Способ формирования латентного изображения

Способ формирования латентного изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу формирования латентного изображения из преобразуемого изображения. Варианты изобретения могут быть использованы для создания средств защиты, служащих для подтверждения подлинности документа, запоминающей среды, устройства или иного объекта, например, банкноты, изготовленной из полимера, а также при изготовлении какого-либо нового товара или рекламных и маркетинговых средств.

Уровень техники

Для того чтобы предотвратить несанкционированное копирование или изменение документов, в частности, банкнот, данные документы часто снабжаются средствами защиты от копирования. Такие средства защиты должны либо непосредственно препятствовать копированию, либо делать очевидным факт произведенного копирования. Несмотря на широкое разнообразие доступных технологий, сохраняется потребность в новых технологиях, которые могут быть использованы для создания средств защиты.

Раскрытие изобретения

Изобретение обеспечивает способ формирования латентного изображения, включающий трансформирование преобразуемого изображения в латентное изображение, содержащее множество пар латентных элементов изображения, причем элементы латентного изображения в каждой паре находятся в заданном пространственном соотношении друг с другом и соответствуют одному или более элементам изображения в преобразуемом изображении, а указанное преобразование осуществляют следующим образом:

приписывают первому элементу латентного изображения каждой пары значение визуальной характеристики, характеризующее один или более соответствующих элементов изображения в преобразуемом изображении,

приписывают второму элементу латентного изображения указанной пары значение визуальной характеристики, которое, по существу, является комплементарным (взаимодополнительным) по отношению к визуальной характеристике, приписанной первому элементу латентного изображения.

Таким образом, для каждого первого элемента латентного изображения в составе первичного паттерна (первичной оптической структуры) имеется близлежащий комплементарный элемент латентного изображения. Такое выполнение скрывает (маскирует) латентное изображение, превращая его в закодированный и скрытый вариант преобразуемого изображения.

В зависимости от конкретного варианта осуществления изобретения пара элементов латентного изображения может соответствовать одному, двум или более элементам преобразуемого изображения.

Значение визуальной характеристики, приписываемой первому элементу латентного изображения, может представлять собой комбинацию значений визуальных характеристик соответствующих элементов преобразуемого изображения или кластера элементов изображения, сгруппированных вокруг элемента преобразуемого изображения. В частности, возможно использование среднего значения или какой-либо иной комбинации значений.

В соответствии с одним из вариантов изобретения типичный способ по изобретению включает:

а) формирование преобразуемого изображения путем трансформирования исходного изображения посредством сглаживания ("дизеринга" - dithering) в элементы преобразуемого изображения, характеризуемые набором первичных визуальных характеристик, и

б) выбор в преобразуемом изображении преобразуемых пар элементов, находящихся в заданном пространственном отношении.

Изобретение также охватывает изделие, на котором сформировано латентное изображение, кодирующее преобразуемое изображение и содержащее множество латентных пар элементов изображения, причем:

элементы изображения каждой пары находятся в заданном пространственном соотношении друг с другом, и каждая пара элементов изображения соответствует одному или более элементам изображения в преобразуемом изображении,

первый элемент латентного изображения в каждой из указанных пар имеет первое значение визуальной характеристики, соответствующее значению визуальной характеристики одного или более соответствующих ему элементов изображения в преобразуемом изображении,

второй элемент латентного изображения в каждой из указанных пар имеет второе значение визуальной характеристики, по существу, комплементарное указанному первому значению.

Кроме того, изобретение охватывает способ подтверждения подлинности изделия, включающий формирование на изделии первичного паттерна, несущего латентное изображение, которое содержит множество латентных пар элементов изображения, причем элементы изображения каждой пары находятся в заданном пространственном соотношении друг с другом, и каждая пара элементов изображения соответствует одному или более элементам изображения в преобразуемом изображении, при этом

первый элемент латентного изображения в каждой из указанных пар имеет первое значение визуальной характеристики, соответствующее значению визуальной характеристики одного или более соответствующих ему элементов изображения в преобразуемом изображении,

второй элемент латентного изображения в каждой из указанных пар имеет второе значение визуальной характеристики, по существу, комплементарное указанному первому значению, и

формирование вторичного паттерна (вторичной оптической структуры), обеспечивающего возможность восприятия преобразуемого изображения.

