以數位半色調技術製作雙色圖像浮水印之研究

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(1)國立臺灣師範大學圖文傳播學系碩士論文 . 以數位半色調技術製作雙色圖像浮水印之研究 A Method of Bicolor Image Watermark by Digital Halftoning 研究生：祝珮芳指導教授：王希俊博士 . 中華民國一Ｏ三年六月.

(2) . 摘要 . 現今印刷科技已相當成熟，相關複製設備亦愈趨普及，所造成的版權保護問題日益受到重視。有鑒於此，印刷防偽相關技術如數位浮水印等在近年有著非常廣泛的應用。但以往的防偽文件中的隱藏圖紋浮水印多為灰階之文字或圖紋，因為不具有顏色故缺乏色彩聯想，影響觀看者效果，因此本研究即以數位過網技術製作具有色彩之雙色文件底紋浮水印。本研究利用洋紅（Magenta）與青（Cyan）兩色網點，並透過複印機對調幅網點 (Amplitude Modulation, AM) 與調頻網點 ( Frequency Modulation, FM)之取樣差異，進行混合網點的隱藏圖文設計。首先將選定的雙色圖文以色彩與複印後的效果分版，為達到在正常距離人眼觀察下，將鄰近網點濃度做積分之效果，將各版中的洋紅色網點與青色網點均佔該面積的二分之一並相互交錯，而後依隱藏訊息內容置入 AM 網點及 FM 網點。經實驗結果得知，本研究能達到於肉眼無法察覺之良好隱藏效果防偽圖文，經數位偵測、實品輸出後實際複印測試與光柵解密，其隱藏彩色圖文即浮現達到防偽效果，同時因具有色彩，故能增加圖像浮水印之色彩表現與應用範圍。關鍵字：數位半色調過網、數位浮水印、色彩。 . i .

(3) . Abstract Nowadays, with the progress of printing technology, duplicating equipment also has been improved rapidly. It also causes the concern of copyright. For this reason, many researchers have been working on anti-counterfeiting technology such as digital watermarking. Nevertheless, most of former security documents use only monochrome for the hidden watermark pattern. This research is to produce a method of watermark with two colors by digital halftoning. The pattern consists inks of magenta and cyan, with the combination AM and FM halftone dots. Due to the difference of sampling requirements for AM and FM dots, it makes the hidden watermarks appear after duplication. At last, the watermark will be output on paper which will be copied to verify its feasibility. The results show that the proposed method successfully makes the two colors watermark pattern visible after duplicate. At the same time, it can enhance the valued-added applications of digital watermarking.. Keyword: Digital halftoning, Digital Watermark, Color. ii .

(4) . 目錄摘要 ................................................................................................................................................................. i Abstract ......................................................................................................................................................... ii 目錄 ............................................................................................................................................................... iii 表目錄 ........................................................................................................................................................... iv 圖目錄 ............................................................................................................................................................ v 第一章緒論 ............................................................................................................................................. 1 第一節研究背景與動機 .............................................................................................................. 1 第二節研究目的 ............................................................................................................................ 3 第三節研究問題 ............................................................................................................................ 3 第四節名詞釋義 ............................................................................................................................ 4 第五節研究範圍與限制 .............................................................................................................. 5 第二章文獻探討 ................................................................................................................................... 6 第一節半色調過網技術 .............................................................................................................. 6 第二節數位浮水印技術 ............................................................................................................ 15 第三節彩色防偽相關技術 ....................................................................................................... 24 第四節文獻探討小結 ................................................................................................................. 28 第三章研究方法與設計 ................................................................................................................... 29 第一節研究流程 .......................................................................................................................... 29 第二節研究工具與設備 ............................................................................................................ 31 第三節雙色圖像浮水印設計 .................................................................................................. 32 第四章實驗結果與討論 ................................................................................................................... 36 第一節雙色圖像浮水印實驗 .................................................................................................. 36 第二節多種雙色圖像浮水印測試 ......................................................................................... 40 第五章結論與建議 ............................................................................................................................. 42 第一節研究結論 .......................................................................................................................... 42 第二節研究建議 .......................................................................................................................... 43 參考文獻 ..................................................................................................................................................... 44 iii .

(5) . 表目錄表 1-1-1 2014 年全球百大品牌商標顏色與數量 ............................................................................ 2 表 3-2-1 研究工具與設備 ..................................................................................................................... 31 . iv .

(6) . 圖目錄圖 2-1-1 連續調影像與半色調影像微結構示意圖（a）連續調影像微結構；（b）半色調影像微結構 ............................................................................................................................ 7 圖 2-1-2 傳統半色調過網示意圖 ........................................................................................................ 7 圖 2-1-3 連續調影像與不同網點結構之半色調影像(a)連續調影像；(b)AM 調幅網點； (c)FM 調頻網點 ......................................................................................................................... 8 圖 2-1-4 點陣調色法與影像微結構 ................................................................................................... 9 圖 2-1-5 8x8 臨界值矩陣示意圖 ........................................................................................................ 10 圖 2-1-6 點陣調色法之臨界值矩陣 (a)叢聚式；(b)分散式 .................................................... 10 圖 2-1-7 網屏角度 0 度之臨界值矩陣示意圖（a）網屏角度 0 度臨界值矩陣；（b）所得之半色調影像 ..................................................................................................................... 11 圖 2-1-8 網屏角度 45 度之臨界值矩陣示意圖（a）網屏角度 45 度臨界值矩陣；（b）所得之半色調影像 ................................................................................................................. 12 圖 2-1-9 水平式臨界值矩陣示意圖（a）水平式臨界值矩陣；（b）水平網點排列之半色調影像 .................................................................................................................................... 12 圖 2-1-10 垂直式臨界值矩陣示意圖（a）垂直式臨界值矩陣；（b）垂直網點排列之半色調影像 ............................................................................................................................. 12 圖 2-1-11 誤差擴散法與影像微結構 ............................................................................................... 13 圖 2-1-12 誤差擴散法的演算架構圖 ............................................................................................... 13 圖 2-1-13 誤差擴散法進行二階化之處理方向 ............................................................................ 14 圖 2-2-1 LSB 最低位元法示意圖 ....................................................................................................... 16 圖 2-2-2 數位影像加密示意圖(a)原始數位影像；(b)經 PSO 處理之浮水印；(c)加密後之數位影像 ............................................................................................................................... 17 圖 2-2-3 於加密數位影像中提取出之數位浮水印(a)提取出之原始浮水印；(b)經均值濾波處理之浮水印；(c) 經中值濾波處理之浮水印 ................................................ 17 圖 2-2-4 Glyph Code 網點微結構示意圖 ........................................................................................ 18 圖 2-2-5 微結構防偽示意圖(a)原始加密圖像；(b)複印後之圖像變化 .............................. 19 圖 2-2-6 柱狀凸透鏡光學成像原理示意圖 ................................................................................... 19 圖 2-2-7 正反套印之網點位移原理與浮水印顯現示意圖(a)正反套印網點位移原理；(b) 原始加密影像；(c)模擬透光觀察浮水印之浮現效果 .............................................. 20 圖 2-2-8 混合網點數位浮水印之微結構示意圖 ......................................................................... 21 圖 2-2-9 混合網點數位浮水印之效果示意圖 (a) 浮水印原稿；(b)複印後之效果 ...... 21 v .

