KR100973743B1 - 비디오 워터 마킹 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비디오 워터 마킹 방법에 관한 것이다. 본 발명의 비디오 워터 마킹 방법은, 입력되는 비트스트림의 적어도 일부를 파싱하는 단계와, 파싱된 비디오 스트림 중 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 추출하는 단계와, 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 간단하면서 강력하게 워터 마크를 삽입 및 검출하는 것이 가능해진다.
비디오, 워터 마크, 주파수 변환 계수, 양자화 매트릭스

Description

비디오 워터 마킹 방법{Method for watermarking video}
본 발명은 비디오 워터 마킹 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단하면서 강력하게 워터 마크의 삽입 및 검출이 가능한 비디오 워터 마킹 방법에 관한 것이다.
디지털 멀티미디어의 암호화 및 워터마크(watermark) 기술은 모두 디지털 정보 저작권을 보호하기 위한 기술이지만 차이가 있다.
디지털 암호화란 어떠한 등식이나 알고리즘(algorithm)에 따라 읽을 수 있는 정보(plaintext,평문)를 이해할 수 없는 정보(ciphertext, 암호문)로 변환하는 과정 또는 디지털 형태로 저장된 데이터를 알고리즘을 사용하여 이해할 수 없는 코드로 변환시키는 방법이다.
현재 가장 많이 쓰는 공개키 암호기술은 소인수분해의 난해함을 이용한 RSA(Rivast-Shamir-Adleman)방식이 있고 비공개키 암호기술은 DES(Data Encryption Standard) 및 AES(Advanced Encryption Standard) 등이 있다. 암호기술을 이용한 인증은 사용자의 정당성과, 정보가 정당한지의 여부를 판단하는 것이 주된 목적이다.
디지털 워터마크(watermark)는 특정 워터마크를 디지털 미디어의 훼손 없이 삽입하고 추출하는 기술로서, 원 저작물의 진본 여부를 가리는 수단 이외에도 권리 없는 복제의 추적 등을 목적으로 한다. 이것은 멀티미디어의 종류 및 그 목적에 따라서 매우 다양한 형태의 응용이 가능하다.
요컨대, 디지털 미디어의 암호화는 해당 미디어 자체를 보거나 들을 수 없게 만드는 데 반해, 디지털 미디어 워터마크는 해당 미디어 자체를 즐기는 것은 가능하나, 권한을 가진 자가 미디어 내부에 또 다른 정보를 권한이 없는 사용자가 알 수 없도록 삽입한다는 것이다.
디지털 워터마크는 오디오, 텍스트, 정지영상, 동영상 등에 모두 삽입될 수 있으며 다음과 같은 조건을 만족해야 한다. 미디어를 즐기려는 사람이 워터마크의 삽입 여부를 인지하기 힘들어야 하며(imperceptible), 권한 없는 사람에 의해서 워터마크가 추출되거나 제거될 수 없어야 하고(inseparable), 워터마크를 제거하려는 의도적 또는 비의도적인 공격 이후에도 워터마크가 크게 훼손되지 않고 남아 있어야 한다(robustness).
최근에는 극장에서 상영하고 있는 영화를 극장 관객이 캠코더(camcorder)로 촬영하고 배포하는 행위로 영화 제공 업자들에게 막대한 피해가 돌아가는 일이 많은데, 이를 막기 위해서 극장 정보 및 시간 등을 상영되는 영화에 삽입하여 불법으로 배포된 영상으로부터 워터마크를 추출하고 이를 추적할 수 있게 하는 기술들이 개발되어 상용화되고 있다.
이러한 기술의 대부분은 원 영상 또는 완전히 디코딩(decoding)된 영상에 watermark를 삽입하는 방법을 이용하는 것으로 알려져 있다.
이와 같은 캠코더(camcorder)에도 살아남는 워터마크를 삽입하기 위해서는 비디오의 ADC, DAC, 절삭(cropping), 리샘플링(re-sampling), 로테이션(rotation), 디더링(dithering), 양자화(quantization), 스케일링(scaling), 재부호화(re-compression) 등의 공격 이후에도 워터마크가 남아 있어야 하는데 이것은 현존하는 거의 대부분의 공격(attack)을 모두 고려해야 하는 상황으로서 대단히 어려운 과정이라고 할 수 있다.
