KR100423159B1 - 디지털 워터마크의 삽입 및 검출방법과 이를 이용한워터마크 삽입/검출 장치 - Google Patents

디지털 워터마크의 삽입 및 검출방법과 이를 이용한워터마크 삽입/검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 워터마크의 삽입 및 검출방법 및 이를 이용한 워터마크 삽입 및 검출장치에 관한 것으로, 워터마크의 삽입시에 워터마크를 공간적으로 변형하여 강인한 워터마크를 삽입하고, 삽입된 워터마크의 검출시에 컨볼루션을 이용하여 효과적으로 검출할 수 있는 방법과 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 워터마크를 입력영상에 삽입함에 있어서, 워터마크를 기하학적 변형에 강하도록 설계하여 2차원 형상, 예를 들면 방사상 또는 동심원상으로 구성하여 삽입함으로써 영상의 회전, 잘라내기, 확대/축소시에도 효과적으로 검출할 수 있다. 또한, 워터마크의 검출시에는 생성된 워터마크의 크기를 조절하면서 입력영상과의 컨볼루션을 통하여 워터마크가 삽입된 피크를 검출하고 워터마크와의 상관관계를 이용하여 워터마크의 검출을 효과적으로 처리할 수 있다.

Description

디지털 워터마크의 삽입 및 검출방법과 이를 이용한 워터마크 삽입/검출 장치 {METHOD OF INSERTING/DETECTING DIGITAL WATERMARKS AND APPARATUS FOR USING THEREOF}
본 발명은 디지털 멀티미디어 콘텐츠에 디지털 워터마크를 삽입 및 검출하기 위한 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 공간적으로 구성된 워터마크를 생성하여 영상에 삽입하고, 워터마크가 삽입된 영상에서 워터마크를 검출하기 위하여 컨볼루션을 이용하여 효과적으로 검출하는 디지털 워터마크의 삽입/검출방법과 이를 이용한 삽입/검출 장치에 관한 것이다.
최근 컴퓨터와 인터넷의 보급과 함께 멀티미디어 데이터의 빠른 유통과 함께 불법 복제 및 유통이 성행함에 따라 멀티미디어 데이터의 저작권에 대한 효율적인 보호 장치가 필요하게 되었다. 워터마킹 기술은 멀티미디어 데이터에 사용자 정보(워터마크)를 사용자가 인지할 수 없도록 삽입함으로써 불법복제를 막고 저작권자의 저작권을 보호하는 기술이다.
워터마크(watermark)란 고대에 파피루스(종이)를 만드는 과정에서 섬유질을 물에 풀었다가 물을 빼어 압착하기 위해 틀을 사용하는 과정에서 나온 마크를 의미한다. 중세에 제지업자들이 자신들의 고유상품 임을 증명하기 위해서 종이에 마크를 삽입했던 것이 중세의 워터마크이며, 오늘날에는 지폐를 제조하는 과정에서 종이가 젖어있을 때 인쇄를 하고 말린 후 양면에 인쇄를 하면 빛을 통해서만 확인할 수 있는 그림이 들어가는데, 이것을 워터마크라 부르기도 한다.
오늘날 디지털 매체의 증가와 함께, 디지털 워터마크라는 개념이 등장하였는데, 즉 아날로그 상의 종이가 디지털 종이의 개념으로 대체되듯이, 과거 워터마크를 삽입하던 아날로그 매체들이 모두 디지털화되면서 디지털 이미지, 오디오, 동영상 등에 숨겨지게 된 마크로서 디지털 워터마크라는 개념이 등장하게 된 것이다. 정리하면 워터마킹이란 일련의 멀티미디어 저작물(Multimedia Contents)을 보호하기 위하여 여기에 특별한 형태의 워터마크를 감추고 추출하는 모든 기술적 방법을 뜻한다. 초기에는 원래의 멀티미디어 저작물 자체에 대해서 은닉시키는 방법을 연구하였지만, 현재에는 많은 기술적 변환 방법을 이용한 강력한 워터마킹 기술이 개발되고 있는 추세이다.
워터마킹은 워터마크의 가시성 여부에 따라서 가시적 워터마킹(Visible Watermarking)과 비가시적 워터마킹(Invisible Watermarking)으로 분류되며, 비가시적 워터마킹에서는 워터마크를 삽입하는 방법에 따라 공간영역(Spatial Domain) 워터마킹과 주파수영역(Frequency Domain) 워터마킹으로 분류된다.
가시적 워터마킹은 원본 이미지에 눈으로 확인이 가능한 저작자 정보를 삽입함으로써 저작권을 명시하는 것으로서 손쉽게 사용할 수 있으나 원본이 손상될 수밖에 없다는 단점이 있다.
따라서 오늘날의 이미지 워터마킹 기술에 있어서는 비가시적 워터마킹이 주로 사용되고 있다. 이러한 비가시적 워터마킹은 인간 시각시스템(Human Visual System; HVS)의 감각한계를 이용하여 시각적으로는 감지할 수 없도록 워터마크를 삽입하는 기술이다. 공간 영역 워터마킹은 워터마크의 삽입이나 추출이 매우 간단한 반면, 일반적인 신호처리나 영상처리(비선형 필터링, 회전, 절단, 이동, 확대,축소 변환 등), 압축에 의해서 워터마크가 소실될 가능성이 크다.
반면에 주파수 공간에서의 워터마킹 기법은 삽입과 추출을 위해서 푸리에 변환(Fourier Transform)이나 이산 코사인변환(Discrete Cosine Transform) 변환과 같은 변환 기법이 사용되기 때문에 알고리즘이 복잡하고 많은 연산량을 요구하는 단점은 있으나, 필터링이나 압축과 같은 일반적인 공격에 강인하다는 장점을 지닌다.
워터마크가 보이지 않도록 삽입하기 위해서는 넓은 영역에 낮은 값으로 삽입이 되어야하는데 이러한 기술로서 활용되고 있는 것이 Ingemar J. Cox의 확산 스펙트럼 방식이다. 확산 스펙트럼 방식에서는 의사 랜덤 시퀀스를 워터마크로 활용하는데, 이 시퀀스는 균일 분포함수를 가지며, 주파수의 전대역에 걸쳐서 고르게 분포되어 있기 때문에 효과적으로 사용할 수 있는 방법이다.
원 이미지를 주파수 공간으로 변환하는 방법으로는 일반적으로 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT), 이산여현변환(Discrete Cosine Transform; DCT), 웨이브렛 변환(Wavelet Transform)을 많이 사용하고 있으며, 변환평면에서 워터마크를 삽입하고 원 상태로 복원하는 방법을 취하고 있다. 그러나, 이 방법도 이미지의 회전이나 절단, 이동, 확대축소 등의 공격에서는 워터마크가 소실될 가능성이 크다.
