KR100323325B1

KR100323325B1 - 전자 워터마크 장치

Info

Publication number: KR100323325B1
Application number: KR1019990017128A
Authority: KR
Inventors: 하시모토마사히로
Original assignee: 가네코 히사시; 닛폰 덴키(주)
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2002-02-04
Also published as: JP3201347B2; KR19990088250A; US20030138126A1; US6668068B2; SG75959A1; JPH11331548A; EP0957637A1

Abstract

입력 화상의 속성 검출 결과를 토대로 입력 화상에 입력 속성을 변경시키는 화상 속성 변경 수단 및 입력 화상(속성 'A')의 속성을 검출하는 화상 속성 검출 수단은 새로운 속성(속성 'B')을 갖는 출력 화상을 출력하기 위해 제공된다. 화상 속성 검출 수단은 주파수 성분을 얻기 위해 입력 화상이 이산 코사인 변환을 하도록 하는 제 1 DCT 수단과, 원 주파수 성분을 얻기 위해 원 화상이 이산 코사인 변환을 하도록 하는 제 2 DCT 수단과, 화상 주파수 성분으로부터 원 주파수 성분을 공제하고 전자 워터마크 데이터를 검출하기 위해 감산 결과를 화상 주파수 성분으로 나누는 수단을 포함한다.

Description

전자 워터마크 장치{Image attribute altering device and electronic watermark embedding device}

본 발명은 전자 워터마크 데이터에 기초한 화상 속성 변경 장치에 관한 것이고, 특히 저작권의 소유권을 증명하고, 저작권의 침해를 용이하게 검색하며, 특정한 속성을 제공하기 위해 오디오, 화상 비디오, 멀티미디어 등에 사용되는 전자 워터마크(디지털 워터마크로도 칭함)가 전자적으로 워터마크되는 오디오, 화상 등에 인가되고, 그리하여 오디오, 화상 등의 복제를 제한하는 전자 워터마크 데이터에 근거한 화상 속성 변경 장치 및 전자 워터마크 데이터를 삽입하기 위한 전자 워터마크 삽입(inserting) 장치에 관한 것이다.

최근, 오디오, 화상, 비디오, 멀티미디어 등과 같은 전자화된 미디어가 증가하고 있고, 또한 저작권 등과 같은 지적재산권들 및 데이터 소스들을 용이하게 확인할 수 있는 보증 시스템(guarantee system)이 요구 되고 있다. 상기 기재된 간단한 확인 방법으로서 데이터가 일시적으로 데이터를 암호화하여 소유권자만이 암호화된 데이터를 해독할 수 있는 암호 시스템이 효과적이고, 상기 기재된 것과 같은 암호 시스템으로서 오리지널 미디어에 전자 워터마킹을 실시하는 방법이 공지되었다.

또한, 저작권 보호측면에서 원화상이 복제되는 것을 금지하거나 복제할 원화상을 단지 한번 또는 일정회 복제하도록 허용하기 위해 속성이 원화상에 부가되는 것이 통상적이다.

상기 기재된 바와 같은 화상의 속성을 변경시키기 위해, 수직 블랭킹 기간 동안 삽입되는 속성이 일반적으로 변경된다. 만약 속성 변경이 용이하게 수행되도록 허용된다면, 저작권의 보호는 충분하게 달성될 수 없다. 따라서, 특정 제한 조건들에 기초하여 디지털 화상의 불법 복제를 방지하는 것이 요구된다.

수직 블랭킹 기간 동안에 삽입된 속성에 대하여, 일본 특개평 8-275127 호 공보에는 수직 블랭킹 기간 동안 삽입될 식별 신호('VBI 신호', '비디오 ID' 등으로 언급됨, 이하의 설명에서는 'VBI 신호'로서 언급됨)가 525 라인/60 필드의 아날로그 비디오 신호들의 복제를 금지하거나 허용하는데 사용되는 것을 제시하고 있다. VBI 신호는 1 프레임의 비디오 신호들 중의 수직 블랭킹 기간 동안의 20번째(제 1 필드) 및 283번째(제 2 필드) 수평 기간(1H)에 각각 삽입되고, 20비트 레퍼런스 및 20비트 디지털 신호는 수평 동기 신호 및 컬러 버스트 신호 후에 유효한 비디오 신호 영역으로 삽입된다. 복제의 가능/불가를 나타내는 CGMS(Copy Generation Management System) 정보가 그 20비트 디지털 신호 중 2비트에 의해 전송된다.

상술한 VBI 신호를 사용하여 CGMS 정보를 전송하는 방법은 NTSC 시스템의 525 라인 표준 비디오 신호, PAL 시스템의 625 라인 표준 비디오 신호와 같은 아날로그 신호, 또는 하이-비젼 신호 등과 같은 고선명 비디오 신호등이 응용가능하다. 그러나, VBI 신호는 소정 장소로 삽입되고, 필터링 등의 화상처리에 의해 용이하게 제거될 수 있기 때문에 데이터의 불법 복제가 방지될 수 없다.

그러므로, 디지털 화상의 불법 사용 및 불법 복제를 방지하기 위해 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 방법이 고려되고 있다.