본 발명의 목적은, 간단하면서 강력하게 워터 마크의 삽입 및 검출이 가능한 비디오 워터 마킹 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비디오 워터 마킹 방법은, 입력되는 비트스트림의 적어도 일부를 파싱하는 단계와, 파싱된 비디오 스트림 중 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 추출하는 단계와, 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입하는 단계를 포함한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비디오 워터 마킹 방법은, 복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene) 변화를 검출하는 단계와, 씬 변화가 검출되는 경우에, 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 압축된 비트스트림을 입력받아, 완전한 디코딩을 거치지 않더라도 일부 신택스 요소의 파싱을 수행하여, 주파수 변환 계수를 변경하거나, 양자화 매트릭스의 특정 성분을 수정함으로써, 간단히 그리고 강력하게 워터마크를 삽입할 수 있게 된다.
특히, 주파수 변환 계수의 dc 값 또는 ac 값의 크기 또는 비율을 변경함으로써, 워터마크의 삽입이 용이하며, 또한 더 높은 확률로 워터마크를 검출할 수 있다.
결국, 압축된 비디오 비트스트림에 대해서 권한을 가진 자가 실시간으로 워터마크를 삽입하여, 권한 없는 자가 해당 영상을 불법으로 촬영, 복제 및 유통시켰을 때, 후에 해당 영상물을 입수하여 이의 유통 및 배포 경로 등을 추적할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴본다.
도 1은 전체 영상에서 8x8 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 1은 전체 영상(110) 중 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환된 8x8 블록(120)을 보여준다. 이러한 DCT 변환된 8x8 블록(120)은 MPEG에서 단위 DCT 블록으로 사용된다. 한편, H.264에서는 8x8 블록은 물론 4x4 블록이 단위 DCT 블록으로 사용된다.
한편, 이러한 DCT 변환은, 영상을 주파수 성분 별로 분해하여 저주파 및 고주파 신호로 나누는 직교 변환의 하나이다. DCT 변환 후에, 양자화를 수행하여 고주파 영역의 정보를 0으로 하여 부호화하게 된다. 이러한 고주파 영역의 정보는 복호화시에 복구되지 않게 되며, 대부분의 영상 부호화 규격은 이러한 손실 압축 기법을 사용한다.
한편, MPEG의 경우에, 8x8 블록 대한 양자화 매트릭스(quantization matrix)를 전송하고, 슬라이스(slice), 매크로 블록(macroblock)에서는 양자화값(quantization value)을 전송한다. 양자화 매트릭스(quantization matrix)와 양자화값(quantization value)을 이용하여 양자화 및 역양자화가 수행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 워터 마킹 방법을 도시하는 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 입력되는 비트스트림의 적어도 일부를 파싱한다(S210). 압축된 비디오 비트스트림을 입력받아 신택스 파싱(syntax parsing) 과정을 거친다. 예를 들어, 엔트로피 복호화 과정을 거칠 수 있다.
다음, 파싱된 비트스트림 중 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 추출한다(S220). 파싱된 비트스트림 내의 비디오 코딩에 대해 역양자화 및 역변환 등의 과정을 주파수 변환 계수를 추출한다. 또한, 파싱된 비트스트림 내의 비디오 코딩을 위한 부가 정보를 복호화화여 양자화 매트릭스를 추출한다.
이때, 후술하는 워터 마크 삽입의 대상이, 인트라 블록인지, 인터 블록인지에 따라 달라질 수 있다. 또는 특정치를 넘는 움직임 벡터를 갖는 매크로 블록에만 워터 마크를 삽입하는 것도 가능하다.
워터 마크 삽입의 대상이 아닌, 복호화된 비트스트림 성분에 대해서는 별도의 복호화 과정을 수행하지 않는 것이 바람직하다.
예를 들어, 워터 마크 삽입의 대상이 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스인 경우, 비트스트림 내의 그 외 신택스 요소(syntax element)들에는 상술한 파싱 단계, 역양자화, 역변환 단계 등이 수행되지 않는 것이 바람직하다.
다음, 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입한다(S230). 삽입되는 워터 마크는, 다양한 형태로 삽입되는 것이 가능하나, 본 발명에서는 주파수 변환 계수의 dc 값, ac 값을 변형하거나, 양자화 매트릭스 값을 변형하는 것을 예시한다. 워터 마크 삽입에 대한 다양한 실시예는 도 4 이하를 참조하여 후술한다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 도 3의 비디오 워터 마킹 방법은, 삽입되는 워터 마크의 강도(strength)를 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 강도(strength)에 따라서 워터 마크를 달리 삽입한다는 의미는 주파수 변환 계수(coefficient) 변형의 정도 또는 양자화 매트릭스(quantization matrix)의 변형 정도를 의미한다. 이와 같은 과정을 거치는 이유는 화질의 열화를 최소화하고, 그 변형의 정도가 미세하여야 하기 때문이다.