공간 영역이나 주파수 영역에서의 워터마킹 방법이 나름대로 장단점을 보유하고 있으며, 주파수 영역 워터마킹 방법의 약점인 이미지의 회전, 확대 축소에 있어 워터마크의 손상 문제를 보완하기 위해서 로그-극좌표 맵핑(log-polar mapping)과 푸리에 변환을 이용한 워터마킹 방법이 개발되었는데 이 방법은 회전, 확대, 축소를 로그-극좌표 맵핑을 통해서 단순한 이동의 형태로 바꾸어주고 푸리에 변환의 진폭이 이동에 불변이라는 특징을 이용하여 워터마크를 검출한다. 그러나 이 방법도 압축과 같은 영상처리에 취약하다는 단점을 지닌다.
이상에서 알아본 것과 같이 일반적으로 개발된 영상의 워터마킹 기술들은 나름대로의 장단점을 보유하고 있다. 또한, 현재 널리 사용되고 있는 의사 랜덤 시퀀스 워터마크는 이미지에 어떠한 키(key) 값을 갖는 워터마크가 삽입되어 있음의 여부는 것은 확인할 수 있으나 다양한 저작권 정보를 삽입하고 이를 추출해 내기는 어렵다.
더욱이, 입력영상의 특성에 관계없이 일률적으로 워터마크를 삽입하고 있으므로 외부로부터의 공격에 취약한 단점이 있다.
또한, 워터마크를 일차적으로 형성하여 입력 영상에 삽입한 경우에는 영상이 회전이나 부분적으로 잘라내기 등을 취하는 경우에 삽입된 워터마크가 변하게 되어 저작권 정보가 손상되는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 목적은 영상변형, 즉 회전, 확대/축소, 잘라내기, 필터링 에 강인한 디지털 워터마크의 삽입 및 검출방법과 이를 이용한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 워터마크를 공간적으로 구성하여 영상신호에 삽입함으로써 영상변형에 강인하도록 하는 디지털 워터마크의 삽입 및 검출방법과 이를 이용한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공간적으로 구성하여 영상신호에 삽입된 디지털 워터마크를 검출하기 위하여 컨볼루션을 통해 워터마크가 삽입된 위치를 맞추어 보다 효과적인 워터마크를 검출할 수 있는 방법 및 이를 이용한 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 영상신호에 디지털 워터마크를 삽입하는 방법은
사용자키와 고유키를 이용하여 각각 의사잡음부호를 생성하는 단계;
사용자키에 의하여 생성된 의사잡음부호와 고유키에 의하여 생성된 의사잡음부호를 가산하는 단계; 및
가산되어 형성되는 워터마크를 2차원 형태로 배열하는 단계에 의하여 형성되는 디지털 워터마크를 상기 영상신호에 가산하며,상기 워터마크를 배열하는 단계는, 스트림 형태의 상기 워터마크를, 소정 길이의 워터마크의 첫 번째 값을 중심으로 360도 회전시키면서 방사형으로 배열하는 것을 특징으로 한다.또한, 워터마크를 배열하는 단계로서 스트림 형태의 상기 워터마크를 영상신호를 구성하는 블록의 중앙부를 중심으로 복수개의 동심원의 형태로 배열할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 디지털 워터마크의 검출방법은
영상신호에 삽입된 디지털 워터마크의 성분을 강화하는 단계;
2차원 형태로 배열되는 워터마크를 생성하는 단계;
상기 생성된 디지털 워터마크의 크기를 영상신호의 크기로 조절하는 단계;
상기 크기가 조절될 디지털 워터마크와 상기 영상신호간의 컨볼루션의 연산을 수행하여 피크를 검출하는 단계;
상기 연산의 결과와 상기 생성된 디지털 워터마크와의 상관도를 계산하는 단계; 및
상기 상관도에 따라 상기 영상신호에 삽입된 워터마크를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서와 같이, 본 발명은 기존의 공간 영역에서 단순히 일정한 형태의 워터마크를 삽입하는 방법과는 달리 워터마크를 선형이 아니라 공간적으로 구성하여 삽입함으로써 영상의 회전이나 잘라내기 등과 같은 외부 변형에도 살아남을 수 있는 워터마크를 삽입할 수 있다. 특히, 본 발명에 따라 삽입되는 워터마크는 스트림 형태의 상기 워터마크를 워터마크 첫 번째 값을 중심으로 이 워터마크 스트림을 회전시켜 구성하거나, 또는 복수개의 동심원의 형태로 배열한다.
또한, 워터마크의 검출에 있어서는 워터마크를 검출하기 위해 기존의 방법과는 다르게 워터마크된 영상에 대해 고주파 필터를 적용하고, 워터마크된 영상의 모든 블록을 합해줌으로써 영상 성분을 없애는 효과를 거둠으로써 워터마크의 검출의 속도를 향상시키는 한편 워터마크의 검출률을 높였다.
또한, 본 발명에 따른 디지털 영상 워터마킹 장치 및 방법에 의하면, 사용자 키값과 워터마크의 상관 관계에서 4차 모멘트(Kurtosis)를 이용한 첨예도와 최대값 및 그 위치를 이용함으로써, 워터마크 검출 및 인증의 정확성을 극대화시킨 특징을 갖는다.
도 1 은 본 발명에 따른 디지털 워터마크를 삽입 및 검출하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2 는 도 1 에서의 워터마크 삽입 장치에서의 영상변환부의 동작흐름을 나타낸 도.
도 3 은 도 1 에서의 워터마크 삽입 장치에서의 워터마크 생성부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 4 는 도 3 에서의 워터마크 구성에 의하여 구현된 2차원 워터마크의 일예를 도시한 도.
도 5 는 도 1 에서의 워터마크 삽입장치에서의 영상기록부의 동작흐름을 나타낸 도.
도 6 은 워터마크의 검출을 돕는 필터의 예로서, 도 6a 는 하이 부스트 필터를, 도 6b 는 라플라시안 필터를, 도 6c 는 7 x 7, 9 x 9 마스크를 가지는 DoG (Difference of Gaussian) 필터를 도시한 도이다.
도 7 은 워터마크의 효과적인 검출을 위해 사용되는 마스크 모양의 일 예를도시한 도.
도 8 는 도 1 에서의 워터마크 크기조절부의 개략적인 구성을 도시한 블록도.
도 9 은 도 1 에서의 워터마크 컨볼루션 연산부에 의한 연산결과의 일예를 도시한 도.
도 10 는 도 1 에서의 워터마크 검출장치의 후처리부의 동작흐름을 나타낸 도.
도 11 는 워터마크의 검출에 이용되는 피크 검출의 일예를 도시한 도.
