TWI507909B - 資料隱寫編碼系統及資料隱寫解碼系統 - Google Patents

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Description

資料隱寫編碼系統及資料隱寫解碼系統
本發明是有關於一種資料編碼方法，特別是指一種可將資料隱藏於圖案中的資料隱寫編碼及解碼系統。
條碼(barcode)系統在現今產業中的應用非常廣泛，舉凡物流自動化管理、防偽、標籤等。又近年來政府積極推動數位內容產業、數位典藏計畫，藉由將寶貴的文物內容轉為數位化，使文物變得容易保存、容易輸出(被複製傳播或重複列印)後，如何兼顧版權以防止被非法授權使用，成為一個重要的課題。因此，針對上述需求，在目前的數位列印產業中，主要做法是在數位內容加上一額外的條碼，例如常見的黑白條碼或QR碼。
但是當一個正版的印刷品，例如故宮博物院列印販售其典藏的山水畫時，卻要在其印刷品上加印一個條碼，不但顯得突兀而且破壞整體美感。
因此，如何將例如防偽資料隱藏在附加價值高的印刷品，例如商標圖案或圖片上，使其能與印刷品內容 融為一體，而不致破壞整體美感，遂成為業界研發的重點。例如美國第8594453號專利揭露一種在半色調影像中編碼的方法，如圖1所示，其顯示一由多個圖素組成的半色調單元502的一墨點形狀，且藉由將墨點上、下、左、右顚倒，使墨點位置能有四種變化，即可讓具有四種不同墨點位置的半色調單元502、504、506、508分別代表一個二元碼，例如00、01、10、11，藉此即可將資訊以二元碼方式隱寫在半色調影像中，使得欲增加的資料能隱藏在半色調影像中，因而避免額外列印的條碼或商標會破壞影像整體的美感。但此種編碼方法的缺點是一個半色調單元所能夾帶的資訊會受墨點可以在固定範圍內的移動變化限制，比如圖1的半色調單元502、504、506、508最多只能夾帶兩個位元(2-bits)的資訊。且由於這種刻意的移動不屬於傳統半色調轉換方式，故此編碼方式易破壞半色調影像品質。
此外，與上述半色調編碼技術相關的學術論文還有例如Xu,Jianyun, et al., “JPEG Compression Immune Steganography Using Wavelet Transform,” Proceedings of the International Conference on Information Technology: Coding and Computing, Las Vegas, Nevada, Apl.5-7,2004,vol.2,pp.704-708; Solanki, Kaushal, et al., “‘Print and Scan’ Resilient Data Hiding in Images,” IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 1,No.4,pp.464-478,Dec.2006.; Ulichney, Robert, et al., ”Encoding Information in Clustered-Dot Halftones,” Presented at the 26th International Conference on Digital Printing Technologies, Sep,19-23,2010.; Chiew, Kang Leng, et al., “Identifying Steganographic Payload Location in Binary Image,” PCM’10 Proceedings of the 11th Pacific Rim conference on Advances in Multimedia Information Processing: Part I, Shanghai, China, Sep.21-24,2010,pp.590-600,Published by Springer-Verlag, Berline, Heidelberg,2010.
