KR100990210B1 - Ｈ.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 및 저작권 보호 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 및 저작권 보호 방법에 관한 것으로서, 인트라 및 인터 예측모드를 이용해 비디오 콘텐츠로부터 특징값을 추출하여 워터마크를 생성하는 워터마크 생성단계와, 상기 워터마크의 차분값을 양자화한 후 얻어진 계수값을 삽입하는 워터마크 삽입단계와, 상기 워터마크를 구성하는 비트들을 추출하여 하나의 워터마크로 생성한 후 비밀키로 복호화하여 무결성을 검증하는 워터마크 검증단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은 비디오 데이터와 같은 콘텐츠를 최소한의 비용을 들여 안전하고 효율적으로 보호할 뿐 아니라 디코더 측에서의 간단한 계산만으로 효율적인 무결성 인증 및 저작권을 위한 워터마크를 추출할 수 있으므로 멀티미디어 콘텐츠의 응용분야에 널리 사용될 수 있는 장점이 있다.

비디오 콘텐츠, H.264, 무결설 인증, 저작권 보호, 워터마크

Description

Ｈ.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 및 저작권 보호 방법{AUTHENTICATION AND COPYRIGHT PROTECTION METHOD FOR H.264 VIDEO}

본 발명은 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 및 저작권 보호 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 H.264/AVC와 H.264/SVC를 위한 프레자일(Fragile) 워터마킹을 기반으로 하는 효율적인 무결성 인증 방법과 Non-Blind 워터마킹을 기반으로 하는 저작권 보호 방법에 관한 것이다.

일반적으로 현재의 정보기술은 디지털 미디어 데이터에 대부분 기반하고 있으며, 짧은 시간에 많은 데이터를 생성 및 편집하는 등의 아날로그 데이터와 비교할 때 디지털 데이터는 많은 장점이 있다.

따라서 최근 컴퓨터 기술과 인터넷 기술의 발달과 함께 이미지, 비디오 그리고 오디오와 같은 디지털 콘텐츠의 사용이 급증하고 있다.

그러나 디지털 데이터는 화질의 저하없이 무한 복사가 가능하기 데이터를 조작하는 등 부정한 용도로 많이 사용되고 있으며, 특히 위성이나 케이블, 인터넷 망과 같은 공개적인 경로를 통해 유포되는 사적인 디지털 비디오의 경우 사용자가 제공자의 허가없이 콘텐츠를 복사하거나 불법적으로 수정할 수 있어 이를 위한 보호 기술의 필요성이 강조되고 있다.

예를 들어, 데이터 인증이나 데이터 은폐, 저작권 보호 등의 기능을 가진 어플리케이션은 디지털 콘텐츠 보호 분야에 관여하고 있으며, 대부분의 어플리케이션은 디지털 워터마킹 기법을 사용하고 있다.

상기 워터마킹 기법은 디지털 데이터에 워터마크라고 불리는 추가적인 정보를 삽입하는 기술이며, 목적에 따라 robust 워터마크와 semi-fragile, fragile 워터마크로 구분된다.

robust 워터마크는 콘텐츠의 소유권을 주장하기 위한 저작권 보호에 일반적으로 사용되지만, semi-fragile, fragile 워터마크는 디지털 영상의 무결성을 보증하는데 주로 채택된다.

네트워크 대역폭과 저장장치의 용량이 증가하고 있지만 대부분의 영상 콘텐츠는 압축된 비트스트림의 형태로 분배 및 저장되며, 대표적인 영상 압축 기술은 MPEG-2, MPEG-4, H264/AVC 등이 있다.

따라서 많은 무결성 인증 방법과 저작권 보호 방법들이 상기 압축 기술에 적용되는 다양한 워터마킹 기술들과 함께 제안되고 있으나 H.264 워터마킹을 다룬 기술은 아직 미흡한 실정이다.

게다가 H.264/SVC는 최근 ISO/IEC MPEG의 JVT와 ITU-T에의해 다양한 질의 스트림을 가지는 비디오 데이터들을 위해 새롭게 표준화 되었으며, H.264/SVC는 다양한 확정성에서 훨씬 높은 압축 효율성을 제공하고 H.264/AVC에 기반한다.

