KR101549983B1 - The self-adaptive method for inserting/detecting a forensic mark using particle swarm optimization in the multiple transform domain and the apparatus thereof - Google Patents

The self-adaptive method for inserting/detecting a forensic mark using particle swarm optimization in the multiple transform domain and the apparatus thereof Download PDF

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KR101549983B1 KR1020140023958A KR20140023958A KR101549983B1 KR 101549983 B1 KR101549983 B1 KR 101549983B1 KR 1020140023958 A KR1020140023958 A KR 1020140023958A KR 20140023958 A KR20140023958 A KR 20140023958A KR 101549983 B1 KR101549983 B1 KR 101549983B1
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Abstract

The present invention relates to a self-adaptive forensic mark inserting method using a particle swarm optimization method in a multiple transform domain, a detecting method, an inserting apparatus, and a detecting apparatus. The present invention provides the self-adaptive forensic mark inserting method using the particle swarm optimization method in the multiple transform domain which includes the steps of: (a) generating the forensic mark; (b) generating HH, LH, HL, and LL frequency domains through a 2D-discrete wavelet transform (2D-DWT); (c) drawing a final coefficient value DC; (d) drawing the optimization insertion position of the forensic mark by applying a particle swarm optimization (PSO) search method; (e) drawing an optimization insertion strength by the PSO search method; (f) quantizing the forensic mark according to the optimization insertion strength and inserting the quantized mark.

Description

다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 이용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법, 검출방법, 삽입장치 및 검출장치{The self-adaptive method for inserting/detecting a forensic mark using particle swarm optimization in the multiple transform domain and the apparatus thereof}Field of the Invention The present invention relates to a method for inserting a magnetic forensic mark into a multiple conversion domain using a particle cluster optimization technique, a detection method, an inserting device, and a detection device apparatus thereof}

본 발명은 디지털 콘텐츠의 저작권 보호와 추적에 이용되는 포렌식마킹(forensic marking) 기술로서, 특히 디지털 비디오 콘텐츠에 포렌식 마크를 최적화된 기법으로 강인하고 안전하게 삽입하고 검출하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a forensic marking technique used for copyright protection and tracking of digital contents, and more particularly, to a method for robustly and securely inserting and detecting forensic marks in digital video contents using an optimized technique.

디지털 콘텐츠는 그 특성상 내용의 손실 없이 무한복제가 가능하여 인터넷 상에서 불법복제 및 유통의 가능성이 매우 높은데, 이러한 디지털 콘텐츠의 불법 복제/유통의 해결을 위하여 이들 콘텐츠가 인터넷 상에서 불법으로 유통되는 것을 근본적으로 차단하는 저작권 보호기술이 시대적 화두가 되고 있다. Digital contents can be copied indefinitely without loss of contents. Therefore, illegal copying and distribution are very likely on the Internet. In order to solve illegal copy / distribution of digital contents, illegal distribution of these contents on the Internet is fundamentally The copyright protection technology that blocks is becoming a topic of the times.

이전에는 콘텐츠의 저작권자를 명시하기 위한 워터마킹 기법을 주로 사용하였으나 이 경우 판매되는 모든 콘텐츠에 동일한 식별정보가 포함되어 불법 복제의 출처를 추적하기에 어려움이 있다는 문제가 있어, 현재에는 디지털 콘텐츠를 구매한 사용자 정보를 삽입함으로서 이후 발생하게 될 콘텐츠의 불법 배포자의 추적을 용이하게 하는 포렌식 마크기술이 가장 대표적인 디지털 저작권 관리기술로 인정받고 있다. Previously, the watermarking technique was used to specify the copyright holder of the content. However, in this case, there is a problem that the same identification information is included in all the contents to be sold, making it difficult to trace the source of piracy. Forensic mark technology, which facilitates the tracking of illegal distributors of content that will occur later by inserting user information, is recognized as the most representative digital rights management technology.

포렌식마크 기술은 삽입되는 정보가 소유권 정보뿐만 아니라 배급 받는 사용자의 정보를 담고 있어 불법적인 복제를 한 사용자를 추적하고 확인할 수 있어 보다 적극적인 저작권보호 기술이라고 할 수 있는 만큼 사용자 정보를 추적하기 위하여서는 기존의 워터마킹 기술보다 더 큰 정보량을 제공할 수 있어야 하고 강인성과 보안성 확보라는 난이도 높은 기술에 해당한다. 이에 포렌식마크 기술에서는 ①강인성 ②비가시성 ③유일성 ④공모허용성 ⑤비대칭성 ⑥익명성 ⑦조건부 추적성 등을 가지는 것을 요구하고 있다. Forensic Marking technology allows users to track and identify illegally duplicated users as it contains not only ownership information but also the information of the users who are being distributed. And it is a difficult technology to secure robustness and security. Therefore, forensic marking technology requires ① robustnessinvisibility ③ uniqueness ④ public acceptability ⑤ asymmetry ⑥ anonymity ⑦ conditional traceability.

포렌식마크가 이러한 기술적 요소를 가지고 있는지는 예상되는 공격유형을 적용해 봄으로써 알 수 있는데, 강인성 공격, 공모공격, 이동공격, 업샘플링, 다운샘플링, 필터링, 클립핑, D/A와 A/D 변환, 압축, 화면율변형, 수평 플립, 쉬어링, 선형기하변형, 복합변형 등의 공격유형이 대표적이다. Forensic Marks can be seen by applying the expected attack types to see if they have these technical elements: robust attack, open attack, move attack, upsampling, downsampling, filtering, clipping, D / A and A / D conversion, Attack types such as compression, picture rate variation, horizontal flip, shearing, linear geometric deformation, and complex deformation are typical.

현재 포렌식 마크기술은 DWT(이산웨이블릿 변환) 또는 DCT(이산코사인변환)를 주로 이용하는데, 이산웨이블릿변환(DWT: Discrete Wavelet Transform)은 이산 신호처리에 있어서 두 개 이상의 필터를 이용하여 한 신호를 여러 개의 다른 주파수 대역으로 분해하는 과정을 반복하는 변환 과정을 말한다. 이 변환 방식은 푸리에변환이나 이산코사인변환과는 달리 주파수와 시간 정보를 동시에 가지고 있어 다양한 분야에서 유용하게 사용된다. 2차원 영상에 대해서는 1차원 주파수 분해 과정을 수평, 수직 방향으로 각각 수행하는 것이 일반적이며, 저주파와 고주파 필터를 거친 후 각각 2:1 비율로 다운샘플링(down-sampling)시키게 되므로 샘플수는 변환하기 전과 후가 같다.At present, the forensic mark technique uses DWT (Discrete Wavelet Transform) or DCT (Discrete Cosine Transform), and Discrete Wavelet Transform (DWT) uses two or more filters in discrete signal processing, And then decomposing the frequency bands into different frequency bands. Unlike Fourier transform or discrete cosine transform, this transform method has frequency and time information at the same time and is useful in various fields. For two-dimensional images, the one-dimensional frequency decomposition process is generally performed in the horizontal and vertical directions. Since the two-dimensional image is down-sampled at a ratio of 2: 1 after passing through the low frequency and high frequency filters, The same before and after.

이산코사인변환(DCT: Discrete Cosine Transform)은 시간축의 영상 신호를 주파수축으로 변환하는 계수로서 이산적 코사인 함수를 사용하는 직교 변환 부호화 방식에 해당된다. 특히 동영상 압축의 국제 표준인 MPEG에 채용되어 현재는 영상의 고성능 부호화와 압축 기술의 주류가 되고 있다. 이산코사인변환에서는 시간축의 영상 신호를 몇 개의 신호 전력이 큰 주파수 영역과 작은 영역으로 분해하여 변환하는데 영상 신호의 전력은 저 주파수 영역에 집중되어 있기 때문에 적절한 비트 배분으로 양자화하면 전체의 비트 수를 적게 하여 데이터를 압축할 수 있다. 3차원 이산코사인변환의 경우 2차원 평면과 시간 축에서 각각 2차원과 1차원 DCT를 수행하는 방식을 말하는데 동영상 압축에 효과적인 것으로 알려져 있다.Discrete Cosine Transform (DCT) is a coefficient for transforming a video signal on a time axis into a frequency axis, and corresponds to an orthogonal transform coding method using a discrete cosine function. Especially, it is adopted in MPEG, which is an international standard for video compression, and is now becoming the mainstream of high-performance encoding and compression technology of video. In the discrete cosine transform, the video signal of the time axis is decomposed into a frequency domain and a small domain having several signal powers, and the power of the video signal is concentrated in the low frequency domain. Therefore, So that the data can be compressed. In the case of 3D discrete cosine transform, two-dimensional and one-dimensional DCT are performed on two-dimensional plane and time axis, respectively, and it is known to be effective for video compression.

그러나 상기와 같은 기술이 포렌식마킹 분야에 적용되는 연구영역은 강인성이나 대용량 삽입 등 단일문제의 해결에 집중되어 있는데 그 이유는 강인성 문제를 해결함과 동시에 보안성 문제까지 해결하는 것이 결코 쉽지 않으며, 검출성능까지 고려하는 것은 상당히 어려운 문제이기 때문이다. 따라서 포렌식마크의 강인성을 높이면서도 보안성을 향상시킬 수 있는 기술개발에 대한 연구의 필요성에 대한 인식이 점차 높아지고 있다.
However, the above-mentioned technology applied to the forensic marking field is focused on solving a single problem such as robustness or large capacity insertion because it is not easy to solve the problem of security as well as solving the problem of robustness, Considering performance is a very difficult problem. Therefore, there is a growing awareness of the necessity of research on technology development that enhances the robustness of forensic marks and improves security.

상기 문제의식에 입각하여 본 발명에서는 디지털 콘텐츠, 특히 영상콘텐츠의 저작권을 보호하기 위하여 다중 변환기법을 이용하여 비디오 콘텐츠에 안전하게 생성된 포렌식마크를 강인하게 삽입/검출하는 포렌식마킹 방법의 제공하는 것을 목적으로 한다.
According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a forensic marking method for robustly inserting / detecting a forensic mark safely generated in video contents by using a multiple conversion technique in order to protect digital contents, .

