KR100420734B1 - 디지털 영상의 위변조 방지를 위한 워터마킹 시스템 및 방법 - Google Patents

디지털 영상의 위변조 방지를 위한 워터마킹 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 원 영상의 화소값을 공간 영역에서 적절히 조정하고, 조정된 영상 데이터 내에 워터마크를 삽입함으로써, 워터마크가 삽입된 영상(watermarked image) 에서의 위변조된 데이터의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 시스템 및 방법을 제공한다. 워터마크의 삽입은, 원 영상에서의 각 화소 값을 소정의 레벨로 조정하고, 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여, 각 화소에 대응하여 삽입될 제 1 워터마크 키를 생성하고, 각 화소에 대응하는 제 1 워터마크 키에 따라서 각 화소값에 대하여 소정의 값을 선택적으로 가감함으로써 이루어진다. 워터마크가 삽입된 영상의 위변조 여부는, 사용자 키 데이터에 기초하여 제 2 워터마크 키를 생성하고; 워터마크 삽입 영상으로부터 제 1 워터마크 키를 추출하여, 이들 워터마크 키에서의 대응 워터마크 간의 상관 관계를 계산하여 판단한다. 위변조가 되었다고 판단되는 경우에는 대응하는 워터마크 간을 화소 단위로 비교하여, 일치하지 않는 곳을 표시함으로써 위변조된 위치를 찾아낼 수 있다.

Description

디지털 영상의 위변조 방지를 위한 워터마킹 시스템 및 방법{WATERMARKING SYSTEM AND METHOD FOR PROTECTING A DIGITAL IMAGE FROM FORGERY OR ALTERATION}
본 발명은 디지털 영상 워터마킹(watermarking) 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 디지털 영상의 위변조시 해당 위변조된 위치를 정확하게 검출하는 디지털 영상 워터마킹 장치 및 방법에 관한 것이다.
사진 이미지와 같은 정지 영상 또는 애니메이션 등의 동영상과 같은 디지털 영상 매체의 창작과 유통이 급증함에 따라, 디지털 영상 매체가 다양한 저장 매체 또는 네트워크를 통해 유통되면서 영상 매체가 불법으로 복제되거나 변경되는 문제가 발생한다. 이러한 디지털 영상 매체의 불법 복제 또는 변경을 방지하기 위한 방법으로서 워터마킹 기술이 있다. 워터마킹 기술은 디지털 데이터 저작물에 육안으로는 식별할 수 없는 부가적인 정보를 삽입하여 디지털 데이터 저작물의 소유권자의 허락없이 복사, 배포, 변경, 판매 등이 행하여지는 것을 방지하기 위한 기술이다.
또한, 디지털 정보의 무결성을 보장하기 위한 것으로서, 데이터 베이스 상에서 무결성 대상 데이터를 정의하고, 정의된 데이터에 대하여 위변조를 감지하는 방법이 있다. 이 방법은 데이터 베이스 관리 시스템(DBMS)에 있어서 데이터 베이스 관리자 또는 응용 프로그램 개발자가 사전에 정의된 일련의 규칙에 따라 데이터의 무결성을 보장한다. 그러나, 이러한 방법은 데이터에 대하여 사전에 정의된 규칙을 강제로 시행하므로 출력 데이터가 원본과 동일하다고 보증할 수 없는 단점이 있다.
또한, 데이터의 무결성을 보장하기 위하여 해쉬 함수를 이용하는 방법이 있다. 주지 하는 바와 같이, 해쉬 함수는 임의의 길이의 메시지를 고정된 짧은 길이로 사상시키는 일방향 함수로서, 정보의 전송시, 정보에 대한 해쉬 값을 함께 전송함으로써, 전송 도중에 발생할 수 있는 제 3 자에 의한 정보의 수정 및 삽입 등의 문제를 확인하는데 이용된다. 또한, 데이터 파일의 저장시, 파일에 대한 해쉬 값을 계산해 두고, 이 해쉬 값을 이용하여 중요 데이터의 무결성을 확인할 수 있다. 그러나, 하나의 영상 데이터가 최초로 생성된 후, 네트워크를 통해 또 다른 사용자에게 전달되었을 때, 데이터를 최종으로 수신한 사용자는 수신 데이터가 원본과 동일하다고 판단하기가 어렵다.
