KR100768669B1 - The methode of blind video watermarking using minimum modification technique of motion vectors - Google Patents

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Abstract

본 발명은 움직임 벡터의 최소변경 기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티미디어 디지털 컨텐츠의 보안과 저작권을 보호하기 위해 삽입하는 워터마크를 동영상의 시각정 특성과 적응적으로 설정되는 임계값 및 삽입조건을 위한 특성값을 이용하여 상기 디지털 데이터의 변경을 최소화함으로써, 워터마크의 비가시성을 향상시켜 동영상의 품질을 향상시킬 수 있고, 원하는 양의 워터마크를 삽입할 수 있게 보장할 수 있으며, 기존의 동영상 압축 표준과의 호환성을 유지할 수 있는 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a blind video watermarking method using a minimum change technique of a motion vector. More particularly, the present invention relates to a watermark inserted in order to protect the security and copyright of multimedia digital contents. By minimizing the change of the digital data by using the set threshold value and the characteristic value for the insertion condition, it is possible to improve the quality of the video by improving the invisibility of the watermark and to insert the desired amount of watermark. The present invention relates to a blind video watermarking method using a minimum change technique of a motion vector that can guarantee and maintain compatibility with existing video compression standards.

본 발명에 따르면, 워터마크의 정보를 삽입하기 위해 변경되는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수직성분 또는 수평성분의 변경될 확률 1/2 미만으로 설정할 수 있고, 적응적으로 설정되는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 임계값을 통해 원하는 양의 워터마크의 정보를 삽입할 수 있으며, 원영상 없이도 워터마크의 정보를 고속으로 검출할 수 있음을 특징으로 한 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법이 제공된다.According to the present invention, the motion for the macroblock that is adaptively set can be set to less than 1/2 the probability of change of the vertical or horizontal component of the motion vector for the macroblock that is changed to insert the watermark information. It is possible to insert the desired amount of watermark information through the threshold of the vector and to detect the watermark information at high speed without the original image. A method is provided.

비디오 워터마킹, 블라인드 워터마킹, 움직임 벡터, 적응적 임계값, 특성값, MPEG  Video Watermarking, Blind Watermarking, Motion Vectors, Adaptive Thresholds, Feature Values, MPEG

Description

움직임 벡터의 최소변경 기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법{The methode of blind video watermarking using minimum modification technique of motion vectors} The method of blind video watermarking using minimum modification technique of motion vectors

도 1은 본 발명의 전체 흐름도1 is a complete flow chart of the present invention

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

10 : 메크로 블록 분할단계 20 : 움직임 벡터 연산단계10: macroblock division step 20: motion vector calculation step

30 : 임계값 설정단계 40 : 메크로 블록 선택단계30: threshold setting step 40: macro block selection step

50 : 특성값 설정단계 60 : 워터마크 삽입단계50: property value setting step 60: watermark insertion step

70 : 워터마크 검출단계 70: watermark detection step

100 : 움직임 벡터의 최소변경 기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법100: Method of Blind Video Watermarking Using Minimum Change of Motion Vector

본 발명은 움직임 벡터의 최소변경 기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마 킹의 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티미디어 디지털 컨텐츠의 보안과 저작권을 보호하기 위해 삽입하는 워터마크를 동영상의 시각정 특성과 적응적으로 설정되는 임계값 및 삽입조건을 위한 특성값을 이용하여 상기 디지털 데이터의 변경을 최소화함으로써, 워터마크의 비가시성을 향상시켜 동영상의 품질을 향상시킬 수 있고, 원하는 양의 워터마크를 삽입할 수 있게 보장할 수 있으며, 기존의 동영상 압축 표준과의 호환성을 유지할 수 있는 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법에 관한 것이다.  The present invention relates to a blind video watermarking method using a minimum change technique of a motion vector. More particularly, the present invention relates to a watermark inserted in order to protect the security and copyright of multimedia digital contents. By minimizing the change of the digital data using the threshold value and the characteristic value for the insertion condition, the invisibility of the watermark can be improved to improve the quality of the video and the desired amount of watermark can be inserted. The present invention relates to a blind video watermarking method using a minimum change technique of a motion vector that can be guaranteed and maintains compatibility with existing video compression standards.