이를 위하여 본 발명에서는 기존에 주로 이용되었던 단일 DWT나 DCT를 이용한 워터마킹 기술과는 차별된 기술을 적용하고자 하는데, 특히 포렌식마크를 2D-DWT와 3D-DCT 이중 주파수변환이 적용된 도메인에 DFRNT 변환을 수행하여 입자군집최적화기법(PSO탐색기법), 디더변조(dither modulation) 양자화기법 등을 기반으로 삽입함으로써 비가시성이 확보된 상태에서 포렌식마크의 강인성과 보안성을 높이고 동시에 검출성능도 개선될 수 있도록 하는 포렌식 마킹방법의 제공을 목적으로 한다.
For this purpose, the present invention intends to apply a technology different from the watermarking technique using a single DWT or DCT, which has been mainly used in the prior art. In particular, a DFRNT transform is applied to a domain in which a forensic mark is subjected to 2D-DWT and 3D- (PSO search method), dither modulation (quantization), and so on, so that the robustness and security of the forensic mark can be improved while the detection performance can be improved while the invisibility is secured The present invention relates to a forensic marking method.

또한 본 발명에서는 보안성 향상을 위하여 DFRNT 변환의 3개의 파라미터와 스크램블링 변환의 회전차수를 이용하여 보안키를 구성함으로써 포렌식마크의 보안성에 이중장치를 마련하여 보안성을 향상시키는 포렌식 마킹방법의 제공을 목적으로 한다.
The present invention also provides a forensic marking method for improving security by providing a dual device for security of a forensic mark by constructing a security key using three parameters of DFRNT transformation and rotation order of a scrambling transformation The purpose.

본 발명에서는 강인성과 보안성을 확보하기 위하여 2D-DWT와 3D-DCT 주파수 변환 도메인과 DFRNT 변환기법을 사용하였고 강인성과 검출성능을 향상할 수 있도록 PSO탐색기법(입자군집최적화기법)과 디더 변조(dither modulation) 양자화 기법을 이용하여 자체적응형 포렌식마킹을 구성하는 방법을 제시하였다.
In the present invention, 2D-DWT and 3D-DCT frequency conversion domain and DFRNT transform technique are used to secure robustness and security. PSO search technique (particle community optimization technique) and dither modulation dither modulation) quantization technique to construct a self - adaptive forensic marking.

본 발명은 (a) 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 단계;(b) 상기 디지털 영상콘텐츠데이터의 비디오프레임을 복수의 서브프레임으로 그룹화한 후 2D-DWT(2차원 이산웨이블릿 변환, 2D-Discrete Wavelet Transform)변환을 통하여 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역을 생성하는 단계;(c) 상기 LH 또는 HL 주파수 대역의 특정계수값들을 3D-DCT(3차원 이산코사인변환, 3D-Discrete Cosine Transform)변환한 후, DFRNT 변환(이산분수랜덤변환, Discrete Fractional Random Transform)을 수행하여 최종계수값(DC, direct current)을 도출하는 단계;(d) 상기 최종계수값을 대상으로 PSO탐색기법(입자군집최적화기법,Particle Swarm Optimization)을 적용하여 상기 포렌식마크의 최적삽입위치를 도출하는 단계; (e) 상기 최적삽입위치에서 상기 포렌식마크가 삽입될 때의 최적삽입강도를 PSO탐색기법에 의하여 도출하는 단계; (f) 상기 (d)단계로부터 도출된 최적삽입위치에 상기 (e)단계로부터 도출된 최적삽입강도에 따라 상기 포렌식마크를 양자화하여 삽입하는 단계;를 포함하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법을 제공한다.
The method includes the steps of: (a) generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into digital image content data; (b) grouping the video frames of the digital image content data into a plurality of subframes, LH, HL and LL frequency bands through 2D-Discrete Wavelet Transform (2D-Discrete Wavelet Transform) transformation of the LH or HL frequency bands; (c) (DC) direct current by performing a DFRNT transformation (Discrete Fractional Random Transform) after transforming the final coefficient value into a DC-transformed 3D-Discrete Cosine Transform, Extracting the optimal insertion position of the forensic mark by applying a PSO search technique (Particle Swarm Optimization, Particle Swarm Optimization) to the target; (e) deriving an optimal insertion strength when the forensic mark is inserted at the optimum insertion position by a PSO search technique; and (f) quantizing and inserting the forensic mark according to the optimal insertion strength derived from the step (e) at the optimal insertion position derived from the step (d). And provides a self-adaptive forensic mark insertion method applied thereto.

또한 상기 삽입방법에 의하여 삽입된 포렌식마크의 검출방법과 포렌식마크 삽입·검출장치를 함께 제공한다.
A forensic mark insertion method and a forensic mark insertion / detection device are provided together with the insertion method.

본 발명이 제공하는 포렌식마크가 삽입된 디지털 영상콘텐츠가 판매 등을 통하여 양도되는 경우 포렌식마크의 강인성, 비가시성, 보안성이 기존의 포렌식마크보다 높은수준으로 삽입되어 있어 각종 공격에도 훼손되지 않고 유지될 수 있으며, 삽입된 포렌식마크의 검출성능도 향상되어 훼손되지 않은 포렌식마크의 검출이 가능하다. When the digital image contents in which the forensic mark provided by the present invention is transferred through sale or the like, the robustness, non-visibility and security of the forensic mark are inserted at a level higher than that of the conventional forensic mark, And the detection performance of the inserted forensic mark is improved, so that the undamaged forensic mark can be detected.

이러한 포렌식마킹 기술은 방송사, 영화사, 온라인서비스 제공자가 자신의 동영상 콘텐츠를 유통시킬 때 불법배포시에 배포자를 추적할 수 있어 인터넷에서 불법배포가 이루어지지 않는 심적 제재를 가할 수 있어 콘텐츠 저작자 보호에 효과적이다. These forensic marking technologies are effective in protecting content authors by allowing the broadcasters, movie studios, and online service providers to track their distributors when they distribute their video content and distribute them illegally on the Internet. to be.

본 발명에서는 원본인 디지털 영상콘텐츠데이터를 주파수 공간으로 변환하여 포렌식마크를 삽입 또는 추출하기 때문에 DWT변환, DCT 변환, DFRNT변환과 같은 알고리즘을 사용하여 복잡한 연산을 사용하여 필터링, 압축 등 다양한 공격에 대해 강인성과 보안성이 향상될 수 있다.In the present invention, since the original digital image contents data is converted into a frequency space to insert or extract a forensic mark, algorithms such as DWT transformation, DCT transformation, and DFRNT transformation are used to perform complex operations such as filtering and compression. Robustness and security can be improved.

특히 기존의 균일양자화는 계수값이 크든 작든 모두 균일하게 수정되는 반면, 본 발명은 디더변조 양자화에 의해 작은 신호는 작게, 큰 신호는 크게 수정되도록 하여 포렌식마크 삽입 전후의 디지털 영상콘텐츠데이터의 비가시성과 강인성이 향상될 수 있다.In particular, the conventional homogeneous quantization is uniformly modified with both large and small coefficient values. On the other hand, according to the present invention, the small signal is corrected by the dither modulation quantization and the large signal is corrected by the dither modulation quantization, The performance and robustness can be improved.

[도 1]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법의 대략적인 순서도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 검출방법의 대략적인 순서도이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법에서 자기적응형 포렌식마크의 삽입을 위해 최적의 삽입위치 및 삽입강도를 도출하기 위한 블록도이다.
[도 4]는 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법에서 PSO탐색기법의 과정을 나타내는 순서도이다.
[도 5]는 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입 및 검출방법의 블록도이다.
[도 6]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법 및 검출방법에서 디더변조 양자화 및 역양자화의 원리를 나타내는 도식도이다.
[도 7]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입검출장치의 구성도이다.
FIG. 1 is a schematic flowchart of a method of inserting a magnetic adaptive forensic mark in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a method for detecting a magnetically adaptive forensic mark in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention.
3 is a block diagram for deriving an optimal insertion position and insertion strength for insertion of a magnetically adaptive forensic mark in a magnetic adaptive forensic mark insertion method in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention .
4 is a flowchart illustrating a process of a PSO search method in a self-adaptive forensic mark insertion method in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a method of inserting and detecting a magnetic adaptive forensic mark applying a particle cluster optimization technique to a multiple conversion domain according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the principles of dither modulation quantization and inverse quantization in a magnetic adaptive forensic mark insertion method and a detection method in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a magnetically adaptive forensic mark insertion detecting apparatus to which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention.

Ⅰ. 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 Ⅰ. In the case of applying the particle cluster optimization technique to the multiple conversion domain according to the present invention 포렌식마크Forensic Mark 삽입방법 Insert method

본 발명은 (a) 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 단계;(b) 상기 디지털 영상콘텐츠데이터의 비디오프레임을 복수의 서브프레임으로 그룹화한 후 2D-DWT(2차원 이산웨이블릿 변환, 2D-Discrete Wavelet Transform)변환을 통하여 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역을 생성하는 단계;(c) 상기 LH 또는 HL 주파수 대역의 특정계수값들을 3D-DCT(3차원 이산코사인변환, 3D-Discrete Cosine Transform)변환한 후, DFRNT 변환(이산분수랜덤변환, Discrete Fractional Random Transform)을 수행하여 최종계수값(DC, direct current)을 도출하는 단계;(d) 상기 최종계수값을 대상으로 PSO탐색기법(입자군집최적화기법,Particle Swarm Optimization)을 적용하여 상기 포렌식마크의 최적삽입위치를 도출하는 단계; (e) 상기 최적삽입위치에서 상기 포렌식마크가 삽입될 때의 최적삽입강도를 PSO탐색기법에 의하여 도출하는 단계; (f) 상기 (d)단계로부터 도출된 최적삽입위치에 상기 (e)단계로부터 도출된 최적삽입강도에 따라 상기 포렌식마크를 양자화하여 삽입하는 단계;를 포함하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법을 제공한다.
The method includes the steps of: (a) generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into digital image content data; (b) grouping the video frames of the digital image content data into a plurality of subframes, LH, HL and LL frequency bands through 2D-Discrete Wavelet Transform (2D-Discrete Wavelet Transform) transformation of the LH or HL frequency bands; (c) (DC) direct current by performing a DFRNT transformation (Discrete Fractional Random Transform) after transforming the final coefficient value into a DC-transformed 3D-Discrete Cosine Transform, Extracting the optimal insertion position of the forensic mark by applying a PSO search technique (Particle Swarm Optimization, Particle Swarm Optimization) to the target; (e) deriving an optimal insertion strength when the forensic mark is inserted at the optimum insertion position by a PSO search technique; and (f) quantizing and inserting the forensic mark according to the optimal insertion strength derived from the step (e) at the optimal insertion position derived from the step (d). And provides a self-adaptive forensic mark insertion method applied thereto.