因此，本發明的目的即在於提供一種能將資料隱藏在一半色調影像中的資料隱寫編碼系統，以及提供一種能讀取隱藏在半色調影像中的資料的資料隱寫解碼系統。
於是，本發明一種資料隱寫編碼系統，用以將資料隱寫在輸入的一灰階影像中，並包括：一半色調轉換模組，其根據一臨界值矩陣，將該灰階影像轉換成一半色調影像；一可編碼區域判定模組，其根據該臨界值矩陣所對應的一第一墨點成長序列，從該半色調影像中選出可供編碼的至少一個可編碼單元，其中該第一墨點成長序列包含分別由1~m個白色圖素構成的m個墨點形狀，m為該臨界值矩陣中的該等臨界值數量，且該可編碼單元的墨點形狀與該m個墨點形狀其中之一相同；及一編碼模組，包含2n 個不同的第二墨點成長序列，各該第二墨點成長序列包 含分別由1~m個白色圖素構成的m個墨點形狀，其中n≧1，且該編碼模組從該等第二墨點成長序列中的2n 個墨點形狀中選出一個取代該可編碼單元，使成為一已編碼單元，且該被選出的墨點形狀與2n 個二元碼其中之一對應，藉此產生一編碼後半色調影像；其中該2n 個墨點形狀中的白色圖素數量與該可編碼單元的白色圖素數量相同。
且在本發明的一實施例中，該臨界值矩陣包含一由兩個二維向量組成的一網幕向量以及m個臨界值。
且在本發明的一實施例中，該可編碼區域判定模組還產生一與該半色調影像對應的可編碼地圖，其中標示該半色調影像的該可編碼單元的位置及區域。
且在本發明的一實施例中，該編碼模組包含四個第二墨點成長序列，其中兩個對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個對應兩個不同的分散式臨界值矩陣，且該編碼模組根據該可編碼地圖，將該半色調影像中與該可編碼地圖標示的位置及區域對應的該可編碼單元以該四個第二墨點成長序列中的四個墨點形狀其中之一取代。
或者，在本發明的另一實施例中，該可編碼區域判定模組還根據該可編碼地圖，判斷各該可編碼單元的周圍全是可編碼單元時，即於該可編碼地圖中標示各該可編碼單元為一低頻編碼單元，否則標示各該可編碼單元為一高頻編碼單元，且該編碼模組包含四個第二墨點成長序列，其中兩個對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個對應兩個不同的分散式臨界值矩陣，且該編碼模組根據 該可編碼地圖，將該半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該可編碼單元，以對應兩個不同的集中式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中的兩個分別代表不同二元碼的墨點形狀其中之一取代，並將該半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該可編碼單元，以對應兩個不同的分散式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中的兩個分別代表不同二元碼的墨點形狀其中之一取代。
再者，本發明一種資料隱寫解碼系統，用以讀取隱寫在一編碼後半色調影像中的資料，並包括：一資料庫，記錄與該編碼後半色調影像對應的一原始灰階影像、一臨界值矩陣、一與該臨界值矩陣對應的第一墨點成長序列，以及2n 個不同的第二墨點成長序列，其中該第一墨點成長序列及各該第二墨點成長序列包含分別由1~m個白色圖素構成的m個墨點形狀，其中n≧1，m為該臨界值矩陣中的該等臨界值數量；一編碼單元判定模組，其根據該臨界值矩陣，將該原始灰階影像轉換成一半色調影像，並根據該第一墨點成長序列，找出該半色調影像中的至少一可編碼單元，且根據該可編碼單元，找出該編碼後半色調影像中的至少一已編碼單元；及一解碼單元，其根據該2n 個不同的第二墨點成長序列中的2n 個墨點形狀，找出該已編碼單元所對應的一墨點形狀，並根據該墨點形狀找出相對應的一個二元碼；其中該2n 個墨點形狀中的白色圖素數量與該已編碼單元的白色圖素數量相同。
且在本發明的一實施例中，該臨界值矩陣包含一由兩個二維向量組成的一網幕向量以及m個臨界值。
且在本發明的一實施例中，該資料庫還記錄一與該編碼後半色調影像對應的可編碼地圖，其中顯示該半色調影像的該可編碼單元的位置及區域，且該編碼單元判定模組根據該可編碼地圖找出該編碼後半色調影像中的該已編碼單元。
