混合網點數位浮水印應用於複印後圖像呈現黑白反轉之研究

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(1)國立臺灣師範大學圖文傳播學系碩士論文. 混合網點數位浮水印應用於複印後圖像呈現黑白反轉之研究 Watermark of Hybrid Halftone Dots Applied to Positive/Negative Image Reversion after Duplication. 研究生:顏銘佑指導教授:王希俊博士. 中華民國 101 年 6 月.

(2) 摘. 要. 實體浮水印的應用大多以文件複印後呈現文字藉此宣告版權，隨著文化創意產業的觀念在台灣的興盛並為產官學研各界的重視，許多商品的設計也朝向少量多樣的客製化發展，個人化商品的使用範圍廣泛，亦可以在筆記本、日記與重要文件上附加個人化的創意設計。本研究目的在提出以混合網點數位浮水印技術設計個人化圖像與文字內容的浮水印文件，並在文件複印後使圖像、文字黑白反轉。本研究是以調幅網點與調頻網點混合來設計圖像與文字內容的浮水印文件，複印後黑白反轉成負像，使文件在複印或掃描後改變文件上的圖像與文字內容。研究結果顯示本研究所發展的技術，無論是在重要文件、筆記本內頁、證書等紙本出版品，圖像與文字經複印後即可黑白反轉原稿的實體浮水印，藉此文件可以得到版權保護，並增添個人化出版品的創意及趣味性。. 關鍵詞：混合網點、數位半色調、浮水印。. ii.

(3) Abstract Most application of the watermark are using the text or figurative pattern to declare the copyright when the original document is duplicated. As the cultural creativity industry becomes more popular in Taiwan, the product design can not only be customized, but also inspire personal creativity. The purpose of this research is to design a personal image by using watermark which consists of both amplitude modulation dots and frequency modulation dots. When the document is photocopied or scanned, the watermark on this document will be reversed positively or negatively. The initial result reveals that this technology will provide a novel method of copyright protection; moreover, it will expand the creativity and interest for personalized products.. Keyword: Hybrid halftone dots；Digital halftoning；Watermark.. iii.

(4) 目錄. 摘要. ii. Abstract. iii. 目錄. iv. 圖目錄. v. 表目錄. ⅵ. 第一章緒論. 1. 第一節研究背景與動機. 1. 第二節研究目的. 2. 第三節研究問題第四節研究範圍與限制. 2 3. 第二章文獻探討. 4. 第一節數位浮水印技術. 4. 第二節半色調過網技術. 6. 第三節以數位半色調為基礎的實體浮水印相關技術. 17. 第四節文獻探討小結. 30. 第三章研究方法. 31. 第一節研究流程. 32. 第二節研究工具. 34. 第三節濃度匹配導表與浮水印設計第四節整合實體文件與圖像浮水印. 35 38. 第四章實驗結果與討論. 39. 第五章結論與建議第一節研究結論第二節研究建議. 51 51 53. 參考文獻. 54. iv.

(5) 圖目錄. 圖 2-1 圖 2-2 圖 2-3 圖 2-1 圖 2-5 圖 2-6 圖 2-7. LSB 資訊隱藏示意圖半色調過網示意圖不同網點結構的半色調影像點陣調色法點陣調色法之臨界值矩陣水平式臨界值矩陣示意圖垂直式臨界值矩陣示意圖. 6 7 8 10 11 12 12. 圖 2-8 右斜向臨界值矩陣示意圖圖 2-9 左斜向臨界值矩陣示意圖圖 2-10 零度之臨界值矩陣示意圖. 13 13 14. 圖 2-11 圖 2-12 圖 2-13 圖 2-14 圖 2-15 圖 2-16 圖 2-17. 網屏角度 45 度臨界值矩陣示意圖誤差擴散法演算流程誤差擴散法進行兩階化之處理方向 PATCHWORK 的隨機配對示意圖 Glyph Code 網點微結構示意圖半色調影像資訊隱藏效果半色調影像資訊隱藏效果. 14 16 16 18 18 19 20. 圖 2-18 圖 2-19 圖 2-20 圖 2-21 圖 2-22 圖 2-23 圖 2-24 圖 2-25 圖 2-26 圖 2-27. 網點位移加密圖文件透光觀察浮水印顯現示意圖微結構防偽示意圖語言證書防偽示意圖混合網點示意圖我國百元鈔票浮水印透射光源下的前荷蘭鈔票上的貓頭鷹浮水印漫反射光源下的前荷蘭鈔票上的貓頭鷹浮水印連續調圖片在不同角度光源下圖像反轉效果不同斜向網點的圖像隱藏. 21 22 23 24 25 25 26 26 27 28. 圖 2-28 個人化圖像應用於護照證件圖 3-1 本研究實驗流程圖 3-2 原稿濃度匹配導表圖 3-3 複印稿濃度匹配導表圖 3-4 濃度匹配導表微結構圖 3-5 頭像照片二階化圖 3-6 混合網點數位浮水印的製作概念 v. 29 33 36 36 37 37 38.

(6) 圖 4-1 原稿之濃度匹配導表(AM 2/64-4/64,FM 210-233). 41. 圖 4-2 複印稿之濃度匹配導表(AM 2/64-4/64,FM 210-233) 圖 4-3 客觀評估-浮水印原稿濃度匹配導表圖 4-4 客觀評估-浮水印複印稿濃度匹配導表圖 4-5 客觀評估-浮水印原稿濃度匹配分析(AM 2/64,FM 210-233) 圖 4-6 客觀評估-浮水印複印稿濃度匹配分析(AM 2/64,FM 210-233) 圖 4-7 浮水印整合文件圖 4-8 Q 版人像浮水印整合文件圖 4-9 師大防偽紙張圖 4-10 學生證搭配個人化圖像浮水印. 42 43 44 45 45 46 47 49 50. 表目錄表 3-1 研究工具表 3-2 本實驗浮水印 AM 過網之臨界值矩陣. vi. 34 35.

(7) 第一章緒論. 第一節研究背景與動機. 隨著資訊科技的日益進步，資訊載體的多樣性和複印技術的迅速發展，如影印機、掃描機等，複印機器已經具有迅速且精準的複製文件功能，並且因為複製科技設備不斷更新，有心人士可以在最短的時間內非授權複製著作、文件甚至是藝術創作，而非法的偽造者也能藉由這些設備偽造出更高品質的複製品，使得這些複製品讓人無法在第一時間分辨真偽，因此造成原創產品與複製品的混淆，最後對智慧財產權遭受嚴重打擊，因此有許多的防偽機制發展而出，最早的防複印機制是 1970 年 Burrough 公司所發展的防複印圖型，其目的是為防止類比圖像的複製(Philips,2002)，現今更有許多防偽技術不斷創新，其中數位浮水印技術在近年來有著非常顯著的成果。我國文建會於 2009 年提出「創意臺灣-文化創意產業發展方案行動計畫」，其中包含數位內容產業、設計產業等六大產業，期待藉由結合藝術創作和商業機制，創造具本土文化特色之產品，預期在 2013 年達到 6,800 億元產值，並增強人民的文化認同與增加產業的附加價值。現今紙本上使用的浮水印技術，雖然具有版權宣告的能力，但較少以個人化圖像、客製化的需求製作浮水印內容，若能將浮水印與圖像、文字設計整合，給予圖像、文字在複印後呈現黑白反轉的負像變化，除了可以達到宣示主權的能力，也能讓個人化圖像浮水印附有設計感，使得個人化紙本商品賦予創意性。. 1.

