KR20050010824A - 워터마크를 추출하는 방법 - Google Patents

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KR20050010824A
KR20050010824A KR10-2004-7018700A KR20047018700A KR20050010824A KR 20050010824 A KR20050010824 A KR 20050010824A KR 20047018700 A KR20047018700 A KR 20047018700A KR 20050010824 A KR20050010824 A KR 20050010824A
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KR10-2004-7018700A
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안토니우스 에이. 씨. 엠. 캘커
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

워터마크에 기초하여, 매체 내용의 분배를 감시하는 감시국(200)은, 상기 워터마크가 부가되는 상기 매체 내용을 나타내는 정보 신호를 수신하는 수신 수단(202)과, 인식 특징들을 추출하고, 상기 정보 신호를 식별하는 추출 수단(204)과, 상기 인식 특징들에 기초하여 지원 신호를 검색하는 제 1 검색 수단(206)과, 상기 지원 신호에 기초하여 상기 워터마크를 검색하는 제 2 검색 수단(208), 및 상기 워터마크를 미리 결정된 정보와 비교하는 비교 수단(210)을 포함한다.

Description

워터마크를 추출하는 방법{Method of extracting a watermark}
워터마킹은 정지 화상들, 오디오 및 비디오와 같은, 멀티미디어 신호에서 보조 데이터를 감지 못하게 숨기는 기술이다. 다수의 적용들에 대하여 워터마킹 시스템의 보안은 가장 중요하다. DVD-비디오에 대한 복사 방지 및 휴대용 디바이스들의 음악에 대한 복사 방지가 예들이다. 쉽게 (또는 어렵게) 권한이 없는 유저가 워터마크 채널을 읽거나, 쓰거나 변경시킬 수 있는 그 쉬움(또는 어려움)은 워터마킹방법의 보안을 규정한다. 보안 침해들의 가능성을 예방하거나 적어도 제한하기 위해, 어떤 정보를 지닌 상기 워터마크는 매우 낮은 신호-대-잡음-비(SNR)로 임베딩되는 것이 바람직하다. 이것은 워터마크 추정 공격들의 위험을 줄이는 것을 돕는다. 1998년 9월, 로도스 섬(Rhodes)의, 유럽 신호 처리 회의(EUSIPCO-98)의 진행들에서, 지.랭겔라(G.Langelaar) 등에 의한, "비선형 필터링에 의한 공간 확산-스펙트럼 워터마크들 제거(Removing Spatial Spread-Spectrum Watermarks by non-linear Filtering)"의 논문을 참조하라.
상기 뿐만아니라, 많은 워터마킹 방법들은 의사-랜덤 노이즈 발생기에 대한 입력 파라미터로서 어떤 비밀 키(key)에 일반적으로 의존하는, 비밀 의사-랜덤 시퀀스들을 사용한다. 상기 비밀 키의 지식이 없다면 워터마크 채널의 존재를 확립하기란 어렵다. 워터마킹 방법이 이 비밀 노이즈 시퀀스로 하여금 고정되지 않고, 워터마킹되고 있는 내용에 의존하게 함으로써 더 보안될 수 있음은 워터마킹 커뮤니티에서 인식된다. 이것은 하나의 특정 매체 오브젝트의 워터마크의 성공적인 핵(hack)을 다른 매체 오브젝트들에, 예를 들면 노래를 다른 노래들에 적용하는 어려움을 증가시킨다. 예를 들어, 2000년 1월, 샌호세(San Jose)의, 멀티미디어 내용 II의 보안 및 워터마킹에 관한 SPIE 진행들 3971에서, 엠.쿠터(M.Kutter) 등에 의한, "워터마크 복사 공격(Watermark Copy Attack)"의 논문을 참조하라.
그러나, 이 후자 접근의 단점은 워터마크들을 검출하고 워터마크가 지닌 정보를 확실하게 읽기에 어려움 및 복잡성이 증가되는 것이다.
