1.緒論
隨著電腦科技發展迄今，個人電腦之普及率已經相當的高，已成為許多人日常生活所使用的重要工具之一；應用電腦數位技術把彩色圖畫卡片轉為0與1的數位信號，透過數位編碼將彩色圖畫做適當的隱藏。所謂資訊隱藏( information hiding )，就是將資訊隱藏於另一份媒體之中，通常稱此媒體為掩護媒體(cover-media)，隱藏的動作稱為嵌入 (embedding)，掩護媒體經嵌入資訊後變成一份偽裝媒體 (stego-media) [1]。
彩色圖畫卡片在製做時，是直接在卡片上留下所欲傳達的訊息，這樣的卡片讓人一眼即可看穿，內容不具有隱密性，應用疊紋技術(moiré technology)於彩色圖像編碼遮蔽，製作出饒負趣味的魔術圖案，一方面可應用在資料隱藏如密碼鑰匙、鈔票防偽等…方面；另一方面可應用在休閒娛樂、紀念性圖片等…方面。
2.背景研究
2.1最低有意義位元(least significant bit(s) ,LSB)
最低有意義位元[2] 是最早被開發出來且是使用最為廣泛的嵌入技術。對於灰階圖像，通常是用 8 個位元 (bit) 來表示每一個像素 (pixel) 的明亮程度，即是所謂的灰階值 (gray-value)。將圖像資訊嵌入至最低位元，對掩護圖像 (cover-image) 的圖像品質影響最小，其嵌入容量為圖像檔案大小的八分之一。使用最低有意義位元電子浮印技術的優點是非常的簡單快速而且容易製作；但是相對的它的缺點是嵌入的資訊完全沒有強韌性。
2.2離散餘弦轉換 (Discrete Cosine Transformation, DCT)
離散餘弦轉換[3] 是屬於區段基礎的處理，大部分圖像及圖像壓縮藉由 JPEG， MPEG或H.261/263標準來處理，其方法是利用DCT的基礎技術，使用DCT來作電子浮水印處理是相當的合宜。
離散餘弦轉換方法是把訊號經由運算將空間域轉換為頻域，也就是將數位圖像進行運算轉換成另一資料格式的方法。利用DCT轉換作浮水印嵌入，一個圖檔會被分割成兩個變動大小的同質性區塊，首先計算DCT包含於N×N個區塊(Block)再選擇一對互相作用的鑰匙(Key)依規則嵌入載體。使用DCT作浮印處理的好處是具有強韌性而且不會降低視覺的品質，但運算較為繁瑣複雜。
2.3視覺密碼技術(visual cryptography)
Naor和Shamir[4]在1994年提出所謂視覺密碼技術，是一種可以將秘密圖片分解成多張無意義的子圖片，使得滿足足夠張數的子圖片才能將原有秘密圖片還原的一種密碼技術。以(t, n)秘密分享為例：將秘密圖形轉化為n張投影片，使得超過t（包含t）張投影片即可將其秘密圖片還原，而擁有t - 1張投影片並無法得知原有秘密圖像之資訊。
3.研究目的
本文旨在利用數位多媒體的技術，以BCB應用程式為主幹，結合疊紋原理的應用，透過色彩學的色調調置，把彩色圖像的隱藏融入掩護媒體並且靈活變化安排彩色掩護媒體。
本文研究目的有三：
一、無法經由單張偽裝圖像靠人類視覺直接察覺到該彩色機密圖像的存在，加強彩色圖像資料之保護。
二、在傳遞的過程中不必擔心資料遭人窺視，達到資料保密的安全性。
三、開發多樣形式、生動活潑的彩色疊紋圖像，得以增加生活趣味。
4.理論探討
本技術主要是應用疊紋理論、曼色爾顏色系統及像素擴張法，將彩色機密圖像藏入另一個具有意義但不較引起重視的彩色圖像之中。
4.1疊紋
疊紋[5]為一個法國字，原意是在形容一個屏風疊加的效果，現在則常用來表示絲綢的圖案，在有些時候許多人也許都注意到屏風和絲綢衣服所形成的疊紋圖案，這些圖案是因為兩組以上間隔相接近的細線互相疊加而形成的，而光源則可以是穿透式的，也可以是反射式的，這時我們可以看出疊紋的圖案出現了大的明帶和暗帶，明帶出現的原因便在於細線的間隔區同時的出現在一起的結果，而暗帶出現的原因則是因為細線的條紋區同時出現在一起。
4.2曼色爾分色方法
曼色爾色相環[6]由圖1的紅（R）、黄紅（YR）、黄（Y）……等10個主要色相組成,每個色相又劃分 10個等分,其中5為主要色相(如標準的紅是5R、黄是5Y)，共分100個色相，如圖1所示。
圖1： 曼色爾色相環
曼色爾色立體的中心軸（N）由下到上為：黑→灰→白的明暗系列構成，並以此為彩色系各色的明度標尺，以黑(BK或BL)為0級，而白(W)為10級，共11級明度。中心軸至表層横向水平線為純度軸，以漸增的等間隔均分為若干純度等級，由於純色相中各色純度值高低不一，這就使色立体中各純色相與中心軸水平距離長短不一，如圖2所示。