디지털 화상에 대한 전자 데이터로서 2종류의 투과 데이터 즉, 가시 전자 워터마크 데이터(visible electronic watermark data) 및 비가시 전자 워터마크 데이터(invisible electronic watermark data)가 제안된다.

가시 전자 데이터는 화상에 대하여 특수한 문자 또는 기호 등을 합성하여 시각적으로 볼 수 있도록 함으로써 얻어진다. 화질의 열화가 도입되나, 디지털 화상의 사용자에 대하여 부정한 유량의 방지를 시각적으로 나타내는 효과를 갖는다.

가시 전자 워터마크 데이터의 삽입 방식이 일본 특개평 8-241403호에 개시되어 있다. 본 공보에는 디지털 원화상을 제공하는 단계와, 디지털 투과 화상을 제공하는 단계와, 워터마킹이 수행될 때 원화상의 픽셀의 색도를 변경시키지 않고 원화상에 워터마크 화상을 중첩하는 것에 의해 워터마크된 화상을 형성하는 단계를 포함하여, 디지털 화상위에 가시 워터마크를 배치하는 방법을 개시하고 있다. 전자 워터마크된 화상을 형성하는 단계는 워터마크 화상 내의 '투명'이 아닌 픽셀의 각각에 대해 색이 아닌 휘도를 변경하는 것에 의해 원화상에 대응하는 픽셀을 보정하는 단계를 포함한다. 이 방법에서는 가시 전자 워터마크 데이터가 원화상에 합성될 때, 전자 워터마크 데이터의 불투명한 부분에 대응하는 픽셀의 휘도만 변화되고 색성분은 변화시키지 않도록 하여 전자 워터마크 데이터를 원화상에 합성하고 있다. 여기서, 픽셀의 휘도 성분을 변화시키는 스케일링 값은 색성분, 임의 수, 전자 워터마크 데이터의 픽셀 값에 따라 결정된다. 스케일링 값에 의해 워터마크의 확실성이 결정된다.

또한, 가시 전자 워터마크 데이터는 화질을 열화시키지 않도록 고려하여 원화상에 삽입되고, 화질의 열화가 거의 없기 때문에 시각적으로 감지할 수 없다.

상기 기재된 바와 같이, 저작권자의 식별이 가능한 특정 정보가 전자 워터마크 데이터로서 삽입된다면, 불법 복제가 행해진 후에라도 전자 워터마크 데이터를 검출하는 것에 의해 저작권자가 식별될 수 있다. 또한, 복제 불가 정보가 삽입된다면, 재생 장치가 복제 불가 정보를 검출할 때, 사용자는 데이터가 복제-불가 데이터라는 사실을 통보받을 수 있고 또는 재생 장치 내의 복제 방지 기구를 동작시켜서 VTR 등에서의 복제를 제한할 수 있다.

비가시 전자 워터마크 데이터를 디지털 화상에 삽입하기 위해, 픽셀 데이터의 LSB(Lease Significant Bit, 최하위 비트)와 같이 전자 워터마크로서의 특정 정보를 화질에 거의 영향을 받지 않는 부분에 삽입하는 방법이 공지되었다. 그러나, 상기 기재된 방법이 사용될 때조차, 화상으로부터 전자 워터마크 데이터를 제거하는 것은 여전히 용이하다. 예를 들어, 저역 패스 필터가 사용된다면 픽셀의 LSB의 정보는 상실되고, 또한 화상 압축 처리는 이와 같은 화질에 영향이 적은 부분의 정보량을 생략함으로써 전체 데이터를 감소하게 된다. 그러므로, 화상 처리에 의해 전자 워터마크 데이터가 감소되어 전자 워터마크 데이터의 재검출이 어렵게 되는 문제가 있다.

화상을 주파수 변환하고 주파수 변환후의 영상 신호의 주파수 성분이 강한 영역으로 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 방법이 저역 패스 필터('니케이 일렉트로닉스', 1996. 4. 22(no. 660), p13)를 사용함으로써 화상을 주파수 변환하는 다른 예로서 제안되고 있다. 이 문헌에 의하면, 디지털 저작물에 ID 정보를 설치하는 방법으로서 고유의 ID 정보는 저작물(이동 화면들, 정지 화면들, 사진들 및 음성들이 대상이 됨)의 모든 구입자에게 설치되고, 그 ID 정보는 구입자들 외의 사람들에 의해 불법 복제된 저작물들(발행물들 등)을 드러내기 위해 사용되고, 그 전자 워터마크 데이터는 원 저작물의 주파수 성분에 삽입된다. 그러므로, 전자 워터마크 데이터는 압축 처리, 필터링 등과 같은 화상 처리를 통해 없어지지 않는다. 또한, 전자 워터마크 데이터로서 정규 분포 형태의 임의 수를 사용하는 것에 의해, 전자 워터마크 데이터 간에 간섭이 방지되고, 전체 화상에 영향을 미치지 않고 전자 워터마크 데이터의 파괴를 어렵게 한다.