또한 본 발명은 상기 (c)단계에서 상기 DFRNT 변환시에 이용되는 3개의 파라미터와 스크램블링 변환의 회전차수가 삽입키 또는 검출키가 되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법을 함께 제공한다.
Further, the present invention further comprises that the rotation order of the three parameters used in the DFRNT transformation and the scrambling transformation in the step (c) is an insertion key or a detection key. It also provides a self-adaptive forensic mark insertion method applied.

또한 본 발명은 상기 (d)단계 또는 (e)단계에서 PSO탐색기법에서, (1) 상기 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역 중 어느 하나 이상의 주파수대역의 특정계수값들을 입자(particle)로 하는 그룹을 형성하고 그룹 내의 모든 입자(particle)를 초기화시키는 단계; (2) 상기 입자 각각에 대해 입자적응도평가를 시행하여 개인최적값(pBest) 또는 군집최적값(gBest)을 생성 또는 갱신하는 단계; 및 (3) 상기 입자적응도평가 횟수가 설정된 반복횟수에 도달하거나 상기 입자의 개인최적값 및 군집최적값과의 차이가 사전설정값 미만인 경우에는 탐색을 종료하고 상기 개인최적값을 상기 최적삽입위치 또는 최적삽입강도로 설정하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 (2) 단계를 다시 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법을 함께 제공한다.
The present invention also provides a PSO search method in (d) or (e), wherein (1) the specific coefficient values of at least one of the HH, LH, HL and LL frequency bands are particles Forming a group and initializing all particles in the group; (2) generating or updating a personal optimum value (pBest) or a cluster optimal value (gBest) by performing particle adaptability evaluation on each of the particles; And (3) if the number of particle adaptability evaluations reaches a set number of iterations, or if the difference between the individual optimal values and the cluster optimal values of the particles is less than a predetermined value, the search is terminated, Or the optimal insertion strength, and if not, repeating the step (2). The method for inserting a magnetic adaptive forensic mark according to an embodiment of the present invention, do.

또한 본 발명은 상기 입자적응도평가는, 각 입자의 삽입위치를 탐색하여 도출된 비가시성값(PSNR)과 상기 포렌식마크에 가해지는 공격유형에 따라 도출되는 강인성값(NC, Normalized Correlation)을 변수로 하는 [수식 1]의 성능평가함수에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법을 함께 제공한다.
Further, the present invention is characterized in that the particle adaptability evaluation is performed by calculating a robustness value (NC, Normalized Correlation) derived from an invisible value (PSNR) derived by searching for the insertion position of each particle and an attack type applied to the forensic mark The method comprising the steps of: (a) inputting a forensic mark to a plurality of domains;

또한 본 발명은 상기 (f)단계는 아래의 [수식 2]에 의한 양자화함수 Q(f(i))의 값이 대응되는 포렌식마크 시퀀스식 w(i)의 값과 같은 경우(Q(f(i))=w(i))에는 삽입대상 계수값(f(i))이 [수식 3]에 의하여 수정되고, 상기 양자화함수 Q(f(i))의 값이 포렌식마크 시퀀스식 w(i)의 값과 다른 경우(Q(f(i))≠w(i))에는 상기 삽입대상 계수값(f(i))이 [수식 4]에 의해 수정되는 디더변조(dither modulation) 양자화를 통해 상기 포렌식마크가 삽입되는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법을 함께 제공한다.
(F) is a case where the value of the quantization function Q (f (i)) according to the following equation (2) is equal to the value of the corresponding forensic mark sequence equation w (i) (i)) = w (i)) is modified by the expression (3) and the value of the quantization function Q (f (i) (I)) is different from the value of the insertion target coefficient value f (i) by the dither modulation quantization in which the insertion subject coefficient value f (i) is modified by [Expression 4] The forensic mark is inserted into the multiple conversion domain. The forensic mark is inserted into the multi-conversion domain.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 포렌식마크의 강인성을 높이면서도 비가시성과 보안성을 함께 향상시킬 수 있는 알고리즘에 특성이 있는 포렌식마크 삽입방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of inserting a forensic mark having characteristics in an algorithm that can enhance the robustness of the forensic mark and improve both invisibility and security.

[도 1]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법의 대략적인 순서도이다. 이하에서는 각 단계별 진행과정을 구체적으로 살펴보도록 한다.
FIG. 1 is a schematic flowchart of a method of inserting a magnetic adaptive forensic mark in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention. Hereinafter, the process of each step will be described in detail.

(a)단계(a)

(a)단계는 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 단계이다. 포렌식마크의 주요 특징이 저작물의 양수자정보를 해당 저작물에 기재한다는 점에 있다. 따라서 상기 삽입정보의 내용은 기존 워터마크와 달리 각 저작물별로 다르므로 각 영상콘텐츠데이터별로 별개의 포렌식마크가 생성된다.(a) is a step of generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into the digital image content data. The main characteristic of the forensic mark is that it describes the attribution information of the work in the work. Therefore, the content of the insertion information is different for each copyrighted work, unlike the existing watermark, so that a separate forensic mark is generated for each image content data.

(b)단계(b)

(b)단계는 상기 디지털 영상콘텐츠데이터의 비디오프레임을 복수의 서브프레임으로 그룹화한 후 2D-DWT(2차원 이산웨이블릿 변환, 2D-Discrete Wavelet Transform)변환(S1)을 통하여 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역을 생성하는 단계이다.
(b) includes grouping the video frames of the digital image contents data into a plurality of subframes and then performing a 2D-DWT (2D-Discrete Wavelet Transform) conversion (S1) to convert HH, LH, LL frequency band.

원본 비디오신호에 해당하는 디지털 영상콘텐츠데이터는 매개프레임을 기준으로 비디오프레임 그룹화를 거쳐 다수개의 그룹으로 나뉘며, 각 그룹의 매개프레임을 2D-DWT 변환하였을 때 HH, LH, HL 및 LL의 주파수대역, 즉 4개의 서브밴드로 분해된다. 본 발명에서는 LH, HL 주파수대역을 변환시키게 되나 PSO탐색에서는 공격대응력이 높아지도록 4개의 주파수대역을 조합시키게 된다. 이러한 영상처리과정은 상기 포렌식마크의 생성과정과는 별개로 이루어지는데, 원본 디지털 영상콘텐츠데이터를 다중변환시켜 포렌식마크가 삽입될 수 있는 환경을 구축하는 전조과정에 해당된다. The digital video content data corresponding to the original video signal is divided into a plurality of groups through video frame grouping based on the intermediate frame. When 2D-DWT conversion is performed on the intermediate frame of each group, the frequency bands of HH, LH, HL and LL, That is, decomposed into four subbands. In the present invention, the LH and HL frequency bands are converted. However, in the PSO search, four frequency bands are combined so as to enhance the aggressive response. This image processing process is performed separately from the process of generating the forensic mark, and corresponds to a transposition process of constructing an environment in which a forensic mark can be inserted by multiplexing the original digital image contents data.

이러한 변환과정을 통하여 다중변환 도메인이 형성되는데, [도 3]에서는 8×8블럭의 DCT변환의 도시화를 포함하고 있어 이를 확인할 수 있다.
In this conversion process, multiple conversion domains are formed. In FIG. 3, an 8 × 8 block DCT transformation is included in the urbanization.

(c)단계(c)

(c)단계는 상기 LH 또는 HL 주파수 대역의 특정계수값들을 3D-DCT(3차원 이산코사인변환, 3D-Discrete Cosine Transform)변환한 후(S2), DFRNT 변환(이산분수랜덤변환, Discrete Fractional Random Transform)을 거쳐 최종계수값을 추출하는 단계이다.
(c) comprises performing a 3D-DCT (3D-Discrete Cosine Transform) transformation on the specific coefficient values in the LH or HL frequency band (S2) and then performing a DFRNT transformation (Discrete Fractional Random Transform) to extract the final coefficient value.

상기 2D-DWT 변환을 거쳐서 나오는 4개의 주파수 대역 중 HL 또는 LH 주파수대역을 선택하는 이유는 포렌식마크에 대한 공격에 대해 강인성이 높은 대역이기 때문이다. 일반적으로 영상데이터의 원본과 가장 유사한 LL 주파수대역에 워터마크를 삽입하는 경우가 많았으나, 강인성을 높이기 위하여 HL 또는 LH 주파수대역을 선택한다.  The reason for selecting the HL or LH frequency bands out of the four frequency bands resulting from the 2D-DWT conversion is that the bands are highly robust against attacks against the forensic mark. Generally, the watermark is inserted into the LL frequency band which is most similar to the original image data, but the frequency band of HL or LH is selected to increase robustness.

HL 및 LH 중 어느 하나의 주파수대역을 선택할 수도 있으며, 삽입 정보량이 많은 경우에는 2 대역 모두를 변환시킬 수도 있다. HL and LH can be selected. If the insertion information amount is large, both of the two bands can be converted.

상기 선택된 LH 또는 HL 주파수 대역에 대해서는 3D-DCT 변환을 수행하는데, 해당 주파수대역의 특정계수값들을 2차원 이산코사인변환한 후 시간축 프레임별로 다시 1차원 이산코사인변환을 진행하는 방식으로 진행된다. 이와 같이 이중 주파수 변환으로 생성된 계수값은 아래의 DFRNT변환(S3)(이산분수랜덤변환 : Discrete Fractional Random Transform)의 입력으로 받아들여 Parameter 조절을 통하여 무작위로 뒤섞이고 예측불가능한 값으로 변환된다. The 3D-DCT transform is performed on the selected LH or HL frequency band. The 2D-DCT transform is performed on the selected LH or HL frequency bands, and then the one-dimensional discrete cosine transform is performed again on a time axis frame basis. The coefficient values generated by the dual frequency conversion are input to the following DFRNT transform (S3) (Discrete Fractional Random Transform), randomly scrambled through parameter adjustment, and converted into unpredictable values.