한편, 도 3의 비디오 워터 마킹 방법은, 삽입된 워터 마크와, 상술한 바와 같이, 파싱 단계, 역양자화, 역변환 단계 등이 수행되지 않은 비트스트림 내의 신택스 요소(syntax element)들을 재결합하여, 최종적으로 새로운 비트스트림으로 다 시 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 3은 씬(scene)을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene) 단위로 워터 마크를 삽입하는 것이 바람직하다.
종래에는, GOP 기반의 워터마크 삽입을 수행하였으나, 이는 비디오 비트스트림의 GOP의 길이가 가변적일 뿐만 아니라, 재압축(re-compression), frame rate conversion 등의 공격이 있을 때, GOP 길이가 유지되기 힘들어, 결국, 워터 마크를 검출하기가 어려운 단점이 있었다.
그러나 씬(scene)을 기준으로 워터 마크를 삽입하게 되면, 해당 씬(scene)을 전부 없애는 공격을 하지 않는 한, 워터 마크가 그대로 남게 되고, 워터 마크 검출도 용이하게 된다.
여기서, 씬(scene)이 변한다는 것은 페이드 아웃(fade out), 페이드 인(fade in), 하드 컷(hard cut) 등의 다양한 형태로 나타날 수 있는데, 본 발명에서는 씬(scene)의 밝기 정도가 소정치(TH_DC) 이상으로 변하는 경우라고 정의한다.
즉, 씬(scene)의 밝기 정도가 현재 씬(scene)의 평균값보다 소정치(TH_DC) 이상으로 변하게 되면, 다른 씬(scene)으로 판단하는 것이다.
이와 같이, 영상의 평균 밝기 정도의 변화는 워터마크를 깨려는 다양한 공격에서도 대체로 유지되기 때문에, 밝기 정보를 이용하여 씬(scene) 마다 워터 마크를 삽입하는 것은 강건(robust)하게 된다.
도 3은 밝기 평균의 차이에 따라, 씬 0(scene 0)와 씬 1(scene 1)을 구별하는 것을 보여준다. 씬 0(scene 0) 전체에 걸쳐 워터 마크 비트(Bit_wmi)로서 0 또는 1이 삽입될 수 있다. 또한, 씬 1(scene 1) 전체에 걸쳐 씬 0(scene 0)와 다른 워터 마크 비트(Bit_wmi)로서 0 또는 1이 삽입될 수 있다.
이와 같이 씬 단위로 삽입되는 워터 마크 비트(Bit_wmi)는, 미리 정해진 값일 수 있다. 예를 들어, 워터 마크 비트(Bit_wmi)로 ‘10’을 삽입하고자 하는 경우, 씬 0(scene 0) 전체에 워터 마크 비트(Bit_wmi)로 ‘1’을 삽입하고, 그 다음 씬 1(scene 1) 전체에 워터 마크 비트(Bit_wmi)로 ‘0’을 삽입할 수 있다. 이러한 워터 마크 비트(Bit_wmi)는, 예를 들어, 호텔이름, 방번호, 날짜 등의 요소에 의해 미리 정해진 값일 수 있다.
도 4는 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 4는 도 2의 워터 마킹 단계의 일 예를 도시한다. 먼저, 워터 마크 비트(Bit_wmi)의 값을 판별한다(S410).
이하에서는, 씬(scene) 변화가 검출되는 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’로 부호화되고, 씬(scene) 변화가 검출되지 않는 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된다고 가정한다.
이러한 워터 마크 비트(Bit_wmi)의 값을 판별함으로 인하여, 씬(scene) 변화가 검출되는지 여부를 판별할 수 있다.
씬(scene) 변화가 검출되는 경우, 즉 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’로 부호화된 경우, dc 계수값이 제1 dc 소정치 보다 큰지 여부를 판별한다(S415).
dc 계수 값이 제1 dc 소정치(TH1_DC) 보다 큰 경우,dc 계수 값을 소정치 만큼 증가시킨다(S420). dc 계수 값이 제1 dc 소정치(TH1_DC)보다 크면, 즉, 아주 밝으면 dc 계수 값을 소정치(D)만큼 크게, 즉, 더욱 더 밝게 변경한다.
