KR20070120337A

KR20070120337A - 영상감시장치(디브이알) 영상의 위변조 감지를 위한워터마크 삽입 및 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070120337A
Application number: KR1020060054958A
Authority: KR
Inventors: 최혁
Original assignee: (주)유디웍스; 최혁
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-12-24

Abstract

본 발명은 영상감시장치에서 수신된 영상에, 위변조 여부 및 위변조 영역을 인식할 수 있는 워터마크를 삽입함으로써, 영상에 대한 고의적인 위변조 공격 시에, 워터마크를 검출함으로써 위변조 영역을 검출하는 목적을 가지고 있다. 본 발명은 영상감시장치에서 수신된 영상에 대하여, 해당 영상의 내용을 조작하기 위한 위변조 공격에 대하여 방어할 수 있도록, 영상감시장치에서 수신된 영상에 삽입된 워터마크를 검출하여, 해당 영상의 위변조 여부 및 영상의 위변조 부위를 검사하는 장치 및 방법에 대한 것으로,

본 발명의 장치는, 영상감시장치 (digital video recorder)로부터 감시대상 영상을 수신하는 <영상 감시장치 입력 수단>, 현재 영상 프레임의 부가정보 및 위변조 방지를 위한 워터마크 신호를 실제 영상 컨텐츠에 삽입하는 <워터마크 삽입 수단>, 워터마크가 삽입된 영상을 수신하여, 삽입된 워터마크를 강인하게 찾아내는, <워터마크 검출 수단>, 영상의 특정 구역의 위변조 여부를 검사하는 <위변조 영역 진단 수단>을 포함하는 데 특징이 있다.

또한 본 발명의 방법은, <워터마크 삽입 수단>을 실행할 때, 워터마크가 비고의적인 화질 손상에 강인한 동시에, 위변조 공격을 인식할 수 있도록 워터마크를 삽입하는 제 1과정, <워터마크 검출 수단>을 실행할 때, 영상 컨텐츠에 삽입된 워 터마크를 찾아내고, 비고의적인 화질손상을 복구하는 제 2과정, <위변조 영역 진단 수단>을 실행할 때, 영상의 위변조 여부를 감지하고, 해당 위변조 부위를 검출하는 제 3과정을 포함하는 데 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명은 영상감시장치에서 수신된 영상에 워터마크를 삽입함으로써, 영상의 내용을 손상하려는 의도적인 공격을 방어하고, 영상감시장치에서 수신된 영상이 위변조 되지 않은 영상임을 보장할 수 있는 이점이 있다.

영상감시장치 (digital video recorder), 위변조 감지, 워터마크 삽입, 워터마크 검출

Description

영상감시장치(디브이알) 영상의 위변조 감지를 위한 워터마크 삽입 및 검출 장치 및 방법{The water mark insertion and detection method for image forgery of digital video recorder(DVR)}

도 1은 본 발명에 따른 <영상감시장치 (DVR) 영상의 위변조 감지를 위한 워터마크 삽입 및 검출 장치 및 방법 > 의 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: <영상 감시장치 입력 수단>

200: <워터마크 삽입 수단>

300: <워터마크 검출 수단>

400: <위변조 영역 진단 수단>

도 2는 본 발명에 따른, 현재 영상 프레임의 부가정보 및 위변조 방지를 위한 워터마크 신호를 실제 영상 컨텐츠에 삽입하는 방법의 흐름도

도 3은 본 발명에 따른, 워터마크가 삽입된 영상을 수신하여, 삽입된 워터마크를 강인하게 찾아내고, 위변조 여부 및 위변조 영역을 식별하기 위한 부가정보 추출 방법의 흐름도.

