JP4002068B2 - デジタル映像ウォータマーキング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウォータマーキングに係り、特にデジタル映像ウォータマーキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルウォータマーキングは、映像またはファイルを著作権情報として識別するためにデジタル映像またはオーディオ及びビデオファイルにシグナチャー(signature)情報と称されるビットパターンを挿入する技術である。すなわち、デジタルウォータマーキングは著作権保護を提供する目的で使用されうる。著作物がビデオコンテンツに基づく場合に、前記デジタルウォータマーキングは、前記シグナチャー情報が見られないように設計される。著作物がオーディオコンテンツに基づく場合に、前記デジタルウォータマーキングは、前記シグナチャー情報が聞こえないように設計される。また、前記シグナチャー情報は使用者によって識別されたり、操作されないように原本ファイル全体に亙って均一に広まっていなければならない。さらに、前記シグナチャー情報は、原本ファイルに対する一般的な変更、例えば圧縮アルゴリズムによる縮小などに耐えられるように十分に丈夫でなければならない。
【０００３】
図１は従来のデジタル映像ウォータマーキング方法を示した図面である。図１を参照すれば、従来のデジタル映像ウォータマーキング方法において、ホスト映像及びシグナチャー映像が高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)によってフーリエ係数に変換され、変換されたシグナチャー映像の係数だけでなく、ミキシングするためのパスワードまたはキーが、変換されたホスト映像の係数空間の高周波部分に付け加えられることによって、ウォータマーキングが行われる。次いで、ウォータマーキングされた映像は分離のためのパスワードまたはキーを用いてホスト映像の係数とシグナチャー映像の係数とに分離される。次いで、分離された係数が逆高速フーリエ変換されることによって、ホスト映像及びシグナチャー映像が各々得られる。
【０００４】
また、従来の他のデジタルウォータマーキング方法によれば、シグナチャー映像及びホスト映像は離散ウェーブレット変換(discrete wavelet transform:ＤＷＴ）によってウェーブレット係数に変換され、シグナチャー映像のウェーブレット係数は変換されたホスト映像のウェーブレット空間に付加えられることでウォータマーキングが行われる。
【０００５】
しかし、従来のウォータマーキング方法によれば、ホスト映像の係数内に挿入されるシグナチャー映像の係数の配置が各画素点で２係数の算術的な和に基づくために、その配置の剛健さ(robustness)が保障できなくなる。すなわち、結合された映像が映像圧縮のように映像に変更(altering)を与える劣悪な(severe)映像処理を経ると、一類型のデータを他の類型のデータから分離できないほどに算術的な和が激しく変更されうる。同様に、結合された映像が２回以上のマイルドな画像処理の場合にも、一類型のデータを他の類型のデータから分離できないほどに算術的な和が激しく変更されうる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像が結合された映像と同様の存在性及び耐久性を有するようにウォータマーキングを行うデジタル映像ウォータマーキング方法を提供することである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、前記デジタル映像ウォータマーキング方法を含むデジタル映像符号化方法を提供することである。
【０００８】
本発明の第３の目的は、前記デジタル映像ウォータマーキング方法を行うプログラムコードを貯蔵するコンピュータ読取可能記録媒体を提供することである。
【０００９】
本発明の第４の目的は、デジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデジタル映像復号化方法を提供することである。
【００１０】
本発明の第５の目的は、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像が結合された映像と類似した存在性及び耐久性を有するようにウォータマーキングを行うデジタル映像ウォータマーキング処理器を提供することである。
【００１１】
本発明の第６の目的は、前記デジタル映像ウォータマーキング処理器を含むデジタル映像符号化装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第７の目的は、前記デジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデジタル映像復号化装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
したがって、前記第１の目的を達成するために、ホスト映像データセット及びシグナチャー映像データセットを線形的に独立して結合する所定の方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合する段階と、結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成する段階を含むデジタル映像ウォータマーキング方法が提供される。
【００１４】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階をさらに含むことができる。
【００１５】
また、本発明の他の態様によれば、（ａ） シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングする段階と、（ｂ）前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する段階と、（ｃ） 前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する段階と、（ｄ）前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立的に配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する段階とを含むデジタル映像ウォータマーキング方法が提供される。
【００１６】
望ましくは、前記所定の画素値は０である。