且在本發明的一實施例中，該編碼地圖中還對應標示該編碼後半色調影像中的該等已編碼單元是一低頻可編碼單元或是一高頻可編碼單元，其中該低頻可編碼單元是周圍全是已編碼單元的該已編碼單元，該高頻可編碼單元則是周圍不全是已編碼單元的該已編碼單元，且該編碼單元判定模組根據該半色調影像從該資料庫中找出相對應的該可編碼地圖並提供給該解碼模組，而且該資料庫記錄四個第二墨點成長序列，其中兩個對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個對應兩個不同的分散式臨界值矩陣，該解碼模組根據該可編碼地圖，將該編碼後半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該已編碼單元，與對應兩個不同的集中式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中對應的兩個墨點形狀比對，以找出該已編碼單元所對應的一墨點形狀及該墨點形狀相對應的一個二元碼，並將該編碼後半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該已編碼單元，與對應兩個不同的分散式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中對應的兩個墨點形狀 比對，以找出該已編碼單元所對應的一墨點形狀及該墨點形狀相對應的一個二元碼。
本發明藉由藉由將一灰階影像轉成一半色調影像，並根據第一墨點成長序列25挑出半色調影像中的可編碼單元，再根據編碼資料，從2n 個(n≧2)第二墨點成長序列中挑選一墨點形狀取代可編碼單元中的墨點，使每一可編碼單元可攜帶n位元的二元碼資料，而達到使編碼後半色調影像能攜帶較多編碼資料的功效及目的，且本發明可再進一步將半色調影像中的該等可編碼單元區分為高頻可編碼單元及低頻可編碼單元，並使用對應高頻可編碼單元的2(n-1) 個(n≧2)與集中式臨界值矩陣對應的第二墨點成長序列中的一墨點形狀，取代高頻可編碼單元中的墨點，使每一高頻可編碼單元可攜帶(n-1)位元的二元碼資料，並使用對應低頻可編碼單元的2(n-1) 個(n≧2)與分散式臨界值矩陣對應的第二墨點成長序列中的一墨點形狀，取代低頻可編碼單元中的墨點，使每一低頻可編碼單元可攜帶(n-1)位元的二元碼資料，而達到使編碼後半色調影像被以雷射印表機輸出時具有更佳的列印品質。
10、40‧‧‧灰階影像
11、41‧‧‧半色調影像
12、43‧‧‧編碼後半色調影像
21、51‧‧‧半色調轉換模組
22、52‧‧‧可編碼區域判定模組
23、53‧‧‧編碼模組
24‧‧‧臨界值矩陣
25‧‧‧第一墨點成長序列
26-29‧‧‧第二墨點成長序列
31、61‧‧‧資料庫
32、62‧‧‧編碼單元判定模組
33、63‧‧‧解碼模組
42‧‧‧可編碼地圖
101、401‧‧‧灰階單元
111、411‧‧‧半色調單元
112、412‧‧‧可編碼單元
113、431‧‧‧已編碼單元
413‧‧‧低頻可編碼單元
414‧‧‧高頻可編碼單元
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是習知一種半色調影像編碼方法藉由移動墨點形狀進行編碼的示意圖；圖2是本發明資料隱寫編碼系統的第一實施例的組成元 件示意圖；圖3是第一實施例的資料隱寫編碼系統將一灰階影像轉成一半色調影像並從中挑出可編碼單元的流程示意圖；圖4至圖7是第一實施例的資料隱寫編碼系統用以編碼的四種墨點成長序列中的墨點形狀示意圖；圖8是第一實施例以四種墨點形狀其中之一取代半色調影像中的一可編碼單元以完成編碼的流程示意圖；圖9是本發明資料隱寫解碼系統的第一實施例的組成元件示意圖；圖10是第一實施例的資料隱寫解碼系統從編碼後半色調影像中找出已編碼單元並取出相對應編碼資料的流程示意圖；圖11是顯示一灰階影像中的一小部分影像的灰階值內容；圖12是圖11之一小部分灰階影像的內容放大圖；圖13是本發明資料隱寫編碼系統的第二實施例的半色調轉換模組及可編碼區域判定模組的作業流程示意圖；圖14是本發明資料隱寫編碼系統的第二實施例產生的半色調影像的內容放大圖；圖15是本發明資料隱寫編碼系統的第二實施例產生的可編碼地圖的內容放大圖；圖16是本發明資料隱寫編碼系統的第二實施例的編碼模組的作業流程示意圖；圖17是本發明資料隱寫編碼系統的第二實施例產生的已 編碼半色調影像的內容放大圖；圖18是本發明資料隱寫解碼系統的第二實施例的編碼單元判定模組及解碼模組的作業流程示意圖；及圖19是本發明資料隱寫解碼系統的第二實施例的資料庫內容示意圖。
