KR101094811B1 - 웨이블릿 변환 및 경계정보를 이용하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법 - Google Patents

웨이블릿 변환 및 경계정보를 이용하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법 Download PDF

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Abstract

웨이블릿 변환 및 경계정보를 이용하여 디지털 영상의 웨이블릿 영역에 워터마크를 삽입하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출방법에 관한 것으로서, (a) 디지털 영상을 다레벨 웨이블릿 변환을 하여 웨이블릿 영상을 획득하는 단계; (b) 웨이블릿 영상의 고주파 부대역 중 하나를 제1 단위영역으로 분할하여 단위영역별 에너지를 계산하여 제1 후보영역을 선정하는 단계; (c) 디지털 영상을 제2 단위영역으로 분할하여 단위영역별 경계정보를 계산하여 제2 후보영역을 선정하는 단계; (d) 제1 후보영역과 제2 후보영역을 논리곱하여 최종 후보영역을 추출하는 단계; (e) 웨이블릿 영상의 저주파 부대역 중 하나를 선택하여, 최종 후보영역에 대응되는 선택된 부대역의 영역에 워터마크를 삽입하는 단계; 및 (f) 워터마크가 삽입된 부대역으로 치환된 웨이블릿 영상을 복원하는 단계를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출방법에 의하여, 주파수 영역에서의 에너지 분포 및 공간영역에서의 형태 검출을 모두 반영하여 워터마크를 삽입할 영역을 정함으로써, 여러 공격에 대하여 강인성을 가지면서도 비가성을 높일 수 있다.

Description

웨이블릿 변환 및 경계정보를 이용하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법 { A method of inserting and extracting digital watermark in the wavelet area by using wavelet transformation and boundaries data }
본 발명은 웨이블릿 변환 영역에서 구성된 부대역간의 트리구조와 공간 영역에서의 영상 형태 정보를 이용하여 워터마크의 삽입 위치를 결정한 후에 워터마크를 삽입하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 웨이블릿 영역에서 높은 주파수를 가지는 부대역을 다수의 영역으로 나누어 각 블록에 대한 에너지와 전체 에너지의 평균값 등을 이용하여 워터마킹을 위한 후보영역을 얻고, 공간 영역에서 얻어진 영상의 경계 정보를 이용하여 워터마크가 삽입될 후보영역을 구하여, 이 두 가지 후보영역을 이용하여 최종적인 워터마킹 선택영역을 얻는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 LFSR과 무작위 난수를 이용하여 워터마크를 무작위적으로 치환한 후에 워터마킹 선택영역에 삽입하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법에 관한 것이다.
인터넷의 급속한 발전으로 유/무선을 통한 디지털 데이터의 이동 및 저장이 쉽고 빨라지고 있다. 그러나 디지털 데이터는 복제 및 변조가 쉽고 원본과 복사본이 구분이 어렵다. 이러한 디지털 데이터의 불법 복제 및 배포가 확산됨에 따라 지적소유권 문제는 이미 오래전부터 중요한 사회적 문제점으로 크게 부각되고 있다. 이를 해결하기 위해 디지털 워터마킹(digital watermarking)은 지적재산권을 보호하고 저작권을 주장할 수 있는 근거를 제시 할 수 있도록 하는 기술로서 현재 많은 연구와 실제적 응용으로의 접근이 이루어지고 있다.
1990년도 초반에 디지털 영상을 위한 워터마킹을 도입하면서 이에 대한 연구가 시작되었다. 이후 1995년부터 디지털 워터마킹에 관한 본격적인 연구가 이루어졌다. 초기에 공간영역에서 주로 연구되던 워터마킹은 주파수영역에서의 적용으로 연구영역을 이동시키고 있는데 공간영역에서 적용되던 방식에 비해 공격에 강한 특징을 가지지만 주파수 특성상 워터마크 삽입 위치를 정확히 선정할 수 없는 단점이 있었다.
그러나 주파수 특성과 공간 영역의 특성을 동시에 가지고 있는 웨이블릿 영역의 도입을 통해 워터마크의 삽입이 더욱 효율적이 되었다. 주파수 영역에서의 워터마킹은 주파수 계수를 변화시켜 워터마크를 삽입하는 것으로 이산코사인변환을 이용하여 주파수 영역의 중요한 계수를 추출해 워터마크를 삽입하는 방법들과, 이산푸리에변환를 이용하여 위상에 워터마크를 삽입하는 방법들, 이산웨이블릿변환을 이용한 방법들이 주로 연구되었다. 또한 최근 들어서는 웨이블릿 변환 후 제로트리를 이용해 부대역들이 가지는 상관도를 이용한 방식들이 많이 개발되고 있다.