(7) . 圖 2-2-10 改變原始內容意義浮水印效果示意圖 (a)浮水印原稿；(b)複印後之效果 . 22 圖 2-2-11 可改變原始內容意義之浮水印製作原理示意圖 .................................................... 22 圖 2-2-12 網點微結構示意圖(a)傳統 AM 網點與 FM 微結構；(b)改良式 AM 網點與 FM 網點微結構 ............................................................................................................................. 23 圖 2-3-1 新臺幣上面額數字經轉動由金色轉變為綠色之光學變化油墨效果示意圖 . 24 圖 2-3-2 點矩陣全像片示意圖（a）微結構光柵點（b）七彩光影變化效果 ................ 25 圖 2-3-3 同色異譜油墨示意圖（a）同色異譜油墨光譜曲線示意圖；（b）正常光線下所示；（c）經紅色濾鏡觀察所示 .................................................................................... 26 圖 2-3-4 網屏解碼彩色影像示意圖（a）原始影像尺寸與局部細節放大；（b）網屏解碼彩色影像相對位置旋轉移動之變化 .......................................................................... 27 圖 3-1-1 實驗流程圖 .............................................................................................................................. 30 圖 3-3-1 雙色圖像浮水印設計流程 ................................................................................................. 33 圖 3-3-2 模擬與載體之整合設計（a）輸出於載體上之一般視覺效果；（b）經彩色複印後浮水印顯現 ..................................................................................................................... 34 圖 3-3-3 模擬與文件之整合設計（a）於載體上方印製文件表格等並不會受浮水印圖紋色彩影響；（b）經彩色複印後浮水印顯現 ............................................................ 35 圖 3-3-4 雙色圖像浮水印（a）原始影像與其微結構；（b）經模糊化及兩階處理與其微結構 ......................................................................................................................................... 35 圖 4-1-1 不同像素之浮水印微結構（a）2400 x 2400 像素；（b）9600 x 9600 像素 .. 37 圖 4-1-2 輸出浮水印圖像實品與複印後效果（a）浮水印圖像實品與其微結構（b）浮水印圖像實品複印後效果與其微結構 ..................................................................... 39 圖 4-1-3 輸出浮水印圖像實品經光柵解密後效果（a）原始輸出實品局部（b）覆蓋光柵片後之局部解密效果 .................................................................................................. 39 圖 4-2-1 其它樣式之雙色圖像浮水印原始圖紋與數位模擬圖（a）中華民國經濟部標誌；（b）美國職業籃球協會標誌 .................................................................................... 40 圖 4-2-2 中華民國經濟部標誌輸出實品（a）輸出浮水印圖像；（b）彩色複印後效果 ....................................................................................................................................................... 41 圖 4-2-3 美國職業籃球協會標誌標誌輸出實品（a）輸出浮水印圖像；（b）彩色複印後效果 ......................................................................................................................................... 41 . vi .

(8) . . 第一章緒論 . 本研究欲以數位過網技術製作具有色彩之雙色文件底紋浮水印，希望能同時具有數位浮水印的廣泛應用性與實體防偽技術之色彩表現力。本章為緒論共分五節，依序第一節研究背景與動機、第二節研究目的、第三節研究問題、第四節名詞釋義與第五節研究範圍與限制。 . 第一節研究背景與動機在數位與科技快速進步的時代下，印刷技術與設備已十分普及且具備高效能與品質；原屬於傳統產業的印刷科技愈趨成熟，有別於傳統印刷，數位印刷已朝向更精緻化、加值化的方向發展。然而也因為數位化與印刷設備快速成長與普及等因素，書籍、繪畫、商品包裝，甚至是鈔票、證書、票券或者成績單等產品皆能被快速的複製，據研究統計，至 2008 年全球的仿冒品規模估計在 6500 億美金以上，而且每年都還在持續的快速增加，預期到了 2015 年時，仿冒和盜版將達到 17000 億美金，對全球經濟、社會安全、民眾健康造成極大的影響，甚至扼殺了許多創新與創造力（The International Chamber of Commerce, 2011）。仿冒品的日益猖獗，使得全球的防偽產業值隨之逐年上升；國際間對智慧財產的重視提升，也讓更多研究者積極投入防偽科技的開發，促使現今的防偽科技不斷創新。眾多的防偽技術中，許多是將人可以閱讀或是可供機器辨識之數據嵌入於圖紋之中加以隱藏，增加其複製難度（Sanger, 2014）。數位浮水印亦為其中一項應用非 1 .

(9) . 常廣泛之技術。數位浮水印通常應用於虛擬環境的數位影像中，其目的係在數位影像中藏入隱藏圖文作為訊息傳達或是防止偽造盜用；另外少部分則可透過印刷技術，以網點、網線等特殊微結構或排列位置進行隱藏資訊或改變印刷品原始意義，以達保護與宣示版權等功用。相較於在數位影像之應用，數位浮水印防偽相關技術應用於實體物件上相對較少，故在此方面上仍有許多發展空間。在實體物件之防偽應用中，主要為使用於紙本文件底紋上，於複製時浮現出警告字樣或是標誌宣示版權。以往，此類隱藏圖紋浮水印多為灰階或單色的圖文，然而本研究者依據市調公司 2014 年全球百大品牌的調查報告（Millward Brown, 2014）中分析統計，現今多數品牌商標多為兩色甚至兩色以上，可見僅以往的灰階或單色圖文的色彩表現較為不足，呈現效果較為缺乏。表 1-1-1 2014 年全球百大品牌商標顏色與數量商標顏色 . 一色 . 二色 . 三色 . 四色 . 五色 . 數量/個 . 41 . 46 . 7 . 2 . 4 . 而具有色彩的實體物件如紙鈔、證書或是證券等相關防偽技術則多是透過經調配比例或是加入特殊材料成分的油墨印製而成，此類油墨大多價格昂貴或者不易取得；此外，也有在製程中使用特殊加工，提高製作上的難度來提高成品的獨特與不易仿造特性。但相對地在製作與後續辨識真偽的過程中也須配合專業知識與特殊的儀器設備才能完成。此類相關防偽技術，通常成本較高、辨識速度較慢，較不適於推廣使用，也不適合一般需求的快速辨識例如大量出版的書籍、須快速辨識傳送的公司行號文件或是一般印刷出版品上等，在這些方面的適用性較低。因此本研究欲以數位過網技術製作具有色彩之雙色文件底紋浮水印，希望能同時具有數位浮水印的廣泛應用性與實體防偽技術之色彩表現。在本研究中，利用洋 2 .