따라서 H.264/AVC와 H.264/SVC를 모두 적용할 수 있는 H.264 비디오 콘텐츠 의 무결성 인증 및 저작권 보호 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비트율-왜곡을 최소화할 수 있는 콘텐츠 무결성 인증 방법과 더불어 콘텐츠 제공자의 마크를 인증 워터마크와 함께 추가로 삽입하여 콘텐츠 제공자의 소유권을 주장 가능하게 할 수 있는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 및 저작권 보호 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법은, 인트라 및 인터 예측모드를 이용해 비디오 콘텐츠로부터 특징값을 추출하여 워터마크를 생성하는 워터마크 생성단계와, 상기 워터마크의 차분값을 양자화한 후 얻어진 계수값을 삽입하는 워터마크 삽입단계와, 상기 워터마크를 구성하는 비트들을 추출하여 하나의 워터마크로 생성한 후 비밀키로 복호화하여 무결성을 검증하는 워터마크 검증단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 워터마크 생성단계의 인트라 예측모드는 서로 이웃하는 매크로블록(Macro block)과 서브블록(Sub-block) 사이의 유사성을 사용하며, 상기 매크로블록 또는 서브블록을 위한 최적의 인트라 예측모드가 특징값으로 선택되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 워터마크 생성단계의 인터 예측모드는 다양한 크기의 블록모드(Block mode)를 사용하며, 상기 블록모드는 인터 프레임의 매크로블록 또는 서브블록을 위한 특징값으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 특징값은 안정성을 높이기 위해 콘텐츠의 제작자 또는 제공자의 비밀키로 암호화하고, 삽입량을 조절하기 위해 다음 식 'W = E(F) mod 2^p'와 같이 p로 나눈 나머지 값을 워터마크(W)로 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 워터마크는 삽입을 위해 다음 식 'W = w₀w₁…w_{p -1}'과 같이 2진수로 표현되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 워터마크 W를 구성하는 각 비트(w_i)는 양자화된 0이 아닌 계수(Co)들의 개수가 p개 이상 존재하는 블록에 한해서 삽입되고, 삽입 방법은 지그재그 배열(zig-zag ordering)의 마지막 p개의 픽셀에 워터마크 비트를 다음 식

과 같이 삽입하는 것을 특징으로 한다.

(여기서 Co 는 오리지널 계수값이고, Co′는 워터마크 된 계수값이다.)

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 워터마크 검증단계는 각 블록의 모드와 함께 다음 식 'if D(W)=(PM mod 2^p), MB(매크로블록) is authenticated, else MB is not authenticated.' 을 비교하여 일치하면 무결성이 검증되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 H.264 비디오 콘텐츠의 저작권 보호 방법은, 4×4 블록으로 나눠진 압축되지 않은 콘텐츠의 이산여현변환(DCT;Discrete Cosine Transform) 영역으로 이진수로 표현된 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입단계와, 오리지널(Original) 콘텐츠의 이산여현 값과 수신된 콘텐츠의 이산여현 값을 각각 추출하여 인식할 수 있는 이미지로 복호화하는 워터마크 추출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 워터마크 삽입단계의 워터마크는 콘텐츠의 가장 중요한 정보를 포함하고 있는 모든 I-프레임(frame)에 반복적으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 워터마크 삽입단계의 워터마크는 보안성을 높이기 위해 암호화 또는 스크램블링 후 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 및 저작권 보호 방법은, 비디오 데이터와 같은 콘텐츠를 최소한의 비용을 들여 안전하고 효율적으로 보호할 뿐 아니라 디코더 측에서의 간단한 계산만으로 효율적인 무결성 인증 및 저작권을 위한 워터마크를 추출할 수 있으므로 멀티미디어 콘텐츠의 응용분야에 널리 사용될 수 있는 장점이 있다.

또한 콘텐츠의 화질저하가 거의 없고, 인코딩/디코딩 과정에서 낮은 실행시간을 가지는 장점이 있으며, 워터마크가 삽입되지 않은 영역이 존재하더라도 매크로블록 단위로 프레임의 모든 영역을 검증할 수 있는 장점이 있다.

또한 무결성 인증을 위한 프레자일 워터마킹이 적용된 콘텐츠뿐 아니라 의도된 수정과 함께 재압축된 콘텐츠에서도 워터마크의 강인성을 나타낼 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 하기 설명에서 구체적인 소프트웨어적 방법 등과 같은 특정 사항들 없이도, 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