參見圖2及圖3所示，本發明資料隱寫編碼系統的第一實施例，用以將資料隱寫在輸入的一灰階影像10中，並包括一半色調轉換模組21、一可編碼區域判定模組22及一編碼模組23。其中灰階影像10是以一具有8X8個圖素(pixel)的影像為例，其代表一待編碼影像(圖未示)其中的一小部分。且半色調轉換模組21根據一臨界值矩陣24，將灰階影像10轉換成一半色調影像11。更確切地說，本實施例採用的臨界值矩陣24是一個4X4集中式網幕，其包含由兩個二維向量組成的一網幕向量以及由4X4個臨界值構成的一矩陣。且半色調轉換模組21根據臨界值矩陣的大小，將灰階影像10以4X4個圖素為一個單位(cell)，分割成四個灰階單位101，再由上到下，由左至右，將每一灰階單位101的4X4個圖素的灰階值與臨界值矩陣24中相對位置的臨界值進行比對，若圖素的灰階值大於臨界值則輸出1代表白色，否則輸出0代表黑色(墨點)，藉此將灰階影像10轉換成只以黑白二色顯示的半色調影像11，使得半色調影像11中的每一個半色調單位111都具有一墨點形狀。
且由於不同的臨界值矩陣會產生相對應的一墨 點成長序列。例如本實施例的臨界值矩陣24具有與其相對應的一第一墨點成長序列25，如圖3和圖4所示。其中包含16種墨點形狀以對應0~255個灰階值(每8個灰階值對應一種墨點形狀)，亦即從只有一個白點(對應灰階0~7)的墨點形狀、兩個白點的墨點形狀(對應灰階8~15)、三個白點的墨點形狀(對應灰階16~23)...至具有16個白點(對應灰階248~255，即全白)的墨點形狀。但因為對應灰階248~255的墨點是全白，無法用以編碼，故不會採用。因此半色調影像11中的大部分是由第一墨點成長序列25中的墨點形狀所組成。
所以，為了得知半色調影像11中的那些半色調單位111是可以被編碼的，接著，可編碼區域判定模組22會根據臨界值矩陣24所對應的第一墨點成長序列25，從半色調影像11中選出可供編碼的至少一個可編碼單元，亦即可編碼區域判定模組22會將半色調影像11中的每個半色調單位111中的墨點形狀與第一墨點成長序列25中的墨點形狀進行比對，並判定墨點形狀與第一墨點成長序列25中的任一墨點形狀相同的半色調單位111為可編碼單元112，例如圖2中半色調影像11之左上方的半色調單位111的墨點形狀與第一墨點成長序列25中的第八個墨點形狀相同，即判定該單位為可編碼單元112。
再者，本發明主要是利用2n 個對應用不同臨界值矩陣的第二墨點成長序列來進行編碼。因此，本實施例的編碼模組23採用了四個(即n=2)第二墨點成長序列26~29 ，其中包含上述第一墨點成長序列25(26)，如圖4至圖7所示。且如同第一墨點成長序列25，其它的每一個第二墨點成長序列27、28、29包含分別由1~16個白色圖素構成的16種墨點形狀，但這四個第二墨點成長序列中白色圖素數量相同的四個墨點形狀皆不相同，例如圖3至圖6中的第5個墨點形狀所示。此即表示半色調影像11中的可編碼單元112可以被四個第二墨點成長序列26~29中白色圖素數量相同的四種墨點形狀所取代，藉此每一個可編碼單元112即可寫入2位元(2-bit)的資料量。
例如圖8所示，編碼單元23預先設定和半色調影像11中的可編碼單元112的白色圖素數量(八個)對應的四個墨點形狀(分別由四個第二墨點成長序列26~29中取出)分別代表00、01、10、11四種二元碼(binary code)。藉此，當編碼單元23收到要編碼的二位元資料：10時，即挑選代表二元碼”10”的墨點形狀取代半色調影像11中的可編碼單元112，使半色調影像11成為包含一已編碼單元113的編碼後半色調影像12。且由於本實施例在編碼過程中，只改變半色調影像11中可編碼單元112的墨點形狀，並未增加或減少可編碼單元112中的白色圖素數量，故不會改變或影響編碼後半色調影像12的畫質。
因此，藉由上述方法即可將上述待編碼影像轉換成隱含有編碼資料的半色調影像，並供列印或掃描輸出，以應用在需要將編碼資料隱寫在特定圖案或商標中的各種不同的產業領域中。而且此種編碼方式可以在半色調影 像中寫入較多的編碼量，例如若使用8種(即n=3時)第二墨點成長序列來取代可編碼單元的墨點形狀，則每一可編碼單元即可攜帶三位元的二元碼資料。同理，若n=4則每一可編碼單元即可攜帶四位元的二元碼資料。