(10) . 紅與青兩色透過複印機對調幅網點與調頻網點之取樣差異進行混合網點的隱藏彩色圖紋設計，在輸出於實際載體上時以肉眼無法察覺之良好隱藏效果防偽圖文，在經數位偵測與複印測試其隱藏彩色圖紋即浮現，同時因具有色彩故能增加其圖紋之表現力，達到產品加值與防偽辨識等效果。 . 第二節研究目的本研究利用洋紅色與青色的網點，並以複印機對 AM 網點與 FM 網點之取樣差異進行隱藏圖紋設計，透過數位過網技術製作具有色彩之雙色文件底紋浮水印，使其具有色彩增加其圖紋之表現，並達到經複印後浮水印浮現之防偽機制。以此將研究目的歸納為以下三點：一、利用洋紅色與青色置入 AM 與 FM 網點製作出雙色混合網點。二、設計隱藏圖紋浮水印，並進行實作輸出。三、測試雙色混合網點浮水印經彩色複印後彩色圖紋顯現效果。 . 第三節研究問題根據上述研究目的衍生出之研究問題為下列三點：一、如何製作雙色混合網點浮水印？二、利用雙色混合網點製作浮水印於實際載體上是否具有隱藏訊息效果？三、具有雙色混合網點浮水印之載體經複印後其彩色圖紋是否顯現？ 3 .

(11) . 第四節名詞釋義以下對本研究相關之專有名詞進行解釋：一、. 數位半色調過網（Digital Halftoning） . 為以印刷技術呈現出連續調影像之豐富的階調變化，傳統的半色調過網處理方式為將一網屏置於連續調影像與載體間，經光線照射後，連續調影像之深淺變化透過網屏形成大小不同、但距離相同的網點來呈現出原連續調之階調變化。而隨著數位化的進步使印刷技術也有了新的發展，以電腦計算控制著墨點應用於過網技術的情況下其逐漸取代傳統過網技術，此即為數位半色調過網技術。二、. 數位浮水印（Digital Watermark） . 數位浮水印之應用廣泛，可利用於數位資料如數位影像、視訊等處理，亦可透過印刷技術使用在印刷品的防偽上如鈔票、有價證券、產品包裝，皆可以此技術藏入文字、圖像或二維條碼等已達最終資訊保護即具有認證性之目的，以其應用對象之不同，可分為可視的實體圖像浮水印與通常應用於數位影像中的不可視數位浮水印。本研究即欲利用現今數位科技與印刷技術，製作出於實際載體上且複印後即顯現之雙色圖像浮水印。 . 4 .

(12) . 第五節研究範圍與限制本研究為探討透過數位過網技術利用混合網點製作出雙色圖像浮水印，將此浮水印用於實際載體如紙張、文件上，當文件一經複印或掃描，帶有顏色之圖紋即顯現與否，故其載體、掃描機、印表機、複印機之差異並不屬於本研究之範圍。且因於印刷四色的青色（Cyan，簡稱 C）、洋紅色（Magenta，簡稱 M）、黃色（Yellow，簡稱 Y）和黑色（Black，簡稱 K）中，由於 Y 色訊號較弱而洋紅色與青色兩色最為接近過去浮水印所使用之黑色，故本研究選擇兩色為主之圖樣以容易取得之洋紅與青兩色進行雙色圖像浮水印設計。綜合上述，本研究之研究限制歸納如下：一、本研究之雙色圖像數位浮水印為輸出於實際載體上。二、雙色混合網點為洋紅與青兩色。 5 .

(13) . 第二章文獻探討 . 本研究透過數位半色調技術利用混合網點設計數位浮水印，並與載體進行整合實際輸出雙色圖像浮水印，使其具防偽機制並增加隱藏圖紋之色彩表現。本章即針對相關國內外文獻進行分類與探討，共分四節如下，第一節半色調過網技術；第二節數位浮水印技術；第三節彩色防偽相關技術；第四節為文獻探討小結，透過經上述四節搜集整理之相關文獻資料，以介紹本研究相關應用技術。 . 第一節半色調過網技術本節將針對半色調過網技術與種類進行相關文獻探討。半色調過網技術依照其過網方式的不同，可區分為傳統半色調與數位半色調兩種，本研究主要即是透過數位半色調過網技術進行實驗設計。一、傳統半色調技術一般相片、底片、畫像中的深淺濃淡等階調變化都屬於連續調，而由於印刷設備無法直接呈現連續調影像階調變化，需要透過控制點的著墨與否來輸出圖像（如圖 2-1-1 所示）。故於 19 世紀時美國康乃爾大學（Cornell University）的 Frederic E. Ives 發明了半色調技術，此種技術為將連續調影像轉換成細小的印刷網點，並利用控制網點的大小或疏密變化，模擬出連續調影像豐富的階調層次變化。 6 .

(14) . （a）（b）圖2-1-1 連續調影像與半色調影像微結構示意圖（a）連續調影像微結構；（b）半色調影像微結構在現今印刷科技進步，已能以現有之印刷設備製出連續調影像的階調變化，但因考慮到其成本與品質問題，故仍舊以半色調技術為印刷時重現連續調影像之主要技術。傳統的半色調過網處理方式為將一網屏（Screen）置於連續調影像與載體間，經光線照射後連續調影像之深淺變化透過網屏形成大小不同但距離相同的網點來呈現出原連續調之階調變化，如圖 2-1-2 所示。半色調的成像原理是由於人眼類似一個低頻濾波器（Low-pass filter）之效果（Ulichney, 1987），在一定的距離下觀察由微小網點所組成的圖像時，大腦的資訊處理會將視覺所看到的鄰近墨點模糊化，使二階的半色調影像看起來達到連續調影像之效果。 . 光線 . . 連續調影像 . . 網屏 . 半色調網點圖2-1-2 傳統半色調過網示意圖 7 .

(15) . 二、數位半色調因數位化的進步使印刷技術也有了新的發展，數位科技應用於過網技術的情況下其逐漸取代傳統過網技術，此即為數位半色調。數位半色調主要可分為兩類：點陣調色法及誤差擴散法。 . . . . （a）（b）（c）圖2-1-3 連續調影像與不同網點結構之半色調影像(a)連續調影像；(b)AM調幅網點； (c)FM調頻網點（一）點陣調色法點陣調色法（Ordered dithering）所生成的網點稱為調幅網點或 AM（Amplitude Modulation）網點，其以不同大小、但間距相同之網點來模擬連續調影像階調變化。演算法的過程是透過臨界值矩陣與原始連續調影像作區塊比對，對照原始影像依區塊做半色調處理，將原連續調影像的個別像素轉換成能判定印刷機著墨與否、帶有資訊的 1 或 0 網點。臨界值矩陣亦可依照輸出設備與不同階調所需經由不同大小的矩陣和排列方式，得到不同尺寸與角度之網點（Ulichney,1987），點陣調色法之影像微結構如圖 2-1-4 所示。 . 8 .

