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CN118175240A - 一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏与显示方法 - Google Patents

一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏与显示方法 Download PDF

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CN118175240A
CN118175240A CN202410284206.5A CN202410284206A CN118175240A CN 118175240 A CN118175240 A CN 118175240A CN 202410284206 A CN202410284206 A CN 202410284206A CN 118175240 A CN118175240 A CN 118175240A
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刘国栋
张蔚琳
杨琛
庙存斌
李志健
郭凌华
孟卿君
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Shaanxi University of Science and Technology
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Shaanxi University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏与显示方法，通过新建背景图像，在位图模式下对载体图像进行半色调加网操作得到光栅化的背景图像，同样在位图模式下对隐藏信息进行半色调加网操作，再将其嵌入到半色调背景图像中，并进行相应处理，得到半色调信息隐藏图像；根据隐藏图像的相关参数设计得到匹配的解码光栅；通过将生成的解码光栅复合到半色调信息隐藏图像上进行隐藏信息再现。该方法与传统的半色调信息隐藏方法不同，通过位移光栅的方式为防伪信息隐藏提供了新的思路，增强信息隐藏效果。

Description

一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏与显示方法
技术领域
本发明属于信息安全领域，用于保障公共利益和市场秩序，具体涉及一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏与显示方法。
背景技术
印刷防伪技术的发展可以追溯到对伪造和假冒问题的关注。随着科技的不断进步和社会经济的发展，伪造和假冒活动日益猖獗，特别是在货币、证券、身份证件等领域，对于保障公共利益和市场秩序具有重要意义。印刷技术的不断进步为防伪提供了更多选择。高精度的印刷设备和先进的印刷工艺可以实现细微的图案、文字和特殊效果的输出。例如，微型文字、隐形图案、彩色纤维等，使得伪造难度增加。印刷防伪技术从材料、印刷、检测到信息管理等方面不断演进和创新，为提高产品安全性、保护知识产权和维护市场秩序提供了强有力的支持。同时，随着科技的发展，印刷防伪技术也在不断改进和完善，以适应日益复杂和多样化的伪造和假冒活动。
新材料、新工艺和新设备的出现为印刷防伪技术的研究提供了新的可能性。高精度的印刷设备、特殊性能的墨水和纸张材料，以及先进的图像处理和检测设备，为实现更高水平的防伪效果提供了技术基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏与显示方法，利用该制作方法所得的图像具有更高的信息隐蔽性与防复制性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，包括以下步骤：
步骤一：在Photoshop软件中新建一个颜色模式为CMYK的背景图像；
步骤二：选择背景图像的C、M、Y、K前景色填充率并填充颜色，将填充后的图像进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，再将分离后不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数L和加网角度α，网点形状选择线形，将半色调加网操作完成后的4幅背景图像转化为灰度图像，把该半色调背景图像作为载体光栅；
步骤三：将含有待隐藏信息的彩色图像颜色模式设置为CMYK，然后进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，将不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数L和加网角度α，将半色调加网操作完成后的4幅图像转化为灰度图像，得到半色调隐藏信息图像，把该半色调隐藏信息图像作为隐藏信息分别嵌入到步骤二中色版对应的载体光栅中，完成隐藏信息变化处理；
