紅外線浮水印

一、 紅外線光譜資訊

一般而言，可見光的波長範圍為0.45μm 到0.76μm，而紅外線位於電磁輻射中可見 光與微波間的區域，其感應光譜範圍為0.76~1000μm，如圖2-2-1所示，超過可見光範圍 以外的光譜能量，對於人類一般肉眼下是無法察覺的。因此，紅外線為人類無法用肉眼 感知的光源，必須以特殊的紅外線偵測儀器，將可偵測的範圍延伸至可見光區域的兩端，

才可使無法在肉眼下辨識的紅外線光源透過儀器擷取而感測。其中紅外線可根據電磁波 中距離可見光波長遠近的不同，又分為以下四個區域：

1. 近紅外線區 （Near-Infrared region）：波長從0.76 ~ 3 μm 的範圍。

2. 中紅外線區 （Middle-Infrared region）：波長從3 ~ 6 μm 的範圍。

3. 中遠紅外線區(Long- Infrared region) : 波長從6 ~ 20 μm 的範圍。

4. 遠紅外線區 （Far-Infrared region）：波長從20 ~ 1000 μm 的範圍。

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圖 2-2-1 光譜示意圖 資料來源:陳永甫（民 93）

二、紅外線對色墨的光學特性

由於紅外線本身為一個能量波段，當此波段穿越介質時，也同時將能量傳遞給介質。

也因此當波穿過介質時，振幅會逐漸下降，當被介質吸收的能量僅有小部分的時候，則 視此介質對該輻射作用為透明的；如果吸收所有的能量，則稱此介質對該輻射作用為不 透明（梁鳳儒，民99）。因介質對於光源吸收為有選擇性的，因此會吸收特定波長的輻 射。以墨水而言，黑色（Black，簡稱K）的墨水，因為能吸收光線中所有各色的光波，

而幾乎無反射作用，故其墨色乃呈黑色。因此，不透明物質的顏色，乃決定於其物質本 身所能反射之光波的色澤如何而定，在印刷製程中，因為青（Cyan，C）、黃（Yellow，

Y）、洋紅（Magenta，M）三色顏料混合上的明暗度對比不足，因此經常加入具有碳黑 成分的K墨來加強色彩暗度對比值。由於在紅外線光源下，黑墨也具有一定程度的吸收 率，因此碳黑於紅外線下呈現不透明的特性；相對於青、黃、洋紅三色油墨並不吸收紅 外輻射，在紅外線光源下呈現透明(如圖2-2-2所示)。因此本研究利用色墨在紅外線光 源下的光學特性來製作具有隱藏資訊效果之浮水印。

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圖 2-2-2 C、M、Y、K 墨水在不同波長下的透射光譜圖 資料來源:台師大物理系劉祥麟教授實驗室提供

根據以上的色墨光學性質，日本國立印刷局於 2004 發表了 ImageSwitch®，利用半 色調網點技術，採用不規則網點運算（如圖 2-2-3）將圖片隱藏進欲輸出的圖像中，在 紅外線光源環境之下，由於紅外線會穿透 CMY 油墨，僅有 K 墨會被吸收，因而顯示出 隱藏的圖片（如圖 2-2-4）。

圖 2-2-3 ImageSwitch® 技術之網點結構示意圖 資料來源: Nagashima & Saito (2004)

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Original Under IR

資料來源: Nagashima & Saito (2004)

三、紅外線浮水印相關研究

在現今複製設備容易取得的情況下，實體文件使用多重加密的保護功能相當常見，

應用碳黑成分於紅外線下的防偽機制也用於防偽印刷品上，例如台灣本國的鈔票及身分 證都有運用紅外線防偽油墨（如圖 2-2-5）。但此方式是運用特殊油墨印製的方式達到效 果，無論價格與取得方便性皆比較複雜。

2008 年，張家龍與王希俊提出利用數位半色調技術製作出具有實體影像浮水印之名 片，透過紅外線光源照射下，人眼可以藉由儀器偵測清楚看到碳黑墨水組成的隱藏浮水 印（如圖 2-2-6），藉由紅外線的光學特性以及數位半色調原理延伸應用，建立文件安全 性的機制，達成有效防偽的功能，降低成本並簡化製程，有助於大量生產。

(a) (b) 圖 2-2-5 臺灣仟元鈔票 (a)可見光下 (b)紅外光源下

資料來源:研究者攝影

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(a) (b)

圖 2-2-6 (a)紅外線浮水印名片於一般光源的效果 (b)為紅外線浮水印名片攝於紅外 線光源下的效果。

資料來源:張家龍（民97）

2010 年由梁鳳儒與王希俊、李文彬提出將音訊編碼成二維條碼，運用紅外線浮水印 效果隱藏音訊二維條碼於音樂會節目單之中，藉由色墨的光學特性，在紅外線儀器照射 下將條碼解密因而產生音訊，使用者可藉由翻頁來變換曲目進而達成互動的效果。此研 究有效擴展了紅外線浮水印的應用範圍，對於互動藝術展演、數位學習研發有創新性的 突破。

(a) (b)

圖 2-2-7 (a)音樂節目單於一般光源的效果 (b)音樂節目單於紅外線光源下的效果。

資料來源:梁鳳儒（民99）

2012年，克羅埃西亞學者Maja Rudolf, Tajana Koren, Jana Žiljak-Vujić提出一種新的

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隱藏方法並將其應用於郵票之中，使圖文能同時包含可見光資訊與紅外光隱藏資訊。此 隱藏方法主要利用C、M、Y、K色墨的紅外線光學特性與分色處理，並透過圖文版面的 設計，將K墨所構成的圖文與C、M、Y三色所構成的圖文適當配置，使在可見光與紅外 光源下，得到兩者相互關聯卻不相同的資訊。但這樣的技術需建基於特別設計過的圖文 版面，才能徹底隱藏資訊，無法大量應用在各種圖文之中。而本研究的紅外線浮水印則 有事先經過濃度的整體階調匹配，因此紅外線浮水印呈現大致呈現一片淡色灰階，對於 圖文版面的搭配彈性相對較大，較無版面圖案設計搭配限制。

(a) (b)

圖2-2-8 具紅外線隱藏訊息之郵票 (a) 於可見光下的郵票設計 (b) 在紅外線光下顯示 的隱藏圖文。

資料來源: Rudolf, Koren, & Žiljak-Vujić. (2012)