Изделие согласно изобретению может представлять собой средство защиты, новый товар, документ, рекламное или маркетинговое средство.

Краткое описание чертежей

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны предпочтительные варианты изобретения.

На фиг.1 представлено исходное несглаженное изображение, соответствующее примеру, иллюстрирующему второй предпочтительный вариант изобретения.

На фиг.2 показано изображение, представленное на фиг.1, после обработки согласно процедуре "упорядоченного" сглаживания.

На фиг.3 показаны только "on-пикселы" в каждой паре пикселов изображения по фиг.2 после того, как значения этих пикселов по серой шкале были усреднены для обоих пикселов в соответствующей паре пикселов.

На фиг.4 показаны только "off-пикселы" в каждой паре пикселов изображения по фиг.2 после того, как их значения по серой шкале были преобразованы в комплементарные по отношению к значениям соответствующих on-пикселов, показанных на фиг.3.

Фиг.5 иллюстрирует сформированный первичный паттерн.

На фиг.6 представлен вторичный паттерн, который соответствует первичному паттерну, показанному на фиг.5.

На фиг.7 представлено изображение, воспринимаемое наблюдателем, когда вторичный и первичный паттерны наложены друг на друга, т.е. когда изображение, скрытое в паттерне по фиг.5, декодировано и сделано доступным для наблюдения с использованием декодирующего паттерна, показанного на фиг.6.

На фиг.8а представлено преобразуемое или исходное изображение до преобразования, тогда как фиг.8b иллюстрирует первичный паттерн, полученный преобразованием изображения по фиг.8а в соответствии со вторым вариантом изобретения при расположении пар пикселов в шахматном порядке.

На фиг.9 представлено то же изображение, что и на фиг.8а, но после применения алгоритма скремблирования.

На фиг.10а представлено изображение по фиг.9 после осуществления преобразования, идентичного использованному при переходе от фиг.8а к фиг.8b. Правая нижняя часть фиг.10b соответствует фиг.10а, но после наложения соответствующего вторичного паттерна (экрана, или маски), т.е. после того, как скрытое изображение по фиг.10а с помощью декодирующего экрана декодировано и сделано доступным для наблюдения.

На фиг.11а и 11b приведена пара преобразуемых изображений.

На фиг.12а и 12b показана пара вторичных паттернов.

На фиг.13а и 13b показана пара первичных паттернов, полученных на основе преобразуемых изображений и экранов по фиг.11 и 12.

На фиг.14 показаны латентные изображения, соответствующие фиг.13а и 13b и скомбинированные в единый первичный паттерн.

Фиг.15 показывает, каким образом изображения по фиг.14 могут быть декодированы и сделаны доступными для наблюдения с помощью вторичных паттернов.

Осуществление изобретения

В каждом из предпочтительных вариантов способы, соответствующие этому варианту, используются для формирования первичного паттерна (первичной пространственной структуры), который кодирует латентное изображение, сформированное из преобразуемого изображения. Формируется также комплементарный (взаимно дополняющий) вторичный паттерн (экран), который обеспечивает декодирование латентного изображения. Узнаваемую версию преобразуемого изображения можно наблюдать при взаимном наложении первичного и вторичного паттернов.

