專利名稱：一種隨機使用多種圖元對象進行圖像光柵化的方法
技術領域：
本發明屬于安全印刷防偽技術領域，涉及安全印刷中的版紋防偽設計技術，具體涉及一種隨機使用多種不同的圖元對象進行圖像光柵化處理的方法。
背景技術：
安全底紋防偽是防偽印刷中最重要的技術之一，與其它防偽技術相比，其它技術都可以稱為工藝性或技術性的防偽，而底紋防偽則是基于信息的防偽，一套設計良好的底紋，其所擁有的信息量是相當巨大的，這使得它成為歷久不衰的防偽技術，堪稱最為古老，歷時最久的技術。安全底紋是由印刷在證券、票據等版面上的既復雜又光滑的圖形線條組成，這些線條和諧的組合在一起，達到一種美觀的效果，同時由于這些線條圖案極其復雜多樣，使得印刷品難以被復制和偽造，所以又能達到防偽的作用效果。
在安全印刷設計中可以把一幅原始圖像通過用戶定義的光柵化方式復制或者再現出來，該方法中不是采用商業網點的光柵化技術，而是將商業網點替換為一種預先定義好的或者個性化設計的獨特的網點類型。其實質是成千上萬的圖形通過其線寬和尺寸的變化來反映圖像層次。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)，并設置合適的尺寸大小；2)生成由極小的圖形對象鋪設而成的底紋陣列。用戶先設計好單個的圖元對象，然后通過一定的排列方式(比如矩陣排列)生成圖像光柵化所需要的底紋，可以對該底紋對象作必要的處理。
3)將圖形陣列和原始圖像重合放置，設置圖元對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，然后執行圖像光柵化程序。
每個圖元單元對象會根據中心點處所對應的圖像灰度值大小做相應的變化，從而很好地表現了圖像的層次信息。
圖像光柵化程序大體的算法思想為首先計算底紋陣列中每個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；計算每個圖形單元中心點處所對應的圖像灰度值大小1um；根據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圖形單元做上述相同的變化后，再設置適當的填充屬性，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矩陣排列得到的正交點陣，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生了變化。
上述光柵化后的效果很好地表現了圖像層次信息，由于圖形單元的數量非常之大，給違法者在復制和仿造上面帶來了一定的難度，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目比較多，一般情況下用戶會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律性。

發明內容
本發明的目的是針對現有圖像光柵化方法的局限性，提出了一種帶有隨機性的使用多種圖元對象進行圖像光柵化的方法。該方法中不需要事先鋪設光柵的底紋對象，而是根據圖像的層次信息自動生成；可以使用多種不同的圖元對象，光柵化后的圖元單元不僅在尺寸和線寬大小方面發生變化，而且圖元的方向上也是隨機的，從而使得光柵化后的效果更加復雜，大大增強了防偽效果。
為達到以上目的，本發明采用的技術方案是一種隨機使用多種圖元對象進行圖像光柵化的方法，包括以下步驟(1)預定義不同的光柵化元素單元；(2)計算每個光柵化元素單元的面積，并按照面積大小進行排序；(3)根據光柵化元素單元的個數，將灰度值區間
均分相同數目的級別，并由面積大小比例與灰度值級別建立關聯關系；(4)計算圖片的外接矩形所圍區域R1；計算每個光柵化元素單元的外接矩形框所圍區域，并通過比較得到最大的矩形框為R2；將矩形區域R1以R2為網格單元進行均勻網格化；(5)選取某個網格單元，計算該單元的中心點，并找出圖片在該點處所對應的灰度值所屬的區間范圍，再根據(3)中的比例關系選取合適的光柵化元素單元；(6)根據網格單元中心處所對應的圖像灰度值大小，改變所選取的光柵化元素單元的尺寸大小和線寬粗細，并將變換后的圖元對象作隨機角度的旋轉；(7)遍歷R1內所有的網格單元，并執行步驟(5)和(6)即可得到最終的光柵化效果。
進一步來說，步驟(1)中的圖像光柵化元素單元通過個性化的平面設計得到。
步驟(1)中的圖像光柵化元素單元通過曲線混合的方式得到先設計兩個圖形A和B，然后定義兩個圖形之間的混合數目M，從圖形A過渡到圖形B得到M個新的圖形對象，將這些對象作為光柵化元素單元，其中M為1～255之間的任意整數。