(8) 第二節研究目的. 數位浮水印的實體應用大多是將資訊隱藏在圖文之中，利用網點、線數的結構不同，將資訊隱藏在圖文的微結構下進行加密，也因為人眼無法觀測浮水印的微結構而達到資訊隱藏的目的，而隱藏浮水印的文件在複印或掃描之後，即呈現加密的訊息，藉此宣告版權。以往實體浮水印的應用，大多是在複印或掃描過後將隱藏的浮水印訊息呈現，如「COPY」、「VOID」等圖文字樣，達到版權宣告的功能，本研究目的在於設計一個可以在複印後黑白反轉改變個人化圖像、文字內容之浮水印機制，利用混合網點技術來實驗此機制的可能性，並與實體文件結合。因此研究目的可以歸納為以下三點： (一)利用混合網點的技術，設計可以在複印後由正像變負像之個人化圖像、文字浮水印。 (二)進行浮水印之影像處理及個人化圖像的複印輸出實作。 (三)評估複印後對於個人化圖像黑白反轉之效果。. 第三節研究問題. 根據以上研究目的而衍伸的研究問題為以下三點： (一)如何利用調幅網點及調頻網點來混合製作個人化圖像、文字浮水印? (二)浮水印輸出至文件時不同濃度的網點結構其顯現效果為何? (三)具有浮水印之原稿文件在經由影印機複印後，個人化圖像、文字浮水印是否呈現黑白反轉?. 2.

(9) 第四節研究範圍與限制. 本研究是以個人化圖像、文字作為浮水印的設計元素，再以混合不同類型的網點來製作數位浮水印，最後輸出至實體文件上，此文件在經由複印或掃描後，原稿內容浮水印即呈現黑白反轉的效果。因此，本研究是針對數位浮水印應用於實體文件上，並在浮水印的功能上加以探討，其色彩、紙張、印表機、複印機及掃描機之差別不屬於本研究之範圍。綜合上述，本研究之研究限制如下: (一) 本研究之數位浮水印技術是輸出在實體文件上。 (二) 混合網點的形式為調幅網點及調頻網點。 (三) 本研究僅測試於黑白複印。. 3.

(10) 第二章文獻探討. 隨著數位化時代的到來，許多的傳統檔案也逐漸轉成數位檔案，藉此能永久保存及數位典藏，然而資訊科技不斷的創新，數位浮水印的應用除了在數位檔案的版權保護及內容認證上，也可以應用於實體文件上，然而實體文件的防偽機制種類繁多，但大多需要使用特殊的管制油墨及昂貴的機材，如紅外線油墨、磁性油墨、凹版印刷等，為了降低成本及符合便利性，以半色調為主的數位浮水印包含了許多優勢，且隨著文化創意產業在臺灣各界興盛，數位浮水印亦可以與設計美感結合，因此本章將依序介紹數位浮水印技術、半色調過網技術及以數位半色調為基礎的實體浮水印相關技術，最後是文獻探討小結。. 第一節數位浮水印技術. 浮水印技術最早是使用在鈔票的防偽機制上，而隨著數位化時代的轉變，數位浮水印技術也開始應用在數位檔案的版權保護及內容認證機制，因此浮水印技術可分為數位影像浮水印技術與實體影像浮水印技術。數位浮水印技術是將資訊隱藏在數位檔案中，如影片、音訊及圖像等，藉此達到宣告版權的目的。數位浮水印具有防偽的功能，更可擷取其中隱藏的資訊，進而追溯回原出處，達到版權保護的目的，但缺點為浮水印會因為影像處理或是在傳輸的過程中，遭受線性與非線性的攻擊，像是裁切、模糊、旋轉、平移、縮放及雜訊等(Song et al., 2010)，而影響浮水印的功能。現今的浮水印研究，大致可區分為數位影像浮水印及實體影像浮水印，而數位浮水印是需要藉由數位的方法隱藏資訊，且需要使用電腦軟體運算才可將隱藏的資訊內容還原，實體浮水印則大多是可以用人眼直接觀測作驗證，讓人第一時 4.

(11) 間即可判斷真偽，如我們所使用的鈔票，就能以迅速、便利的方式達到驗證的目的。數位浮水印在製作方法上分為兩類:空間域(spatial domain)與頻率域 (frequency domain)，以空間域的不可見浮水印是將資訊隱藏在影像的最低位元區域 LSB(least Significant bit)(如圖 2-1)，在讀取資訊時只需要找出所藏入的位元即可還原其隱藏的資訊內容，然而 LSB 的缺點是資訊在經由轉換、壓縮或是切割後，所藏入的資訊就可能被破壞掉，而頻率域是利用轉換技術將資訊藏入檔案，其方法是將要隱藏的資訊加到頻率域的係數中，由運算公式的轉換讓浮水印分散在影像之中，達到隱藏的效果，而讀取時只需要將檔案轉為空間域即可還原所藏入的資訊，如傅立葉轉換(fourier transformation)、離散餘弦轉換 (discrete cosine transformation)、小波轉換(wavelet transformation)等方法，然而數位浮水印無法使用在實體文件上，若要使數位浮水印應用於實體文件的防偽機制中，則需要結合印刷輸出流程才能達到實體文件防偽的功能，且以半色調為主的防偽機制是最好的選擇，因此下一節將介紹半色調技術，說明半色調的原理。. 5.

(12) 圖 2-1. LSB 資訊隱藏示意圖. 第二節半色調過網技術. 一、半色調技術. 半色調（Halftoning）是一種極為傳統的印刷技術，此技術應用於印刷過程中來表現影像階調變化；在目前影像顯示產業中，LCD 導光板的網點結構與電子紙之影像顯示也是以半色調技術作處理。. 6.

(13) 半色調處理的必要性是因為一般印刷輸出設備欲呈現圖像時，只能透過控制點的著墨是否來表現階調，因此一般常見的影像連續調變化是無法使用印刷方式直接呈現。隨著印刷科技的發展，目前雖有印刷技術讓印刷版上能夠模擬連續階調影像的變化，但此技術通常在整體印刷流程中礙於成本考量及品質表現，因此使用半色調技術來重現連續調的階調變化仍是印刷的主要趨勢。當印刷輸出設備用印墨來表現影像連續調深淺的濃度變化時，須透過網屏過網技術（screening），將連續調影像的深淺與濃度變化，以點的方式呈現，如圖2-2 所示，運用這些墨點的大小或疏密，間接模擬出連續調的影像的濃度深淺，再透過人眼視覺系統中，有如同低頻濾波器(low-pass filter) (Ulichney, 1987) 之視覺特性，將兩階調墨點之大小或疏密變化，達到模擬連續調效果，此即為半色調過網技術。. 圖2-2 半色調過網示意圖. 二、數位半色調隨著印刷科技的日新月異，印刷流程也開始導入數位化，影像印前處理技術亦導入數位科技的應用，數位過網技術已逐漸取代傳統過網技術，即數位半色調 (digital halftoning)，數位半色調主要可分兩類：點陣調色法(ordered 7.