도 7은 이 문헌에 개시된 구성도를 나타낸다. 상기 기재된 방법에 따라 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 원화상(701)은 DCT(Discrete Cosine Transformation)(703)로 변환된다. 주파수 영역에서 높은 진폭을 나타내는 n개의 데이터를 선택하고, 다음과 같이 표시된다:

f(1), f(2),....f(n)

로 된다. 전자 워터마크 데이터(701)의 w(1), w(2),...w(n)는 평균 및 분산이 각각 0 및 1인 정규 분포로부터 선택되고, 다음 방정식이 전자 워터마크 데이터 삽입 수단(704)에서 각각의 (i)에 대해 계산된다:

F(i) = f(i) + α × │f(i)│ × w(i)

전자 워터마크 삽입 수단(704)에 따르면, DCT(703)의 출력(f(i))은 전자 워터마크 데이터(702)((w(i))에 의해 승산기(705)에서 승산되고, 승산 결과(│f(i)│×w(i))는 스케일링 요소(α)(706)를 승산기(707)에서 승산한다. 승산 결과(α×│f(i)│×w(i))는 DCT(703)의 출력을 가산기(708)에서 가산하여 F(i)을 얻을 수 있다.

최종적으로, 역 DCT(inverse Discrete Cosine Transform)(709)에 의해 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 출력 화상(710)은 f(i)을 F(i)로 변환함으로써 얻어진 주파수 성분들로부터 얻어진다.

전자 워터마크 데이터의 검출은 다음과 같이 수행된다. 이 검출 방법에서, 원화상(801) 및 전자 워터마크 데이터 후보들(w(i)(i=1,2,..n))(809)이 공지되어야만 한다.

도 8을 참조하면, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 대상 화상(802)은 다음 주파수 성분: F(1), F(2),...F(n)을 얻기 위해 DCT(804)를 이용함으로써 주파수 성분으로 변환된다. 또한, 원화상(801)은 또한 주파수 성분:f(1), f(2),..f(n)을 얻기 위해 DCT(803)를 이용함으로써 주파수 성분으로 변환된다. 얻어진 f(i) 및 F(i)에 기초하여, 전자 워터마크 데이터 추정치(W(i))는 다음 방정식(f(i)는 감산기(806)에서 F(i)로부터 감산되고, 그 감산 결과는 f(i)으로 나눠짐)에 따라 전자 워터마크 데이터 검출 수단(805)내 제산기(807)에서 계산 및 추출된다:

W(i) = (F(i) - F(i))/f(i)

다음에, 통계적 유사도(C)가 내적 계산기(808)에서 전자 워터마크 데이터 검출 수단(805)의 출력(W(i))와 전자 워터마크 데이터(w(i)) 간에 벡터 내적을 사용함으로써 다음 방정식에 따라 계산된다:

C = W×w/(WD×wD)

이 때, W = (W(1), W(2), ..., W(n))

w = (w(1), w(2), ..., w(n))

WD = 벡터(W)의 절대치

wD = 벡터(w)의 절대치

이다. 통계적 유사도 판정 수단(810)은 통계적 유사도(C)가 어느 특정값 이상인 경우에는 당해 전자 워터마크 데이터가 삽입되어 있는 것으로 판정한다.

상술한 방법은 원화상을 필요로 하기 때문에, 단지 불법으로 복제되었다고 여겨지는 화상 데이터에 대하여 원화상을 소유하고 있는 저작권자가 검출 처리를 행하는 경우에는 가능하나, 각 단말의 재생 장치에는 원화상이 없기 때문에 전자 워터마크 데이터의 검출 처리를 수행할 수 없다. 그러므로, 상술한 방법을 단말처리, 특히 MPEG 시스템에 응용할 수 있는 개량 방법이 제안되었다.

도 9를 참조하면, 그 개량 방법에서는 원화상(901)이 8픽셀×8픽셀의 블럭(902)으로 분할되고, 전자 워터마크 데이터의 삽입 및 추출 처리는 처리 단위로서 블럭(902)을 사용하여 수행된다.

전자 워터마크 데이터 삽입 수단(905)은 DCT(903)를 사용하여 MPEG 코딩을 통해 주파수 변환을 수행한다. 주파수 영역에서 AC 성분들은 주파수 성분의 오름 차순으로 f(1), f(2), ..., f(n)로 표시된다. 또한, 전자 워터마크 데이터(904): w(1), w(2), .., w(n)은 평균 0, 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 선택되고, 다음 방정식은 전자 워터마크 데이터 삽입 수단(905)에서 각 i에 대해 계산된다:

F(i) = α×avg(f(i))×w(i)

이 때, α는 스케일링 요소를 나타내고, avg(f(i))는 f(i)에 인접한 3개의 점의 절대치를 평균함으로써 얻어지는 부분 평균(partial average)을 나타낸다. 특히, f(i)는 부분 평균부(906)에서 부분적으로 평균 동작을 하게 되고, 부분 평균에 전자 워터마크 데이터(w(i))(904)를 승산하고, 그 승산 결과 avg(f(i))×w(i)는 승산기(909)에서 상수 α를 곱하고, 그 승산 결과 α×avg(f(i))×w(i)는 가산기(910)에서 DCT(903)의 출력을 가산한다. f(i)는 F(i)로 치환되고, MPEG 코딩 처리의 후속 처리가 실행된다. 전자 워터마크 데이터 삽입 수단(905)의 출력 F(i)는 양자화부(911)에 의해 양자화 테이블(912)에 따라 양자화되고 그 후 MPEG 데이터를 얻기 위해 엔코더(913)에서 코드된다.