도 12 은 도 1 에서의 워터마크 검출부의 동작흐름을 나타낸 도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 ... 워터마크 기록장치 110, 210 ... 영상변환부
120 ... 영상분석부
130, 230 ... 워터마크 생성부 125, 130 ... 가산기
150 ... 영상기록부 220 ... 전처리부
240 ... 워터마크 크기조절부 250 ... 컨볼루션 연산부
260 ... 후처리부 270 ... 상관도 계산부
280 ... 워터마크 검출부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 워터마크 삽입 및 검출방법과 이를 이용한 삽입/검출 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 디지털 워터마크를 삽입 및 검출하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1 에서의 디지털 워터마크 삽입 및 검출장치는 입력영상에 워터마크를 삽입하기 위한 워터마크 삽입장치(100)와 워터마크가 삽입된 영상으로부터 워터마크를 검출하기 위한 워터마크 검출장치(200)로 이루어진다. 워터마크 삽입장치(100)는 입력영상(10)을 그 특성에 따라 소정의 형태로 변환하는 영상변환부(110), 입력영상(10)의 특성, 예를 들면 색상의 수, 히스토그램의 모양, 또는 고주파와 저주파의 에너지 비율 등을 분석하여 삽입될 워터마크의 세기를 결정하는 영상분석부(120), 공간적으로 배열되는 워터마크를 생성하기 위한 워터마크 생성부(130), 영상분석부(120)로부터 출력된 영상신호에 워터마크 생성부(130)에서 생성된 워터마크를 가산하는 가산기(140) 및 워터마크가 삽입된 영상신호를 기록하는 영상기록부(150)를 포함한다.
또한, 워터마크 검출장치(200)는 재생되는 영상신호를 받아서 이를 소정의 형태의 포맷으로 변환하는 영상변환부(210), 영상변환부(210)의 출력신호 중에 포함된 워터마크의 특성을 강화하기 위한 전처리부(220), 공간적으로 배열되는 워터마크를 생성하기 위한 워터마크 생성부(230), 워터마크가 포함된 신호의 크기를 영상신호의 크기로 조절하기 위한 워터마크 크기조절부(240), 영상신호에 포함된 워터마크의 특성이 강화된 신호와 워터마크 크기조절부(240)에서 출력된 워터마크와의 컨볼루션을 계산하는 컨볼루션 연산부(250), 컨볼루션의 결과로 얻어지는 피크들로부터 워터마크를 추출하기 역할을 수행하는 후처리부(260), 워터마크 크기조절부(240)에서 출력된 워터마크와 후처리부(260)에서 처리된 영상신호와의 상관관계를 계산하는 상관도 계산기(240), 및 상관도 계산기(240)에서의 출력값에 따라 영상신호 중에 포함된 워터마크를 검출하기 위한 워터마크 검출부(280)를 포함한다.
상기와 같은 구성을 가지는 워터마크 삽입 및 검출장치에서의 동작을 각각 나누어서 살펴본다. 먼저, 워터마크 삽입장치(100)에서의 동작을 도 2 내지 도 5 를 참조하여 살펴본다.
워터마크를 디지털 영상신호 중에 삽입하기 위한 입력영상(10)이 영상변환부(110)로 입력된다. 영상변환부(110)의 동작 흐름에 대하여 도 2 를 참조하여 살펴보면, 영상변환부(110)는 입력영상(10)이 24비트 칼라 영상인가를 체크한다(S100단계). 이때 입력영상이 24 비트 신호인가의 여부는 입력 영상신호의 헤더 정보를 체크하여 결정할 수 있다. 만약, 입력영상(10)이 24비트 칼라인 경우에는 R, G, B 각 채널별로 분리하여(S110 단계) 영상분석부(120)로 출력한다. 그러나, 입력영상이 24비트가 아닌 경우에는 채널을 분리함이 없이 출력되어 하나의 채널에 대하여만 처리된다.
또한, 엽력영상이 24비트의 컬러영상인 경우에 입력영상을 RGB 포맷이 아니라 YIQ 포맷으로 처리하는 NTSC 방식의 경우에는 하기의 수학식 1을 이용하여 입력영상의 RGB 성분을 YIQ (Y : Luminance(휘도), I : Inphase, Q : Quadrature) 포맷의 모델로 바꾼다.
변환된 포맷의 모델에서 I 성분, Q 성분은 따로 저장하고 Y 성분만을 추출한다. 추출된 Y 성분은 다음 프로세스인 영상의 특성을 분석하는 영상분석부(120)로 전달된다.
상기에서와 같이, 입력신호가 24비트가 아닌 경우에는 영상변환부(110)를 별도로 구비하지 않아도 가능하다.
상기에서의 영상변환부(110)에서의 처리된 결과는 영상분석부(120)로 출력된다. 영상분석부(120)는 영상에 블록별로 삽입될 워터마크의 세기를 결정한다. 워터마크의 세기의 결정은 여러 가지 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 블록내 각 채널별로 사용된 색상의 수, 히스트로그램의 모양, 고주파와 저주파의 에너지 비율 등에 의해 결정된다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면, 영상을 블록별로 나누었을 때, 각 블록에 대하여 사용된 색상의 수와 컬러 값을 구하고, 이 결과 사용된 색상의 수가 많고 컬러 값이 높은 경우에는 실제 영상에 있어서 색깔의 변화가 심하거나 화려한 형태의 색깔을 가지는 영상에 해당한다. 따라서, 해당 블록에 워터마크의 세기를 강하게 하여 삽입하여도 시각적으로 커다란 영향을 받지 않는다.
그러나, 색깔의 변화가 적은 경우에는 워터마크를 작게 삽입하여도 원래의 영상에 마치 잡음이 많이 포함된 것과 같은 느낌을 줄 수 있다. 그러므로, 블록내에 사용된 색상의 수와 컬러 값을 고려하여 그 수치가 높을 때에는 삽입될 워터마크의 세기를 강하게 하고, 수치가 낮을 때에는 워터마크의 세기를 약하게 하도록 결정할 수 있다.
또한, 영상에 대하여 DCT 변환을 수행하여 이를 블록으로 표시하면 저주파영역에 해당하는 부분은 블록의 상단 왼쪽에, 중간 주파수 영역에 해당하는 부분은 중간 위치에, 고주파 영역에 해당하는 부분은 오른쪽 하단 영역에 몰리게 되는 특성이 있다. 즉, DCT 의 결과 저주파의 에너지와 고주파 에너지의 비율에 따라 입력영상의 특성을 파악할 수 있다.
그리고, 입력 영상을 채널별로 분석하면, 예를 들어, 24 비트의 영상의 경우에 R, G, B 각각의 채널은 8 비트(28 = 256 ) 로서 색상별로 0 ～255 의 값을 가지게 되며, 영상의 영역들을 상기의 값들에 따라 히스토그램을 작성하고, 이 히스토그램의 형상 및 변화에 따라 영상에서의 변화 또는 차지하는 색상을 파악하는 것이 가능하다. 즉, 사용된 색상의 수가 적으면 히스토그램의 분포가 좁고 반대로 사용된 색상 수가 많으면 히스토그램의 분포가 넓게 된다. 사용된 색상 수가 많다는 것은 영상이 변화가 심하다는 것을 의미하고 반대로 색상 수가 적다는 것은 영상이 별다른 변화 없이 단조롭다는 것을 의미한다. 따라서 이를 통해, 영상의 에너지가 고주파 영역에 편중되어 있는지 저주파 영역에 편중되어 있는지를 결정할 수 있다.
