在每個像素對中的像素(p，q)Snx-on的Snx值改變?yōu)镾mj，像素重新指定為(p，q)Smj-on，其中Smj對應有混合的飽和度j、混合的色調m，由混合Snx-on與Smx-off獲得。
例如，如果Snx-on是飽和度125(256色彩飽和度系統(tǒng))的紅，Snx-off是飽和度175的藍，那么Smj-on是飽和度150的紅紫色。
不管使用上面的什么算法，現(xiàn)在變換在對應像素(p，q)Snx-off中的Sn值為Smj-off，像素重新指定為(p，q)Smj-off，其中Sm對應于在像素對中關聯(lián)的“on”像素的Sm的補充色調。
因此，例如，如果在特殊對中的on-像素成為紅，off-像素成為藍綠色。如果on-像素成為紅紫色，off-像素成為綠色。在變換的“on”和“off”像素中色調的飽和度水平是同樣的。
適合于在彩色優(yōu)選的實施例中使用的作為選擇的算法涉及改變在各個像素對中的像素(p，q)Snx-on的Sn值為Sy，像素重新指定為(p，q)Syx-on，其中Sy隨機的或作為選擇的，或由一些其它方法選擇的，等于在像素對中的(p，q)Snx-on或(p，q)Snx-off中的Sn。
在像素對中對應像素(p，q)Snx-off的Sn值現(xiàn)在也改變?yōu)镾-y，像素重新指定為(p，q)S-yx-off，其中S-y相當于在(p，q)Syx-on中的Sy的補充色調。
在整個像素矩陣上應用的此算法產生主要圖案，其中，從目標圖像編碼潛像。
10現(xiàn)在，通過建立有如主要圖案同樣維數(shù)的像素矩陣(p x q)產生次級的圖案。有如在主要圖案中的“off”像素同樣(p，q)坐標的所有像素成為不透明。在此矩陣中有如在主要圖案中的“on”像素同樣(p，q)坐標的所有像素成為透明。合成的圖像是次級的圖案。
當此次級的圖案重疊在主要圖案上，或它本身由主要圖案精確定位的重疊時，觀察到所有的“on”像素或所有的“off”像素。因此，解碼了圖像。
在第二優(yōu)選實施例的變體中，在主要圖案(在步驟9后)中或在目標圖像中(在步驟2后)的像素密度可額外的受到為了更好的掩飾編碼部分加密它們的算法的影響。
與第二實施例一樣，抖動和隱蔽過程可組合為單個過程，其中結合抖動的像素確定補充的，“off”像素的視覺特征，如果需要，也可結合附近的像素。在這方面必須修改抖動方法。例如，抖動可能需要在遍歷存在的所有的像素從一個像素運算到下一個像素，依靠或不依靠正確描述要求的色調的周圍的隱藏的像素。此專門研究的抖動算法可以是技術上已知的抖動算法的修改，或為用途研發(fā)的新的算法。可使用抖動算法作為用于產生圖像的軟件應用或打印機的部分固件或其它設備。
上面顯示的技術和算法提供最寬的可能的對比范圍，因此給潛像提供彩色圖像最高可能的分辨率，包含使用的主色調。補充像素對的使用，其中之一直接涉及原始圖像，允許來自合并在主要圖案中的原始的最大信息量，同時還保留它的隱藏。
選擇的實施例本領域的技術人員意識到可對前述的本發(fā)明的實施例作出許多改變，例如，當圖像元素典型的是像素時，在一些實施例中，圖像元素可比像素大，例如，每個圖像元素可由2×2陣列的4像素組成。
在一些實施例中，一旦形成主要圖案，部分主要圖案可與對應的部分次級的圖案交換，以便獲得難辨別的編碼的圖像。
在作為選擇的實施例中可使用技術上已知的其它色空間或有對應補充色調的色調分離。
此外，安全性增強可包括使用只是對真正的鈔票或其它安全文件制造者可用的彩色墨水，可包括使用熒光墨水或在圖案的格子或形狀中嵌入圖像。
可使用至少第二優(yōu)選的實施例的方法編碼兩個或多個圖像，每個有不同的主要的和次級的圖案。這由使用上面描述的方法形成兩個主要圖像獲得。然后在可以是90度(這提供最大的對比度)或稍小的角度組合圖像。在要求的角度重疊它們組合圖像，然后保留重疊像素的最黑的或重疊像素最亮的，或依賴于要求的對比度水平進一步處理組合的圖像(例如，取它的負片)。此外，使用同樣的次級的圖案編碼兩個或多個圖像。
