KR100945724B1 - Line watermarking resilient against local deformation - Google Patents
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Abstract
본 발명이 개시하는 라인 워터마킹 방법은, 웨이블릿 기술자를 이용하여 삽입대상 이미지 내의 폴리곤 라인을 웨이블릿 변환하는 단계, ±1 값의 난수열을 바이폴라 워터마크로서 생성하는 단계, 웨이블릿 변환된 폴리곤 라인의 웨이블릿 계수에 바이폴라 워터마크를 삽입하는 단계, 웨이블릿 변환된 폴리곤 라인을 역 웨이블릿 변환하여 삽입대상 이미지에 워터마킹된 폴리곤 라인을 반영하는 단계를 포함한다.The line watermarking method disclosed in the present invention includes: wavelet transforming a polygon line in an image to be inserted using a wavelet descriptor, generating a random sequence of ± 1 values as a bipolar watermark, and wavelet of the wavelet transformed polygon line. And inserting a bipolar watermark into the coefficients, and inversely wavelet transforming the wavelet transformed polygon lines to reflect the watermarked polygon lines in the inserted object image.
본 발명의 라인 워터마킹 방법은, 회전 공격(rotation attack), 스케일링 공격(scaling attack) 및 이동 공격(translation attack)은 물론이고, 국부변형 공격(local deformation attack)에 강건한 효과가 있다.The line watermarking method of the present invention has a robust effect on local deformation attacks as well as rotation attacks, scaling attacks, and translation attacks.
블라인드 워터마킹, 워터마크, 바이폴라 워터마크, 웨이블릿 기술자 Blind Watermarking, Watermark, Bipolar Watermark, Wavelet Technician
Description
본 발명은 블라인드 워터마킹 방법에 관한 것으로, 특히, 회전(rotation), 스케일링(scaling) 및 이동(translation)을 포함하는 RST 공격은 물론이고, 국부변형 공격(local deformation attack)에 강건한 라인 워터마킹 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a blind watermarking method, and more particularly, to a line watermarking method that is robust to local deformation attacks as well as RST attacks including rotation, scaling and translation. It is about.
디지털 이미지는 효율적인 배포, 재생산, 및 조작을 용이하게 한다. 그러나 이러한 이점들은 저작권에 관계된 문제점을 초래하기도 한다. 알려진 바와 같이, 디지털 워터마킹은 디지털 제품의 저작권을 보호할 수 있는 기술이다. 디지털 워터마크는 검출 또는 추출될 수 있는 신호이다. 여기서 신호는 일반적으로 디지털 제품의 소유권을 증명하기 위한 저작권이다.Digital images facilitate efficient distribution, reproduction, and manipulation. However, these advantages also cause copyright problems. As is known, digital watermarking is a technique that can protect the copyright of digital products. Digital watermarks are signals that can be detected or extracted. The signal here is generally copyrighted to prove ownership of the digital product.
일반적으로 2가지 유형의 이미지가 있다. 하나는 래스터 이미지고 또 하나는 벡터 이미지이다. 래스터 이미지는 픽셀 또는 색점(point of color)으로 이루어진 대체로 사각형인 그리드를 표현하는 데이터 구조로 디지털 카메라 등 많은 디지털 기기에서 사용되고 있다. 벡터 이미지는 점, 선, 곡선, 폴리곤과 같은 기하학적 요소에 기반하며, 디지털 맵, GIS(geographical information system), 2D 그래픽 및 카툰(cartoon) 이미지에 폭넓게 이용된다.In general, there are two types of images. One is a raster image and the other is a vector image. Raster images are data structures that represent a generally rectangular grid of pixels or point of color and are used in many digital devices such as digital cameras. Vector images are based on geometric elements such as points, lines, curves, and polygons, and are widely used in digital maps, geographical information systems (GIS), 2D graphics, and cartoon images.
현재, 상술한 래스터 이미지에 관련하여 다양한 워터마킹 방법이 개발되었으나, 벡터 이미지에 관련한 워터마킹 방법은 그 수가 매우 제한적인 실정이다. 벡터 이미지의 표현하는 방법은 래스터 이미지와 다르기 때문에 래스터 이미지에서 이용되는 워터마킹 방법이 곧바로 적용될 수 없다.Currently, various watermarking methods have been developed in relation to the raster image described above, but the number of watermarking methods related to vector images is very limited. Since the representation of the vector image is different from that of the raster image, the watermarking method used in the raster image cannot be directly applied.