DFRNT(이산분수랜덤변환 : Discrete Fractional Random Transform)는 다음과 같은 방식으로 진행되는데, 우선 DFRNT의 parameter 중 하나인 random seed 값으로 생성된 P를 이용하여 아래의 [수학식 1]과 같은 Matrix H를 생성한다.
DFRNT (Discrete Fractional Random Transform) is performed in the following manner. First, Matrix H, which is expressed by Equation 1 below, is generated using P generated as a random seed value, which is one of parameters of DFRNT .

Figure 112014019976630-pat00001
Figure 112014019976630-pat00001

상기 Matrix H로부터 eigenvector(고유벡터)를 생성하기 위하여 H에 대하여[수학식 2]와 같이 SVD(Singular Value Decomposition) 행렬분해(matrix decomposition)를 수행한다.
In order to generate an eigenvector (eigenvector) from the matrix H, an SVD (Singular Value Decomposition) matrix decomposition is performed on H as in Equation (2).

Figure 112014019976630-pat00002
Figure 112014019976630-pat00002

이때 생성된

Figure 112014019976630-pat00003
은 [수학식 3]과 같이 N개의 orthogonal eigenvector로 구성된 matrix 이다.
At this time,
Figure 112014019976630-pat00003
Is a matrix composed of N orthogonal eigenvectors as in Equation (3).

Figure 112014019976630-pat00004
Figure 112014019976630-pat00004

다음 DFRNT의 또 다른 parameter인

Figure 112014019976630-pat00005
와 m을 이용하여 [수학식 4]와 같이 NⅹN의 diagonal matrix
Figure 112014019976630-pat00006
를 생성한다.
Another parameter of the next DFRNT
Figure 112014019976630-pat00005
And m are used to calculate the diagonal matrix of N x N as shown in Equation (4)
Figure 112014019976630-pat00006
.

Figure 112014019976630-pat00007
Figure 112014019976630-pat00007

그리고

Figure 112014019976630-pat00008
Figure 112014019976630-pat00009
를 이용하여 [수학식 5]에 따라
Figure 112014019976630-pat00010
를 계산하며 다시 계산된
Figure 112014019976630-pat00011
와 DFRNT의 입력 신호인 X를 [수학식 6]에 대입하여 DFRNT 변환의 최종 출력인
Figure 112014019976630-pat00012
를 얻는다.
And
Figure 112014019976630-pat00008
and
Figure 112014019976630-pat00009
According to Equation (5)
Figure 112014019976630-pat00010
Lt; RTI ID = 0.0 >
Figure 112014019976630-pat00011
And the input signal X of the DFRNT into the equation (6) to obtain the final output of the DFRNT transform
Figure 112014019976630-pat00012
.

Figure 112014019976630-pat00013
Figure 112014019976630-pat00013

Figure 112014019976630-pat00014
Figure 112014019976630-pat00014

특히 상기 DFRNT 변환에서 3개의 파라미터와 스크램블링 변환의 회전차수로 삽입키와 검출키를 구성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. DFRNT 변환은 3개의 parameter로 입력 신호를 임의의 예측 불가능한 신호로 변화시킬 수 있어 통계적 특성을 파악할 수 없을 정도로 계산복잡도가 높아져서 포렌식 마크의 보안성을 향상시킨다. 특히 스크램블 변환으로 뒤섞여 줌으로써 그 보안성은 한층 향상될 수 있다. 스크램블 변환은 종래 기술로서 본 발명에서는 설명을 생략하도록 한다. And further configuring the insertion key and the detection key as rotation orders of the three parameters and the scrambling transformation in the DFRNT transformation. The DFRNT transform can change the input signal into an arbitrary unpredictable signal with three parameters, which increases the computational complexity so that statistical characteristics can not be grasped, thereby improving the security of the forensic mark. Especially, the security can be improved by scrambling by scramble conversion. The scramble conversion is a conventional technique, and a description thereof will be omitted in the present invention.

상기와 같이 구성된 삽입키는 포렌식마크의 삽입시 삽입키로 이용됨과 동시에 추후 포렌식마크의 검출시의 검출키로 이용될 수 있다.
The insertion key constructed as described above can be used as an insertion key when inserting a forensic mark and as a detection key for detecting a forensic mark.

반면 변환된 랜덤신호를 다시 역변환(inverse transform)을 거쳐 복원할 수도 있어 복원력을 갖추고 있어 포렌식마크의 검출성능을 향상시킨다.
On the other hand, since the transformed random signal can be reconstructed through inverse transform, it has a restoring force and improves the detection performance of the forensic mark.

본 발명에서는 원본인 디지털 영상콘텐츠데이터를 주파수 공간으로 변환하여 포렌식마크를 삽입 또는 추출하기 때문에 DWT변환, DCT 변환, DFRNT변환과 같은 알고리즘을 사용하여 복잡한 연산을 사용하여 필터링, 압축 등 다양한 공격에 대해 강인성과 보안성이 향상될 수 있다.
In the present invention, since the original digital image contents data is converted into a frequency space to insert or extract a forensic mark, algorithms such as DWT transformation, DCT transformation, and DFRNT transformation are used to perform complex operations such as filtering and compression. Robustness and security can be improved.

(d) 단계 및 (e)단계(d) and (e)

(d)단계는 상기 최종계수값의 도메인을 대상으로 PSO탐색기법(입자군집최적화기법,Particle Swarm Optimization)을 적용하여 상기 포렌식마크의 최적삽입위치를 도출하는 단계이며, (e)단계는 PSO탐색기법에 의하여 상기 최적삽입위치에 삽입될 포렌식마크의 최적삽입강도를 도출하는 단계이다.(d) is a step of deriving an optimal insertion position of the forensic mark by applying a PSO search technique (Particle Swarm Optimization) to the domain of the final coefficient value, and step (e) Technique to derive the optimal insertion strength of the forensic mark to be inserted at the optimum insertion position.

[도 3]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법에서 자기적응형 포렌식마크의 삽입을 위해 최적의 삽입위치 및 삽입강도를 도출하기 위한 블록도이며, [도 4]는 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법에서 PSO탐색기법의 과정을 나타내는 순서도이다.
3 is a block diagram for deriving an optimal insertion position and insertion strength for insertion of a magnetically adaptive forensic mark in a magnetic adaptive forensic mark insertion method in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention And FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of a PSO search method in a method of inserting a magnetic adaptive forensic mark applying a particle cluster optimization technique to multiple conversion domains according to the present invention.

상기 (d)단계 및 (e)단계는 PSO탐색기법에 의하여 포렌식마크의 최적삽입위치와 삽입강도를 탐색하는 단계에 해당하는데, PSO탐색기법을 이용하여 포렌식마크의 삽입위치와 삽입강도를 탐색하는 경우 강인성과 검출성능이 높아진다. 먼저 최적삽입위치를 결정하기 위하여 PSO탐색기법을 적용한 후 최적삽입강도를 결정하기 위하여 다시 한번 PSO탐색기법을 이용하는 것이 비가시성과 강인성 확보에 바람직하다.
The steps (d) and (e) correspond to searching for the optimal insertion position and insertion strength of the forensic mark by the PSO search technique. The insertion position and insertion strength of the forensic mark are searched using the PSO search technique The robustness and detection performance are enhanced. In order to determine the optimal insertion position, it is desirable to use PSO search method once again to determine the optimal insertion strength after applying the PSO search method in order to secure invisibility and robustness.

[도 3] 및 [도 4]을 참조하면, 입자군집최적화(PSO: Particle Swarm Optimization), 즉 PSO탐색기법은 진화기법 중 하나로서, 다른 진화 기법 알고리즘과 마찬가지로 PSO탐색기법으로 초기의 임의의 해 집단을 설정하며 시작한다. 그러나 PSO탐색기법에서는 이 임의의 해 각각을 입자(Particle)이라 칭하고 이 입자들이 최적화된 값으로 변화해 가면서 최적해를 찾는데 있어서 기존의 유전기법들과 달리 진화 연산을 거치는 것이 아니라 개개의 입자가 자신과 주변이 가진 최적 해에 대한 정보를 참고해 자신의 속도를 바꿔가며 이에 따라 위치, 즉 입자의 값이 바뀌는 전략을 택하게 된다. 따라서 최적화가 진행됨에 따라 각 입자는 자신이 지금 있는 위치보다 더 나은 곳, 더 최적 해에 가까운 곳을 찾아 해 영역을 비행하는 것처럼 보인다. Referring to FIGS. 3 and 4, Particle Swarm Optimization (PSO), or PSO search, is one of the evolutionary techniques. As with other evolutionary techniques, Start by setting up groups. However, in PSO search technique, each of these arbitrary solutions is referred to as a particle, and in order to find an optimal solution by changing the particles to an optimized value, unlike the existing genetic techniques, By referring to the information about the optimal solution of the surroundings, it changes the velocity of the user and selects the strategy of changing the position, that is, the particle value. So as the optimization progresses, each particle seems to fly in an area that is closer to the optimal location than where it is now.

이러한 PSO탐색기법을 본 발명에서는 상기 포렌식마크가 삽입될 최적의 위치를 찾는데 이용하고 동시에 최적의 삽입위치에서 어떠한 강도로 삽입되는 것이 가장 좋은지에 대해 최적의 삽입강도를 도출하는데 활용한다. In the present invention, such a PSO search technique is utilized to find the optimal position to be inserted for the forensic mark, and at the same time, to determine the best insertion strength at the optimum insertion position.

포렌식 마크의 삽입위치 및 삽입강도를 추출하기 위한 PSO탐색기법은 이하의 과정을 단계별로 수행할 수 있다.
The PSO search method for extracting the insertion position and the insertion strength of the forensic mark can perform the following process step by step.