그러나 트리구조로부터 추출된 에너지 정보에 의해 워터 마크를 삽입하는 것은 공격에 강인함을 보일 수 있지만 비가시성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주파수 영역의 에너지 분포뿐만 아니라 공간영역에서의 형태 검출을 도입하여 비가시성을 높이면서 공격에도 강인하게 하고자 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 먼저 웨이블릿 변환 후 생성되는 부대역의 트리구조에서 고주파 대역의 에너지 분포에 따라 상대적으로 저주파 영역의 에너지 분포를 예측하고 공간영역에서 영상의 형태 정보를 검출한 후, 이 두 가지 영역에서의 정보를 이용하여 워터마크 삽입을 위한 부대역내 위치를 선정하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 워터마크 삽입을 위해 선택된 영역에서 비밀키와 LFSR(Linear Feedback Shift Register)를 통해서 무작위적이고 불규칙적으로 워터마크 영상을 삽입하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 웨이블릿 변환 및 경계정보를 이용하여 디지털 영상의 웨이블릿 영역에 워터마크를 삽입하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 디지털 영상을 다레벨 웨이블릿 변환을 하여 웨이블릿 영상을 획득하는 단계; (b) 상기 웨이블릿 영상의 고주파 부대역 중 하나를 제1 단위영역으로 분할하여 단위영역별 에너지를 계산하여 제1 후보영역을 선정하는 단계; (c) 상기 디지털 영상을 제2 단위영역으로 분할하여 단위영역별 경계정보를 계산하여 제2 후보영역을 선정하는 단계; (d) 상기 제1 후보영역과 상기 제2 후보영역을 논리곱하여 최종 후보영역을 추출하는 단계; (e) 상기 웨이블릿 영상의 저주파 부대역 중 하나를 선택하여, 상기 최종 후보영역에 대응되는 선택된 부대역의 영역에 상기 워터마크를 삽입하는 단계; 및 (f) 워터마크가 삽입된 부대역으로 치환된 웨이블릿 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 있어서, D레벨 웨이블릿 변환을 하면, 상기 제1 단위영역의 크기는 2D-1×2D- 1 이고, 상기 제2 단위영역의 크기는 2D×2D 이고, 제1 후보영역의 선정에 이용되는 고주파 부대역은 LH1 부대역이고, 워터마크가 삽입되는 저주파 부대역은 LHD 부대역인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 있어서, 상기 (c)단계에서, 가우시안 마스크(Gaussian mask)와 소벨마스크(Sobel mask)를 이용한 캐니(Cany) 방식을 이용하여 경계정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 있어서, 상기 (b)단계에서, 제1 단위영역의 에너지가 제1 임계값보다 크면 비트값을 1로 정하고 제1 임계값보다 작으면 비트값을 0으로 정하여, 제1 후보영역을 비트평면으로 구성하고, 상기 (c)단계에서, 제2 단위영역의 경계정보의 개수가 제2 임계값보다 크면 비트값을 1로 정하고 제2 임계값보다 작으면 비트값을 0으로 정하여, 제1 후보영역을 비트평면으로 구성하고, 상기 (e)단계에서, 최종 후보영역의 비트값이 1인 부분과 대응되는 저주파 부대역의 부분에만 워터마크를 삽입하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 있어서, 상기 (e)단계에서, 상기 저주파 부대역의 좌표값 x(i,j)가 [수식 1]에 의해 x'(i,j)로 치환됨으로써 워터마크가 삽입되는 것을 특징으로 한다.
[수식 1]
Figure 112010008296808-pat00001
단, "·"는 논리곱, β는 스케일링 성분, k(i,j) = 0 또는 1,
W(i,j)는 워터마크.