종래, 폴리곤 라인의 푸리에 기술자(Fourier descriptor)를 이용하는 벡터 그래픽 이미지 워터마킹 방법이 제안된 바 있다. 푸리에 기술자는 폴리곤 라인의 정점 좌표를 푸리에 도메인으로 변환하는 일종의 형상 분석(shape analysis)에 관한 것이다. 비록, 푸리에 기술자를 이용한 워터마킹 방법이 RST 공격에 강건하지만, 국부변형 공격(local deformation attack)에 대해서는 취약하다.Conventionally, a vector graphic image watermarking method using Fourier descriptor of a polygon line has been proposed. Fourier descriptors are a type of shape analysis that transforms the vertex coordinates of a polygon line into Fourier domains. Although the watermarking method using a Fourier descriptor is robust to RST attacks, it is vulnerable to local deformation attacks.
국부변형은 벡터 이미지 워터마킹을 무력화하는데 매우 효과적인 공격인 것으로 알려져 있다. 몇 개의 정점의 위치를 조작하면 푸리에 기술자를 이용하는 워터마킹 또는 그 시스템의 성능은 현격히 저하된다.Local deformation is known to be a very effective attack to neutralize vector image watermarking. Manipulating the positions of several vertices significantly degrades the performance of watermarking or the system using Fourier descriptors.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, RST 공격 및 국부변형 공격에 강건하고 복원성을 갖는 라인 워터마킹 방법을 제시한다. The present invention has been made in view of the above problems, and proposes a line watermarking method that is robust and resilient to RST attacks and local deformation attacks.
과제 해결 수단으로서 제시되는 본 발명의 라인 워터마킹 방법은, 크게 워터마크 삽입 과정과 워터마크 검출 과정으로 나뉜다.The line watermarking method of the present invention, which is presented as a means for solving the problem, is largely divided into a watermark embedding process and a watermark detection process.
워터마크 삽입 과정은, 웨이블릿 기술자를 이용하여 삽입대상 이미지 내의 폴리곤 라인을 웨이블릿 변환하는 단계와, ±1 값의 난수열을 바이폴라 워터마크로서 생성하는 단계와, 상기 웨이블릿 변환된 폴리곤 라인의 웨이블릿 계수에 바이폴라 워터마크를 삽입하는 단계와, 상기 웨이블릿 변환된 폴리곤 라인을 역 웨이블릿 변환하여 삽입대상 이미지에 워터마킹된 폴리곤 라인을 반영하는 단계로 구현된다.The watermark embedding process may include wavelet transforming a polygon line in an image to be inserted using a wavelet descriptor, generating a random number sequence having a value of ± 1 as a bipolar watermark, and performing a wavelet coefficient on the wavelet transformed polygon line. Inserting a bipolar watermark and inverse wavelet transforming the wavelet transformed polygon lines to reflect the watermarked polygon lines in the image to be inserted.
바람직하게, 본 발명의 바이폴라 워터마크는 제로 평균값(zero mean value) 및 단위 분산(unit variance)을 갖는다. 또한, 바이폴라 워터마크는 강도 팩터(1보다 작은 값)를 고려하여 상기 웨이블릿 계수에 삽입된다.Preferably, the bipolar watermark of the present invention has a zero mean value and unit variance. In addition, a bipolar watermark is inserted into the wavelet coefficient in consideration of the intensity factor (value less than 1).
워터마크 검출 과정은, 웨이블릿 기술자를 이용하여 검출대상 이미지 내의 폴리곤 라인을 웨이블릿 변환하는 단계와, 상기 워터마크 삽입 과정에서 이용된 바이폴라 워터마크 그리고 웨이블릿 변환된 폴리곤 라인의 웨이블릿 계수 간의 상관값을 계산하는 단계와, 상관값을 상관값의 평균으로 나누어 정규화된 상관값을 계산하는 단계와, 상기 정규화된 상관값이 임계값보다 큰 경우 워터마크가 검출된 것 으로 판단하는 단계로 달성된다. 여기서 임계값은 0과 1사이의 임의의 값으로, 워터마크 추출 오차 확률을 고려하여 정한다.The watermark detection process includes wavelet transforming a polygon line in a detection target image using a wavelet descriptor, and calculating a correlation value between the bipolar watermark used in the watermark embedding process and the wavelet coefficients of the wavelet transformed polygon line. And calculating a normalized correlation value by dividing the correlation value by an average of the correlation values, and determining that a watermark has been detected when the normalized correlation value is larger than a threshold value. The threshold is an arbitrary value between 0 and 1, and is determined in consideration of the watermark extraction error probability.