본 발명은 매체 내용(media content)을 나타내며, 정보 신호에 임베딩된(embedded) 워터마크를 추출하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 매체 내용의 분배를 워터마크에 기초하여, 감시하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 매체 내용의 분배를 워터마크에 기초하여, 감시하는 감시국에 관한 것이다.
본 발명은 또한 매체 내용의 분배를 워터마크에 기초하여 감시하며, 상기 감시국 및 스토리지(storage)를 포함하는 감시 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 매체 내용의 분배를 감시하는 시스템을 포함하는 배경도의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 매체 내용의 분배를 감시하는 시스템의 실시예를 도시하는 개략도.
본 발명의 목적은 비교적 쉬운 방법으로, 워터마크 채널로부터, 워터마크를 추출하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 상기 방법이,
- 인식 특징들을 추출하고, 상기 매체 내용을 식별하는 단계와,
- 상기 인식 특징들에 기초하여 지원 신호를 검색하는 단계, 및
- 상기 지원 신호에 기초하여 상기 워터마크를 검색하는 단계를 포함한다는 점에서 이루어진다. 워터마크를 검출하고 및/또는 임베딩된 정보를 읽는 것은 검색을 의미한다. 노래들, 곡조들, 영화들, 필름들, 화상들 등으로서 오디오 및/또는 시각 정보는 매체 내용을 의미한다. 워터마크 검출 성능은 "블라인드" 검출, 즉 상기 정보 신호가 기초하는 최초 신호를 이용하지 않는 상기 검출에서 알려진 검출, 즉 지원 신호를 사용함으로써 알려진 검출로 변화시킴으로써 향상될 수 있다. 상기 지원 신호를 가까이에 갖는 것은, 워터마크의 더 양호한 추정을 허용함으로써 및 워터마크 검출에 대해 더 양호한 SNR을 허용함으로써 성능을 증가시킨다. 이 접근의 어려운 부분은 적당한 지원 신호를 얻는 데에 있다. (적당한 최초의 마킹되지 않은 신호를 위치시키고 지원 신호(들)를 검색하는) 이것이 손으로 행해진다면, 이 동작 모드는 경제적으로 흥미없을 것이다. 그러나, 인식 특징들로부터 지원 신호들로의 매핑과 결합하여 본질적인 인식 특징들 기술을 사용하여, 이 과정은 자동화될 수 있다. 바람직하게, 지문들로서 코딩되는 또는 지문들에 의해 나타내지는 특징들의 데이터베이스는 인식 특징들(지문들)로부터 지원 신호들로의 매핑을 구현하기위해 사용된다. 종종 서명 또는 해시(hash)로서 또한 불리는 지문은 신호의 가장 관련있는 인식 특징들의 간결한 개요이다. 매우 깨지기 쉬운 암호의 해시들과는 다르게(소스 데이터의 단일 비트 플리핑은 일반적으로 완전히 다른 해시로 끝날 것이다), 지문들은 여기서 강건하다고 이해된다. 즉, 소스 신호들이 지각적으로 비슷하다면, 대응 지문들 또한 매우 비슷하다. 따라서 지문들은 시청각 내용들을 식별하기 위해 사용된다. 멀티미디어 오브젝트에 대한 지문을 발생시키는 방법의 예는 2001년 9월, 브레시아(Brescia)에서, 내용 기반 멀티미디어 색인에 관한 국제 워크숍에서, 자프 해이스마(Jaap Haitsma), 톤 캘커(Ton Kalker) 및 잡 오오스트빈(Job Oostveen)에 의한, "내용 식별을 위한 강한 오디오 해싱(Robust Audio Hashing For Content Identification)"에서 외에도, 유럽 특허 출원 번호 제 01200505.4 호(대리인 명부 PHNL010110)에 기술되어 있다.