또, 본 발명은 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 있어서, 상기 (f)단계에서, 상기 워터마크의 삽입위치는 LFSR(LiDear feedback shift register) 방식에 의해 치환되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 있어서, 상기 디지털 영상을 3레벨 웨이블릿 변환을 하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 상기 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 의하여 원영상에 워터마크가 삽입된 삽입영상에서 상기 워터마크를 추출하는 웨이블릿 영역에서의 워터마크 추출 방법에 관한 것으로서, (g) 상기 삽입영상을 웨이블릿 변환을 통해 저주파 부대역을 추출하는 단계; (h) 상기 추출된 저주파 부대역의 계수와 상기 원영상의 웨이블릿 변환 계수와의 차이를 구하는 단계; 및 (i) 상기 차이와 상기 최종 후보영역의 비트평면을 이용하여 워터마크를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법에 의하면, 주파수 영역에서의 에너지 분포 및 공간영역에서의 형태 검출을 모두 반영하여 워터마크를 삽입할 영역을 정함으로써, 여러 공격에 대하여 강인성을 가지면서도 비가성을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.
특히, 본 발명에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출 방법에 의하면, 일반적인 영상처리 공격에 대해 강인성을 가짐으로써 영상을 다루는 분야에서 저작권 보호나 소유권 인증 등의 응용에 사용될 수 있는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출방법을 실시하기 위한 전체 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 누적곱셈기의 연산과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 디지털 영상을 3레벨 웨이블릿 변환을 한 부대역의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 웨이블릿 영상에서 제1 후보영역을 선정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따라 디지털 영상에서 경계검출을 하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 LFSR(Linear Feedback Shift Register)을 이용해서 워터마크의 위치를 치환하는 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마크 추출 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 계수의 차이와 최종 후보영역의 비트평면을 이용하여 워터마크를 추출하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11,12 : 컴퓨터 단말 20 : 네트워크
30 : 워터마킹 시스템 40 : 워터마크 추출시스템
70 : 디지털 영상 80 : 삽입영상
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.
또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법 및 워터마크 추출방법을 실시하기 위한 전체 시스템의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템은 디지털 영상(70)에 워터마크를 삽입하여 삽입영상(80)을 생성하는 워터마킹 시스템(30)과, 삽입영상(80)에서 워터마크를 추출하는 워터마크 추출시스템(40)으로 구성된다.
일실시예로서, 워터마킹 시스템(30) 또는 워터마크 추출시스템(40)은 컴퓨터 단말(11,12)에 설치되어 수행하는 소프트웨어 도구로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 단말(11,12)은 통상의 컴퓨팅 단말기이다. 컴퓨터 단말의 예로는 PC, 노트북, PDA, 서버 등이 있으며, 그 구성 및 작동원리는 본 분야에서 통상으로 사용되는 공지 기술이므로 구체적 설명은 생략한다.
또 다른 실시예로서, 워터마킹 시스템(30) 또는 워터마크 추출시스템(40)은 하나의 제어회로로 구성되어 칩 등으로 제작될 수도 있다.
워터마킹 시스템(30)은 워터마크를 디지털 영상(70)에 삽입하여 유통시킨다. 워터마크가 삽입된 삽입영상(80)은 온라인 또는 오프라인으로 유통된다.
워터마크 추출시스템(40)은 삽입영상(80)으로 워터마크를 추출하고, 추출된 워터마크와 비교하여 저작권 여부를 확인한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법을 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2와 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 워터마킹 방법은 (a) 디지털 영상을 다레벨 웨이블릿 변환을 하여 웨이블릿 영상을 획득하는 단계(S10); (b) 상기 웨이블릿 영상의 고주파 부대역 중 하나를 제1 단위영역으로 분할하여 단위영역별 에너지를 계산하여 제1 후보영역을 선정하는 단계(S20); (c) 상기 디지털 영상을 제1 단위영역으로 분할하여 단위영역별 경계정보를 계산하여 제2 후보영역을 선정하는 단계(S30); (d) 상기 제1 후보영역과 상기 제2 후보영역을 논리곱하여 최종 후보영역을 추출하는 단계(S40); (e) 상기 웨이블릿 영상의 저주파 부대역 중 하나를 선택하여, 상기 최종 후보영역에 대응되는 선택된 부대역의 영역에 상기 워터마크를 삽입하는 단계(S50); 및 (f) 워터마크가 삽입된 부대역으로 치환된 웨이블릿 영상을 복원하는 단계(S60)로 구분된다.