일반적으로 디지털 워터마킹은 인간이 시각적으로 인지할 수 없는 의미 있는 정보인 워터마크를 멀티미디어 디지털 컨텐츠에 은닉한 후 그 표시를 이용하여 상기 멀티미디어 디지털 컨텐츠의 보안 및 저작자임을 입증할 수 있는 기술로서, 비디오 워터마킹은 비가시성과 강인성 뿐만 아니라 추가적으로 동영상 압축 표준과의 호환성과 실시간처리 및 원본 없이 검출되는 블라인드 워터마킹이 보장되어야 한다. 이러한 비디오 워터마킹은 공간상의 원영상에서 수행하는 방법, MPEG 부호화 과정에서 수행하는 방법, 비트스트림에서 수행하는 방법, 동영상의 움직임 벡터에 수행하는 방법으로 분류되는데, 상기 공간상의 원영상에서 워터마킹을 수행하는 방법은 화소값을 직접 변경하기 때문에 화질의 열화가 발생될 우려가 있고, MPEG 부호화 과정에서 수행하는 방법은 DCT(Discrete Cosine Transform) 과정 혹은 양자화 과정에서 워터마크를 삽입함에 따라 부호기의 변형으로 기존의 압축표준과의 호환성이 떨어지게 되며, 비트스트림에서 수행하는 방법은 삽입되는 워터마크의 양이 한정됨에 따라 효과적인 워터마킹을 할 수 없었고, 그리고 움직임 벡터에 워터마킹 하는 방법은 인간 시각적으로 둔감한 임의로 설정한 임계값보다 큰 움직임 벡터를 가진 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분을 비교하여 큰 성분의 나머지를 삽입하고자 하는 워터마크의 삽입정보와 동일하게 설정하여 워터마킹을 함으로써, 기존의 압축표준과의 호환성을 유지하고, 삽입되는 워터마크의 정보도 상기 비트스트림에 삽입하는 방식과는 달리 스트림의 증가 없이도 삽입할 수 있었다. 그러나 워터마크의 삽입을 위하여 임의로 설정된 임계값보다 큰 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분을 비교하여 큰 성분의 최하위 비트를 변경하고, 같은 경우에는 두 성분의 최하위 비트를 모두 변경시킴으로 워터마크의 삽입을 수행하게 되는데, 이는 움직임 벡터의 변경확률이 1/2 이상 되기 때문에 원영상의 품질을 저하시켜 워터마크의 비가시성을 떨어뜨리게 되고, 상기 임계값도 임의로 설정하여 사용하기 때문에 삽입되는 워터마크의 정보량을 안정적으로 보장할 수 없게 되는 문제점이 있었다.In general, digital watermarking is a technology that can prove the security and authorship of the multimedia digital content by hiding the watermark, which is meaningful information that cannot be visually recognized, in the multimedia digital content, and then using the display. In addition to invisibility and robustness, watermarking must additionally ensure compatibility with video compression standards, real-time processing and blind watermarking detected without originals. Such video watermarking is classified into a method performed on an original image in space, a method performed on an MPEG encoding process, a method performed on a bitstream, and a method performed on a motion vector of a video. The method may change the pixel value directly, which may cause deterioration in image quality. The method performed in the MPEG encoding process may be modified by encoding of the encoder by inserting a watermark during DCT (Discrete Cosine Transform) or quantization. Incompatibility with the existing compression standards is inferior, and the method performed in the bitstream cannot effectively watermark due to the limited amount of inserted watermarks, and the method of watermarking motion vectors is insensitive to human visuals. For macroblocks with motion vectors greater than a randomly set threshold By comparing the horizontal and vertical components of the motion vector and watermarking the rest of the large components in the same way as the embedding information of the watermark to be inserted, the compatibility with the existing compression standard is maintained, Unlike the method of inserting information into the bitstream, information can be inserted without increasing the stream. However, watermark insertion is performed by comparing the horizontal and vertical components of a motion vector larger than a threshold that is arbitrarily set to insert watermarks, and changing the least significant bits of large components, and in the same case, changing the least significant bits of both components. Since the probability of change of the motion vector is 1/2 or more, the quality of the original image is deteriorated and the invisibility of the watermark is reduced, and since the threshold is arbitrarily set, the amount of information of the inserted watermark is used. There was a problem that can not be stably guaranteed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 멀티미디어 디지털 컨텐츠의 보안 및 저작권 보호를 위해 사용하는 비디오 워터마크의 비가시성을 향상시켜 동영상의 품질을 더욱더 향상시킬 수 있고, 원하는 양의 워터마크를 삽입할 수 있으며, 기존의 동영상 압축표준과의 호환성을 유지할 수 있도록 하기 위하여, 워터마크를 삽입하기 위한 움직임 벡터의 변경을 시각적 특성과 적응적으로 설정되는 임계값과 삽입조건을 위한 특성값을 통해 최소화할 수 있는 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법을 제공함에 있다. The present invention has been invented to solve the above problems, by improving the invisibility of the video watermark used for the security and copyright protection of multimedia digital content can further improve the quality of the video, the desired amount of water In order to insert a mark and maintain compatibility with the existing video compression standard, the threshold value that is adaptively set to the visual characteristic and the insertion condition to change the motion vector for inserting the watermark, and the characteristic value for the insertion condition The present invention provides a method of blind video watermarking using a minimum change technique of a motion vector which can be minimized by using the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 동영상의 구성요소인 각각의 프레임을 일정크기의 메크로 블록으로 분할하는 메크로 블록 분할단계(10)와; 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 크기를 연산하는 움직임 벡터 연산단계(20)와; 히스토그램을 이용하여 움직임 벡터의 크기가 큰 메크로 블록부터 누적빈도수를 계산한 후 삽입을 원하는 워터마크의 정보량의 개수를 포함한 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 최소값을 임계값으로 설정하는 임계값 설정단계(30)와; 임계값보다 큰 움직임 벡터를 가진 메크로 블록을 워터마크의 정보가 삽입될 메크로 블록으로 선택하는 메크로 블록 선택단계(40)와; 선택된 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수직성분과 수평성분에 각각 2로 곱한 수를 2로 나눈 나머지들의 베타적 논리합(XOR)을 워터마크의 삽입을 위한 메크로 블록의 특성값으로 설정하는 특성값 설정단계(50)와: 각각의 메크로 블록의 특성값과 워터마크의 정보를 차례로 비교하여 일치하지 않으면 변경변수를 1씩 증가하고, 일치하면 변경변수를 증가하지 않으며, 상기 변경변수의 결과값이 선택된 메크로 블록 개수의 1/2 미만이면, 워터마크의 정보와 일치하지 않는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분 중에 큰 성분의 최하 위비트를 반화소단위만큼 증가시키고, 상기 변경변수의 결과값이 선택된 메크로 블록 개수의 1/2 이상이면, 특성값을 모두 반전시킨 후 반전된 특성값과 워터마크의 정보를 다시 비교하여 워터마크의 정보와 일치하지 않는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분 중에 큰 성분의 최하위비트를 반화소단위만큼 증가시킴으로 워터마크의 삽입을 수행하는 워터마크 삽입단계(60)와; 임계값보다 큰 움직임 벡터를 가진 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분으로 연산된 특성값과 워터마크의 정보에 대한 비트열 정보를 이용하여 삽입된 워터마크의 정보를 원영상 없이 검출하는 워터마크 검출단계(70)로 구성됨을 특징으로 한다.In the method 100 of blind video watermarking using the minimum change technique of the motion vector of the present invention, as illustrated in FIG. 1, a macroblock partitioning step of dividing each frame, which is a component of a video, into a macroblock of a predetermined size ( 10); A motion vector calculation step 20 of calculating a magnitude of a motion vector for the macro block; A threshold setting step of calculating a cumulative frequency from a macroblock having a large motion vector using a histogram and setting a minimum value of a motion vector for a macroblock including the number of information of a watermark to be inserted as a threshold (30). )Wow; A macro block selecting step 40 of selecting a macro block having a motion vector larger than a threshold as a macro block into which watermark information is to be inserted; A feature value setting step of setting a beta logical sum (XOR) of the remainders of the vertical and horizontal components of the motion vector for the selected macro block, each multiplied by two, to the characteristic value of the macro block for embedding the watermark. (50) and: compare the characteristic value of each macro block with the information of the watermark one by one, and if it does not match, the change variable is increased by one; if there is a match, the change variable is not increased, and the result value of the change variable is selected macro. If less than 1/2 of the number of blocks, the least significant bits of the larger component of the horizontal and vertical components of the motion vector for the macroblocks that do not match the information of the watermark are increased by half pixel units, and the result value of the change variable. If the number of the selected macroblocks is 1/2 or more, all the characteristic values are inverted, and then the inverted characteristic values are compared with the information of the watermark, and the watermark information is compared. Watermark embedding step 60 by increasing the least significant bit of the largest components in the horizontal components and vertical components of motion vectors for a macro block that does not match as the half pixel unit that performs the insertion of the watermark and; Detect the information of the inserted watermark without using the original image by using the bit string information of the watermark information and the characteristic value calculated by the horizontal and vertical components of the motion vector for the macroblock having the motion vector larger than the threshold value. Characterized in that the watermark detection step 70.