(14) dithering) (Ulichney, 1987) 及誤差擴散法(error diffusion)(Folyd & Steinberg, 1976)。點陣調色法所形成的調幅式網點或AM(Amplitude Modulation)網點，AM網點是應用網點(halftone dot)網點之間的距離相同，但隨著影像濃度的改變而有不同網點大小，也就是網點在影像顯示上出現的頻率相同但振幅不同，由網點大小來表現影像階調的變化。而AM網點的優勢在於運算速度快、較不會有網點擴張 (dot gain)的問題產生，但容易因為不同顏色網屏角度的關係，產生肉眼可察覺的干擾紋，使得圖像、文字難以辨識，也是所謂的錯網(moire) (Li, Wan & Jian, 2008)。誤差擴散法所形成的網點稱調頻網點或FM (Frequency Modulation) 網點，其調頻網點的特性主要是網點的大小相同，但點與點的距離不同，也就是頻率改變但振幅固定，因此所形成的半色調影像是利用網點的疏密來表現階調，所以對於影像亮部表現較好，但暗部則會受網點擴張的影響，因此暗部的影像階調表現較差，但較少有錯網的產生，因此在整體的影像品質上，FM網點較AM網點為佳(圖 2-3)。. (a). (b). (C). 圖 2-3 不同網點結構的半色調影像(a)連續調影像 (b) AM 網點(c) FM 網點. 此外，結合調幅網點與調頻網點的混合半色調(Hybrid Halftoning)，則同時擁有兩種技術的優勢，並且混合式網點可以依照不同的影像設定其網點的大 8.

(15) 小，因此混合式半色調的影像表現也是三種過網方式中最好的。由於本研究設計之浮水印目的是要利用調幅及調頻網點的網點結構達到複印後浮水印黑白反轉之效果，在兩種網點的位置與角度上都需要精準的設計，因此本研究需對於網點位置作精準的控制，故必須進一步探討半色調演算方法，以找出適合浮水印黑白反轉的半色調網點之方法。. 1. 點陣調色法. 點陣調色法(ordered dithering)(如圖 2-4)是先透過臨界值矩陣與連續調原稿的比對後，將個別像素轉為網點(dot)，而每個網點都帶有為 1 或 0 的資訊，以指引印刷機的著墨是否。首先依照對應的臨界值矩陣大小將影像劃分成不重疊的連續區塊，再以臨界值矩陣對影像區塊進行半色調處理；其中臨界值矩陣可以依實際輸出的的大小和排列方式情形做調整，不同的矩陣大小和排列方式分別會得到不同的網點角度及大小。此臨界值的產生為先將原灰階 g (i, j ) ，透過方程式(2-1)將原灰階值量化成臨界值矩陣的階調數值 g ' (m, n) ，其中N 1與N 2代表臨界值矩陣的長和寬。.  g (i, j )  g ' (m, n)  N1  N 2  1   255  . （2-1）. 得到臨界值矩陣的階調數 g ' (m,n)後，再透過方程式(2-2)與臨界值矩陣t(m,n) 作比較：. 1 b(i, j )   0. when. g ' (i , j )  t (m, n) g ' (i , j )  t (m, n). (2-2). b(i, j ) 為二階影像個別像素的位置，以1表示不著黑墨點，0表示著黑墨點。 g (i , j) = 影像灰階 g’(i, j) = 調整後影像階調數值. 9.

(16) (a). (b). 圖 2-4 點陣調色法(a)原始連續調影像；(b)AM 半色調影像. 點矩陣調色法在數位印刷上，是提供電腦一個去運算印刷時是否著墨的演算法，藉由不同的臨界值矩陣可以控制網點形成的形狀及形成方式，其依臨界值矩陣所設計的方式不同可分為兩種，分別為叢聚式(clustered dithering)及分散式. (dispersed dithering)，叢聚式的臨界值排列大多為有規律的順序，而分散式的臨界值矩陣為隨機式的分散排列。叢聚式的點陣調色法中，臨界值矩陣階權重的設計是由中間向外擴展，而分散式的像素點則是獨立產生，沒有特別的規律性。叢聚點陣法其優點為較穩定的網點形式以及在網點擴張與條痕上有較好的控制，對於固定階調的影像表現效果較佳，但缺點是可能會出現干擾的錯網(moiré)出現，且所產生的半色調影像細部資訊耗損較大，造成部分空間解析度的喪失，而分散式的點陣調色法，雖然能有較好的影像品質，但由於印表機無法輸出最完美的方正墨點，容易有網點擴大 (Dot Gain)的情形發生，兩種臨界值矩如圖2-5所示。(Li, Wan & Jian, 2008)。. 10.

(17) (a). (b). 圖 2-5 點陣調色法之臨界值矩陣 (a)叢聚式；(b)分散式. 叢聚式臨界值矩陣有多種不同的網點排列方式，如水平形式的矩陣值是將網點以水平的方式來排列網點(如圖2-6)，而垂直式的矩陣值是將網點以垂直的方式排列網點(如圖2-7)，還有斜向式的矩陣值是以左斜或是右斜的方式來呈現網點排列結構(如圖2-8、圖2-9)，然而不同的網屏角度人眼的觀感也會有所差異，例如以網屏角度0度(如圖2-10)與網屏角度45(如圖2-11)度所產生的影像做比較時，人眼對於網屏角度0度角較敏銳，因此人眼觀看會覺得網屏角度45度角的圖片影像品質較好，相對的網屏角度0度角圖片影像品質較差，而在印刷業界也大多使用網屏角度45度的臨界值來產生半色調影像。. 11.

(18) (a). (b). 圖 2- 6 水平式臨界值矩陣示意圖（a）水平式臨界值矩陣（b）處理後所得之半色調影像. (a). (b). 圖 2-7 垂直式臨界值矩陣示意圖（a）垂直式臨界值矩陣（b）處理後所得之半色調影像. 12.

(19) (a). (b). 圖 2-8 右斜向臨界值矩陣示意圖（a）右斜向臨界值矩陣（b）處理後所得之半色調影像. (a). (b). 圖 2-9 左斜向臨界值矩陣示意圖（a）左斜向臨界值矩陣（b）處理後所得之半色調影像. 13.

(20) (a) 圖 2-10. (b). 0 度之臨界值矩陣示意圖（a）網屏角度 0 度之臨界值矩陣（b）處理後所得之半色調影像. (a). (b). 圖 2-11 網屏角度 45 度之臨界值矩陣示意圖（a）網屏角度 45 度之臨界值矩陣（b）處理後所得之半色調影像. 14.