また、前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数を交互に配する段階を含むことが望ましい。
【００１７】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、（ｅ） 前記再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーを生成する段階をさらに含むことが望ましい。
【００１８】
望ましくは、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、（ｆ） 前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階をさらに含む。
【００１９】
前記第２目的を達成するために、前記デジタル映像ウォータマーキング方法を含むデジタル映像符号化方法が提供される。
【００２０】
前記第３目的を達成するために、（ａ）シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングする段階と、（ｂ）前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する段階と、（ｃ）前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する段階と、（ｄ）前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立して配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記二セットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する段階を含むデジタル映像ウォータマーキング方法を行うプログラムコードを貯蔵するコンピュータ読取可能記録媒体が提供される。
【００２１】
本発明の第４の目的を達成するために、ホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットが線形的に、そして独立して結合される所定の方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化する方法において、前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階を含むデジタル映像復号化方法が提供される。
【００２２】
本発明の第５の目的を達成するために、シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングするパッディング部と、前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する第１設定部と、ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する第２設定部と、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立して配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記二セットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する再構成部を含むデジタル映像ウォータマーキング処理器が提供される。
【００２３】
前記第６の目的を達成するために、前記デジタル映像ウォータマーキング処理器を含むデジタル映像符号化装置が提供される。
【００２４】
また、前記第７の目的を達成するために、ホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとが線形的に、そして独立して結合される所定の方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデジタル映像復号化装置において、前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出するデコーダを含むデジタル映像復号化装置が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング方法の主要段階を示すフローチャートである。ホスト映像及びシグナチャー映像は各々複数の画素よりなる。画素値はその映像を表現する各画素のカラーベクトルに対する所定値の例に対応するために、前記ホスト映像の画素値は一般化してホスト映像データセットと称されうる。次いで、ホスト映像及びシグナチャー映像に対する画素値が各々ホスト映像データセット及びシグナチャー映像データセットと称される。
【００２６】
本発明のデジタル映像ウォータマーキング方法によれば、まず、前記シグナチャー映像データセットの各データ間に０の画素値を有するデータをパッディングすることでシグナチャー映像データセットの大きさをホスト映像データセットの大きさと同一にする（段階２０２）。
【００２７】
例えば、ｎ、ｍ、ｌを各々所定の正の整数とする時、ホスト映像はｎ個の画素よりなったと仮定する。また、ｌを映像の同じ方向、すなわち、水平または垂直方向の画素数とすれば、ホスト映像データセットのデータ数、すなわち、ホスト映像をなしている画素数ｎは２lである。また、シグナチャー映像がｍ個の画素よりなったとする時、シグナチャー映像の画素数ｍは０．２５×ｎと仮定する。
【００２８】
次いで、前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをレベルｌでのウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する（段階２０４）。また、ホスト映像データセットをレベルｌでのスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する（段階２０６）。
【００２９】
次いで、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配するウェーブレット再構成アルゴリズムを用いて、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルｌより１つ上位レベル、すなわち、ｌ＋１レベルのスケーリング係数セットとして再構成する（段階２０８）。結果的に、係数の数は２l+1となる。また、前記再構成アルゴリズムによって再構成されたスケーリング係数セット内に含まれた前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットは線形的に独立している。