이와 같이 구성된 본 발명의 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법(100)은 움직임 벡터 기반의 워터마킹 기법으로 삽입을 원하는 워터마크의 정보와 메크로 블록에 대한 움직임 벡터를 비교하여 같지 않을 경우에 상기 움직임 벡터의 크기값의 변경을 통해서 워터마크의 삽입을 수행하는데, 이러한 움직임 벡터의 변경은 영상의 품질을 떨어뜨리기 때문에 워터마크 정보를 삽입할 경우 움직임 벡터의 변경을 최소화할 수 있는 삽입조건을 설정함으로써 영상의 비가시성을 향상시킬 수 있고, 또한 삽입하고자 하는 워터마크의 정보량를 안정적으로 삽입할 수 있도록 보장할 수 있어 비디오 워터마킹을 효과적으로 수행할 수 있게 하는 비디오 워터마킹의 방법이다.The blind video watermarking method 100 using the minimal modification method of the motion vector of the present invention configured as described above is not the same by comparing the motion vector for the macroblock with the information of the watermark to be inserted using the motion vector based watermarking technique. If not, the watermark is inserted by changing the magnitude of the motion vector. Since the change of the motion vector degrades the quality of the image, the change of the motion vector can be minimized when the watermark information is inserted. By setting the embedding condition, it is possible to improve the invisibility of the image and to ensure that the information amount of the watermark to be inserted can be stably inserted, which is a method of video watermarking which can perform video watermarking effectively.