본 발명에 따라 워터마크를 추출하는 방법의 실시예에 있어서, 상기 지원 신호는 상기 정보 신호가 기초로 하는 최초 신호의 일부를 포함한다. 이 실시예의 이점은 강건한 워터마크 채널을 가능하게 하는 것이다. 상기 정보 신호를 기초로하는 최초 신호를 이용함으로써 워터마크의 방향은 비교적 용이하다. 일반적으로 정보 신호로부터 최초 신호의 재동기화된 버전의 공제는 임베딩된 워터마크의 추정을 발견하도록 수행된다.
본 발명에 따라 워터마크를 추출하는 방법의 다른 실시예에 있어서, 상기 지원 신호는 상기 정보 신호가 기초로 하는 상기 최초 신호로부터 유도된다. 예를 들면, 유럽 특허 출원 번호 제 01202460.0 호(대리인 명부 PHNL010433)에 기술된 것처럼 정보 신호가 비디오 시퀀스를 나타내는 경우의, 비디오 시퀀스의 프레임당 화소들의 평균 휘도값들이다. 비교적 적은 양의 데이터가 평균 휘도 값들을 저장하고 전송하도록 요구되기 때문에, 이 실시예의 이점은 데이터 축소이다. 따라서, 인식 특징들에 기초하여 질문의 결과로서 되돌아오는 데이터의 양은 제한된다.
본 발명에 따라 워터마크를 추출하는 방법의 다른 실시예에 있어서, 상기 지원 신호는 상기 정보 신호에 적합한 워터마크 파라미터들을 포함한다. 예를 들면, 의사-랜덤 시퀀스들 및 비밀 키들은 워터마크 파라미터들을 의미한다. 상기 서술된 바와 같이, 그러한 내용 기반 워터마킹은 더 안전한 워터마크 채널로 마무리된다.
본 발명에 따라 워터마크를 추출하는 방법의 다른 실시예에 있어서, 상기 워터마크는 상기 정보 신호가 기초로 하는 최초 신호의 발신자를 나타낸다. 이 방법에서 상기 최초 신호의 발신자를 발견하는 것이 가능하다. 이것은 특히 매체 내용의 분배를 감시하는 경우에 흥미롭다. 예를 들면 그 목적에 대한 정보의 다른 유형은 최초 신호의 복사의 구매자 또는 소유자이다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 쉬운 방법으로, 상기 워터마크가 워터마크 채널로부터 추출되는 개시 단락에서 설명된 종류의, 매체 내용의 분배를 감시하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적은 감시하는 상기 방법이,
- 상기 워터마크가 부가되는 상기 매체 내용을 나타내는 정보 신호를 수신하는 단계와,
- 인식 특징들을 추출하고, 상기 매체 내용을 식별하는 단계와,
- 상기 인식 특징들에 기초하여 지원 신호를 검색하는 단계와,
- 상기 지원 신호에 기초하여 상기 워터마크를 검색하는 단계, 및
- 상기 감시를 위하여, 상기 워터마크에 의해 교환되는, 정보를 적용하는 단계를 포함한다는 점에서 이루어진다. 적용은 상기 워터마크를 미리 결정된 정보에 비교할 수도 있다. 일반적으로 상기 미리 결정된 정보는 저작권 또는 최초 신호의 발신기에 관계된다. 선택적으로 그것은 미리 결정된 유형을 가진 정보 아이템들의 수신을 세는 것을 의미한다. 그러나 사용의 다른 유형들 또한 가능하다. 강한 지문 기술은 상기 최초 신호를 식별하는 것을 허용하고, 그 위에 지원 신호들 및 정보가 워터마크 검출의 강도 및/또는 보안을 향상시키도록 사용된다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 쉬운 방법으로, 워터마크 채널로부터 상기 워터마크를 추출하도록 배열되는, 개시 단락에서 설명된 종류의 감시국을 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적은 상기 감시국이,
- 상기 워터마크가 부가되는 상기 매체 내용을 나타내는 정보 신호를 수신하는 수신 수단과,
- 인식 특징들을 추출하고, 상기 정보 신호를 식별하는 추출 수단과,
- 상기 인식 특징들에 기초하여 지원 신호를 검색하는 제 1 검색 수단과,
- 상기 지원 신호에 기초하여 상기 워터마크를 검색하는 제 2 검색 수단, 및
- 상기 워터마크에 의해 교환되는, 정보를 적용하도록 배열되는 수단을 포함한다는 점에서 이루어진다.