이와 같이 영상분석부(120)에서는 입력영상의 특성을 분석하여 각 블록별로 삽입될 워터마크의 세기를 결정한다. 이러한 분석결과에 따라 채널별로 분리된 입력영상이 워터마크 생성부(130)에서 생성된 워터마크와 가산되어, 입력영상에 삽입된다.
워터마크 생성부(130)는 도 3 에 도시된 구성에 의하여 워터마크를 생성한다. 먼저, 사용자키를 의사잡음 부호발생부(122)로 입력하면 이를 씨앗값(seed)으로 이용하여 의사 잡음 부호를 발생시킨다. 한편, 사용자키와는 별도로 워터마크의 검출을 용이하게 하기 위해 발생시켜 놓은 고유키를 의사잡음 부호발생부(124)로 입력하여 동일한 방법으로 역시 의사 잡음부호를 생성한다.
이렇게 생성된 두 의사 잡음부호는 서로 가산되기 위하여 가산기(126)로 전달된다. 가산된 잡음부호는 워터마크 구성부(128)로 입력된다. 워터마크 구성부(128)는 1차원의 스트림 형태로 형성되는 워터마크 대신에 공간적으로 배열형태를 새롭게 구성한다. 도 4 에 도시된 형태를 예로써 살펴보면, 소정 길이의 워터마크의 첫 번째 값을 중심으로 360도 회전시키면서 2차원의 방사상으로 워터마크를 구성한다. 이와 같이 워터마크를 2차원 방사형으로 구성하는 경우에, 워터마크가 삽입된 영상이 회전 등으로 변형되더라도 워터마크의 형태가 변하지 않기 때문에 영향을 받지 않게 된다.
또한, 이러한 워터마크의 형상은 방사형이 아니라 원형으로도 구성할 수 있다. 워터마크의 형상을 원형으로 구성하는 경우에는 블록의 중앙을 중심으로 하여 동심원의 형태로 워터마크를 배치한다. 동심원의 형태로 배열하는 경우에는 내측에 형성되는 워터마크와 외측에 형성되는 워터마크는 각각 반경의 차이가 있으므로 워터마크를 구성하는 비트의 길이에 차이가 생긴다. 따라서, 반경의 크기에 따라서 워터마크의 샘플링을 소정의 비율로 수행하여 확대/축소하여 배치한다. 원형으로 배치할 때는 상부를 워터마크 스트림으로 구성한 후에 하부에는 상기의 스트림을 복사하여 동일하게 회전하는 방향으로 배열하여 사용한다.
이렇게 형성된 워터마크는 영상분석부(120)에서 출력된 영상신호에 가산되기위하여 출력된다.
가산기(140)에서는 워터마크 생성부(130)로부터 만들어진 워터마크와 영상분석부(120)로부터 출력된 영상 신호를 더하기 위해 먼저 영상을 소정 크기의 블록, 즉 워터마크 크기로 분할한다. 분할된 영상신호와 워터마크 분석부(120)에서 영상의 특성에 따라 결정된 삽입될 워터마크의 세기(Strength)를 조정하는 값을 적용하여 워터마크 신호와 더한다. 즉, 도 4 에서의 워터마크에 영상분석부(120)에서 결정된 워터마크의 세기를 곱하여 워터마크의 세기를 조절한 다음에 영상신호와 가산한다.
워터마크를 더하는 방법은 영상변환부(110)를 거치지 않고 바로 각 채널마다, 즉 Gray 영상은 Gray 채널에, RGB 영상(24bit)은 R, G, B 각각의 채널에 독립적으로 워터마크를 삽입할 수 있음은 물론이다. 워터마크가 삽입된 신호가 출력되면, 이 신호는 영상기록부(150)로 입력되어 워터마크된 영상으로 저장된다.
영상기록부(150)에서의 기록동작을 도 5 를 참조하여 살펴본다. 영상기록부(150)에서는 워터마크가 삽입된 신호가 24 비트 영상인지 아닌지를 판단한다(S200단계). 워터마크가 삽입된 신호가 24비트 영상인 경우에는 채널별로 분리되어 있는 신호들을 합성하고(S210단계), 24비트 영상이 아닌 경우에는 이전의 영상변환부(110)에서 별도의 변환과정을 거치지 않고 입력된 신호이므로 상기와 같은 변환이 필요하지 않으므로 바로 S230 단계로 진행하여 저장된다.
또한, 입력영상에 대하여 RGB 포맷이 아니라 NTSC 방식의 YIQ 포맷으로 신호를 처리하는 경우에는 워터마크가 삽입된 영상신호와 이전에 영상변환부(110)에서성분중에서 Y 성분이 추출되고 남은 IQ 성분과 Y 성분을 합성한다. 합성 후에는 YIQ 포맷의 신호를 다음의 수학식 2 를 이용하여 RGB 신호로 다시 변환한다.
상기와 같이 변환된 신호는 워터마크된 영상으로 저장매체에 저장된다.
그러나, S200단계에서 만약 워터마크된 신호가 24비트의 영상이 아닌 경우에는 이전의 영상변환부(110)에서 별도의 변환과정을 거치지 않고 입력된 신호이므로 상기와 같은 변환이 필요하지 않으므로 바로 S230 단계로 진행하여 저장된다.
상기에서와 같은 워터마크 삽입장치(100)는 워터마크를 2차원 공간적으로 배열하여 삽입함으로써 주파수 영역으로의 변환과정을 거치지 않고 바로 공간영역에서의 워터마크를 삽입하여도 워터마크가 삽입된 영상에 대한 회전이나 잘라내기 등과 같은 영상에 대한 변형에 대해 워터마크가 강인하게 살아남는 효과가 있다. 또한, 워터마크의 삽입시에 영상의 특성을 고려하여 삽입될 워터마크의 세기를 결정하여 삽입함으로써 보다 효과적으로 워터마크를 삽입할 수 있다.
또한, 상기와 같이 워터마크가 삽입된 영상신호로부터 워터마크를 검출하는 워터마크 검출장치를 도 1 을 참조하여 살펴본다.
워터마크된 영상은 여러 경로를 통해 불법적인 사용자에게 유입될 수 있고, 또한 무단 복제, 변형 등이 가해질 수 있다. 그러나, 앞서의 본 발명에 따른 워터마크 삽입장치(100)에 의하여 워터마크를 공간적으로 배치하여 삽입함으로써 영상의 회전이나 잘라내기 등과 같은 영상의 변형에도 영상에 삽입된 워터마크의 형태를 유지할 수 있는 강인한 것으로서, 이러한 방법에 의하여 삽입된 워터마크를 검출하는 장치 및 방법에 대하여 살펴본다.