먼저 제1단계인 메크로 블록 분할단계(10)는 각각의 프레임을 작은 크기로 분할하여 프레임 내의 움직임 정보를 용이하게 분석하기 위해서 상기 프레임을 일정크기의 화소수를 갖는 메크로 블록으로 분할한다. First, the macroblock dividing step 10, which is a first step, divides each frame into small blocks and divides the frame into macroblocks having a predetermined number of pixels in order to easily analyze motion information in the frame.

제2단계인 움직임 벡터 연산단계(20)는 분할된 메크로 블록에 대한 평균화소값 등의 특성정보를 이용하여 반화소단위로 표현되는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분을 구한 후 상기 수평성분과 수직성분에 각각 2를 곱한 후 평균값 연산(Root Mean Square)을 통해 움직임 벡터의 크기를 구할 수 있게 된다. 이때 수평성분과 수직성분에 각각 2를 곱하는 이유는 반화소단위를 가진 상기 수평성분과 수직성분을 정수로 표현하기 위함과 특성값 설정단계(30)에서 2로 나눈 나머지가 0 또는 1이 되도록 하기 위한 것이다.In the second step, the motion vector calculation step 20 calculates a horizontal component and a vertical component of a motion vector of a macroblock expressed in half-pixel units by using characteristic information such as an average pixel value of the divided macroblock. After multiplying the horizontal component and the vertical component by 2, the size of the motion vector can be obtained through root mean square. The reason for multiplying the horizontal component and the vertical component by 2 is to express the horizontal component and the vertical component having a half pixel unit as an integer so that the remainder divided by 2 in the characteristic value setting step 30 becomes 0 or 1. It is for.