步骤四：将完成隐藏信息变化处理的图像进行CMYK颜色模式的通道合并，完成信息的隐藏设置，得到信息隐藏后的彩色图像。
进一步地，所述步骤一中背景图像的尺寸为(1～10)cm×(1～10)cm，输出分辨率为800-2400dpi。
进一步地，所述步骤二中前景色填充率为25％-70％。
进一步地，所述步骤二中加网线数L为70-150lpi，加网角度α为15°、45°、75°或90°，网点形状选择直线形。
进一步地，所述步骤二中背景图像转化为灰度图像的转化比例为1。
进一步地，所述步骤三中含有待隐藏信息的彩色图像尺寸与步骤一中背景图像尺寸相同。
进一步地，所述步骤三中嵌入的步骤包括：选中隐藏信息区域的网点，对隐藏信息进行微量位移，微量位移的距离按以下公式计算得到：
公式中：X、Y分别为隐藏信息的横向和纵向位移量，Pl为背景图像的横向分辨率，Pc为背景图像的纵向分辨率，L为背景图像加网线数，α为背景图像加网角度，Tr和Dr分别表示线型网点的周期和线宽，[]代表取整运算。
一种将上述可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法隐藏后的图像显示的方法，包括以下步骤：在Photoshop中新建一个颜色模式为灰度的背景图像，对背景图像进行前景色填充，前景色填充率与步骤二中相同，将背景图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网参数与步骤二中的参数相同，将半色调加网操作完成后的背景图像转化为灰度图像得到半色调背景图像，半色调背景图像为解码光栅，将解码光栅复合到步骤四中信息隐藏后的彩色图像上，使得隐藏信息再现。
进一步地，对所述对半色调背景图像的白色区域的边界进行提取，除去白色区域，得到对应的解码光栅。
进一步地，将所述解码光栅复合时进行步骤三的微量位移距离的位移。
相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用Photoshop平台实现，通过新建背景图像，对背景图像进行半色调加网操作得到载体光栅，随后同样对含有待隐藏信息的彩色图像进行半色调加网操作，再将其嵌入到载体光栅中，完成隐藏信息变化处理，得到半色调信息隐藏后的彩色图像。半色调技术是一种将连续色彩的图像转化为由黑白像素组成的图像的技术，可以利用人眼的视觉特性，通过像素的排列和灰度的变化来表达出细腻的色彩层次和阴影效果，同时半色调图像具有良好的复制性和抗伪造性，为产品提供独特的防伪特征，半色调图像的复制和篡改难度较大，使得伪造者难以复制或篡改产品上的防伪图案，从而能提升产品的防伪性能。
(2)本发明根据隐藏图像的相关参数设计得到解码光栅；通过将解码光栅复合到信息隐藏后的彩色图像上进行隐藏信息再现，操作简单，实用性强。
进一步地，本发明在将半色调隐藏信息图像嵌入载体光栅中时，进行微量位移，这种对载体光栅进行位移是对半色调网点的一种新的处理方式，为防伪信息隐藏提供了新的思路，且在线性光栅上操作相比于常规网点的位移对于图像的隐藏效果更为出色，能进一步增强信息隐藏效果和防复制能力。
附图说明
图1为本发明流程图；
图2为本发明实施例1含有待隐藏信息的彩色图像；
图3为本发明实施例1信息隐藏后的图像；
图4为本发明实施例1对应参数的显隐光栅；
图5为本发明实施例1隐藏信息再现效果图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏与显示方法，包括以下步骤：
步骤一、制作原始载体图像：在Photoshop软件中新建一个尺寸为(1～10)cm×(1～10)cm，输出分辨率为800-2400dpi，颜色模式为CMYK的文件，得到原始载体图像，将该原始载体图像作为背景图像。
步骤二、分离色板和加网：选择背景图像的C、M、Y、K前景色填充率并填充颜色，前景色填充率为25％-70％；将填充后的图像进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，再将分离后不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数L和加网角度α，网点形状选择线形，其中加网线数为70-150lpi，加网角度为45°，网点形状选择直线形；将半色调加网操作完成后的4幅背景图像转化为灰度图像，转换比例为1，形成半色调背景图像，把该半色调背景图像作为载体光栅。
由于人眼视觉低通滤波特性的研究表明：在0°到90°的角度范围内人眼对45°角度上距离的变化视觉敏感度最差，从该角度向两边扩展，离45°越远视觉敏感度越大，0°和90°最敏感。所以相比其他角度印刷品的信息隐藏，在45°色版中的隐藏效果最佳，人眼最不易察觉，所以选择加网角度为45°，网点形状选择直线形，形成半色调图像。
步骤三、对隐藏的信息进行处理：与步骤二中的操作相同，将含有隐藏信息的彩色图像颜色模式设置为CMYK，然后进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，将不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数L和加网角度α，网点形状选择线形，将半色调加网操作完成后的4幅图像转化为灰度图像，得到半色调隐藏信息图像，把该半色调隐藏信息图像作为隐藏信息分别嵌入到步骤二中色版对应的载体光栅中，进行隐藏信息的变化处理；
