王俊祥 楊波 朱永紅

(景德鎮(zhèn)陶瓷學院機電學院，江西景德鎮(zhèn)333403)

基于水印技術的防偽花紙制作技術框架研究

王俊祥 楊波 朱永紅

(景德鎮(zhèn)陶瓷學院機電學院，江西景德鎮(zhèn)333403)

借鑒針對數字多媒體的版權論證方法--數字水印技術，提出一種防偽花紙制作的技術框架，同時給出其可行性分析。本文提出的技術方案將從技術上解決景德鎮(zhèn)陶瓷的版權保護問題。

數字水印，版權論證，花紙制作，陶瓷防偽

1 前言

景德鎮(zhèn)，一個與“中國”同名的城市，以其千年的制瓷文化蜚聲海內外。然而，近年來受到利益的驅使，“景德鎮(zhèn)”等諸多品牌名瓷，特別是由美術大師創(chuàng)作的藝術名瓷被大肆地盜用和冒仿，這不僅損害了美術大師們的名譽和創(chuàng)作熱情，而且損害了“景德鎮(zhèn)”這塊千年金字招牌在世人面前的形象，最終給景德鎮(zhèn)的經濟發(fā)展帶來了負面的影響。

因此，如何加強對景德鎮(zhèn)陶瓷品牌特別是景德鎮(zhèn)名人名作的版權保護顯得至關重要。為此，政府部門以及有關媒體和學者給出了相應的關注和建議。其中論文[1,2]是針對2004年景德鎮(zhèn)原產地保護申請的幾點分析和建議，論文[3-7]研究了景德鎮(zhèn)陶瓷行業(yè)的知識產權問題，分析了當下存在的各種盜用、仿冒現象，給出了陶瓷行業(yè)特別是名人名作的界定標準，同時就各種侵權行為給予定性分析并最終提出相應的積極措施，以在法律層面上有效的遏制侵權行為的發(fā)生同時強化知識產權保護意識。

然而，目前絕大部分的研究措施均是從法律和行政層面探討版權保護的方式，未能在技術上有效地遏制景德鎮(zhèn)名瓷的仿制，掐斷仿制的源頭。為此，本文提出“基于水印技術的防偽花紙制作技術框架”，并給出相應的可行性分析，為日后應用提供理論依據。

數字水印技術作為版權保護的一種主流技術，在近十幾年內發(fā)展十分迅速，眾多學者們己經給出了一些較有影響的算法：Tirkel[8]提出了一種典型空間數據隱藏算法(最低有效位算法LSB)。Schyndel[9]提出的LSB算法利用了一個擴展m序列作為水印。Wolfgang[10]把m序列擴展成二維，并應用互相關函數改進了檢測過程。Pitas[11]提出了Patchwork算法。Brassil[12]提出了在通用文檔圖像中隱藏特定二進制信息的技術。然而，絕大部分水印技術都是針對文本、圖像、視頻等數字媒體數據設計的，沒有針對陶瓷這種特殊載體的水印技術。

本論文通過花紙載體將水印附著到陶瓷載體之上以實施版權保護。以下部分將分別給出整體的技術框架和可行性分析。

2 技術框架

借鑒數字水印技術實現對名人藝術瓷的版權保護，將版權信息(例如：作者的名稱、作品的序列號等信息)作為水印，以一種特殊的方式嵌入到需要保護的作品之中以實現對其版權的保護作用。當出現糾紛時，只需將該名人作品通過特殊的方式掃描到計算機中，然后根據設計的水印提取算法判斷是否可以從陶瓷掃描圖片中提取出應有的版權信息即可判斷此陶瓷作品是否為贗品。整體技術框架分為三大模塊：(1)版權信息的制備--水印制備；(2)版權保護--水印信息的嵌入；(3)版權鑒別--水印信息的提取和識別。以下給出每個模塊的說明：

(1)水印制備：

水印信息的內容可以根據作者的意圖任意設計，如作者姓名、簽名、陶瓷編號等，其主要目的是證明作品的版權所屬；該信息將在水印提取后的版權鑒別中起作用。水印生成過程如圖1所示：

(2)水印嵌入：

天然氣水合物識別標志主要有直接標志和間接標志。直接標志主要是通過對海洋沉積物原地鉆探取樣分析，判斷天然氣水合物晶體的存在；或通過載人或自制潛艇下水直接勘察，看海底表層是否有水合物。間接標志是通過地球物理、地質、地球化學等方法，判斷是否有天然氣水合物所能造成的異常存在，進而間接推測地層中是否富含天然氣水合物；其中，地球物理是最重要的識別標志，是天然氣水合物勘探的主要手段[12-13]。目前在巴倫支海還未開展直接標志相關工作，但綜合分析目前各種間接標志，可推測巴倫支海海底蘊含豐富的天然氣水合物。

水印嵌入是將水印信息作為調制信息，載體信息作為載波信息，根據水印的內容對載體內容進行微量的修改調制以達到將水印信息嵌入載體之中的目的。

嵌入過程必須滿足兩大技術指標：a)調制強度足夠小；目的是保證在視覺上分辨不出載體是否含有水印，以保證水印的嵌入不影響陶瓷的整體藝術價值。b)水印魯棒性較強；保證陶瓷載體在經過燒制，掃描等操作后版權水印信息依然存在于載體之中。