먼저 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 실시 예에 따른, H.264 비디오 콘텐츠의 무결성을 검증하기 위해 인트라(Intra) 및 인터(Inter) 예측모드를 이용한 프레자일(Fragile) 워터마킹 기반의 무결성 인증 방법은, 인트라 및 인터 예측모드를 이용해 비디오 콘텐츠로부터 특징값을 추출하여 워터마크를 생성하는 워터마크 생성단계와, 상기 워터마크의 차분값을 양자화한 후 얻어진 계수값을 삽입하는 워터마크 삽입단계와, 상기 워터마크를 구성하는 비트들을 추출하여 하나의 워터마크로 생성한 후 비밀키로 복호화하여 무결성을 검증하는 워터마크 검증단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 특징에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명이 적용되는 H.264는 앞뒤 프레임과 상관없이 독립적으로 압축을 수행하는 가장 기본적인 프레임인 I-프레임(Frame)과 움직임 예측/보상(Motion Estimation/Compensation) 과정을 거쳐야 하는 P와 B-프레임으로 구성된다.

상기 워터마크 생성단계의 특징값 추출은 본 발명에서 중요한 부분으로 다음 사항들을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다.

1. 콘텐츠를 구성하는데 있어서 중요하고 의미있는 정보여야 한다.

2. 인코드 될 때마다 쉽게 변하지 않는 값이어야 한다.

3. 적어도 각 프레임마다 포함된 정보여야 한다.

4. 작은 유닛(unit)을 표현하는 특징일수록 에러 복원에 더 효율적이다.

이를 고려하여 워터마크를 생성하기 위해 인트라와 인터 예측모드를 사용하며, I-프레임에서 사용되는 인트라 예측모드들(IPMs;Intra Prediction Modes)은 이 웃하는 매크로블록들(MBs; Macro Blocks)과 서브블록들(Sub-blocks) 사이의 유사성을 활용한다.

만약 매크로블록 또는 서브블록이 인트라 예측모드 중 하나로 예측되었다면, 현재 예측된 블록은 이전에 인코드 된 후 복구된 블록에 기반하여 형성된다. 이때 I-프레임의 휘도 블록은 16×16 블록 단위를 위한 4가지 예측방향과 4×4 블록 단위를 위한 9가지 예측방향을 가지는 인트라 예측모드로 각 매크로블록을 부호화하고, P와 B-프레임은 SKIP, 16×16, 16×8, 8×16, P8×8 블록 단위로 움직임 예측을 통해 부호화되는 인터 모드를 사용하며 P8×8 모드는 다시 각각의 8×8 블록으로 예측되는 서브블록 안에서 8×8, 8×4, 4×8, 4×4 중의 하나로 나누어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 16×16 블록을 위한 인트라 예측모드들(IPMs)을 도시하는 개념도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 4×4 서브블록을 위한 인트라 예측모드들(IPMs)을 도시하는 개념도이다.

따라서 첨부된 도면을 보면 알 수 있듯이, 각 매크로블록 또는 서브블록을 위한 최적의 인트라 예측모드는 특징값으로 선택되고, 상기 특징값은 각 매크로블록 또는 4×4 서브볼록을 위한 워터마크를 생성하기 위해 다시 사용된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인터 예측모드들(Inter Prediction Modes)을 도시하는 개념도이다.

P와 B-프레임은 움직임 예측/보상을 통해 부호화되는데, 모션 예측은 도 3과 같이 다양한 블록 크기의 블록모드들(BMs;Block Modes)을 제공한다. 이들 블록모드들은 인터 예측모드로 사용될 수 있으며, 각 매크로블록의 휘도 성분은 도 5와 같이 4가지 중 하나로 나뉜 후 모션 보상이 이루어진다. 게다가 8×8 모드는 다시 8×8, 8×4, 4×8, 4×4 중의 하나로 나우어질 수 있으며, 각 매크로블록은 블록모드들 중에서 비트율-왜곡이 최소화되는 최적의 모드를 가지게 된다. 따라서 각 매크로블록 또는 서브블록의 블록모드들은 인터 프레임의 매크로블록 또는 서브블록을 위한 특징값으로 사용된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인트라 프레임을 위한 인트라 예측모드들과 인터 프레임을 위한 블록모드들로부터 표현된 특징값을 도시하는 표이다.

도 4에 도시된 특징값들은 안정성을 높이기 위해 콘텐츠의 제작자 또는 제공자의 비밀키로 암호화하고, 삽입량을 조절하기 위해 다음 수학식1과 같이 p로 나눈 나머지 값을 워터마크(W)로 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 워터마크는 삽입을 위해 다음 수학식2와 같이 2진수로 표현되는 것이 바람직하다.