所以，當一圖案或商標是以編碼後半色調影像呈現時，為了讀取隱寫在半色調影像中的資料或資訊以進行後續驗證或應用，如圖9所示，本實施例的資料隱寫解碼系統，用以取出隱寫在一編碼後半色調影像12中的資料，並包括一資料庫31、一編碼單元判定模組32及一解碼模組33。其中編碼後半色調影像12代表一已編碼影像(圖未示)其中的一小部分。資料庫31主要記錄編碼後半色調影像12的原始灰階影像10，將灰階影像10轉換成半色調影像的臨界值矩陣24，與臨界值矩陣24對應的第一墨點成長序列25，以及如圖4至圖7所示的四個第二墨點成長序列26~29。
且如圖10所示，編碼單元判定模組32收到編碼後半色調影像12時，其先將資料庫31中儲存的所有灰階影像皆根據臨界值矩陣24轉換成半色調影像，再將編碼後半色調影像12與全部的半色調影像進行比對，以找出與編碼後半色調影像12對應的一半色調影像11，亦即灰階影像10所對應的半色調影像11。
接著，編碼單元判定模組32根據資料庫儲存的第一墨點成長序列25中的墨點形狀，找出半色調影像11中的可編碼單元112，即可根據半色調影像11中的可編碼 單元112的位置，從編碼後半色調影像12中挑出與可編碼單元112位置對應的已編碼單元113，並交給解碼模組。然後，解碼模組33根據資料庫31中儲存的四個第二墨點成長序列26~29，從中取出四個與已編碼單元113的白色圖素數量相同的墨點形狀，且該四個墨點形狀分別對應四個二元碼：00、01、10、11，如圖10所示。因此解碼模組33判斷已編碼單元113的墨點形狀與四個墨點形狀其中對應二元碼”10”的墨點形狀相同，即判定已編碼單元113代表二元碼”10”，並輸出解碼結果。據此，本實施例即可根據上述解碼方法讀取隱寫在上述已編碼影像中的資料或資訊。
因此，上述實施例藉由一預設的臨界值矩陣24將灰階影像10轉換成半色調影像11，再根據臨界值矩陣24對應的一墨點成長序列25，挑出半色調影像11中可以被編碼的可編碼單元112，並由2n 個不同的墨點成長序列中的2n 個白色圖素數量和可編碼單元112相同的墨點形狀中，挑選和要編碼的二位元資訊對應的墨點形狀取代可編碼單元112，即完成編碼作業，並且不影響編碼後半色調影像12的原始畫質，使編碼後半色調影像12兼具美觀與防止非法使用，確實達到本發明的功效與目的。
再者，參見圖11所示，是本發明資料隱寫編碼系統的第二實施例，其同樣用以將資料隱寫在一待編碼灰階影像4中，本實施例僅取其中一部分的灰階影像40舉例說明，且灰階影像40是以一具有16X16個圖素(pixel)的影 像區塊為例。又參見圖12及圖13所示，本實施例同樣包括一半色調轉換模組51、一可編碼區域判定模組52及一編碼模組53。其中半色調轉換模組21根據4X4集中式臨界值矩陣24，將灰階影像40轉換成一半色調影像41。亦即半色調轉換模組41根據臨界值矩陣24的大小，將灰階影像40以4X4個圖素為一個單位(cell)，分割成十六個灰階單位401，再將每一灰階單位401與臨界值矩陣24進行比對，以將灰階影像40轉換成具有十六個半色調單位411的半色調影像41。
接著，可編碼區域判定模組52根據半色調影像41及上述的第一墨點成長序列25，產生一與半色調影像41對應的可編碼地圖42，其中標示半色調影像41中可以編碼的單元的位置及區域。亦即如上所述，可編碼區域判定模組52判斷半色調影像41中的任一半色調單位411與第一墨點成長序列25中的任一墨點形狀相同時，即判定該半色調單位411為一可編碼單元412。且可編碼區域判定模組52還根據可編碼地圖42，判斷各該可編碼單元412的周圍(周邊)全是可編碼單元412時，即判定各該可編碼單元412為一低頻編碼單元413，例如可編碼地圖42中右上方的可編碼單元412，否則，即判定各該可編碼單元412為一高頻編碼單元414，例如可編碼地圖42中除了右上方的可編碼單元412以外的其它可編碼單元412。
因此在可編碼地圖42中，低頻編碼單元413可以一第一符號，例如1表示，高頻編碼單元414可以一第 二符號，例如2表示，而其它的不可編碼區則可以一第三符號，例如0表示。所以可編碼地圖42中所有低頻編碼單元413的集合可稱之為一低頻編碼區，而所有高頻編碼單元414的集合可稱之為一高頻編碼區。
