出處：——伯曉晨 沈林成 常文森
---- 金融安全是****的重要組成部分，無論對於傳統商務還是電子商務，
各種紙質票據和電子票據防偽的重要性都是不言而喻的。伴隨著高質量、廉價複製裝置
的出現和電子商務的興起，票據防偽技術也在不斷地發展，數字水印將在其中扮演重要
的角色。
彩色影印機帶來的挑戰
----2023年第一台商用彩色影印機的誕生帶來了乙個棘手的問題：重要票據的偽
造不再需要特殊裝置和專業化技術，每一位彩色影印機的使用者都成為潛在的票據偽造
者。為了防止用彩色影印機偽造票據，許多國家都將重要票據印刷得非常精緻，使影印
件發生混頻失真。此外，還使用了塑性條紋、變色墨水等特殊防偽技術。
----除了對票據本身採取各種防偽措施之外，以美國財政部為代表的一些**機
構認為在彩色影印機中加入一定的防偽功能也是一條解決問題的途徑。這種觀點導致了
兩種基本解決方案：其一是立足於「防範在先」，即通過影印機中的票據識別電路來監
測影印檔案，以期做到在偽造票據時影印機能自動拒絕工作，這種方案需要實時快速的
模式識別技術，在當時還難以實現；其二是由美國眾議院貨幣政策委員會主席michael
castle提出的「事後追蹤」方案，即在彩色影印機的每幅輸出影象中嵌入唯一的、不可
見的標識資訊，以便於追蹤。後者相對於當時的技術水平來說，更加現實一些。
----如果說彩色影印機的出現只是帶來了一定程度的恐慌的話，那麼，近年來高
精度的廉價掃瞄器和彩色印表機所帶來的麻煩就非同小可了。根據美國財政部的報告，
2023年在美國收繳的偽幣中，有19％來自彩色印表機，2023年的數字是43％，而2023年
這一數字還僅僅是2.36％。目前，小面額貨幣和大多數常用票據都缺乏水印等複雜工藝
的保護，而廉價的掃瞄器和印表機卻使得偽造者能夠承擔偽造的費用，並且有利可圖。
----為了解決列印票據的防偽問題，以麻省理工學院**實驗室、ibm公司等為
代表的一些研究機構在美國財政部的支援下開展了基於數字水印技術的掃瞄/列印票據
防偽研究，這些研究的思路基本上源於彩色影印機票據防偽的兩個解決方案。
列印影象的隱蔽標識與印表機追蹤
----為了在需要的時候能夠追蹤偽造票據的印表機，可以在印表機輸出影象中嵌
入能夠標識印表機的序列號，作為偽造追蹤的線索。為了實現這一目標，mit**實驗
室的w.bender教授提出了patchworkpatch track方法。patchwork 是防偽水印的嵌入
過程，它整合在印表機驅動程式中。patch track是相應的解讀過程(見圖1)。
----patchwork演算法嵌入的是一種資料量較小、能見度很低、魯棒性很強的數字
水印，能夠抗影象剪裁、模糊化和色彩抖動。「patchwork」一詞原指一種用各種顏色
和形狀的碎布片拼接而成的布料，它形象地說明了該演算法的核心思想，即在影象域上通
過大量的模式冗餘來實現魯棒數字水印 。與大多數影象域數字水印演算法不同，
patchwork並不是將水印隱藏在影象資料的最低有效位（lsb）中，而是隱藏在影象資料
的統計特性中。
----以隱藏1bit資料為例，patchwork演算法首先通過金鑰產生兩個隨機資料序
列，分別按影象的尺寸進行縮放，成為隨機點座標序列。然後將其中乙個座標序列對應
的畫素亮度值降低，同時公升高另一座標序列對應的畫素亮度。由於亮度變化的幅度很
小，而且隨機散布，並不集中，所以不會明顯影響影象質量。為了提高魯棒性，還可以
改變隨機點鄰域中的畫素亮度，這樣就形成了影象域上亮、暗模式（即所謂patch）的
鋪砌。----影響patchwork演算法使用效果的因素很多，主要有：
----· patch的深度
----patch的深度是指對隨機點鄰域灰度值改變的幅度，深度越大，水印的魯棒
性越強，但同時也會影響隱蔽性，提高能見度。
----· patch的尺寸
----大尺寸的patch可以更好地抗旋轉、位移等操作，但尺寸的增大必然會引起
水印資訊量的減少，造成patch相互重疊。具體應用時必須在patch的尺寸和數量兩者之
間進行折衷。
----· patch的輪廓
----具有陡峭邊緣的patch會增加影象的高頻能量，雖然這有利於水印的隱藏，
但也使水印容易被有失真壓縮所破壞。相反，具有平滑邊緣的patch可以很好地抗有損壓
縮，但易於引起視覺注意。合理的解決方案應該是在考慮到可能會遭受的攻擊後確定，
如果面臨有失真壓縮的攻擊，則應採用具有平滑邊緣的patch，使水印能量集中於低頻；