상술한 워터마크 추출과 삽입과정은 인코딩 과정에 포함되며, 상술한 방법이 인코딩 과정에 추가되더라도 각 프레임은 인코딩 과정 안에서 한 번만 수행된다. 이때 워터마크는 인코딩 과정의 예측단계에서 얻어지고, 삽입은 예측으로부터 얻어진 차분값들의 양자화 단계에서 수행된다. 상술한 과정에서 얻어진 워터마크는 다음 순서에 따라 삽입된다.

1. 각 블록의 양자화된 non-zero 계수의 개수를 체크한다.

2. 개수가 문턱값(threshold value) P 보다 크다면, 블록은 삽입을 위해 선택되고, 그렇지 않다면 스킵(skip)된다.

3. 블록 안에서 삽입 위치는 지그재그 배열(zig-zag ordering)에서 마지막 non-zero P 계수들에 삽입되며, 워터마크의 각 비트는 다음 수학식3에 의해 삽입된다.

여기서 Co 는 오리지널 계수값이고, Co′는 워터마크 된 계수값이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무결성 인증 워터마크의 삽입방법을 도시하는 개념도이다.

예를 들어 하나의 블록 안에 삽입될 워터마크의 값과 문턱값(threshold value)을 각각 2라고 가정하면 수학식1에 의해 계산된 워터마크 비트들은 도 5와 같이 지그재그 배열의 마지막 2개 계수 값으로 삽입된다.

정리하면, 매크로블록 모드를 특징값으로 사용한 워터마크는 16개의 4×4 블록에 반복적으로 삽입되고, 인트라 예측모드를 사용한 워터마크는 하나의 4×4 블록을 위해 사용되며, 인터 예측모드의 서브블록 모드는 4개의 4×4에 반복적으로 삽입될 수 있다.

매크로블록 또는 서브블록이 스킵되거나 각 4×4 블록 내에 0이 아닌 계수의 개수가 p개 이하일 경우에 워터마크는 삽입되지 않지만, 영상에 손상이 생기면 다르게 부호화된 계수 값에 의해 손상 여부를 확인할 수 있으므로 무결성 인증은 지속적으로 유지된다.

그리고 상술한 본 발명은 인코딩 과정의 예측모드 결정단계에서 실행되므로 워터마크된 상태에서 최적의 예측모드를 선택할 수 있다. 따라서 본 발명은 워터마크가 삽입된 상태에서 비트율-왜곡의 최적화를 제공하고 높은 시간 효율성을 가지는 장점이 있다.

다음으로 수신 측의 워터마크된 비디오 콘텐츠의 워터마크 검증단계에 대해 설명하도록 하며, 수신된 비디오의 각 프레임은 부호화와 마찬가지로 매크로블록 단위로 처리된다.

먼저 각 매크로블록은 16개의 4×4 블록으로 다시 나뉘고, 각 블록에 0이 아닌 계수 값이 p개 이상 존재하면 지그재그 배열의 마지막 p개의 픽셀로부터 다음 수학식4와 같이 워터마크를 구성하는 비트들을 추출한다.

추출된 워터마크 비트들은 다음 수학식5에 의해 하나의 워터마크로 생성된다.

생성된 워터마크 W는 비밀키로 복호화되며, 수신된 콘텐츠로부터 얻어진 각 블록의 모드와 함께 다음 수학식6과 비교하여 일치하면 무결성이 검증된다.

여기서 'D(W)'는 복호화 함수이고, MB는 매크로블록이다.

다음으로 본 발명을 H.264/SVC로 확장하여 적용하는 방법에 대해 설명하도록 한다.

H.264/SVC는 H.264/AVC를 기반으로 하는 기본계층(Base Layer)과 공간적, 시간적, 그리고 SNR 확장성을 가지는 강화계층(Enhancement Layer)으로 나눈다.

기본계층은 상술한 바와 같이 적용되고, 강화계층에 해당하는 프레임들은 그 특성을 다시 고려해야 한다. 공간적 그리고 SNR 확장성을 가지는 프레임들은 대부 분 기본계층을 통해 차분값들(Residual data)만 처리하므로 그것을 나타내는 매크로블록 모드를 특징값으로 사용하면 상술한 방법을 그대로 적용할 수 있다. 그리고 시간적 확장성을 가지는 프레임은 기본계층에서 설명한 움직임 예측모드를 그대로 적용하면 된다. 따라서 본 발명은 H.264/AVC 뿐 아니라 H.264/SVC에서도 효율적으로 적용할 수 있다.