【００３０】
次いで、前記再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーが生成される（段階２１０）。望ましくは、２l+1個の係数のうち２l個の係数が選択されてウォータマーキングされた映像の画素値として使われる。残りの係数は使われたウェーブレット関数の類型と共にキーとして見なされる。たとえば、段階２０８で再構成アルゴリズムによって交互に配されたことに基づいて交互に選択された係数はウォータマーキングされた映像として使われ、残りの係数はキーとして使われる。
【００３１】
本発明をさらによく理解するために、本発明に係るウォータマーキング方法が、前記ウォータマーキング方法をスケーリング及びウェーブレット関数のための簡単な再構成及び分解スキーム(recontruction and decomposition scheme)を有するハーシステム(Haar system)に適用した場合により詳細に説明される。
【００３２】
ｋをｌ乃至２lの数とし、ｊをレベルを示す数とすれば、段階２０２ないし段階２０６によって、スケーリング関数のスケーリング係数は｛sk j｝(ここで、「sk j」は、記号「ｋ」の真上に記号「ｊ」があることを示す)、ウェーブレット関数のウェーブレット係数は｛dk j｝と示しうる。
【００３３】
段階２０８の前記再構成アルゴリズムは、
【数１】
のように示しうる。
ハーシステムにおいて、例えば、所定の分解アルゴリズムによって、｛sk j｝が｛sk j-1｝と｛dk j-1｝とに分解される。
【００３４】
ハーシステムにおいて、前記スキームは次の式（２）及び（３）のように算術的に表現される。
【００３５】
【数２】
【００３６】
【数３】
【００３７】
また、前記式（２）及び（３）を用いて、前記再構成アルゴリズムは次の式（４）及び（５）のように示しうる。
【００３８】
【数４】
【００３９】
【数５】
【００４０】
前述したような再構成アルゴリズムによって、たとえば、｛s2k-1 j｝はウォータマーキングされた映像として設定され、｛s2k j｝はキーとして設定されうる。また、ホスト映像が｛sk l｝であり、シグナチャー映像は｛dk l｝とする時、再構成された映像は｛sk l+1｝、前記ウォータマーキングされた映像は｛s2k+1 l+1｝、前記キーは｛s2k l+1｝と示しうる。
【００４１】
これにより、ウォータマーキング分野の当業者によって理解されるように前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出しうる。
【００４２】
前述したように本発明のウォータマーキング方法によれば、ホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとの間で線形的に独立した関係が成り立つようにホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとがウェーブレット再構成アルゴリズムを使用して結合される。したがって、挿入されたシグナチャー映像はそれと結合された映像に対して直交的であるために、結合された映像に対する撹乱(perturbations)は結合された映像の成分及び挿入されたシグナチャー映像の成分、すなわち、２つの直交成分に同一に作用する。つまり、挿入されたシグナチャー映像とそれと結合された映像の歪みの程度は２映像間の線形的な独立性によって相等しくなる。
【００４３】
したがって、本発明のウォータマーキング方法によれば、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像は結合された映像と類似した程度の存在性及び耐久性を有する。また、シグナチャー映像が付加されない場合と同様に前記ホスト映像を復旧しやすい。
【００４４】
前述したようなデジタル映像ウォータマーキング方法はデジタル映像符号化方法に適用されうる。
【００４５】
また、前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットが線形的に、そして独立して結合される所定の結合方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、前記結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像は前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出するデジタル映像復号化方法によって復号化されうる。
【００４６】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法及び前記デジタル映像符号化方法は個人用またはサーバー級のコンピュータにより実行されるプログラムとして作成できる。前記プログラムを構成するプログラムコード及びコードセグメントは当該分野のコンピュータプログラマーによって容易に推論されうる。また、前記プログラムはコンピュータ読取可能記録媒体に貯蔵されうる。前記記録媒体の例は、磁気記録媒体、光磁気記録媒体及びマルチメディア記録媒体を含む。
【００４７】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、デジタル映像ウォータマーキング処理器として具現されうる。図３は本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング処理器のブロック図である。図３を参照すれば、本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング処理器は、パッディング部３０２、第１設定部３０４、第２設定部３０６、再構成部３０８、及び映像／キー生成部３１０を含む。前記デジタル映像ウォータマーキング処理器は、図２を参照して説明したデジタル映像ウォータマーキング方法に基づいて設計される。
【００４８】
前記デジタル映像ウォータマーキング処理器は次の通り動作する。前記パッディング部３０２は、シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に０の画素値をパッディングする。前記第１設定部３０４は前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する。前記第２設定部３０６は前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する。