(16) . 圖2-1-4 點陣調色法與影像微結構點陣調色法之臨界值矩陣演算，輸入 i 灰階影像有 256 個階調變化，0 為最黑， 255 為最白，先將原灰階影象 Z(i,j)經方程式 2-1-1 化成臨界值矩陣的階調數值 Z’(m,n)，方程式中的 N1 與 N2 代表臨界值矩陣之長與寬。 Z’(m,n)=N1 × N2 × (1−. !(!,!) !"". ) (2-1-1) . 經運算得臨界值矩陣的階調數值 Z’(m,n)後再透過方程式 2-1-2 與另一臨界值矩陣 T(i,j)作比較完成過網，得到以 0 表示不著墨白點、1 表示著墨黑點的二階影像個別像素位置 X(i,j)。 X(i,j)=. !′(!,!)!!(!,!) 1 𝑤ℎ𝑒𝑛 (2-1-2) 0 !′(!,!)!!(!,!). 舉例說明，一網屏角度 0 度角之 8x8 臨界值矩陣，共有 64 格區域，在進行半色調過網時先將原始影像劃分成以 8x8 為單位的小區塊，而每小區塊即有 64 個像素點，假設得出之階調數值為 25，即於此矩陣內之數值依序著墨至最終填滿 25 個著墨點，如下圖 2-1-5 所示。 . 9 .

(17) . . . 圖2-1-5 8x8臨界值矩陣示意圖臨界值矩陣依設計方式的不同可分為如圖 2-1-6(a)叢聚式（Clustered dithering）及如圖 2-1-6(b)分散式（Dispersed dithering）兩種，其主要差異在於影響形成之網點形狀及網點排列方式。 . （a）（b）圖2-1-6 點陣調色法之臨界值矩陣 (a)叢聚式；(b)分散式 10 . .

(18) . 叢聚式臨界值排列方式較有規律，主要設計著重於由中間向外擴張，其優點為形成網點較穩定、對網點擴張的控制較好、對固定階調之影像表現效果較佳。而缺點為可能會出現錯網（Moiré）現象、其所產生之半色調影像細節部分耗損較大與喪失部分空間解析度。分散式臨界值矩陣則為隨機式的排列，各像素點皆為獨立產生，其優點為能生成品質較好之影像，而缺點為因印表機無法輸出完整之方正墨點故容易有網點擴張(Dot Gain)的情形發生（Li, Wan & Jian, 2008）。叢聚式臨界值亦可有多種不同的排列方式，其差異在於最終形成之網點排列方式。不同的網屏角度亦會於人眼視覺觀感上產生影響，以網屏角度 0 度與網屏角度 45 度為例，人眼視覺對於網屏角度 0 度角較網屏角度 45 度角敏銳，在觀看時容易察覺網屏角度 0 度角之網點從而影響影像品質，故印刷業多採用網屏角度 45 度角的臨界值矩陣形成半色調影像，以呈現較佳品質之影像。如下圖 2-1-7 與圖 2-1-8 所示。 . . . （a）（b）圖2-1-7 網屏角度0度之臨界值矩陣示意圖（a）網屏角度0度臨界值矩陣；（b）所得之半色調影像 . 11 .

(19) . . . （a）（b）圖2-1-8 網屏角度45度之臨界值矩陣示意圖（a）網屏角度45度臨界值矩陣；（b）所得之半色調影像另有水平式臨界值矩陣網點排列與垂直式臨界值矩陣網點排列等不同排列方式如下圖 2-1-9 與圖 2-1-10。 . . . . （a）（b）圖2-1-9 水平式臨界值矩陣示意圖（a）水平式臨界值矩陣；（b）水平網點排列之半色調影像 . . . . (a) (b) 圖2-1-10 垂直式臨界值矩陣示意圖（a）垂直式臨界值矩陣；（b）垂直網點排列之半色調影像 12 .

(20) . （二）誤差擴散法誤差擴散法（Error diffusion）所形成的網點稱為調頻網點或 FM（Frequency Modulation）網點，其特性為各網點尺寸相同、但間距不同來呈現連續調影像之階調變化，此方法由 Robert Floyd 與 Louis Steinberg（1976）所提出。其影像微結構如圖 2-1-11 所示。誤差擴散法又可以稱為 Floyd-Steinberg Error Diffusion（FSED），此演算法為以影像在二階化的過程中所產生之誤差，由影像最左上角之像素開始擴散至尚未二階化的鄰近像素點上，吸收了誤差而尚未二階化的像素點會再繼續重複誤差擴散直至影像中的最後一個像素點。 . 圖2-1-11 誤差擴散法與影像微結構誤差擴散法演算如下列方程式 2-1-3 A(i,j)=. !(!,!)!! 1 𝑤ℎ𝑒𝑛 !(!,!)!! (2-1-3) 0. 其演算流程如下圖 2-1-12 所示，將原始連續調影像 G(i,j)之灰階值輸入並與臨界值 T 進行對比，得到一個半色調網點 A(i,j)與誤差值 E，再透過 Error Filter 將誤差值擴散至鄰近像素 E’，如此重複運算至影像中最後一個像素點。 . 圖2-1-12 誤差擴散法的演算架構圖 13 .

(21) . 每個經臨界值比較後完成二階化之像素點，其所產生之誤差須經方程式(2-1-4) 計算後的權重進行往鄰近像素之擴散，故其影像品質也較為細緻。 0 0 0 0 −16 7 (2-1-4) !" 3 5 1 !. 誤差擴散法的演算順序需於原始影像最左上角之像素開始擴散至尚未二階化的鄰近像素點上，吸收了誤差而尚未二階化的像素點會再繼續依下圖 2-1-13 所示之蛇狀順序（serpentine）重複兩階化及誤差擴散程序，直至影像中的最後一個像素點。 . 圖2-1-13 誤差擴散法進行二階化之處理方向（三）混合網點由於 AM 網點所能表現的階調較 FM 網點來的少，與 FM 網點階調的平順度較 AM 網點來的差等諸如此類問題，故有混合網點（或稱複合網點）技術，即是同時以調頻網點與調幅網點來呈現出一張影像；在中間調的部分採用調幅網點，而在亮部與暗部地方則使用調頻網點。結合兩種網點之優點進行印刷之技術，可有效獲得較高輸出品質的圖像（江瑞璋，民 97）。 14 .

(22) . 第二節數位浮水印技術本節介紹關於數位浮水印之分類與相關技術，分別從數位水印技術及實體圖像浮水印相關研究兩方面加以介紹。一、. 數位浮水印技術 . 數位浮水印技術可分為可視的實體圖像浮水印（Visible Watermarking）與通常應用於數位影像中的不可視數位浮水印（Imperceptible Watermarking）（Petitcolas, Anderson, Kuhn, 1999），主要差異在於可視浮水印可能會干擾原影像上之資訊閱讀且不具隱藏性，而不可視浮水印則因肉眼無法辨識而可達加密效果。數位浮水印之應用廣泛，可利用於數位資料如數位影像、視訊等處理，亦可透過印刷技術使用在印刷品的防偽上如鈔票、有價證券、產品包裝，皆可以此技術藏入文字、圖像或二維條碼等以達最終資訊保護即具有認證性之目的（Fu, M. S. & Au, O. C., 2004）。數位影像浮水印以製作方法可區分為空間域（spatial domain）與頻率域（frequency domain）兩大類。LSB（Least Significant Bit）最低位元法為1990年由E.H. Adelson 提出的一種最基礎的資訊隱藏技術，即為一種空間域的數位浮水印，此方法為於灰階影像階層中藏入浮水印，將影像階層之最後一位元修改置入欲隱藏之浮水印數值，其餘位元並無作置換故可達不易察覺之效果，並於解密時只須針對階層像素擷取最後一位元即可將隱藏之數位浮水印取出。但其缺點為此加密法一經其他影像處理後即會遭到破壞無法解出隱藏訊息。圖2-2-1即為以LSB加密技術製作 256x256灰階影象於不同位元位置加入浮水印之隱藏效果。 15 .