在第一和第三實施例中，以掩碼或屏幕的形式使用次級的圖案。掩碼或屏幕是方便的，因為它們能低成本的制造，并可對特殊應用個性化而沒有特殊的花費。然而，本領域技術人員意識到也可使用兩面凸的透鏡陣列作為本發(fā)明的解碼屏幕。只允許在特定角度觀看圖像的操作兩面凸透鏡的陣列。
本領域技術人員意識到可選擇墨水增強展現(xiàn)潛像的效果。例如，使用熒光墨水作為潛像元素，使得圖像在受激光源下展現(xiàn)時表現(xiàn)得光亮。
本領域技術人員意識到，倘若獲得維持空間關系的質量可使用大量不同的屏幕。例如，本發(fā)明可使用在美國專利6104812中圖9公開的屏幕類型。
優(yōu)選實施例的應用可使用本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的方法產生安全圖樣，因此增加在如票、護照、執(zhí)照、貨幣和郵政介質的反偽造能力中的安全性。其它有用的應用包括信用卡、照片身份卡、票、可流通票據(jù)、銀行支票、旅行支票、服裝標簽、藥品、酒精、錄像帶等，出生證，機動車駕駛證，土地契約和簽證。
典型的，由在前面的文件或票據(jù)，和在包括次級的圖案的形式中分離的提供解碼屏幕之一中嵌入主要圖案提供安全圖樣。然而，主要圖案可由鈔票的一端攜帶，同時次級的圖案由另一端攜帶，允許檢驗鈔票不是偽造的。
作為選擇，可使用優(yōu)選的實施例作新產品，如玩具或編碼設備的生產。
例1在此例中，使用第二優(yōu)選實施例的方法形成主要圖案。
選擇顯示在圖1中的連續(xù)的色調、原始圖像作編碼。使用技術人員熟悉的已知的標準“順序”抖動技術，此圖像變換為在圖2中說明的抖動的圖像。
圖3只描述在像素對的每個像素上平均這些像素的灰度級后，在圖2中的圖像的每個像素對中的“on”像素。如可看到的，選擇像素對，因此用每兩行像素的順序的向下排列的像素對，“on”像素位于它們的對應的“off”像素的左邊。
在圖4中，只描述在變換它們?yōu)樵趫D3中描述的它們的對應的“on”像素的補充灰度級后，在圖2中的每個像素對的“off”像素。
圖5描述合成的主要圖案，包括有在圖5a中放大顯示的左眼區(qū)域變換的每個像素對的“on”和“off”像素。
圖6描述對應于顯示在圖5中的主要圖案的次級的圖案。在圖6a中放大次級的圖案。
圖7描述當主要圖案與次級的圖案重疊時觀察者觀察的圖像。圖7a顯示由掩碼72部分重疊的眼睛71的放大的區(qū)域。
例2此例子描述在第二優(yōu)選實施例中的變化的效果，即，這是在實現(xiàn)在第二優(yōu)選實施例中描述的變換前，將加密算法應用到原始或目標圖像中的效果。
圖8描述在使用像素對的棋格排列如在第二優(yōu)選實施例中描述的變換圖8a前和圖8b后，不加密的目標圖像或原始圖像。
圖9描述在使用加密算法后，在圖8a中的原始或目標圖像。
圖10a描述在作用轉換圖8a到圖8b中的使用同樣的變換后的圖9。顯然的，在圖10a中的潛像比在圖8b中的隱藏得更好。
然而，潛像是存在的，如在圖10b的右下角中描述的，它顯示由對應的次級屏幕重疊的圖10a。
例3在第三例中，使用不同的次級的圖案(屏幕)組合兩個圖像形成潛像。在圖11a和11b中分別顯示兩個不同的女孩的圖像。選擇有同樣分辨率的和是線屏幕的不同的次級的圖案，其中顯示在圖12a中的第一屏幕有垂直線，顯示在圖12b中的第二屏幕有水平線。本領域的技術人員意識到可使用角度、線分辨率和屏幕圖案的其它組合。用對應顯示在圖11a和圖12a的屏幕的圖13a，和對應圖11b和圖12b的圖13b中的女孩，對每個圖案對和屏幕產生潛像，并顯示在圖13a和13b中。使用邏輯“或”處理組合兩個潛像，其中，如在圖14中顯示的黑取作邏輯“1”白取作邏輯“0”。本領域的技術人員意識到可同樣好的使用其它組合技術和附加的數(shù)學處理。例如產生的圖像變換為負片后跟隨邏輯“與”或“或”處理，用此作為主要圖案。
在圖15中顯示解碼的圖像，其中明顯的，在重疊主要圖案151的各個屏幕152和153可察覺兩個女孩。
對本領域的技術人員是明顯的，公開的實施例的進一步改變是在本發(fā)明范圍中的。