다음, 씬(scene) 변화가 검출되지 않는 경우, 즉 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우, dc 계수값이 제2 dc 소정치 보다 작은지 여부를 판별한다(S425).
dc 계수 값이 제2 dc 소정치(TH2_DC) 보다 작은 경우, dc 계수 값을 소정치 만큼 감소시킨다(S430). dc 계수 값이 제2 dc 소정치(TH2_DC)보다 작으면, 즉, 아주 어두우면 dc 계수 값을 소정치(D)만큼 작게, 즉, 더욱 더 어둡게 변경한다.
여기서, 제1 dc 소정치(TH1_DC), 제2 dc 소정치(TH2_DC), 소정치(D)는 동일한 씬(scene)을 구성하는 이전 및 현재 프레임의 영상 정보 등을 이용하여 적응적으로 변경하는 것이 가능하다.
이와 같이, 주파수 변환 계수의 dc 값을 일정 조건 하에서 변화시키는 것은, 사람 눈의 특성이 아주 밝은 부분을 조금 더 밝게 하거나 아주 어두운 부분을 더 어둡게 해도 알아차리기 힘들기 때문이다.
한편, 도면과 달리 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’로 부호화된 경우, 제425 단계(S425)가 수행되고, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우, 제415 단계(S415)가 수행되는 것도 가능하다.
또한, 제415 단계(S415)와 제425 단계(S425) 중 어느 하나만이 수행되는 것도 가능하다.
도 5는 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 워터 마크 비트(Bit_wmi)의 값을 판별한다(S510).
씬(scene) 변화가 검출되는 경우, 즉 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’로 부호화된 경우, dc 계수값이 제1 dc 소정치 보다 큰지 여부를 판별한다(S515).
dc 계수 값이 제1 dc 소정치(TH1_DC) 보다 큰 경우,dc 계수 값을 소정치 만큼 증가시킨다(S520). dc 계수 값이 제1 dc 소정치(TH1_DC)보다 크면, 즉, 아주 밝으면 dc 계수 값을 소정치(D)만큼 크게, 즉, 더욱 더 밝게 변경한다.
다음, 씬(scene) 변화가 검출되지 않는 경우, 즉 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우는, 도 4와 달리 별도의 dc 계수값 변경을 하지 않는다.
다음, 제515 단계(S515)단계에서, dc 계수 값이 제1 dc 소정치(TH1_DC) 작거나 같은 경우, 다시 dc 계수 값이 제2 dc 소정치 보다 작은지 여부를 판별한다(S525).
dc 계수 값이 제2 dc 소정치(TH2_DC) 보다 작은 경우, dc 계수 값을 소정치 만큼 감소시킨다(S530). dc 계수 값이 제2 dc 소정치(TH2_DC)보다 작으면, 즉, 아주 어두우면 dc 계수 값을 소정치(D)만큼 작게, 즉, 더욱 더 어둡게 변경한다.
여기서, 제1 dc 소정치(TH1_DC), 제2 dc 소정치(TH2_DC), 소정치(D)는 동일한 씬(scene)을 구성하는 이전 및 현재 프레임의 영상 정보 등을 이용하여 적응적으로 변경하는 것이 가능하다.
한편, 도면과 달리 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우, 제515 단계(S515)가 수행되는 것도 가능하다.
또한, 제515 단계(S515)와 제525 단계(S525) 중 어느 하나만이 수행되는 것도 가능하다.
상술한 도 4 및 도 5의 워터 마킹 방법은 원본 영상이 있는 경우에 적용이 가능하다. 즉, 원본 영상이 있는 경우, 원본 영상과 워터 마크 비트가 삽입된 영상의 씬(scene)을 구성하는 프레임들을 각각 비교하여 dc 계수값이 소정치(D) 만큼 증가 또는 감소하였는지를 판별하여 워터 마크 비트를 검출하는 것이 가능하다.
도 6은 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 6의 워터 마킹 단계는, 도 4의 워터 마킹 단계와 거의 유사하나, 다만 제620 단계(S620)에서 dc 계수값을 누적하여 증가시키고, 제630 단계(S630)에서 dc 계수값을 누적하여 감소시킨다는 점에서 그 차이가 있다. 다른 단계(S610,S615,S625)에 대해서는 그 설명을 생략한다.