또한, 본 발명의 출원인과 동일한 계류중인 한국 특허 출원 번호 제 10-2000-53755 호에는, 원 영상 데이터의 주파수 특성을 변환하여 워터마크를 삽입하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 종래의 장치에 따르면, 원 영상 데이터 내에 삽입된 워터마크를 이용함으로써 원 영상에 대한 위변조 여부 및 해당 워터마크를 사용한 사용자를 식별할 수는 있지만, 원 영상의 모든 데이터에 대하여 주파수 변환을 적용하므로 원 영상에서의 위변조된 위치를 정확하게 검출할 수 없는 단점이 있다. 특히, 의료 관련 시스템의 경우, 해당 시스템에 의해 촬상된 원 의료 영상에 대한 원본 보증이 상당히 중요하므로, 원 영상에서의 위변조 여부 뿐만 아니라 위변조된 데이터의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 시스템이 요구된다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은, 디지털 원 영상 데이터의 화소 값을 공간 영역에서 적절히 조정하고, 조정된 영상 데이터 내에 워터마크를 삽입함으로써, 원 영상에서의 위변조된 데이터의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 디지털 영상 워터마킹 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 디지털 영상 데이터에 워터마크를 삽입하는 디지털 영상 워터마킹 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 영상 진단 장비에 의해 획득된 영상 데이터에 대한 위변조 데이터 위치를 검출하는 디지털 영상 워터마킹 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 디지털 영상 데이터의 위변조 여부를 검출하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
도 4(a)는 영상 진단 장비에 의해 획득된 디지털 영상 데이터를 나타내는 모식도이다.
도 4(b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 워터마크가 삽입된 디지털 영상 데이터를 나타내는 모식도이다.
도 4(c)는 디지털 영상에 있어서 위변조된 부분을 개략적으로 예시한 모식도이다.
도 4(d)는 디지털 영상 데이터에 본 발명의 시스템을 적용함으로써 검출되는 위변조 데이터의 정확한 위치를 표시한 모식도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 영상 분석부
20 : 전처리부
30, 70 :워터마크 키 생성부
40 : 워터마크 삽입부
50 : 영상 재구성부
60 : 워터마크 추출부
80 : 상관 관계 계산부
90 : 위변조 데이터 검출부
100 : 위변조 위치 표시부
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 워터마크가 삽입된 워터마크 삽입 영상에서의 위변조된 데이터의 위치를 검출하는 방법에 있어서, 먼저 디지털 영상을 워터마크를 삽입하기 위한 소정의 포맷으로 변환하고, 변환된 디지털 영상의 화소값을 소정의 레벨로 조정하여 워터마크 삽입공간을 형성하여 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여 상기 삽입공간이 형성된 영상의 각각의 화소값에 대응되도록 제 1 워터마크 키 값을 생성하며, 생성된 제 1 워터마크 키 값에 따라서, 소정의 레벨로 조정된 상기 디지털 영상의 각각의 화소값에 소정의 값을 선택적으로 가감하여 워터마크를 삽입함으로써 워터마크가 삽입된 영상이 생성된다. 