본 발명의 다른 목적은 비교적 쉬운 방법으로, 워터마크 채널로부터 상기 워터마크를 추출하도록 배열되는 개시 단락에서 설명된 종류의 감시 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 이 목적은 상기 감시 시스템이,
- 청구항 제 7 항에 청구된 상기 감시국, 및
- 상기 지원 신호에 대한 상기 인식 특징들의 매핑을 포함하는 스토리지(storage)를 포함한다는 점에서 이루어진다.
워터마크를 추출하는 상기 방법의 변경들 및 그것의 변화들은 설명된, 매체 내용의 분배를 감시하는 상기 방법, 상기 국 및 시스템의 그것의 변경들 및 변화들에 대응할 수도 있다.
본 발명에 따라 워터마크를 추출하는 방법과 매체 내용의 분배를 감시하는 방법, 국 및 시스템의 이들 및 다른 특징들은 첨부 도면들을 참조하고 이후 설명되는 구현들 및 실시예들로부터 명백해지고 그것들에 관하여 밝혀질 것이다.
대응하는 참조 숫자들은 모든 도면들에서 같거나 유사한 의미를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 매체 내용의 분배를 감시하는 시스템(100)을 포함하는 배경도를 개략적으로 도시하고 있다. 매체 내용의 분배를 감시하는 시스템(100)의 사용을 예시하기 위해, 전자 음악 분배(EMD)의 예가 제공된다. EMD 배경에서 음악을 팔고 제어하는 것은 종종 다음의 단계들을 유도한다.
- 사람 P는 그의 인터넷 브라우저를 EMD 회사 E의 웹사이트로 향하게 하고 노래 S를 요청한다.
- 회사 E는 P의 금융 자격 증명들을 점검하고, 순서대로 있음이 알려지면, 노래 S를 오디오 소스 데이터베이스(102)로부터 검색하고, 노래 S'를 얻도록 워터마크 임베딩 유닛(104)에 의하여 워터마킹 정보 I를 노래 S에 추가한다. 이 정보 I는 일반적으로, 노래의 구매자로서 P를 식별하는, 개인화된 정보 외에도, 합법적인 저작권 소유자로서 E를 식별하는, 회사 E의 이름을 지닌다. 워터마크를 임베딩하는 것 외에도, 회사 E는 또한 인식 특징 유닛(108)에 의해 노래로부터 인식 특징 F를 유도한다. 이들 인식 특징들은 노래 S'의 합법적인 사용을 점검하기 위한 정보를 검색하기 위하여 워터마크를 검출하기 위한 회사(E)에 의해 결국 사용될 수 있는 (및 사용될) 하나 이상의 지원 신호들과 함께 데이터베이스(110)에 저장된다.
- 회사 E는 자신의 웹-사이트로부터 P에게 노래 S'를 다운로드하기 위한 가능성을 제공하고, 이는 그가 이 노래를 개인의 사용을 위해 복사만 할 수도 있거나 전달만 할 수도 있는지를 P에게 알리는 동안 이루어진다.
개인-사용 규칙을 시행하기 위해, 회사 E는 웹 스파이더 서비스, 즉 매체 내용의 분배를 감시하는 시스템을 작동시킨다. 상기 웹 스파이더 서비스는 개인-사용 규칙을 위배하는 S의 복사들을 위해 계속 인터넷(106)을 스캔한다. 일반적으로, 각 복사가 저작권 소유자로서 E 및 최초 바이어(buyer)로서 P를 식별하는, 노래 S'의 다중 복사들이 파일-공유 네트워크 상에 발견된다면, 사람 P는 그/그녀가 위반에 있음이 알려질 것이고, 적당한 행동이 시작될 것이다.