상기와 같은 본 발명에 따른 라인 워터마킹 방법은, 회전 공격, 스케일링 공격, 이동 공격 및 국부변형 공격에 강건하다.The line watermarking method according to the present invention as described above is robust to rotational attack, scaling attack, movement attack and local deformation attack.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. In the meantime, when it is determined that the detailed description of the known functions and configurations related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.
1. 웨이블릿 기술자 1. Wavelet Technician
형상(shape)으로부터 특징을 표현하고 추출하기 위해, 형상 인식 및 검색 분야에서 다양한 기술자(descriptor)가 연구되어 왔다. 그 중, 웨이블릿 기술자는 다중 해상도 표현(multi-resolution representation), 불변성(invariance), 특이성(uniqueness), 안정성(stability) 및 공간 국부화(spatial localization)와 같은 많은 바람직한 특성을 가지므로 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 웨이블릿 기술자는 곡선을 다양한 스케일의 성분으로 분해한다. 가장 거친 스케일 성분은 광역 근사 정보를 전달하는 반면, 보다 미세한 스케일 성분은 국부적인 상세 정보를 포함한다.In order to represent and extract features from shapes, various descriptors have been studied in the field of shape recognition and retrieval. Among them, wavelet descriptors are widely used because they have many desirable properties such as multi-resolution representation, invariance, uniqueness, stability, and spatial localization. These wavelet descriptors break the curve into components of various scales. The coarsest scale component carries broad approximation information, while the finer scale component contains local detail.
구체적으로, 수학식 1로 표현되는 시계방향의 닫힌 곡선 을 상정한다.Specifically, the clockwise closed curve represented by
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 정규화된 호 길이이고, 은 임의의 시작점 로부터 곡선을 따르는 호 길이이고, 은 전체 호 길이이다. 웨이블릿 변환을 매개 변수화된 좌표에 적용함으로써 다음과 같은 수학식을 얻을 수 있다.here, Is the normalized arc length, Is a random starting point Arc length along the curve from Is the total arc length. By applying the wavelet transform to the parameterized coordinates, the following equations can be obtained.
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
수학식 3은 스케일 에서의 근사 계수로 지칭된다.Equation 3 is the scale It is referred to as an approximation coefficient at.
[수학식 4][Equation 4]
수학식 4는 스케일 에서의 상세 신호로 지칭된다. 이때 인 경우 가장 미세한 스케일이 되며, 인 경우 가장 거친 스케일이 된다. 수학식 3, 4는 웨이블릿 도메인 상에서 상기 곡선을 표현하는 웨이블릿 기술자이다.Equation 4 is the scale It is referred to as the detailed signal in. At this time Is the finest scale, Is the roughest scale. Equations 3 and 4 are wavelet descriptors representing the curve on the wavelet domain.
한편, 상기 수학식 2에서 , , 및 은 웨이블릿 도메인으로 변환된 곡선 의 웨이블릿 계수(wavelet coefficient)이다. 여기서 곡선(curve)은 복수개의 정점(vertices)을 갖는 폴리곤 라인(polygon line)으로 이해해도 좋다.Meanwhile, in Equation 2 , , And Is a curve transformed into a wavelet domain Is the wavelet coefficient of. Here, the curve may be understood as a polygon line having a plurality of vertices.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명이 개시하는 라인 워터마킹 방법을 상세히 설명한다.The line watermarking method disclosed by the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
2. 워터마크 삽입 과정(S100) 2. Watermark embedding process (S100)
웨이블릿 기술자를 이용하여 삽입대상인 이미지(이하, '삽입대상 이미지') 내의 폴리곤 라인을 웨이블릿 변환한다(S101). 여기서 웨이블릿 기술자는 폴리곤 라인을 구성하는 정점에 적용된다.Using the wavelet descriptor, the polygon line in the image to be inserted (hereinafter, referred to as an “inserted image”) is wavelet transformed (S101). Here the wavelet descriptor is applied to the vertices that make up the polygon line.