(21) 由於點陣調色法能快速將連續調影像轉為半色調影像，但此方法是透過不同大小的網點來表現影像的深淺階調，容易造成空間解析度的不足，且誤差擴散法能表現較佳的影像品質。. 2.誤差擴散法. 誤差擴散法是利用相同大小的網點，但其網點之間的距離不同來表現影像的階調，誤差擴散法(Error Diffusion)是由Robert Floyd合Louis Steinberg提出，誤差擴散法又稱為Floyd-Steinberg Error Diffusion(FSED)(Floyd & Steinberg, 1976)，大部分的調頻式網點都是藉由此法所演算而來，影像在兩階化的過程中所造成的誤差，由最左上角的像素之誤差開始擴散至鄰近但尚未二階化的像素點上，其他吸收誤差且尚未二階化的像素點再繼續執行誤差擴散值至最後一個像素點為止，由於誤差擴散法是利用單一像素作一單位來演算，其影像品質表現的較細膩。. 其演算法可以透過方程式(2-3)來表示. 1 b(i, j )   0. X (i, j )  T. when. X (i, j )  T. (2-3). 誤差擴散之演算流程(如圖 2-12)，演算的次序方式在處理最左上方之像素後，往右邊之方向依序處理，重複的進行誤差演算，並將其誤差擴散到鄰近且尚未執行演算的像素上(如圖 2-13)。. 15.

(22) 圖 2- 12 誤差擴散法演算流程. 在擴散誤差的過程中，其誤差值必須遵照方程式(2-4)的權重值來進行誤差擴散。. (2-4). 圖 2-13 誤差擴散法進行兩階化之處理方向(Floyd & Steinberg, 1976) 16.

(23) 第三節以數位半色調為基礎的實體浮水印相關技術. 圖像防偽的應用相當地廣泛，在我們日常生活中處處可見，像是郵票、鈔票、有價證券等，其目的都是在進行版權保護及有效性的認證方式(van Renese,1997)。在實體浮水印的應用中，有許多利用半色調影像來隱藏資訊的研究，其原理皆是在半色調演算法過程中藏入資訊，並以改變調幅式網點的排列方向、位置、形式等不同方式作為隱藏資訊的技術，常見的實體影像浮水印相關研究如下：. 1.. 區塊加密(Patchwork)技術. Patchwork 技術是 1996 年由 Bender 等人所提出，其原理是在一張影像中某一區堿以亂數隨機取出多個像素，並令這些像素兩兩一組計算後得到差值，最後以統計的方法得到每個像素配對之差異分布，簡單來說就是將隨機選擇的大量 pixel pairs(如圖 2-14)，分別加減同一個灰階值，利用統計的特性以隱藏一個 bit 的資料，但 Patchwork 技術所能隱藏的資料量太少，截取者收集到多張相同大小，以相同 key 值加密的圖形，就很容易偵測到是否有加密，且 Patchwork 技術加密之方法對於裁切較無抵抗的能力。. 17.

(24) 圖 2-14 Patchwork 的隨機配對示意圖. 2.. Glyph Code 1994 年 Xerox Palo Alto Research Center 的學者 David L. Hecht 提出 Glyph. Code 技術，利用點陣調色法將連續調的影像以不同斜向的網點組成轉換為半色調影像，利用左斜及右斜的不同網點呈現影像的階調，如下圖 2-15 所示，影像在人眼一般距離下觀看並無特別之處，而從局部放大圖中則可以看到不同斜向的網點微結構(Hecht, 2001)。. 圖 2-15 Glyph Code 網點微結構示意圖(Hecht, 2001) 18.

(25) 3.. Oscar C. Au 與 Ming Sun Fu 的浮水印研究 Oscar C. Au 與 Ming Sun Fu 學者在 2002 年提出 DHST(Data Hiding By. Self-Toggling)與 DHPT(Data Hiding By pair-Toggling)及 DHSPT(Data Hiding By Smart Pair Toggling)三種半色調的影像資料隱藏方法(圖 2-16)，DHST 技術是使用亂數產生器(pseudo-random)，將欲隱藏的訊息逐一嵌入到所找出的隨機位置，當一個位元嵌入隨機的位置時，像素值則改為 0 或 255，由於是被嵌入的位置自身像素值需要被改變，故稱之為 self-toggling。 DHST 的優點是概念相當簡單，沒有複雜的計算過程，但缺點是會產生大量的鹽與胡椒效應 (salt-and-pepper)，即嵌入後的影像有許多的影像雜訊點，造成劣質的視覺品質。而 DHPT 與 DHST 不同的地方是除了修改嵌入位置的像素值以外，如果在嵌入後像素值有改變，則在嵌入像素值位置周圍鄰近的 3×3 範圍區域再修改另一個像素值，達到區域強度值維持不變，然而 DHPT 雖然考慮到了區域的強度值，但仍然會產生一些影像雜訊點，而 DHSPT 則是結合 DHST 與 DHPT 技術的優勢，進一步將 DHPT 鄰近的八個像素經運算後，選擇影響影像品質最小的像素進行加密的動作。. (a). (b). (c). 圖 2-16 半色調影像資訊隱藏效果 (a)DHST 加密 (b)DHPT 加密 (c)DHSPT 加密. 19.

(26) DHED(Data Hiding Error Diffusion)與 MDHED(Modified Data Hiding Error Diffusion，是讓影像在進行誤差擴散法的時候，同時判斷正在處理的像素是否為資訊隱藏的位置，當欲隱藏的資訊為 1 時，該像素則被指定為 1，反之，當欲隱藏的資訊為 0 時，該像素即被指定為 0，之後將資訊隱藏的誤差加上過網的誤差由後方像素來承擔，且在影像過網時也將隱藏的資訊同時完成，然而 DHED 的方法讓誤差集中在後方像素，無法平均的擴散誤差值，因此 MDHED 則是改良 DHEM 的方法，影像在過網時，預先將資訊先藏入指定的位置，而影像過網時，對隱藏資訊的位置不作半色調處理，讓其他非資訊隱藏區的誤差值擴散至鄰近未過網的像素，如此可讓資訊隱藏的階調不會受到整體過網的影響，此一方法大幅改善了區塊雜點的產生(Fu & Au, 2002)。. (a). (b). 圖 2-17 半色調影像資訊隱藏效果 (a)DHED 加密 (b)MDHED 加密. 20.

(27) 4.. 網點偏移技術. 網點偏移技術(Scrambled Indicia)是 1976 年由 Alfred V. Alasia 所提出，其方法是將資訊隱藏在影像中，並利用光學解碼器來解讀隱藏的資訊，而原理是因為光線透過柱狀凸透鏡組於聚焦在網線之上，使人眼能察覺到隱藏的訊息，光線未聚焦的影像部分，人眼則無法察覺，因此將欲藏入的資訊透過偏移半條網線後，透過柱狀凸透鏡觀測，利用光線偏折即顯現出防偽圖樣，因網點位置差異使得浮水印內容因此顯現出來(如圖 2-18)。. (a). (b). 圖 2-18 網點位移加密圖（a）為肉眼觀測（b）為光柵解密. 2004年由Sharma與Wang所提出的正反套印之網點位移，利用正面與反面的網點位置來隱藏資訊，當文件在一般光源下觀看時，無法察覺浮水印的存在，但透光觀看時，浮水印立即浮現，其原理是利用正面與反面的網點位置，讓透光觀察時，正面與反面的網點位置重疊造成階調亮部的部分顯現，而當正面與反面的網點位置錯開時，形成暗部的位置顯現，而達到浮水印偵測之目的(如圖2-19)。. 21.