Латентное изображение формируют путем трансформирования преобразуемого изображения. Латентное изображение образуется парами элементов латентного изображения. Элементы изображения обычно представляют собой пикселы, т.е. наименьшие доступные элементы изображения в контексте используемого способа воспроизведения. Каждая пара элементов латентного изображения соответствует одному или более элементам преобразуемого изображения в том смысле, что она несет визуальную информацию об элементе изображения, которому она соответствует. Более конкретно, первый латентный элемент изображения несет информацию об элементе или об элементах изображения, которому (которым) он соответствует, тогда как второй латентный элемент изображения в паре имеет комплементарное (взаимодополнительное) значение визуальной характеристики. Благодаря этому он "затеняет" (скрывает) информацию, которую несет первый латентный элемент изображения указанной пары, когда латентное изображение или первичный паттерн наблюдается с некоторого расстояния без применения вторичного паттерна (или маски), наложенного на первичный паттерн.

Каждая пара элементов латентного изображения в первичном паттерне будет соответствовать одному, двум или более элементам изображения в преобразуемом изображении. Если элемент латентного изображения соответствует единственному элементу преобразуемого изображения, то, очевидно, латентное изображение будет содержать вдвое больше элементов изображения, чем преобразуемое изображение. В подобных вариантах значение визуальной характеристики первого элемента изображения может совпадать со значением визуальной характеристики соответствующего элемента изображения в преобразуемом изображении. Однако следует учитывать, что необходимо лишь, чтобы данное значение было репрезентативным по отношению к информации, которую несет соответствующий элемент изображения в преобразуемом изображении. Например, если элемент преобразуемого изображения представляет собой белый пиксел в области, остальная часть которой заполнена черными пикселами, достаточный объем информации будет сохранен в латентном изображении, даже если элемент преобразуемого изображения будет представлен в латентном изображении в форме черного пиксела. Таким образом, элемент латентного изображения может принять значение элемента изображения или значение, выведенное из кластера пикселов, окружающих соответствующий элемент изображения (например, среднее, медианное, модальное или характеристическое значение), и, тем не менее, иметь значение, репрезентативное для элемента изображения.

В тех же вариантах, в которых латентное и преобразуемое изображения имеют одинаковые количества элементов изображения, визуальная характеристика первого элемента изображения в каждой паре пикселов латентного изображения в типичном случае рассчитывается, как среднее из значений визуальных характеристик соответствующих элементов преобразуемого изображения. Элемент латентного изображения может также принять значение, определяемое элементами изображения, которые окружают соответствующую пару элементов изображения, или какой-либо иной комбинацией визуальных характеристик соответствующей пары элементов преобразуемого изображения.

В ситуациях, когда пара элементов латентного изображения соответствует более чем двум пикселам, количество элементов изображения в первичном паттерне будет меньшим, чем в преобразуемом изображении. Например, четыре элемента изображения в преобразуемом изображении могут быть сведены к двум элементам изображения в латентном изображении. И в этих случаях применительно к некоторым вариантам изобретения значение визуальной характеристики может быть выведено из окружающих элементов изображения и все же являться репрезентативным по отношению к соответствующему элементу преобразуемого изображения.

В типичном случае преобразуемое изображение будет формироваться из исходного изображения путем осуществления процесса сглаживания (называемого также процессом размывания) с целью уменьшения количества возможных различных визуальных характеристик, которыми может обладать элемент изображения в преобразуемом изображении, а следовательно, и количества визуальных характеристик, которыми могут обладать первый элемент латентного изображения и соответственно второй элемент латентного изображения соответствующей пары в латентном изображении первичного паттерна.

Термин "первичная визуальная характеристика" используется в данном описании применительно к набору возможных визуальных характеристик, которые может иметь элемент изображения либо в результате процесса сглаживания, либо после осуществления преобразования в латентное изображение. Первичные визуальные характеристики будут зависеть от характера исходного изображения, желательного латентного изображения, а также (применительно к цветным изображениям) от используемого метода цветоделения (разделения цветов).

В случае черно-белых изображений первичные визуальные характеристики представляют собой массив значений по нейтральной серой шкале (шкале яркости) и могут соответствовать черному и белому уровням.