【００４９】
前記再構成部３０８は前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立して配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する。次いで、前記映像／キー生成部３１０は前記再構成部３０８から出力された再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーを生成する。
【００５０】
前記デジタル映像ウォータマーキング処理器はデジタル映像符号化装置に含まれうる。
【００５１】
また、前記デジタル映像復号化方法はデジタル映像復号化装置として具現されうる。前記デジタル映像復号化装置（図示せず）はホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとが線形的に、そして独立して結合される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、前記結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデコーダを含む。
【００５２】
前記デコーダは前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する。前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出することはウォータマーキング分野の当業者によって理解されうる。前記シグナチャー映像は、符号化時に適用されたウォータマーキング方法の特性上、結合された映像と類似した存在性及び耐久性を有するので、前記シグナチャー映像は結合された映像からより安定的に分離されうる。
【００５３】
ウェーブレット係数セットと前記スケーリング係数セットとを交互に配することが説明されかつ例証されたが、請求項に定義されたように本発明の思想と範囲を離れずに多様な変形及び変更が可能なのは当業者に明白である。
【００５４】
前述したように本発明によれば、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像が結合された映像と類似した存在性及び耐久性を有する。
【００５５】
＜産業上の利用可能性＞
デジタルウォータマーキングはデジタルフォーマットに基づいた著作物の保護を提供するために使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のデジタル映像ウォータマーキング方法を示す図面である。
【図２】 本発明の実施例に係るデジタル映像ウォータマーキング方法の主要段階を示すフローチャートである。
【図３】 本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング処理器の図面である。
【符号の説明】
３０２ パッディング部
３０４ 第１設定部
３０６ 第２設定部
３０８ 再構成部
３１０ 映像／キー生成部
【発明の属する技術分野】
本発明はウォータマーキングに係り、特にデジタル映像ウォータマーキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルウォータマーキングは、映像またはファイルを著作権情報として識別するためにデジタル映像またはオーディオ及びビデオファイルにシグナチャー(signature)情報と称されるビットパターンを挿入する技術である。すなわち、デジタルウォータマーキングは著作権保護を提供する目的で使用されうる。著作物がビデオコンテンツに基づく場合に、前記デジタルウォータマーキングは、前記シグナチャー情報が見られないように設計される。著作物がオーディオコンテンツに基づく場合に、前記デジタルウォータマーキングは、前記シグナチャー情報が聞こえないように設計される。また、前記シグナチャー情報は使用者によって識別されたり、操作されないように原本ファイル全体に亙って均一に広まっていなければならない。さらに、前記シグナチャー情報は、原本ファイルに対する一般的な変更、例えば圧縮アルゴリズムによる縮小などに耐えられるように十分に丈夫でなければならない。
【０００３】
図１は従来のデジタル映像ウォータマーキング方法を示した図面である。図１を参照すれば、従来のデジタル映像ウォータマーキング方法において、ホスト映像及びシグナチャー映像が高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)によってフーリエ係数に変換され、変換されたシグナチャー映像の係数だけでなく、ミキシングするためのパスワードまたはキーが、変換されたホスト映像の係数空間の高周波部分に付け加えられることによって、ウォータマーキングが行われる。次いで、ウォータマーキングされた映像は分離のためのパスワードまたはキーを用いてホスト映像の係数とシグナチャー映像の係数とに分離される。次いで、分離された係数が逆高速フーリエ変換されることによって、ホスト映像及びシグナチャー映像が各々得られる。
【０００４】
また、従来の他のデジタルウォータマーキング方法によれば、シグナチャー映像及びホスト映像は離散ウェーブレット変換(discrete wavelet transform:ＤＷＴ）によってウェーブレット係数に変換され、シグナチャー映像のウェーブレット係数は変換されたホスト映像のウェーブレット空間に付加えられることでウォータマーキングが行われる。
【０００５】
しかし、従来のウォータマーキング方法によれば、ホスト映像の係数内に挿入されるシグナチャー映像の係数の配置が各画素点で２係数の算術的な和に基づくために、その配置の剛健さ(robustness)が保障できなくなる。すなわち、結合された映像が映像圧縮のように映像に変更(altering)を与える劣悪な(severe)映像処理を経ると、一類型のデータを他の類型のデータから分離できないほどに算術的な和が激しく変更されうる。同様に、結合された映像が２回以上のマイルドな画像処理の場合にも、一類型のデータを他の類型のデータから分離できないほどに算術的な和が激しく変更されうる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像が結合された映像と同様の存在性及び耐久性を有するようにウォータマーキングを行うデジタル映像ウォータマーキング方法を提供することである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、前記デジタル映像ウォータマーキング方法を含むデジタル映像符号化方法を提供することである。
