[发明专利]用于数字数据提取的估计图像的几何变换的信号处理器和方法

说明书

信号处理设备和方法估计图像信号的几何变换。从变换候选的种子集合中，直接最小二乘法将种子变换候选应用于参考信号，然后测量变换后的参考信号和其中参考信号被编码的图像信号之间的相关性。几何变换候选包括差分缩放和剪切，这对于近似透视变换是有用的。对于每个候选，在图像信号中鉴别参考信号特征的更新坐标，并将其作为输入提供给最小二乘法以计算对变换候选的更新。只要变换的更新提供更好的相关性，该方法就迭代。在该过程结束时，该方法基于相关性的进一步分析以及其他结果来鉴别几何变换或最佳变换集合。在更新坐标和测量相关性的过程中，利用相位特征。在图像中编码数字数据之后，几何变换用作图像的几何失真的近似，并且用于补偿这种失真以便于从图像中提取嵌入的数字消息。由于近似中的误差，所以确定信号置信度度量并将其用于对从图像中提取的消息符号估计值进行加权。

相关申请数据

在美国，本申请要求2015年7月16日提交的美国临时申请第62/193,479号和2015年7月31日提交的美国临时申请第62/199,710号的权益。本申请还涉及2011年9月2日提交的美国专利申请13/224,608，它要求2010年9月3日提交的美国专利申请61/380,180的权益。

技术领域

本发明涉及信号处理，并且特别涉及在信号检测、鉴别、信号匹配和识别等应用场合使用的确定信号之间的变换的信号处理。

背景技术

有许多种信号处理应用场合需要准确且高效地计算待检信号和参考信号之间的仿射变换。对图像信号检测和识别应用场合而言，情况尤其是这样，对其他类型的信号而言，情况也是如此。在信号检测和信号识别的情况下，计算装置的目标是确定在待检信号中是否存在特定的参考信号。当参考信号存在、但是由于坐标空间的变换而发生畸变时，所述目标将更难实现。在图像处理过程中，这样的变换是通过借助图像编辑(放大，收缩，旋转，数字采样(和重新采样)，格式转换，等等)对参考信号进行操作而引起的。当参考图像或参考图像所表现的对象通过摄像机从相对于所述参考图像或所述对象的原始状态的不同参考点被拍摄时，所得结果就是包含处于变换后的状态的参考信号的待检图像。除非有一种手段来确定和补偿参考信号的仿射变换，否则将更难准确地检测、识别参考信号或者将参考信号与其在待检图像中的对应物匹配。

该信号处理问题对于多种领域都很重要。一些实例包括机器视觉、医学影像分析、对象和信号识别、生物统计信号分析和匹配(例如，面部、声音、虹膜/视网膜、指纹匹配)、监视应用场合等。在这些应用场合中，目标可以是检测输入的待检信号或将输入的待检信号与一个特定参考信号匹配，或者将输入的待检信号与许多不同的参考信号匹配(例如在数据库搜索中，某查询包括一待检信号(探头(probe)或模板)，将该待检信号对照参考信号数据库进行匹配)。各种类型的图像和声音可以使用信号识别和检测技术来鉴别。这些技术包括：基于信号固有的属性进行识别，以及基于特意嵌入另一信号中从而提供附加数据承载能力的数据进行识别，例如类似条形码和数字水印的机器可读代码的情况。

近年来，计算装置正在越来越多地配备有各种传感器，包括图像和音频传感器。为了向这些装置提供与其周围的世界交互的能力，这些装置需要能够识别和鉴别它们通过传感器捕获的信号。

电子器件的进步已经使这些先进传感功能的应用范围扩展得超出了专用装置(例如机器视觉装备、监视和探查装备、以及医学成像工具)，从而扩展到消费电子装置(例如个人计算机和移动电话手持机)。在这些装置中捕获的信号经常会由于变换而发生畸变。如果这些变换可以用仿射变换或者至少在局部用仿射变换来近似估计，那么就有可能确定使待检信号与参考信号最为匹配的仿射变换(包括在信号的一部分中发生的局部仿射变换)。