(1)단계(Stage 1

(1)단계는 상기 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역 중 어느 하나 이상의 주파수대역의 특정계수값들을 입자(particle)로 하는 그룹을 형성하고 그룹 내의 모든 입자(particle)를 초기화시키는 단계이다. [도 3]에서 S4-11 내지 S4-13의 과정에 해당한다.In the step (1), a group consisting of specific coefficient values of one or more frequency bands of the HH, LH, HL and LL frequency bands is formed and all particles in the group are initialized. Corresponds to the process from S4-11 to S4-13 in FIG. 3.

본 발명에서는 원본에 해당하는 디지털 영상콘텐츠데이터가 변환된 LL, HL, LH 주파수 대역을 중 하나 이상의 주파수대역을 대상으로 초기값을 설정하고 각각의 위치에서의 최적값을 도출분석하는 과정을 이후에서 수행하게 된다. 이 때 초기값은 원본 디지털 영상콘텐츠데이터에서 2D-DWT변환, 3D-DCT변환, DFRNT변환을 마친 신호를 대상으로 할 수도 있다. In the present invention, an initial value is set for one or more frequency bands of the LL, HL, and LH frequency bands in which the digital image content data corresponding to the original is converted, and a process of deriving and analyzing an optimal value at each position is performed . In this case, the initial value may be a signal that has been subjected to 2D-DWT conversion, 3D-DCT conversion, or DFRNT conversion in the original digital image contents data.

이를 위해 먼저 다중으로 변환된 주파수대역의 특정계수값을 입자(particle)로 선택하여 그룹을 형성하고 해당 그룹 내의 모든 입자(particle)는 자신의 위치 및 속도가 0이 되도록 초기화시킨다.
To do this, a specific coefficient value of a frequency band converted into multiple frequencies is first selected as a particle to form a group, and all particles in the group are initialized so that their positions and velocities are zero.

(2)단계(2) Step

(2)단계는 각각의 입자 성능에 대해 입자적응도평가를 시행하여 개인최적값(pBest) 또는 군집최적값(gBest)을 생성 또는 갱신하는 단계이다. [도 3]에서 S4-14 및 S4-15의 과정에 해당한다.(2) is a step of generating or updating a personal optimum value (pBest) or a cluster optimal value (gBest) by performing particle adaptability evaluation for each particle performance. Corresponds to the process of S4-14 and S4-15 in FIG. 3.

PSO탐색기법은 특정연산을 통하여 진화해나가는 것이 아니라 주변값과의 비교를 통하여 최적값의 해를 탐색해 가므로, 각각의 입자 성능과 비교되는 개인최적값(pBest) 또는 군집최적값(gBest)를 생성하게 되고, 입자성능에 대해 성능평가를 진행하여 각 개인최적값과 군집최적값을 현재의 최적값으로 갱신한다. 이 때 개인최적값 또는 군집최적값은 최종계수값으로부터 도출되어 정해질 수도 있다. The PSO search method searches for the solution of the optimal value by comparing with the surrounding value instead of evolving through the specific operation. Therefore, the individual optimum value (pBest) or the cluster optimal value (gBest) And the performance of the particle performance is evaluated to update the individual optimum value and the cluster optimal value to the current optimal value. In this case, the individual optimum value or the cluster optimum value may be derived from the final count value.

상기 개인최적값 또는 군집최적값은 단계에 따라서 삽입위치 또는 삽입강도가 될 수 있다. 예로 (d)단계에서 PSO탐색기법을 취할 경우에는 삽입위치에 관한 값이, (e)단계에서는 삽입강도에 대한 값이 투입 또는 산출된다.
The individual optimum value or the cluster optimal value may be an insertion position or an insertion strength according to a step. For example, if the PSO search method is used in step (d), the value of the insertion position is input, and in step (e), the insertion strength value is input or calculated.

입자적응도평가를 위하여 성능평가를 수행할 수 있는데, 이 때 포렌식마크의 비가시성값(PSNR)과 포렌식마크에 가해지는 공격유형에 따라 공격받은 후의 강인성값(NC, Normalized Correlation)을 변수로 하는 성능평가함수([수식 1])에 의하여 계산된다. The performance evaluation can be performed for the evaluation of particle adaptability. At this time, according to the nonvisibility value (PSNR) of the forensic mark and the attack type applied to the forensic mark, the robustness value (NC, Normalized Correlation) Is calculated by the performance evaluation function ([Expression 1]).

[수식 1][Equation 1]

Figure 112014019976630-pat00015
Figure 112014019976630-pat00015

PSNR : 비가시성값PSNR: Invisibility value

NC : 강인성값NC: Robustness value

m : PSO기법에서 사용된 공격유형
m: Type of attack used in PSO technique

이 성능평가함수는 비가시성(PSNR)값과 강인성(NC)값을 기반으로 구성되며, PSO탐색기법에 의하여 삽입위치를 결정한 후에 삽입강도를 탐색하는데 사용된다. NC(normalized Correlation)는 정규화된 상관계수로서 오류가 전혀 발생되지 않을 경우에 그 값은 1이며, 전부 오류가 발생했을 경우의 값은 0이 된다. 즉 검출한 포렌식마크와 원본 포렌식마크가 완전히 일치할 경우 NC값이 1이 되고 포렌식마크가 삽입된 콘텐츠가 여러가지 공격을 받은 후 포렌식마크를 검출했을 경우 NC값이 1보다 작고 0보다 큰 값이 나올 수 있다. This performance evaluation function is based on the non-visibility (PSNR) value and the robustness (NC) value, and is used to search the insertion strength after determining the insertion position by the PSO search technique. Normalized Correlation (NC) is a normalized correlation coefficient. If no error is generated at all, the value is 1, and if all errors occur, the value is zero. That is, if the detected forensic mark and the original forensic mark are completely matched, the NC value becomes 1. If the forensic mark is detected after the content in which the forensic mark is inserted is subjected to various attacks, the NC value is smaller than 1 and larger than 0 .

비가시성값(PSNR,Peak Signal to Noise Ratio)는 최대신호대잡음비로 SNR과 비슷한 개념으로 영상신호의 질을 평가하는 지표로 사용되며, 이 값이 클수록 영상의 질이 좋은 것으로 평가된다. 포렌식마크 삽입 또는 검출에서는 이 값을 최소 40dB 이상으로 확보하는 것이 바람직하다.
The PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) is used as an index for evaluating the quality of a video signal with a similar SNR to the maximum signal-to-noise ratio (SNR). For the insertion or detection of a forensic mark, it is desirable to secure this value at least 40 dB.

삽입위치의 PSO탐색기법에서 사용된 저주파필터공격, 노이즈공격 등의 공격유형(m)을 적용하여 상기 [수식 1]에 의하여 도출된다. 공격유형으로는 강인성 공격, 공모공격, 이동공격, 업샘플링, 다운샘플링, 필터링, 클립핑, D/A와 A/D 변환, 압축, 화면율변형, 수평 플립, 쉬어링, 선형기하변형, 복합변형 등의 공격유형이 대표적이다. (M) of the low-frequency filter attack, noise attack, etc. used in the PSO search method of the insertion position. Attack types include robustness attack, open attack, mobile attack, upsampling, downsampling, filtering, clipping, D / A and A / D conversion, compression, aspect ratio transformation, horizontal flip, shearing, linear geometry, And other types of attacks.

예를 들어, LL 주파수대역의 특정계수값을 대상으로 초기값을 설정하였다면 Low Pass Filtering 공격을 모델로 탐색하여 NC값을 도출하게 되며, HL 또는 LH 주파수대역에 대해서는 노이즈공격 또는 압축공격을 모델로 하여 NC값을 도출하게 된다. For example, if an initial value is set for a specific coefficient value in the LL frequency band, a low pass filtering attack is searched as a model to derive an NC value. For the HL or LH frequency band, a noise attack or a compression attack is modeled The NC value is derived.

상기 PSNR값을 40dB로 설정한다면 해당 주파수대역에서 선택된 공격유형으로 도출된 NC값을 이용하여 계산한 fitness값이 최대일 때가 최적삽입위치 또는 최적삽입강도가 된다.
If the PSNR value is set to 40 dB, the optimum insertion position or optimal insertion strength is obtained when the fitness value calculated using the NC value derived from the attack type selected in the frequency band is the maximum.

(3)단계(3) Step

(3)단계는 상기 입자적응도평가 횟수가 설정된 반복횟수에 도달하거나 상기 입자의 개인최적값 및 군집최적값과의 차이가 사전설정값 미만인 경우에는 탐색을 종료하고 상기 개인최적값을 상기 최적삽입위치 또는 최적삽입강도로 설정하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 (2) 단계를 다시 수행하는 단계이다. [도 3]에서 S4-16 및 S4-17의 과정에 해당한다.
In step (3), if the number of particle adaptability evaluations reaches a set number of repetitions, or if the difference between the individual optimal value of the particle and the optimal cluster value is less than a predetermined value, the search is terminated, Position or the optimal insertion strength, and if not, performing the step (2) again. Corresponds to the process of S4-16 and S4-17 in FIG. 3.

일반적으로 입자적응도평가횟수의 반복횟수를 미리 설정하여 두어 일정횟수가 반복된 경우 그 입자값이 최종값으로 추정하게 되며, 추가적으로 개인최적값 또는 군집최적값과 해당 입자값이 차이가 사전에 설정해 둔 사전설정값 미만인 경우에는 해당 입자값을 최종값으로 보고 탐색을 중지하게 된다.
In general, when the number of repetitions of the number of particle adaptability evaluations is set in advance, the particle value is estimated as the final value when a certain number of times are repeated. Further, the difference between the individual optimum value or the cluster optimal value and the corresponding particle value is set in advance If the value is less than the preset value, the particle value is regarded as the final value and the search is stopped.

이와 같이 PSO는 기존의 기법과 달리 자신의 정보와 임의의 이웃 입자의 정보를 교환하는 것이 아니라 모든 입자가 군집에서 가장 최적 해에 근접한다고 판단되는 입자의 정보를 참조하기 때문에 다른 기법에 비해 최적의 해를 빨리 찾을 수 있다.In this way, unlike the existing technique, the PSO does not exchange information of its own information and arbitrary neighboring particles but refers to the information of the particles which are considered to be close to the most optimal solution in the cluster, I can find the solution soon.