(28) (a). (b). 圖2-19 文件透光觀察浮水印顯現示意圖 ( a ) 原始加密影像 (b)透光觀察浮水印顯現. 5.微結構網點藏密. 2002 年 George K. Phillips 提出以微結構來取代網點，如微小圖案、LOGO、文字等，這些隱藏在文件內的微結構訊息，一般距離下人眼沒有辦法察覺，但在複印後其複印機器無法真實還原其微結構，因此而產生干擾紋，藉此宣告版權及達到加密的目地(如圖 2-20)(Philips, 2002)。. 22.

(29) (a). (b). (C). (d). 圖2-20 微結構防偽示意圖(a)原始加密圖像 (b)複印後之圖像變化(c)原始加密圖像微結構放大圖(d)複印後圖像微結構放大圖(Philips, 2002). 應用於語言檢定證書中的不同網線數防偽機制(如圖 2-21)，證書的背景藏入複寫字樣的調幅網點，因為使用不同網線數的方法，讓浮水印及背景區域的濃度相近，此外，使用干擾視覺的底紋，讓文件背景在人眼一般距離觀看下無法察覺濃度差異，而證書在經由影印過後便出現「複寫」的字樣，讓人眼可以察覺「複寫」的字樣，立即可分辨出是否為複印的版本。. 23.

(30) ( a ). ( b ). ( c ) 圖 2-21 語言證書防偽示意圖(a)證書原稿(b) 證書原稿複印後(c) 浮水印微結構。. 6.混合網點數位浮水印. 2004 年由王希俊等人所提出混合網點數位浮水印，如圖 2-22 所示，結合 AM 網點與 FM 網點之浮水印研究，複印時由於兩種尺寸的網點所需的取樣頻率不同，複印機因無法同時完全複製其中一類型的網點，即能改變圖像浮水印(蕭佩琪、王希俊、連啟明, 2004)，其中的圖像浮水印不僅能為商品增添創意設計的趣味性，同時也能宣告版權的使用者，達到多功能浮水印的效果。 24.

(31) (a). (b). (c). 圖 2-22 混合網點示意圖(a)為一般距離人眼觀看之效果 (b)浮水印微結構圖 (c)為經複印後之效果示意圖。(王希俊、連啟明、蕭佩琪, 2004）. 7.黑白反轉實體浮水印我國目前使用的新台幣百元鈔票中，鈔票左下角的「100」及梅花浮圖樣在正常光源下觀看即呈現灰黑色的正像圖樣，如圖 2-23 (a) 所示，然而在透射光源下觀看時，「100」及梅花浮圖樣即轉為白色的負像圖樣，如圖 2-23 (b) 所示，此為利用不同背景光源轉換黑白反轉實體浮水印，且在前荷蘭百元的鈔票上，也有利用不同光源下改變實體浮水印呈現的實例，如圖 2-24 為前荷蘭鈔票上的貓頭鷹浮水印在正常透射光源下，實體浮水印將呈現正像，然而在漫反射光源中，則會呈現貓頭鷹負像的實體浮水印，如圖 2-25 所示，然而不同的紙材、特殊油墨等，也會改變實體浮水印的呈現效果。. (a). (b). 圖 2-23 我國百元鈔票浮水印(a)正常光源觀看下(b)透光可觀察到浮水印 25.

(32) 圖 2-24 透射光源下的前荷蘭鈔票上的貓頭鷹浮水印(van Renesse, 1997). 圖 2-25 漫反射光源下的前荷蘭鈔票上的貓頭鷹浮水印(van Renesse, 1997) 26.

(33) 在近年來的相關研究中，澳洲科學組織使用在不同角度光源下以人眼觀看時，連續調的圖片將呈現個人化圖像正、負像不同的顯示效果，如圖 2-26 所示，而瑞士的研究學者也將個人化圖像以不同斜向的網點隱藏方式，使個人化圖像隱藏在重要的證件背景上，利用網點偏移的原理使人眼在正常光源下觀看時，個人化圖像將被隱藏，如圖 2-27(a)所示，之後利用不同角度的偏光鏡使個人化圖像顯示呈現，且不同的角度的偏光鏡則會有不同的圖像顯示，當我們使用偏光鏡以 45 度角觀看時，個人化圖像即呈現正像，如圖 2-27(b) 所示，但以 0 度角觀看時，圖像即反轉為負像呈現，如圖 2-27(c)所示，最後是將個人化圖像反轉的效果應用於護照證件上，以不同角度的光源下觀看時將呈現不同的顯像，當護照在正常光下觀看時即呈現正像，如圖 2-28(a)所示，局部放大圖如圖 2-28(c)所示，而以不角度光源下觀看時，圖像即反轉為負像，如圖 2-28(b)所示，局部放大圖如圖 2-28(d)所示，然而這些黑白反轉實體浮水印的應用，都需要使用複雜的印刷製程及特殊的紙材、油墨才能達到圖像黑白反轉不同的呈現效果。. 圖 2-26 連續調圖片在不同角度光源下圖像反轉效果(van Renesse, 2005) 27.

(34) (a). (b). (C) 圖 2-27 不同斜向網點的圖像隱藏 (a)原始證件 (b)以偏光鏡 45 度角觀看下 (C) 以偏光鏡 0 度角觀看下(van Renesse, 2005). 28.

(35) (a). (b). (C). (d). 圖 2-28 個人化圖像應用於護照證件 (a)護照證件正像呈現 (b)護照證件負像呈現 (C)護照證件正像局部放大圖 (d)護照證件負像局部放大圖(van Renesse, 2005). 29.

(36) 第四節文獻探討小結. 浮水印最早的使用是應用於鈔票的防偽機制上，然而隨著數位科技的日益進步，數位浮水印也開始應用數位影像上的內容認證與著作權保護，且圖像防偽的應用範圍相當廣泛，在我們日常生活中處處可見，像是鈔票、有價證券等，其目的都是在進行版權及有效性的認證。而近年來在實體浮水印的應用上，大部分還是將文字隱藏於重要的文件中，如檢定書、畢業證書、權狀等應用，並在複印後出現「COPY」、「VOID」等文字訊息，較少有圖像式設計於浮水印的應用，且能在複印後改變其浮水印的圖像、文字內容結構。由以上相關研究可以發現目前以半色調為基礎的浮水印，皆是以文字作為隱藏的訊息，並在複印後顯現，藉此達到宣告版權的作用，且若要將浮水印達到黑白反轉的變化效果，需要使用特殊的油墨、材料和複雜的印刷製成，而實體浮水印也較少有個人化圖像的客製化設計，並能在複印後將個人化圖像由正像改變為負像，如此不僅能達到宣告版權的作用，同時也能為個人化商品增加趣味性、創意性。. 30.