В случае цветных изображений обычно используется модель цветоделения, такая как RGB (Red, Green, Blue - Красный, Зеленый, Синий) или CYMK (Cyan, Yellow, Magenta, Black - Светло-голубой, Желтый, Пурпурный, Черный). Для модели RGB первичными визуальными характеристиками являются цвета "красный", "зеленый", "синий" при максимальной насыщенности. Для модели CYMK первичными визуальными характеристиками соответственно являются цвета "светло-голубой", "желтый", "пурпурный", "черный" при максимальной насыщенности.

Значение, которое визуальная характеристика принимает после трансформирования преобразуемого изображения в латентное изображение, обычно будет связано с оптической плотностью элемента изображения в преобразуемом изображении. Более конкретно, если преобразуемое изображение является черно-белым, соответствующая визуальная характеристика в латентном изображении может быть значением по нейтральной серой шкале. Если же преобразуемое изображение является цветным, соответствующая визуальная характеристика в латентном изображении может быть значением насыщения для соответствующего цвета элемента изображения.

Комплементарная визуальная характеристика - это такой уровень серого или оттенка цвета, который, будучи скомбинирован с визуальной характеристикой первого элемента латентного изображения, дает, по существу, промежуточный тон. Для цветных элементов изображения комплементарные оттенки определяются следующим образом:

оттенок комплементарный - оттенок светло-голубой красный пурпурный зеленый желтый синий черный белый красный светло-голубой зеленый пурпурный синий желтый

И в этом случае для того, чтобы скомбинировать информацию от множества пикселов в исходном изображении в единственный элемент изображения в латентном изображении, используется процесс усреднения или какой-либо другой комбинирующий процесс. При этом соответствующий элемент латентного изображения может принять ближайшее значение из набора первичных визуальных характеристик.

Применяемый процесс сглаживания будет зависеть от пространственного соотношения между элементами изображения в латентном изображении и от качества латентного изображения. Желательно, чтобы используемый способ сглаживания уменьшал количество погрешностей и, следовательно, уровень шумов, вносимых в латентное изображение. Это условие особенно важно в варианте, когда количество пикселов, несущих изображение, уменьшено по сравнению с их количеством в преобразуемом изображении. В качестве примера можно указать варианты, в которых четыре элемента изображения в исходном изображении соответствуют паре элементов изображения в конечном изображении, причем только один элемент из этой пары несет информацию. Соответственно, предпочтительным вариантом сглаживания согласно изобретению является случайное псевдосмешение цветов.

Типичные версии сглаживания этого типа включают алгоритмы Флойда-Стейнберга (Floyd-Steinberg, FS), Бурке (Burke) и Штуки (Stucki), в которых псевдосмешение производится во всех доступных направлениях с различными весовыми коэффициентами. В данных методах псевдосмешение происходит вблизи источника. Другой подход состоит в том, чтобы производить сглаживание вдоль траектории, задаваемой другими, заполняющими пространство кривыми, которые минимизируют прохождением в любом единственном направлении на большое расстояние. Наиболее успешным из них является метод Риемерсма (Riemersma, http://www.compuphase.com/riemer.htm), в котором используется кривая Гилберта (David Hilbert, 1892). Существуют и другие кривые для заполнения пространства, но они используются только в редких случаях.

Способ Риемерсма является особенно подходящим для варианта настоящего изобретения, поскольку он многократно уменьшает направленный дрейф и постепенно "сбрасывает" погрешность таким образом, чтобы минимизировать шум (элементы изображения, которые не несут полезной информации) в результирующем латентном изображении. Достоинством данного варианта изобретения является то, что равномерно распределенная составляющая рассеянной погрешности теряется при потере каждого второго пиксела при осуществлении преобразования из исходного в латентное изображение. Благодаря этому максимизируется качество латентного изображения.

В типичном случае первичный паттерн будет прямоугольным, соответственно, элементы его латентного изображения будут распределены в пределах прямоугольника. Однако элемент изображения может иметь и другие формы.