本領域的技術人員意識到根據(jù)物理的再現(xiàn)此專利申請的附圖的方法，可反映在圖5和13中的隱藏的圖像有點可見的贗像，如條帶或Moire效應。應該理解此贗像是使用的再現(xiàn)處理的限制的結果，因此可從此申請的一種版本改變到另一種。它們不形成任何部分的發(fā)明。在其它圖中也可看到條帶和其它贗像，如在圖6，12a-b，和在圖15的屏幕152和153中。
權利要求
1.一種形成潛像的方法，包括將目標圖像變換為有多個潛像元素對的潛像，每個對的潛像元素空間地彼此相關，并對應在目標圖像中一個或多個圖像元素，變換執(zhí)行如下分配每一對的第一潛像元素，視覺特征值代表目標圖像的一個或多個對應的圖像元素；分配該對的第二潛像元素，視覺特征值實際上是對分配給第一潛像的視覺特征值的補充。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于潛像元素的每一對對應一對目標圖像元素。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于潛像元素的每一對對應于一個目標圖像元素。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于潛像元素的每一對對應于多個目標圖像元素。
5.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于分配視覺特征值包括分配目標圖像元素的視覺特征值的組合。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于潛像元素的每一對對應一對目標圖像元素，組合是該對目標圖像元素值的平均。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于分配視覺特征值包括分配多個目標圖像元素的視覺特征值的組合。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于分配值的組合包括分配值的平均。
9.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于分配值包括分配對應的目標圖像元素的視覺特征值。
10.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于分配值包括分配從對應的目標圖像元素附近的目標圖像元素確定的視覺特征值。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于分配值包括分配目標圖像元素附近的值的模式。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于還包括通過將原始圖像抖動成為具有一組主要視覺特征之一的目標圖像元素來形成目標圖像；在要變換的目標圖像中選擇空間關聯(lián)的目標圖像元素對。
13.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于圖像元素是像素。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于一組主要視覺特征是一組灰度數(shù)值。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于主要視覺特征是是紅、綠和藍，每個是最大飽和度。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于主要視覺特征是藍綠色、黃色、紅紫色和黑色，每個是最大飽和度。
17.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于圖像元素對的元素交替向下一列或下一行。
18.一種具有編碼了目標圖像的潛像的物品，潛像包括多個潛像元素對，每對的圖像元素空間地彼此相關，每個圖像元素對對應目標圖像的一個或多個圖像元素；每對的第一潛像元素具有代表目標圖像的一個或多個對應圖像元素的視覺特征值的第一視覺特征值；每對的第二潛像元素具有實際上補充第一值的視覺特征的第二值。