워터마크 검출장치(200)로 워터마크가 삽입된 영상이 입력되면 먼저 영상변환부(210)를 통하여 소정 형태의 신호로 변환된다. 워터마크 검출장치(200)에서의 영상변환부(210)의 구성과 동작은 워터마크 삽입장치(100)에서의 영상변환부(110)와 동일하다. 즉, 입력영상이 24비트 영상인 경우에는 해당 입력영상을 채널(R, G, B)별로 분리하여 출력하고, 24비트 영상이 아닌 경우에는 별도의 처리없이 출력한다.
또한, 입력영상이 24비트인 경우에 RGB 포맷이 아닌 NTSC 방식에 의한 YIQ 포맷으로 처리되는 경우에는 RGB 포맷의 신호를 YIQ 포맷으로 변환하여 Y 성분만을 추출하여 워터마크를 검출하기 위하여 출력한다.
영상변환부(210)에서 출력되는 영상신호는 전처리부(220)로 입력된다. 전처리부(220)는 영상신호 중에 포함되어 있는 워터마크의 특징을 강조하기 위한 것으로서, 하이패스 필터링(high pass filtering), 첨예화 필터링(sharpen filtering), 하이 부스트 필터링(high boost filtering) 처리를 한다. 이러한 전처리장치에서 사용되는 필터들의 일 예를 도 6 내지 도 7 에 도시하였다.
도 6 은 영상신호의 고주파 성분을 살펴주는 역할을 수행하는 여러 가지 공간 필터의 예를 도시한 것으로, 도 6a 는 하이 부스트 필터, 도 6b 는 라플라시안필터, 그리고 도 6c 는 DoG 필터(Difference of Gaussian filter) 에서의 마스크의 형태를 각각 도시한 것이다. 도 6a 에서의 하이 부스트 필터는 워터마크의 검출을 돕고, 워터마크 신호를 강조해 주는 역할을 수행한다. 즉, 영상 성분의 에너지를 줄여주고 워터마크 신호의 에너지를 증대시켜 줌으로써 효율적인 워터마크 검출을 할 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한, 도 6c 의 DoG 필터는 다음 수학식 3 을 따른다.
상기의 도 6 에서의 필터들 이외에 영상성분의 에너지를 줄여주고 워터마크 성분의 에너지를 강화하기 위하여 도 7 과 같은 필터를 사용할 수 있다.
상기에서와 같이 전처리부(220)는 영상신호 중에서 워터마크 성분을 강화하고자 하는 것으로 도 6 또는 도 7 에 도시된 필터중 어느 하나를 사용하여 처리하여도 가능하다.
한편, 워터마크 검출장치(200)의 워터마크 생성부(230)는 워터마크 삽입장치(100)의 워터마크 생성부(120)와 동일한 구성요소를 갖는다. 다만, 워터마크 생성부(230)는 사용자키와 고유키에 의해 발생된 의사잡음 부호 각각에 대하여 워터마크 구성부(128)에 의하여 공간적으로 배열되는 2차원 워터마크를 생성한다. 또는 워터마크 삽입장치(100)의 워터마크 생성부(120)에서의 처리와 동일한 과정으로 각각의 의사잡음 부호 각각에 대하여 얻어지는 의사잡음 부호를 가산한 후에 공간적으로 배열되는 2차원 워터마크를 생성하여도 가능하다. 다만, 후술하는 상관도 계산기(270)로 입력되는 워터마크는 가산되지 않은 각각의 워터마크가 입력된다.
생성된 워터마크는 워터마크 크기조절부(240)로 입력된다. 워터마크 크기조절부(240)는 도 8 에 도시된 것처럼, 생성된 워터마크를 영상신호의 크기로 맞추어 조절하기 위한 제로패딩부(242)와 워터마크의 크기를 확대/축소하기 위한 워터마크 확대/축소부(244)를 포함한다.
워터마크가 제로패딩부(242)에 입력되면, 워터마크를 영상의 크기에 맞추고 실제 워터마크가 있는 부분을 제외한 나머지 부분에 대하여는 ‘0’ 값으로 채워서 출력한다. 이와 같이 워터마크가 영상의 크기에 맞추어진 후에 워터마크를 제외한 나머지 부분을 전부‘0’으로 채우는 이유는 다음의 연산과정인 공간영역에서의 컨벌루션을 주파수 영역으로 변환하면 간단한 곱의 형태로 처리할 수 있기 때문에 계산의 편의를 위하여 영상신호의 크기와 동일한 크기로 만들고 제로패딩을 수행한다.
제로패딩 처리가 된 워터마크는 컨볼루션 연산부(250)로 입력된다. 컨볼루션 연산부(250)는 전처리부(220)에 의하여 영상신호 중에서 워터마크 성분이 강화된 신호와 제로패딩 처리된 워터마크와의 컨볼루션을 수행한다. 공간영역에서의컨볼루션은 많은 수의 반복적인 곱을 수행하여야 하므로 연산의 효율성을 위하여 주파수 영역으로 푸리에 변환을 사용하여 변환한 후에 변환된 워터마크가 삽입된 영상과 워터마크에 대하여 곱셈을 수행하고 그 결과를 다시 공간영역으로 역 푸리에 변환하면 컨벌루션의 결과를 얻을 수 있다. 이러한 계산은 하기의 수학식 4를 이용하여 연산을 수행한다.
여기에서, IFFT2 는 2차원 역 푸리에 변환, FFT2 는 2차원 푸리에 변환, Wimg 는 워터마크가 삽입된 영상, Wm-zero padding 은 제로 패딩된 워터마크를 나타낸다.
상기의 수학식 4 에 의하여 연산된 결과, 그 결과치 값들 중에서 소정 크기 이상의 값을 가지는 피크가 있는가를 체크한다. 이러한 피크가 존재하는 위치로부터 영상에 워터마크가 들어간 위치를 파악할 수 있다. 만약, 컨볼루션의 연산결과 피크가 나타나지 않는 경우에는 피크가 나타날 때까지 워터마크의 크기를 조절하면서 연산을 계속적으로 수행한다 즉, 피크가 나타나지 않는 경우에는 워터마크 확대/축소부(244)로 통보하면 워터마크 확대/축소부(244)에서는 워터마크 생성부(230)에서 생성된 워터마크의 크기를 조절하여 제로패딩부(242)로 보낸다. 제로패딩부(242)에서는 크기가 조절된 워터마크를 제외한 나머지 영상 크기만큼을 ‘0’으로 채워서 출력한다.
컨볼루션 연산부(250)에서는 상기에서 언급한 바와 같이 전처리부(220)에 의하여 영상신호 중에서 워터마크 성분이 강화된 신호와 제로패딩 처리된 워터마크와의 컨볼루션을 수행한다. 이러한 계산을 피크가 검출될 때가지 워터마크의 크기를 조절하면서 도 9 에 도시된 것처럼 피크를 찾는다.
워터마크의 삽입은 하나의 영상에 대하여 해당 영상을 워터마크의 크기에 대응하는 복수개의 영역으로 분리하고 이들 각각의 영역에 대하여 워터마크가 삽입된 것이므로, 상기의 과정을 통하여 검출된 결과인 복수개의 작은 영역들에서 나타나는 피크들은 해당 영역들에 삽입된 워터마크가 검출된 것이다.