한편, 도면과 달리 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’로 부호화된 경우, 제625 단계(S625)가 수행되고, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우, 제615 단계(S615)가 수행되는 것도 가능하다.
또한, 제615 단계(S615)와 제625 단계(S625) 중 어느 하나만이 수행되는 것도 가능하다.
도 6의 워터 마킹 방법은 원본 영상이 없는 경우에 적용이 가능하다. 즉, 원본 영상이 없는 경우, dc 계수값이 각 씬(scene)에서 프레임 별로 누적적으로 상승하는지 또는 감소하는지를 판별하여 워터 마크 비트를 검출하는 것이 가능하다.
도 7은 도 6의 워터 마킹 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 씬 0(scene 0)의 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’인 것으로 가정하고, 씬 1(sccne 1)의 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’인 것으로 가정한다.
도 6과 같이, 씬 0(scene 0)의 경우에, dc 계수값이 제1 dc 소정치(TH1_DC) 보다 큰 경우, dc 계수값을 프레임 별로 소정치(D) 만큼 누적적으로 증가시킨다.
다음, 씬 1(scene 1)의 경우에, dc 계수값이 제2 dc 소정치(TH2_DC) 보다 작은 경우, dc 계수값을 프레임 별로 소정치(D) 만큼 누적적으로 감소시킨다.
도 8은 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 도 8의 워터 마킹 단계는, 도 5의 워터 마킹 단계와 거의 유사하나, 다만 제820 단계(S820)에서 dc 계수값을 누적하여 증가시키고, 제830 단계(S830)에서 dc 계수값을 누적하여 감소시킨다는 점에서 그 차이가 있다. 다른 단계(S810,S815,S825)에 대해서는 그 설명을 생략한다.
한편, 도면과 달리 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우, 제815 단계(S515)가 수행되는 것도 가능하다.
또한, 제815 단계(S815)와 제825 단계(S825) 중 어느 하나만이 수행되는 것도 가능하다.
도 8의 워터 마킹 방법은 원본 영상이 없는 경우에 적용이 가능하다. 즉, 원본 영상이 없는 경우, dc 계수값이 각 씬(scene)에서 프레임 별로 누적적으로 상승하는지 또는 감소하는지를 판별하여 워터 마크 비트를 검출하는 것이 가능하다.
도 9는 도 8의 워터 마킹 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하여 설명하면, 씬 0 및 2(scene 0, 2)의 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’인 것으로 가정하고, 씬 1 및 3(sccne 1, 3)의 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’인 것으로 가정한다.
도 8과 같이, 씬 0(scene 0)의 경우에, dc 계수값이 제1 dc 소정치(TH1_DC) 보다 큰 경우, dc 계수값을 프레임 별로 소정치(D) 만큼 누적적으로 증가시킨다.
다음, 씬 1(scene 1)의 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’이므로, 별도의 dc 계수값을 변경하지 않고 최종값을 유지한다.
다음, 씬 2(scene 2)의 경우에, dc 계수값이 제2 dc 소정치(TH2_DC) 보다 작은 경우, dc 계수값을 프레임 별로 소정치(D) 만큼 누적적으로 감소시킨다.
다음, 씬 3(scene 3)의 경우에, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’이므로, 별도의 dc 계수값을 변경하지 않고 최종값을 유지한다.
도 10은 주파수 변환 블록을 설명하는 도면이다.
도면을 참조하면, 주파수 변환 블록(DCT 블록, 유사 DCT 블록)은, 블록 내의 ‘0’을 제외한 영역이 ac 계수들을 갖는다.
일반적으로, 주파수 변환 블록은 양자화 과정을 거쳐 고주파 성분이 제거되어, 고주파 성분의 주파수 변환 계수는 거의 존재하지 않게 된다. 즉, 주파수 변환 블록에서 최우상측 7번과 최좌하측 56번을 직선으로 연결하는 경우, 우측 하단부는 높은 성분의 주파수를 갖는 영역이고, 좌측 상단부는 낮은 성분의 주파수를 갖는 영역으로 구분된다.
한편, 최좌상측 0번과 최우하측 63번을 직선으로 연결하는 경우, 우측 상단부는 수평 성분의 주파수를 갖는 영역이고, 좌측 하단부는 수직 성분의 주파수를 갖는 영역으로 구분된다.