제3단계인 임계값 설정단계(30)는 상기와 같이 각각의 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 크기를 구한 후 워터마크의 정보량과 동일한 수의 메크로 블록을 선택하는데, 이는 특정 기준값에 대한 누적빈도수를 구하는 히스토그램을 이용한다. 우선 각각의 메크로 블록에 대한 움직임 벡터를 크기별로 누적하여 움직임 벡터의 크기에 대한 누적빈도수를 구한 후, 움직임 벡터의 최대값에서부터 누적빈도수를 합하여 삽입되는 워터마크의 정보의 개수와 그 합한 누적빈도수가 동일할 때까지의 움직임 벡터의 크기값을 임계값으로 설정한다. In the third step of setting the threshold value 30, the size of the motion vector for each macro block is obtained as described above, and then the number of macro blocks equal to the information amount of the watermark is selected, which is a cumulative frequency for a specific reference value. Use the histogram to find. First, the cumulative frequency for the size of the motion vector is obtained by accumulating the motion vectors for each macro block by size, and then, the cumulative frequency of the watermarks inserted by adding the cumulative frequency from the maximum value of the motion vector and the cumulative frequency The magnitude of the motion vector until it is the same is set as a threshold.

이에 따라 삽입하고자 하는 워터마크의 정보량과 동일한 개수의 메크로 블록의 선택을 보장할 수 있게 되고, 움직임 벡터의 크기가 큰 메크로 블록부터 워터마크가 삽입할 수 있게 임계값을 설정함으로써, 움직임이 큰 부분에서 둔감한 인간의 의 시각적 특성을 이용하여 워터마크의 은닉을 더욱더 효과적으로 할 수 있게 되고, 워터마크의 비가시성을 더욱더 향상시킬 수 있게 된다. As a result, it is possible to ensure the selection of the same number of macroblocks as the information amount of the watermark to be inserted, and to set the threshold value so that the watermark can be inserted from the macroblock with the large size of the motion vector, so that the large portion of the motion is included. By using the visual characteristics of insensitive humans, the watermark can be more effectively concealed, and the invisibility of the watermark can be further improved.

제4단계인 메크로 블록 선택단계(40)는 상기 임계값 설정단계(40)에서 연산 된 워터마크의 삽입을 위한 임계값과 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 크기를 비교하여 상기 임계값보다 큰 움직임 벡터를 가진 메크로 블록을 워터마크가 삽입될 메크로 블록의 집합요소로 선택한다. In the fourth step, the macroblock selection step 40, the motion vector larger than the threshold value is compared by comparing the threshold value for the insertion of the watermark calculated in the threshold value setting step 40 with the magnitude of the motion vector for the macroblock. The macro block with is selected as an aggregate element of the macro block into which the watermark is to be inserted.

제5단계인 특성값 설정단계(50)는 임계값에 의해 선택된 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수직성분과 수평성분에 각각 2로 곱한 수를 2로 나눈 나머지들의 베타적논리합 연산으로 워터마크의 삽입을 위한 특성값을 구한다. 이때 상기 특성값은 배타적논리합 연산으로 결과값으로 구해지기 때문에 2가지로 분류할 수 있게 된다. In the fifth step, the feature value setting step 50 inserts a watermark as a beta logical sum operation of the remainders of the vertical and horizontal components of the motion vector for the macroblock selected by the threshold divided by two. Find the characteristic value for. At this time, the characteristic value can be classified into two types because it is obtained as a result value by an exclusive logical sum operation.

제6단계인 워터마크 삽입단계(60)는 상기와 같이 움직임 벡터의 수직성분과 수평성분을 이용하여 설정된 특성값을 0과 1의 랜덤 비트열로 이루어진 워터마크의 정보와 차례대로 비교하여 일치하지 않으면 변경변수의 값을 1씩 증가하고, 일치하면 변경변수의 값를 증가시키지 않는다. In the sixth step, the watermark embedding step 60 compares the feature values set using the vertical and horizontal components of the motion vector with the watermark information consisting of random bit streams of 0 and 1, as described above. Otherwise, the value of the change variable is increased by 1; if it matches, the value of the change variable is not increased.