매체 내용의 분배를 감시하는 시스템(100)은 매체 내용의 분배를 감시하는 다수의 국들(200) 및 스토리지를 포함할 수도 있다. 도 2에서는 하나의 국(200)만이 도시되어 있다. 도 2는 중앙 데이터베이스(110)를 보여준다. 그러나 전달된 데이터베이스는 또한 가능할 수도 있다. 매체 내용의 분배를 감시하는 상기 국(200)은,
- 상기 워터마크가 더해지는 상기 매체 내용을 나타내는 정보 신호를 수신하는 수신 유닛(202)과,
- 상기 정보 신호를 식별하여, 인식 특징들을 추출하는 추출 유닛(204)과,
- 상기 인식 특징들에 기초하여 지원 신호를 검색하는 제 1 검색 유닛(206)과,
- 상기 지원 신호에 기초하여 상기 워터마크를 검색하는 제 2 검색 유닛(208), 및
- 상기 워터마크를 미리 결정된 정보와 비교하는 비교 유닛(208)을 포함한다.
매체 내용의 분배를 감시하는 상기 국(200)은 상기 설명된 것처럼 웹 스파이더로서 사용된다고 가정된다. 이후 상기 국(200)의 일은 다음과 같다:
- 회사 E를 위해 동작하는 국(200)은 수신 유닛(202)에 의해 의심스런 노래 S1을 수신한다.
- 본질적인 인식 특징들 F는 추출 유닛(204)에 의해 S1으로부터 유도된다.
- 최초 복사 S를 검색하여, 특징들 F는 데이터베이스(110)로의 문의로서 사용된다. 선택적으로 대응하는 워터마크 W 및/또는 다른 정보는 검색된다.
- 복사들 S 및 S1은 제 2 검색 유닛(208)에 의해 재동기화된다. 연속으로 적당한 차분 신호는 임베딩된 워터마크 W의 추정 W'로서 계산된다.
- 임베딩된 정보 I는, 만약 있다면, 워터마크 W로 워터마크 검출을 적용함으로써 W'로부터 검색된다. 비교 유닛(208)은 예컨대 짐작된 사람들 또는 노래들의 리스트로부터의 미리 결정된 정보와 정보 I를 비교한다. 부합하는 경우에 개인 사용 규칙의 위반이 증명된다.
도 2에서 데이터베이스(110) 및 국(200)이 양자 모두 네트워크(106)로 연결되어 도시되어 있다. 이 네트워크(106)를 통해 사이트들이 접근 가능함이 가정되고, 그 위에 노래 S의 복사들 S1이 존재한다. 인식 특징들 F 및 지원 신호들의 스토리지를 제외하고, 처리 유닛들(202-210)이 국(100)에 배치되어 도 2에 도시되어 있다. 처리 단계들의 대안의 배치들이 가능함을 주목해야 한다. 예컨대 데이터베이스(110) 및 국(200)은 결합될 수도 있거나 추출 및/또는 검색 유닛 중 어떤 것은 서브-시스템에 배치될 수도 있고, 데이터베이스(110)를 포함한다. 상기 국(200)의처리 유닛들(202-210)은 하나의 프로세서를 사용하여 구현될 수도 있다. 정상적으로, 이들 함수들은 소프트웨어 프로그램 제품의 제어하에 수행된다. 수행하는 동안, 정상적으로 상기 소프트웨어 프로그램 제품은 램과 같은 메모리로 로딩되고 거기서 실행된다. 상기 프로그램은 ROM, 하드 디스크, 또는 자기 및/또는 광 저장 장치와 같은 배경 메모리로부터 로딩될 수도 있거나, 인터넷과 같은 네트워크를 통해 로딩될 수도 있다. 선택적으로 주문형 반도체(application specific integrated circuit)는 노출된 기능성을 제공한다.