(37) 第三章研究方法. 本研究以半色調技術製作圖像浮水印，利用調幅網點與調頻網點的網點特性及複印機的影像取樣能力的差異來設計一個可以在複印後黑白反轉的圖像浮水印。浮水印在經由設計之後與實體文件整合；而整合浮水印的文件經由複印機器等設備影像複製後，因為複印機器無法同時取樣兩種網點結構，使得圖像由正像轉為負像，達到黑白反轉原始浮水印文件的功能。 AM 網點為網點的大小不同但網點之間的距離相同而組成，也就是網點出現的頻率相同，但振幅不同，形成之半色調影像由網點大小表現階調，濃度越高網點越大，濃度越低則網點越小，以網點的大小來表現影像深淺的階調；FM 網點為網點大小一致，但網點的間距不同，也就是以網點出現頻率改變半色調影像表現的階調，濃度越高則網點與網點之間的距離越小，反之，濃度越低則間距越大，以網點之間的距離來表現影像深淺的階調。使用調幅網點及調頻網點來製作浮水印，因為兩種網點的濃度深淺不同，因此我們在原稿文件上可以設計不同濃度的浮水印結構，第一種浮水印是使用調頻網點與調幅網點的灰階值差異，使浮水印圖像在原稿上呈現正像的網點結構，第二種浮水印則是使用調頻網點與調幅網點的灰階值相同，將浮水印圖像隱藏於文件底紋中的網點結構，且在文件複印後，兩種浮水印將一併呈現。然而網點在輸出於紙張時，會因為網點結構、設備條件、被印媒材之不同，而產生不同的複印效果，故在輸出之前，預先輸出網點匹配導表來瞭解網點濃度深淺及複印後顯示效果的情形，此導表由調幅網點與調頻網點所組成，藉由此匹配導表可以了解兩種網點在輸出及複印後較佳的黑白轉換呈現結果，本研究針對浮水印不同的網點特性，在複印後將設計的圖像浮水印由正像轉換為負像，且搭配與隱藏於底文的浮水印一併呈現。. 31.

(38) 第一節研究流程. 本研究是以半色調技術製作個人化圖像浮水印，主要是透過混合網點來設計個人化圖像浮水印的結構，當原稿在一般觀看下，個人化圖像呈現正像的臉部結構，而個人化圖像浮水印經由複印機器複印後，即由正像轉為負像，並且經過設計後的浮水印圖像，複印後浮水印內容也會有所改變，使我們能輕易辨識原稿和複印稿的差異。本研究當中，會先進行個人化圖像浮水印的影像處理，使用點陣調色法以網屏角度 45 度的臨界值矩陣建立網點，因考慮到數位影像在輸出設備列印時，會受到網點結構、被印媒材、設備條件等不同條件的影響，亦有可能產生不同的網點擴張(dot gain)，在濃度匹配的實驗時，同時考慮輸出條件有可能產生的網點擴張效應。在測試浮水印複印效果和調整濃度值所得到較佳的濃度匹配組合後，將個人化圖像浮水印與紙本載體整合，確定個人化圖像在複印後能由正像轉為負像，驗證浮水印黑白轉換的效果，研究流程如圖 3-1。. 32.

(39) 蒐集相關文獻. 製作導表. 利用導表進行匹配實驗. 選出較佳濃度組合. 設計個人化圖像浮水印. 整合浮水印於文件. 進行複印機複印圖像浮水印文件. 驗證浮水印效果. 結論與建議. 圖 3-1 本研究實驗流程 33.

(40) 第二節研究工具. 本研究使用 MATLAB 程式語言進行混合不同類型的網點製作數位浮水印的製作，再以噴墨印表機模擬輸出，於平版印刷機量產測試；並使用複印機進行複印的動作，以驗證圖像浮水印由正像變負像浮水印的效果，本研究所使用的軟體工具及硬體設備如表 3-1:. 表 3-1 研究工具 Matlab 程式語言軟體軟體. Adobe Photoshop 影像軟體 Adobe Illustrator 繪圖軟體桌上型電腦 HP Scanjet G3010 掃描機. 硬體. HP DeskJet 1280 Inkjet 印表機 Heidelberg speed master 大型雙色印刷機. 紙張. Double A 80gsm. 34.

(41) 第三節濃度匹配導表與浮水印設計. 1. 濃度匹配導表. 本研究採用 Hp Deskjet 1280 噴墨印表機輸出，導表設計為使用 8 X 8 臨界值如表 3-2，之後進行 AM 半色調過網，個人化圖像浮水印由印表機 CMY 混合之中性灰構成，以不同濃度 AM 網點和 FM 網點所組成的導表來提供較佳的濃度匹配參數。表 3-2 本實驗浮水印 AM 過網之臨界值矩陣 35. 49. 41. 33. 30. 16 24. 32. 43. 59. 57. 54. 22. 06 08. 11. 51 63. 62. 46. 14. 02. 03. 19. 39 47. 55. 38. 26. 18. 10. 27. 29 15. 23. 31. 36. 50. 42. 34. 21 05. 07. 12. 44. 60. 58. 53. 13 01. 04. 20. 52. 64. 61. 45. 25 17. 09. 28. 40. 48. 56. 37. 由導表找出個人化圖像浮水印正像與複印過後負像呈現較佳的濃度匹配組合，在 AM 網點的部分，過網方式為 8x8 的矩陣，也就是在全部 64 個位置中，以不同數量的著墨點來表現階調，1/64 就是在 64 個格子之中只在其中一個格子著墨，而 FM 網點的部分，255 代表最白，0 代表最黑，在客觀評估時會先從 AM 2/64~AM 4/64 FM 210~233 進行大範圍的濃度匹配組合，之後再縮小範圍進行濃度匹配組合分析，導表輸出如圖 3-2 原稿濃度匹配導表所示，以不同濃度調幅網點及調頻網點所組成，之後進行複印機複製即呈現如圖 3-3 複印稿濃度匹配導表，從分析導表來提供較佳的濃度匹配參數，以選出較佳的黑白反轉效果範圍。最後將濃度匹配導表輸出後經過 HP Scanjet G3010 以 1200DPI 掃描成數位檔案後，再使用 MATLAB 軟體讀取檔案，以模擬人眼 low pass filter 的方式模 35.

(42) 糊影像，以客觀的評估方式分析曲現中較佳的濃度匹配參數。在客觀評估中的網點匹配導表微結構，導表的中心正方型區域是由調頻網點所構成，而周圍的部分則是由調幅網點所構成，其導表微結構如圖 3-4 所示，並將濃度不同的調頻網點與濃度相同的調幅網點排列。. 圖 3-2 原稿濃度匹配導表. 圖 3-3 複印稿濃度匹配導表 36.

(43) 圖 3-4 濃度匹配導表微結構. 二、個人化圖像浮水印設計本研究之圖像浮水印，製作方式為先將個人照片轉換為二階圖片(如圖 3-5)，再使用 MATLAB 軟體以半色調的方式轉換為浮水印，最後整合設計於紙本載體，在複印後因為複印機器無法同時複製其中的網點結構，個人化圖像浮水印即由正像轉為負像。. (a) 圖 3-5. (b). 頭像照片二階化(a)個人照片 (b)個人照片二階化. 37.