다음으로 ±1값을 갖는 난수열을 바이폴라 워터마크로서 생성한다(S103). 바이폴라 워터마크는 제로 평균값(zero mean value) 및 단위 분산(unit variance)을 갖는다. 위와 같이 생성된 바이폴라 워터마크는 웨이블릿 기술자의 불변 속성을 이용하기 위해 상세 웨이블릿 계수(detailed wavelet coefficient)의 크기 내에 아래의 수학식 5와 같이 곱셈적으로 내장된다(S105).Next, a random number sequence having a value of ± 1 is generated as a bipolar watermark (S103). Bipolar watermarks have a zero mean value and unit variance. The bipolar watermark generated as described above is multiplied in the size of the detailed wavelet coefficient as shown in
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 는 폴리곤 라인 의 원(또는 최초) 웨이블릿 계수의 크기이며, 는 바이폴라 워터마크이고, 은 에 의해 워터마킹된 웨이블릿 계수의 크기이며, k=0, 1, …, N-1이고, 그리고 는 상기 바이폴라 워터마크의 강도(power)를 결정하는 팩터이다(이하, '강도 팩터'). 이때, 워터마킹된 곡선의 웨이블릿 기술자 크기는 음수가 아니어야 하므로(non-negative), 강도 팩터()는 1보 다 작아야 한다.here, The polygon line The magnitude of the circle (or first) wavelet coefficient of, Is a bipolar watermark, silver Is the magnitude of the wavelet coefficient watermarked by k = 0, 1,. , N-1, and Is a factor that determines the power of the bipolar watermark (hereinafter, 'intensity factor'). Since the wavelet descriptor size of the watermarked curve should be non-negative, the intensity factor ( ) Must be less than 1.
상기한 바와 같이 바이폴라 워터마크 를 삽입한 후, 웨이블릿 계수 를 역 웨이블릿 변환(inverse wavelet transform)하여, 삽입대상 이미지에 워터마킹된 폴리곤 라인 을 반영한다(S107).Bipolar watermark as described above After inserting the wavelet coefficients Inverse wavelet transform to polygon lines watermarked in the image to be inserted Reflect this (S107).
3. 워터마크 검출 과정(S200) 3. Watermark Detection Process (S200)
먼저, 웨이블릿 기술자를 이용하여 검출대상인 이미지(이하, '검출대상 이미지') 내 폴리곤 라인 을 웨이블릿 변환한다(S201). 기지의 값인 바이폴라 워터마크(제S100 과정에서 이용된 와 웨이블릿 계수의 크기 간의 상관값(, correlation)을 상관값의 평균()로 나누어 정규화된 상관값()를 구한다(S203, S205). First, using a wavelet descriptor, a polygon line in an image to be detected (hereinafter referred to as an 'detection target image') The wavelet transform is performed (S201). Known bipolar watermark (used in step S100) And the magnitude of the wavelet coefficients Correlation value between , correlation) is the mean of the correlation values ( Divided by) ) Is obtained (S203, S205).
이 정규화된 상관값이 임계값보다 큰 값을 가지는지 여부를 판단한다(S207). 여기서, 임계값은 실험에 의하여 구한 오차 확률을 고려하여 0과 1사이의 값을 선택하게 된다. 정규화된 상관값()이 임계값보다 큰 경우, 폴리곤 라인 에는 바이폴라 워터마크 가 포함된 것으로 판단한다(S209). It is determined whether this normalized correlation value has a value larger than the threshold value (S207). Here, the threshold value is selected between 0 and 1 in consideration of the error probability obtained by the experiment. Normalized correlation value ( ) Is greater than the threshold, the polygon line The Bipolar Watermark It is determined that the included (S209).
본 과정을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at this process in more detail as follows.
[수학식 6][Equation 6]
위 수학식 6은 앞서 언급한 상관값 를 정의하고 있다. 만약 폴리곤 라인 이 (여기서, )으로 워터마킹되었다면, 상기 수학식 6은 다음과 같이 정리된다.Equation 6 is the correlation value mentioned above It defines. If the polygon line this (here, Equation 6 is summarized as follows.
[수학식 7][Equation 7]
반대로, 폴리곤 라인 이 로 워터마킹되었다면, 수학식 6은 다음과 같이 표현된다.Conversely, polygon lines this Equation 6 is expressed as follows.
[수학식 8][Equation 8]
또한, 및 가 독립적임과 아울러 동일하게 분포된 무작위 변수이며, 또한 가 제로 평균값을 가지고 있다고 가정하면, 상관값 의 평균 는 아래와 같다.Also, And Are independent and equally distributed random variables, Is a zero mean value, the correlation Average of Is shown below.