【０００８】
本発明の第３の目的は、前記デジタル映像ウォータマーキング方法を行うプログラムコードを貯蔵するコンピュータ読取可能記録媒体を提供することである。
【０００９】
本発明の第４の目的は、デジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデジタル映像復号化方法を提供することである。
【００１０】
本発明の第５の目的は、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像が結合された映像と類似した存在性及び耐久性を有するようにウォータマーキングを行うデジタル映像ウォータマーキング処理器を提供することである。
【００１１】
本発明の第６の目的は、前記デジタル映像ウォータマーキング処理器を含むデジタル映像符号化装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第７の目的は、前記デジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデジタル映像復号化装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
したがって、前記第１の目的を達成するために、ホスト映像データセット及びシグナチャー映像データセットを線形的に独立して結合する所定の方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合する段階と、結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成する段階を含むデジタル映像ウォータマーキング方法が提供される。
【００１４】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階をさらに含むことができる。
【００１５】
また、本発明の他の態様によれば、（ａ） シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングする段階と、（ｂ）前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する段階と、（ｃ） 前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する段階と、（ｄ）前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立的に配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する段階とを含むデジタル映像ウォータマーキング方法が提供される。
【００１６】
望ましくは、前記所定の画素値は０である。
また、前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数を交互に配する段階を含むことが望ましい。
【００１７】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、（ｅ） 前記再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーを生成する段階をさらに含むことが望ましい。
【００１８】
望ましくは、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、（ｆ） 前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階をさらに含む。
【００１９】
前記第２目的を達成するために、前記デジタル映像ウォータマーキング方法を含むデジタル映像符号化方法が提供される。
【００２０】
前記第３目的を達成するために、（ａ）シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングする段階と、（ｂ）前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する段階と、（ｃ）前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する段階と、（ｄ）前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立して配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記二セットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する段階を含むデジタル映像ウォータマーキング方法を行うプログラムコードを貯蔵するコンピュータ読取可能記録媒体が提供される。
【００２１】
本発明の第４の目的を達成するために、ホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットが線形的に、そして独立して結合される所定の方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化する方法において、前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階を含むデジタル映像復号化方法が提供される。
【００２２】
本発明の第５の目的を達成するために、シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングするパッディング部と、前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する第１設定部と、ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する第２設定部と、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立して配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記二セットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する再構成部を含むデジタル映像ウォータマーキング処理器が提供される。
【００２３】
前記第６の目的を達成するために、前記デジタル映像ウォータマーキング処理器を含むデジタル映像符号化装置が提供される。
