印刷量子点点阵信息可靠性编解码算法

针对解决以印刷量子点为载体的信息点阵图像在印刷与传输的过程中所导致的信息点丢失与泄露等问题，设计了一种可靠性编解码算法。该算法采用hash标识 + 卷积码 + 交织编码 + 盲同步等多码合一的组合编码方式将得到的码流数据进行串并变换生成印刷量子点点阵图像，并以半色调网点的方式植入到载体图像中。经实验测试，该组合方式所得到的点阵图像相比较于BCH编码随机性更高，具有更加突出的检纠错能力，信息解码识读速率更高。该算法能够有效应解决印刷量子点防伪图像因漏印、污损等产生的随机性错误和突发性错误，提高信息传输的可靠性，使其在信息防伪领域拥有广阔的发展前景。

在印刷信息防伪领域中， 印刷量子点[1] [2]是不可再分的最小印刷单元， 其印刷网点的大小通常为微米级。将图像、文本、标签等各类信息经数字规范化后生成伪随机分布的印刷量子点点阵并以半色调技术[3] [4] [5]记录在承印物上，根据人眼的低通特性，在一定距离下，观察到的半色调图像局部平均灰度近似于原始图像的局部平均灰度值，从而达到信息隐藏和抗复制防伪功能。

基于印刷量子点的防伪图像因载体图像背景与印刷、传输信道环境的复杂性，接收端很难获得完备的印刷量子点点阵信息。因此，利用通信系统中可靠性编解码技术来提高印刷量子点隐藏信息的识读可靠性成为印刷信息防伪领域的研究热点。Cheonshik Kim [6]等人利用汉明码来提高隐藏数据在半色调图像中的嵌入率，实现了在满足可分离可逆数据隐藏在加密图像中使图像失真度较低。Kumar [7]等人将SHA-256 哈希加密算法和BCH 码应用于图像信息加密， 在椒盐噪声攻击的情况下仍然可以恢复秘密数据和载体图像。

Yuxia Sun [8]等人将图像的像素复制为两幅图像， 水印通过综合征编码改变每个块的一个像素后嵌入到第一封面图像中，并通过位替换嵌入到第二封面图像中的基于矩阵嵌入的加密半色调图像方法，该方法能够在低失真的情况下实现高嵌入容量。Xiaolin Yin [9]等人利用4 × 4 模式的统计特征和每个图像中的状态序列，动态构建DESG，并根据其匹配最长的公共子序列对秘密消息进行编码，状态序列由不同变化的状态模式之间的马尔可夫跃迁嵌入， 在相同数量的可嵌入像素或图案下提高了嵌入效率， 并且通过翻转较少的像素降低了视觉失真。Zhu 等[10]研究了一种基于BCH 码与奇偶校验码结合的信息防伪与信息隐藏算法，得到的图像是基于3 像素 × 3 像素的空域点阵防伪图像，实现了较好的信息嵌入率，但是信息隐藏的效果和检纠错能力稍差。Yujun Wang [11] [12]先后提出了基于二维奇偶校验码 + BCH 码 + 交织编码 + 帧同步组合方式与DES 加密 + 二维奇偶校验编码 + TURBO 编码 + Arnold 伪随机置乱的印刷量子点信息防伪与隐藏算法，其算法的信息识读速率和检纠错能力都有待进一步提升。

针对如何提高算法的检纠错能力与信息点阵的嵌入率，本文提出了一种基于卷积码的印刷量子点信息隐藏算法。该算法结合hash 标识、交织编码、卷积码、伪随机信息置乱和信息调制实现用印刷量子点记录信息数据。