19.根據(jù)權利要求18所述的物品，其特征在于第一值是目標圖像的一個對應圖像元素的視覺特征值。
20.根據(jù)權利要求18所述的物品，其特征在于第一值是源自包括至少對應圖像元素的目標圖像的多個圖像元素的視覺特征值。
21.根據(jù)權利要求20所述的物品，其特征在于第一值是源自包括至少對應圖像元素的目標圖像的對應圖像元素對的平均視覺特征的視覺特征值。
22.根據(jù)權利要求18所述的物品，其特征在于第一值是源自目標圖像的圖像元素的視覺特征值，此圖像元素靠近一個或多個對應圖像元素。
23.根據(jù)權利要求19所述的物品，其特征在于每個第一值取一組主要視覺特征中的一個。
24.根據(jù)權利要求23所述的物品，其特征在于一組主要視覺特征是一組灰度級值。
25.根據(jù)權利要求23所述的物品，其特征在于主要視覺特征是紅、綠和藍，每個是最大飽和度。
26.根據(jù)權利要求23所述的物品，其特征在于主要視覺特征是藍綠色、黃色、紅紫色和黑色，每個是最大飽和度。
27.根據(jù)權利要求19所述的物品，其特征在于圖像元素是像素。
28.根據(jù)權利要求19所述的物品，其特征在于圖像元素對的元素交替向下一列或下一行。
29.一種檢驗物品可靠性的方法，包括在物品上提供主要圖案，包含潛像的主要圖案包括多個潛像元素對，每對的圖像元素空間地彼此相關，每個圖像元素對對應目標圖像的一個或多個圖像元素；每對的第一潛像元素具有代表目標圖像的一個或多個對應圖像元素的視覺特征值的第一視覺特征值；每對的第二潛像元素具有實際上補充第一值的視覺特征的第二值；提供能覺察目標圖像的次級的圖案。
30.根據(jù)權利要求29所述的方法，其特征在于第一值是目標圖像的一個對應圖像元素的視覺特征值。
31.根據(jù)權利要求29所述的方法，其特征在于第一值是源自包括至少對應圖像元素的目標圖像的多個圖像元素的視覺特征值。
32.根據(jù)權利要求31所述的方法，其特征在于第一值是源自包括至少對應圖像元素的目標圖像的對應圖像元素對的平均視覺特征的視覺特征值。
33.根據(jù)權利要求29所述的方法，其特征在于第一值是源自一個或多個對應圖像元素附近的目標圖像的圖像元素的視覺特征值。
34.根據(jù)權利要求19所述的方法，其特征在于每一第一值取一組主要視覺特征中的一個。
35.根據(jù)權利要求34所述的方法，其特征在于一組主要視覺特征是一組灰度級值。
36.根據(jù)權利要求34所述的方法，其特征在于一組主要視覺特征是紅、綠和藍，每個是最大飽和度。
37.根據(jù)權利要求34所述的方法，其特征在于主要視覺特征是藍綠色、黃色、紅紫色和黑色，每個是最大飽和度。
38.根據(jù)權利要求29所述的方法，其特征在于圖案元素是像素。
39.根據(jù)權利要求29所述的方法，其特征在于次級的圖案包括掩碼，所述掩碼包括有如第一和第二潛像元素同樣空間關系的多個透明和不透明的部分。
40.根據(jù)權利要求39所述的方法，其特征在于圖像元素對的元素交替向下一列或下一行。
41.根據(jù)權利要求29所述的方法，其特征在于次級的圖案包括兩面凸的透鏡屏幕，它能使得能從至少第一角度覺察目標圖像。
全文摘要
公開一種形成潛像的方法。方法涉及變換目標圖像為有多個潛像元素對的潛像。每一對的潛像元素空間地彼此相關，并對應在目標圖像中的一個或多個圖像元素。由以下步驟執(zhí)行變換，分配每一對的第一潛像元素，視覺特征值代表目標圖像的一個或多個對應圖像元素，和分配對的第二潛像元素可見特征值，它實際上是對第一潛像分配的視覺特征值的補充。
文檔編號G06T5/50GK1816827SQ200480018786
公開日2006年8月9日 申請日期2004年6月4日 優(yōu)先權日2003年6月4日
發(fā)明者勞倫斯·戴維·麥卡錫, 格哈德·弗雷德里克·斯維格斯 申請人:聯(lián)邦科學和工業(yè)研究機構