KR100751389B1 - 디지털 영상의 워터마킹 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적인 특성에 강한 디지털 영상의 워터마킹 방법을 제공하기 위한 것으로서, 초기 영상의 픽셀들을 3개의 픽셀 세트로 분리하는 단계와, 정의된 룰에 따라서 중간 워터마크영상을 생성하는 단계와, 최종 워터마크 영상을 얻기위해 상기 생성된 중간 워터마크와 동일한 값을 곱하거나, 더하는 특성 변화를 시도하여 중간 워터마크 영상의 픽셀 특성을 변환시키는 단계를 포함하여 이루어지는 데 있다.

디지털 영상, 워터마킹 방법

Description

디지털 영상의 워터마킹 방법{method for watermarking of digital images}

도 1 은 본 발명에 따른 픽셀의 워터마킹 방법을 나타낸 블록도

본 발명은 디지털 영상의 저작권 보호 방법에 관한 것으로, 특히 영상내의 워터마크로 알려진 보이지 않는 신호를 사용하여 저작권을 보호하는 디지털 영상의 워터마킹 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 정보통신기술의 발달에 따라 각종 데이터의 형태는 아날로그 형태에서, 점차 가공 처리가 손쉬우며 품질의 저하가 발생되지 않는 디지털 정보의 형태로 변화되고 있으며, 또한 인터넷 상에서나 씨디-롬(CD-ROM), 하드 디스크, 플로피 디스크 등과 같은 여러 저장 매체에서 널리 분포되어 사용되고 있다.

이와 같은 광범위한 분포는 디지털 정보의 저장과 변환의 편리성, 대랑 복제성 및 유통성으로 인하여 가상공간을 통한 지적 재산권의 침해로 날로 그 심각성이 더해지고 있으며, 원 저작자의 지적 재산권을 보호하기 위한 다양한 보안장치가 개발되고 있다.

이 중 하나로 디지털 정보의 암호화 방법의 경우가 있는데, 이는 전송되는 데이터를 암호화하여 전송하고, 수신측에서는 공개키 또는 비밀키의 입력을 통해 암호화된 데이터를 복원하도록 함으로써 전송중에 허가되지 않는 제 3 자가 불법으로 수신하더라도 이를 복원할 수 없도록 하는 방법이다.

그러나 이 경우 데이터를 합법적으로 수신받은 사용자의 의도에 따라 제 3자에게 공개될 수 있기 때문에 데이터 자체적으로는 원 저작자의 지적 재산권을 보호 할 수 없는 문제점이 발생된다.

따라서 최근에는 디지털 데이터를 비가시적으로 구조화하여 이를 인증 및 재산 보호에 이용하는 방법으로 데이터의 변조와 위조를 탐지하고 소유권을 주장할 수 있도록 하는 워터마킹 방법이 사용되고 있다.

이러한 저작권 문제인 지적 재산 보호의 한 일환으로 현재 사용되고 있는 디지털 워터마킹 방법은 최근들어 컴퓨터 그래픽 분야, 디지털 통신 분야 및 사이버 매거진, 그리고 오디오 등과 같은 응용 분야에서 그 중요성이 날로 증대되고 있다.

이와 같은 워터마킹은 네트워크상에서 사용가능한 상태로 널리 분포 및 유통될 수 있는 멀티미디어 데이터 및 출판물과 같이 지적 재산권 보호 대상 성격을 지니는 자료(intellectual copyright property)에 대해 원 데이터에 권리자 및 인증과 같은 추가적인 정보를 삽입하여 데이터에 대한 지적 재산을 보호하기 위한 기법으로, 가시적 워터마킹(visible watermarking)과 비가시적 워터마킹(invisible watermarking)으로 구분되어진다.

그리고 워터마킹을 삽입하는 방법으로는 공간법(spatial method)과 주파수 영역법(frequency domain method)이 연구되고 있다.

상기 공간법은 공간적은 측면에서 볼 때 화면 화소 값에 미세한 변화를 워터마크로 사용하는 방법으로 워터마크의 삽입은 쉽지만 손실, 압축 그리고 필터링과 같은 영상 처리에 약하다는 문제점이 있다.

또한 상기 주파수 영역법은 디지털 데이터를 주파수 성분의 아날로그 신호로 변환하고 같은 변환방법으로 이산 코사인 변환이나 푸리에 변환 또는 웨이블렛 변환 등을 통해 워터마크를 변환하여 삽입하는 방법이다. 이 주파수 영역법은 삽입되는 워터마크 계수들이 데이터의 전 영역에 분포해서 삽입된 워터마크의 삭제가 어려운 장점이 있으나, 계수값에 따라 얼룩이나 찌그러짐과 같은 영상 손실이 발생되는 문제점이 있다.