본 발명은 영상감시장치에서 수신된 영상에, 위변조 여부 및 위변조 영역을 인식할 수 있는 워터마크를 삽입함으로써, 영상에 대한 고의적인 위변조 공격 시에, 워터마크를 검출함으로써 위변조 영역을 검출하는 목적을 가지고 있다. 본 발명은 영상감시장치에서 수신된 영상에 대하여, 해당 영상의 내용을 조작하기 위한 위변조 공격에 대하여 방어할 수 있도록, 영상감시장치에서 수신된 영상에 삽입된 워터마크를 검출하여, 해당 영상의 위변조 여부 및 영상의 위변조 부위를 검사하는 장치 및 방법에 대한 것으로, 영상감시장치에서 수신된 영상에 워터마크를 삽입함으로써, 영상의 내용을 손상하려는 의도적인 공격을 방어하고, 영상감시장치에서 수신된 영상이 위변조 되지 않은 영상임을 보장할 수 있는 이점이 있다.

기존의 위변조 여부를 검출하기 위한 대표적인 방법은, 영상 코딩 시의 quantization index를 이용하는 방법으로, 이는 실제 영상 코덱과 긴밀하게 동작해야 하는 단점이 있다. 또한 기존의 위변조 검출을 위한 워터마크는 correlation 방식에 기반하여, 실제 영상감시장치에서 필요로 하는 부가정보의 삽입과 검출과 무 관하다. 본 발명에서는, 영상감시장치에서 필요로 하는 부가정보를 워터마크 삽입 및 검출을 통해 추출 할 수 있으며, 비의도적인 공격에 대응하여 원래의 부가정보를 추출할 수 있는 강인성을 가진다. 또한 본 발명의 워터마크 삽입 및 검출을 통해, 영상의 특정 부위가 위변조 된 경우, 위변조 부위를 검출한다

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 본 발명의 장치는, 영상감시장치 (digital video recorder)로부터 감시대상 영상을 수신하는 <영상 감시장치 입력 수단>, 현재 영상 프레임의 부가정보 및 위변조 방지를 위한 워터마크 신호를 실제 영상 컨텐츠에 삽입하는 <워터마크 삽입 수단>, 워터마크가 삽입된 영상을 수신하여, 삽입된 워터마크를 강인하게 찾아내는, <워터마크 검출 수단>, 영상의 특정 구역의 위변조 여부를 검사하는 <위변조 영역 진단 수단>을 포함하는 데 특징이 있다.

본 발명의 다른 특징은, <워터마크 삽입 수단>을 실행할 때, 워터마크가 비고의적인 화질 손상에 강인한 동시에, 위변조 공격을 인식할 수 있도록 워터마크를 삽입하는 제 1과정, <워터마크 검출 수단>을 실행할 때, 영상 컨텐츠에 삽입된 워터마크를 찾아내고, 비고의적인 화질손상을 복구하는 제 2과정, <위변조 영역 진단 수단>을 실행할 때, 영상의 위변조 여부를 감지하고, 해당 위변조 부위를 검출하는 제 3과정을 포함하는 데 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1에 있어서, 본 발명은 <영상 감시장치 입력 수단> (100), <워터마크 삽입 수단> (200), <워터마크 검출 수단> (300), <위변조 영역 진단 수단> (400)으로 구성된다.

<영상 감시장치 입력 수단> (100)은 영상감시장치 (digital video recorder)로부터 감시대상 영상을 수신하게 되며, <워터마크 삽입 수단> (200)은 현재 영상 프레임의 부가정보 및 위변조 방지를 위한 워터마크 신호를 실제 영상 컨텐츠에 삽입한다. <워터마크 검출 수단> (300)은 워터마크가 삽입된 영상을 수신하여, 삽입된 워터마크를 강인하게 찾아낸다. <위변조 영역 진단 수단> (400)은 영상의 특정 구역의 위변조 여부를 검사하고, 위변조 부위를 추출한다.

도 2는 본 발명에 따른, <워터마크 삽입 수단>을 실행할 때, 워터마크가 비고의적인 화질 손상에 강인한 동시에, 위변조 공격을 인식할 수 있도록 워터마크를 삽입하는 제 1과정 방법의 흐름도이다.