【００２４】
また、前記第７の目的を達成するために、ホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとが線形的に、そして独立して結合される所定の方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデジタル映像復号化装置において、前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出するデコーダを含むデジタル映像復号化装置が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング方法の主要段階を示すフローチャートである。ホスト映像及びシグナチャー映像は各々複数の画素よりなる。画素値はその映像を表現する各画素のカラーベクトルに対する所定値の例に対応するために、前記ホスト映像の画素値は一般化してホスト映像データセットと称されうる。次いで、ホスト映像及びシグナチャー映像に対する画素値が各々ホスト映像データセット及びシグナチャー映像データセットと称される。
【００２６】
本発明のデジタル映像ウォータマーキング方法によれば、まず、前記シグナチャー映像データセットの各データ間に０の画素値を有するデータをパッディングすることでシグナチャー映像データセットの大きさをホスト映像データセットの大きさと同一にする（段階２０２）。
【００２７】
例えば、ｎ、ｍ、ｌを各々所定の正の整数とする時、ホスト映像はｎ個の画素よりなったと仮定する。また、ｌを映像の同じ方向、すなわち、水平または垂直方向の画素数とすれば、ホスト映像データセットのデータ数、すなわち、ホスト映像をなしている画素数ｎは２lである。また、シグナチャー映像がｍ個の画素よりなったとする時、シグナチャー映像の画素数ｍは０．２５×ｎと仮定する。
【００２８】
次いで、前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをレベルｌでのウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する（段階２０４）。また、ホスト映像データセットをレベルｌでのスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する（段階２０６）。
【００２９】
次いで、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配するウェーブレット再構成アルゴリズムを用いて、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルｌより１つ上位レベル、すなわち、ｌ＋１レベルのスケーリング係数セットとして再構成する（段階２０８）。結果的に、係数の数は２l+1となる。また、前記再構成アルゴリズムによって再構成されたスケーリング係数セット内に含まれた前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットは線形的に独立している。
【００３０】
次いで、前記再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーが生成される（段階２１０）。望ましくは、２l+1個の係数のうち２l個の係数が選択されてウォータマーキングされた映像の画素値として使われる。残りの係数は使われたウェーブレット関数の類型と共にキーとして見なされる。たとえば、段階２０８で再構成アルゴリズムによって交互に配されたことに基づいて交互に選択された係数はウォータマーキングされた映像として使われ、残りの係数はキーとして使われる。
【００３１】
本発明をさらによく理解するために、本発明に係るウォータマーキング方法が、前記ウォータマーキング方法をスケーリング及びウェーブレット関数のための簡単な再構成及び分解スキーム(recontruction and decomposition scheme)を有するハーシステム(Haar system)に適用した場合により詳細に説明される。
【００３２】
ｋをｌ乃至２lの数とし、ｊをレベルを示す数とすれば、段階２０２ないし段階２０６によって、スケーリング関数のスケーリング係数は｛sk j｝(ここで、「sk j」は、記号「ｋ」の真上に記号「ｊ」があることを示す)、ウェーブレット関数のウェーブレット係数は｛dk j｝と示しうる。
【００３３】
段階２０８の前記再構成アルゴリズムは、
【数１】
ハーシステムにおいて、例えば、所定の分解アルゴリズムによって、｛sk j｝が｛sk j-1｝と｛dk j-1｝とに分解される。
【００３４】
ハーシステムにおいて、前記スキームは次の式（２）及び（３）のように算術的に表現される。
【００３５】
【数２】
【数３】
また、前記式（２）及び（３）を用いて、前記再構成アルゴリズムは次の式（４）及び（５）のように示しうる。
【００３８】
【数４】
【数５】
前述したような再構成アルゴリズムによって、たとえば、｛s2k-1 j｝はウォータマーキングされた映像として設定され、｛s2k j｝はキーとして設定されうる。また、ホスト映像が｛sk l｝であり、シグナチャー映像は｛dk l｝とする時、再構成された映像は｛sk l+1｝、前記ウォータマーキングされた映像は｛s2k+1 l+1｝、前記キーは｛s2k l+1｝と示しうる。
【００４１】
これにより、ウォータマーキング分野の当業者によって理解されるように前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出しうる。
【００４２】
前述したように本発明のウォータマーキング方法によれば、ホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとの間で線形的に独立した関係が成り立つようにホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとがウェーブレット再構成アルゴリズムを使用して結合される。したがって、挿入されたシグナチャー映像はそれと結合された映像に対して直交的であるために、結合された映像に対する撹乱(perturbations)は結合された映像の成分及び挿入されたシグナチャー映像の成分、すなわち、２つの直交成分に同一に作用する。つまり、挿入されたシグナチャー映像とそれと結合された映像の歪みの程度は２映像間の線形的な独立性によって相等しくなる。
【００４３】