이하 아래에서는 무결성 인증을 위한 프레자일 워터마킹이 적용된 콘텐츠와 불법적인 수정 등에 의한 재압축된 콘텐츠에서도 워터마크의 강인성을 제공하기 위한 H.264 비디오 콘텐츠의 저작권 보호 방법에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 H.264 비디오 콘텐츠의 저작권 보호 방법은, 4×4 블록으로 나눠진 압축되지 않은 콘텐츠의 이산여현변환(DCT;Discrete Cosine Transform) 영역으로 이진수로 표현된 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입단계와, 오리지널(Original) 콘텐츠의 이산여현 값과 수신된 콘텐츠의 이산여현 값을 각각 추출하여 인식할 수 있는 이미지로 복호화하는 워터마크 추출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

코딩의 효율성을 높이기 위해 인코딩 과정 안의 예측값과 텍스쳐를 사용하는 것은 각각 높은 화질감소와 낮은 강인성을 제공한다. 따라서 본 발명의 저작권 보호 방법은 4×4 블록으로 나눠진 압축되지 않은 콘텐츠의 이산여현변환 영역으로 워터마크를 삽입한다. 이때 삽입 방법은 확산 스펙트럼 워터마킹 방법(Spread spectrum watermarking technique)에 기반한다. 이후 워터마크된 콘텐츠는 다시 역 이산여현변환을 수행한 후 기존의 H.264 인코딩 알고리즘을 수행한다.

특히 I-프레임에만 워터마크를 삽입하는데, 그 이유는 H264.SVC의 I-프레임은 콘텐츠의 가장 중요한 정보를 포함하여 모든 사용자에게 전송되기 때문이며, 워터마크 삽입과정은 다음과 같다.

1. 소유권자의 ID 넘버와 이미지 마크는 소유권자의 소유권을 주장하기 위한 워터마크로 사용될 수 있다. 이진 워터마크 W는 보안성을 높이기 위해 암호화 혹은 스크램블링 후 사용되며, 그것은 -1과 1로 구성되고, 다음 수학식7과 같이 표현된다.

여기서 K는 워터마크 이미지 크기이다.

2. I-프레임의 각 4×4 블록은 이산여현변환을 수행한다.

3. 각 워터마크 비트는 이산여현변환 영역의 DC값들로 다음 수학식8과 같이 삽입된다.

여기서 DC_j = 오리지널(Original) j^thDC값을, DC_j′는 워터마크된 j^thDC값을, α는 워터마크의 강인성을 조절하는 스케일링 파라미터(scaling parameter)를, 그리고 J는 4×4 블록의 수를 나타낸다.

4. 워터마크된 이산여현변환 영역은 역 이산여현변환을 수행한다.

5. 저작권 정보가 포함된 비디오 콘텐츠는 인증 워터마킹 방법과 결합된 H.264 인코딩 프로세스를 통해 부호화된다.

본 발명의 저작권 보호 방법은 워터마크 검출을 위해 오리지널 콘텐츠를 필요로 하는 non-blind 워터마킹 방법이며, 수신된 콘텐츠는 오리지널 콘텐츠 또는 인코더에 의해 압축 후 디코딩된 콘텐츠와 비교될 수 있다.

그리고 워터마크가 하나의 프레임뿐만 아니라 모든 I-프레임에 반복적으로 삽입되어 인증 워터마킹에 의한 손상 또는 re-encoding에 의한 손실에 있어서도 강인한 워터마크를 가지며, 워터마크 추출과정은 다음과 같다.

1. 오리지널 콘텐츠의 DC값들(ODC)과 수신된 콘텐츠의 DC값들(RDC)을 각각 추출한다.

2. ODC와 RDC의 비교를 통해 워터마크는 다음 수학식9와 같이 추출된다.

여기서 w_j′는 프레임의 j^th 블록으로부터 추출된 워터마크 비트이다.

3. K의 각 비트값을 결정하기 위해 반복적으로 삽입된 워터마크를 가지고 각 비트의 확률을 체크한다. 이를 위해 w_j′는 워터마크 크기 K 안에 맵핑되고, 그 값은 다음 수학식10과 같이 저장된다.

4. 얻어진 w^* _i의 값에 따라 각각은 다음 수학식11에 의해 256 범위의 값으로 표현되고, 이들은 크기 K의 워터마크 이미지로 재구성된다.

여기서

는 복구된 워터마크 이미지의 각 픽셀을 의미하고, β는 이미지를 표현하기 위해 사용된 weight value로서, β=255/max(w^* _i)로 표현될 수 있다.