이렇게 생성된 워터마크가 삽입된 영상은 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값에 따라서 워터마크가 삽입된 디지털 영상으로부터 제 1 워터마크 키 값을 추출하고, 워터마크 삽입시에 사용된 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값에 대응되도록 제 2 워터마크 키 값을 생성하며, 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소단위로 제 1 워터마크 키 값과 제 2 워터마크 키 값의 상관관계를 계산하고, 계산된 상관 관계가 소정의 범위에 속하는지를 판단하여, 상기 화소에 대한 상관관계가 소정의 범위에 속하면, 사용자가 예측하는 워터마크가 디지털 영상의 각 화소에 삽입되어 있는 것으로 판단하고, 제 1 워터마크 키 값과 제 2 워터마크 키 값을 화소단위로 비교하여, 비교한 결과, 일치하지 않는 한 쌍의 워터마크 키 값이 존재하면, 해당 워터마크가 삽입된 상기 디지털 영상의 해당 화소값이 위변조된 것으로 판단하여 위변조된 화소값의 위치를 표시하고, 그렇지 않으면, 해당 화소값을 인증된 데이터로 출력함으로써 검출된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 디지털 영상 워터마킹 시스템은 의료 영상 저장 전송 시스템(PACS; Picture Archiving Communication System)을 통해 전송되는 진단 영상 데이터 등의 영상 데이터의 일부분 또는 전체를 위변조하였을 때, 위변조된 데이터 위치를 정확하게 검출하여 사용자에게 제공할 수 있다. 주지하는 바와 같이, PACS 시스템은 전산화 단층 촬상 장치(CT), 자기 공명 촬상 장치(MRI), X-레이 촬상 장치, 초음파 영상 진단기 등의 영상 진단 장치로부터 디지털 형태의 진단 영상을 획득하여 데이터 베이스화하거나, 전송 및 검색하는데 필요한 기능을 통합적으로 처리하는 시스템이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 디지털 영상 데이터에 워터마크를 삽입하는 디지털 영상 워터마킹 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1에 있어서, 입력 디지털 영상 데이터는 영상 진단 장비(도시하지 않음)에 의해 획득된 데이터로서 영상 분석부(10)에 입력된다.
영상 분석부(10)는 영상 진단 장비에 의해 획득된 입력 디지털 영상 데이터의 포맷을 분석하여 본 발명의 시스템에 적합한 포맷으로 변환하고, 변환된 영상 데이터를 전처리부(20)로 전송한다. 통상, 의료 관련 영상 데이터의 포맷은 DICOM(Digital Image and Communication in Medicine) 3.0 표준을 사용한다.
전처리부(20)는, 디지털 영상의 화질을 저하시키지 않으면서, 영상 데이터 내에 워터마크를 삽입할 수 있는 공간을 형성하기 위하여 디지털 영상 데이터를 일정한 범위의 값으로 조정한다. 여기에서 워터마크가 삽입될 수 있는 공간을 형성한다는 것은 워터마크가 삽입된 후에도 항상 소정의 유효한 범위의 값이 되도록 화소값을 미리 조정해 주는 것을 의미한다. 예를 들면, 화소값이 0∼255 범위의 정수로 표현될 때, 워터마킹 과정에서 +1이 삽입된다면, 원래 값이 255인화소는 정의된 화소값의 범위를 넘게 된다. 따라서, 이 경우는 미리 화소값을 254 이하의 값으로 조정해 놓는다.
상술하면, 입력 디지털 영상 데이터에서의 화소의 최소값 및 최대값이 0 및 255의 그레이 레벨인 경우, 사용자는 영상의 화질을 저하시키지 않으면서 화소의 최소값 및/또는 최대값을 예를 들면, 1 및/또는 254로 설정할 수 있다. 전처리부(20)에 의해 전처리된 영상 데이터는 워터마크 삽입부(40)에 전송된다. 또한, 전처리부(20)는 입력 디지털 영상 데이터의 크기 정보를 워터마크 생성부(30)에 전송한다.
워터마크 키 생성부(30)는 전처리부(20)로부터의 크기 정보 및 영상에 대하여 일정한 권리를 가지고 있는 사용자에 의해 입력되는 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여, 전처리된 영상 데이터 내에 삽입될 워터마크를 전처리된 영상 데이터(즉, 입력 디지털 영상 데이터)의 크기에 맞게 생성한다. 사용자 키 데이터는 PACS 시스템에 영상 데이터를 전송하는 사용자 또는 관리자의 주민등록번호, 이름, 고유 번호 등의 개인 정보이다. 또한, 워터마크 키 생성부(30)로의 입력은 사용자 로고 데이터일 수 있고, 보호하고자 하는 어떤 데이터 파일일 수도 있다.