(44) 第四節整合實體文件與圖像浮水印. 藉由濃度匹配導表的設計，以客觀的量化數據分析較佳的濃度匹配參數組合後，設計個人化圖像浮水印，而個人化圖像浮水印必須與紙張載體搭配，才能在原稿複印後，呈現個人化圖像由正像變負像的複印效果，本研究希望能朝個人化創意商品為主要方向，因此先將設計整合筆記本內頁，製作屬於個人的筆記本，並以大眾個人化商品為主要目標。浮水印的製作流程如圖 3-6，其中一灰階色塊經過點陣調色的半色調處理得到半色調影像 G ；另一灰階色塊則待印表機自行過網，故只給定適當的灰階值。再利用一兩階浮水印遮罩 W，將 G 與 G’合併即可得加密影像 M，其方程式為公式(3-1)。. M  (G W )  (G' ~ W ). 圖 3-6 混合網點數位浮水印的製作概念. 38. 公式(3-1).

(45) 第四章實驗結果與討論. 在設計個人化圖像浮水印後，使用濃度匹配導表校正浮水印濃度，最後將浮水印設計整合於紙張載體，而本研究實驗結果將個人化圖像浮水印設計整合於筆記本內頁與學生證上，另設計「師大防偽紙張」，將黑白反轉浮水印搭配隱藏於底紋的浮水印於同一紙張上，並在複印後一併顯現，以下為分析本研究實驗結果與討論。. 一、濃度匹配導表分析. 在濃度匹配導表分析中，先由圖 4-1 原稿之濃度匹配導表(AM 2/64-4/64,FM 210-233)與圖 4-2 複印稿之濃度匹配導表(AM 2/64-4/64,FM 210-233)進行大範圍的濃度匹配組合評估，之後再縮小範圍進行分析，其方法是擷取出導表中，每個組合中線橫軸的像素點位置作為濃度的參考依據，如圖 4-3 客觀評估-浮水印原稿濃度匹配導表所示，縱軸代表灰階值的變化，而後再將導表進行複印，並以同樣的方法進行導表複印稿的濃度檢測，如圖 4-4 客觀評估-浮水印複印稿濃度匹配導表所示，最後將浮水印原稿濃度匹配導表與浮水印複印稿濃度匹配導表中每個像素點濃度取平均值後會製成濃度匹配曲線分析圖，找出較佳的濃度匹配組合參數。在圖 4-5 客觀評估-浮水印原稿濃度匹配分析中，縱軸代表的是灰階值範圍，而橫軸代表該調頻網點的設定值，紅線代表調頻網點濃度取平均值後的變化，藍線則代表調幅網點濃度取平均值後的變化，而我們可以發現調頻網點與調幅網點的灰階值在[AM 2/64,FM 223~224]之間達到平衡，若以 AM 2/64 為背景區域，而 FM 224~233 為圖像細節時，其圖像浮水印會因為調頻網點灰階值高於調幅網點；反之在 FM 210~223 之間，其圖像浮水印會因為調頻網點灰階值低於調 39.

(46) 幅網點，即是我們在設計浮水印時要設定的濃度範圍區域。之後再進行客觀評估-浮水印複印稿濃度匹配分析，如圖 4-6 所示，我們可以發現當 FM 網點設定值越低時，其複印過後灰階值越接近 AM 網點濃度，而浮水印在複印過後，FM 網點會因為複印機器的取樣不足而使原稿無法呈現原始的浮水印圖像，由取樣定理可以理解，當取樣頻率需要大於原始訊號頻率的兩倍才能將原始訊號內容完整重現，也因為 FM 網點超越了複印機器的取樣能力，所以只能將原始浮水印圖像中少許的 FM 網點呈現，最後達到個人化圖像在複印過後由正像轉為負像的反轉效果。經由濃度匹配導表分析浮水印濃度過後，在設定個人化圖像浮水印的濃度時，由於必須兼顧臉部的正像清晰與複印過後由正像轉為負像的變化效果，因此在浮水印的濃度設定值上選取 AM 2/64、FM 210~223 區域範圍為我們輸出實作時的浮水印濃度。. 40.

(47) 圖 4-1 原稿之濃度匹配導表(AM 2/64-4/64,FM 210-233). 41.

(48) 圖 4-2 複印稿之濃度匹配導表(AM 2/64-4/64,FM 210-233). 42.

(49) 圖 4-3 客觀評估-浮水印原稿濃度匹配導表. 43.

(50) 圖 4-4 客觀評估-浮水印複印稿濃度匹配導表. 44.

(51) 灰階值. 圖 4-5 客觀評估-浮水印原稿濃度匹配分析(AM 2/64,FM 210-233). 灰階值. 圖 4-6 客觀評估-浮水印複印稿濃度匹配分析(AM 2/64 ,FM 210-233). 45.

(52) 二、個人化圖像浮水印實驗結果本研究將設計好的個人化圖像浮水印與筆記本內頁整合後進行實際輸出，且依照個人化圖像的不同，進行個人化圖像浮水印與 Q 版圖像浮水印設計實作，當浮水印與筆記本內頁整合後，再以複印機進行影印複製，驗證個人化浮水印在複印後轉為負像，達到個人化圖像黑白反轉的效果，如圖 4-7、4-8 所示。. (複印後). (a). (b). (複印後). (c). (d). 圖 4-7 浮水印整合文件(a)個人化筆記本內頁原搞 (b)個人化筆記本內頁複印稿(c)個人化圖像浮水印原稿局部放大圖 (d)個人化圖像浮水印複印稿局部放大圖 46.

(53) (複印後). (a). (b). (複印後). (c). (d). 圖 4-8 Q 版人像浮水印整合文件 (a) Q 版個人化圖像筆記本內頁原稿 (b) Q 版個人化圖像筆記本內頁複印稿 (c)Q 版個人化圖像筆記本內頁原稿局部放大圖稿 (d) Q 版個人化圖像浮水印複印稿局部放大圖. 47.

(54) 在確定個人化圖像浮水印在複印後即可達到黑白反轉的效果，另設計黑白反轉文字浮水印搭配隱藏於底紋的浮水印於同一紙張上，以「NTNU」為黑白反轉文字浮水印，且搭配董陽孜大師書法手書-「師大大師」文字為隱藏於底紋的浮水印，利用不同方向的排列設計將浮水印整合於紙張上，最後至印刷廠以平版印刷機實際輸出「師大防偽紙張」，當紙張輸出後在正常光源下以人眼觀看時，即可看到淺白色的「NTNU」文字，而紙張在複印過後，文字即黑白反轉為黑色字體，且隱藏於底紋的「師大大師」文字浮水印也一併呈現，如圖 4-9「師大防偽紙張」所示，藉此達到多重防偽的效果以宣示版權。最後將個人化圖像浮水印設計整合於學生證上，如圖 4-10 學生證搭配個人化圖像浮水印所示，學生證上的個人化圖像浮水印在複印前呈現正像，除了可以與學生證的個人照片驗證比對外，學生證在複印過後，個人化圖像浮水印即由正像反轉為負像，使我們能輕易分辨學生證原稿與複印稿的差異，藉此宣示學生證原稿版權。. 48.