본 발명에서는 최적삽입위치와 최적삽입강도를 도출하기 위하여 상기 PSO탐색기법을 적용하되, 먼저 포렌식마크의 최적삽입위치를 PSO탐색기법으로 도출한 다음, 다시 PSO탐색기법을 적용하여 최적삽입강도를 도출하게 된다.In the present invention, the PSO search technique is applied to derive the optimum insertion position and optimal insertion strength. First, the optimal insertion position of the forensic mark is derived by the PSO search technique, and then the optimal insertion strength is derived by applying the PSO search technique .

상기 PSO탐색기법으로 최적삽입위치 또는 최적삽입강도를 도출하게 되면, 이의 성능을 평가하기 위하여 상기 입자적응도 평가에서 이용한 성능평가방식으로 최적삽입위치 또는 최적삽입강도가 맞는지를 검토할 수 있다. 특히 포렌식마크가 삽입되면 포렌식마크 알고리즘에 의한 비가시성과 강인성을 확인하기 위하여 PSNR과 NC를 계산해 보게 되는데, 이 경우 [수식 1]에서의 fitness값을 계산하는 것이 아니라 비가시성(PSNR)과 강인성(NC)을 체크해 보기 위함이다.
When the optimal insertion position or the optimal insertion strength is derived by the PSO search technique, it is possible to examine whether the optimal insertion position or the optimal insertion strength is correct as a performance evaluation method used in the particle adaptability evaluation to evaluate its performance. In particular, when the forensic mark is inserted, PSNR and NC are calculated to check the invisibility and robustness by the forensic mark algorithm. In this case, not the fitness value in [Equation 1] is calculated but the non-visibility (PSNR) NC) to check.

(f) 단계 (f)

(f)단계는 상기 (d)단계로부터 도출된 최적삽입위치에 상기 (e)단계로부터 도출된 최적삽입강도에 따라 포렌식마크를 양자화하여 삽입하는 단계이다. PSO탐색기법에 따라 최적화된 삽입위치에 상기 포렌식마크가 최적화된 삽입강도로 양자화되어 삽입될 수 있다.
(f) is a step of quantizing and inserting the forensic mark according to the optimal insertion strength derived from the step (e) at the optimum insertion position derived from the step (d). According to the PSO search technique, the forensic mark can be quantized and inserted into the optimized insertion position at an optimal insertion strength.

[도 6]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법 및 검출방법에서 디더변조 양자화 및 역양자화의 원리를 나타내는 도식도이다. [도 6]을 참고하면 디더변조 양자화 모습을 확인할 수 있다.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the principles of dither modulation quantization and inverse quantization in a magnetic adaptive forensic mark insertion method and a detection method in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention. Referring to FIG. 6, the dither modulation quantization can be confirmed.

특히 본 발명은 아래의 [수식 2]에 의한 양자화함수 Q(f(i))의 값이 대응되는 포렌식마크의 시퀀스식 w(i)의 값과 같은 경우(Q(f(i))=w(i))에는 삽입대상 계수값(f(i))이 [수식 3]에 의하여 수정되고, 상기 양자화함수 Q(f(i))의 값이 포렌식마크의 시퀀스식 w(i)의 값과 다른 경우(Q(f(i))≠w(i))에는 상기 삽입대상 계수값(f(i))이 [수식 4]에 의해 수정되는 디더변조(dither modulation) 양자화를 통해 상기 포렌식마크가 삽입되는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법을 제공하고 있다.In particular, the present invention is applicable to the case where the value of the quantization function Q (f (i)) according to the following equation (2) is equal to the value of the sequence formula w (i) (i)) of the forensic mark and the value of the quantization function Q (f (i)) is corrected by the value of the sequence formula w (i) of the forensic mark, In another case (Q (f (i)) w (i)), the forensic mark is obtained through dither modulation quantization in which the insertion subject coefficient value f (i) The method of inserting a magnetic adaptive forensic mark according to an embodiment of the present invention provides a method of inserting a magnetic adaptive forensic mark using a particle cluster optimization technique in a multiple conversion domain.

[도 4]는 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법 및 검출방법에서 디더변조 양자화 및 역양자화의 원리를 나타내는 도식도이다. 이를 참조하면 w(i)는 포렌식마크 자체가 시퀀스임을 표현하고 있으며, 이 시퀀스의 개개의 원소가 주파수 계수값에 양자화되어 삽입됨을 의미한다. i는 시퀀스 원소의 인덱스에 해당한다. 4 is a schematic diagram illustrating the principles of dither modulation quantization and inverse quantization in a magnetic adaptive forensic mark insertion method and a detection method in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention. Referring to this, w (i) represents that the forensic mark itself is a sequence, and means that individual elements of this sequence are quantized and inserted into the frequency coefficient value. i corresponds to the index of the sequence element.

[수식 2][Equation 2]

Figure 112014019976630-pat00016
Figure 112014019976630-pat00016

Q : 양자화함수Q: Quantization function

f : 삽입대상 계수값f: Insertion target coefficient value

Figure 112014019976630-pat00017
: 양자화 강도를 나타내는 양수값
Figure 112014019976630-pat00017
: A positive value indicating the quantization strength

[수식 3][Equation 3]

Figure 112014019976630-pat00018
Figure 112014019976630-pat00018

f(i) : 삽입대상 계수값, i=1,2,3....M×Mf (i): insertion target coefficient value, i = 1, 2, 3 .... M × M

Figure 112014019976630-pat00019
: 양자화 강도를 나타내는 양수값
Figure 112014019976630-pat00019
: A positive value indicating the quantization strength

[수식 4][Equation 4]

Figure 112014019976630-pat00020
Figure 112014019976630-pat00020

f(i) : 삽입대상 계수값, i=1,2,3....M×M f (i): insertion target coefficient value, i = 1, 2, 3 .... M × M

Figure 112014019976630-pat00021
: 양자화 강도를 나타내는 양수값
Figure 112014019976630-pat00021
: A positive value indicating the quantization strength

본 발명에서 디더변조에 따른 양자화 과정을 수행하는 이유는 일반적인 양자화 과정은 신호의 값, 즉 삽입대상 계수값이 크든 작든 모두 균일하게 수정되는 반면에, 디더변조 양자화의 경우에는 작은 신호는 작게, 큰 신호는 크게 수정되도록 함으로써, 포렌식마크 삽입전후의 비가시성과 강인성의 향상에 큰 효과를 발휘하기 때문이다.
The reason for performing the quantization process according to the dither modulation in the present invention is that the general quantization process is uniformly modified in all values whether the value of the signal, that is, the target coefficient value is large or small, while in the case of the dither modulation quantization, This is because the signal is largely corrected so that the invisibility and robustness before and after insertion of the forensic mark are greatly enhanced.

양자화과정을 거쳐 포렌식마크가 삽입된 최종계수값(DC)은 역DFRNT변환, 역3D-DCT변환 및 2D-DWT변환을 거쳐서 다시 원본 프레임의 조합인 디지털 영상콘텐츠데이터로 생성되어 포렌식마크의 삽입이 비가시화된 상태에서 유통되게 된다.
After the quantization process, the final coefficient value (DC) in which the forensic mark is inserted is generated as the digital image content data, which is the combination of the original frames through the inverse DFRNT transformation, the inverse 3D-DCT transformation and the 2D-DWT transformation, And is circulated in an invisible state.

Ⅱ. 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 Ⅱ. In the case of applying the particle cluster optimization technique to the multiple conversion domain according to the present invention 포렌식Forensic 마크 검출방법Mark detection method

본 발명은 (A) 상기 제1항의 포렌식마크 삽입방법에 의하여 포렌식마크가 삽입된 디지털 영상콘텐츠데이터의 비디오프레임을 복수의 서브프레임으로 그룹화한 후 2D-DWT(2차원 이산웨이블릿 변환, 2D-Discrete Wavelet Transform)변환을 통하여 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역을 생성하는 단계;(B) 상기 LH 또는 HL 주파수 대역 중 상기 제1항의 삽입방법에서 선택한 주파수 대역의 특정계수값들을 3D-DCT변환(3차원 이산코사인변환, 3D-Discrete Cosine Transform)한 후 DFRNT 변환(이산분수랜덤변환, Discrete Fractional Random Transform)을 수행하여 최종계수값(DC)를 추출하는 단계; 및 (C) 역양자화를 통해 상기 최종계수값으로부터 포렌식마크를 검출하는 단계;를 포함하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 검출방법을 제공한다.
(A) a method for grouping video frames of digital image contents data into which a forensic mark is inserted according to the forensic mark insertion method of the above (1), into a plurality of subframes and then performing a 2D-DWT (HL, HL, and LL) frequency bands of the LH or HL frequency bands through a 3D-DCT transform (Wavelet Transform) (3-D discrete cosine transform, 3D-Discrete Cosine Transform), and then performing a DFRNT transform (Discrete Fractional Random Transform) to extract a final DC value; And (C) detecting a forensic mark from the final coefficient value through inverse quantization. The present invention also provides a method for detecting a magnetic adaptive forensic mark in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains.

또한 본 발명은 상기 (C)단계는 제3항에서 생성된 생성키를 검출키로 이용하는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 검출방법을 함께 제공한다.
Also, the present invention provides a method for detecting a magnetic adaptive forensic mark using a particle cluster optimization technique in a multiple conversion domain, wherein the generating key generated in the step (C) is used as a detection key.

[도 2]는 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 검출방법의 대략적인 순서도이다. 포렌식 마크 검출방법은 본 발명의 포렌식 마크 삽입방법의 역과정으로 볼 수 있으나 [도 2]에서 참조할 수 있듯이, 그 시계열은 포렌식마크 삽입방법과 동일한 과정을 거쳐서 도출된다고 볼 수 있다. FIG. 2 is a flowchart of a method for detecting a magnetically adaptive forensic mark in which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention. The forensic mark detection method can be regarded as a reverse process of the forensic mark insertion method of the present invention. However, as can be seen from FIG. 2, the time series can be derived through the same process as the forensic mark insertion method.