隐藏信息为(1～10)cm×(1～10)cm颜色模式为CMYK的图像，将隐藏信息嵌入载体光栅步骤包括：选中隐藏信息区域的网点，对隐藏信息进行微量位移，微量位移的距离按以下公式计算得到：
公式中：X、Y分别为隐藏信息的横向和纵向位移量，Pl为背景图像的横向分辨率，Pc为背景图像的纵向分辨率，L为背景图像加网线数，α为背景图像加网角度，其中Tr和Dr分别表示线型网点的周期和线宽，[]代表取整运算；
步骤四、通道合并，完成隐藏：将完成隐藏信息的变化处理的图像进行CMYK颜色模式的通道合并，得到含有隐藏信息的彩色图像，完成信息的隐藏设置；
步骤五、隐藏信息再现：在Photoshop中再新建一个尺寸为(1～10)cm×(1～10)cm，输出分辨率为800-2400dpi，颜色模式为灰度的文件，作为背景图像2，对背景图像2进行前景色填充，前景色填充率为25％-70％；然后将背景图像2在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网参数与步骤二中的参数相对应，将半色调加网操作完成后的背景图2像转化为灰度图像得到半色调背景图像2，对半色调背景图像2的白色区域的边界进行提取，除去白色区域，得到对应的解码光栅，将解码光栅复合到步骤四的含有隐藏信息的图像上，通过步骤三计算出的微量位移使得隐藏信息再现。
实施例1：
步骤一、制作原始载体图像：在Photoshop软件中新建一个颜色模式为CMYK、尺寸为6cm×6cm，输出分辨率为2100dpi的背景图像。
步骤二、分离色板和加网：对得到的背景图像进行前景色填充，前景色填充率为30％，然后进行分离通道操作，分离出4幅不同色板的图像，分别在位图模式下对4幅图像进行半色调加网操作，设置加网线数为75lpi，加网角度为45°，网点形状选择直线形，将完成半色调加网操作后的4幅背景图像转化为灰度图像，转换比例为1，形成4幅半色调背景图像，把该半色调背景图像作为载体光栅。
步骤三、对隐藏信息图像处理：与步骤二中的操作相同，将如图2所示的待隐藏信息图像颜色模式设置为CMYK，然后进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，将不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数为75lpi，加网角度为45°，网点形状选择直线形，将半色调加网操作完成后的4幅图像转化为灰度图像，得到半色调隐藏信息图像，把该4幅半色调隐藏信息图像作为隐藏信息分别嵌入到步骤二中色版对应的载体光栅中，进行隐藏信息的变化处理；
将隐藏信息嵌入载体光栅步骤包括：选中隐藏信息区域的网点，对隐藏信息进行微量位移，微量位移的位移距离按以下公式计算得到：
公式中：X、Y分别为隐藏信息的横向和纵向位移量，Pl为背景图像的横向分辨率，Pc为背景图像的纵向分辨率，L为背景图像加网线数75lpi，α为背景图像加网角度45°，Tr和Dr分别表示线型网点的周期和线宽，[]代表取整运算，根据上述公式带入相应参数，算出横向和纵向位移量。
步骤四、通道合并，完成隐藏：将完成隐藏信息的变化处理的图像进行CMYK颜色模式的通道合并，得到含有隐藏信息的彩色图像，如图3所示，完成信息的隐藏设置。
步骤五、隐藏信息再现：在Photoshop中新建尺寸为6cm×6cm，输出分辨率为2100dpi，颜色模式为灰度的图像2，对得到的图像进行前景色填充，前景色填充率选择30％，然后在位图模式下进行半色调加网操作，加网线数75lpi，加网角度为45°，网点形状选择直线形，形成半色调图像2，将所得到的半色调图像2对白色区域的边界进行提取，除去白色区域，得到对应的解码光栅，如图4所示，将解码光栅叠加到图3上，进行微量位移显示出隐藏图像，如图5所示。
实施例2：
步骤一、制作原始载体图像：在Photoshop软件中新建一个颜色模式为CMYK、尺寸为10cm×10cm，输出分辨率为800dpi的背景图像。
步骤二、分离色板和加网：对得到的背景图像进行前景色填充，前景色填充率为70％，然后进行分离通道操作，分离出4幅不同色板的图像，分别在位图模式下对4幅图像进行半色调加网操作，设置加网线数为150lpi，加网角度为90°，网点形状选择直线形，将完成半色调加网操作后的4幅背景图像转化为灰度图像，转换比例为1，形成4幅半色调背景图像，把该半色调背景图像作为载体光栅。
步骤三、对隐藏信息图像处理：与步骤二中的操作相同，将待隐藏信息图像颜色模式设置为CMYK，然后进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，将不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数为150lpi，加网角度为90°，网点形状选择直线形，将半色调加网操作完成后的4幅图像转化为灰度图像，得到半色调隐藏信息图像，把该4幅半色调隐藏信息图像作为隐藏信息分别嵌入到步骤二中色版对应的载体光栅中，进行隐藏信息的变化处理；