(55) (複印後). (a). (b). (複印後). (c). (d). 圖 4-9 師大防偽紙張 (a)師大防偽紙張原稿 (b)師大防偽紙張複印稿 (c)師大防偽紙張原稿局部放大圖 (d)師大防偽紙張複印稿局部放大圖. 49.

(56) (a). (b) 圖 4-10 學生證搭配個人化圖像浮水印(a)學生證原稿(b)學生證複印稿本研究之研究結果顯示，混合網點數位浮水使用濃度匹配導表校正浮水印濃度後，將個人化圖像、文字浮水印設計整合於筆記本內頁、學生證與師大防偽紙張上，筆記本內頁原稿與學生證原稿在複印後，個人化圖像浮水印確實由正像轉為負像，且師大防偽紙張上的文字浮水印在複印後也由淺白色字體轉為黑色字體，確實達到黑白反轉的效果，而個人化圖像浮水印整合於筆記本內頁後，除了具有版權宣告的功能外，也能讓使用者設計創造兼具美感與宣告版權的多功能個人化筆記本。 50.

(57) 第五章結論與建議. 本文主旨提出以個人化圖像製作浮水印，且利用濃度匹配導表進行浮水印濃度校正，使個人化圖像浮水印與紙張載體整合後，文件在複印前個人化圖像浮水印呈現正像，而在複印過後個人化圖像浮水印即反轉為負像，達到黑白反轉的效果。由研究結果顯示，使用半色調技術結合調幅網點與調頻網點製作個人化圖像浮水印，且個人化圖像浮水印與紙張載體設計整合後，無論是筆記本內頁、文件或是身分證件等，在複印後即可達到黑白反轉的負像變化，藉此達到宣告版權的功用，並隨著文化創意產業的盛行，製作專屬個人化特色商品。綜合以上研究結果，可以歸納出以下研究結論與研究建議:. 第一節研究結論. 一、兩種網點濃度匹配數據本研究輸出設備進行實驗下，使用濃度匹配找出較佳濃度組合區域，由於需要保持個人化圖像浮水印複印前的正像清晰，且兼顧個人化圖像浮水印在複印後會呈現負像的反轉效果，以 AM 網點 2/64 為評估數據時，在 FM 210~223 之間，個人化圖像浮水印在複印前會呈現正像，即是我們要選取的濃度範圍區域。. 二、以個人化圖像浮水印設計文化創意商品本研究結果以個人化圖像浮水印與筆記本內頁、學生證結合，在複印後個人化圖像即由正像轉為負像，除了具有版權宣告的功能外，在經由設計過後的個人化浮水印也能為個人化商品賦予設計感與創意性，使得安全文件的防偽機制增加藝術美感，讓科技與藝術整合於實體文件，且個人化圖像浮水印與實體文件整合 51.

(58) 後也能增加圖像複印後改變的趣味性，達到安全性與設計美感兼具的多功能個人化圖像浮水印。不僅達到版權宣告的作用，也可製作專屬於自己的個人化筆記本，而本研究結果未來也可與其他紙材文化創意商品做結合，例如筆記本、日記和相關紙類商品等，都可應用本研究技術創造屬於使用者的專屬個人化特色商品。. 三、新式防複印紙張的應用本研究結果顯示個人化圖像、文字浮水印在複印後即可黑白反轉，且能在同一紙張上搭配隱藏於底紋的浮水印，在複印前即可看到淺白色的文字浮水印，而在複印過後浮水印將會反轉為黑色，且與隱藏於底紋的浮水印一併顯現，此為數位浮水印製成新式防複印紙的應用，在複印前顯現的浮水印具有嚇阻有心人非法複製應用，而在複印後與隱藏於底紋一併顯現的浮水印則具有宣告版權的功能，達到多重防偽的新式防複印紙張。. 四、以數位化的方式製作黑白反轉實體浮水印以往的實體浮水印若要達到黑白反轉的效果，則需花費昂貴的油墨、紙材、機器及複雜的印刷製程，而本研究結果只需要使用一般家庭噴墨印表機、紙張即可製作黑白反轉實體浮水印，不需要使用其他機材設備，只要在浮水印輸出之前使用濃度匹配導表校正濃度設定值，即可將個人化圖像浮水印在複印後達到正像轉為負像的黑白反轉效果，未來也可以在平版印刷機上大量輸出，無論是身分證件、證書或是創作藝術品，皆可將設計過後的浮水印在複印後達到黑白反轉的效果，藉此宣告版權擁用者。. 52.

(59) 第二節研究建議. 一、以平版印刷機大量輸出具有客製化特色的文創商品本研究目前先以噴墨印表機製作個人化圖像浮水印，未來可提供客製化的需求設計浮水印內容，如企業 LOGO、政府機關證明文件和學校證書等，都可應用本技術設計黑白反轉浮水印，且可以再設計搭配隱藏於底紋的浮水印，達到數位浮水印文件多重防偽的功能，最後無論是文件、筆記本等，都能以客製化的需求製作專屬個人特色的文化創意商品。. 二、提供設計者控制浮水印濃度值本研究目前以客觀的方式評估浮水印濃度，使用模擬人眼觀看導表的方式分析灰階值的量化數據，最後選取較佳的網點匹配組合範圍，未來在設計浮水印時可搭配主觀的評估方式，比對較佳的濃度匹配組合，提供設計者精準控制浮水印的濃度設定值。. 53.

(60) 參考文獻英文文獻： Alasia, A.V. (1976). Process of coding indicia and product produced thereby. United States Patent No. 3,937,565. Avila, C.S. , Miyatake, M.N. (2010).Multipurpose image watermarking scheme based on self embedding and data hiding into halftone image. IEEE Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference.Morelos.394-398. Bender, W., Gruhl, D., Morimoto, N., Lu, A. (1996). Techniques for data hiding. IBM System Journal, 35(3&4), 313-336. Chen, Y.T. & Wang, H.C. (2002).A watermarking technique for print-and-scanned digital pictures with the modification of geometrical transformation.in proc. 15th Conference on Computer Vision, Graphics, and Image Processing, Shinchu, Taiwan Chou, C.M., Wang, W.C., & Wang, H.C.(2006). Watermarking a holographic image on cd-r disks, in proc. 2006 Conference on Computer Vision, Graphics and Image Processing, pp. 804-811, Taoyuan, Taiwan. Floyd, R. W., Steinberg, L. (1976). An adaptive algorithm for spatial grayscale.proc. of Society for Information Display, 17, 75-77 Fu, M.S. and Au, O.C.(2002) .Data hiding watermarking for halftone Images. IEEE Transaction on Image Processing.11(4), 477-484. Hecht, D.L.(1994). Embedded data glyph technology for hardcopy digital documents. in Proc. SPIE Color Hard Copy and Graphic Arts III, 341-352. Hecht, D.L. (2001). Printed embedded data graphical user interfaces. IEEE Computer Society Press, 34(3), 47–5. Huang, S., & Wu, J. K. (2007).Optical watermarking for printed document Authentication. IEEE Transactions on Information Forensics and Security,2(2), 164-173.. 54.

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