먼저 (A) 및 (B) 단계는 상기 포렌식마크 삽입방법의 (a) 및 (b) 단계와 동일하다고 볼 수 있다. (C)단계는 역양자화(S6)를 거쳐 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입된 포렌식마크를 검출해내는 과정에 관한 것이다. 특히 역양자화 방법으로 디더변조의 역양자화를 이용할 수 있는데 이는 다음과 같은 수식에 의할 수 있다.The steps (A) and (B) may be considered to be the same as steps (a) and (b) of the forensic mark insertion method. (C) relates to a process of detecting a forensic mark embedded in digital image contents data through inverse quantization (S6). In particular, inverse quantization of dither modulation can be used as an inverse quantization method, which can be expressed by the following equation.

Figure 112014019976630-pat00022
Figure 112014019976630-pat00022

상기 [수학식 7]에서 mod는 모듈레이션의 의미로서 이 식은 어떤 수를 2로 나누고 나머지를 얻는 산식에 해당한다.
In Equation (7), mod is a meaning of modulation, which corresponds to an equation for dividing a certain number by 2 and obtaining the remainder.

특히 본 발명에서 포렌식마크의 삽입시의 생성키를 검출키로 이용할 수 있는데, 생성키와 검출키가 동일하여야 검출이 가능하도록 구성하여 포렌식마크의 검출성능을 향상시킴과 동시에 보안성을 높이고자 함이다.
In particular, in the present invention, The generation key can be used as a detection key. In order to improve the detection performance of the forensic mark and to improve the security, the detection key must be the same as the generation key.

본 발명의 포렌식마크의 삽입 및 검출과정은 [도 5]의 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입 및 검출방법의 블록도와 같은 내용으로 전체적인 과정을 대략적으로 확인할 수 있다. The process of inserting and detecting a forensic mark according to the present invention is a block diagram of a method for inserting and detecting a magnetic adaptive forensic mark applying a particle cluster optimization technique to a multiple conversion domain according to the present invention of FIG. Can be confirmed.

Ⅲ. 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 Ⅲ. Applying Particle Swarm Optimization Techniques to Multiple Conversion Domains 포렌식마크Forensic Mark 삽입·검출장치 Insertion / detection device

본 발명은 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 포렌식마크 생성부(100); 상기 디지털 영상콘텐츠데이터에 2D-DWT 변환, 3D-DCT 변환 및 DFRNT 변환을 순차적으로 수행하여 특정계수값을 생성하는 영상처리부(200); 상기 특정계수값에 삽입되는 포렌식마크의 최적삽입위치 및 최적삽입강도를 PSO기법으로 도출하여 상기 포렌식마크를 양자화하여 삽입하거나, 상기 특정계수값으로부터 상기 포렌식마크를 역양자화하여 검출하는 삽입검출부(300);를 포함하여 구성되는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입·검출장치를 제공한다.
A forensic mark generation unit (100) for generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into digital image content data; An image processing unit 200 for performing a 2D-DWT conversion, a 3D-DCT conversion, and a DFRNT conversion sequentially on the digital image contents data to generate specific coefficient values; An insertion detecting unit 300 for deriving an optimal insertion position and an optimal insertion strength of a forensic mark inserted into the specific coefficient value by a PSO technique and quantizing and inserting the forensic mark or dequantizing the forensic mark from the specific coefficient value The present invention provides a self-adaptive forensic mark inserting and detecting apparatus that applies a particle cluster optimization technique to multiple conversion domains including a plurality of conversion domains.

본 발명의 포렌식마크 삽입·검출장치는 상기에서 설명한 본 발명의 포렌식마크의 삽입방법 및 검출방법이 수행되는 하드웨어로서, 그 형태 및 배치는 불문하나 각 구성요소별 기능수행에 따라 다양한 방식으로 제작될 수 있다.
The forensic mark inserting / detecting apparatus of the present invention is hardware in which the forensic mark inserting method and the inspecting method of the present invention described above are performed, and the form and arrangement of the forensic mark inserting / detecting apparatus are manufactured in various ways .

[도 7]은 본 발명에 따른 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입검출장치의 구성도이다. 이를 참고하면, 상기 포렌식마크 생성부(100)는 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 역할을 담당한다. 상기 포렌식마크는 판매자 및 구매자에 따라 개별적인 정보를 수용하게 되므로 각 디지털 영상콘텐츠데이터별로 생성되어 저장되는 것이 특징이다. 상기 포렌식마크 생성부(100)는 상기 삽입정보를 암호화하여 포렌식마크를 생성하고 디지털 영상콘텐츠데이터에 대한 영상처리가 이루어진 후 삽입 위치와 삽입강도가 정해질 때까지 상기 포렌식마크를 저장, 보유하게 된다.
FIG. 7 is a block diagram of a magnetically adaptive forensic mark insertion detecting apparatus to which a particle cluster optimization technique is applied to multiple conversion domains according to the present invention. Referring to this, the forensic mark generation unit 100 plays a role of generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into the digital image content data. The forensic mark is generated and stored for each digital image content data because individual information is received according to the seller and the purchaser. The forensic mark generation unit 100 encrypts the insertion information to generate a forensic mark, stores the forensic mark and stores the forensic mark until the insertion position and the insertion strength are determined after the image processing for the digital image contents data is performed .

상기 포렌식마크가 생성된 후 이를 삽입하기 위하여 상기 디지털 영상콘텐츠데이터에 다중변환을 수행하는 역할은 영상처리부(200)에서 이루어진다. 상기 영상처리부(200)에서는 상기 기재된 본 발명의 삽입방법 및 검출방법의 (b)단계 내지 (e)단계 또는 (B)단계 내지 (C)단계가 수행된다. After the forensic mark is generated, a role of performing multiple conversion on the digital image contents data to insert the forensic mark is performed in the image processing unit 200. The image processing unit 200 performs steps (b) to (e) or (B) to (C) of the insertion method and detection method of the present invention described above.

상기 영상처리부에서는 다중변환 도메인을 형성하기 위해 디지털 영상콘텐츠데이터에 2D-DWT 변환, 3D-DCT 변환 및 DFRNT 변환을 순차적으로 수행하여 다중변환을 통한 도메인을 형성한다. In the image processing unit, 2D-DWT transformation, 3D-DCT transformation, and DFRNT transformation are successively performed on the digital image contents data to form a domain through multiple transforms to form multiple transform domains.

상기 삽입검출부(300)는 상기 특정계수값에 삽입되는 포렌식마크의 최적삽입위치 및 최적삽입강도를 PSO기법으로 도출하여 상기 포렌식마크를 양자화하여 삽입하거나, 상기 특정계수값으로부터 상기 포렌식마크를 역양자화하여 검출하게 된다. The insertion detecting unit 300 may derive the optimal insertion position and the optimal insertion strength of the forensic mark inserted into the specific coefficient value using the PSO technique to quantize and insert the forensic mark or dequantize the forensic mark from the specific coefficient value .

상기 삽입검출부에서는 상기 영상처리부에서 도출한 다중변환 도메인에 상기 포렌식마크가 삽입되어야 할 위치 및 강도를 도출해내기 위해 PSO 탐색기법을 이용한다. 상기 PSO탐색기법은 상기 기재된 본 발명의 삽입방법 중 (1) 내지 (3)단계의 과정으로 진행될 수 있다.
The forensic mark is inserted in the multiple conversion domain derived from the image processing unit We use the PSO search method to derive the location and strength. The PSO search technique may proceed to the steps (1) to (3) of the insertion method of the present invention described above.

실질적으로 포렌식마크 생성부, 영상처리부 및 삽입검출부는 물리적으로 분리되지 않고 하나의 유기적 구성체로 형성될 수 있다.
The forensic mark generating unit, the image processing unit, and the insertion detecting unit may be physically separated into one organic structure.

본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 첨부된 도면과 관련하여 설명되었으나 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이 건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the claims of the present invention include modifications and variations that fall within the true scope of the present invention.

100 : 포렌식마크 생성부 200 :영상처리부
300 : 삽입검출부
100: Forensic Mark Generation Unit 200:
300: insertion detector

Claims (8)