[수학식 9][Equation 9]
본 발명에서는 상기 상관값 를 평균 로 나누어, 상관값 를 [0, 1]의 범위 내로 정규화한다. 이러한 경우, 정규화된 상관값 은 가 된다.In the present invention, the correlation value Average Divided by Normalize to within the range of [0, 1]. In this case, the normalized correlation value silver Becomes
한편, 본 발명은 블라인드 워터마킹을 기반으로 하고 있다. 따라서 워터마크 검출 과정에서 원 폴리곤 라인의 웨이블릿 계수 를 모르는 상태이다. 그러나 가 제로 평균값을 가지고 있다는 가정 하에서는 다음의 수학식이 만족된다.Meanwhile, the present invention is based on blind watermarking. Therefore, wavelet coefficients of the original polygon line during watermark detection I do not know. But Assuming that has a mean value of zero, the following equation is satisfied.
[수학식 10][Equation 10]
다시 말해서, 인 이상적인 경우에 정규화된 상관값 는 1이 된다. 즉, 정규화된 상관값 의 값이 1이라면, 폴리곤 라인 에는 바이폴라 워터마크 가 삽입되어 있는 것이다. 여기서, 정규화된 상관값 는 가해지는 공격에 의해 값이 1보다 작아지는 경우가 발생하게 된다. 따라서 앞서 언급한 임계값이 고려되며, 이는 공격과 그에 해당하는 에러 확률을 실험적으로 계산하여 정하게 된다. 다시 말해, 가 이 임계값보다 큰 경우, 워터마크 가 삽입된 것이고, 가 임계값보다 작은 경우, 워터마크 가 삽입되지 않은 것이다.In other words, Normalized Correlation Values for Ideal Cases Becomes 1 That is, the normalized correlation value If is a value of 1, then the polygon line The Bipolar Watermark Is inserted. Where the normalized correlation value Is a value less than 1 due to the attack. Therefore, the aforementioned threshold is considered, which is determined by experimentally calculating the attack and the corresponding error probability. In other words, Is greater than this threshold, the watermark Is inserted, Is less than the threshold, the watermark Is not inserted.
한편, 상술한 본 발명의 라인 워터마킹 방법은 그 각 과정(S100, S200)의 기능을 실행하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록매체를 통해 구현될 수도 있다.Meanwhile, the above-described line watermarking method of the present invention may be implemented through a program for executing the functions of the processes S100 and S200 or a recording medium on which the program is recorded.
4. 'RST 공격'과 '국부변형 공격' 4. 'RST attack' and 'local deformation attack'
폴리곤 라인에 대한 RST 공격은, 전술한 바와 같이 웨이블릿 계수의 변형을 통해 이루어질 수 있다. 이하, 회전 공격(rotation attack), 스케일링 공격(scaling attack), 이동 공격(translation attack), 그리고 국부변형 공격(local deformation attack)에 대해 차례로 살펴본다.The RST attack on the polygon line can be made through modification of the wavelet coefficients as described above. Hereinafter, a rotation attack, a scaling attack, a translation attack, and a local deformation attack will be described.
4.1. 스케일링 공격 4.1. Scaling attacks
폴리곤 라인의 스케일링은 다음의 수학식 11로 표현된다.The scaling of the polygon line is represented by the following equation (11).
[수학식 11][Equation 11]
위 수학식 11은 웨이블릿 변환의 선형성을 이용함으로써, 수학식 3, 4에 의해 주어진 웨이블릿 계수 , , 및 에 동일 스케일링 팩터 가 스케일링된다는 것을 의미한다.Equation 11 above uses the linearity of the wavelet transform, thereby providing a wavelet coefficient given by Equations 3 and 4. , , And Same scaling factor Means that is to be scaled.
한편, 상기 웨이블릿 계수의 극좌표(polar coordinates) 관계는 다음의 수학식 12 및 13과 같다.Meanwhile, the polar coordinates relationship of the wavelet coefficients is expressed by Equations 12 and 13 below.
[수학식 12][Equation 12]
[수학식 13][Equation 13]
수학식 12 및 13을 살펴보면, 에 의해 스케일링되더라도, 위상은 바뀌지 않는다는 것을 알 수 있다.Looking at Equations 12 and 13, It can be seen that even if scaled by, the phase does not change.
