KR101220147B1 - Differential histogram-based reversible watermarking method through row-column cross scanning - Google Patents

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Abstract

메시지가 삽입된 영상에 대하여 반복 삽입을 통하여 삽입 용량을 늘리고자 할 때 히스토그램을 계산하기 위한 스캔 방향을 변경함으로써 반복 삽입할 때, 지역성 및 반복 삽입의 효율성을 최대한 활용할 수 있는 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법이 제공된다. 원 영상에 대하여 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성한다. 삽입 공간을 확보하기 위하여 삽입에 이용되지 않는 히스토그램 빈들을 쉬프트한다. 삽입할 메시지의 비트에 따라 상기 차이값 히스토그램을 수정하여 메시지를 삽입한다. 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선 방향으로 상기 수정된 차이값 히스토그램을 반영한 은닉 영상을 생성한다. 상기 은닉 영상에 대하여 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성한다. 메시지 삽입공간을 스캔하여 삽입된 메시지를 검출한다. 상기 메시지를 삽입하기 위하여 상기 수정되었던 차이값 히스토그램을 복원한다. 공간 확보를 위하여 쉬프트되었던 히스토그램 빈들을 복원한다. 상기 복원된 차이값 히스토그램을 이용하여 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선 방향으로 상기 원 영상을 복원한다.In order to increase the insertion capacity through repetitive insertion of a message-inserted image, the difference between matrix cross-scanning methods can be used to maximize the efficiency of locality and repetitive insertion when repetitive insertion is performed by changing the scan direction for calculating the histogram. A histogram based reversible water marking method is provided. The difference image histogram is gradually constructed by scanning rows or columns first according to the round number of times of repeated insertion for the original image. Shift histogram bins that are not used for insertion to make room for insertion. The difference histogram is modified according to the bits of the message to be inserted to insert the message. A hidden image is generated by reflecting the modified difference histogram in a row or column priority direction according to the round insertion number round value. The difference image histogram is gradually formed by scanning the hidden image by row or column priority according to the round insertion number round value. Scan the message insertion space to detect the inserted message. Restore the modified difference histogram to insert the message. Restore histogram bins that have been shifted for space. The original image is reconstructed in a row or column priority direction according to the round insertion number round value using the reconstructed difference histogram.

Description

행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법{Differential histogram-based reversible watermarking method through row-column cross scanning}Differential histogram-based reversible watermarking method through row-column cross scanning

본 발명은 가역 워터마킹 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reversible watermarking method, and more particularly, to a difference value histogram-based reversible watermarking method.

콘텐츠에 대한 사후 보안 기술로서의 데이터 은닉 기술은 음악, 영상, 동영상, 전자문서, 애니메이션과 같은 디지털 콘텐츠에 기밀 정보를 비가시적으로 삽입하는 기술로서, 소유권 증명, 저작권 보호, 방송 모니터링, 콘텐츠 인증 등의 다양한 목적으로 활용되고 있다. 암호화 기술도 디지털 콘텐츠 보호를 위한 방법이지만 콘텐츠 배포과정에서의 보호만 보장할 뿐이며, 한 번 복호화된 콘텐츠는 더 이상 보호될 수 없기 때문에 콘텐츠의 무결성을 입증하기 위한 방법으로는 부족하다. 이에 반하여 데이터 은닉 기술은 응용에 따라 다양한 삽입용량과 지각적 투명성, 강인성, 기밀성, 계산 복잡도 등의 요구조건을 만족시킬 수 있기 때문에, 배포된 이후에 콘텐츠를 보호할 수 있는 좋은 방법이다.Data hiding technology as a post-security technology for content is a technology that invisibly inserts confidential information into digital content such as music, video, video, electronic documents, and animations, and provides proof of ownership, copyright protection, broadcasting monitoring, and content authentication. It is used for various purposes. Encryption technology is also a method for protecting digital content, but it only guarantees protection in the content distribution process, and once decrypted content can no longer be protected, it is not enough to prove the integrity of the content. On the other hand, data hiding technology is a good way to protect the content after it is distributed because it can satisfy the requirements of various insertion capacity, perceptual transparency, robustness, confidentiality, and computational complexity depending on the application.