또한, 워터마크 키 생성부(30)는 입력된 사용자 키 데이터를 암호화하고, 암호화된 키 데이터를 이용하여 디지털 영상 데이터에 삽입시에 이용될 워터마크 키를 생성할 수 있다. 사용자 키 데이터를 암호화하면, 사용자 키 값이 쉽게 변형되지 않을 뿐만 아니라 사용자 키 자체를 은닉시킬 수 있으므로, 암호화된 사용자 키로부터 생성된 워터마크 키를 이용하여 워터마크를 디지털 영상에 삽입하면, 이후에 디지털 영상에서 워터마크를 검출할 때 사용자 키 자체가 공개될 우려가 없다는 이점이 있다. 암호화는 예를 들면, DES(Data Encryption Standard), RSA(Ronald Rivest, Adi Shamir, Leonard Adelman), ECC(Error Correction Code) 등의 통상적인 암호화 방식을 이용하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 입력 디지털 영상 데이터의 크기가 256×256일 경우, 워터마크 키 생성부(30)는 이와 동일한 256×256 크기의 워터마크 키를 생성한다. 워터마크 키 생성부(30)에 의해 생성된 워터마크는 워터마크 삽입부(40)에 전송된다.
본 발명에 따른 워터마크 삽입부(40)는 워터마킹 알고리즘(40a)을 이용하여 전처리부(20)로부터 입력된 전처리된 디지털 영상 데이터 내에 워터마크 키 생성부(30)로부터 입력된 워터마크 키를 이용하여 워터마크를 삽입한다. 본 발명의 일실시예에 따른 워터마크 삽입 방법은 화소값에 대하여 선택적으로 소정의 값(예를 들면, 1 또는 -1)을 가감함으로써, 그 결과값이 화소별 워터마크 키 값에 따라 결정되는 소정의 규칙을 만족하도록 하는 것이다. 이와 같이 함으로써, 워터마크 검출시 워터마크 키 값에 따라 결정되는 규칙을 만족하지 않는 화소는 위변조된 것으로 판단한다.
워터마크 삽입부(40)에서의 워터마크 삽입 규칙의 예는 다음과 같다. 각 화소에 해당하는 워터마크 키가 A 또는 B의 두가지 값을 갖고, 워터마크 키 값이 A인 경우는 최종 결과를 홀수로, 워터마크 키 값이 B인 경우는 최종 결과를 짝수로 조정한다는 규칙을 정할 수 있다. 예를 들면, 원 화소값이 짝수 "100"이고 워터마킹 키 값이 A이면, 원 화소값에 대하여 "1"을 가감하여 홀수의 화소값 "101" 또는 "99"로 조정하고, 원 화소값이 홀수 "101"이고 워터마킹 키 값이 A이면, 원 화소값을 그대로 유지한다. 마찬가지로, 원 화소값이 짝수 "100"이고 워터마킹 키 값이 B이면, 원 화소값을 그대로 유지하고, 원 화소값이 홀수 "101"이고 워터마킹 키 값이 B이면, 원 화소값에 대하여 "1" 가감하여 짝수의 화소값 "100" 또는 "102"로 조정한다.
전술한 바와 같이, 전처리된 영상 데이터의 화소값에 대하여 워터마킹 연산을 직접 수행할 수도 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 화소값 대신, 임의의 화소를 중심으로 소정 범위에 속하는 다수의 인접 화소 값의 통계적 특성을 나타내는 값을 사용하여 워터마킹 삽입을 수행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 임의의 위치의 화소에 인접하는 소정의 영역을 설정하여 이 영역에 포함되어 있는 화소들의 평균값을 구하고, 사용자 키 데이터로부터 워터마크가 삽입된 후에 소정의 영역의 화소값들의 소망하는 평균을 구한다. 그 후, 양 평균값의 차를 계산하여, 입력된 디지털 영상의 소정의 영역의 화소들의 평균값을 소망하는 평균값으로 맞추도록 일정한 값을 소정의 영역의 각각의 화소에 가산하거나 감산하여 워터마크를 삽입할 수도 있다. 또한, 평균값 이외에도 평균값 +(또는, -) 표준 편차 값, 분산값등의 다양한 통계적 특성값이 워터마킹시에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 워터마크 키값에 따라서 원 화소값에 대하여 가감산되는 소정의 값은 원 화소값에 비해 매우 작은 값으로서, 해당 화소값이 조금만 변형되어도 워터마크 삽입시에 사용된 워터마크 키 값이 예민하게 변형됨으로써, 원 영상 데이타의 위변조를 용이하게 검지할 수 있는 소위 "약한(fragile) 워터마킹 기법"이다.