Элементы изображения в каждой паре элементов изображения в типичном случае будут пространственно связаны, являясь смежными по отношению друг к другу. Однако пара элементов изображения будет пространственно связана и при условии, что элементы пары расположены относительно друг друга достаточно близко для того, чтобы иметь вид однородного промежуточного (усредненного) цветового оттенка или однородной яркости при наблюдении на расстоянии. Другими словами, каждый первый элемент изображения должен быть расположен по отношению ко второму элементу изображения настолько близко, чтобы эти элементы совместно давали однородный промежуточный оттенок или однородную промежуточную яркость.

Пара элементов изображения, как правило, будет выбираться регулярным образом, например, путем чередования этих элементов вдоль одного столбца или строки, поскольку это обеспечивает наиболее легкое совмещение вторичного паттерна с первичным паттерном при их наложении. Однако возможно и случайное или скремблированное расположение пары элементов изображения.

Вторичный паттерн, как правило, будет содержать прозрачные и непрозрачные пикселы, расположенные таким образом, что при наложении этого паттерна на первичный паттерн или (как это имеет место в некоторых случаях) при наложении на него первичного паттерна он маскирует все первые или все вторые элементы в парах элементов изображения первичного паттерна. В результате становится доступным изображение, формируемое остальными элементами изображения.

Форма вторичного паттерна будет зависеть от порядка выбора пар элементов изображения. Как правило, вторичный паттерн будет иметь регулярное распределение прозрачных и непрозрачных пикселов. Например, вторичный паттерн может представлять собой прямоугольную фигуру, состоящую из множества полностью непрозрачных вертикальных линий, каждая из которых имеет ширину, равную одному пикселу, причем эти линии разделены полностью прозрачными линиями такого же размера. Другой типичный вариант вторичного паттерна может соответствовать расположению прозрачных и непрозрачных пикселов в шахматном порядке. Однако возможно и применение случайных или скремблированных вариантов расположения при условии, что непрозрачные пикселы во вторичном паттерне способны выделить все или почти все первые или вторые элементы изображения в парах элементов изображения первичного паттерна. Следует также учитывать, что сначала может быть выбран вторичный паттерн, после чего должен быть произведен выбор соответствующего взаимного пространственного расположения для пар элементов изображения.

Вариант с построением паттернов вручную

Далее будет описан первый вариант изобретения, который иллюстрирует принцип изобретения в его простейшей форме, а также показывает, каким образом оно может быть осуществлено вручную. Первый вариант изобретения используется для формирования первичного паттерна, который представляет собой черно-белое изображение, кодирующее латентное изображение.

1. Согласно первому варианту фотография, ее негатив, имеющий идентичные размеры, и черный лист накладывают друг на друга с точным взаимным совмещением, причем черный лист находится сверху. После этого наложенные листы, включая фотографию и негатив, разрезают на полоски (элементы изображения) равной ширины и длины, не нарушая совмещения черного листа, фотографии и негатива по вертикали. Каждую вторую полоску фотографии (исходного изображения), негатива и наложенного на них черного листа аккуратно удаляют, не нарушая положения других полосок. Черные полоски, остающиеся поверх образовавшихся стопок, задают повторяющийся рисунок паттерна из вырезанных (прозрачных) полосок и расположенных между ними черных (непрозрачных) полосок. Данный паттерн является вторичным паттерном, или декодирующим экраном.

2. После этого фотография (которая одновременно является исходным и преобразуемым изображениями) и ее негатив группируются в единственное составное изображение. В этом изображении полоски, отсутствующие в фотографии, заменяются полосками негатива идентичных размеров, которые находятся под полосками позитивного изображения, непосредственно слева от недостающих полосок. Другими словами, они представляют собой элементы изображения на негативе, которые соответствуют элементам изображения, оставшимся на позитиве, и которые по своей природе обладают комплементарными (по отношению к позитиву) значениями визуальных характеристик. Полученная таким образом картинка является первичным паттерном. В результате первичный паттерн содержит пространственно взаимосвязанные элементы изображения, один из которых принимает исходное значение соответствующего элемента изображения в преобразуемом изображении, тогда как другой принимает комплементарное значение по отношению к исходному.