이때 특성값과 워터마크의 정보를 모두 비교한 후 상기 변경변수의 결과값이 선택된 메크로 블록의 전체 개수의 1/2 미만이면, 선택된 메크로 블록의 특성값과 워터마크의 정보와 일치하지 않는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분 중에서 최하위비트가 큰 성분을 반화소단위만큼 증가시킴으로 워터마크의 삽입을 수행하고, 여기서 상기 변경변수의 결과값이 선택된 메크로 블록의 전체 개수의 1/2 이상이면, 선택된 모든 메크로 블록의 특성값을 0은 1로, 1은 0으로 반전시킨 후 워터마크의 정보와 차례대로 다시 비교하여 워터마크의 정보와 일치하지 않는 특성값을 가진 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분 중에 서 최하위비트가 큰 성분을 반화소단위만큼 증가시킴으로 워터마크의 삽입을 수행한다. 이와 같이 본 발명의 워터마크 삽입단계(60)에서는 움직임 벡터가 변경될 확률을 항상 1/2 미만이 되도록 설정하여 워터마크의 정보를 삽입할 수 있게 된다.In this case, after comparing both the property value and the watermark information, if the result value of the change variable is less than 1/2 of the total number of the selected macroblock, the macroblock does not match the property value of the selected macroblock and the watermark information. The watermark is inserted by increasing the least significant bit of the horizontal and vertical components of the motion vector with respect to the half-pixel unit, wherein the result of the change variable is 1/2 or more of the total number of selected macroblocks. In this case, the feature values of all selected macro blocks are inverted from 0 to 1 and 1 to 0, and then compared again with the watermark information in order, and the motion vector for the macroblock having the feature values that do not match the watermark information. The watermark is inserted by increasing the least significant bit of the horizontal component and vertical component of by half pixel units. As described above, in the watermark embedding step 60 of the present invention, the probability of changing the motion vector is always set to be less than 1/2 so that the information of the watermark can be inserted.

제7단계인 워터마크 검출단계(70)는 상기한 워터마크 삽입단계(60)에서 삽입된 워터마크의 정보를 원영상 없이 검출하여 저작자임을 입증하기 위한 단계로서, 먼저 임계값 설정단계(30)에서 설정된 임계값으로 워터마크의 정보가 삽입된 메크로 블록을 검색한다. The seventh step, the watermark detection step 70 is a step for proving the authorship by detecting the information of the watermark inserted in the watermark embedding step 60 without the original image, and firstly setting the threshold value 30. The macro block in which the watermark information is inserted is searched for using the threshold value set in FIG.

상기 임계값을 통한 검색된 검색된 메크로 블록에 대한 특성값을 특성값 설정단계(50)와 같이 움직임 벡터의 수직성분과 수평성분에 각각 2로 곱한 수를 2로 나눈 나머지들의 베타적논리합 연산으로 구하고, 상기 구해진 특성값과 워터마크의 정보에 대한 비트열에 대한 특성정보를 이용함으로써 상기 특성값의 반전여부와 함께 워터마크의 정보를 고속으로 검출할 수 있게 된다. The feature value of the retrieved macro block found through the threshold value is obtained by the beta logical sum operation of the remainders of dividing the vertical component and the horizontal component of the motion vector by 2, respectively, by 2, as in the feature value setting step 50, By using the obtained characteristic value and the characteristic information on the bit string of the watermark information, it is possible to detect the watermark information at high speed with the inversion of the characteristic value.