대표적인 데이터 은닉 기술인 디지털 워터마킹은 원본 콘텐츠에 대한 메타데이터 혹은 무결성 검증을 위한 인증코드, 저작권 정보 등의 정보를 비가시적으로 콘텐츠에 삽입할 수 있다. 콘텐츠에 데이터를 은닉하려면 필연적으로 원본 콘텐츠의 수정이 불가피한데, 의료 영상이나 군사적 영상, 법률적 증거, 원격 측정값, 예술 작품 등의 응용분야에서는 어떠한 손상도 없는 원본 영상이 필요하다. 변경의 정도가 극히 미미하고 인간의 지각능력으로는 전혀 알아볼 수 없을지라도 올바른 결정에 영향을 미칠 수 있으며 법률적 문제가 될 수 있기 때문이다. 가역(Reversible) 워터마킹은 워터마킹된 콘텐츠에서 메시지를 제거한 후 원본 콘텐츠로 완전한 복원이 가능하기 때문에 콘텐츠의 무결성 인증이나 위변조 조작에 대한 증명, 저작권 보호를 위한 훌륭한 용도로 이용될 수 있다. 이러한 가역 워터마킹 기법은 디지털 콘텐츠에 지각적 투명성을 유지하며 워터마크를 삽입한 후, 이를 아무런 손상 없이 원본 상태로 복원할 수 있는 메시지 은닉 수단으로서 높은 품질과 높은 삽입용량이 요구되는 분야에서 다양하게 이용될 수 있다. 가역 워터마킹 알고리즘은 메시지를 삽입하여 수정된 영상이 원본 영상에 비해 큰 차이가 없도록 지각적으로 투명해야 하면서도 응용분야에서의 요구에 맞게 충분한 삽입용량을 제공해야 한다. 또한, 상대적으로 자원 및 계산능력이 부족한 소형 장치에서도 응용이 가능하도록 계산 복잡도가 높지 않아야 하며, 메시지를 추출한 후 원본으로의 완전한 복원이 가능하도록 가역성을 보장해야 한다.Digital watermarking, a representative data concealment technology, can invisibly insert information such as metadata about original contents, authentication codes for integrity verification, copyright information, and the like into the contents. In order to conceal data in content, modification of the original content is inevitably inevitable. In application fields such as medical imaging, military imaging, legal evidence, telemetry, and works of art, an original image without any damage is required. This is because the degree of change is minimal and human perceptions may not be recognized at all, which can affect the right decision and become a legal issue. Reversible watermarking can be used to remove the message from the watermarked content and then restore it completely to the original content, which can be used as an excellent way to verify the integrity of the content, to prove tampering, and to protect copyrights. This reversible watermarking technique is a message concealment means that maintains perceptual transparency to digital content and restores it to its original state without damaging watermarks. Can be used. The reversible watermarking algorithm should be perceptually transparent so that the modified image is not significantly different from the original image by inserting a message, while providing sufficient insertion capacity to meet the needs of the application. In addition, the computational complexity should not be high so that it can be applied to small devices with relatively low resources and computational power, and reversibility must be ensured to allow full restoration to the original after extracting a message.

최근의 가역 워터 마킹 연구들은 질적 저하를 최소화하면서도 삽입용량을 최대화하기 위하여 노력하고 있다. 히스토그램 기반의 기존 연구들은 메시지가 삽입된 영상에 대해 반복삽입(재삽입)함으로써 삽입용량을 늘릴 수 있다. 그러나 한 번 메시지를 삽입한 영상은 히스토그램에서 최대 점의 높이가 약 절반으로 줄어들기 때문에, 반복의 단계가 증가할수록 반복삽입의 효율성이 급격히 낮아지게 된다.Recent reversible watermarking studies have sought to maximize insertion capacity while minimizing quality degradation. Existing histogram-based studies can increase the insertion capacity by iteratively inserting (reinserting) messages with embedded images. However, once the message is inserted, the height of the maximum point in the histogram is reduced by about half, so the efficiency of repetition is drastically lowered as the level of repetition increases.

가역 워터마킹 연구들은 지각적 투명성 및 완전한 가역성을 제공하기 위하여 각기 다른 영상의 특징을 이용하여 메시지를 삽입한다. Fridrich et al.과 Celik et al.은 무손실 압축기법을 이용하여 비트 평면을 압축한 후 빈 공간에 메시지를 삽입하였으며, Yang et al.과 Xuan et al., Lee et al.은 주파수 영역에서의 변환계수에 삽입하였다. 또한 Tian, Alattar, Kamstra et al.과 Thodi et al.은 원본 영상의 특성 값을 확장하여 삽입하는 차이값 확장 방법을 사용하였다. 최근에는 계산 복잡도가 높지 않으며 높은 삽입용량을 얻을 수 있는 히스토그램 기반 방법들에 관한 연구가 활발히 진행중인데 알고리즘에 따라 영상의 밝기 값에 대한 히스토그램을 이용하거나 차이값에 대한 히스토그램을 이용한다.Reversible watermarking studies insert messages using different image features to provide perceptual transparency and full reversibility. Fridrich et al. And Celik et al. Use a lossless compression method to compress the bit plane and insert a message into the empty space. Yang et al. And Xuan et al., Lee et al. Inserted in the count. In addition, Tian, Alattar, Kamstra et al. And Thodi et al. Used the difference value expansion method that extends and inserts the characteristic values of the original image. Recently, researches on histogram-based methods that can obtain high insertion capacity, which are not high in computational complexity, are being actively conducted. According to algorithms, histograms for image brightness values or histograms for difference values are used.

밝기 값 히스토그램 수정 기법을 이용하는 가역 워터마킹 알고리즘들은 데이터를 삽입하려는 최대 점 주위의 빈(Bin)을 쉬프팅하여 공간을 확보하고, 삽입하려는 메시지의 비트에 따라 최대점을 좌우로 쉬프팅시킴으로써 데이터를 삽입한다. 따라서 높은 데이터 삽입용량을 얻기 위해서는 최대점들을 많이 확보해야 한다. 하지만, 많은 최대점들을 사용할수록 원본 영상의 왜곡이 심해지고 오버헤드 정보의 양과 알고리즘의 복잡도가 증가한다. 반면 차이값 히스토그램을 이용하면 하나의 최대점만 사용하더라도 밝기값 히스토그램 사용 방법보다 더 높은 삽입용량을 얻을 수 있기 때문에 최근의 가역 워터마킹 연구들은 차이값 히스토그램을 이용하는 추세이다.Reversible watermarking algorithms using the brightness value histogram correction technique insert a piece of data by shifting the bin around the maximum point into which the data is to be inserted, freeing space, and shifting the maximum point to the left or right according to the bits of the message to be inserted. . Therefore, in order to obtain high data insertion capacity, it is necessary to secure many maximum points. However, the more the maximum points are used, the more severe the distortion of the original image, the amount of overhead information and the complexity of the algorithm increase. On the other hand, since the difference histogram can be used to obtain a higher insertion capacity than the use of the brightness histogram even if only one maximum point is used, recent reversible watermarking studies tend to use the difference histogram.