이하에서 디지털 영상을 3레벨 웨이블릿 변환을 하는 일례로 설명한다. 이하의 설명은 D레벨 웨이블릿 변환에도 적용될 수 있다.
일반적으로 워터마킹 방법은 크게 두 가지 부분으로 구성된다. 첫 번째는 워터마크를 삽입할 위치를 찾는 것이고, 두 번째는 선택된 위치에 워터마크를 삽입하는 것이다. 먼저, 웨이블릿 영역과 공간 영역에서 동시에 워터마크를 삽입할 위치를 선정하기 위한 정보를 얻는다. 얻어진 정보를 바탕으로 웨이블릿 영역에서 워터마크를 삽입할 위치를 선정한다.
먼저, 디지털 영상을 다레벨(또는 3레벨) 웨이블릿 변환을 하여 웨이블릿 영상을 획득하고(S10), 상기 웨이블릿 영상의 고주파 부대역 중 하나를 제1 단위영역으로 분할하여 단위영역별 에너지를 계산하여 제1 후보영역을 선정한다(S20).
웨이블릿 영역의 LH1 부대역에서 LH3 부대역의 중요 정보를 갖는 주파수 성분을 예측한다. 이것은 두 부대역간의 상관성이 높다는 가정을 기초로 한다. 그리고 공간영역에서 영상 내의 경계 정보를 이용하여 영상을 구성하는 형태 정보를 얻는다. 이 두 영역에서의 정보를 바탕으로 워터마킹을 삽입하기 위한 영역을 선정하는 것이다. 워터마크는 웨이블릿 영역에서 LH3 부대역에 삽입된다.
본 발명에 따른 워터마크 삽입 방법은 고주파 부대역과 저주파 부대역간에 상관도가 매우 크다는 것에서 출발한다. 일반적으로 부대역간의 상관성을 이용하는 기술들은 저주파 부대역(또는 저주파 부대역 영역의 하위 레벨 부대역)(LH3, HL3, 및 HH3)으로부터 고주파 부대역( LH1, HL1, 및 HH1)으로 중요 계수를 찾아가는 방식인 반면에 본 발명에 따른 워터마킹 방법은 고주파 부대역으로부터 저주파 부대역(또는 저주파 부대역 영역의 하위 레벨 부대역)으로 예측하여 올라가는 방식을 따른다. 3-레벨 웨이블릿 변환(3레벨 웨이블릿 변환) 이후에 부대역의 구조를 도 4에 나타냈다. 워터마크는 LH3 부대역에 삽입하는 것이라 가정하였는데 그 이유는 두 가지이다. 일반적으로 LH3가 공격에 가장 강인하면서 비가시성이 높기 때문이다.
다음으로, 상기 웨이블릿 영상에서 제1 후보영역을 선정한다(S20). 그 구체적인 방법을 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 5에서 보는 바와 같이, 먼저, LH1 부대역을 4×4 크기의 제1 단위영역으로 분할하고 각 영역들을 제곱의 평균, 즉 주파수 영역에서의 에너지를 구한다(S21).
전체 영상의 크기를 N×M이라하면 LH1의 크기는 (N/2)×(M/2)이다. 4×4 크기의 영역에 대한 에너지값들의 평균값을 계산하여 Tseg라 명칭하고 이를 임계값으로 설정한다(S22). 즉, 이 값은 LH1 부대역에서 4×4 단위의 단위 영역에 대해 구해진 에너지들을 LH1 부대역에 대해 평균을 구한 값이다.
임계값을 스케일링한 후에 각각의 4×4 영역의 에너지값들을 비교하여 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 후보영역으로 선택한다(S23). 이때의 워터마킹 후보영역을 제1 후보영역이라 부르기로 한다. 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 후보영역(또는 제1 후보영역)은 (N/8)×(M/8)의 크기이고, 비트평면(bitplane) 형태이다. 에너지값을 비교하여 비트평면을 구성하는 방법은 비교적 간단한데 스케일링된 임계치(αTseg)보다 에너지값이 크면 비트평면의 비트값을 1로 두고 작다면 비트값을 0으로 설정한다. 여기서 α는 스케일링 성분에 해당하고 0에서 1사이의 값을 갖는다.
다음으로, 상기 디지털 영상(70)에서 경계검출을 한다(S30). 그 구체적인 방법을 도 6을 참조하여 설명한다.