步驟(1)中，由于圖像灰度值有256個級別，光柵化選擇的單元類型的個數最多達到256種。
步驟(1)中需要的圖像光柵化元素單元可以是隨機產生的正N邊形，其中N為任意的正整數。
步驟(4)中，將圖片的外接矩形所圍區域R1進行均勻網格化時采用奇數行錯位排列或者采用偶數行錯位排列。
步驟(4)中，將圖片的外接矩形所圍區域R1進行三角網格化，計算每個三角網格的重心點，然后根據該點處的圖像灰度值大小選擇合適的光柵化元素單元。
本發明的效果在于本發明可以簡化圖像光柵化的操作步驟，底紋對象根據圖像的層次信息自動生成；本發明可以使用多種不同的圖元對象，光柵化后的圖元單元不僅在尺寸和線寬大小方面發生變化，而且圖元的方向上也是隨機的，從而使得光柵化后的效果更加復雜。由于該方法具有很大的隨機性，即使同一個人使用同一個軟件也很難仿制出相同的底紋對象，從而進一步增加了復制和偽造的難度，大大增強了防偽效果。


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是采用本發明方法進行光柵化后的效果；圖6是圖5中局部放大后的效果示意圖；圖7是事先預定義的光柵化元素單元；圖8是本發明的整體流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步的描述。
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象是由五角形經過矩陣排列后生成的正交陣列，圖中的每個光柵單元只是根據圖片的灰度值信息作了尺寸大小和線寬粗細的變化，整體看來光柵化效果比較規整，光柵元素比較單一，變化效果也不是特別豐富。
如圖8所示，一種隨機使用多種圖元對象進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，圖像的層次信息會影響最終的光柵化效果，此處選取的圖片層次感相對較強，效果也就會越理想。如圖7所示，在本實施例中設計了個性化的幾何圖元對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。分別計算各個幾何圖元的面積，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。相應地將灰度值區間
劃分為5個級別，如果某點所對應的圖片灰度值落在某一灰度值區間內，該點處所選擇的光柵元素就為相應的幾何圖元。
計算圖4的外接矩形所圍區域R1；接著計算每個光柵化元素單元的外接矩形框所圍區域，并通過比較得到最大的矩形框為R2；然后將矩形區域R1以R2為網格單元進行均勻網格化a)計算X方向的網格分布X軸網格數目＝R1的寬度/R2的寬度。
X軸網格間隔＝R1的寬度/X軸網格數目b)計算Y方向的網格分布Y軸網格數目＝R1的高度/R2的高度。
Y軸網格間隔＝R1的高度/Y軸網格數目c)網格起始點計算最初的網格起始點從圖象的外接矩形R1的左下角點ptLT開始。每行的網格起始點從R1的左邊開始，從左到右，以X軸網格間隔遞增，掃描圖象一行，然后回到ptLT點，以Y軸網格間隔遞增，掃描圖象下一行。
當然考慮到奇行錯位和偶行錯位排列時，上述的計算方法要作相應改動。這里R2的選擇一定要適當，因為R2過大，網格單元的數目相對較少，圖像層次的表現力較差；R2過小計算量就會增加，速度變慢。
依次遍歷每個網格單元，計算每個網格單元的中心點PtCenter，掃描圖像并計算PtCenter處所對應的灰度值1um；查看1um所屬的灰度值區間，然后根據前面的比例關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的線寬粗細和尺寸大小的變化。對于變化后的圖元對象還要做一定角度的旋轉，而角度是隨機選取的，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。同時也增加了偽造和復制的難度，因為即使同一個人使用同一個軟件也不可能生成與別人完全一致的效果。
通過以上步驟就可以生成一組新的圖元對象，如圖5所示，即為本發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，本發明的光柵化的元素比較豐富，由于圖像層次較多，各個元素之間會根據圖像的灰度值大小交叉排列，而其角度又是任意設置的，所以隨機性更強，總體效果更佳。
通過上述實施例，可以看出本發明的效果在于采用本發明所述的方法，圖像光柵化的過程中，不需要事先按一定的規則排列底紋對象，而是按照網格單元中心處的灰度值大小，自動選擇合適的預定義的圖元對象；由于圖像層次信息的不同，光柵化后的效果會出現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性，防偽效果更加明顯。