다른 방법으로(P.Kuosmanen, J.Astoka, K. Davidsson, and K. Hallonen, "Digital watermarking through filtering", Proceedings of the IEEE Signal and Lmage Processing Workshop, 1997)는 한 영상에서 픽셀들의 서브셋을 선택적으로 필터링하는 방법이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 일반적인 특성에 강한 디지털 영상의 워터마킹 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 영상의 워터마킹의 특징은 초기 영상의 픽셀들을 3개의 픽셀 세트로 분리하는 단계와, 정의된 룰에 따라서 중간 워터마크영상을 생성하는 단계와, 최종 워터마크 영상을 얻기 위해 상기 생성된 중간 워터마크와 동일한 값을 곱하거나, 더하는 특성 변화를 시도하여 중간 워터마크 영상의 픽셀 특성을 변환시키는 단계를 포함하여 이루어지는 데 있다.

이때 상기 3 개의 픽셀 세트는 고정 픽셀, 은닉 픽셀, 그리고 변형 픽셀로 이루어지는데 그 특징이 있으며, 상기 정의된 룰은 각 세트에 속해있는 픽셀들을 상기 중간 워터마크 영상에 해당하는 세트로 배치하는 방법으로서, 사용자에 의해 임의로 정의될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 중간 워터마크 영상을 생성하는 단계 이전에 초기영상을 상기 픽셀의 3개 세트로 분리하여 중간 워터마크 영상의 픽셀들을 생성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는데 다른 특징이 있다.

초기 영상의 고정 픽셀과 동일한 위치를 갖는 상기 중간 워터마크 영상 픽셀들은 초기 영상의 고정픽셀과 동일한 특성을 갖는데 또 다른 특징이 있다.

초기 영상의 은닉 픽셀 혹은 변형 픽셀과 동일한 위치를 갖는 상기 중간 워터마크 영상 픽셀들은, 초기영상의 변형픽셀과 동일한 특성을 갖는데 또 다른 특징이 있다.

상기 은닉픽셀과 변형 픽셀은 초기영상의 일정 영역에 배치될 수도 있는데 또 다른 특징이 있다.

상기 한정된 영역은 이웃하는 픽셀의 특성차의 제곱의 합과 같은 비제한적인 척도들(nonrestrictive criteria)을 사용하여 결정되는데 또 다른 특징이 있다.

상기 방법은 초기영상부 위에 다양한 곡률을 갖는 소형광학 렌즈를 위치시키는 것과 동일한 효과를 가지는 또 다른 특징이 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 디지털 영상의 워터마킹 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 두 세트를 갖는 픽셀의 워터마킹 방법을 나타낸 블록도이다.

도 1을 보면, 초기 영상으로부터의 8개 픽셀로 구성된 제 1 세트와, 워터마크된 영상으로부터의 픽셀로 구성된 제 2 픽셀로 구성된다. 그리고 각 픽셀들 사이의 라인들은 픽셀특성에 따라 균등하게 나누어진 것이다.

이와 같이 각 영상은 다수개의 픽셀들로 구성되는데, 이때의 각 픽셀은 그 위치에 의해 특징지어지며, 또한 각 픽셀의 정의된 컬러의 명암도, 휘도, 다른 컬러들의 명암도의 세트 그리고 영상 데이터 포맷에 따른 픽셀특징을 사용하여 추정된 몇몇 개의 특징들을 갖는다.

그리고 상기 초기 영상의 픽셀들은 고정 픽셀(stationary pixels), 은닉 픽셀(Disappearing pixels), 그리고 변형 픽셀(Transforming pixels)인 3 개의 세트들로 정의되는데, 이때 초기 영상 각각의 픽셀은 상기 세트들 중 오직 하나의 세트에 속하는 것으로 정의된다.

상기 픽셀의 은닉은 초기 영상으로부터의 픽셀이 워터마크 영상에서 표현되지 않는 것을 말하며, 픽셀의 재현은 초기 영상으로부터의 픽셀이 워터마크 영상에서 몇몇 픽셀에 복사되는 것을 말한다. 그리고 픽셀의 움직임은 초기영상으로부터의 픽셀이 워터마크 영상에서 다른 위치를 갖는 픽셀로 움직이는 것을 말한다

이와 같이 구성된 워터마킹 방법을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저 워터 마킹의 첫 번째 단계로는 영상의 픽셀들을 3개의 픽셀 세트로 분리하여 새로운 워터마크 영상을 생성하며, 이때 생성된 워터마크 영상의 픽셀은 다음 설명에 따라 최초 영상의 화면으로 존재한다.

즉, 초기 영상의 고정 픽셀과 동일한 위치를 갖는 상기 중간 워터마크 영상 픽셀들은 초기 영상의 고정 픽셀과 동일한 특성을 갖는다. 또한 초기 영상의 은닉 픽셀 혹은 변형 픽셀과 동일한 위치를 갖는 상기 중간 워터마크 영상 픽셀들은, 초기영상의 변형픽셀과 동일한 특성을 갖는다. 여기서, 은닉 픽셀은 중간 워터마크 영상에서는 표시되지 않고 소멸되는 픽셀이다.