웨이블릿 변환에 의한 주파수 대역에서 에너지 분포에 따라 키를 생성하였는데 이 에너지 분포는 여러 잡음에 대한 특성까지 포함하고 있다. 따라서 배경 무늬 같은 잡음에 의한 키 생성을 막고 공간영역에서의 Mach 밴드 효과를 이용하고자 경계 검출 알고리즘을 도입한다. 즉, 워터마크를 삽입할 때 공간영역에서 HVS를 이용하여 워터마킹 후보영역을 결정하는 데 이용한다.
본 발명은 가우시안 마스크(Gaussian mask)와 소벨마스크(Sobel mask)를 이용한 캐니(Cany) 방식을 이용하여 경계를 검출한다. 공간영역에서 워터마킹 대상영역(또는 제2 후보영역)을 선정하는 방법은 다음과 같다.
도 6에서 보는 바와 같이, 먼저, 가우시안 마스크를 이용해서 잡음을 제거하고(S31), 소벨 필터를 이용해서 경계를 찾아낸다(S32). 그리고 미리 구해진 임계값을 이용해서 경계정보를 나타내는 이진영상을 만든다(S33). 다음으로 이진영상을 8×8 크기의 단위영역으로 나눈 후에 단위영역 내에 1의 값을 가지는 원소의 개수를 구한다(S34). 그리고 1의 개수와 경계개수 임계값(Tedge)과의 비교를 통해서 단위영역 내에 얼마만큼의 경계 정보가 포함되어 있는지를 구한다. 1의 개수가 Tedge보다 많다면 비트 1로 설정하고, 그렇지 않다면 비트 0으로 설정한다. 이 비트를 모아서 비트평면을 구성하고, 이를 공간영역에서의 워터마킹 후보영역(또는 제2 후보영역)이라 한다(S35). 공간영역에서의 워터마킹 후보영역도 LH3과 동일한 (N/8)×(M/8)의 크기를 갖는다.
다음으로, (N/8)×(M/8)의 동일한 크기를 갖는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 후보영역과 공간영역에서의 워터마킹 후보영역은 각각 비트평면으로 구성되어 있다. 이 두 가지 후보영역을 논리곱을 통해서 최종적인 워터마킹 선택영역(또는 최종 후보영역)을 구한다(S40).
다음으로, 최종 후보영역에 대응되는 저주파 부대역의 영역에 워터마크를 삽입한다(S50).
도 7에서 보는 바와 같이, 워터마크를 삽입하기 이전에 워터마크의 보호를 위한 방법으로 LFSR(Linear Feedback Shift Register)을 이용해서 워터마크의 위치를 치환한다. LFSR의 병렬 출력을 이용하여 x축과 y축으로 구성된 무작위 주소를 생성하는 방식으로 워터마크를 모두 치환한다.
생성된 워터마킹 후보영역의 비트평면과 암호화된 워터마크를 이용하여 워터마킹을 수행하고(S50), 역 웨이블릿 변환과정을 거쳐 워터마킹 과정이 완료된다(S60). 워터마킹은 LH3 부대역에서 적용이 된다. 워터마크는 0에서 255의 값을 갖는 회색 영상이고, 크기는 (N/16)×(N/16)인 것이 바람직하다. 그러나 크기가 이에 한정되는 것은 아니다.
워터마킹의 삽입은 다음 [수학식 1]과 같이 정의할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112010008296808-pat00002
여기서 "·"는 논리곱을 나타내고 β는 워터마크의 강인성을 나타내는 스케일링 성분이다. k(i,j)는 워터마킹 후보영역을 나타내는데 값이 1이면 워터마크가 삽입되고 0이면 삽입되지 않는다. W(i,j)는 워터마크인데 값에 따라서 값을 더하거나 빼는 동작이 수행된다. 워터마크가 모두 삽입된 영상은 역 리프팅 변환을 통해서 공간영역의 영상으로 복원되고 워터마킹 과정은 완료된다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이블릿 영역에서의 워터마크 추출 방법을 도 8을 참조하여 설명한다.