将隐藏信息嵌入载体光栅步骤包括：选中隐藏信息区域的网点，对隐藏信息进行微量位移，微量位移的位移距离按以下公式计算得到：
公式中：X、Y分别为隐藏信息的横向和纵向位移量，Pl为背景图像的横向分辨率，Pc为背景图像的纵向分辨率，L为背景图像加网线数150lpi，α为背景图像加网角度90°，Tr和Dr分别表示线型网点的周期和线宽，[]代表取整运算，根据上述公式带入相应参数，算出横向和纵向位移量。
步骤四、通道合并，完成隐藏：将完成隐藏信息的变化处理的图像进行CMYK颜色模式的通道合并，得到含有隐藏信息的彩色图像，完成信息的隐藏设置。
步骤五、隐藏信息再现：在Photoshop中新建尺寸为10cm×10cm，输出分辨率为800dpi，颜色模式为灰度的图像2，对得到的图像进行前景色填充，前景色填充率选择70％，然后在位图模式下进行半色调加网操作，加网线数150lpi，加网角度为90°，网点形状选择直线形，形成半色调图像2，将所得到的半色调图像2对白色区域的边界进行提取，除去白色区域，得到对应的解码光栅，将解码光栅叠加到步骤四得到的彩色图像上，进行微量位移显示出隐藏图像。
实施例3：
步骤一、制作原始载体图像：在Photoshop软件中新建一个颜色模式为CMYK、尺寸为1cm×1cm，输出分辨率为2400dpi的背景图像。
步骤二、分离色板和加网：对得到的背景图像进行前景色填充，前景色填充率为25％，然后进行分离通道操作，分离出4幅不同色板的图像，分别在位图模式下对4幅图像进行半色调加网操作，设置加网线数为70lpi，加网角度为15°，网点形状选择直线形，将完成半色调加网操作后的4幅背景图像转化为灰度图像，转换比例为1，形成4幅半色调背景图像，把该半色调背景图像作为载体光栅。
步骤三、对隐藏信息图像处理：与步骤二中的操作相同，将待隐藏信息图像颜色模式设置为CMYK，然后进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，将不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数为70lpi，加网角度为15°，网点形状选择直线形，将半色调加网操作完成后的4幅图像转化为灰度图像，得到半色调隐藏信息图像，把该4幅半色调隐藏信息图像作为隐藏信息分别嵌入到步骤二中色版对应的载体光栅中，进行隐藏信息的变化处理；
将隐藏信息嵌入载体光栅步骤包括：选中隐藏信息区域的网点，对隐藏信息进行微量位移，微量位移的位移距离按以下公式计算得到：
公式中：X、Y分别为隐藏信息的横向和纵向位移量，Pl为背景图像的横向分辨率，Pc为背景图像的纵向分辨率，L为背景图像加网线数70lpi，α为背景图像加网角度15°，Tr和Dr分别表示线型网点的周期和线宽，[]代表取整运算，根据上述公式带入相应参数，算出横向和纵向位移量。
步骤四、通道合并，完成隐藏：将完成隐藏信息的变化处理的图像进行CMYK颜色模式的通道合并，得到含有隐藏信息的彩色图像，完成信息的隐藏设置。
步骤五、隐藏信息再现：在Photoshop中新建尺寸为1cm×1cm，输出分辨率为2400dpi，颜色模式为灰度的图像2，对得到的图像进行前景色填充，前景色填充率选择25％，然后在位图模式下进行半色调加网操作，加网线数70lpi，加网角度为15°，网点形状选择直线形，形成半色调图像2，将所得到的半色调图像2对白色区域的边界进行提取，除去白色区域，得到对应的解码光栅，将解码光栅叠加到步骤四得到的彩色图像上，进行微量位移显示出隐藏图像。
实施例4：
步骤一、制作原始载体图像：在Photoshop软件中新建一个颜色模式为CMYK、尺寸为4cm×4cm，输出分辨率为2000dpi的背景图像。
步骤二、分离色板和加网：对得到的背景图像进行前景色填充，前景色填充率为50％，然后进行分离通道操作，分离出4幅不同色板的图像，分别在位图模式下对4幅图像进行半色调加网操作，设置加网线数为130lpi，加网角度为75°，网点形状选择直线形，将完成半色调加网操作后的4幅背景图像转化为灰度图像，转换比例为1，形成4幅半色调背景图像，把该半色调背景图像作为载体光栅。
步骤三、对隐藏信息图像处理：与步骤二中的操作相同，将待隐藏信息图像颜色模式设置为CMYK，然后进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，将不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数为130lpi，加网角度为75°，网点形状选择直线形，将半色调加网操作完成后的4幅图像转化为灰度图像，得到半色调隐藏信息图像，把该4幅半色调隐藏信息图像作为隐藏信息分别嵌入到步骤二中色版对应的载体光栅中，进行隐藏信息的变化处理；
将隐藏信息嵌入载体光栅步骤包括：选中隐藏信息区域的网点，对隐藏信息进行微量位移，微量位移的位移距离按以下公式计算得到：
公式中：X、Y分别为隐藏信息的横向和纵向位移量，Pl为背景图像的横向分辨率，Pc为背景图像的纵向分辨率，L为背景图像加网线数130lpi，α为背景图像加网角度75°，Tr和Dr分别表示线型网点的周期和线宽，[]代表取整运算，根据上述公式带入相应参数，算出横向和纵向位移量。