지금까지는 워터마크를 화소 단위로 영상 데이터 내에 삽입하는 것에 대해 설명하였으나, 동일한 방식으로 블록 단위의 워터마크 삽입도 가능하다.
본 발명에 따르면, 영상 데이터의 화질에 영향을 주지 않으면서, 워터마크의 영상 데이터 내로의 삽입을 공간 영역에서 수행할 수 있으므로, PACS 시스템과 같이, 고속 처리, 영상의 고화질 및 신뢰성을 요구하는 시스템에 적합하다. 워터마크 삽입부(40)로부터 생성되는 워터마크 삽입 영상 데이터는 영상 재구성부(50)에 공급된다.
영상 재구성부(50)는 워터마크 삽입부(40)로부터 입력된 워터마크 삽입 영상 데이터를 원래의 파일 형태(DICOM 또는 업체에서 제공하는 자체 포맷 영상)로 재구성하여 재구성된 워터마크 삽입 영상 데이터를 출력한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 영상 진단 장비에 의해 획득된 원 영상 데이터에 대한 위변조 데이터의 위치를 검출하는 디지털 영상 워터마킹 시스템의 개략적인 블록도 및 흐름도이다.
도 2에 있어서, 워터마크 추출부(60)는 예를 들어, 입력된 화소값이 홀수인지 짝수인지에 따라 각 화소의 워터마크 키값을 구함으로써, 워터마크 삽입 영상으로부터 워터마크 키 WE를 추출한다. 추출된 워터마크 키 WE는 상관 관계 계산부(80)로 전송된다.
도 2 및 도 3에 있어서, 워터마크 키 생성부(70)는 도 1의 워터마크 키 생성부(30)와 동일한 기능을 수행하는 것으로, 일정한 권리가 있는 사용자가 입력한 사용자 키 데이터 또는 로고 데이터에 기초하여 워터마크 키 W를 생성한다(S30 및 S31). 또한, 워터마크 키 생성부(70)는 전술한 바와 같이, 사용자 키 데이터를 암호화하여 암호화된 키 데이터를 이용하여 워터마크 키를 생성할 수 있다. 워터마크 생성부(70)에 의해 생성된 워터마크 키 W는 상관 관계 계산부(80)에 전송된다.
상관 관계 계산부(80)는 영상에서 추출한 워터마크 키와 사용자가 생성한 워터마크 키의 상관 관계를 구함으로써, 사용자가 예측하고 있는 워터마크가 입력 영상에 삽입되어 있는지의 여부를 먼저 판단한다. 즉, 사용자가 생성한 워터마크 키와 입력 영상으로부터 추출한 워터마크 키의 상관 관계가 소정 범위 이상이 되는 경우는, 동일한 워터마크가 입력 영상에 삽입되어 있는 것으로 판단하지만, 상관관계가 상당히 낮은 경우에는, 사용자가 예측하고 있는 워터마크가 입력 영상에 삽입되어 있지 않은 것으로 판단한다. 후자의 경우는, 워터마크가 제대로 삽입되어 있지 않으므로, 화소별로 위변조 여부를 판단하는 과정이 의미가 없게 된다.
상술하면, 상관 관계 계산부(80)에서는 본 발명의 출원인이 동일한 계류중인 한국 특허 출원 번호 제 10-2000-53755 호에 개시되어 있는 바와 같이, 워터마크 추출부(60)로부터의 워터마크 키 WE와 워터마크 키 생성부(70)로부터의 워터마크 키 W 간의 상관 관계를 다음과 같은 식(1)을 이용하여 계산한다(S32).