차이값 히스토그램Difference Histogram

차이값 히스토그램을 이용하는 알고리즘들은 인접한 픽셀과의 밝기값 차이를 이용하여 계산한다. 도 1과 같이 Lena 영상에서 밝기값 히스토그램의 최대값은 2,751이나 차이값 히스토그램의 최대값은 22,252로 최대점의 높이 차이가 매우 큰 것을 알 수 있다. 높은 최대점을 갖는다는 것은 적은 왜곡으로도 높은 삽입 용량을 얻을 수 있다는 것을 의미하므로, 차이값 히스토그램을 이용하는 것이 더 유리하다. 또한, 밝기값 히스토그램을 이용한 방법은 데이터 삽입 후 최대점의 위치가 변하기 때문에 원래의 최대점의 위치를 기억하기 위한 추가적인 오버헤드가 발생한다. 하지만, 차이값 히스토그램을 이용한 방법은 인접한 픽셀 간의 변화가 작다는 영상 데이터의 지역성 특징으로 인하여 차이값들이 0 주변으로 몰려있기 때문에 최대점의 위치를 고정시켜서 처리할 수 있으므로 삽입 위치 정보에 대한 오버헤드가 필요하지 않다는 장점을 가진다.Algorithms using difference histograms are calculated using the difference in brightness from adjacent pixels. As shown in FIG. 1, the maximum value of the brightness histogram is 2,751 in the Lena image, but the maximum value of the difference histogram is 22,252. Having a high maximum means that a higher insertion capacity can be obtained with less distortion, so it is more advantageous to use a difference histogram. In addition, the method using the brightness value histogram causes additional overhead for storing the original maximum point position since the position of the maximum point changes after data insertion. However, in the method using the difference histogram, since the difference values are concentrated around 0 due to the locality characteristic of the image data that the change between adjacent pixels is small, the position of the maximum point can be fixed and processed, so the overhead of the insertion position information Has the advantage that it is not necessary.

히스토그램 쉬프팅 방법을 이용하여 워터마크를 삽입할 때 밝기값 히스토그램이 아니라 차이값 히스토그램을 이용하는 것은 도 1을 통하여 살펴본 바와 같이 더 높은 최대점을 확보하기 위함이다. 더 높은 최대점을 확보할수록 더 높은 삽입용량을 얻을 수 있는데, 차이값 히스토그램은 인접한 픽셀 간의 차이가 크지 않다는 지역성 특징을 이용하는 것이기 때문에 밝기값 히스토그램에 비해 훨씬 더 높은 최대점을 확보하게 된다. 차이값 히스토그램을 이용하는 가역 워터마킹 알고리즘들은 차이값 히스토그램을 구성하는 방법에 따라 다양한 결과를 보이고 있다.When the watermark is inserted using the histogram shifting method, the difference value histogram is used instead of the brightness value histogram in order to secure a higher maximum point as shown in FIG. 1. The higher the maximum point, the higher the insertion capacity. The difference histogram uses a local feature that the difference between adjacent pixels is not significant, so that the maximum point is much higher than the brightness histogram. Reversible watermarking algorithms using difference histograms show various results depending on how the difference histogram is constructed.

Lee et al.은 영상의 홀수 행과 짝수 행과의 차이값을 이용하여 히스토그램을 구성하였다. 따라서 메시지 삽입에 이용되는 실제 차 영상은 원본대비 50%의 크기를 갖는다. 메시지 삽입을 위하여 수정되는 영역이 50% 미만이므로 은닉 영상의 품질은 높게 나오지만 삽입용량이 크지 않다는 단점을 갖는다. Lin et al.은 영상을 A x B 크기의 블록으로 나누고 각 블록 내에서 현재 픽셀과 다음 픽셀과의 차이값을 계산하여 A x (B-1) 크기의 차 영상을 생성하였다. 메시지 삽입에 이용되는 전체 차 영상의 크기는 블록 크기에 따라 달라지는데 4 x 4 크기의 블록인 경우 원본대비 75%의 크기를 갖는다. Tsai et al.은 영상을 N x N 크기의 블록으로 나누고 각 블록 내에서 기준 픽셀과 나머지 픽셀과의 차이값을 이용하여 히스토그램을 구성하였다. 그러나 인접 픽셀과의 차이값을 이용한 것이 아니기 때문에 히스토그램의 최대치가 0 주변으로 몰려있지 않다. 따라서 밝기값 히스토그램을 이용한 방법처럼 최대 점과 Zero 점에 대한 위치정보를 별도로 전달해야 하는 오버헤드가 있다. Kim et al.은 영상을 일정한 간격으로 서브 샘플링한 후, 기준 서브 이미지와 나머지 서브 이미지와의 차이값을 이용하여 히스토그램을 구성하였다. 이 방법은 기준이 되는 서브 이미지와 서브-샘플링되지 않는 잔여영역에는 수정을 가하지 않는다. 따라서 메시지 삽입에 이용되는 차 영상의 크기는 서브샘플링 간격이 3인 경우 원 영상에 비하여 약 88%의 크기를 갖는다. Lee et al. Constructed a histogram using the difference between odd and even rows of an image. Therefore, the actual difference image used for message insertion is 50% larger than the original. Since the area modified for message insertion is less than 50%, the quality of the hidden image is high, but the insertion capacity is not large. Lin et al. Divided the image into blocks of size A x B and calculated the difference between the current pixel and the next pixel in each block to generate the difference image of size A x (B-1). The size of the total difference image used to insert the message depends on the block size. In the case of a 4 x 4 block, the size of the difference image is 75% larger than the original. Tsai et al. Divided the image into blocks of size N x N and constructed a histogram using the difference between the reference pixel and the rest of the pixels in each block. However, since the difference between adjacent pixels is not used, the maximum value of the histogram is not concentrated around zero. Therefore, like the method using the brightness value histogram, there is an overhead of separately transmitting positional information about the maximum and zero points. Kim et al. Subsampled the images at regular intervals and constructed a histogram using the difference between the reference subimage and the remaining subimages. This method does not modify the reference sub-images and the remaining unsub-sampled regions. Therefore, when the subsampling interval is 3, the difference image used for message insertion is about 88% larger than the original image.