여기서, 0, 9, 18, 27, 36, 45, 54 그리고 63번은 수평 성분과 수직 성분을 균일하게 포함하게 되므로, ac 계수값 변환시 이 부분을 이용하지 않는 것으로 한다.
본 발명에서는, 수평성분을 구성하면서 저주파 성분을 많이 포함하는 부분을 HCB (Horizontal Coefficient Big)라고 정의한다. 도면에서는 제1 수평 ac 계수들, 즉 1~6번의 주파수 변환 계수(coefficient)의 합이 HCB에 해당하는 것으로 도시한다.
또한, 수평성분을 구성하면서 고주파 성분을 많이 포함하는 부분을 HCS (Horizontal Coefficient Small)라고 정의한다. 도면에서는 제2 수평 ac 계수들, 즉 10~13, 19~20의 주파수 변환 계수(coefficient)의 합이 HCS에 해당하는 것으로 도시한다.
또한, 수직성분을 구성하면서 저주파 성분을 많이 포함하는 부분을 VCB (Vertival Coefficient Big)라고 정의한다. 제1 수직 ac 계수들 ,즉 8, 16, 24, 32, 40, 48번의 주파수 변환 계수(coefficient)의 합이 VCB에 해당하는 것으로 도시한다.
또한, 수직성분을 구성하면서 고주파 성분을 많이 포함하는 부분을 VCS (Vertical Coefficient Small)라고 정의한다. 제2 수직 ac 계수들, 즉 17, 25, 26, 33, 34, 41번의 주파수 변환 계수(coefficient)의 합이 VCS에 해당하는 것으로 도시한다.
여기서, 주파수 변환 계수의 특성상 저주파 성분이 고주파 성분보다 매우 큰 값을 갖는 성질이 있어서 HCB>>HCS, VCB>>VCS와 같은 식을 만족하게 된다.
도 11은 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 제1 수평 ac 계수들 및 제2 수평 ac 계수들의 합(HCB+HCS)과, 제1 수직 ac 계수들 및 제2 수직 ac 계수들의 합(VCB+VCS)을 비교한다(S1110).
제1 수평 ac 계수들 및 제2 수평 ac 계수들의 합(HCB+HCS)이, 제1 수직 ac 계수들 및 제2 수직 ac 계수들의 합(VCB+VCS)보다 큰 경우에, 수평 성분에 워터 마크 비트(Bit_wmi)를 삽입한다(S1115).
워터 마크 비트(Bit_wmi)는 상술한 바와 같이, 씬(scene)의 밝기에 정도에 따라 ‘1’ 또는 ‘0’으로 입력된다. 또는 씬(scene) 변화가 검출되는 지 여부에 따라 ‘1’ 또는 ‘0’으로 입력되는 것도 가능하다.
워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’인 경우(S1120), 즉 씬(scene) 변화가 검출되는 경우, HCB가 HCS와 상수 C의 곱과 같도록 HCS를 변경한다(S1125). 여기서, 상수 C는 미리 정해진 값으로서, 이전 또는 현재 영상의 특성을 이용하여 결정할 수 있다.
HCS를 변경하는 경우, 상술한 6개의 주파수 변환 계수(coefficient)에 대해서 균등하게 할당하여 변경하거나, 가중치(weight)에 따라 각 주파수 변환 계수(coefficient)를 변경할 수 있다.
한편, 제1110 단계(S1110)에서, 제1 수평 ac 계수들 및 제2 수평 ac 계수들의 합(HCB+HCS)이 제1 수직 ac 계수들 및 제2 수직 ac 계수들의 합(VCB+VCS)이 보다 작거나 같은 경우, 수직 성분에 워터 마크 비트(Bit_wmi)를 삽입한다(S1130).
워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’인 경우(S1135), 즉 씬(scene) 변화가 검출되는 경우, VCB가 VCS와 상수 C의 곱과 같도록 VCS를 변경한다(S1140). 여기서, 상수 C는 미리 정해진 값으로서, 이전 또는 현재 영상의 특성을 이용하여 결정할 수 있다.
VCS를 변경하는 경우, 상술한 6개의 주파수 변환 계수(coefficient)에 대해서 균등하게 할당하여 변경하거나, 가중치(weight)에 따라 각 주파수 변환 계수(coefficient)를 변경할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 주파수 변환 계수를 변경시키지 않고, 양자화 매트릭스의 해당 값의 위치를 변경하는 것도, 이와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도면과 달리 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우, 제1125 단계(S1125) 또는 제1140 단계(S1140)가 수행되는 것도 가능하다.