したがって、本発明のウォータマーキング方法によれば、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像は結合された映像と類似した程度の存在性及び耐久性を有する。また、シグナチャー映像が付加されない場合と同様に前記ホスト映像を復旧しやすい。
【００４４】
前述したようなデジタル映像ウォータマーキング方法はデジタル映像符号化方法に適用されうる。
【００４５】
また、前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットが線形的に、そして独立して結合される所定の結合方法によって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、前記結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像は前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出するデジタル映像復号化方法によって復号化されうる。
【００４６】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法及び前記デジタル映像符号化方法は個人用またはサーバー級のコンピュータにより実行されるプログラムとして作成できる。前記プログラムを構成するプログラムコード及びコードセグメントは当該分野のコンピュータプログラマーによって容易に推論されうる。また、前記プログラムはコンピュータ読取可能記録媒体に貯蔵されうる。前記記録媒体の例は、磁気記録媒体、光磁気記録媒体及びマルチメディア記録媒体を含む。
【００４７】
また、前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、デジタル映像ウォータマーキング処理器として具現されうる。図３は本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング処理器のブロック図である。図３を参照すれば、本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング処理器は、パッディング部３０２、第１設定部３０４、第２設定部３０６、再構成部３０８、及び映像／キー生成部３１０を含む。前記デジタル映像ウォータマーキング処理器は、図２を参照して説明したデジタル映像ウォータマーキング方法に基づいて設計される。
【００４８】
前記デジタル映像ウォータマーキング処理器は次の通り動作する。前記パッディング部３０２は、シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に０の画素値をパッディングする。前記第１設定部３０４は前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する。前記第２設定部３０６は前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する。
【００４９】
前記再構成部３０８は前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが線形的に、そして独立して配される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する。次いで、前記映像／キー生成部３１０は前記再構成部３０８から出力された再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーを生成する。
【００５０】
前記デジタル映像ウォータマーキング処理器はデジタル映像符号化装置に含まれうる。
【００５１】
また、前記デジタル映像復号化方法はデジタル映像復号化装置として具現されうる。前記デジタル映像復号化装置（図示せず）はホスト映像データセットとシグナチャー映像データセットとが線形的に、そして独立して結合される所定のウェーブレット再構成アルゴリズムによって前記ホスト映像データセット及び前記シグナチャー映像データセットを結合し、前記結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成するデジタル映像ウォータマーキング方法を行う段階を含むデジタル映像符号化方法によって符号化された映像を復号化するデコーダを含む。
【００５２】
前記デコーダは前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する。前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出することはウォータマーキング分野の当業者によって理解されうる。前記シグナチャー映像は、符号化時に適用されたウォータマーキング方法の特性上、結合された映像と類似した存在性及び耐久性を有するので、前記シグナチャー映像は結合された映像からより安定的に分離されうる。
【００５３】
ウェーブレット係数セットと前記スケーリング係数セットとを交互に配することが説明されかつ例証されたが、請求項に定義されたように本発明の思想と範囲を離れずに多様な変形及び変更が可能なのは当業者に明白である。
【００５４】
前述したように本発明によれば、結合された映像に挿入されたシグナチャー映像が結合された映像と類似した存在性及び耐久性を有する。
【００５５】
＜産業上の利用可能性＞
デジタルウォータマーキングはデジタルフォーマットに基づいた著作物の保護を提供するために使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のデジタル映像ウォータマーキング方法を示す図面である。
【図２】 本発明の実施例に係るデジタル映像ウォータマーキング方法の主要段階を示すフローチャートである。
【図３】 本発明に係るデジタル映像ウォータマーキング処理器の図面である。
【符号の説明】
３０２ パッディング部
３０４ 第１設定部
３０６ 第２設定部
３０８ 再構成部
３１０ 映像／キー生成部
Claims (22)
- シグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットで設定し、ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットで設定して、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを互いに直交的になるように再構成するウェーブレット再構成アルゴリズムによって前記二つのセットの属するレベルより一つ上位レベルのスケーリング係数セットで結合する段階と、