本文技術將水印信息嵌入過程與花紙的生產過程很好的整合起來，以生成帶有版權保護功能的花紙，然后利用含水印的花紙來修飾陶瓷載體以達到將水印嵌入陶瓷并實施版權保護的目的，其技術框架如圖2所示：

(3)水印提取及識別：

水印提取是對含水印的載體實施與嵌入算法相對應的水印檢測和提取工作。本文對經過版權保護的陶瓷作品進行相應的信息獲取操作，為后續(xù)版權信息的論證提供數據，其中信息獲取可以利用激光掃描儀等設備進行，其技術框架如圖3所示：

3 技術難點及可行性分析

3.1 技術難點

由于本框架首次將水印技術應用在陶瓷載體之上，故其可能存在以下難點：

(1)由于嵌入算法實際上是對載體的輕微調制，所以載體本身內容須具有可修改的特征。普通的多媒體數字載體(音頻、圖像、視頻等)可借助計算機進行快速的修改，而陶瓷這種特殊載體是已經制作完成的藝術品，可修改性不強。

(2)水印嵌入的強度需得到有效的控制以保證含水印的花紙與不含水印花紙在視覺上是不可分辨的，即在不影響陶瓷藝術品的觀賞價值和收藏價值的前提下，實現有效的版權保護。

(3)本框架中的嵌入水印起到版權保護的目的需滿足一定的魯棒性要求，即含水印的花紙在經過花紙制作、激光掃描等工藝后水印仍存在于花紙之中。由于水印的嵌入是花紙制作的第一步，如圖2，所以水印必定會經過花紙制作、激光掃描信息提取等一些操作步驟，是否能夠有效的保證水印的存活對于后續(xù)的版權論證至關重要。

(4)陶瓷燒制以保證花紙圖案能夠有效地附著在陶瓷之上是陶瓷載體特殊的工藝，如圖2。在此步驟中，花紙燒制可能存在圖案變色的現象，而此過程可能導致花紙中水印信息受到破壞，如何抵抗燒制過程的攻擊成為一大難點。

3.2 可行性分析

針對以上提出的四大技術難點以下給出相關的可行性分析：

(1)本文分析了花紙制作的整個工藝流程，并創(chuàng)新地提出將水印嵌入過程整合到花紙的前期畫稿設計階段，如圖2。如今絕大部分的花紙設計都是借助電腦完成，因而可以方便地修改其電子版以實施水印信息的嵌入，同時又能通過后續(xù)的工藝將此水印整合到陶瓷制品中。

(2)現有的水印技術基本都能保證難點(2)的視覺要求，如文獻[8-12]。利用數字圖像本身的空間冗余將水印信息嵌入視覺敏感度較低的區(qū)域以保證視覺效果的不變。

(3)花紙制作普遍使用絲網印刷技術，其基本單元是網格信息，其原理類似于打印機的原理，而激光掃描則同樣類似于掃描儀的工作原理，所以有效的設計出能夠抵抗打印--掃描攻擊的水印嵌入算法和提取算法至關重要。文獻[13]分析了打印掃描的整體過程并給出了基于圖像二值化的逆半色調化技術。該技術為打印掃描過程建立了標準的工程模型，并為本文提出相應的抗攻擊技術提供了技術保障。

(4)陶瓷燒制可能導致花紙顏色變色是將水印技術應用到陶瓷載體必然會碰到的問題?；埖淖兩认嚓P知識是先驗的，即在嵌入水印之前即可知何種顏色在何種溫度下會變色，且變色的程度如何。利用此先驗知識，可以選擇最不易變色的顏料作為花紙的底色是一種簡單有效的解決方式。此外，根據變色先驗知識，在水印嵌入過程中利用變色補償算法可以抵消變色的效果。

綜上所述，本文提出的技術框架具有較好的可行性。

4 結論

針對目前陶瓷版權論證技術方面的空白，本文提出一種全新的技術框架。本文將水印技術融入陶瓷制作的工藝流程之中，通過將水印嵌入安排在花紙的畫稿設計階段，有效地解決了陶瓷載體不易修改的特點，實現了特殊載體的版權論證。后期工作將分成兩大部分：基于抗打印--掃描的水印嵌入、提取算法研究和抗燒制變色的補償算法研究。

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Abstract

Copyright protection of ceramics in Jingdezhen has affected economic development.By now,no effective technique could prevent the counterfeiting of ceramics and thus protect the property ownership,except several legal restrictions. Therefore,this paper proposed a novel anti-counterfeiting framework based on the watermarking scheme,and also gave the corresponding feasibility analysis for the framework.The framework would effectively solve the ceramic counterfeiting from a technical aspect.

Keywords digital watermark,copyright verification,decal making,ceramic anti-counterfeiting

STUDY ON ANTI-COUNTERFEITING DECAL MAKING TECHNIQUE BASED ON WATERMARKING ALGORITHM

Wang Junxiang Yang Bo Zhu Yonghong
(School of Mechanical&Electronic Engineering,Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen Jiangxi 333403,China)

TQ174.6+4

A

1000-2278（2011）01-0087-04

2010-11-09

王俊祥，E-mail:wjx851113851113@yahoo.cn