(23) . 1st bit . original . 5th bit . 2nd bit . 3rd bit . 6th bit . 7th bit . 4th bit . 8th bit . 圖2-2-1 LSB最低位元法示意圖 . . watermark . . 由於數位浮水印可以隱藏資訊，從而追溯原出處，達到宣告版權與保護作用。須注意的是浮水印會因為影像處理或是傳輸過程中遭受線性與非線性的干擾，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，但也已有許多研究致力於降低浮水印上的多種侵襲效果，如以動態模糊干涉系統開發於小波變換域的隱藏性浮水印運算法，使浮水印在裁剪、添加雜訊及旋轉等侵襲行為下能更為穩定(Ramamurthy & Varadarajan, 2013)。2013 年 Feng 等人提出一種以 PSO（Particle Swarm Optimization）粒子群演算法優化數位影像浮水印來抵抗影印掃描過程的數位浮水印演算法，如圖 2-2-2。此方法利用 PSO 演算法優化一塊浮水印的提取模板並與浮水印圖像合併後再將之置入於數位影像中，經影印掃描並去除雜訊後可於影像中回收得到還原成度極高之浮水印，如下圖 2-2-3 所示。 16 . .

(24) . （a）（b）（c）圖2-2-2 數位影像加密示意圖(a)原始數位影像；(b)經PSO處理之浮水印；(c)加密後之數位影像資料來源：Feng , Cong , Shu & Liu（2013）（a）（b）（c）圖2-2-3 於加密數位影像中提取出之數位浮水印(a)提取出之原始浮水印；(b)經均值濾波處理之浮水印；(c) 經中值濾波處理之浮水印資料來源：Feng , Cong , Shu & Liu（2013）二、. 實體圖像浮水印相關研究 . 印刷產品相當廣泛的現在，為確保其版權與安全性，亦有許多數位浮水印技術可透過印刷技術使用在印刷品的防偽上如文件、證券等，皆可以此技術藏入文字、圖像，達版權保護及具有辨識性之防偽目的。以下即為幾種實體浮水印相關研究。 17 .

(25) . （一）斜向網點加密由 David L. Hecht 提出以不同網點角度隱藏資訊之 Glyph Code 加密方法（Hecht, 1994），如圖 2-2-4 所示影像及微結構，此加密法利用數位半色調演算法技術將連續調的影像轉換成以斜向網點組成的半色調影像，於過網同時將欲隱藏之資訊轉換為二階表示方式 0 與 1，並將 1 以左斜向網點、0 以右斜向網點帶入，以改變網點角度方向將資訊隱藏於圖中達到保護作用。 . 圖2-2-4 Glyph Code網點微結構示意圖 . . 資料來源：Hecht (2001) （二）微結構網點加密 George K. Phillips 於 2002 年提出以改變網點結構，如利用微小字、微小圖案等微結構取代網點進行資訊隱藏與加密。在一般視覺下，原隱藏資訊之微小字因微結構過於細小而無法察覺，然在經複印後此微小結構無法被複印機忠實還原而形成模糊的斜線狀，於原空白底紋處浮現英文 VOID 字樣，達到版權保護及辨識之防偽目的，如下圖 2-2-5 所示。此種技術常被應用於文件或圖檔之中，可用以作為防偽與檢測驗證之比對（Fan & Fuss, 2011）。 . 18 .

(26) . . . （a）（b）圖2-2-5 微結構防偽示意圖(a)原始加密圖像；(b)複印後之圖像變化資料來源：Philips (2002) （三）網點位移加密最早的網點位移加密技術概念由 Alfred V.Alasia（1976）所發明，此概念為將特定的圖案資訊隱藏在影像之中，利用光學的解碼器在特定的角度下可判讀隱藏訊息之內容。由柱狀凸透鏡結構示意圖（圖 2-2-6）顯示此技術原理為光線透過柱狀凸透鏡聚焦在網線之上，網點位置差異使浮水印內容進而顯現出來。由於人眼無法見到光線未聚焦的影像部分，因此須將欲藏入的資訊透過偏移半條網線後，再經由柱狀凸透鏡使光線偏折顯現出防偽圖樣，進而呈現於人眼。光線 . 圖2-2-6 柱狀凸透鏡光學成像原理示意圖另一種正反套印的網點位移技術於 2004 年由 Sharma 與 Wang 所提出。其技術是利用紙張正面與反面交錯的網點位置設計加密資訊，於透光觀察時，正面與反面的網點位置重疊的位置可顯現階調亮部區域；而正面與反面錯開的網點位置，可形成階調暗部區域，藉此形成浮水印，如圖 2-2-7 所示。 . 19 .

(27) . . （a） . . . （b）（c）圖2-2-7 正反套印之網點位移原理與浮水印顯現示意圖(a)正反套印網點位移原理；(b) 原始加密影像；(c)模擬透光觀察浮水印之浮現效果資料來源：Sharma＆Wang（2004）（四）混合網點加密混合網點又可以稱為複合網點（Hybrid Screening），即是將影像以 AM 網點 FM 網點之結合之形式顯示，其除了可獲得較高輸出品質的圖像，亦有助於提升圖象的複製難度（Li & Yang, 2011）。2004 年，王希俊等人以此種混合概念應用於製作隱藏數位浮水印，透過 AM 網點與 FM 網點對複印機複製能力之差異於紙張底紋中藏入浮水印，經過複印時因網點之粗細大小及疏密不同而在兩者網點所需取樣頻率之 20 .

(28) . 差異下隱藏浮水印即顯現，藉此防範複印或掃描列印等複製行為。混合網點浮水印之網點微結構表現示意如圖 2-2-8 所示。（蕭佩琪、王希俊、連啟明，民 93） AM FM 圖2-2-8 混合網點數位浮水印之微結構示意圖資料來源：蕭佩琪、王希俊、連啟明（民 93）欲於紙張底紋藏入混合網點浮水印，需先建立兩個灰階濃度相同之同尺寸原稿，將其中一原稿處理得到AM網點之半色調影像，另一原稿則以原灰階濃度經輸出設備的系統自動過網。接著透過二階浮水印圖像遮罩（Mask）與兩個經處理之原稿合併，即可得一般視覺下無法辨識之加密影像，如圖2-2-9。加密影像因其AM網點結構與輸出設備自動過網之FM網點的取樣頻率不同，故經複印後兩者之差異即使隱藏浮水印浮現。 . . . （a）（b）圖2-2-9 混合網點數位浮水印之效果示意圖 (a) 浮水印原稿；(b)複印後之效果資料來源：蕭佩琪、王希俊、連啟明（民 93）。 21 .