5. 모든 I-프레임에서 상기 1~5 과정을 반복적으로 실행한 후, 이들 워터마크 이미지는 높은 정확성을 가지는 하나의 이미지로 표현될 수 있다.

6. 얻어진 워터마크 이미지는 인식할 수 있는 이미지를 얻기 위해 다음 수학식12와 같이 복호화된다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시 예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 상기에서 기술된 실시 예는 본 발명에 따른 하나의 실시예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 고안의 청구범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 16×16 블록을 위한 인트라 예측모드들(IPMs)을 도시하는 개념도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 4×4 서브블록을 위한 인트라 예측모드들(IPMs)을 도시하는 개념도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인터 예측모드들(Inter Prediction Modes)을 도시하는 개념도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인트라 프레임을 위한 인트라 예측모드들과 인터 프레임을 위한 블록모드들로부터 표현된 특징값을 도시하는 표.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무결성 인증 워터마크의 삽입방법을 도시하는 개념도.

Claims (10)

1. H.264 비디오 콘텐츠의 무결성을 검증하기 위해 인트라(Intra) 및 인터(Inter) 예측모드를 이용한 프레자일(Fragile) 워터마킹 기반의 무결성 인증 방법에 있어서,

   인트라 및 인터 예측모드를 이용해 비디오 콘텐츠로부터 특징값을 추출하여 워터마크를 생성하는 워터마크 생성단계;

   상기 워터마크의 차분값을 양자화한 후 얻어진 계수값을 삽입하는 워터마크 삽입단계;

   상기 워터마크를 구성하는 비트들을 추출하여 하나의 워터마크로 생성한 후, 비밀키로 복호화하여 무결성을 검증하는 워터마크 검증단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 워터마크 생성단계의 인트라 예측모드는 서로 이웃하는 매크로블록(Macro block)과 서브블록(Sub-block) 사이의 유사성을 사용하며, 상기 매크로블록 또는 서브블록을 위한 최적의 인트라 예측모드가 특징값으로 선택되는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 워터마크 생성단계의 인터 예측모드는 다양한 크기의 블록모드(Block mode)를 사용하며, 상기 블록모드는 인터 프레임의 매크로블록 또는 서브블록을 위한 특징값으로 사용되는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법.
4. 제 2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 특징값은 안정성을 높이기 위해 콘텐츠의 제작자 또는 제공자의 비밀키로 암호화하고, 삽입량을 조절하기 위해 다음 식 'W = E(F) mod 2^p'와 같이 p로 나눈 나머지 값을 워터마크(W)로 사용하는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 워터마크는 삽입을 위해 다음 식 'W = w₀w₁…w_{p -1}'과 같이 2진수로 표현되는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 워터마크 W를 구성하는 각 비트(w_i)는 양자화된 0이 아닌 계수(Co)들의 개수가 p개 이상 존재하는 블록에 한해서 삽입되고, 삽입 방법은 지그재그 배열(zig-zag ordering)의 마지막 p개의 픽셀에 워터마크 비트를 다음 식

   

   과 같이 삽입하는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법.

   (여기서 Co 는 오리지널 계수값이고, Co′는 워터마크 된 계수값이다.)
7. 제 1항에 있어서,

   상기 워터마크 검증단계는 각 블록의 모드와 함께 다음 식 'if D(W)=(PM mod 2^p), MB(매크로블록) is authenticated, else MB is not authenticated.' 을 비교하여 일치하면 무결성이 검증되는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 무결성 인증 방법.

   (여기서 'D(W)'는 복호화 함수이다.)
8. 무결성 인증을 위한 프레자일(Fragile) 워터마킹이 적용된 H.264 비디오 콘텐츠의 저작권 보호 방법에 있어서,

   4×4 블록으로 나눠진 압축되지 않은 콘텐츠의 이산여현변환(DCT;Discrete Cosine Transform) 영역으로 이진수로 표현된 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입 단계;

   오리지널(Original) 콘텐츠의 이산여현 값과 수신된 콘텐츠의 이산여현 값을 각각 추출하여 인식할 수 있는 이미지로 복호화하는 워터마크 추출단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 저작권 보호 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 워터마크 삽입단계의 워터마크는 콘텐츠의 가장 중요한 정보를 포함하고 있는 모든 I-프레임(frame)에 반복적으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 저작권 보호 방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 워터마크 삽입단계의 워터마크는 보안성을 높이기 위해 암호화 또는 스크램블링 후 삽입되는 것을 특징으로 하는 H.264 비디오 콘텐츠의 저작권 보호 방법.

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