圖像不變

圖像不變是指圖像特徵往往具有平移、旋轉、比例、反射、亮度等方面不變的屬性。對於圖像不變的有關屬性，Hu M. K 最早提出了不變矩的概念並用於形狀識別，同時他還推出了矩的一系列性質並證明了有關矩的平移 、 旋轉以及比例不變性 ^[1]  。這促進了圖像不變在更多領域的應用，例如在人工智能領域，利用圖像不變的有關屬性進行圖像識別以及信息安全中的數字水印。

矩特性主要表徵了圖像區域的幾何特徵，又稱為幾何矩，因為其存在旋轉、平移、標準等個性的不變特徵，所以又稱其為不變矩。在圖像處置中，多少何不變矩可以息為一個主要的特徵來表現物體，能夠據此特徵來對圖像進行分類等操作。變矩能夠描述圖像的整體性質，從而在邊緣提取、圖像匹配及目標識別中得到了廣泛的應用。不變矩的應用過程一般包括：1）選擇合適的不變矩類型；2）選擇分類器（如神經網絡、最短距離等）；3）如果是神經網絡分類器，則需要計算學習樣例的不變矩去訓練神經網絡；4）計算待識別對象的不變矩，輸入神經網絡就可得到待識別對象的類型，或者計算待識別對象不變矩與類別對象不變矩之間的距離，選擇最短距離的類別作為待識別對象的類別。

圖像識別，是指利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對像的技術。一般工業使用中，採用工業相機拍攝圖片，然後再利用軟件根據圖片灰階差做進一步識別處理，圖像識別軟件國外代表的有康耐視等，國內代表的有圖智能等。另外在地理學中指將遙感圖像進行分類的技術。圖像識別可能是以圖像的主要特徵為基礎的。每個圖像都有它的特徵,如字母A有個尖，P有個圈、而Y的中心有個鋭角等。對圖像識別時眼動的研究表明，視線總是集中在圖像的主要特徵上，也就是集中在圖像輪廓曲度最大或輪廓方向突然改變的地方，這些地方的信息量最大。而且眼睛的掃描路線也總是依次從一個特徵轉到另一個特徵上。由此可見，在圖像識別過程中，知覺機制必須排除輸入的多餘信息,抽出關鍵的信息。同時,在大腦裏必定有一個負責整合信息的機制，它能把分階段獲得的信息整理成一個完整的知覺映象。

在人類圖像識別系統中，對複雜圖像的識別往往要通過不同層次的信息加工才能實現。對於熟悉的圖形,由於掌握了它的主要特徵，就會把它當作一個單元來識別，而不再注意它的細節了。這種由孤立的單元材料組成的整體單位叫做組塊，每一個組塊是同時被感知的。在文字材料的識別中，人們不僅可以把一個漢字的筆劃或偏旁等單元組成一個組塊，而且能把經常在一起出現的字或詞組成組塊單位來加以識別。

在計算機視覺識別系統中，圖像內容通常用圖像特徵進行描述。事實上，基於計算機視覺的圖像檢索也可以分為類似文本搜索引擎的三個步驟：提取特徵、建索引build以及查詢。

種在數字化的多媒體數據中嵌入隱蔽的標記的信息隱藏技術。隨着多媒體存 儲和計算機通信技術的發展，盜版者常常以低廉的成本複製、傳播未經授權的數字產 品內容，如未經授權的歌曲、電影免費下載，未經授權的軟件免費嵌入手機平台等。 出於對利益和市場公平競爭的考慮，數字產品的所有者迫切需要解決知識產權的保 護問題。1995年NEC實驗室(Nippon Electric Company laboratory)的I.J. 考克斯 (Ingemar J. Cox)等人最早提出了數字水印的概念，以防止數字內容在解密之後被非 法拷貝、再次傳播和盜用，以及盜用後無法追溯、證明版權等問題的發生。

數字水印是信息隱藏技術的一個重要研究方向，通常包括水印嵌入和提取兩 個步驟，即通過一定算法將數字信息嵌入到圖像、聲音、視頻信號等數字載體中， 用以鑑別文件真偽和保護版權，數字信息可以是一段文字，一張圖片，也可以是一 段代碼。數字水印技術將一些數字標識信息直接嵌入數字載體當中，但不過多影 響原載體品質，也不易被用户察覺。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確 認原始創建者、購買者、判斷載體是否被篡改、傳送隱秘信息等目的。當用於打擊 侵犯知識產權犯罪時，通過合法程序提取的數字水印可作為電子證據證明犯罪 事實。

數字水印技術主要包括四個特徵：①隱蔽性。數字水印應是不可感知的，而且不 會影響載體的正常使用，不會降低品質。②安全性。數字水印信息本身應是安全的， 難以篡改或偽造。③魯棒性。在經歷多種信號處理後，數字水印仍能保持部分完整 性並能被準確鑑別。④嵌入容量。載體在不發生質變的前提下可嵌入的水印信息量 大小。嵌入的水印信息必須足以證明多媒體內容的版權信息，有利於解決版權糾紛， 保護數字產權合法擁有者的利益。

隨着數字水印技術的發展，數字水印的應用領域也得到了擴展，除傳統領域的版 權保護、隱藏標識、認證外，數字水印可用於電子商務、在線或離線的分發多媒體內 容、大規模的廣播服務，以及在醫學、製圖、數字成像、數字圖像監控、多媒體索引和基 於內容的檢索等領域得到應用。未來，數字水印的安全不可見通信將在ID卡、信用 卡、ATM卡以及國防情報部門得到廣泛的應用 ^[2]  。