圖2：曼色爾色立体
4.3彩色模型
彩色模型的用途是用某種標準來指定彩色，其中大約分成硬體導向及應用導向；用於影像處理有RGB、CHYK、YIQ和HSI模型[7]。
4.31RGB彩色模型
依Young -Helmholtz 之假說，視覺感觀存在三種基本色之感受視神經。經光傳至視神經，刺激腦部而產生色的感覺，而這三種分光要素是紅、綠、藍的感受作用，此謂光的三原色。此三個顏色稱為光的三原色(RGB)，就是紅(red)，綠(green)，藍(blue)。這三種光線的混合幾乎可以表示出所有的顏色，因此電腦用RGB三個數值的大小來標示顏色，每個顏色用8bit來記錄，可以有0~255，共256種亮度的變化，RGB三種可構成一千六百多萬種變化的 24 bit全彩。光線是越加越亮，因此兩兩混合可以得到更亮的中間色，三種紅、綠、藍等量相加可得到白色。
補色是指完全不含另一種顏色，例如黃色一定是由紅綠兩色合成，完全不含藍色。因此黃色稱為藍色的補色，從色相圖中可以看到兩個補色隔著白色相對。將兩個補色相加會得到白色，如圖3所示。
圖3： RGB三原色
4.3.2CMYK彩色模型
顏料的特性剛好和光線相反，顏料是吸收光線，而不是增強光線，因此顏料的三原色必須是可以個別吸收紅、綠、藍的顏色，也就是紅綠藍的補色：青(cyan)、洋紅(magenta)與黃色(yellow)，以濃度0~100%來表示。
理論上將印刷三原色混合之後，應該可以將紅綠藍光通通吸收而得到黑色，只是現實生活中並找不到這種光線吸收、反射特性都十分完美的顏料，將三種顏色混合後還是會有些許光線反射出來，而呈現暗灰色或深褐色。事實上除了黑色外，用顏料三原色也無法混和出許多暗色系的顏色，為了彌補這個缺點，因此實際印刷的時候會額外加入黑色的顏料，以解決無法產生黑色的問題。因此就有所謂CMYK的色彩模式，K表示黑色，如圖4。
圖4： CMYK色彩
5.方法概念
5.1疊紋圖像技術動作原理
5.1.1利用近似色調的圖像為遮罩對彩色圖像做隱藏
根據曼色爾的分色方法找出色調分布較相近的機密彩色圖像與偽裝圖像，再以色調相似彩色圖像作為偽裝圖像，透過電腦的運算，將機密彩色圖像分別藏入兩張不具意義的偽裝彩色圖像之中[8,9,10]。
假設圖像之信號如下：
S＝{s(i,j)|0≦i<N, 0≦j<N}，s(i,j)
{0~255}，
(1)
Nr＝{n(i,j)|0≦i<M, 0≦j<M}，n(i,j){0~255}，r=0,1,2,3. (2)
H＝{h(i,j)|0≦i<K, 0≦j<K}，h(i,j){0~255}， (3)
A＝{a(i,j)|0≦i<O, 0≦j<O}，a(i,j){0~255}， (4)
B＝{b(i,j)|0≦i<P, 0≦j<P}，b(i,j){0~255}，
(5)
其中S代表原始圖像，Nr代表雜訊圖像，H代表遮罩圖像，i代表圖像的列，j代表圖像的行；原始圖像的大小為N×N，雜訊圖像的大小為M×M，遮罩圖像的大小為K×K，兩張互補的疊紋圖像A、B其圖像的大小分別為O×O、P×P，本技術採用RGB彩色模型時，每一像素值的範圍為0~255；採用CMYK彩色模型時，每一像素值的範圍為0~100。
5.1.2應用像素擴張法產生疊紋圖像
利用像素擴張法將機密彩色圖像放大使偽裝圖像更混亂，增加其雜訊使兩張不具意義的偽裝彩色圖像更模糊，達到隱藏彩色圖像的目的[11,12]，如圖5所示。
圖5：像素擴張法
5.1.3 2×2像素擴張法產生疊紋影像
s(i,j)＝a(i,j)＋ b(i,j) (6)
a(i,j)＝
(7)
b(i,j)＝
(8)
其中n1(2i,2j)、 n2(2i＋1,2j＋1)為雜訊影像。
5.2疊紋圖像技術動作順序
本研究可將圖像處理成為隱藏圖案之疊紋圖像，其動作順序如下：
輸入：原始圖形
輸出：疊紋圖形
步驟1：
打開『疊紋圖像技術』之圖像處理功能，輸入原始圖形。
步驟2：
系統進行圖像處理，使用疊紋原理來編碼及解碼。
步驟3：
利用雜訊形式選擇裝置，將原始圖形導入互補的雜訊圖形。
步驟4：
採取CMYK 彩色模型作顏色分張套印，由各張相對應之像素合成所需圖像。
步驟5：
將兩張彩色圖印出，如以白紙印出則需影印成透明投影片。
步驟6：
再將其疊合，即出現使用者之圖像。