(29) . 根據上述混合網點概念，2011 年張維烝製作出複印過後可改變原始內容意義的實體浮水印技術。以「A」為原稿內容，「B」為浮水印內容，在一般人眼觀看時，文件原稿呈現浮水印圖紋 A，以複印機輸出後，因 AM、FM 網點取樣差異，使原稿內容消失，隱藏的浮水印 B 因而顯現，如圖 2-2-10 所示。 . . . （a）（b）圖2-2-10 改變原始內容意義浮水印效果示意圖 (a)浮水印原稿；(b)複印後之效果資料來源：張維烝（民 100）其製作方法為將整份文件分別區分為原稿呈現圖案區域、隱藏浮水印區域、原稿呈現圖案與隱藏浮水印重疊區域、背景區域等四個區域。再以不同比例之 AM 調幅網點、FM 調頻網點與不著墨的空白區塊(W)，透過網點匹配導表找出最佳濃度參數進行混合而成。利用 AM 與 FM 兩種網點的混合區塊在經過影印機時因取樣差異無法完全還原部分的網點，隱藏浮水印內容即浮現。 . 圖2-2-11 可改變原始內容意義之浮水印製作原理示意圖資料來源：張維烝（民 100） 22 .

(30) . 此外為控制輸出時之網點穩定性以達較佳圖文隱藏效果，鄭雅文於 2013 年提出改良式混合網點，以增加其穩定性。其方法為利用填入不著墨白點方式分散 AM 網點微結構使其與 FM 網點兩者之網點擴張效果達到平衡，提升其隱藏效果，且於複印後仍具有浮水印的偵測效果。網點微結構如下圖 2-2-12 所示。 . . . AM FM （a） . . . AM FM （b）圖2-2-12 網點微結構示意圖(a)傳統AM網點與FM微結構；(b)改良式AM網點與FM網點微結構資料來源：鄭雅文（民 102） . 23 .

(31) . 第三節彩色防偽相關技術除數位浮水印外，其他亦有許多應用於彩色印刷品如紙鈔、產品包裝之防偽相關技術，以下將介紹常見之彩色防偽相關技術。一、光學變色油墨光學變色油墨（Optically variable ink），簡稱 OVI 油墨為一種已常見的防偽應用，主要生產商為瑞士的 SICPA 公司。原理為在油墨中增加一種微小的不透明多層片狀物，使印製之圖案可於改變觀察視角時光線入射角度改變而產生兩種不同顏色變化（van Renesse, 2005）。此種明顯之色轉移特性，易於辨識真偽，且不易複製模仿、具耐流通性是良好之顯性特徵，已十分常使用於鈔券及護照上（魏彩玲、陳永輝，民 97）。如圖 2-3-1 所示，輕轉新臺幣鈔券，面額數字由金色轉變為綠色。 . . . 圖2-3-1 新臺幣上面額數字經轉動由金色轉變為綠色之光學變化油墨效果示意圖資料來源：中央印製廠網站 http://www.cepp.gov.tw/internet/cn/nt/against.aspx?uid=18&pid=18&af_id=7 二、點矩陣全像片點矩陣全像片（dot matrix hologram）的概念由 Davis 於 1993 年提出，其影像的產生是透過許多具有干涉條紋的光柵小點構成的矩陣顯影於底片或是光阻片上。這些具備干涉條紋、形成不同間距及不同角度結構的光柵點，皆是利用兩道雷射光干涉記錄而產生，透過改變相交雷射光的角度和方位可以改變干涉圖形的顏色與干涉光發出的方向，使全像片具有特殊的七彩光影變化特性（van Renesse, 2005）。此技術可使圖 24 .

(32) . 像具有光影變化與變圖等效果，且其特殊七彩光影變化並無法以複印機重現，可防止複製與偽造。 . ! . . （a）（b）圖2-3-2 點矩陣全像片示意圖（a）微結構光柵點（b）七彩光影變化效果資料來源：傅如尉拍攝三、同色異譜油墨同色異譜油墨（Metameric Inks）在某一種類型的光中呈現幾乎相同的顏色及對比度，但在另一類型的光下則會呈現出不同的顏色，如圖 2-3-3（a）所示可以看出 G1 跟 G2 兩種同色異譜綠色油墨在一般視覺下相似度極高，但經過紅色濾鏡觀察則 G1 跟 G2 的差異就會變得很明顯。荷蘭的鈔券上即利用同色異譜油墨印製圖案，在正常白光下的圖案為一片草叢，但透過紅色濾鏡觀察，因顏色差異草叢中的兔子即浮現，如圖 2-3-3（b）、2-3-3（c）所示。 . 25 .

(33) . （a） . . . （b）（c）圖2-3-3 同色異譜油墨示意圖（a）同色異譜油墨光譜曲線示意圖；（b）正常光線下所示；（c）經紅色濾鏡觀察所示資料來源：van Renesse（2005）四、網屏解碼影像此類防偽圖像為人眼難以辨識，但可透過特殊的網屏如光柵或是微陣列透鏡等重疊其上，網屏對圖像進行干涉，產生干涉效果即錯網花紋進而答辨識解碼效果。此類防偽圖像可以是黑白也可以有顏色，針對不同圖紋之網點間距與解析度將特定解碼片放置於上，即可顯現網點形狀及顏色重複性之錯網圖案，且大小、位置及方向皆不固定，隨解碼片與圖像間之相對位置旋轉移動而會有動態變化。如下圖 2-3-4 所示。 26 .

(34) . . 0.3mm . 1 inch （a） . （b） . . 圖2-3-4 網屏解碼彩色影像示意圖（a）原始影像尺寸與局部細節放大；（b）網屏解碼彩色影像相對位置旋轉移動之變化資料來源：Amidoror（2002） . 27 .

(35) . 第四節文獻探討小結現今產業對於版權、文件等保護與加密技術需求越來越高，在以上文獻探討與整理得以發現已有許多研究者投入於數位影像之資訊隱藏與防偽等相關技術研究。然而在過往的實體影像浮水印中，採用單色影像與圖文作為防偽與資訊隱藏者較多，因其為無色彩故缺乏圖文的色彩表現與資訊豐富度。而其他多數的彩色防偽相關技術都須透過特殊成分的油墨或材料製作，此類材料大多價格昂貴或者不易取得，且在製作與後續辨識真偽的過程中也須配合專業知識與特殊的儀器設備才能完成，通常成本較高、辨識速度較慢，較不適於推廣使用。利用 AM 網點與 FM 網點的不同網點結構特性製作混合網點數位浮水印，並可於複印後文件中的隱藏浮水印即浮現，達到擴充紙張載體的防偽功能與版權宣告效果。此技術不需使用特殊材料與設備，防偽辨識度明顯且辨識速度快，可應用範圍廣泛。綜合上述研究，本研究提出以數位半色調過網技術製作雙色文件底紋浮水印，透過影印機對不同網點之取樣差異進行雙色隱藏圖紋設計，輸出實品後一旦經複印測試其隱藏彩色圖紋即浮現，使其可適用於彩色印刷品上，提升此技術之可應用層面與附加價值。 28 .