피크가 검출되면 후처리장치(260)는 도 10 에 도시된 동작 흐름에 따라 수행한다. 먼저, 도 9 에 도시된 것처럼, 컨볼루션의 연산결과 피크가 검출되면, 해당 피크가 나타난 모든 지점들의 위치를 측정한다(S300단계). 이러한 위치는 상기의 컨볼류션의 결과로 피크는 워터마크가 차지하는 영역의 모서리에서 검출되므로 피크가 나타난 영역들을 워터마크의 크기별로 캡쳐하고(S310단계), 이들의 영역을 합산한다(S320단계).
이와 같이 후처리장치(260)에서의 캡춰된 영역의 합산에 의하여 영상성분의 에너지는 평균에 가까워지지만 워터마크 성분은 점점 증대되기 때문에 역시 워터마크의 성분을 강화하는 역할을 수행한다.
합산에 의한 결과가 얻어지면 이 결과신호와 워터마크 생성부(230)에 의하여 생성된 워터마크신호가 상관도 계산기(270)로 입력되어 하기의 수학식 5 를 이용하여 상관도(Corr)를 구한다. 상관도는 고유키에 의하여 생성되는 워터마크와 사용자키에 의하여 생성되는 워터마크 각각에 대하여 수행된다.
여기서 Wimgsum 는 후처리장치에 의하여 처리된 워터마크가 강조된 신호를, Wm은 워터마크 생성부에 의해 생성된 워터마크를 가리킨다. IFFT2 는 2차원 역 고속 푸리에 변환을, FFT2 는 2차원 고속 푸리에 변환을, 그리고 conj는 켤레 복소수를 나타낸다.
도 11 는 워터마크가 삽입되는 있는 경우를 가정하여 상기 수학식 5 에 의하여 계산된 상관도를 플로팅한 것이다. 이 수학식 5 에 의하여 구해지는 상관관계는 어떤 하나의 값이 아니라 2차원 시퀀스의 형태이므로 이러한 복수개의 값들을 비교하여 최대 피크값과 그 위치를 다음의 과정을 통하여 구할 수 있다.
워터마크 검출부(280)는, 도 12 에 도시된 것처럼, 피크가 발생되면 워터마크 생성부(230)에서 고유키와 사용자키를 통해 워터마크를 발생시켰듯이 이 두 키값이 모두 존재하는지 그리고 똑같은 위치에서 피크가 생기는지를 검사한다(S400단계). 두 피크의 위치가 동일한 위치에서 생기면 첨예도를 계산한다(S410단계). 첨예도의 계산은 4차 모멘트(Kurtosis; K)를 통하여 K 값이 소정의 임계치 이상의 값을 가지는 가를 판단하여(S420단계), 두 조건을 모두 만족하였을 때 워터마크를 검출한 것으로 판단한다.
그러나, S420 단계에서의 조건을 만족하지 못할 때에는 워터마크가 검출되지않는 것으로 판단한다.
상기에서 기술한 것처럼, 본 발명은 워터마크를 삽입하고 검출하는 방법과 장치에 관한 것으로 삽입시에 2차원 형태의 방사형으로 형성된 워터마크를 사용하여 그 구성을 바꿔줌으로써 워터마크의 신호 변형에 대한 강인성을 향상시켰다. 또한, 워터마크의 검출시에 상기에서와 같이 2 차원 형태의 방사형으로 삽입된 워터마크를 검출하기 위하여 컨볼루션을 이용하여 효과적으로 검출함으로써 워터마크의 검출에 대한 정확성과 신속성을 증가시켰다.
본 발명은 상기의 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 이는 예시를 위하여 사용된 것이며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 청구범위에서 정의된 것처럼 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정을 할 수 있다.

Claims (48)

  1. 삭제
  2. 영상신호에 디지털 워터마크를 삽입하는 방법에 있어서,
    사용자키와 고유키를 이용하여 각각 의사잡음부호를 생성하는 단계;
    상기 사용자키에 의하여 생성된 의사잡음부호와 상기 고유키에 의하여 생성된 의사잡음부호를 가산하는 단계; 및
    상기 가산되어 형성되는 워터마크를 2차원 형태로 배열하는 단계에 의하여 형성되는 디지털 워터마크를 상기 영상신호에 가산하며,
    상기 워터마크를 배열하는 단계는, 스트림 형태의 상기 워터마크를, 소정 길이의 워터마크의 첫 번째 값을 중심으로 360도 회전시키면서 방사형으로 배열하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  3. 영상신호에 디지털 워터마크를 삽입하는 방법에 있어서,
    사용자키와 고유키를 이용하여 각각 의사잡음부호를 생성하는 단계;
    상기 사용자키에 의하여 생성된 의사잡음부호와 상기 고유키에 의하여 생성된 의사잡음부호를 가산하는 단계; 및
    상기 가산되어 형성되는 워터마크를 2차원 형태로 배열하는 단계에 의하여 형성되는 디지털 워터마크를 상기 영상신호에 가산하며,
    상기 워터마크를 배열하는 단계는 스트림 형태의 상기 워터마크를 영상신호를 구성하는 블록의 중앙부를 중심으로 복수개의 동심원의 형태로 배열하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 동심원의 형태로 배열된 워터마크는 소정의 반경을 기준으로 해당 스트림을 샘플링에 의하여 확대/수축하여 배열되는 것을 특징으로하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크와 상기 영상신호의 가산은 상기 영상신호의 특성에 따라 가산될 디지털 워터마크의 세기를 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 세기 조절은 상기 영상신호의 블록내의 각 채널별로 사용되는 색상의 수에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 세기 조절은 상기 영상신호의 고주파성분과 저주파성분의 에너지 비율에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 세기 조절은 상기 영상신호의 채널별 색상 값에 따라 형성되는 히스토그램의 분포에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 영상신호는 24비트 컬러이며, 상기 디지털 워터마크와 상기 영상신호를 가산하기 전에
    RGB 포맷으로 입력되는 상기 영상신호를 YIQ(Y: Luminance, I: In-Phase, Q : Quadrature) 포맷으로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 YIQ 포맷의 성분중에서 Y 성분만을 추출하는 단계를 더 포함하며, 상기 Y 성분이 상기 디지털 워터마크와 가산되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 영상신호는 24비트 컬러이며, RGB 포맷으로 입력되는 상기 영상신호를 R, G, B 의 채널별로 분리하여 상기 디지털 워터마크와 가산되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 영상신호와 상기 디지털 워터마크가 가산된 영상신호를 저장하는 단계를 더 포함하며, 상기 저장단계는
    상기 YIQ 포맷의 성분중에서 Y 성분이 제외된 IQ 성분과 상기 가산된 영상신호를 합성하는 단계;
    상기 합성된 신호를 RGB 포맷으로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 신호를 저장매체에 기록신호로서 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크가 채널별로 가산된 상기 영상신호를 합성하여 저장매체에 기록하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털워터마크의 삽입방법.