且如圖13所示，編碼模組53包含四個如圖3至圖6所示的第二墨點成長序列26~29，其中兩個第二墨點成長序列26、27對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個第二墨點成長序列28、29對應另外兩個不同的分散式臨界值矩陣，且編碼模組53根據可編碼地圖42，將半色調影像41中與低頻編碼區的低頻編碼單元413對應的可編碼單元411，根據要寫入半色調影像41中的二元碼資料，例如0或1，以對應兩個不同的集中式臨界值矩陣的第二墨點成長序列26、27中的兩個墨點形狀其中之一取代，例如其中一墨點形狀代表二元碼0，其中另一墨點形狀則代表二元碼1；同樣地，編碼模組53將半色調影像41中與高頻編碼區中的各該高頻編碼單元414對應的各該可編碼單元412，根據要寫入半色調影像41中的二元碼資料，例如0或1，以對應兩個不同的分散式臨界值矩陣的第二墨點成長序列28、29中的兩個墨點形狀其中之一取代，例如其中一墨點形狀代表二元碼0，其中另一墨點形狀則代表二元碼1。
因此，假設要寫入半色調影像41中的二元碼資料為01010001，則編碼模組53會由左而右，由上而下地依序將該等可編碼單元412根據上述方式，以對應於每一個二元碼的墨點形狀取代，例如將半色調影像41左邊數來第 1個可編碼單元412以第二墨點成長序列28中的第八個墨點形狀取代，左邊數來第2個可編碼單元412以第二墨點成長序列29中的第四個墨點形狀取代，左邊數來第3個可編碼單元412以第二墨點成長序列26中的第五個墨點形狀取代，以此類推，即完成編碼後半色調影像43，因此編碼後半色調影像43中的該等已編碼單元431則將二元碼資料01010001隱寫於其中，如圖13與編碼後半色調影像41對照之示意圖44所示。
而且本實施例針對低頻可編碼單元413，採用對應兩個不同的集中式臨界值矩陣的兩個第二墨點成長序列26、27中的墨點形狀來替換，確保在影像低頻編碼區都是集中式墨點，並針對高頻可編碼單元414，採用對應兩個不同的分散式臨界值矩陣的兩個第二墨點成長序列28、29中的墨點形狀來替換，確保在影像高頻編碼區都是分散式墨點，藉此在編碼的同時，能兼顧編碼後半色調影像43由雷射印表機印出時具有較佳的列印品質。
再參見圖14所示，是本發明資料隱寫解碼系統的第二實施例，其同樣包括一資料庫61、一編碼單元判定模組62及一解碼模組63。其中資料庫61除了記錄編碼後半色調影像43的原始灰階影像40，將灰階影像40轉換成半色調影像41的臨界值矩陣24，與臨界值矩陣24對應的第一墨點成長序列25，以及如圖3至圖6所示的四個第二墨點成長序列26~29外，資料庫61還記錄一與編碼後半色調影像43對應的可編碼地圖42，其中顯示編碼後半色調影 像43的該等已編碼單元431的位置及區域，並且標示該等已編碼單元431是低頻可編碼單元413或高頻可編碼單元414。其中低頻可編碼單元413是指已編碼單元431的周圍(周邊)全是已編碼單元431，反之則為高頻可編碼單元414。
因此，當要對編碼後半色調影像43進行解碼，而將編碼後半色調影像43輸入編碼單元判定模組62時，編碼單元判定模組62會先將資料庫61中儲存的所有灰階影像皆根據臨界值矩陣24轉換成半色調影像，再將編碼後半色調影像43與全部的半色調影像進行比對，以找出與編碼後半色調影像43對應的該半色調影像41，亦即灰階影像40所對應的半色調影像41。
接著，編碼單元判定模組62根據資料庫61儲存的第一墨點成長序列25中的墨點形狀，找出半色調影像41中的可編碼單元412，藉此，編碼單元判定模組62即可根據半色調影像41的該等可編碼單元412，從資料庫61中找出對應的可編碼地圖42，並提供給解碼模組63。
而且資料庫61中記錄的四個第二墨點成長序列26~29，其中兩個對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個對應兩個不同的分散式臨界值矩陣。當解碼模組63收到編碼後半色調影像43後，其先根據可編碼地圖42，由左至右，由上至下，判斷編碼後半色調影像43中的各該已編碼單元431是低頻可編碼單元413或高頻可編碼單元414，若是低頻可編碼單元413，則將該已編碼單元431與對應 兩個不同的集中式臨界值矩陣的第二墨點成長序列26、27中對應的兩個墨點形狀(亦即組成墨點的圖素數量與已編碼單元431相同)進行比對，以找出該已編碼單元431所對應的一墨點形狀，即可根據該墨點形狀找出相對應的二元碼；反之，若經判斷為高頻已編碼單元414，則將該已編碼單元431與對應兩個不同的分散式臨界值矩陣的第二墨點成長序列28、29中對應的兩個墨點形狀進行比對，以找出該已編碼單元431所對應的一墨點形狀，即可根據該墨點形狀找出相對應的二元碼，藉此，即可完成解碼作業。