여기서,는 푸리에 변환(FFT)의 공액 복소수를 나타내고, IFFT(W)는 역FFT(W)를 나타낸다.
상관 관계 계산부(80)에 있어서, 상기의 식(1)을 통해 구해진 워터마크 상관 값의 최대값의 위치 데이터 또는 4차 모멘트인 커토시스(kurtosis)를 통해 워터마크의 삽입 여부를 판단한다(S33). 이에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 출원인과 동일한 계류중인 한국 특허 출원 번호 제 10-2000-53755 호에 개시되어 있다. 워터마크가 삽입된 것으로 판단되면, 상관 관계 계산부(80)는 해당 화소에 대한 워터마크 키 값 W 및 WE를 위변조 데이터 검출부(90)에 전송한다.
위변조 데이터 검출부(90)는 입력된 두개의 워터마크 키 값 W 및 WE를 비교하여, 원 영상에서의 해당 화소값이 위조 또는 변조되었는지 여부를 판단한다(S34). 이들 워터마크 키 값이 일치하지 않으면, 위변조 데이터 검출부(90)는 원 영상에서의 해당 화소가 위조 또는 변조된 것으로 판단하여, 위변조 위치 표시부(100)를 통해 해당 화소 값을 흑색 또는 백색으로 마스킹하여 도 3(d)에 도시한 바와 같이 표시한다(S35). 위변조 위치 F가 검출된 영상 데이터는 원래의 파일 형태(즉, DICOM 또는 업체에서 제공하는 자체 포맷 영상)로 복원되어 PACS 시스템으로 전송될 수 있다. 한편, 해당 화소값에 대한 워터마크 키 값이 서로 일치하는 경우는, 위변조 데이터 검출부(90)는 원 영상에서의 해당 화소값이 위조 또는 변조되지 않은 것으로 판단하여, 인증 데이터로서 출력한다(S36).
도 4(a)는 영상 진단 장비에 의해 획득된 디지털 영상 데이터를 나타내는 모식도이고, 도 4(b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 워터마크가 삽입된 디지털 영상 데이터를 나타내는 모식도이며, 도 4(c)는 디지털 영상에 있어서 위변조된 부분 P을 예시한 모식도이며, 도 4(d)는 디지털 영상 데이터에 본 발명의 시스템을 적용함으로써 검출되는 위변조 데이터의 위치 F를 표시한 모식도이다.
따라서, X-레이, CT, MRI 등의 의료 진단 장비에 의해 획득된 의료 영상 데이터에 본 발명의 디지털 영상 워터마킹 시스템을 적용하여 의료 영상 데이터에 대한 위변조 여부를 검출하고, 그 결과 데이터를 PACS 의료 시스템에 제공함으로써 환자에 대한 중요한 의료 영상 자료를 위변조 행위로부터 보호할 수 있다.
상기에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였는데, 본 발명의 특허 청구 범위를 이탈하지 않으면서 당업자는 다양한 변경을 행할 수 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 원 영상의 화질이 저하되지 않는 범위에서, 원 영상의 화소값을 공간 영역에서 적절히 조정하여 워터마크를 삽입하고, 외부로부터의 미세한 위변조 행위가 발생하였을 경우, 삽입된 워터마크가 예민하게 변형되도록 함으로써 위변조된 데이터의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 워터마크가 삽입되지 않은 원 영상 없이도, 워터마크를 검출할 수 있으므로, 복잡한 워터마크 검출 과정을 거치지 않고도 워터마크를 용이하고 신속하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 의사와 환자 사이에 의료 분쟁이 발생하였을 때,원본의 진료 기록(X-레이, CT, MRI 등의 영상, 전자 진단서, 전자 처방전 등)의 진위 여부를 판별할 수 있어, 의료 분쟁 해결에 유용하며 진료 기록의 불법 위변조를 미연에 방지할 수 있다.