여기서, 를 원 폴리곤 라인의 웨이블릿 계수라 하면, 로 스케일링된 폴리곤 라인에서 웨이블릿 계수의 크기는 이다. 그리고 스케일링된 폴리곤 라인에 대한 상관값 는 다음과 같다.here, If is the wavelet coefficient of the original polygon line, For polygon lines scaled by, the magnitude of the wavelet coefficient to be. And correlation values for scaled polygon lines Is as follows.
[수학식 14][Equation 14]
또한, 정규화된 상관값 는 다음과 같다.In addition, the normalized correlation value Is as follows.
[수학식 15][Equation 15]
위 수학식 15에서 정규화된 상관값 는 앞서 살펴본 와 동일하다. 왜냐하면, 분자 와 분모가 모두 에 의해 곱해지기 때문이다. 따라서 본 발명의 라인 워터마킹 방법은 스케일링 공격에 강건하다는 것을 알 수 있다.Normalized correlation value in
4.2. 이동 공격 4.2. Moving attack
폴리곤 라인에 대한 변위는 오직 근사 계수(approximation coefficient)에만 영향을 미친다. 이동은 다음의 수학식 16으로 정리된다.The displacement on the polygon line only affects the approximation coefficient. The movement is summarized by the following equation (16).
[수학식 16][Equation 16]
[수학식 17][Equation 17]
그리고, 상세 신호의 웨이블릿 계수 , 에 관한 극좌표 관계는 다음과 같다.And wavelet coefficient of the detail signal. , The polar coordinate relationship for is
[수학식 18]Equation 18
[수학식 19][Equation 19]
즉, 본 발명의 라인 워터마킹 방법은 상세 계수를 이용하고 있고, 그 계수들은 이동 시에 불변이므로 이동 공격에 강건하다.That is, the line watermarking method of the present invention uses the detailed coefficients, and the coefficients are invariant in the movement and thus are robust to the movement attack.
4.3. 회전 공격 4.3. Spinning attack
중심을 선회점(pivot point)으로 한 상태에서 반시계 방향의 각도 만큼 회전한 폴리곤 라인에 관해서는 다음과 같이 표현된다.Counterclockwise angle with center pivot point Regarding the polygon lines rotated by much, they are expressed as follows.
[수학식 20][Equation 20]
[수학식 21][Equation 21]
상기와 같은 회전은 극좌표로 표현하고, 또한 상세 신호의 웨이블릿 계수에 대해서 아래의 수학식 22로 유도하는 것이 편리하다.Such rotation is expressed in polar coordinates, and it is convenient to derive the wavelet coefficient of the detailed signal by the following equation (22).
[수학식 22][Equation 22]
위 수학식 22를 살펴보면, 회전이 이루어지더라도 웨이블릿 기술자의 크기에는 영향을 미치지 않는다. 따라서 본 발명의 라인 워터마킹 방법은 회전 공격에 대해 강건하는 것을 알 수 있다.Looking at Equation 22, even if the rotation is made does not affect the size of the wavelet descriptor. Therefore, it can be seen that the line watermarking method of the present invention is robust against rotational attack.
4.4. 국부변형 공격 4.4. Local deformation attack
웨이블릿 기술자는 폴리곤 라인(곡선)의 형상에서의 작은 차이가 그 표현에서의 작은 차이에 상응하며 또는 그 반대도 같다는 것을 의미하는 안정성 특성을 갖는다. 이를 일반화시키기 위해 자승적분 가능한 함수(square-integrable functions) 및 이에 대응하는 웨이블릿 프레임 표현을 고려해 본다. The wavelet descriptor has a stability characteristic, meaning that a small difference in the shape of the polygon line (curve) corresponds to a small difference in its representation or vice versa. Square-integrable functions to generalize this And a wavelet frame representation corresponding thereto.
[수학식 23][Equation 23]
상기 수학식 23의 함수가 내의 프레임을 구성하도록 를 선택함으로써, 인 경우에는 아래의 수학식 24를 얻을 수 있다.The function of Equation 23 is To organize the frames within By selecting In the case of the following equation (24) can be obtained.