다음에, 전자 워터마크 데이터의 검출은 다음 방법에 의해 MPEG 데이터에 대해 실행된다. 다음 검출 방법에서는 원화상이 필요없고 전자 워터마크 데이터 w(i)(i=1,2,..n)를 알면 충분하다.

도 10을 참조하면, MPEG 데이터(1001)는 디코더(1002)에서 복호되고, 그 후 양자화부(1003)에서 역양자화되어 신장된다. 그러므로, 역양자화된 데이터는 전자적으로 워터마크된 화상 데이터(1005)를 얻기 위해 역 DCT(1004)에서 역 이산 코사인 변환된다. 얻어진 화상 데이터는 디스플레이부로 공급되고, 그리하여 전자 워터마크를 포함하는 디스플레이 화상이 얻어진다.

MPEG 신장 처리의 역양자화 후 블럭의 주파수 영역에서 전자 워터마크 데이터(F(i))는 주파수 성분의 오름 차순으로 F(1), F(2),..F(n)로 표시된다. F(i)에 인접한 3점에서 절대치들의 평균값은 부분 평균부(1007)에 의해 부분 평균 avg(F(i))로서 계산되고, 이어서 F(i)은 전자 데이터(w(i)를 얻기 위해 제산기(1008)에서 아래와 같이 부분 평균 avg(F(i))로 나누어진다:

W(i) = F(i)/avg(F(i))

또한, 1개 화상의 W(i) 값들의 합(WF(i))은 가산기(1009)내에서 다음과 같이 계산된다: WF(i)= W(1) + W(2) + ... + W(n), 그리고 상기 합은 각(i)에 대해 계산된다. 이어서, WF(i) 및 전자 워터마크 데이터(w(i))(1011)는 그들 간의 내적을 계산하기 위해 내적 계산기(1010)로 입력되고, 통계적 유사도(C)는 벡터 내적을 이용함으로써 아래와 같이 계산된다:

C = WF×w/(WFD×wD)

여기서, WF = (WF(1), WF(2),...WF(n))

w = (w(1), w(2), .. w(n)),

WFD = 벡터 WF의 절대치

WD = 벡터 w의 절대치

만약 통계적 유사도(C)가 상술한 소정의 특정 값이라면, 통계적 유사도 판정 수단(1012)은 당해 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 것으로 판정한다.

도 11은 MPEG 신장처리가 완료된 후 화상의 전자 워터마크 데이터의 검출 방법을 나타낸 것이다. 화상 데이터(1101)는 DCT부(1102)에서 이산 코사인 변환하고, 변환된 화상 데이터는 전자 워터마크 데이터 검출 수단(1103)에 의해 화상 블럭의 주파수 영역에서 주파수 성분의 오름 차순으로 F(1), F(2),...F(n)으로 표현된다. 3개의 점의 절대치의 평균값은 부분 평균부(1104)에서 부분 평균 avg(F(i))로서 계산된 후, 전자 워터마크 데이터(W(i))는 아래와 같이 계산된다:

W(i) = F(i)/avg(F(i))

또한, 1개 화상의 W(i)의 합 WF(i)는 가산기(1105)에서 각 (i)에 대해 계산된다. 이어서, 전자 워터마크 데이터(w(i))(1108)과 WF(i) 간에 통계적 유사도(C)는 내적 계산기(1107)에서 벡터 내적을 사용하여 아래 방정식에 따라 계산된다:

C = WF×w/(WFD×wD)

여기서, WF = (WF(1), WF(2),...WF(n))

w = (w(1), w(2), .. w(n)),

WFD = 벡터 WF의 절대치

WD = 벡터 w의 절대치

만약 통계적 유사도(C)가 상술한 소정의 특정 값이라면, 통계적 유사도 판정 수단(1109)은 당해 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 것으로 판정한다.

전자 워터마크 데이터는 당해 전자 워터마크 데이터를 포함하는 화상으로부터 검출되고 이어서 전자 워터마크 데이터는 그 화상으로부터 당해 전자 워터마크 데이터를 감산하여 원화상이 얻어질 수 있다. 이 경우, 저작권 소유자 외의 어떤 사람도 이 검출 장치를 사용하여 원화상을 구할 수 있고, 따라서 저작권 소유자의 의지에 반대되는 원화상의 재생이 가능하게 될 것이다. 그러므로, 개선된 암호화 기술 또는 개선된 비밀성이 요구된다.

본 발명은 상술한 관점에서 수행되었고, 원화상등의 원 미디어에 대한 비밀성을 보장하고, 복제 불가 범위를 명확히 하며, 저작권 소유권자의 의지에 따라서만 복제를 허용하도록 하기 위한 것이다.

상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 제 1 특징에 따른 화상 속성 변경 장치는 입력 화상(속성 'A') 및 입력 화상의 속성을 검출하는 화상 속성 검출 수단과, 입력 화상의 속성 검출 결과에 따라 입력 화상에서 화상 속성을 변경하는 화상 속성 변경 수단을 포함하고, 그리하여 새로운 속성을 갖는 출력 화상(속성 'B')이 출력된다.