Claims (20)

  1. 디지털 영상에 워터마크를 삽입하는 방법에 있어서,
    (a) 디지털 영상을 워터마크를 삽입하기 위한 소정의 포맷으로 변환하는 단계;
    (b) 상기 변환된 디지털 영상의 화소값을 소정의 레벨로 조정하여 워터마크 삽입공간을 형성하는 단계;
    (c) 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여 상기 삽입공간이 형성된 영상의 각각의 화소값에 대응되도록 제 1 워터마크 키 값을 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 생성된 제 1 워터마크 키 값에 따라서, 상기 소정의 레벨로 조정된 상기 디지털 영상의 각각의 화소값에 소정의 값을 선택적으로 가감하여 워터마크를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자 키 데이터는 상기 사용자의 주민등록번호, 이름, 고유번호, 및 로고중 하나 이상을 포함하는 상기 사용자의 개인 정보인 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 사용자 키 데이터를 암호화하는 단계; 및
    상기 암호화된 사용자 키 데이터를 이용하여 상기 삽입공간이 형성된 영상의 각각의 화소값에 대응되도록 제 1 워터마크 키 값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 워터마크 키 값은 상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 각각의 화소값이 기수 또는 우수인지를 나타내는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
    상기 삽입공간이 형성된 영상의 각각의 화소에 대해서, 상기 제 1 워터마크 키 값이 우수를 나타내는 경우에는 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값이 우수가 되도록 상기 소정의 값을 가감하고, 기수를 나타내는 경우에는 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값이 기수가 되도록 상기 소정의 값을 가감하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 워터마크 키 값은,
    상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 임의의 화소를 중심으로 소정의 범위에 속하는 다수의 인접한 화소의 통계적인 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
    상기 소정의 레벨로 조정된 상기 디지털 영상의 임의의 화소를 중심으로 소정의 범위에 속하는 다수의 인접 화소의 통계적인 특성값을 계산하는 단계; 및
    상기 제 1 워터마크 키 값에 따라서 상기 디지털 영상의 각 화소에 소정의 값을 선택적으로 가감하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소정의 통계적인 특성값은, 평균값, 평균값±표준편차 또는 분산값중에 하나인 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한항의 방법에 의해서 삽입된 워터마크를 검출하는 방법에 있어서,
    (e) 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값에 따라서 상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상으로부터 제 1 워터마크 키 값을 추출하는 단계;
    (f) 워터마크 삽입시에 사용된 상기 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여 상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값에 대응되도록 제 2 워터마크 키 값을 생성하는 단계;
    (g) 상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소단위로 상기 제 1 워터마크키 값과 상기 제 2 워터마크 키 값의 상관관계를 계산하고, 계산된 상관 관계가 소정의 범위에 속하는지를 판단하는 단계;
    (h) 상기 화소에 대한 상관관계가 상기 소정의 범위에 속하면, 상기 사용자가 예측하는 워터마크가 상기 디지털 영상의 각 화소에 삽입되어 있는 것으로 판단하고, 상기 제 1 워터마크 키 값과 상기 제 2 워터마크 키 값을 화소단위로 비교하는 단계;
    (i) 상기 비교한 결과 일치하지 않는 한쌍의 워터마크 키 값이 존재하면, 해당 워터마크가 삽입된 상기 디지털 영상의 해당 화소값이 위변조된 것으로 판단하고, 그렇지 않으면, 해당 화소값을 인증된 데이터로 출력하는 단계; 및
    (j) 위변조된 화소값의 위치를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 워터마크 검출방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 (g) 단계는,
    가 푸리에 변환(FFT)의 공액 복소수를 나타내고, IFFT(W)가 역 FFT(W)를 나타낼 때,
    (수학식 1)
    를 이용하여 상관관계를 계산하는 것을 특징으로 하는 워터마크 검출방법.