前記結合された映像からウォータマーキングされた映像及びキーを生成する段階とを含むことを特徴とするデジタル映像ウォータマーキング方法。 - 前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデジタル映像ウォータマーキング方法。
- 請求項１のデジタル映像ウォータマーキング方法を含むことを特徴とするデジタル映像符号化方法。
- 請求項２のデジタル映像ウォータマーキング方法を含むことを特徴とするデジタル映像符号化方法。
- （ａ）シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングする段階と、
（ｂ）前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する段階と、
（ｃ）前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する段階と、
（ｄ）前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが、挿入されたシグナチャー映像がそれと結合された映像に対して直交的となるように結合するアルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する段階とを含むことを特徴とするデジタル映像ウォータマーキング方法。 - 前記所定の画素値は０であることを特徴とする請求項５に記載のデジタル映像ウォータマーキング方法。
- 前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載のデジタル映像ウォータマーキング方法。
- 前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載のデジタル映像ウォータマーキング方法。
- （ｅ）前記再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーを生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のデジタル映像ウォータマーキング方法。
- （ｆ）前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のデジタル映像ウォータマーキング方法。
- 請求項５乃至請求項９のいずれか１項のデジタル映像ウォータマーキング方法を含むことを特徴とするデジタル映像符号化方法。
- （ａ）シグナチャー映像データセットの大きさをホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングする段階と、
（ｂ）前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する段階と、
（ｃ）前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する段階と、
（ｄ）前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが、挿入されたシグナチャー映像がそれと結合された映像に対して直交的となるように結合するアルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する段階とを含むデジタル映像ウォータマーキング方法を行うプログラムコードを貯蔵することを特徴とするコンピュータ読取可能記録媒体。 - 前記所定の画素値は０であることを特徴とする請求項１２に記載のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配する段階を含むことを特徴とする請求項１２に記載のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配する段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、（ｅ）前記再構成されたスケーリング係数セットからウォータマーキングされた映像及びキーを生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のコンピュータ読取可能記録媒体。
- 前記デジタル映像ウォータマーキング方法は、（ｆ）前記キーを使用して前記ウォータマーキングされた映像からシグナチャー映像を抽出する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ読取可能記録媒体。
- シグナチャー映像データセットの大きさがホスト映像データセットの大きさと同一になるように前記シグナチャー映像データセットの各データ間に所定の画素値をパッディングするパッディング部と、
前記パッディングされたシグナチャー映像データセットをウェーブレット関数のウェーブレット係数セットとして設定する第１設定部と、
前記ホスト映像データセットをスケーリング関数のスケーリング係数セットとして設定する第２設定部と、
前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットが、挿入されたシグナチャー映像がそれと結合された映像に対して直交的となるように結合するアルゴリズムによって、前記ウェーブレット係数セット及び前記スケーリング係数セットを前記２つのセットが属するレベルより１つ上位レベルのスケーリング係数セットとして再構成する再構成部とを含むことを特徴とするデジタル映像ウォータマーキング処理器。 - 前記所定の画素値は０であることを特徴とする請求項１８に記載のデジタル映像ウォータマーキング処理器。
- 前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配する段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載のデジタル映像ウォータマーキング処理器。
- 前記所定のウェーブレット再構成アルゴリズムは、前記ウェーブレット係数セットの係数と前記スケーリング係数セットの係数とを交互に配することを特徴とする請求項１９に記載のデジタル映像ウォータマーキング処理器。
- 請求項１８乃至２１のいずれか１項のデジタル映像ウォータマーキング処理器を含むことを特徴とするデジタル映像符号化装置。
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