또한, 상기 기재된 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 2 목적에 따른 전자 워터마크 삽입 장치는 입력 화상을 이산 코사인 변환하는 이산 코사인 변환 수단과, 그 이산 코사인 변환 수단에 의해 변환된 데이터로 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 전자 워터마크 삽입 수단과, 워터마크 삽입 수단에 의해 삽입될 전자 워터마크 데이터가 이미 입력 화상에 삽입되었는지 아닌지를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과, 전자 워터마크 검출 수단에 의해 전자 워터마크 데이터가 이미 입력 화상에 삽입된 것을 검출한 경우에는 상기 입력 화상을 통과하고, 검출된 경우에는 새로운 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 선택 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경 장치의 동작을 도시한 흐름도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 속성 변경 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자 워터마크 데이터 삽입 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 7은 종래 워터마크 데이터 삽입 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 8은 종래 전자 워터마크 검출 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 9는 종래 전자 워터마크 데이터 삽입 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 10은 종래 전자 데이터 삽입 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 11은 종래 전자 워터마크 데이터 검출 장치를 도시한 블럭 다이아그램.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*101 : 입력 화상 102 : 화상 속성 검출 장치103 : 속성 검출 결과 104 : 화상 속성 변경 장치105 : 출력 화상 201 : DCT202 : 전자 워터마크 데이터 검출 수단303 : 선택기 307 : 가산기

본 발명에 따른 바람직한 실시예는 첨부 도면을 참조하여 후술하겠다.

「제 1 실시예」

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 속성 변경 처리장치를 도시한 블럭 다이아그램이다.

도 1에서, 입력 화상(101)은 미리 입력 화상(101)에 삽입된 전자 워터마크 데이터에 의해 속성 'A'를 갖는다. 화상 속성 검출 장치(102)는 화상 속성을 검출하기 위해 삽입된 전자 워터마크 데이터를 추출한다. 즉, 입력 화상(101)은 화상 속성을 검출하기 위해 화상 속성 검출 장치(102)로 입력되고, 그리하여 속성 검출 결과(103)(속성 'A')를 구한다. 속성 검출 결과(103) 및 입력 화상(101)은 화상 속성 변경 장치(104)로 입력된다. 화상 속성 변경 장치(104)는 속성을 변화시키고 새로운 속성을 갖는 출력 화상(속성 'B')을 출력한다.

화상 속성 변경 장치(104)는 새로운 전자 워터마크 데이터가 삽입되기 전에 화상의 속성('a')을 변경시키는 동작을 실행하고, 이어서 새로운 속성('B')을 갖는 화상을 얻는다. 따라서, 속성 'A'의 의미를 '1회만 복제 가능'으로 규정하고, 속성 'B'의 의미를 '복제 불가'로서 규정함으로써, 속성이 'B'로 변경된 화상 데이터는 이후 복제가 금지되어 저작권을 보호받게 된다.

다음으로, 도 1의 화상 속성 변경 장치(102)의 구성은 도 2를 참조하여 기재될 것이다.

도 2에서, 속성('A')를 갖는 입력 화상(101)은 DCT(201)에 의해 주파수 성분들로 변환된다. 주파수 영역에서, 전자 워터마크 데이터 추정치는 전자 워터마크 데이터 검출 수단(202)에서 추출된다. 공지된 전자 워터마크 데이터와 전자 워터마크 데이터 추정치 간에 통계적 유사도(C)는 입력 화상(101)의 속성 검출 결과(103)를 얻기 위해 계산된다. 상세한 구성은 도 11에 도시된 종래 기술과 같고, 이하에 기재될 것이다.

여기서, 통상적인 전자 워터마크 데이터 삽입(embedding) 방법은 도 7을 참조하여 설명하겠다.

도 7을 참조하면, 원화상(701)은 먼저 DCT(이산 코사인 변환)(703)를 사용하여 주파수 성분들로 변환된다. 큰 진폭을 갖는 n개의 데이터는 주파수 영역에서 선택되고, f(1), f(2),...f(n)로 표시된다.

또한, 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...w(n)은 평균값 0, 분산값 1을 갖는 정규 분포로부터 선택되고, 다음 방정식은 전자 데이터 삽입 수단(704)에서 각 (i)에 대해 계산된다:

F(i) = f(i) + α×│f(i)│×w(i)

여기서, α는 스케일링 요소를 나타낸다. 최종적으로, 역 DCT(역 이산 코사인 변환)(709)에 의해, 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 출력 화상(710)은 f(i)을 F(i)으로 치환함으로써 구한 주파수 성분으로부터 얻어진다. 이 실시예에서, 전자 워터마크 데이터는 전자 워터마크 데이터가 이미 삽입된 화상으로 대해 추기형(write-once style)으로 삽입된다.

이 실시예에서, 통상적으로 수행되는 DCT를 통해 주파수 성분들(주파수 영역)으로 데이터를 변환하는 동작은 생략되고, 그 데이터는 남는 시간 성분들(시간 영역)으로 직접 삽입된다. 삽입된 데이터는 도 6에 도시된 바와 같이 DCT/전자 워터마크 삽입/역 DCT와 같은 일련의 변환으로 치환되고, 전자 워터마크 데이터는 모든 픽셀 블럭에 삽입된다. 삽입될 전자 워터마크 데이터가 DCT를 통해 주파수 성분들로 변환될 때, 이전에 삽입된 전자 워터마크 데이터와는 다른 주파수 영역에서 데이터로 설정된다.