Yeo et al.은 전체 영상에 대하여 현재 픽셀과 바로 앞 픽셀과의 차이값을 점진적으로 계산하여 히스토그램을 구성하였다. 이 방법은 메시지 삽입에 이용되는 차 영상의 크기가 원본과 동일한 크기이기 때문에 기존 연구들에 비해 가장 높은 삽입용량을 보인다.Yeo et al. Constructed a histogram by gradually calculating the difference between the current pixel and the immediately preceding pixel for the entire image. This method shows the highest insertion capacity compared with previous studies because the difference image size used for message insertion is the same size as the original.

워터마킹 알고리즘은 응용분야의 요구에 맞도록 충분한 삽입 용량을 제공해야한다. 만일 삽입해야 하는 메시지의 크기가 실제 삽입가능한 용량보다 큰 경우가 발생하면, 히스토그램 기반의 기존 연구들은 삽입 불가라고 판정하거나 혹은 메시지가 삽입된 영상에 대해 반복해서 삽입함으로써 삽입 용량을 늘리는 방법을 선택하고 있다. 그러나 한 번 메시지를 삽입한 영상은 히스토그램에서 최대점의 높이가 약 절반으로 줄어들기 때문에, 반복의 단계가 증가할수록 반복 삽입의 효율성이 급격히 낮아지게 된다. 이하에서는 반복삽입에 따른 최대치 저하에 관하여 설명한다.Watermarking algorithms must provide sufficient insertion capacity to meet the needs of the application. If the size of the message to be inserted is larger than the actual insertable capacity, histogram-based studies have determined that the insertion cannot be made or the method of increasing the insertion capacity by inserting the message repeatedly is selected. have. However, once the message is inserted, the height of the maximum point in the histogram is reduced by about half, so the efficiency of repetitive insertion decreases rapidly as the level of repetition increases. Hereinafter, the maximum value decrease due to the repetitive insertion will be described.

기존 기술에서 차이값을 계산하기 위하여 사용하는 방법 중 가장 높은 최대점을 보이는 것은 Yeo et al. 의 점진적 차이값 히스토그램 방법으로서 바로 앞 픽셀과 현재 픽셀과의 차이값을 이용하는 것이다. 이 방법은 영상을 한 픽셀씩 차례대로 스캔하게 되므로 도 2와 같이 순차 스캐닝(Sequential Scanning) 방향으로 차이값을 계산하게 된다.In the conventional technique, the highest peak among the methods used to calculate the difference is Yeo et al. Gradual difference histogram method is to use the difference between the previous pixel and the current pixel. In this method, since the image is scanned one pixel at a time, the difference value is calculated in the sequential scanning direction as shown in FIG. 2.

순차 스캐닝 방법으로 차이값을 계산하여 메시지를 삽입한 영상에 대하여 삽입용량을 늘리기 위하여 반복 삽입을 하기위해서는 차이값 히스토그램을 재구성하여야 한다. 이를 위하여 다시 순차 스캐닝 방법으로 차이값 히스토그램을 계산하게 되면, 도 3에서 보는 바와 같이 히스토그램에서 최대점의 높이가 약 절반으로 줄어들게 된다. 따라서 반복의 단계가 증가할수록 효율성이 급격히 낮아지게 되는 문제점이 발생한다.It is necessary to reconstruct the difference value histogram in order to repeat the insertion in order to increase the insertion capacity of the image into which the message is inserted by the sequential scanning method. To this end, when the difference histogram is calculated by the sequential scanning method, the height of the maximum point in the histogram is reduced to about half as shown in FIG. 3. Therefore, as the level of repetition increases, a problem arises in that the efficiency drops rapidly.

본 발명은 이상과 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 메시지가 삽입된 영상에 대하여 반복 삽입을 통하여 삽입 용량을 늘리고자 할 때 히스토그램을 계산하기 위한 스캔 방향을 변경함으로써 반복 삽입할 때, 지역성 및 반복 삽입의 효율성을 최대한 활용할 수 있는 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the problems of the prior art as described above, and when repetitive insertion is performed by changing the scan direction for calculating the histogram when the insertion capacity is increased by repetitive insertion for a message inserted image. The purpose of the present invention is to provide a reversible watermarking method based on difference between histograms and matrix cross-scanning methods that can maximize the efficiency of locality and repeated insertion.