3. Когда вторичный паттерн накладывается на первичный паттерн при точном совмещении паттернов, одновременно видны только полоски, принадлежащие либо фотографии, либо ее негативу; тогда как остальные полоски маскированы. Таким образом, изображение, воспринимаемое наблюдателем, представляет собой частичное воспроизведение исходного изображения или его негатива.

Поскольку первичный паттерн содержит равные количества комплементарных, т.е. светлых и темных (или цветных), элементов изображения, расположенных в непосредственной близости друг к другу, он представляется беспорядочной смесью элементов изображения, имеющих промежуточные визуальные характеристики. Это особенно справедливо, если полоски были нарезаны с предельно малой шириной. Следовательно, первичный паттерн кодирует и скрывает латентное изображение и его негатив. Первичный паттерн декодируется посредством вторичного паттерна.

Черно-белые варианты

В вариантах с использованием нейтральной (серой) шкалы реализуется способ кодирования черно-белых изображений. В этих вариантах применяется набор значений визуальной характеристики, соответствующих различным оттенкам (градациям) серого.

Согласно второму предпочтительному варианту элементами изображения являются пикселы. В контексте изобретения термин "пиксел" обозначает наименьший элемент изображения, который может быть реализован в рамках выбранного процесса воспроизведения, например отображения на дисплее, выведения на принтер и др.

В данном варианте первичный паттерн формируется из исходного изображения. Применительно к черно-белым вариантам исходное изображение обычно представляет собой картинку, состоящую из массива пикселов, соответствующих различным оттенкам серого. Однако исходное изображение может быть и цветным изображением, которое подвергается дополнительной обработке для того, чтобы сформировать черно-белое преобразуемое изображение.

Согласно первому предпочтительному варианту первичный паттерн представляет собой прямоугольный массив (матрицу) пикселов. После того как будет выбран подходящий вид массива, первичный паттерн формируется из исходного изображения с применением математической обработки и в следующем порядке.

1. В тех случаях, когда исходное изображение не было сглажено, тогда как средство, используемое для воспроизведения первичного паттерна и соответствующего ему вторичного паттерна (например, принтер или дисплей), способно воспроизводить только черные и белые элементы изображения или элементы, соответствующие только нескольким оттенкам серого, каждый пиксел в исходном изображении трансформируется (посредством сглаживания) в пикселы, соответствующие одному из доступных оттенков. Такими оттенками, могут быть, например, белый (S_o) или черный (S_y), которые являются первичными визуальными характеристиками в некоторых вариантах с серой шкалой (у = целое число). Сглаженное изображение именуется в данном описании преобразуемым изображением. Число у-1 в этом случае равно общему количеству доступных оттенков, использованных в процессе сглаживания (не считая белого цвета).

2. Далее каждому пикселу приписывают уникальный адрес (р, q) в зависимости от его положения в матрице [р×q] пикселов (если исходное изображение или первичный паттерн не является прямоугольным массивом, то положение пиксела может быть задано относительно произвольного начала координат, предпочтительно таким образом, чтобы получить положительные значения для всех координат р и q).

3. Каждый пиксел в преобразуемом изображении определяют как белый, черный или имеющий промежуточный оттенок (градацию), и ему приписывается соответствующий дескриптор (р, q)S_n, где n равно 0 (для белого), у (для черного) или целому значению в интервале между 0 и у в соответствии с присущим ему оттенком серого (при этом значение у-1 равняется количеству оттенков серого, имеющихся в изображении, n=1 соответствует наименее интенсивному оттенку серого, а n=у-1 соответствует наиболее интенсивному оттенку серого).