상기 동작을 통해, 화상에 미리 삽입되는 전자 워터마크 데이터는 전자 워터마크 데이터에 근거한 속성 검출의 결과를 변화시키기 위해 부가적으로 변경된다. 특히, 특정 부가 데이터는 속성 검출의 결과를 변화시키기 위해 검출 시 계산된 신호에 부가된다. 이 실시예에서, 상기 기재된 바와 같은 부가적인 삽입 방법의 내부 구성의 특정 예가 보다 상세히 기재될 것이다.

도 3은 화상 속성 변경 장치(104)를 도시한 블럭 다이아그램이다.

도 3에서, 화상 속성 변경 장치(104)는 추가 삽입 데이터(301) 및 데이터 '0'(302)를 갖는다. 추가 삽입 데이터(301)는 개발 중 ROM 또는 RAM에 저장되는 고정적인 데이터이다. 데이터 '0'(302)은 추가 삽입 데이터(301)로서 같은 비트 폭을 가지며, 모든 비트값들은 '0'이다. 이들 데이터는 선택기(303)에 의해 속성 검출 결과(103)에 기초하여 선택되고 데이터를 한번에 유지하기 위해 삽입 데이터 레지스터(306)로 공급된다. 추가 삽입 데이터(301)는 속성 검출 결과(103)가 '1'(입력 화상(101)의 속성은 'A')과 같을 때 선택되고, 데이터 '0'(302)은 속성 검출 결과(103)가 '0'(입력 화상(101)의 속성이 'A'외의 값임)일 때 선택된다.

여기서, 추가 삽입 데이터(301)의 예로서, 8×8×k(k는 자연수를 나타내고, 시스템에 대해 고유의 값이며, '전자 워터마크 길이'로 칭함)의 3차원으로 배열된 숫자들을 1개의 필드 또는 1 프레임에 부가한다. 예를 들어, 1개의 필드 또는 1 프레임은 8×8 블럭으로 분할되고, 8×8의 특정 가변 행렬식은 모든 블럭들 또는 몇개의 블럭들에 삽입된다. 특정 가변 행렬식에 표시된 전자 워터마크 길이의 삽입 데이터(301)는 속성 'B'에 대응하고, '복제 불가(금지)'를 의미한다.

이 실시예의 화상 속성 변경 장치(104)는 입력 화상(101)으로부터 색차 신호/휘도 신호 입력을 유지하기 위한 색차 레지스터(304) 및 휘도 레지스터(305)를 포함한다. 이들 레지스터들은 데이터가 삽입 데이터 레지스터(306)에 저장될 때 입력 화상(101)으로부터 색차 신호/휘도 신호를 동시에 유지한다.

따라서, 유지된 데이터에 대해, 이 실시예에서 제공되는 가산기(307)는 휘도 레지스터(305)에 유지된 데이터 및 삽입 데이터 레지스터(306)에 유지된 데이터를 가산한다. 여기서, 만약 속성 검출 결과(103)를 근거로 선택기(303)에 의해 선택된 데이터가 데이터 '0'(302)에 대응한다면, 그 결과 추가적으로 삽입될 데이터는 '0'이고, 속성은 변경되지 않는다. 즉, 입력 화상(101)의 속성이 'A'와는 다른 속성일 때, 출력 화상(105)의 속성은 'B'가 아니다. 즉, 입력 화상(101)의 속성이 'A'와는 다른 속성일 때 출력 화상(105)의 속성은 'B'가 아니다.

속성 검출 결과를 근거로 선택기(303)에 의해 선택된 데이터가 추가 삽입 데이터(301)인 경우, 그 결과 추가적으로 삽입될 데이터는 추가 삽입 데이터(301)에 대응한다. 삽입 데이터 레지스터(306)에 유지된 추가 삽입 데이터(301)는 휘도 신호를 얻기 위해 가산기(307)에 의해 휘도 레지스터(305)에서 유지된 데이터와 가산되고, 추가 삽입 데이터(301)를 속성 'B'를 갖는 입력 화상의 휘도 성분들로 삽입함으로써 얻어진 휘도 신호는 휘도 레지스터(309)에 유지된다.

얻어진 데이터는 휘도 레지스터(309)에서 새로운 휘도 데이터로서 유지된다. 이 경우에, 휘도 레지스터(305) 및 휘도 레지스터(309)의 내용들은 상호 일치한다. 삽입 데이터 레지스터(306)의 데이터가 '0'이 아니라면, 데이터는 다른 속성 'B'을 갖는다.

또한, 데이터를 동시에 유지하기 위해, 색차 레지스터(304)에 유지된 데이터는 색차 레지스터(308)에 직접 공급되어 유지된다. 이 경우, 색차 레지스터(304) 및 색차 레지스터(308)는 공통이다.

동시에 유지된 휘도 레지스터(309)의 데이터 및 색차 레지스터(308)의 데이터는 새로운 속성을 갖는 화상 데이터로서 출력 화상(105)에 출력된다. 즉, 원 입력 화상이 속성 'A'을 갖는다면, 속성 'A'외에도 추가 삽입 데이터를 포함하는 화상 데이터는 속성 'B'를 갖는 화상 데이터로 된다.