본 발명에 따른 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법은 (i) 원 영상에 대하여 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성하는 단계; (ii) 삽입 공간을 확보하기 위하여 삽입에 이용되지 않는 히스토그램 빈들을 쉬프트하는 단계; (iii) 삽입할 메시지의 비트에 따라 상기 차이값 히스토그램을 수정하여 메시지를 삽입하는 단계; (iv) 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선 방향으로 상기 수정된 차이값 히스토그램을 반영한 은닉 영상을 생성하는 단계; (v) 상기 은닉 영상에 대하여 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성하는 단계; (vi) 메시지 삽입공간을 스캔하여 삽입된 메시지를 검출하는 단계; (vii) 상기 메시지를 삽입하기 위하여 상기 수정되었던 차이값 히스토그램을 복원하는 단계; (viii) 공간 확보를 위하여 쉬프트되었던 히스토그램 빈들을 복원하는 단계; 및 (ix) 상기 복원된 차이값 히스토그램을 이용하여 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선 방향으로 상기 원 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The matrix cross-scanning difference histogram-based reversible watermarking method according to the present invention comprises the steps of: (i) gradually constructing a difference value histogram by scanning rows or columns first with respect to a round number of repetition insertion times for an original image; (ii) shifting histogram bins that are not used for insertion to free up insertion space; (iii) inserting the message by modifying the difference histogram according to the bits of the message to be inserted; (iv) generating a hidden image reflecting the corrected difference histogram in a row or column priority direction according to the round insertion number round value; (v) gradually constructing a difference value histogram by scanning rows or columns first with respect to the hidden insertion number round value of the hidden image; (vi) scanning the message insertion space to detect the inserted message; (vii) restoring the modified histogram that has been modified to insert the message; (viii) restoring histogram bins that have been shifted for space; And (ix) restoring the original image in a row or column priority direction according to the repeated insertion number round value using the restored difference histogram.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 다양한 영상들에 대하여 비교 분석한 실험 결과에 따르면 제안한 알고리즘은 완전한 가역성과 함께 낮은 왜곡을 유지하면서도 효율적인 반복 삽입을 통한 높은 삽입 용량을 얻을 수 있다. 한 번 메시지가 삽입되어 수정된 영상에 대하여 지역성을 최대한 활용하기 위하여 반복의 단계가 진행될 때마다 차이값 히스토그램을 계산하기 위한 스캔 방향을 조절하는 행열 교차 스캐닝 기법을 적용하여 성능을 향상시켰다. 행 우선 스캐닝만을 사용하는 기존 방법에 비하여 제안한 알고리즘을 적용하였을 때 삽입 용량뿐만 아니라 품질 성능 또한, 향상되었음을 알 수 있다.As described above, according to an experimental result of comparative analysis of various images, the proposed algorithm can obtain a high insertion capacity through efficient repetitive insertion while maintaining low distortion with complete reversibility. In order to maximize the locality of the modified image once inserted, the performance is improved by applying a matrix cross-scan technique that adjusts the scan direction to calculate the difference histogram each time the repetition step is performed. Compared to the conventional method using only row-first scanning, the proposed algorithm improves not only the insertion capacity but also the quality performance.

도 1은 Lena 영상의 밝기값 히스토그램과 차이값 히스토그램을 나타낸 그래프들이다.
도 2는 순차 스캐닝을 나타낸 도면이다.
도 3은 Lena 영상에 대한 메시지 삽입 후의 차이값 히스토그램 변화를 설명하는 그래프들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메시지 삽입에 이용되는 히스토그램 빈을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법에서 메시지 삽입 과정을 설명하는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 행 우선 순차 스캐닝 및 열 우선 순차 스캐닝을 설명하는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 메시지 삽입 후의 행 우선 및 열 우선 순차 스캐닝의 차이값 히스토그램 비교 결과를 설명하는 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반복횟수 증가에 따른 행열 교차 스캐닝을 설명하는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 행열 교차 스캐닝을 이용한 반복 삽입 절차를 설명하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 메시지 검출 및 복원 과정에서의 히스토그램 수정 절차를 설명하는 도면들이다.
도 11은 8-비트 회색조 512 x 512 실험 영상을 나타낸 도면들이다.
도 12는 2/4/6/8 반복 삽입시 Lena 영상에 대한 스캔 방향 변경 성능을 나타낸 그래프들이다.
도 13은 0/3/6/9 반복 삽입시 Lena 영상에 대한 스캔 방향 변경 성능을 나타낸 그래프들이다.
도 14는 2/4/6/8 반복 삽입시 전체 영상에 대한 스캔 방향 변경 성능(평균치)을 나타낸 그래프들이다.
도 15는 0/3/6/9 반복 삽입시 전체 영상에 대한 스캔 방향 변경 성능(평균치)을 나타낸 그래프들이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 행렬 교차 스캐닝의 삽입 레벨 및 반복 횟수 증가에 대한 성능 변화를 나타낸 그래프들이다.
1 is a graph illustrating a histogram of brightness values and a difference histogram of a Lena image.
2 is a diagram illustrating sequential scanning.
3 are graphs illustrating changes in a difference value histogram after message insertion on a Lena image.
4 is a diagram illustrating a histogram bin used to insert a message according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a message insertion process in a matrix cross-scan method difference value histogram-based reversible water marking method according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating row priority sequential scanning and column priority sequential scanning according to an embodiment of the present invention.
7 are graphs illustrating a difference value histogram comparison result of row-first and column-first sequential scanning after message insertion according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating matrix intersection scanning according to an increase in the number of repetitions according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating an iterative insertion procedure using matrix cross scanning according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a histogram modification procedure in a message detection and restoration process according to an embodiment of the present invention.
11 shows an 8-bit grayscale 512 × 512 experiment image.
12 are graphs illustrating a change in scan direction of a Lena image when 2/4/6/8 repetition is inserted.
FIG. 13 is a graph illustrating scanning direction changing performance of a Lena image when 0/3/6/9 repetitive insertion is performed.
FIG. 14 is a graph illustrating scanning direction changing performance (average value) for the entire image when 2/4/6/8 repetition is inserted.
FIG. 15 is a graph illustrating scanning direction changing performance (average value) of an entire image when 0/3/6/9 repeated insertion is performed.
FIG. 16 is a graph illustrating a change in performance with respect to an insertion level and an increase in the number of iterations of matrix intersection scanning according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법을 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a method of histogram-based reversible water marking based on a matrix cross scanning scheme difference value according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명에서는 차이값을 계산하기 위한 스캔 방향을 조절함으로써 지역성 및 반복삽입의 효율성을 최대화할 수 있는 방법에 대하여 제안한다. 메시지 삽입 및 검출 알고리즘은 본 발명의 발명자가 연구한 점진적 차이값 히스토그램 쉬프팅을 이용한 가역 워터마킹 알고리즘을 사용하였다. The present invention proposes a method for maximizing the efficiency of locality and repetition by adjusting the scan direction for calculating the difference value. The message insertion and detection algorithm uses a reversible watermarking algorithm using progressive difference histogram shifting, which has been studied by the inventor of the present invention.