  13. 영상신호에 삽입된 디지털 워터마크를 검출하는 방법에 있어서,
    상기 영상신호에 삽입된 디지털 워터마크의 성분을 강화하는 단계;
    2차원 형태로 배열되는 워터마크를 생성하는 단계;
    상기 생성된 디지털 워터마크의 크기를 영상신호의 크기로 조절하는 단계;
    상기 크기가 조절될 디지털 워터마크와 상기 영상신호간의 컨볼루션의 연산을 수행하여 영상신호에 포함된 피크를 검출하는 단계;
    상기 검출된 피크들의 위치를 측정하고, 피크가 측정된 위치에서의 각 영역들을 캡쳐하고 이들을 합산하여 상기 영상신호에 포함된 워터마크를 추출하는 단계;
    상기 추출된 워터마크와 상기 생성된 디지털 워터마크와의 상관도를 계산하는 단계; 및
    상기 상관도에 따라 상기 영상신호에 삽입된 워터마크를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 워터마크 생성단계는
    사용자키와 고유키를 이용하여 각각의 의사잡음부호를 생성하는 단계;
    상기 사용자키에 의하여 생성된 의사잡음부호와 상기 고유키에 의하여 생성된 의사잡음부호를 서로 가산하는 단계; 및
    상기 가산되어 형성되는 워터마크를 일정한 형상의 2차원 형태로 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 영상신호는 24비트 컬러이며, 상기 영상신호에 삽입된 디지털 워터마크의 성분을 강화하는 단계의 수행 전에
    RGB 포맷으로 입력된 상기 영상신호를 YIQ 포맷으로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 YIQ 포맷의 성분중에서 Y 성분만을 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 영상신호는 24비트 컬러이며, RGB 포맷으로 입력된 상기 영상신호가 R, G, B 의 채널별로 삽입된 상기 디지털 워터마크의 성분이 강화되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 워터마크의 크기를 조절하는 단계는
    상기 워터마크의 크기를 상기 영상신호의 크기에 맞추는 단계; 및
    상기 크기가 맞추어진 후 워터마크가 있는 부분을 제외한 나머지 부분의 값들을 ‘0’으로 채우는 단계를 포함하며,
    상기 워터마크의 크기는 상기 컨볼루션의 연산결과에 따라 확대/축소되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 워터마크의 크기의 조절은 상기 컨볼루션의 연산결과 피크가 나타날 때까지 반복되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  19. 제 13 항, 제 14 항, 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 성분을 강화하는 단계는 상기 영상신호의 고주파 성분을 강화하는 필터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  20. 제 13항, 제 14 항, 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 성분을 강화하는 단계는 상기 영상신호에서의 영상성분의 에너지를 줄이고 워터마크 성분의 에너지를 증대시키기 위하여 마스킹을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 고주파 성분을 강화하기 위한 필터링 단계는 하이 부스트 필터, 라플라시안 필터 또는 DoG (Difference of Gaussian) 필터에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 컨볼루션의 연산은 하기의 식에 의하여 이루어지며,
    여기에서, IFFT2 는 2차원 역 푸리에 변환, FFT2 는 2차원 푸리에 변환, Wimg 는 워터마크가 삽입된 영상, Wm-zero padding 은 ‘0’이 삽입된 워터마크를 나타내는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  23. 제 13 항, 제 14 항, 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 상관도의 계산은 하기의 식에 의하여 이루어지며,
    여기서 Wimgsum는 워터마크가 삽입된 영상신호를 가리키고, Wm은 사용자키와 고유키를 이용하여 생성된 워터마크를, IFFT2 는 2차원 역 고속 푸리에 변환을, FFT2 는 2차원 고속 푸리에 변환을, 그리고 conj는 켤레 복소수를 나타내는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  24. 제 13 항, 제 14 항, 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 워터마크 검출단계는
    상기 상관도로부터 피크 위치를 계산하는 단계;
    상기 피크의 첨예도를 계산하는 단계; 및
    상기 피크위치와 상기 첨예도에 따라 상기 영상신호 중에 워터마크의 포함여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출방법.
  25. 삭제
  26. 워터마크를 영상신호에 삽입하는 디지털 워터마크 삽입장치에 있어서,
    워터마크를 생성하기 위한 워터마크 생성수단; 및
    상기 워터마크를 상기 영상신호에 가산하기 위한 제 1 가산수단을 포함하며,
    상기 워터마크 생성수단은
    a) 사용자키를 이용하여 의사잡음부호를 생성하는 제 1 의사잡음부호발생수단;
    b) 고유키를 이용하여 의사잡음부호를 생성하는 제 2 의사잡음부호발생수단;
    c) 상기 제 1 의사잡음발생수단과 상기 제 2 의사잡음발생수단에서 각각 생성된 의사잡음부호를 가산하기 위한 제 1 가산수단;
    d) 상기 가산되어 형성되는 워터마크를 2차원 형태로 배열하여 구성하는 구성수단을 포함하며,
    상기 워터마크 구성수단은 스트림 형태의 상기 워터마크를, 소정 길이의 워터마크의 첫 번째 값을 중심으로 360도 회전시키면서 방사형으로 배열하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입 장치.
  27. 워터마크를 영상신호에 삽입하는 디지털 워터마크 삽입장치에 있어서,
    워터마크를 생성하기 위한 워터마크 생성수단; 및
    상기 워터마크를 상기 영상신호에 가산하기 위한 제 1 가산수단을 포함하며,
    상기 워터마크 생성수단은
    a) 사용자키를 이용하여 의사잡음부호를 생성하는 제 1 의사잡음부호발생수단;
    b) 고유키를 이용하여 의사잡음부호를 생성하는 제 2 의사잡음부호발생수단;
    c) 상기 제 1 의사잡음발생수단과 상기 제 2 의사잡음발생수단에서 각각 생성된 의사잡음부호를 가산하기 위한 제 1 가산수단;
    d) 상기 가산되어 형성되는 워터마크를 2차원 형태로 배열하여 구성하는 구성수단을 포함하며,
    상기 워터마크 구성수단은 스트림 형태의 상기 워터마크를 영상신호를 구성하는 블록의 중앙부를 중심으로 복수개의 동심원의 형태로 배열하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 워터마크 구성수단은 상기 동심원의 형태로 배열된 워터마크를 소정의 반경을 기준으로 해당 스트림을 샘플링에 의하여 확대/수축하여 복수의 동심원의 형태로 배열하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 가산수단은
    상기 영상신호를 상기 워터마크 크기로 분할하고, 분할된 영상신호와 상기 워터마크를 각 채널마다 가산하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  30. 제 26 항 내지 제 28 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크와 상기 영상신호의 가산을 위하여 상기 영상신호의 특성에 따라 가산될 디지털 워터마크의 세기를 조절하기 위한 영상신호 분석수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 세기 조절은 상기 영상신호의 블록내의 각 채널별로 사용되는 색상의 수에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 세기 조절은 상기 영상신호의 고주파성분과 저주파성분의 에너지 비율에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 디지털 워터마크의 세기 조절은 상기 영상신호의 채널별 색상 값에 따라 형성되는 히스토그램의 분포에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입장치.