상기 제시된 것은 접속된 환경에서 알려진 워터마크 검출에 기초하는 매체 내용의 분배를 감시하는 시스템이다. 비접속된 환경에서 유사한 감시가 또한 요구된다. 영화-일행들, 텔레비젼 방송인들 또는 광고인들과 같은, 시청각 내용의 제작자들 또는 방송인들은 그들의 업무가 배분되는지의 여부와 장소 및 때에 관하여 지식을 갖는 것에 종종 관심이 있다. 본 발명에 따른 시스템이 "방송 감시"에도 적용될 수 있음은 명백할 것이다.
상기 언급된 실시예들은 본 발명을 제한하기 보다는 예시하는 것이고 본 기술의 당업자들은 첨부된 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 대안의 실시예들을 설계할 수 있을 것임을 주목해야 한다. 청구항들에서, 괄호들 사이에 놓인 임의의 참조 표시들은 청구항을 재한하는 것으로서 구성되지 않을 것이다. '포함하는'이란 어구는 청구항에 목록되지 않은 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 앞의 "하나"라는 어구는 그러한 요소들의 복수의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 몇몇 별개의 요소들을 포함하는 하드웨어에 의하여 및 적절한 프로그램된 컴퓨터에 의하여 구현될 수 있다. 몇몇 수단들을 열거하는 단위 청구항들에서, 이들 수단들 중 몇몇은 하드웨어의 하나 및 같은 아이템에 의해 구현될 수 있다.

Claims (9)

  1. 매체 내용(media content)을 나타내는, 정보 신호에 임베딩된(embedded) 워터마크를 추출하는 방법에 있어서,
    - 인식 특징들을 추출하고, 상기 매체 내용을 식별하는 단계와,
    - 상기 인식 특징들에 기초하여 지원 신호를 검색하는 단계, 및
    - 상기 지원 신호에 기초하여 상기 워터마크를 검색하는 단계를 포함하는, 워터마크 추출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지원 신호는 상기 정보 신호가 기초로 하는 최초 신호의 일부를 포함하는, 워터마크 추출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지원 신호는 상기 정보 신호가 기초로 하는 상기 최초 신호로부터 유도되는, 워터마크 추출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지원 신호는 상기 정보 신호에 적합한 워터마크 파라미터들을 포함하는, 워터마크 추출 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 워터마크는 상기 정보 신호가 기초로 하는 최초 신호의 발신자를 나타내는, 워터마크 추출 방법.
  6. 워터마크에 기초하여, 매체 내용의 분배를 감시하는 방법에 있어서,
    - 상기 워터마크가 부가되는 상기 매체 내용을 나타내는 정보 신호를 수신하는 단계와,
    - 제 1 항에 청구된 상기 워터마크를 추출하는 단계, 및
    - 상기 감시를 위하여, 상기 워터마크에 의해 교환되는, 정보를 적용하는 단계를 포함하는, 감시 방법.
  7. 워터마크에 기초하여, 매체 내용의 분배를 감시하는 감시국에 있어서,
    - 상기 워터마크가 부가되는 상기 매체 내용을 나타내는 정보 신호를 수신하는 수신 수단과,
    - 인식 특징들을 추출하고, 상기 정보 신호를 식별하는 추출 수단과,
    - 상기 인식 특징들에 기초하여 지원 신호를 검색하는 제 1 검색 수단과,
    - 상기 지원 신호에 기초하여 상기 워터마크를 검색하는 제 2 검색 수단, 및
    - 상기 감시를 위하여, 상기 워터마크에 의해 교환되는, 정보를 적용하도록 배열되는 감시 수단을 포함하는, 감시국.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 감시 수단은 상기 워터마크를 미리 결정된 정보와 비교하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 감시국.
  9. 워터마크에 기초하여, 매체 내용의 분배를 감시하는 감시 시스템에 있어서,
    제 7 항에 청구된 상기 감시국, 및
    상기 지원 신호에 대한 상기 인식 특징들의 매핑을 포함하는 스토리지(storage)를 포함하는, 감시 시스템.
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