삽입된 워터마크를 추출하기 위해서는 다음과 같은 과정이 수행된다. 리프팅을 이용해서 웨이블릿 변환을 수행한 후(S70), LH3 부대역의 계수와 원래 영상의 웨이블릿 변환 계수와의 차를 취한다(S80). 그리고 워터마킹 후보영역에 대한 정보와 LFSR 초기치의 정보를 이용하여 워터마크를 추출한다(S90). 워터마크 추출과정을 도 9에 나타냈다. W'(i,j)가 추출된 워터마크에 해당한다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 웨이블릿 변환 영역에서 구성된 부대역간의 트리구조와 공간 영역에서의 영상 형태 정보를 이용하여 워터마크의 삽입 위치를 결정한 후에 워터마크를 삽입하는 워터마킹 시스템을 개발하는 데 적용이 가능하다. 특히, 본 발명은 일반적인 영상처리 공격에 대해 강인성이 요구되는 영상 분야에서 저작권 보호나 소유권 인증 등의 응용에 사용될 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 웨이블릿 변환 및 경계정보를 이용하여 디지털 영상의 웨이블릿 영역에 워터마크를 삽입하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법에 있어서,
    (a) 상기 디지털 영상을 다레벨 웨이블릿 변환을 하여 웨이블릿 영상을 획득하는 단계;
    (b) 상기 웨이블릿 영상의 고주파 부대역 중 하나를 제1 단위영역으로 분할하여 단위영역별 에너지를 계산하여 제1 후보영역을 선정하는 단계;
    (c) 상기 디지털 영상을 제2 단위영역으로 분할하여 단위영역별 경계정보를 계산하여 제2 후보영역을 선정하는 단계;
    (d) 상기 제1 후보영역과 상기 제2 후보영역을 논리곱하여 최종 후보영역을 추출하는 단계;
    (e) 상기 최종 후보영역에 대응되는, 상기 웨이블릿 영상의 저주파 부대역 영역의 하위 레벨 부대역(이하 저주파 부대역)의 영역에 상기 워터마크를 삽입하는 단계; 및,
    (f) 워터마크가 삽입된 부대역으로 치환된 웨이블릿 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    D레벨 웨이블릿 변환을 하면, 상기 제1 단위영역의 크기는 2D-1×2D- 1 이고, 상기 제2 단위영역의 크기는 2D×2D 이고, 제1 후보영역의 선정에 이용되는 고주파 부대역은 LH1 부대역이고, 워터마크가 삽입되는 저주파 부대역은 LHD 부대역인 것을 특징을 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c)단계에서, 가우시안 마스크(Gaussian mask)와 소벨마스크(Sobel mask)를 이용한 캐니(Cany) 방식을 이용하여 경계정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계에서, 제1 단위영역의 에너지가 제1 임계값보다 크면 비트값을 1로 정하고 제1 임계값보다 작으면 비트값을 0으로 정하여, 제1 후보영역을 비트평면으로 구성하고,
    상기 (c)단계에서, 제2 단위영역의 경계정보의 개수가 제2 임계값보다 크면 비트값을 1로 정하고 제2 임계값보다 작으면 비트값을 0으로 정하여, 제1 후보영역을 비트평면으로 구성하고,
    상기 (e)단계에서, 최종 후보영역의 비트값이 1인 부분과 대응되는 저주파 부대역의 부분에만 워터마크를 삽입하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (e)단계에서, 상기 저주파 부대역의 좌표값 x(i,j)가 [수식 1]에 의해 x'(i,j)로 치환됨으로써 워터마크가 삽입되는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
    [수식 1]
    Figure 112010008296808-pat00003

    단, "·"는 논리곱, β는 스케일링 성분, k(i,j) = 0 또는 1,
    W(i,j)는 워터마크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (f)단계에서, 상기 워터마크의 삽입위치는 LFSR(LiDear feedback shift register) 방식에 의해 치환되는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 영상을 3레벨 웨이블릿 변환을 하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 의하여 원영상에 워터마크가 삽입된 삽입영상에서 상기 워터마크를 추출하는 웨이블릿 영역에서의 워터마크 추출 방법에 있어서,
    (g) 상기 삽입영상을 웨이블릿 변환을 통해 저주파 부대역을 추출하는 단계;
    (h) 상기 추출된 저주파 부대역의 계수와 상기 원영상의 웨이블릿 변환 계수와의 차이를 구하는 단계; 및
    (i) 상기 차이와 상기 최종 후보영역의 비트평면을 이용하여 워터마크를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블릿 영역에서의 워터마킹 방법.
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