(a) 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 단계;
(b) 상기 디지털 영상콘텐츠데이터의 비디오프레임을 복수의 서브프레임으로 그룹화한 후 2D-DWT(2차원 이산웨이블릿 변환, 2D-Discrete Wavelet Transform)변환을 통하여 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역을 생성하는 단계;
(c) 상기 LH 또는 HL 주파수 대역의 특정계수값들을 3D-DCT(3차원 이산코사인변환, 3D-Discrete Cosine Transform)변환한 후, DFRNT 변환(이산분수랜덤변환, Discrete Fractional Random Transform)을 수행하여 최종계수값(DC, direct current)을 도출하는 단계;
(d) 상기 최종계수값을 대상으로 PSO탐색기법(입자군집최적화기법,Particle Swarm Optimization)을 적용하여 상기 포렌식마크의 최적삽입위치를 도출하는 단계;
(e) 상기 최적삽입위치에서 상기 포렌식마크가 삽입될 때의 최적삽입강도를 PSO탐색기법에 의하여 도출하는 단계;
(f) 상기 (d)단계로부터 도출된 최적삽입위치에 상기 (e)단계로부터 도출된 최적삽입강도에 따라 상기 포렌식마크를 양자화하여 삽입하는 단계;
를 포함하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법.
(a) generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into the digital image content data;
(b) generating HH, LH, HL and LL frequency bands through 2D-DWT (2D Discrete Wavelet Transform) conversion after grouping the video frames of the digital image contents data into a plurality of subframes ;
(c) 3D-DCT (3D-Discrete Cosine Transform) conversion of specific coefficient values in the LH or HL frequency band, and then DFRNT transformation (discrete fractional random transformation) Deriving a final count value (DC, direct current);
(d) deriving an optimal insertion position of the forensic mark by applying a PSO search technique (Particle Swarm Optimization) to the final coefficient value;
(e) deriving an optimal insertion strength when the forensic mark is inserted at the optimum insertion position by a PSO search technique;
(f) quantizing and inserting the forensic mark according to the optimal insertion strength derived from the step (e) at the optimum insertion position derived from the step (d);
A method of inserting a magnetic adaptive forensic mark applying particle group optimization method to multiple transform domain including.
제1항에서,
상기 (c)단계는,
상기 DFRNT 변환시에 이용되는 3개의 파라미터와 스크램블링 변환의 회전차수가 삽입키 또는 검출키가 되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법.
The method of claim 1,
The step (c)
Further comprising that the rotation order of the scrambling transformation and the three parameters used in the DFRNT conversion serve as an insertion key or a detection key. ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >
제1항에서,
상기 (d)단계 또는 (e)단계에서 PSO탐색기법은,
(1) 상기 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역 중 어느 하나 이상의 주파수대역의 특정계수값들을 입자(particle)로 하는 그룹을 형성하고 그룹 내의 모든 입자(particle)를 초기화시키는 단계;
(2) 상기 입자 각각에 대해 입자적응도평가를 시행하여 개인최적값(pBest) 또는 군집최적값(gBest)을 생성 또는 갱신하는 단계; 및
(3) 상기 입자적응도평가 횟수가 설정된 반복횟수에 도달하거나 상기 입자의 개인최적값 및 군집최적값과의 차이가 사전설정값 미만인 경우에는 탐색을 종료하고 상기 개인최적값을 상기 최적삽입위치 또는 최적삽입강도로 설정하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 (2) 단계를 다시 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법.
The method of claim 1,
In the step (d) or the step (e)
(1) forming a group of particles having specific coefficient values of at least one frequency band among the HH, LH, HL and LL frequency bands and initializing all the particles in the group;
(2) generating or updating a personal optimum value (pBest) or a cluster optimal value (gBest) by performing particle adaptability evaluation on each of the particles; And
(3) if the number of particle adaptability evaluations reaches a set number of repetitions, or if the difference between the individual optimal value and the cluster optimal value of the particle is less than a preset value, the search is terminated and the individual optimal value is set to the optimum insertion position or Setting the optimal insertion strength to the optimum insertion strength; otherwise, performing the step (2) again;
The method of claim 1, wherein the method further comprises:
제3항에서,
상기 입자적응도평가는,
각 입자의 삽입위치를 탐색하여 도출된 비가시성값(PSNR)과 상기 포렌식마크에 가해지는 공격유형에 따라 도출되는 강인성값(NC, Normalized Correlation)을 변수로 하는 [수식 1]의 성능평가함수에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법.
[수식 1]
Figure 112014019976630-pat00023

PSNR : 비가시성값
NC : 강인성값
m : PSO기법에서 사용된 공격유형
4. The method of claim 3,
The particle adaptability evaluation may be performed,
(PSNR) obtained by exploring the insertion position of each particle and a robustness value (NC, Normalized Correlation) derived from the type of attack applied to the forensic mark are used as the performance evaluation function of [Equation 1] The method comprising the steps of: (a) inputting a plurality of transformed domains;
[Equation 1]
Figure 112014019976630-pat00023

PSNR: Invisibility value
NC: Robustness value
m: Type of attack used in PSO technique
제1항에서,
상기 (f)단계는,
아래의 [수식 2]에 의한 양자화함수 Q(f(i))의 값이 대응되는 포렌식마크의 시퀀스식 w(i)의 값과 같은 경우(Q(f(i))=w(i))에는 삽입대상 계수값(f(i))이 [수식 3]에 의하여 수정되고, 상기 양자화함수 Q(f(i))의 값이 포렌식마크의 시퀀스식 w(i)의 값과 다른 경우(Q(f(i))≠w(i))에는 상기 삽입대상 계수값(f(i))이 [수식 4]에 의해 수정되는 디더변조(dither modulation) 양자화를 통해 상기 포렌식마크가 삽입되는 것을 특징으로 하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입방법.
[수식 2]
Figure 112014019976630-pat00024

Q : 양자화함수
f : 삽입대상 계수값
Figure 112014019976630-pat00025
: 양자화 강도를 나타내는 양수값

[수식 3]
Figure 112014019976630-pat00026

f(i) : 삽입대상 계수값, i=1,2,3....M×M
Figure 112014019976630-pat00027
: 양자화 강도를 나타내는 양수값

[수식 4]
Figure 112014019976630-pat00028

f(i) : 삽입대상 계수값, i=1,2,3.... M×M
Figure 112014019976630-pat00029
: 양자화 강도를 나타내는 양수값
The method of claim 1,
The step (f)
When the value of the quantization function Q (f (i)) according to the following equation (2) is equal to the value of the sequence formula w (i) of the corresponding forensic mark (Q (f (i)) = w (i) When the value of the quantization function Q (f (i)) is different from the value of the sequence formula w (i) of the forensic mark Q (i) the forensic mark is inserted through dither modulation quantization in which the insertion subject coefficient value f (i) is modified by the following equation (4): (f (i) A method of inserting a magnetic adaptive forensic mark applying particle group optimization method to multiple transform domain.
[Equation 2]
Figure 112014019976630-pat00024

Q: Quantization function
f: Insertion target coefficient value
Figure 112014019976630-pat00025
: A positive value indicating the quantization strength

[Equation 3]
Figure 112014019976630-pat00026

f (i): insertion target coefficient value, i = 1, 2, 3 .... M × M
Figure 112014019976630-pat00027
: A positive value indicating the quantization strength

[Equation 4]
Figure 112014019976630-pat00028

f (i): insertion target coefficient value, i = 1, 2, 3 .... M × M
Figure 112014019976630-pat00029
: A positive value indicating the quantization strength
(A) 제1항의 포렌식마크 삽입방법에 의하여 포렌식마크가 삽입된 디지털 영상콘텐츠데이터의 비디오프레임을 복수의 서브프레임으로 그룹화한 후 2D-DWT(2차원 이산웨이블릿 변환, 2D-Discrete Wavelet Transform)변환을 통하여 HH, LH, HL 및 LL 주파수대역을 생성하는 단계;
(B) 상기 LH 또는 HL 주파수 대역 중 상기 제1항의 삽입방법에서 선택한 주파수 대역의 특정계수값들을 3D-DCT변환(3차원 이산코사인변환, 3D-Discrete Cosine Transform)한 후 DFRNT 변환(이산분수랜덤변환, Discrete Fractional Random Transform)을 수행하여 최종계수값(DC)를 추출하는 단계; 및
(C) 역양자화를 통해 상기 최종계수값으로부터 포렌식마크를 상기 제3항에서 생성된 생성키를 검출키로 이용하여 검출하는 단계;
를 포함하는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 검출방법.
(A) a method of grouping video frames of digital image contents data into which a forensic mark is inserted according to the forensic mark insertion method of claim 1, into a plurality of sub-frames and then performing 2D-DWT (2D-Discrete Wavelet Transform) Generating the HH, LH, HL, and LL frequency bands through the frequency domain;
(B) performing 3D-DCT (3D-Discrete Cosine Transform) on the specific coefficient values of the frequency band selected in the insertion method of the first aspect among the LH or HL frequency bands and performing DFRNT transformation Performing a discrete Fractional Random Transform to extract a final DC value; And
(C) detecting a forensic mark from the final coefficient value through inverse quantization using the generation key generated in the third step as a detection key;
A method for detecting a magnetic adaptive forensic mark applying a particle cluster optimization technique to a multiple transform domain including a plurality of transform domains.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 삽입방법이 수행되는 삽입장치로서,
디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 포렌식마크 생성부(100);
상기 디지털 영상콘텐츠데이터에 2D-DWT 변환, 3D-DCT 변환 및 DFRNT 변환을 순차적으로 수행하여 암호화된 최종계수값(DC)을 생성하는 영상처리부(200);
상기 최종계수값에 삽입되는 포렌식마크의 최적삽입위치 및 최적삽입강도를 PSO기법으로 도출하여 상기 포렌식마크를 양자화하여 삽입하는 삽입검출부(300);
를 포함하여 구성되는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 삽입장치.
6. An insertion device in which the insertion method of any one of claims 1 to 5 is performed,
A forensic mark generation unit (100) for generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into the digital image content data;
An image processor 200 for successively performing 2D-DWT transformation, 3D-DCT transformation, and DFRNT transformation on the digital image contents data to generate an encrypted final coefficient value DC;
An insertion detecting unit (300) for deriving an optimal insertion position and an optimal insertion strength of a forensic mark inserted into the final count value by a PSO technique and quantizing and inserting the forensic mark;
A method for inserting a magnetic adaptive forensic mark into a plurality of transform domains including a particle group optimization technique.
제6항의 검출방법이 수행되는 검출장치로서,
디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입될 삽입정보를 기반으로 포렌식마크를 생성하는 포렌식마크 생성부(100);
상기 디지털 영상콘텐츠데이터에 2D-DWT 변환, 3D-DCT 변환 및 DFRNT 변환을 순차적으로 수행하여 암호화된 최종계수값(DC)을 생성하는 영상처리부(200);
상기 최종계수값에 삽입되는 포렌식마크의 최적삽입위치 및 최적삽입강도를 PSO기법으로 도출하여 상기 포렌식마크를 양자화하여 디지털 영상콘텐츠데이터에 삽입된 것을 상기 특정계수값으로부터 상기 포렌식마크를 역양자화하여 검출하는 삽입검출부(300);
를 포함하여 구성되는 다중변환 도메인에 입자군집최적화기법을 적용한 자기적응형 포렌식마크 검출장치.



7. A detection device in which the detection method of claim 6 is performed,
A forensic mark generation unit (100) for generating a forensic mark based on insertion information to be inserted into the digital image content data;
An image processor 200 for successively performing 2D-DWT transformation, 3D-DCT transformation, and DFRNT transformation on the digital image contents data to generate an encrypted final coefficient value DC;
An optimal insertion position and an optimal insertion strength of the forensic mark inserted into the final count value are derived by the PSO technique and the forensic mark is quantized to dequantize the forensic mark inserted in the digital image content data from the specific coefficient value An insertion detecting unit 300;
And a particle group optimization technique is applied to the multiple conversion domain including a plurality of conversion domains.



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