  11. 디지털 영상내에 워터마크를 삽입하는 장치에 있어서,
    디지털 영상을 워터마크를 삽입하기위한 소정의 포맷으로 변환하는 변환 수단;
    상기 변환된 디지털 영상의 화소값을 소정의 레벨로 조정하여 워터마크 삽입공간을 형성하는 화소값 조정수단;
    사용자로부터 입력되는 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여 상기 삽입공간이 형성된 영상의 각각의 화소값에 대응되도록 제 1 워터마크 키 값을 생성하는 제 1 워터마크 키 값 생성수단; 및
    상기 생성된 제 1 워터마크 키 값에 따라서, 상기 소정의 레벨로 조정된 상기 디지털 영상의 각각의 화소값에 소정의 값을 선택적으로 가감하여 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 사용자 키 데이터는 상기 사용자의 주민등록번호, 이름, 고유번호, 및 로고중 하나 이상을 포함하는 상기 사용자의 개인 정보인 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 워터마크 키 값 생성수단은,
    상기 사용자 키 데이터를 암호화하는 수단; 및
    상기 암호화된 사용자 키 데이터를 이용하여 상기 삽입공간이 형성된 영상의 각각의 화소값에 대응되도록 상기 제 1 워터마크 키 값을 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 워터마크 키 값은 상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 각각의 화소값이 기수 또는 우수인지를 나타내는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 워터마크 삽입수단은,
    상기 삽입공간이 형성된 영상의 각각의 화소에 대해서, 상기 제 1 워터마크 키 값이 우수를 나타내는 경우에는 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값이 우수가 되도록 상기 소정의 값을 가감하고, 기수를 나타내는 경우에는 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값이 기수가 되도록 상기 소정의 값을 가감하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 워터마크 키 값은,
    상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 임의의 화소를 중심으로 소정의 범위에 속하는 다수의 인접한 화소의 통계적인 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 워터마크 삽입수단은,
    상기 소정의 레벨로 조정된 상기 디지털 영상의 임의의 화소를 중심으로 소정의 범위에 속하는 다수의 인접 화소의 통계적인 특성값을 계산하고, 상기 제 1 워터마크 키 값에 따라서 상기 디지털 영상의 각 화소에 소정의 값을 선택적으로 가감하는 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 소정의 통계적인 특성값은, 평균값, 평균값±표준편차 또는 분산값중에 하나인 것을 특징으로 하는 워터마크 삽입장치.
  19. 제 11 항 내지 제 18 항중 어느 한항의 워터마크 삽입 장치에 의해서 삽입된 워터마크를 검출하는 워터마크 검출장치에 있어서,
    워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값에 따라서 상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상으로부터 제 1 워터마크 키 값을 추출하는 워터마크 추출수단;
    워터마크 삽입시에 사용된 상기 소정의 사용자 키 데이터에 기초하여 상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소값에 대응되도록 제 2 워터마크 키 값을 생성하는 제 2 워터마크 키 값 생성수단;
    상기 워터마크가 삽입된 디지털 영상의 화소단위로 상기 제 1 워터마크 키 값과 상기 제 2 워터마크 키 값의 상관관계를 계산하고, 계산된 상관 관계가 소정의 범위에 속하는지를 판단하는 상관관계 계산수단;
    상기 화소에 대한 상관관계가 상기 소정의 범위에 속하면, 상기 사용자가 예측하는 워터마크가 상기 디지털 영상의 각 화소에 삽입되어 있는 것으로 판단하고, 상기 제 1 워터마크 키 값과 상기 제 2 워터마크 키 값을 화소단위로 비교하고, 상기 비교한 결과 일치하지 않는 한쌍의 워터마크 키 값이 존재하면, 해당 워터마크가 삽입된 상기 디지털 영상의 해당 화소값이 위변조된 것으로 판단하고, 그렇지 않으면, 해당 화소값을 인증된 데이터로 출력하는 판단수단; 및
    위변조된 화소값의 위치를 표시하는 표시수단을 포함하는 것을 특징으로하는 워터마크 검출장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    가 푸리에 변환(FFT)의 공액 복소수를 나타내고, IFFT(W)가 역 FFT(W)를 나타낼 때,
    (수학식 1)
    를 이용하여 상관관계를 계산하는 것을 특징으로 하는 워터마크 검출장치.
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