[수학식 24][Equation 24]
웨이블릿 표현의 유클리디언 놈(2-norm)은 아래와 같이 정의된다.The Euclidean norm (2-norm) of the wavelet expression is defined as
[수학식 25][Equation 25]
두 표현이 서로 유사(close)하다면, 역으로 이들이 표현하는 곡선(폴리곤 라인)들 또한 유사할 것이라는 것은 쉽게 이해된다. 안정성 척도의 중요성은, 곡선의 형상에서의 약간의 변화가 그 웨이블릿 표현에서의 커다란 변화를 야기하지 않을 것이며, 그 결과 웨이블릿 표현은 국부적 변형에 대해 안정적이라는 것을 보장해준다는 것이다. 반면에, 푸리에 기술자의 기본 함수는 주기적임과 아울러 광역적(공간에서 충분히 국부적이 아님)인 정현(sine) 곡선이어서 하나의 계수의 작은 섭동(perturbation)이 형상의 전체 윤곽에 영향을 미치게 된다. 그것은 형상에서의 작은 변화도 또한 전체 계수에 영향을 미칠 것이라는 것을 의미한다.If the two representations are close to each other, it is readily understood that the curves (polygon lines) they represent will also be similar. The importance of the stability measure is that slight changes in the shape of the curve will not cause large changes in the wavelet representation, as a result ensuring that the wavelet representation is stable against local deformation. On the other hand, the basic function of a Fourier descriptor is a sine curve that is both periodic and wide (not sufficiently local in space), so that a small perturbation of one coefficient affects the overall contour of the shape. That means that small changes in shape will also affect the overall modulus.
5. 실험예 5. Experimental Example
도 3에 도시된 실험 이미지 내의 폴리곤 라인은 1,744개의 정점들(vertices)을 갖는 폴리곤 라인이다. 도 3에서 (a)는 워터마킹되기 전의 이미지이며, (b)는 워터마킹 된 후의 이미지이다. 양자의 차이는 육안으로 식별되기 어렵다.The polygon line in the experimental image shown in FIG. 3 is a polygon line with 1,744 vertices. In FIG. 3, (a) is an image before watermarking, and (b) is an image after watermarking. The difference between the two is difficult to visually identify.
5.1. RST 공격 5.1. RST attack
기하학적 왜곡에 대한 본 방법의 강건성을 증명하기 위해서, 워터마킹된 폴리곤 라인을 갖는 벡터 그래픽 이미지에 RST 공격을 적용했다. 그리고 몇 개의 키(key)를 이용하여 테스트했으며, 부정확한 키를 갖는 1,000개의 워터마크 검출(좌측)과 정확한 키를 갖는 1000개의 워터마크 검출의 정규화된 상관성(correlator)에 관한 실험상 분포가 도 4의 (a)에 도시되어 있다.To demonstrate the robustness of the method to geometric distortion, an RST attack was applied to vector graphic images with watermarked polygon lines. The experimental distribution of the normalized correlator of 1,000 watermark detections (left) with incorrect keys and 1000 watermark detections with correct keys was tested using several keys. 4 (a).
x축 상으로 -100 픽셀만큼, y축 상으로 200 픽셀만큼 폴리곤 라인을 이동한 후의 실험상 분포는 도 4의 (b)에 도시되어 있다. 0.5배 스케일링 및 30도 회전 이후의 실험상 분포는 도 4의 (c) 및 도 4의 (d)에 각각 도시되어 있다.The experimental distribution after moving the polygon line by -100 pixels on the x-axis and 200 pixels on the y-axis is shown in FIG. 4B. Experimental distribution after 0.5-fold scaling and 30 degree rotation is shown in FIGS. 4C and 4D, respectively.
RST 공격에 대해, 본 발명에 따른 라인 워터마킹 방법의 실험상 분포는 잘 분리된 확률 분포 함수(well separated probability-distribution-function, PDF)를 나타낸다. 거짓 오차 확률 문턱값(false error probability threshold)을 신중하게 선택함으로써, 본 방법에 따른 라인 워터마킹 방법은 극히 낮은 검출 오차 및 양호한 검출 성능을 발생시킬 것이다. 그 결과는 이들 RST 공격에 대한 강건성을 뒷받침해준다.For RST attacks, the experimental distribution of the line watermarking method according to the present invention represents a well separated probability-distribution-function (PDF). By carefully selecting the false error probability threshold, the line watermarking method according to the present method will generate extremely low detection error and good detection performance. The results support the robustness against these RST attacks.