또한, 제1 수평 ac 계수들 및 제2 수평 ac 계수들의 합(HCB+HCS)이, 제1 수직 ac 계수들 및 제2 수직 ac 계수들의 합(VCB+VCS)보다 큰 경우에, 수직 성분에 워터 마크 비트(Bit_wmi)를 삽입하는 것도 가능하다.
이러한 워터 마킹 방법은, 원본 영상이 없는 경우에도 워터 마크를 검출할 수 있는 방법으로서, 영상을 구성하는 각 프레임에서 HCB, HCS, VCB 그리고 VCS의 각 ac 계수들의 합을 구하고, 영상 특성에 따라서 상수 C를 구한 후에, HCB+HCS와 VCB+VCS 중 어느 쪽이 큰지를 먼저 판단하고, HCB가 C x HCS와 동일하거나 거의 유사한지, 또는 VCB가 C x VCS와 동일하거나 거의 유사한지를 판단하는 것에 의해, 워터 마크를 검출할 수 있게 된다.
도 12는 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’인지 여부를 판단한다(S1210). 즉, 씬(scene) 변화가 검출되는 지 여부를 판단한다.
워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’인 경우, 즉, 씬(scene) 변화가 검출되는 경우, VCB와 HCB의 비율이 VCS와 HCS의 비율과 상수 C만큼 차이가 있도록 VCS와 HCS를 변경한다(S1215). 여기서, 상수 C는 미리 정해진 값으로서, 이전 또는 현재 영상의 특성을 이용하여 결정할 수 있다.
한편, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’인 경우, 즉, 씬(scene) 변화가 검출되지 않는 경우, VCB와 HCB의 비율이 VCS와 HCS의 비율과 동일하도록 VCS와 HCS를 변경한다(S1220).
VCS와 HCS를 변경하는 경우, 상술한 12개의 주파수 변환 계수(coefficient) 에 대해서 균등하게 할당하여 변경하거나, 가중치(weight)에 따라 각 주파수 변환 계수(coefficient)를 변경할 수 있다.
도면에서 도시하지 않는 도 11의 제1110 단계(S1110), 제1115 단계(S1115), 및 제1130 단계(S1130)와 같은 단계가 도 12에서 동일하게 수행되는 것도 가능하다.
한편, 상술한 바와 같이 주파수 변환 계수를 변경시키지 않고, 양자화 매트릭스의 해당 값의 위치를 변경하는 것도, 이와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도면과 달리 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘0’로 부호화된 경우, 제1215 단계(S1215)가 수행되고, 워터 마크 비트(Bit_wmi)가 ‘1’로 부호화된 경우, 제1220 단계(S1220)가 수행되는 것도 가능하다.
또한, 또한, 제1215 단계(S1215)와 제1220 단계(S1220) 중 어느 하나만이 수행되는 것도 가능하다.
이러한 워터 마킹 방법은, 원본 영상이 없는 경우에도 워터 마크를 검출할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 워터 마킹 방법을 도시하는 순서도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저, 복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene)의 변화를 검출한다(S1310).
씬 변화가 검출되는지 여부를 판단하여(S1320), 씬 변화가 검출되는 경우에, 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입한다(S1330). 즉, 씬 변화가 검출되면, 워터 마크 비트(Bit_wmi)를 '0' 또는 '1'로 설정하여 씬 단위로 삽입하고, 씬 단위로 워터 마크 비트(Bit_wmi)에 기초하여 워터 마크를 삽입한다.
워터 마크 삽입 단계는 dc 계수 값을 변경하거나, ac 계수 값을 변경하는 것이 가능하다. dc 계수 값 변경 또는 ac 계수값 변경은 상술한 바와 같다.
한편, 본 발명에서 기술한 주파수 변환 계수(coefficient)의 의미는, 주파수 변환된 계수, 또는 주파수 변환과 양자화가 수행된 계수를 의미할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 주파수 변환 블록으로 8X8 블록을 도시하고 있으나, 이 에 한정되지 않고, 16X16 블록 또는 4X4 블록도 가능할 것이다.