(36) . 第三章研究方法與設計 . 本章為研究方法介紹，透過實驗研究以數位過網技術利用混合網點製作出雙色圖像浮水印並用於實際載體如紙張、文件上，當文件一經彩色複印或掃描即浮現具顏色之圖紋。根據實驗內容依序訂定研究流程、研究工具介紹、設計雙色圖像浮水印實驗與整合於實體文件上，並測試模擬效果。 . 第一節研究流程本研究透過前述背景與動機訂定研究方向後，根據過去相關文獻資料的整理與研究，以實驗研究法來驗證本研究之可行性。研究首先選定圖紋設計雙色圖像浮水印，透過匹配導表與模擬效果測試後進行與實體文件的整合並使用複印機複印驗證雙色圖像浮水印顯現效果。本研究流程整理後如圖 3-1-1 所示。 . 29 .

(37) . 研究方向 . 蒐集文獻 . 雙色圖像浮水印設計 . 模擬效果測試 . 雙色圖像浮水印與實體文件整合 . 複印測試驗證雙色圖像浮水印效果 . 實驗結果與討論 . 結論與建議圖3-1-1 實驗流程圖 . 30 .

(38) . 第二節研究工具與設備本研究以 Adobe Photoshop 影像軟體製作浮水印圖像遮罩，並使用 Matlab 程式語言製作混合網點數位浮水印。透過平版印刷機輸出雙色圖像浮水印於實際載體，再經由彩色複印機進行複印測試後驗證其彩色圖像浮現。本研究所使用之軟體、硬體、載體等工具與設備之規格整理如表 3-2-1：表 3-2-1 研究工具與設備軟體 . Matlab 程式語言軟體 Adobe Photoshop 影像軟體 . 硬體 . MacBook Pro 筆記型電腦恆昶 CTF 底片輸出機小森四色 UV 紫外線平版印刷機鈦興 PS 版晒版機 TUNG SHUNG 88PSBN 沖版機 Develop inen+360 彩色影印機 . 載體 . PVC 膠版 80P 影印紙 . 31 .

(39) . 第三節雙色圖像浮水印設計本研究首先進行雙色圖像浮水印的設計。選定一雙色圖像後，將圖文以色彩與複印後的效果分版，為達到在正常距離人眼觀察下的平均混合效果，將各版中的洋紅色網點與青色網點均佔該面積的二分之一並相互間隔，依隱藏訊息內容置入 AM 網點及 FM 網點，得到雙色圖像之浮水印。並經數位模擬效果測試，其隱藏彩色圖文即浮現達到防偽效果，同時具有雙色色彩。一、. 雙色圖像浮水印設計 . 本研究利用洋紅與青兩色網點，並透過彩色複印機對 AM 網點與 FM 網點之取樣差異進行隱藏圖紋設計，且為增加其穩定性與控制網點擴張的平衡，故採用改良式混合網點，整體製作流程如圖 3-3-1。將圖紋以顏色與複印後顯現效果分版製作遮罩與置入 AM 網點與 FM 網點，以本研究先選用之中華民國國旗圖樣為例，以 Adobe Photoshop 製作為青色版（青天部分）的遮罩為 A、洋紅色版（滿地紅部分）的遮罩為 B。透過 matlab 語言程式以 C1 與 M1 為青色與洋紅色 AM 調幅網點半色調影像、 C2 與 M2 為 FM 調頻網點半色調影像，與 A 遮罩和 B 遮罩分別合併，其中在兩色版中皆為 FM 調頻網點部分即為圖紋中的白色區塊（白日與外圍留白部分）。且為達在一般距離觀察下視覺中色彩的平均混合效果，圖紋各版中的洋紅色網點與青色網點需均佔該面積的二分之一並相互間隔，故再透過遮罩 Z 使之各取一半最後全部合併，即可得具雙色圖像浮水印之影像 X，如圖 3-3-1 所示，製作過程如其方程式 3-3-1。 . X = (( A ∩ C! ∪ ~A ∩ C! ) ∩ Z) ∪ ( B ∩ M! ∪ ~B ∩ M! ) ∩ ~Z 32 . (3-3-1) .

(40) . 圖3-3-1 雙色圖像浮水印設計流程 33 .

(41) . 二、. 模擬特殊防複印紙張設計 . 本研究之雙色圖紋浮水印最終使用目的為輸出於載體上，並於複印後達原隱藏圖紋顯現效果。因此本研究利用 matlab 語言程式軟體以濃度 8%之 AM 網點依顏色置入於圖紋顯現部分與 FM 網點置入於非顯現部分製成雙色圖紋浮水印後將圖紋置於載體中央，使此具備雙色圖像浮水印之載體增加不易被複製之防偽機制。本研究所設計整合之載體具備中華民國國旗圖紋浮水印，AM 與 FM 雙色網點之微結構相互交錯平均混合，在一般視覺狀態下觀看呈一均勻灰色階調而隱藏之圖紋不可視，如圖 3-3-2。且此浮水印網點濃度設定為 8%，故如在上方印製文件表格等並不會受浮水印圖紋色彩影響，而在複印後因浮水印圖紋顯現，達防複製之防偽機制，如圖 3-3-3 所示。（a）（b）圖3-3-2 模擬與載體之整合設計（a）輸出於載體上之一般視覺效果；（b）經彩色複印後浮水印顯現 34 .

(42) . . 中華民國 xx 證書 . 中華民國 xx 證書 . xx 年 xx 月 xx 日. xx 年 xx 月 xx 日. . （a）（b）圖3-3-3 模擬與文件之整合設計（a）於載體上方印製文件表格等並不會受浮水印圖紋色彩影響；（b）經彩色複印後浮水印顯現三、. 數位模擬效果測試 . 透過 matlab 語言程式軟體將製作好的雙色圖像浮水印影像經過 smooth 模糊化及兩階處理模擬彩色複印後效果，相鄰近的網點被強化，原隱藏之圖紋即顯現。其原始與複印後模擬效果和網點為結構如圖 3-3-4。（a）（b）圖3-3-4 雙色圖像浮水印（a）原始影像與其微結構；（b）經模糊化及兩階處理與其微結構 35 .