메시지 삽입 과정Message insertion process

삽입되는 메시지의 용량 및 워터마크 영상의 품질은 응용 분야의 요구에 따라 삽입 레벨 L로 조절한다. 0부터 시작되는 L의 값에 따라 차이값 히스토그램에서 메시지 삽입에 이용되는 빈은 0번 빈 주위인 {(-L-1)~(+L)} 까지 도 4에 나타내었다.The capacity of the message to be inserted and the quality of the watermark image are adjusted to the insertion level L according to the requirements of the application field. According to the value of L starting from 0, the bin used for message insertion in the difference histogram is shown in FIG. 4 from {(-L-1) to (+ L)} around the 0th bean.

삽입레벨 L이 1인 경우 메시지가 삽입되는 과정에서 히스토그램이 수정되는 절차를 도 5에 나타내었다. When the insertion level L is 1, a procedure of modifying the histogram in the process of inserting a message is illustrated in FIG. 5.

행열 교차 스캐닝을 통한 효율적인 반복 삽입Efficient iterative insertion with matrix cross scanning

메시지를 삽입한 후 차이값 히스토그램이 약 절반으로 줄어드는 이유는 최대점 주위의 히스토그램 빈을 펼치는 원리로 메시지를 삽입하기 때문이다. 메시지가 삽입된 영상을 만들기 위해서는 히스토그램을 쉬프팅하여 수정된 차이값만큼 픽셀 값을 변경시켜야 하기 때문에 차이값이 커지게 되고, 이에 따라 지역성이 저하되는 것이다. 그러나 반복삽입을 위하여 다시 순차 스캐닝을 할 때 행 우선(Row-major Order) 순서가 아니라 열 우선(Column-major Order) 순서로 스캐닝을 한다면 순차 스캐닝의 지역성 저하 단점을 상당히 보완할 수 있다. 가로 방향으로의 픽셀 값이 증감된 만큼 세로 방향으로도 근사한 확률로 증감되었으므로, 열 우선 순차 스캐닝이 행 우선 순차 스캐닝보다 더 높은 지역성을 보이기 때문이다. The reason why the difference histogram is reduced by about half after inserting the message is because it inserts the message by unfolding the histogram bin around the maximum point. In order to create an image with a message inserted, the histogram must be shifted to change the pixel value by the corrected difference value, thereby increasing the difference value, thereby degrading locality. However, when scanning sequentially for re-insertion, scanning in column-major order rather than row-major order can significantly compensate for the locality deterioration of sequential scanning. This is because column-first sequential scanning shows higher locality than row-first sequential scanning since the pixel value in the horizontal direction is increased and decreased in the vertical direction as well.

먼저, 사용자가 반복 삽입 횟수 라운드 값 및 원본 영상을 입력하면, R 값을 1부터 라운드 값까지 1씩 증가시키며 다음 삽입 과정을 반복한다.First, when a user inputs a round insertion number round value and an original image, the R value is increased by 1 from 1 to the round value, and the next insertion process is repeated.

도 6에 행 우선 및 열 우선 순차 스캐닝의 개념을 도시하였다. 도 7에 실험 영상들에 대하여 원본을 행 우선 순차 스캐닝한 차이값 히스토그램과 메시지를 삽입한 후의 행 우선 및 열 우선 순차 스캐닝한 차이값 히스토그램을 비교하여 나타내었다. 도 7을 통하여 알 수 있듯이 행 우선 순차 스캐닝을 통하여 메시지를 삽입한 영상에 대하여 다시 행 우선 순차 스캐닝을 반복 적용하면 원본에 비하여 평균 47%의 높이를 보이지만, 열 우선 순차 스캐닝을 하면 평균 73%의 높이를 얻을 수 있다. 따라서, 반복삽입이 진행될 때마다 행 우선 및 열 우선 순차 스캐닝을 번갈아 사용하면 지역성의 저하를 최소화할 수 있음을 알 수 있다. 6 illustrates the concept of row first and column first sequential scanning. In FIG. 7, the difference values histograms of row-first sequential scanning of originals are compared with the difference values histograms of row-first and column-first sequential scanning after inserting a message. As can be seen from FIG. 7, when row-first sequential scanning is repeatedly applied to an image in which a message is inserted through row-first sequential scanning, the average height is 47% higher than that of the original. You can get height. Therefore, it can be seen that the use of alternating row-first and column-first sequential scanning every time iterative insertion can minimize local deterioration.