例如圖14所示，解碼模組63根據可編碼地圖42，得知編碼後半色調影像43中左邊數來第一個已編碼單元431是高頻已編碼單元414，因此解碼模組63將該已編碼單元431與第二墨點成長序列28、29中的第八個墨點形狀進行比對(因為第一個已編碼單元431中的墨點是由八個圖素組成)，即可解出該已編碼單元431的墨點形狀代表二元碼0，且根據可編碼地圖42，得知編碼後半色調影像43中左邊數來第二個已編碼單元431是高頻已編碼單元414，因此解碼模組63將該已編碼單元431與第二墨點成長序列28、29中的第四個墨點形狀進行比對(因為第二個已編碼單元431中的墨點是由四個圖素組成)，即可解出該已編碼單元431的墨點形狀代表二元碼1；且根據可編碼地圖42，可知編碼後半色調影像43中從左邊數來第三個已編碼單元431是低頻已編碼單元413，因此解碼模組63將該已編碼單元431與第二墨點成長序列26、27中的第五個墨點 形狀進行比對(因為第三個已編碼單元431中的墨點是由五個圖素組成)，即可解出該已編碼單元431的墨點形狀代表二元碼0，以此類推，即可由該等(八個)已編碼單元431解出二元碼資料為01010001。
綜上所述，上述實施例藉由將一灰階影像轉成一半色調影像，並根據第一墨點成長序列25挑出半色調影像中的可編碼單元，再根據編碼資料，從2n 個(n≧2)第二墨點成長序列中挑選一墨點形狀取代可編碼單元中的墨點，使每一可編碼單元可攜帶n位元的二元碼資料，而達到使編碼後半色調影像能攜帶較多編碼資料的功效及目的；或者可再進一步將半色調影像中的該等可編碼單元區分為高頻可編碼單元及低頻可編碼單元，並使用對應高頻可編碼單元的2(n-1) 個(n≧2)與集中式臨界值矩陣對應的第二墨點成長序列中的一墨點形狀，取代高頻可編碼單元中的墨點，使每一高頻可編碼單元可攜帶(n-1)位元的二元碼資料，並使用對應低頻可編碼單元的2(n-1) 個(n≧2)與分散式臨界值矩陣對應的第二墨點成長序列中的一墨點形狀，取代低頻可編碼單元中的墨點，使每一低頻可編碼單元可攜帶(n-1)位元的二元碼資料，而達到使編碼後半色調影像被以雷射印表機輸出時，具有更佳列印品質的功效和目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
11‧‧‧半色調影像
12‧‧‧編碼後半色調影像
111‧‧‧半色調單元
112‧‧‧可編碼單元
113‧‧‧已編碼單元

Claims (9)

  1. 一種資料隱寫編碼系統，用以將資料隱寫在輸入的一灰階影像中，並包括：一半色調轉換模組，其根據一臨界值矩陣，將該灰階影像轉換成一半色調影像；一可編碼區域判定模組，其根據該臨界值矩陣所對應的一第一墨點成長序列，從該半色調影像中選出可供編碼的至少一個可編碼單元，其中該第一墨點成長序列包含分別由1~m個白色圖素構成的m個墨點形狀，m為該臨界值矩陣中的該等臨界值數量，且該可編碼單元的墨點形狀與該m個墨點形狀其中之一相同；及一編碼模組，包含2n 個不同的第二墨點成長序列，各該第二墨點成長序列包含分別由1~m個白色圖素構成的m個墨點形狀，其中n≧1，且該編碼模組從該等第二墨點成長序列中的2n 個墨點形狀中選出一個取代該可編碼單元，使成為一已編碼單元，且該被選出的墨點形狀與2n 個二元碼其中之一對應，藉此產生一編碼後半色調影像；其中該2n 個墨點形狀中的白色圖素數量與該可編碼單元的白色圖素數量相同。
  2. 如請求項1所述的資料隱寫編碼系統，其中該臨界值矩陣包含一由兩個二維向量組成的一網幕向量以及m個臨界值。
  3. 如請求項1所述的資料隱寫編碼系統，其中該可編碼區域判定模組還產生一與該半色調影像對應的可編碼地圖 ，其中標示該半色調影像的該可編碼單元的位置及區域。