  34. 제 30 항에 있어서, 상기 영상신호와 상기 워터마크를 가산하기 전에 상기 영상신호를 소정의 형태로 변환시키기 위한 영상변환수단을 더 포함하며, 상기 영상변환수단은
    상기 영상신호가 24 비트의 칼라 신호인 경우에 RGB 의 각 채널별로 분리하여 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 삽입장치.
  35. 제 30 항에 있어서, 상기 영상신호와 상기 워터마크를 가산하기 전에 상기 영상신호를 소정의 형태로 변환시키기 위한 영상변환수단을 더 포함하며, 상기 영상변환수단은
    상기 영상신호의 헤더정보를 판독하여 24비트의 영상인가의 여부를 판단하는 제 1 판단수단;
    상기 영상신호가 24비트의 영상신호인 경우에 RGB 포맷의 상기 영상신호를 YIQ 포맷으로 변환하는 제 1 변환수단; 및
    상기 YIQ 포맷으로 변환된 영상신호 중에서 Y 성분만을 추출하는 추출수단을 포함하며,
    상기 영상신호가 24비트가 아닌 경우에는 변환 없이 제 1 가산수단으로 출력되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 제 1 가산수단에 의하여 상기 워터마크가 삽입된 상기 영상신호를 저장하기 위한 영상저장수단을 더 포함하며,
    상기 영상저장수단은
    상기 영상신호의 헤더정보를 판독하여 24비트의 영상인가의 여부를 판단하는 제 1 판단수단;
    상기 영상신호가 24비트의 영상신호인 경우에 Y 성분인 상기 워터마크가 삽입된 영상신호와 상기 추출수단에 의하여 분리된 IQ 성분을 합성하는 합성수단; 및
    상기 합성된 YIQ 포맷의 신호를 RGB 포맷으로 변환하는 제 2 변환수단을 포함하여 처리된 상기 영상신호를 기록매체상에 저장하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 삽입장치.
  37. 영상신호에 포함된 워터마크를 검출하는 장치에 있어서,
    재생된 상기 영상신호에 포함된 워터마크의 성분을 강화하기 위한 전처리수단;
    2차원 형태로 배열되는 워터마크를 생성하기 위한 워터마크 생성수단;
    생성된 상기 워터마크의 크기를 상기 영상신호의 크기로 조절하기 위한 워터마크 크기조절수단;
    상기 크기가 조절된 워터마크와 상기 영상신호간의 컨볼루션의 연산을 수행하여 피크를 검출하는 컨볼루션 연산수단;
    상기 검출된 피크들의 위치를 측정하고, 피크가 측정된 위치에서의 각 영역들을 캡춰하고 이들을 합산하여 상기 영상신호에 포함된 워터마크를 추출하는 추출수단;
    상기 연산수단에서의 연산의 결과와 생성된 상기 워터마크와의 상관도를 구하기 위한 상관수단; 및
    상기 상관도의 결과에 따라 상기 영상신호에 포함된 워터마크를 검출하기 위한 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 워터마크 생성수단은
    상기 워터마크를 상기 영상신호에 가산하기 위한 제 1 가산수단을 포함하며,
    상기 워터마크 생성수단은
    a) 사용자키를 이용하여 의사잡음부호를 생성하는 제 1 의사잡음부호발생수단;
    b) 고유키를 이용하여 의사잡음부호를 생성하는 제 2 의사잡음부호발생수단;
    c) 상기 제 1 의사잡음발생수단과 상기 제 2 의사잡음발생수단에서 생성된의사잡음부호를 가산하기 위한 제 1 가산수단;
    d) 상기 가산되어 형성되는 워터마크를 2차원 형태로 배열하여 구성하는 구성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 영상신호는 24비트 컬러이며, 상기 영상신호에 삽입된 디지털 워터마크의 성분을 강화하는 상기 전처리 수단에 의한 수행 전에 상기 영상신호의 포맷을 변환시키기 위한 영상신호 변환수단을 더 포함하며, 상기 영상신호 변환수단은
    RGB 포맷으로 입력된 상기 영상신호를 YIQ 포맷으로 변환하는 변환수단; 및
    상기 변환된 YIQ 포맷의 성분 중에서 Y 성분만을 추출하는 추출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  40. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 상기 영상신호는 24비트 컬러이며, RGB 포맷으로 입력된 상기 영상신호는 R, G, B 의 채널별로 상기 전처리 수단으로 입력되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  41. 제 37 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 워터마크 크기조절수단은
    상기 컨볼루션의 연산결과에 따라 상기 워터마크의 크기를 확대/축소 설정하는 워터마크 확대/축소수단; 및
    상기 워터마크의 크기를 상기 영상신호의 크기에 맞추고, 워터마크가 있는 부분을 제외한 나머지 부분의 값들을 ‘0’으로 채우는 제로패딩수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 워터마크의 크기의 조절은 상기 컨볼루션의 연산결과 피크가 나타날 때까지 반복되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  43. 제 41 항에 있어서, 상기 전처리 수단은 상기 영상신호의 고주파 성분을 필터링하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  44. 제 41 항에 있어서, 상기 전처리 수단은 상기 영상신호에서의 영상성분의 에너지를 줄이고 워터마크 성분의 에너지를 증대시키기 위하여 마스킹을 수행하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 고주파 성분을 강화하기 위한 필터링은 하이 부스트 필터, 라플라시안 필터 또는 DoG (Difference of Gaussian) 필터에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  46. 제 41 항에 있어서, 상기 컨볼루션의 연산은 하기의 식에 의하여 이루어지며,
    여기에서, IFFT2 는 2차원 역 푸리에 변환, FFT2 는 2차원 푸리에 변환, Wimg 는 워터마크가 삽입된 영상, Wm-zero padding 은 ‘0’이 삽입된 워터마크를 나타내는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  47. 제 41 항에 있어서, 상기 상관도의 계산은 하기의 식에 의하여 이루어지며,
    여기서 Wimgsum는 워터마크가 삽입된 영상신호를 가리키고, Wm은 사용자키와 고유키를 이용하여 생성된 워터마크를, IFFT2 는 2차원 역 고속 푸리에 변환을, FFT2 는 2차원 고속 푸리에 변환을, 그리고 conj는 켤레 복소수를 나타내는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
  48. 제 41 항에 있어서, 상기 워터마크 검출수단은
    상기 상관도로부터 피크 위치와 상기 피크의 첨예도를 계산하는 수단; 및 상기 피크위치와 상기 첨예도에 따라 상기 영상신호 중에 워터마크의 포함여부를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크의 검출장치.
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