반복 삽입에 따른 순차 스캐닝의 방향 전환을 위해서는 반복삽입 횟수 R에 따라 행 우선 순차 스캐닝과 열 우선 순차 스캐닝을 번갈아 사용하며 차이값 히스토그램을 계산하면 된다. 본 발명에서는 이를 행열 교차 스캐닝(Row-Column Cross Scanning)이라고 정의한다. 행열 교차 스캐닝의 원리를 도 8에 나타내었으며, 도 9는 반복삽입 절차를 나타낸다.In order to change the direction of the sequential scanning according to the repetitive insertion, the row-first sequential scanning and the column-first sequential scanning are alternately used according to the number of repetition inserts R, and the difference histogram is calculated. In the present invention, this is defined as row-column cross scanning. The principle of matrix cross scanning is shown in FIG. 8, and FIG. 9 shows an iterative insertion procedure.

원 영상에 대하여 R이 홀수이면 행 우선으로, 짝수이면 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성한다(도 5(a)). 삽입공간을 확보하기 위하여 삽입에 이용되지 않는 빈들을 쉬프트한다(도 5(b)). If R is odd, the original image is scanned row-first and even-numbered column first to construct a difference histogram gradually (Fig. 5 (a)). The bins not used for insertion are shifted to secure the insertion space (Fig. 5 (b)).

다음으로, 삽입할 메시지의 비트에 따라 상기 차이값 히스토그램을 수정하여 메시지를 삽입한다(도 5(c) 및 도 5(d)). R이 홀수이면 행 우선 방향으로, 짝수이면 열 우선 방향으로 상기 수정된 히스토그램을 반영한 은닉 영상을 생성한다.Next, the difference value histogram is modified according to the bits of the message to be inserted to insert the message (FIGS. 5 (c) and 5 (d)). If R is odd, a hidden image reflecting the modified histogram is generated in a row-first direction and in an even-numbered column.

메시지 검출 및 복원 알고리즘Message Detection and Recovery Algorithm

삽입레벨 L이 1인 경우 메시지를 검출하고 원본 영상을 복원하는 과정에서 히스토그램이 수정되는 절차를 도 10에 나타내었다. 먼저, 사용자가 반복 삽입 횟수 라운드 값 및 은닉 영상을 입력하면, R 값을 라운드 값부터 1까지 1씩 감소시키며 다음 복원 과정을 반복한다.When the insertion level L is 1, a procedure of correcting the histogram in the process of detecting the message and restoring the original image is illustrated in FIG. 10. First, when a user inputs a round insertion number and a hidden image, the R value is decreased by 1 from the round value to 1 and the next restoration process is repeated.

은닉 영상에 대하여 R이 홀수이면 행 우선으로, 짝수이면 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성한다(도 10(a)). 메시지 삽입 공간을 스캔하여 삽입된 메시지를 검출한다(도 10(b)). If R is odd, the hidden image is scanned with row priority and even with column priority to construct a difference value histogram gradually (Fig. 10 (a)). The inserted message is detected by scanning the message insertion space (Fig. 10 (b)).

다음으로, 메시지를 삽입하기 위하여 수정되었던 차이값 히스토그램을 복원한다(도 10(c)). 공간 확보를 위하여 쉬프트되었던 빈들을 복원한다(도 10(d)). 마지막으로 복원된 차이값 히스토그램을 이용하여 R이 홀수이면 행 우선 방향으로, 짝수이면 열 우선 방향으로 원 영상을 복원하게 된다(도 10(e)).Next, the difference value histogram which has been modified to insert the message is restored (Fig. 10 (c)). The bins that have been shifted to secure the space are restored (FIG. 10 (d)). Finally, using the reconstructed difference histogram, the original image is reconstructed in the row-first direction when R is odd and in the column-first direction by even numbers (FIG. 10 (e)).

실험 및 성능 평가Experiment and performance evaluation

본 발명에 따른 실험에 사용된 영상은 USC-SIPI(University of Southern California-Signal & Image Processing Institute) 이미지 데이터베이스의 8-Bits 회색조 512 x 512 영상 7개이며 도 11에 나타내었다. 유효삽입용량은 오버헤드 정보를 차감한 용량이며, 영상의 품질은 다음 수학식 1 및 수학식 2를 통하여 계산된 PSNR(dB)로 측정하였다.The images used in the experiments according to the invention are seven 8-Bits grayscale 512 x 512 images from the University of Southern California-Signal & Image Processing Institute (USC-SIPI) image database and are shown in FIG. 11. The effective insertion capacity is a capacity obtained by subtracting overhead information, and the image quality is measured by PSNR (dB) calculated through Equations 1 and 2 below.