  4. 如請求項3所述的資料隱寫編碼系統，其中該編碼模組包含四個第二墨點成長序列，其中兩個對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個對應兩個不同的分散式臨界值矩陣，且該編碼模組根據該可編碼地圖，將該半色調影像中與該可編碼地圖標示的位置及區域對應的該可編碼單元以該四個第二墨點成長序列中的四個墨點形狀其中之一取代。
  5. 如請求項3所述的資料隱寫編碼系統，其中該可編碼區域判定模組還根據該可編碼地圖，判斷各該可編碼單元的周圍全是可編碼單元時，即於該可編碼地圖中標示各該可編碼單元為一低頻編碼單元，否則標示各該可編碼單元為一高頻編碼單元，且該編碼模組包含四個第二墨點成長序列，其中兩個對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個對應兩個不同的分散式臨界值矩陣，且該編碼模組根據該可編碼地圖，將該半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該可編碼單元，以對應兩個不同的集中式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中的兩個分別代表不同二元碼的墨點形狀其中之一取代，並將該半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該可編碼單元，以對應兩個不同的分散式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中的兩個分別代表不同二元碼的墨點形狀其中之一取代。
  6. 一種資料隱寫解碼系統，用以讀取隱寫在一編碼後半色調影像中的資料，並包括：一資料庫，記錄與該編碼後半色調影像對應的一原始灰階影像、一臨界值矩陣、一與該臨界值矩陣對應的第一墨點成長序列，以及2n 個不同的第二墨點成長序列，其中該第一墨點成長序列及各該第二墨點成長序列包含分別由1~m個白色圖素構成的m個墨點形狀，其中n≧1，m為該臨界值矩陣中的該等臨界值數量；一編碼單元判定模組，其根據該臨界值矩陣，將該原始灰階影像轉換成一半色調影像，並根據該第一墨點成長序列，找出該半色調影像中的至少一可編碼單元，且根據該可編碼單元，找出該編碼後半色調影像中的至少一已編碼單元；及一解碼單元，其根據該2n 個不同的第二墨點成長序列中的2n 個墨點形狀，找出該已編碼單元所對應的一墨點形狀，並根據該墨點形狀找出相對應的一個二元碼；其中該2n 個墨點形狀中的白色圖素數量與該已編碼單元的白色圖素數量相同。
  7. 如請求項6所述的資料隱寫解碼系統，其中該臨界值矩陣包含一由兩個二維向量組成的一網幕向量以及m個臨界值。
  8. 如請求項6所述的資料隱寫解碼系統，其中該資料庫還記錄一與該編碼後半色調影像對應的可編碼地圖，其中顯示該半色調影像的該可編碼單元的位置及區域，且該 編碼單元判定模組根據該可編碼地圖找出該編碼後半色調影像中的該已編碼單元。
  9. 如請求項8所述的資料隱寫解碼系統，其中該編碼地圖中還對應標示該編碼後半色調影像中的該等已編碼單元是一低頻可編碼單元或是一高頻可編碼單元，其中該低頻可編碼單元是周圍全是已編碼單元的該已編碼單元，該高頻可編碼單元則是周圍不全是已編碼單元的該已編碼單元，且該編碼單元判定模組根據該半色調影像從該資料庫中找出相對應的該可編碼地圖並提供給該解碼模組，而且該資料庫記錄四個第二墨點成長序列，其中兩個對應兩個不同的集中式臨界值矩陣，另外兩個對應兩個不同的分散式臨界值矩陣，該解碼模組根據該可編碼地圖，將該編碼後半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該已編碼單元，與對應兩個不同的集中式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中對應的兩個墨點形狀比對，以找出該已編碼單元所對應的一墨點形狀及該墨點形狀相對應的一個二元碼，並將該編碼後半色調影像中與該編碼地圖中的各該低頻編碼單元對應的各該已編碼單元，與對應兩個不同的分散式臨界值矩陣的第二墨點成長序列中對應的兩個墨點形狀比對，以找出該已編碼單元所對應的一墨點形狀及該墨點形狀相對應的一個二元碼。
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