도 2와 같이, 워터마크 키를 이용하여 임의적으로 +1 혹은 -1를 발생하여 32x32 크기의 payload pattern과 64x64 크기의 WM Base를 만든다. payload pattern 은 4개의 문자 payload를 표현하기 위해, 각 문자마다 32x32 payload pattern을 circular shift 되고, 64x64 크기의 패턴이 생성된다. 각 payload 문자는 고유한 shift 값을 지니게 된다. 다음 단계에서는 original image를 Wiener filter에 통과시켜 blurred image를 만들고, blurred image와 original image와의 차를 이용하여 estimated watermark (N)을 생성한다. 그리고 original image에 perceptual model을 적용하여 워터마크의 강도를 조절하는 값 (λ)를 생성한 후, N'= N +λ*W와 같이, 워터마크가 적용된 N'을 만든다.

도 3은 상단부분은 본 발명에 따른, <워터마크 검출 수단>과 <위변조 영역 진단 수단>을 실행할 때, 워터마크가 삽입된 영상을 수신하여, 삽입된 워터마크를 강인하게 찾아내는 제 2과정 방법과, 위변조 여부 및 위변조 영역을 식별하기 위한 부가정보 추출하는 제 3과정 방법의 흐름도이다.

도 3과 같이, 우선 Wiener Filter를 적용시킨 영상에 Auto-Correlation을 사용하면 워터마크의 삽입 여부를 알 수 있다. 만약 주기적으로 Peak가 검출이 되면 워터마크가 삽입이 된 것이고, 주기적으로 Peak가 검출이 되지 않았을 경우에는 워터마크가 삽입되지 않은 영상으로 볼 수 있다. 주기적인 Peak가 검출이 되었을 경우 Peak를 이용하여 영상의 회전(rotation)과 크기 변화 (scaling)를 원 영상으로 복원시킨다. 만약 영상을 회전 시킨 경우 Peak들 또한 영상이 회전된 만큼 회전되어 Peak가 검출이 되고, 영상의 크기를 줄인 경우라면 검출된 Peak의 간격도 줄어 들게 된다. 삽입 시스템에서 사용한 키를 이용하여 생성한 WM Base를 Cross-Correlation을 적용시킨다. 이렇게 Cross-Correlation 시킨 결과가 Peak가 검출되지 않았다면 워터마크 검출이 실패된 것이고, 중앙이 아닌 Peak가 검출이 되었다면 영상에 이동 (Translation) 또는 cropping이 이루어진 것이므로 Peak의 위치를 이용하여 영상을 다시 Fold 하게 된다.

Cross-Correlation 결과 Peak가 중앙에서 검출 되었다면 워터마크 키로 생성된 Payload과 Fold된 영상과 Cross-Correlation을 구해 Payload를 검출하게 된다. 검출된 Payload가 영상감시장치와 중앙부가 공유한 난수열 생성기의 수와 틀린 경우, 또는 Payload가 검출되지 않는 경우, 위변조로 처리하고, 해당 블록을 위변조 위험부위로 화면에 표시한다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

결국, 본 발명에 의한, <영상감시장치 (DVR)위변조 감지를 위한 워터마크 삽 입 및 검출 장치 및 방법>에 따르면, 다음과 같은 이점이 발생한다. 즉, 영상감시장치에서 수신된 영상에 워터마크를 삽입함으로써, 영상의 내용을 손상하려는 의도적인 공격을 방어하고, 영상감시장치에서 수신된 영상이 위변조 되지 않은 영상임을 보장할 수 있는 이점이 있다.

Claims

<워터마크 삽입 수단>을 실행할 때, 현재 영상 프레임의 부가정보 및 위변조 방지를 위한 워터마크 신호를 실제 영상 컨텐츠에 삽입하는 수단

<워터마크 검출 수단>을 실행할 때, 워터마크가 삽입된 영상을 수신하여, 삽입된 워터마크를 강인하게 찾아내는 수단

<위변조 영역 진단 수단> 을 실행할 때, 위변조 여부 및 위변조 영역을 식별하기 위한 부가정보 추출하는 수단