當然，上述實施例只是一個優選的實施方式。本領域技術人員不難得出其他的實施方法而不違背本發明的總體技術方案。
其中光柵化元素單元可以通過曲線混合的方式得到先設計兩個圖形A和B，然后定義兩個圖形之間的混合數目M，從圖形A形狀過渡到圖形B形狀得到的M個新的圖形對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。
其中光柵化元素單元可以是隨機產生的正N邊形，其中N為任意的正整數。
其中圖片區域的網格分割是奇數行錯位排列其中圖片區域的網格分割是偶數行錯位排列其中圖片的外接矩形所圍區域R1可以進行三角網格化，可以計算每個三角網格的重心點，然后根據該點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數最多可以達到256個。
權利要求
1.一種隨機使用多種圖元對象進行圖像光柵化的方法，包括以下步驟(1)預定義不同的光柵化元素單元；(2)計算每個光柵化元素單元的面積，并按照面積大小進行排序；(3)根據光柵化元素單元的個數，將灰度值區間
均分相同數目的級別，并由面積大小比例與灰度值級別建立關聯關系；(4)計算圖片的外接矩形所圍區域R1；計算每個光柵化元素單元的外接矩形框所圍區域，并通過比較得到最大的矩形框為R2；將矩形區域R1以R2為網格單元進行均勻網格化；(5)選取某個網格單元，計算該單元的中心點，并找出圖片在該點處所對應的灰度值所屬的區間范圍，再根據(3)中的比例關系選取合適的光柵化元素單元；(6)根據網格單元中心處所對應的圖像灰度值大小，改變所選取的光柵化元素單元的尺寸大小和線寬粗細，并將變換后的圖元對象作隨機角度的旋轉；(7)遍歷R1內所有的網格單元，并執行步驟(5)和(6)即可得到最終的光柵化效果。
2.如權利要求1所述的一種隨機使用多種圖元對象進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個性化的平面設計得到。
3.如權利要求1所述的一種隨機使用多種圖元對象進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曲線混合的方式得到先設計兩個圖形A和B，然后定義兩個圖形之間的混合數目M，從圖形A過渡到圖形B得到M個新的圖形對象，將這些對象作為光柵化元素單元，其中M為1～255之間的任意整數。
4.如權利要求1、2或3中所述的一種隨機使用多種圖元對象進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個級別，光柵化選擇的單元類型的個數最多達到256種。
5.如權利要求1所述的一種隨機使用多種圖元對象進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產生的正N邊形，其中N為任意的正整數。
6.如權利要求1中所述的一種隨機使用多種圖元對象進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域R1進行均勻網格化時采用奇數行錯位排列，或者采用偶數行錯位排列。
7.如權利要求1中所述的一種隨機使用多種圖元對象進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域R1進行三角網格化，計算每個三角網格的重心點，然后根據該點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
本發明涉及一種隨機使用多種圖元對象進行圖像光柵化的方法，屬于安全印刷中的版紋防偽設計技術。現有的安全底紋防偽設計技術中的圖像光柵化方法需要手工鋪設底紋對象，可使用的圖元對象的類型有限，光柵化后的安全圖像的底紋排列具有很大的規律性。本發明所述的方法使用多種不同的圖元對象，根據圖像的灰度值信息隨機選擇圖元進行底紋排列。采用本發明所述的方法，不需要事先鋪設光柵化所需的底紋對象，而是根據圖像的層次信息自動生成；可以使用多種不同的圖元對象，光柵化后的圖元單元不僅在尺寸和線寬大小上發生變化，而且圖元的方向上也是隨機的，從而使得光柵化后的效果更加復雜，大大增強了防偽效果。
文檔編號B44F1/00GK1651253SQ20051000057
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月7日 優先權日2005年1月7日
發明者亓文法 申請人:北京北大方正電子有限公司, 北京大學