상기 첫 번째 단계를 도 1을 통해 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 초기 영상(1) 중 1과 8로 마크된 픽셀은 고정 픽셀이고, 2, 3, 4로 마크된 픽셀은 변형 픽셀이고, 5, 6, 7로 마크된 픽셀은 은닉 픽셀이다.

그리고 초기 영상(1)과 워터마크된 영상(2)의 특성 픽셀에 대응되어 화살표로 연결되었다. 예를 들면, 워터마크된 영상(2)에서 2, 3, 4 그리고 5로 마크된 픽셀은 초기영상(1)에서 2로 마크된 픽셀과 동일한 특성을 가진다.

즉, 초기 영상(1)에서의 픽셀 3과 4 는 상응되는 6과 7의 픽셀의 위치로 움직이고, 초기 영상(1)에서의 픽셀 2는 워터마크된 영상(2)의 픽셀 2,3,4,5로 움직인다.

다음으로 워터마킹 방법의 두 번째 단계는 최종 워터마크 영상을 얻을 수 있도록 중간 워터마크 영상의 픽셀 특성을 변환시키는 단계로 워터마크된 영상의 픽셀특성의 작은 변화로 이루어진다. 이러한 변환 단계는 중간 워터마크된 영상의 픽셀 특성을 변환시킴으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 동일한 값을 곱하거나, 더하는 등의 특성 변화를 시도해 줌으로써 불법적인 워터마크의 검출을 한층 더 어렵게 하도록 하게 하는 것이다. 이러한 후처리는 제작자에 따라 행해질 수도 있고, 행해지지 않을 수도 있다.

이 변화는 같은 특성을 갖는 픽셀들에 의해서만 실행되기 때문에, 이 특성들은 초기 영상 하나의 변환 픽셀로부터 시작되며, 이 변환에 의해 워터마크의 검출을 예방할 수 있다.

즉, 상기 픽셀 특성의 약간의 변환은 확률론적인 방법이나 픽셀의 가까운 이웃의 픽셀 특성에 대한 정보의 사용으로 실행시켜 특성이 변화된다.

여기서 설명된 워터마킹 방법은 픽셀의 특성들이 픽셀과 픽셀 사이에서 변하는 영상의 영역속에 반드시 워터마크가 위치되어야만 효과가 있으며, 픽셀의 특성이 같거나 비슷한 영역속에서는 효과적이지 못하다. 본 발명에서 개시된 워터마킹 방법은 워터마킹을 수행할 수 있는 가장 적합한 영역을 결정하는 준비 단계(Preliminary stage)를 포함할 수도 있으며, 이러한 적합한 영역은 약간의 척도, 실예, 이웃하는 픽셀의 특성차의 제곱의 합의 사용을 이용하여 결정할 수 있다.

이와 같이 설명 및 실시된 것처럼, 본 발명은 픽셀들의 디지털 재현에서 적어도 중요한 비트들의 변형이 아니라 영상의 평면적 기하학 변형을 근거로 한 것으로 초기영상부 위에 다양한 곡률을 갖는 소형광학 렌즈를 위치시킨 것과 동일한 효과를 가질 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 디지털 영상의 워터마킹 방법은 새로운 개념의 디지털 워터마킹 방법을 제공함으로서,간단하고 강력한 저작권 보호 방법을 제공하는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (9)

1. 초기 영상의 픽셀들을 3개의 픽셀 세트로 분리하는 단계와,

   정의된 룰에 따라서 중간 워터마크 영상을 생성하는 단계와,

   최종 워터마크된 영상을 얻기 위해 상기 생성된 중간 워터마크와 동일한 값을 곱하거나, 더하는 특성 변화를 시도하여 중간 워터마크 영상의 픽셀 특성을 변환시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 3 개의 픽셀 세트는 고정 픽셀, 은닉 픽셀, 그리고 변형 픽셀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 초기 영상의 모든 픽셀은 상기 3개의 픽셀 세트중 하나의 픽셀 세트에 속하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터 마킹 방법
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 중간 워터마크 영상의 생성은 상기 초기 영상을 3개의 픽셀 세트로 분리하는 것에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 정의된 룰은 각 세트에 속해있는 픽셀들을 상기 중간 워터마크 영상에 해당하는 세트로 배치하는 방법으로서, 사용자에 의해 임의로 정의될 수 있는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법
6. 제 4 항에 있어서,

   초기 영상의 고정 픽셀과 동일한 위치를 갖는 상기 중간 워터마크 영상 픽셀들은 초기 영상의 고정 픽셀과 동일한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   초기 영상의 은닉 픽셀 혹은 변형 픽셀과 동일한 위치를 갖는 상기 중간 워터마크 영상 픽셀들은, 초기영상의 변형픽셀과 동일한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 은닉픽셀과 변형 픽셀은 초기 영상의 일정 영역에 배치될 수도 있는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 일정 영역은 이웃하는 픽셀의 특성차의 제곱의 합과 같은 비제한적인 척도들(nonrestrictive criteria)을 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상의 워터마킹 방법.

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