4. После этого пикселы сортируют (разбивают) на пространственно взаимосвязанные пары. Такая сортировка ("спаривание" пикселов) может быть выполнена любым подходящим для этого способом. Например, пары могут выбираться последовательно вдоль строк или вдоль столбцов или любым иным образом, в соответствии с которым пикселы одной пары непосредственно или почти примыкают друг к другу. Небольшое количество пикселов может оказаться вне данного процесса, поскольку для них не найдется непосредственно или почти примыкающий пиксел, который не был бы уже спарен. Такие пикселы обычно обрабатываются так, как будто они принадлежат к ближайшей к ним паре пикселов.

5. Первому пикселу в каждой паре, принадлежащей преобразуемому изображению, приписывается характеристика "on", а второму пикселу - соответственно характеристика "off". "On-пикселы" обозначаются, как (р, q)S_n ^on. "Off-пикселы" обозначаются, как (р, q)S_n ^off. Как правило, on- и off-пикселы выбираются упорядоченным и регулярным образом, что облегчает формирование вторичного паттерна. Например, если смежные пары выбираются последовательно вдоль столбца, верхний пиксел каждой пары может всегда рассматриваться, как on-пиксел, а нижний - как off-пиксел. Разумеется, возможно использование множества различных схем.

6. Далее производится обход матрицы с применением алгоритма преобразования. Направление обхода в идеале соответствует последовательному подъему и спуску по столбцам или последовательному перемещению налево и направо по строкам матрицы, от одного ее края до другого. Однако возможен и любой иной вариант обхода матрицы, в том числе скремблированный и случайный. Тем не менее, в идеале преобразование смежных пар пикселов производится последовательно. Преобразованию подвергаются все пары пикселов в матрице.

7. Имеется широкий выбор возможных алгоритмов преобразования. Согласно типичному алгоритму значение S_n для пиксела (р, q)S_n ^on в каждой паре пикселов изменяют на S_m и пиксел переобозначают, как (р, q)S_m ^on, где

m=(n_on+n_off)/2,

а n_on = значение n в S_n ^on для пиксела из пары пикселов, тогда как n_off = значение n в S_n ^off для пиксела из пары пикселов. В тех случаях, когда рассчитанное значение m не является целым числом, оно может быть округлено до ближайшего большего или меньшего целого числа. Альтернативно оно может поочередно округляться до ближайшего большего и до ближайшего меньшего целого числа по мере обхода матрицы пикселов. Возможно и применение других вариантов округления, включая случайное приписывание большего или меньшего целого значения. В альтернативном варианте алгоритм может быть способен приписывать одно из значений фиксированного набора - например, соответствующее черному, белому или промежуточному значению серого с применением булевого алгоритма. При этом должно быть понятно, что после выполнения описанной операции on-пиксел в трансформированном преобразуемом изображении (т.е. элемент латентного изображения) принимает значение визуальной характеристики, которое характеризует (представляет) значения для пары пикселов, к которой он относится, или значения для пикселов, кластеризованных вокруг такой пары пикселов.

Независимо от использованных алгоритмов, значение S_n в соответствующем пикселе (р, q)S_n ^off оказывается преобразованным в S_x, причем пиксел переобозначают как (р, q)S_х ^off, где х=у-m (здесь у равняется общему количеству присутствующих оттенков серого, включая черный - см. выше операцию 3).

Таким образом, если on-пиксел в любой паре сделан белым, соответствующий off-пиксел становится черным. Если же on-пиксел сделан черным, соответствующий off-пиксел становится белым. При этом должно быть понятно, что каждый off-пиксел будет иметь такое значение визуальной характеристики, которое является комплементарным по отношению к значению on-пиксела, с которым он спарен. Таким образом, on-пиксел становится первым элементом латентного изображения пары, а off-пиксел - вторым элементом латентного изображения этой пары.

Приложение описанного алгоритма ко всей матрице пикселов генерирует первичный паттерн, который кодирует латентное изображение и скрывает исходное изображение.