步骤四、通道合并，完成隐藏：将完成隐藏信息的变化处理的图像进行CMYK颜色模式的通道合并，得到含有隐藏信息的彩色图像，完成信息的隐藏设置。
步骤五、隐藏信息再现：在Photoshop中新建尺寸为4cm×4cm，输出分辨率为2000dpi，颜色模式为灰度的图像2，对得到的图像进行前景色填充，前景色填充率选择50％，然后在位图模式下进行半色调加网操作，加网线数130lpi，加网角度为75°，网点形状选择直线形，形成半色调图像2，将所得到的半色调图像2对白色区域的边界进行提取，除去白色区域，得到对应的解码光栅，将解码光栅叠加到步骤四得到的彩色图像上，进行微量位移显示出隐藏图像。
本发明通过位移隐藏信息光栅达到嵌入隐藏信息的目的，再复合匹配的解码光栅获取隐藏信息，利用该制作方法所得的图像提高了隐藏信息的隐蔽性与防复制性。

Claims (10)

1.一种可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在Photoshop软件中新建一个颜色模式为CMYK的背景图像；
步骤二：选择背景图像的C、M、Y、K前景色填充率并填充颜色，将填充后的图像进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，再将分离后不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数L和加网角度α，网点形状选择线形，将半色调加网操作完成后的4幅背景图像转化为灰度图像，把该半色调背景图像作为载体光栅；
步骤三：将含有待隐藏信息的彩色图像颜色模式设置为CMYK，然后进行分离通道操作，分离后得到4幅不同色板的图像，将不同色板的图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网线数L和加网角度α，将半色调加网操作完成后的4幅图像转化为灰度图像，得到半色调隐藏信息图像，把该半色调隐藏信息图像作为隐藏信息分别嵌入到步骤二中色版对应的载体光栅中，完成隐藏信息变化处理；
步骤四：将完成隐藏信息变化处理的图像进行CMYK颜色模式的通道合并，完成信息的隐藏设置，得到信息隐藏后的彩色图像。
2.根据权利要求1所述的可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，其特征在于，所述步骤一中背景图像的尺寸为(1～10)cm×(1～10)cm，输出分辨率为800-2400dpi。
3.根据权利要求1所述的可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，其特征在于，所述步骤二中前景色填充率为25％-70％。
4.根据权利要求1所述的可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，其特征在于，所述步骤二中加网线数L为70-150lpi，加网角度α为15°、45°、75°或90°，网点形状选择直线形。
5.根据权利要求1所述的可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，其特征在于，所述步骤二中背景图像转化为灰度图像的转化比例为1。
6.根据权利要求1所述的可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，其特征在于，所述步骤三中含有待隐藏信息的彩色图像尺寸与步骤一中背景图像尺寸相同。
7.根据权利要求1所述的可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法，其特征在于，所述步骤三中嵌入的步骤包括：选中隐藏信息区域的网点，对隐藏信息进行微量位移，微量位移的距离按以下公式计算得到：
公式中：X、Y分别为隐藏信息的横向和纵向位移量，Pl为背景图像的横向分辨率，Pc为背景图像的纵向分辨率，L为背景图像加网线数，α为背景图像加网角度，Tr和Dr分别表示线型网点的周期和线宽，[]代表取整运算。
8.一种将权利要求1-7任一可用于实现全阶调彩色图像信息的隐藏方法隐藏后的图像显示的方法，其特征在于，包括以下步骤：在Photoshop中新建一个颜色模式为灰度的背景图像，对背景图像进行前景色填充，前景色填充率与步骤二中相同，将背景图像在位图模式下进行半色调加网操作，设置加网参数与步骤二中的参数相同，将半色调加网操作完成后的背景图像转化为灰度图像得到半色调背景图像，半色调背景图像为解码光栅，将解码光栅复合到步骤四中信息隐藏后的彩色图像上，使得隐藏信息再现。
9.根据权利要求8所述的隐藏后的图像显示的方法，其特征在于，对所述对半色调背景图像的白色区域的边界进行提取，除去白色区域，得到对应的解码光栅。
10.根据权利要求8所述的隐藏后的图像显示的方法，其特征在于，将所述解码光栅复合时进行微量位移距离的位移。
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