이와 같이 본 발명의 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법(100)의 임계값 설정단계(30)는 종래의 블라인드 비디오 워터마킹과 다르게 워터마크의 정보가 삽입될 메크로 블록을 선택하기 위하여 임의로 설정한 임계값을 사용하지 않고, 특정기준값에 대한 누적빈도수를 구하는 히스토그램을 이용하여 한 프레임 내의 모든 메크로 블록의 움직임 벡터의 크기값에 대한 누적빈도수를 통해 삽입되는 워터마크의 정보량의 개수와 동일한 메크로 블록을 선택할 수 있게 움직임 벡터의 크기에 대한 임계값을 설정함으로써, 삽입을 원하는 워터마크의 정보를 모두 안정적으로 보장할 수 있게 된다.As described above, the threshold setting step 30 of the method 100 for blind video watermarking using the minimum change technique of the motion vector of the present invention selects a macroblock into which watermark information is to be inserted, unlike conventional blind video watermarking. The number of information of watermarks inserted through the cumulative frequency for the motion vector size values of all the macroblocks in a frame by using a histogram that calculates the cumulative frequency for a specific reference value without using a threshold set arbitrarily. By setting a threshold value for the size of the motion vector so that the same macroblock as can be selected, it is possible to stably ensure all the information of the watermark to be inserted.

그리고 본 발명의 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법(100)의 워터마크 삽입단계(60)는 삽입조건을 위한 특성값을 움직임 벡터의 수직성분과 수평성분의 배타적 논리합 연산의 결과로써 2가지로 분류할 수 있고, 워터마크의 정보와 특성값이 일치하지 않아 움직임 벡터의 수평성분 또는 수직성분이 변경될 확률이 1/2 이상에 될 경우에는 한 프레임 내의 모든 메크로 블록의 특성값을 반전시켜 움직임 벡터가 변경될 확률이 항상 1/2 미만이 되도록 설정함으로써 각가의 프레임에 삽입되는 워터마크의 비가시성을 더욱더 향상시킬 수 있게 되고, 그로 인해 종래의 블라인드 비디오 워터마킹의 방법보다 평균적으로 높은 품질의 화질을 제공할 수 있게 된다.The watermark embedding step 60 of the blind video watermarking method 100 using the minimum change technique of the motion vector according to the present invention is performed by using the exclusive OR of the vertical and horizontal components of the motion vector. As a result, it can be classified into two types. If the information of the watermark and the characteristic value do not match, the probability of changing the horizontal or vertical component of the motion vector is 1/2 or more. By inverting the value so that the probability that the motion vector is changed is always less than 1/2, it is possible to further improve the invisibility of the watermark inserted in each frame, and thus, compared with the conventional blind video watermarking method. On average it will be able to provide high quality image quality.

또한 본 발명의 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법(100)의 워터마크 검출단계(70)는 종래의 블라인드 비디오 워터마킹의 방법에 비해 움직임 벡터가 변경된 메크로 블록의 수가 적고, 두가지의 특성값이 존재함에 따라 고속으로 검출할 수 있어 실시간 처리를 가능하게 할 수 있게 되며, 임계값과 특성값 및 워터마크의 정보에 대한 비트열 특성을 이용하여 원영상 없이도 검출할 수 있게 되고, 기존의 동영상 압축표준에 사용된 부호기 등이 변경될 필요가 없어 기존의 동영상 압축표준과의 호환성도 그대로 유지할 수 있게 된다.In addition, the watermark detection step 70 of the blind video watermarking method 100 using the minimum change technique of the motion vector of the present invention has fewer macroblocks in which the motion vector is changed compared to the conventional blind video watermarking method. As two feature values exist, it can be detected at high speed to enable real-time processing, and can be detected without using the original image by using bit string characteristics of information on the threshold value, feature value, and watermark. Therefore, the encoder used in the existing video compression standard does not need to be changed, thereby maintaining compatibility with the existing video compression standard.

상기와 같이 구성된 본 발명은 움직임 벡터의 변경을 시각적 특성과 적응적으로 설정되는 임계값 및 삽입조건을 위한 특성값을 통해 최소화함으로써, 워터마 크의 비가시성을 향상시킬 수 있고, 그에 따라 영상의 품질도 더욱더 향상시킬 수 있게 되며, 삽입되는 워터마크를 보다 안정적으로 삽입할 수 있게 되고, 기존의 동영상 압축표준과의 호환성도 유지할 수 있으며, 원영상 없이도 워터마크의 정보를 효과적으로 검출할 수 있게 하는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, by minimizing the change of the motion vector through the visual characteristic and the threshold value adaptively set and the characteristic value for the insertion condition, the visibility of the watermark can be improved, and thus The quality can be further improved, the watermark to be inserted can be inserted more stably, the compatibility with the existing video compression standard can be maintained, and the watermark information can be effectively detected without the original image. It works.