8. Затем генерируют вторичный паттерн путем формирования матрицы р×q пикселов, имеющей те же размеры, что и первичный паттерн. Все пикселы, имеющие те же координаты (р, q), что и off-пикселы в первичном паттерне, делаются непрозрачными. Все пикселы в данной матрице, имеющие те же координаты (р, q), что и on-пикселы в первичном паттерне, делаются прозрачными. Получаемое при этом изображение представляет собой вторичный паттерн.

Когда вторичный паттерн наложен на первичный паттерн, или наоборот, на него накладывают первичный паттерн при точном согласовании по положению, все on-пикселы или все off-пикселы оказываются маскированными, что позволяет селективно наблюдать только другой подмассив пикселов. В результате становится видимым частичное воспроизведение либо преобразуемого изображения, либо его негатива. Следовательно, изображение оказывается декодированным. В качестве альтернативы для декодирования изображения может быть использован набор линз, которые селективно формируют изображение всех on-пикселов или всех off-пикселов.

Согласно другому предпочтительному варианту оптическая плотность пикселов в первичном паттерне (после операции 7) или в исходном изображении, или в преобразуемом изображении (после операции 1) может быть модифицирована в соответствии с алгоритмом, который производит частичное скремблирование для того, чтобы повысить скрытность характера кодирования. Данный вариант будет далее проиллюстрирован Примером 2.

Процедуры сглаживания и повышения скрытности могут быть также скомбинированы в единый процесс, в котором визуальные характеристики комплементарных пикселов (off-пикселов) рассчитывают в сочетании со сглаживанием пикселов и, если это необходимо, с учетом близлежащих пикселов. Способ сглаживания может быть модифицирован соответствующим образом. Например, для правильного установления требуемых оттенков может понадобиться выполнение сглаживания при переходе между соседними пикселами в процессе обхода всех имеющихся пикселов с учетом или без учета окружающих скрытых пикселов. Подобные специализированные алгоритмы сглаживания могут представлять собой модификации известных алгоритмов сглаживания или новые алгоритмы, разработанные для этой цели. Алгоритмы сглаживания могут быть реализованы как часть прикладной программы или как часть специализированного программного обеспечения принтера или иного устройства, используемого для воспроизведения изображений.

Первичный паттерн согласно второму предпочтительному варианту в типичном случае будет представлять собой прямоугольный массив пикселов. Однако этому паттерну может быть придана иная желательная форма. Например, первичный паттерн может иметь форму звезды.

Описанные выше методы и алгоритмы обеспечивают максимально возможный контраст и, следовательно, позволяют получить латентное изображение с максимальным возможным разрешением применительно к черно-белой картинке с серой шкалой, использующей заданное количество градаций (оттенков) серого. Использование комплементарных пар пикселов, один из которых непосредственно связан с исходным изображением, позволяет перенести в первичный паттерн максимальное количество информации из исходного или преобразуемого изображения при сохранении его скрытности.

Варианты с цветными изображениями

Способы, соответствующие этим вариантам, позволяют создать цветовые эффекты в закодированных цветных изображениях. В вариантах применительно к цветным изображениям оттенок цвета (с соответствующей насыщенностью) является той визуальной характеристикой, которая используется в качестве базы для кодирования изображения. Как и в случае черно-белых вариантов, элементы изображения являются пикселами, точками, наносимыми принтером, или самыми малыми элементами изображения, реализуемыми в выбранном способе воспроизведения.

Согласно третьему варианту первичные оттенки - это цвета, которые могут быть выделены из цветного исходного изображения различными способами, известными специалистам в данной области техники. Первичный оттенок в комбинации с другими первичными оттенками при определенной насыщенности (интенсивности) обеспечивает восприятие более широкого диапазона цветов, чем это может потребоваться для отображения преобразуемого изображения. Примерами схем, которые могут быть использованы для получения первичных оттенков, являются красный, зеленый и синий цвета в цветовой модели RGB и светло-голубой, желтый, пурпурный и черный в цветовой модели CYMK. Обе цветовые модели могут использоваться одн