도 3에서, 입력 화상(101)이 전체 프레임 화상 데이터인 경우에는, 추가 삽입 데이터가 입력 화상의 일부인 VBI로 삽입된다면, 가산기(307)는 추가 삽입 데이터를 입력 화상으로 용이하게 가산할 수 있다. 입력 화상(101)이 p픽셀×p픽셀의 블럭의 화상 데이터인 경우에는, 추가 삽입 데이터가 p픽셀×p픽셀과 동일한 영역에 데이터라면 가산기(307)는 블럭을 검출할 수 있고 추가 삽입 데이터를 가산할 수 있다.

이 실시예의 동작은 이하 설명될 것이다. 먼저, 이 실시예의 화상 속성 변경 장치(104)의 동작은 도 4의 타이밍도를 참조하여 기재될 것이다.

먼저, 다음 조건들이 가정된다. 즉, (a)입력 색차 신호 및 (b)입력 휘도 신호는 입력 화상(101)으로부터 입력되고, 동시에 (c)추가 삽입 데이터(301)가 확정된다. (d)데이터 '0'(302)은 항상 '0'과 같다. 동시에, (e)속성 검출 결과(103)의 값이 또한 입력된다. 여기서, (c)추가 삽입 데이터(301)는 (e)속성 검출 결과(103)가 '1'일 때 선택되고, (d) 데이터 '0'(302)은 속성 검출 결과(103)의 값이 '0'일 때 선택된다. 클럭 주기들(CL1, CL2)에서, (c)추가 삽입 데이터(301)는 'S0', 'S1''이고, (e)속성 검출 결과(103)의 값은 '1', '1' 이다.

다음(클럭 동기에서 다음 클럭의 상승 시각)에, (f)색차 레지스터(304)는 입력 색차 신호를 받고, (g)휘도 레지스터(305)는 입력 휘도 신호를 받는다. 또, (h)삽입 데이터 레지스터(306)는 (e)속성 검출 결과(103) 또는 (d)데이터 '0'(302)에서 선택된 (c)추가 삽입 데이터(301)의 값을 받는다. 특히, 클럭 주기들(CL2, CL3)에서 (f)색차 레지스터(304)의 값은 'C0', 'C1'이고, (g)휘도 레지스터(305)의 값은 'Y0', 'Y1'이고, (h)삽입 데이터 레지스터(306)의 값은 'S0', 'S1'이다.

다음에, (I)색차 레지스터(308)는 (f)색차 레지스터(304)의 값을 받고, (j)휘도 레지스터(309)는 (g) 휘도 레지스터(305)의 바로 앞의 값과 (h)삽입 데이터 레지스터(306)의 값의 추가 결과를 유지한다.

다음에, (I)색차 레지스터(308) 및 (j) 휘도 레지스터(309)의 신호들은 복합 화상 신호(출력 화상(105))로서 출력된다.

특히, 클럭 주기들(CL3, CL4)에서, (i)색차 레지스터(308)는 'C0', 'C1'이고, (j)휘도 레지스터(309)는 'Y0+S0', ''Y1+S1'이다. 그 결과, 출력 화상은 'C0+Y0+S0', 'C1+Y1+S1'이다. 이들은 상기 속성 'B'에 대응한다. 클럭 주기(CL5)에서, (I)색차 레지스터(308)는 'C2' 이고, (j)휘도 레지스터(309)는 'Y2'이다. 그 결과, 출력 화상은 'C2+Y2'이고, 속성 'A'는 다음에 출력된다.

결과적으로, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 속성 'A'의 화상이 원화상으로서 연속적으로 입력될 때, 속성 'A'를 갖는 동일 화상이 연속적으로 출력된다. 한편, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 속성 'A'의 화상이 불연속적으로 입력될 때, 속성 'A'를 갖는 동일 화상이 불연속적으로 출력되고, 또한 속성 'B'의 화상은 그 빈 화상 부분으로 출력된다.

상기 기재된 바와 같이, 출력 화상(105)(속성 'B')은 입력 화상(101)(속성 'A')로부터 발생된다. 그러나, 상기 기재된 바와 같이, 데이터 '0'(302)이 선택기(303)에 의해 선택될 때, 원 데이터는 변경없이 출력된다. 즉, 속성은 변경되지 않는다.

상기 실시예에서, 속성 검출 결과는 입력 화상으로부터 적어도 매 프레임에서 추출되고, 추가 삽입 데이터는 그 결과에 기초하여 전자 워터마크 데이터로서 삽입된다. 그러나, 속성 검출 결과는 전자 워터마크 데이터를 관련 블럭으로 삽입하기 위해 단지 입력 화상의 특정 블럭으로부터 추출될 수 있다. 게다가, 입력 화상은 복수의 블럭들로 분할되고, 속성 검출 결과는 각 블럭으로부터 추출되고, 전자 워터마크 데이터의 추가 삽입 데이터가 삽입되어야 하는지의 여부를 매 블럭 판단하고, 추가 삽입 데이터는 어떤 전자 워터마크 데이터도 삽입되지 않는 임의의 블럭에 삽입된다. 이 경우, 임의의 블럭은 속성 'A' 및 속성 'B'를 가지고, 비밀성뿐만 아니라, 복제의 허가 또는 금지도 용이하게 검출될 수 있다.