(43) . 第四章實驗結果與討論 . 本章為實驗結果與討論，將針對經實驗設計製作之雙色圖像浮水印，利用多重解密方式，對輸出成果進行實驗結果整理與討論，歸納出以下研究結論與建議。 . 第一節雙色圖像浮水印實驗ㄧ、雙色圖像浮水印實驗檢視本研究透過複印機對 AM 網點與 FM 網點之取樣差異與青和洋紅兩色進行隱藏圖紋設計。將圖紋以顏色與複印後顯現效果分版製作遮罩置入青或洋紅色之 AM 網點與 FM 網點，且為達在一般距離觀察下視覺中色彩的平均混合效果，圖紋各版中的洋紅色網點與青色網點，需均佔該面積的二分之一並相互間隔，使一般觀看下呈現均勻灰色階調無法察覺其中之隱藏圖紋，經複印後因影印機對不同網點取樣程度之差異，青與洋紅色之 AM 網點圖紋浮現而 FM 網點部分則消失，原隱藏之雙色圖紋即浮現。以本研究所選擇之中華民國國旗圖紋為例，為求其圖紋經二階化處理後依舊與原圖紋形狀最為接近，在實驗中嘗試以 2400 x 2400 及 9600 x 9600 之不同像素製作浮水印，以 9600 x 9600 像素與 50 lpi 在圖紋細節部分表現較佳，如圖 4-1-1 所示。 36 .

(44) . （a）2400 x 2400 . （b）9600 x 9600 圖4-1-1 不同像素之浮水印微結構（a）2400 x 2400像素；（b）9600 x 9600像素 37 .

(45) . 二、與實際載體設計整合設計製作出雙色圖像浮水印後，透過印刷輸出於實際載體上，在一般距離下肉眼無法察覺隱藏效果防偽圖文，經數位偵測與複印測試其隱藏彩色圖紋即浮現，實際成果如下所示。（一）於載體上之輸出與彩色複印測試本研究以濃度 8%之 AM 網點與 FM 網點製成雙色圖紋浮水印後將圖紋置於載體中央，使具備此雙色圖像浮水印之載體增加不易被複製之防偽機制。AM 與 FM 雙色網點之微結構相互交錯平均混合，在一般視覺狀態下觀看呈一均勻灰色階調，隱藏之圖紋呈不可視狀態。經設計整合之載體具備中華民國國旗圖紋浮水印，此浮水印網點濃度設定為 8%，故如在上方印製文件表格等並不會受浮水印圖紋色彩影響，而在彩色複印後因浮水印圖紋顯現達防複製之防偽機制，原始實品與複印後效果如圖 4-1-2。 . （a）浮水印圖像實品與其微結構 . 38 .

(46) . （b）浮水印圖像實品複印後效果與其微結構圖4-1-2 輸出浮水印圖像實品與複印後效果（a）浮水印圖像實品與其微結構（b）浮水印圖像實品複印後效果與其微結構（二）光柵解密效果另透過覆蓋光柵片於輸出實品上，經由特定角度亦可解密出隱藏圖紋。如有以拍照等其他方式非法複製原稿企圖破解防偽底紋，因其無法重現網點微結構組合，故將導致無法以覆蓋光柵片方式解密，使其具有多重防偽驗證效果。如下圖 4-1-3 所示，局部原始輸出實品經光柵片覆蓋後，國旗之白日部分即顯現。 . （a）（b） . . 圖4-1-3 輸出浮水印圖像實品經光柵解密後效果（a）原始輸出實品局部（b）覆蓋光柵片後之局部解密效果 39 .

(47) . 第二節多種雙色圖像浮水印測試透過本技術，可以相同方法將各式不同的雙色圖像製作成浮水印。製作出之影像經數位模擬彩色複印後效果，相鄰近的網點被強化，原隱藏之圖紋即顯現（如圖 4-2-1）。 . . . （a） . （b） . . 圖4-2-1 其它樣式之雙色圖像浮水印原始圖紋與數位模擬圖（a）中華民國經濟部標誌；（b）美國職業籃球協會標誌資料來源：中華民國經濟部、美國職業籃球協會標誌官方網站。並於實際輸出於載體測試，其成品於複印前在一般視覺狀態下觀看均呈現均勻灰色階調，隱藏之圖紋皆呈不可視狀態，而在彩色複印後如同數位模擬彩色複印之效果其隱藏圖紋顯現，且呈現出雙色效果，達到宣告版權與防複製之防偽機制（如圖 4-2-2，圖 4-2-3），並可驗證此方法應用於各種不同圖樣之雙色圖像上皆可達到相同的隱藏與偵測效果。 40 .

(48) . . . （a）（b）圖4-2-2 中華民國經濟部標誌輸出實品（a）輸出浮水印圖像；（b）彩色複印後效果 . . . （a）（b）圖4-2-3 美國職業籃球協會標誌標誌輸出實品（a）輸出浮水印圖像；（b）彩色複印後效果本研究以混合網點數位浮水印加入色彩效果製作雙色圖紋浮水印與載體結合，並於複印後達具色彩之隱藏圖紋顯現效果。據實驗所顯示，以電腦輔助之模擬效果測試之結果與試輸出於實際載體上和複印後結果具一致性，經偵測後確實符現雙色圖紋，突破以往浮水印僅以灰階顯示之效果。可與各種不同樣是之雙色圖紋結合使用，使其適用於各式彩色印刷品上如照片文件、說明書、保證卡等，擴展其應用範圍，並當其經過複印、數位偵測或光柵解密等驗証時隱藏的 logo 圖紋即浮現達到宣示版權之目的。 41 .

(49) . 第五章結論與建議 . 本研究以混合網點數位浮水印加入色彩效果製作雙色圖紋浮水印與載體結合，並於複印後達具色彩之隱藏圖紋顯現效果。此浮水印具有防偽效果，且較過去同類型浮水印在色彩上有更多應用。綜合以上研究結果，本研究歸納出以下研究結論與建議。 . 第一節研究結論本研究以混合網點數位浮水印加入色彩效果製作雙色圖紋浮水印與載體結合，並於複印後達具色彩之隱藏圖紋顯現效果。實驗結果顯示，以電腦輔助之模擬效果測試之結果與試輸出於實際載體上和複印後結果具有一致性，驗證本研究實驗與模擬效果之正確性與可行性。並由後續測試驗證此方法可應用於製作其他多種不同雙色圖像，具備此雙色圖像浮水印之載體增在一般視覺狀態下觀看呈一均勻灰色階調，隱藏之圖紋呈不可視狀態，經偵測後隱藏圖紋皆浮現，突破以往浮水印僅以灰階顯示之效果。此外此種雙色圖像浮水印具有多重防偽驗證機制，可經由數位偵測、彩色複印或是覆蓋光柵解密得到隱藏資訊，增加其防偽功能與宣示版權之目的。另本研究提出之製作方法與輸出皆符合現有印刷製程不需配合特殊設備，此有助於本技術之推廣與應用。 . 42 .

(50) . 第二節研究建議一、. 可由雙色延伸至四色圖像或是使用特別色油墨於浮水印之色彩應用 . 本研究目前僅針對印刷基本四色中的洋紅與青兩色進行浮水印圖像製作，建議未來可加以延伸至印刷四色作混色處理或使用特別色油墨，藉以呈現各式不同顏色之圖像，以達更多樣化的圖紋設計應用。二、. 具色彩圖像浮水印之濃度值 . 目前浮水印圖像濃度僅以人眼視覺觀看為主，建議未來可以專業濃度測量儀器進行更精準的濃度檢測並予以匹配。或是以量化方式記錄大量受訪者人眼視覺下之效果，以統計數據挑選最佳濃度值。 . . 43 .

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