5.2. 국부변형 공격 5.2. Local deformation attack
국부적 변형에 대한 강건성을 증명하기 위해서, 도 5에 도시된 바와 같이 워터마킹된 폴리곤 라인의 국부적인 부분을 변경했다. 도 5의 (a)에서 (150, 50) 주위의 대략 10%의 인접 정점들을 x축 상으로 -20 픽셀만큼, y축 상으로 +20 픽셀만큼 이동시켰다. 이와 같이 변경된 부분은 도 5의 (b)에서 화살표로 지칭되고 있다.In order to prove robustness to local deformation, the local portion of the watermarked polygon line was modified as shown in FIG. 5. In FIG. 5A, approximately 10% of adjacent vertices around (150, 50) were moved by -20 pixels on the x axis and by +20 pixels on the y axis. The modified part is referred to as an arrow in FIG. 5 (b).
푸리에 기술자를 사용하는 방법에 의해 워터마킹된 폴리곤 라인도 동일한 방식으로 변경되었다.The watermarked polygon lines were changed in the same way by using the Fourier descriptor.
웨이블릿 기술자를 사용하는 본 발명에 따른 방법과 푸리에 기술자를 사용하는 방법으로부터의 실험상 분포가 도 5의 (c) 및 도 5의 (d)에 각각 도시되어 있다. 웨이블릿 기술자를 사용하는 본 발명에 따른 방법의 상관성 PDF는 잘 분리되어 있다는 것을 확인할 수 있다.Experimental distributions from the method according to the invention using wavelet descriptors and the method using Fourier descriptors are shown in FIGS. 5 (c) and 5 (d), respectively. It can be seen that the correlation PDF of the method according to the invention using wavelet descriptors is well separated.
정확한 부분 및 부정확한 부분의 정규화된 평균 상관값은 각각 0.8306 및 0.0016이었다. 그러나 푸리에 기술자를 사용하는 방법에 따른 검출 성능은 본 발명만큼 양호하지 않았다. 정확한 부분 및 부정확한 부분의 정규화된 평균 상관값은 각각 0.1638 및 0.0016이었다. 상관 출력에 대한 이들 분포는 국부변형 공격에 대해서, 본 발명의 워터마킹 방법이 푸리에 기술자를 사용하는 방법보다 효율적이라는 주장을 뒷받침해준다.Normalized mean correlation values for the correct and inaccurate portions were 0.8306 and 0.0016, respectively. However, the detection performance according to the method using the Fourier descriptor was not as good as the present invention. The normalized mean correlation values for the correct and inaccurate portions were 0.1638 and 0.0016, respectively. These distributions of correlation output support the assertion that for localized attack, the watermarking method of the present invention is more efficient than the method using Fourier descriptors.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 라인 워터마킹 방법을 보인 개략 흐름도.1 and 2 are schematic flowcharts showing a line watermarking method according to the present invention;
도 3은 워터마킹되기 전의 실험 이미지와 워터마킹된 후의 실험 이미지.3 is an experimental image before watermarking and an experimental image after watermarking.
도 4는 부정확한 키 및 정확한 키를 갖는 1,000개의 워터마킹된 폴리곤 라인에 대한 정규화된 상관성 출력의 실험상 확률 분포도.4 is an experimental probability distribution plot of normalized correlation output for 1,000 watermarked polygon lines with incorrect keys and correct keys.
도 5는 워터마킹된 라인, 국부적으로 변형된 라인, 그리고 부정확한 키 및 정확한 키를 이용하여 워터마킹된 1,000개의 폴리곤 라인의 정규화된 상관성 출력의 실험상 확률 분포도.5 is an experimental probability distribution plot of normalized correlation output of watermarked lines, locally modified lines, and 1,000 polygon lines watermarked using incorrect and correct keys.
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US20030208679A1 (en) | 2000-12-22 | 2003-11-06 | Lopez Vazquez Carlos Manuel | Method of inserting hidden data into digital archives comprising polygons and detection methods |
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KR20060130020A (en) * | 2003-09-22 | 2006-12-18 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Watermarking of multimedia signals |
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---|---|---|---|---|
JP2000082156A (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-21 | Osamu Kanai | Method for embedding electronic information data and method for extracting, device for embedding electronic information data and device for extracting, and storage medium recording program for the same method |
US20030208679A1 (en) | 2000-12-22 | 2003-11-06 | Lopez Vazquez Carlos Manuel | Method of inserting hidden data into digital archives comprising polygons and detection methods |
KR20060130020A (en) * | 2003-09-22 | 2006-12-18 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Watermarking of multimedia signals |
JP2005269244A (en) | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Ricoh Co Ltd | Information embedding device and information embedding method, information extracting device and information extracting method, information embedding/extracting system, program, and recording medium |
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