「제 2 실시예」

본 발명의 제 2 실시예의 구성은 입력 화상을 제외하고는 제 1 실시예와 기본적으로 동일하다. 제 2 실시예의 구성은 도 5를 참조하여 기재될 것이다.

도 5에서, 속성 'A'를 갖는 입력 화상(101)은 아날로그(복합)신호로서 입력되나, 입력 화상(101)의 입력 후에 후속 처리는 A/D(아날로그-투-디지털) 변환기(501)를 사용함으로써 제 1 실시예와 동일할 수 있다. 또한, 출력 화상(105)에 대해, 만일 디지털로 처리된 화상 데이터가 입력 화상의 경우에서, D/A(디지털-투-아날로그) 변환기(502)를 사용함으로써 아날로그(복합) 신호로 변환된다면, 속성 'B'를 갖는 화상 출력이 제 1 실시예와 동일한 구성에 의해 아날로그(복합) 신호로 얻어질 수 있다.

물론, 입력 단계에서 A/D 변환기(501) 및 출력 단계에서 D/A 변환기(502)는 동시에 사용될 수도 있고 또는 동시에 사용되지 않을 수도 있다.

본 실시예에서 속성의 변경은 원 미디어 저작물이 속성 'AAA'를 갖고, 제 1 전자 워터마크 데이터가 삽입된 저작물이 속성 'BBB' 로 변경되고, 제 2 전자 워터마크가 추가로 삽입된 저작물이 속성 'CCC'로 변경된다는 가정 하에서 수행되었으며, 저작물이 오리지널인지 아닌지의 여부에 대해 조사하는 것은 수행되지 않는다.

상기 기재된 바와 같이, 속성은 전자 워터마크 데이터를 인가함으로써 변경되고, 그리하여 얻어진 화상은 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 화상이다.

따라서, 속성을 검출하는 수단을 구비한 장치를 제공함으로써 디지털 화상들의 불법 복제들이 방지될 수 있다.

또한, 이 실시예에 따르면, 선택기에 기초한 선택이 채택되고, 그리하여 속성은 일부 특정 입력 화상들에 대해 변경되지 않도록 허용된다.

더욱이, 추가 삽입 데이터의 삽입은 추가 삽입 데이터를 입력 화상으로 후에 삽입함으로써 수행되고, 그리하여 출력 화상이 실시간 기준(real-time basis)으로 얻어질 수 있다. 또한, 예를 들어, 속성 'A'의 의미가 '1회만 복제 가능'으로 설정되었을 때, 그리고 속성 'B'의 의미가 '복제 불가'로 설정되었을 때, 속성이 속성 'B'로 변경된 화상 데이터는 이후에 복제로부터 금지되고, 저작권이 보호될 수 있다.

비록, 본 발명은 가장 좋은 실시예에 대하여 기술하였지만, 당업자는 본 발명의 개념 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경, 생략 및 추가가 행해 질 수 있음을 이해해야 한다.

본 발명의 전자 워터마크 데이터에 의한 화상 속성 변경 장치는 특히 저작권의 소유권을 증명하고, 저작권의 침해를 용이하게 검색하며, 특정한 속성을 제공하기 위해 오디오, 화상 비디오, 멀티미디어 등에 사용되는 전자 워터마크(디지털 워터마크로도 칭함)가 전자적으로 워터마크되는 오디오, 화상 등에 인가되고, 그리하여 오디오, 화상 등의 복제를 제한하여 저작권을 보호할 수 있다.

Claims

입력 화상에 제 1 전자 워터마크 데이터가 삽입되어 있는지의 여부를 주파수 영역에서 검출하는 검출 수단과, 상기 입력 화상의 휘도 신호에만 소정의 데이터를 삽입하는 삽입 수단을 구비하고, 상기 삽입 수단은,

상기 검출 수단에 의해 상기 입력 화상에 상기 제 1 전자 워터마크 데이터가 삽입되어 있는 것이 검출되었을 때, 상기 제 1 전자 워터마크 데이터와 주파수 영역에 있어서 다른 제 2 전자 워터마크 데이터를 선택하고, 상기 검출 수단에 의해 상기 입력 화상에 상기 제 1 전자 워터마크 데이터가 삽입되어 있는 것이 검출되지 않았을 때 제로의 값의 데이터를 선택하는 선택기와,

상기 선택기에 의해 선택된 데이터를 상기 휘도 신호에 가산하는 가산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 워터마크 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검출 수단은,

상기 입력 화상을 화상 주파수 성분으로 이산 코사인 변환하는 수단과,

원화상을 원주파수 성분으로 이산 코사인 변환하는 수단과,

상기 화상 주파수 성분으로부터 상기 원주파수 성분을 감산하는 수단과,

상기 감산에 의한 차를 상기 화상 주파수 성분으로 제산하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 워터마크 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 검출 수단은,

상기 제산 결과와 상기 제 1 전자 워터마크 데이터 사이의 내적(inner product)을 취하는 수단과,

상기 내적에 의해 통계적 유사도를 추출하는 수단과,

상기 통계적 유사도가 소정치보다도 클 때 상기 입력 화상에 상기 제 1 전자 워터마크가 삽입되어 있다고 판정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 워터마크 장치.