한편, 본 발명의 비디오 워터 마킹 방법은 영상 표시 장치에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 전체 영상에서 8x8 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 워터 마킹 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3은 씬(scene)을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도 5는 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도 6은 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도 7은 도 6의 워터 마킹 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도 9는 도 8의 워터 마킹 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 주파수 변환 블록을 설명하는 도면이다.
도 11은 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도 12는 도 2의 워터 마킹 단계를 설명하기 위한 일 예를 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 워터 마킹 방법을 도시하는 순서도이다.

Claims (22)

  1. 입력되는 비트스트림의 적어도 일부를 파싱하는 단계;
    상기 파싱된 비트스트림 중 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 추출하는 단계; 및
    상기 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입하는 단계;를 포함하며,
    복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene) 변화를 검출하는 단계;를 더 포함하고, 상기 씬 변화가 검출되는 경우에, 상기 워터 마크 삽입 단계가 수행되며,
    복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene)에 소정값의 워터 마크 비트를 삽입하는 단계;를 더 포함하고, 상기 워터 마크 삽입 단계는, 상기 워터 마크 비트의 값이 상기 소정값인 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 워터 마크 삽입 단계는,
    상기 주파수 변환 계수 중 dc 계수 값을 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제4항에 있어서,
    상기 dc 계수 값 변경 단계는,
    상기 dc 계수 값을 프레임별로 누적하여 증가시키는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 증가 단계는,
    복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene) 변화가 검출되는 경우에 수행되는 것 을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 dc 계수 값 변경 단계는,
    상기 dc 계수 값을 프레임별로 누적하여 감소시키는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 감소 단계는,
    복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene) 변화가 검출되지 않은 경우에, 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  15. 입력되는 비트스트림의 적어도 일부를 파싱하는 단계;
    상기 파싱된 비트스트림 중 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 추출하는 단계; 및
    상기 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입하는 단계;를 포함하며,
    상기 워터 마크 삽입 단계는,
    상기 주파수 변환 계수 중 ac 계수 값을 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 ac 계수는, 제1 수평 ac 계수들, 상기 제1 수평 계수들 보다 높은 주파수 성분을 갖는 제2 수평 ac 계수들, 제1 수직 ac 계수들, 및 상기 제2 수직 ac 계수들 보다 높은 주파수 성분을 갖는 제2 수직 ac 계수들을 포함하고,
    상기 ac 계수 값 변경 단계는,
    상기 제1 수평 ac 계수들 및 제2 수평 ac 계수들의 합이, 상기 제1 수직 ac 계수들 및 제2 수직 ac 계수들의 합보다 큰 경우에, 상기 제2 수평 ac 계수들의 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 ac 계수는, 제1 수평 ac 계수들, 상기 제1 수평 계수들 보다 높은 주파수 성분을 갖는 제2 수평 ac 계수들, 제1 수직 ac 계수들, 및 상기 제2 수직 ac 계수들 보다 높은 주파수 성분을 갖는 제2 수직 ac 계수들을 포함하고,
    상기 ac 계수 값 변경 단계는,
    상기 제1 수평 ac 계수들 및 제2 수평 ac 계수들의 합이, 상기 제1 수직 ac 계수들 및 제2 수직 ac 계수들의 합보다 작은 경우에, 상기 제2 수직 ac 계수들의 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 ac 계수는, 제1 수평 ac 계수들, 상기 제1 수평 계수들 보다 높은 주파수 성분을 갖는 제2 수평 ac 계수들, 제1 수직 ac 계수들, 및 상기 제2 수직 ac 계수들 보다 높은 주파수 성분을 갖는 제2 수직 ac 계수들을 포함하고,
    상기 ac 계수 값 변경 단계는,
    상기 제1 수평 ac 계수들과 상기 제1 수직 ac 계수들의 비율과, 상기 제2 수평 ac 계수들과 상기 제2 수직 ac 계수들의 비율이 동일하거나 그 차이가 동일하도록, 상기 제2 수평 ac 계수들과 상기 제2 수직 ac 계수들의 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 삽입된 워터 마크를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  20. 복수의 프레임으로 이루어진 씬(scene) 변화를 검출하는 단계; 및
    상기 씬 변화가 검출되는 경우에, 주파수 변환 계수 또는 양자화 매트릭스를 변경하여 워터 마크를 삽입하는 단계;를 포함하며,
    상기 워터 마크 삽입 단계는,
    상기 주파수 변환 계수 중 ac 계수 값을 변경하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 워터 마킹 방법.
  21. 삭제
  22. 삭제
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