Claims (1)

각각의 프레임을 일정크기의 메크로 블록으로 분할하는 메크로 블록 분할단계(10)와; 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 크기를 연산하는 움직임 벡터 연산단계(20)와; 히스토그램을 이용하여 움직임 벡터의 크기가 큰 메크로 블록부터 누적빈도수를 계산한 후 삽입을 원하는 워터마크의 정보량의 개수를 포함한 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 최소값을 임계값으로 설정하는 임계값 설정단계(30)와; 임계값보다 큰 움직임 벡터를 가진 메크로 블록을 워터마크의 정보가 삽입될 메크로 블록으로 선택하는 메크로 블록 선택단계(40)와; 선택된 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수직성분과 수평성분에 각각 2로 곱한 수를 2로 나눈 나머지들의 베타적 논리합(XOR)을 워터마크의 삽입을 위한 메크로 블록의 특성값으로 설정하는 특성값 설정단계(50)와: 각각의 메크로 블록의 특성값과 워터마크의 정보를 차례로 비교하여 일치하지 않으면 변경변수를 1씩 증가하고, 일치하면 변경변수를 증가하지 않으며, 상기 변경변수의 결과값이 선택된 메크로 블록 개수의 1/2 미만이면, 워터마크의 정보와 일치하지 않는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분 중에 큰 성분의 최하위비트를 반화소단위만큼 증가시키고, 상기 변경변수의 결과값이 선택된 메크로 블록 개수의 1/2 이상이면, 특성값을 모두 반전시킨 후 반전된 특성값과 워터마크의 정보를 다시 비교하여 워터마크의 정보와 일치하지 않는 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분 중에 큰 성분의 최하위비트를 반화소단위만큼 증가시킴으로 워터마크의 삽입을 수행하는 워터마크 삽입단 계(60)와; 임계값보다 큰 움직임 벡터를 가진 메크로 블록에 대한 움직임 벡터의 수평성분과 수직성분으로 연산된 특성값과 워터마크의 정보에 대한 비트열 정보를 이용하여 삽입된 워터마크의 정보를 원영상 없이 검출하는 워터마크 검출단계(70)로 구성됨을 특징으로 한 움직임 벡터의 최소변경기법을 이용한 블라인드 비디오 워터마킹의 방법. A macro block dividing step 10 for dividing each frame into macro blocks of a predetermined size; A motion vector calculation step 20 of calculating a magnitude of a motion vector for the macro block; A threshold setting step of calculating a cumulative frequency from a macroblock having a large motion vector using a histogram and setting a minimum value of a motion vector for a macroblock including the number of information of a watermark to be inserted as a threshold (30). )Wow; A macro block selecting step 40 of selecting a macro block having a motion vector larger than a threshold as a macro block into which watermark information is to be inserted; A feature value setting step of setting a beta logical sum (XOR) of the remainders obtained by dividing the vertical component and the horizontal component of the motion vector with respect to the selected macro block by 2, respectively, to 2 as the characteristic value of the macroblock for inserting the watermark. (50) and: compare the characteristic value of each macro block with the information of the watermark one by one, and if it does not match, the change variable is increased by one; if there is a match, the change variable is not increased, and the result value of the change variable is selected macro. If less than 1/2 of the number of blocks, the least significant bit of the larger component of the horizontal and vertical components of the motion vector for the macroblock that does not match the information of the watermark is increased by half a pixel, and the resultant value of the change variable is If the number of selected macro blocks is 1/2 or more, invert all of the feature values and compare the inverted feature values with the information of the watermark again. Water insertion step 60 marks by increasing the least significant bit by the half pixel unit of a large component in the horizontal components and vertical components of motion vectors for a macro block that does not match to perform the insertion of the watermark and; Detect the information of the inserted watermark without using the original image by using the bit string information of the watermark information and the characteristic value calculated by the horizontal and vertical components of the motion vector for the macroblock having the motion vector larger than the threshold value. A method of blind video watermarking using a minimum change technique of a motion vector, characterized by comprising a watermark detection step (70).
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