反之，如果面臨對比度調整的攻擊，則應採用具有陡峭邊緣的patch，使水印能量集中
於高頻。如果對所面臨的攻擊沒有準確的估計，則應使水印的能量散布於整個頻譜。
----· patch的排列
----patch的排列應盡量不形成明顯的邊界，因為人眼對灰度邊界十分敏感，
w.bender建議採用隨機的六角形排列。
----· patch的數量
----patch的數量越多，解碼越可靠，但這同時也會犧牲影象的質量。
----除了這些因素之外，還可以在patchwork水印演算法中融合許多影象濾波技
術，如採用視覺掩模技術等，來提高水印的隱蔽性或魯棒性。
----水印解碼程式patch track實際上是乙個統計訊號檢測器。 patch track首
先對掃瞄後的票據影象進行矯正處理，克服由旋轉、破損等帶來的水印特性變化。隨
後，patch track使用解密金鑰產生二維隨機點座標序列，形成解碼視窗。通過構造適
當的畫素灰度統計量，可以判斷解碼視窗中是否包含有patchwork水印。數字隱線與快
速水印解碼
----為了實現印表機的自動票據識別與票據拒打功能，麻省理工學院資料隱藏研
究小組提出了線狀數字水印——數字隱線（tartan thread）技術。與隱蔽標識方法不
同，tartan thread是一種主動防護技術，它必須與票據製作者配合，在真實的票據圖
案中加入防偽水印，這種線狀的數字水印能夠存在於掃瞄後的票據影象中，在列印輸出
時，印表機驅動程式中的水印解碼模組能快速解讀水印，一旦發現票據防偽隱線，就立
即拒絕列印輸出。
----數字隱線防偽方案面臨的最大難點是解碼空間的問題。一般來說，印表機驅
動程式只快取幾行畫素，在列印過程中，記憶體中自始至終沒有乙個完整的列印影象，所
以數字隱線的解碼空間十分狹小。另外，數字隱線的解讀過程必須非常迅速，如果過多
地影響列印效率，則無論是印表機廠商還是使用者都難以接受。
----tartan thread數字隱線的核心技術是一維擴頻調製，即將水印資訊用擴頻
碼調製成具有雜訊性質的訊號，疊加在票據影象上。解碼器使用同樣的擴頻碼通過解擴
讀取數字隱線。圖2描述了tartan thread水印演算法的基本過程。
電子商務中的票據防偽
----無論是傳統商務還是電子商務，買賣雙方都需要一定的票據作為交易的憑
證，**單、還盤單、定貨單等電子票據在電子商務中佔據著重要地位。因此，電子票
據的防偽問題不僅直接關係到商家和消費者的利益，也關係到整個國家的經濟秩序，是
乙個不容忽視的問題。
----目前使用最多的電子票據檔案是adobe公司首創的ps和 pdf檔案，它整合了
文字、影象等多種**格式，可以做到與平台無關。在20世紀90年代初期，brassil等
人就開始研究用於ps檔案的隱蔽標識方法，即所謂「文件結構微調演算法」。 數字標識
資訊經過編碼轉換為一系列對文件結構的輕微調整動作，包括垂直移動行距、水平調整
字距和調整字型等。這種演算法可以抵抗照相和掃瞄複製等一些標準的檔案操作。
----ps/pdf檔案格式的多**性質決定了電子票據的防偽水印必定是多種水印技
術的綜合，包括影象水印、文字水印等。隨著電子商務的飛速發展和數字水印技術研究
的不斷深入，ps/pdf文件水印的研究將越來越引起廣泛的重視。
基於莫爾效應的防偽技術
莫爾效應是一種由光的干涉引起的一種特殊的光學現象，是兩條線或兩個物體之間以固定的角度和頻率發生干涉的視覺結果。當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時，只能看到干涉的花紋。它主要應用於實驗應力分析和精密測量中，如位移測量 形變測量 輪廓測量 自動跟蹤和軌跡控制等。在印刷行業中，莫爾效應會引起龜紋現象，這是...
數字水印技術的開發與應用
數字水印技術的開發與應用 電聲技術 1999年第7期 1 引言 近年來，伴隨著網際網路使用者的急增，多 資訊的流通也時興起來了。由於用計算機來進行影象與聲音的回放 編輯都比較容易，故一般使用者有了自己的網頁以後就可進行多 資訊的傳送與接收。可以說，這就預示著一種利用網際網路的新業務的可能性。另一方面...
語音低速率編碼技術和數字水印技術的研究
今天，我們無處不享受著數字通訊 系統和網路給我們帶來的便利以及數位化多 產品帶給我們的多彩的生活。數位化的觸角已深入到我們生活的各個部分。數位化 的廣為應用是因為數碼訊號易於儲存和傳輸，沒有積累失真，數位化儲存的資訊可高品質的還原等。在語音頻號處理 是目前國際上的乙個熱點，隨著網路的高速發展，其應用...