Figure 112011023652217-pat00001
Figure 112011023652217-pat00001

Figure 112011023652217-pat00002
Figure 112011023652217-pat00002

수학식 1에서 M 및 N은 각각 영상의 가로 및 세로 크기이며, p(i,j)는 원본 영상의 픽셀 값, p'(i,j)은 마크가 삽입된 영상의 픽셀 값이고, 수학식 2에서 n은 한 픽셀을 표현할 때 필요한 비트의 수이다.In Equation 1, M and N are horizontal and vertical sizes of an image, respectively, p (i, j) is a pixel value of an original image, p ' (i, j) is a pixel value of an image to which a mark is inserted. 2 to n is the number of bits needed to represent a pixel.

Lena 영상에 대하여 행 우선 순차 스캐닝 방법만을 적용하였을 때와 본 발명에서 제안한 행열 교차 스캐닝 방법을 적용하였을 때의 성능 비교를 도 12부터 도 13까지에 나타내었다. 도 12는 반복 삽입 횟수 R을 각각 2/4/6/8로 고정하고 삽입 레벨을 0~9까지 변화시켰을 때의 결과이며, 도 13은 삽입 레벨을 0/3/6/9로 고정하고 반복 횟수를 1~10까지 변화시켰을 때의 결과를 나타낸 것이다. 모든 실험 영상에 대한 결과가 도 12 및 도 13에 나타낸 Lena 영상과 매우 흡사한 패턴의 결과를 보이고 있으므로 본 발명에는 나머지 실험 영상들에 대한 결과들은 포함하지 아니하였고, 종합적인 결과를 살펴보기 위하여 7개 영상의 결과에 대한 평균치를 도 14 및 도 15에 나타내었다. 그래프에서 각 점들은 특정 삽입레벨 및 반복삽입 횟수에서의 실험 결과를 나타낸 것이며, 삽입 가능한 용량보다 오버헤드 정보가 더 큰 실험결과는 그래프에 나타내지 아니하였다. 실험 결과를 통하여 기존 기술들에서처럼 한 가지 스캐닝 방법만을 사용하는 것보다 본 발명에서 제안한 행열 교차 스캐닝 방식을 사용하여 반복 삽입하는 것이 더욱 효율적임을 알 수 있으며, 특히 반복 횟수가 증가할수록 지역성의 저하 현상이 상당히 완화된 것을 알 수 있다.Fig. 12 to Fig. 13 show performance comparisons when only the row first sequential scanning method is applied to the Lena image and when the matrix cross scanning method proposed in the present invention is applied. 12 is a result of fixing the number of repetition insertions R to 2/4/6/8 and changing the insertion level from 0 to 9, and FIG. 13 to fix the insertion level to 0/3/6/9 and repeat. It shows the result when the frequency is changed from 1 to 10. Since the results for all the experimental images show a pattern very similar to the Lena images shown in FIGS. 12 and 13, the present invention does not include the results for the remaining experimental images. Average values for the results of the dog images are shown in FIGS. 14 and 15. Each point in the graph represents the results of experiments at a specific insertion level and the number of repeated insertions. The results of experiments in which the overhead information is larger than the insertable capacity are not shown in the graph. Experimental results show that it is more efficient to insert repeatedly using the matrix cross-scanning method proposed in the present invention than to use only one scanning method as in the conventional techniques. It can be seen that it is quite relaxed.

기존의 행 우선 스캐닝 방법에 비하여 본 발명에서 제안한 행열 교차 스캐닝 방법을 통한 품질(PSNR) 및 삽입용량(bpp) 척도의 성능 향상 정도를 삽입 레벨 L={0,2,4}에 대하여 2회 및 4회 반복 삽입했을 때의 결과를 표 1과 표 2에 나타내었다. 반복의 단계가 높을수록 삽입 용량이 상당히 증가한다는 것을 알 수 있으며, 더 많이 삽입하였음에도 불구하고 품질 또한 증가하였음을 알 수 있다.Compared with the conventional row-first scanning method, the performance improvement of the quality (PSNR) and insertion capacity (bpp) scales through the matrix cross-scanning method proposed by the present invention is performed twice for the insertion level L = {0,2,4}. The results obtained by inserting four times are shown in Tables 1 and 2. It can be seen that the higher the stage of repetition, the greater the insertion dose, and the higher the quality, despite the more insertions.

삽입조건Insertion condition LenaLena BaboonBaboon BoatBoat AirplaneAirplane AerialAerial TankTank TrucksTrucks 평균치Average 0L 2R0L 2R 37%37% 24%24% 29%29% 20%20% 16%16% 12%12% 13%13% 22%22% 2L 2R2L 2R 23%23% 17%17% 19%19% 12%12% 9% 9% 11%11% 12%12% 15%15% 4L 2R4L 2R 17%17% 13%13% 16%16% 8% 8% 5% 5% 8% 8% 10%10% 11%11% 0L 4R0L 4R 63%63% 50%50% 51%51% 39%39% 36%36% 36%36% 38%38% 44%44% 2L 4R2L 4R 40%40% 38%38% 35%35% 25%25% 24%24% 29%29% 32%32% 31%31% 4L 4R4L 4R 30%30% 30%30% 30%30% 21%21% 19%19% 22%22% 27%27% 25%25%

삽입조건Insertion condition LenaLena BaboonBaboon BoatBoat AirplaneAirplane AerialAerial TankTank TrucksTrucks 평균치Average 0L 2R0L 2R 4%4% 5%5% 4%4% 4%4% 5%5% 5%5% 5%5% 5%5% 2L 2R2L 2R 5%5% 6%6% 5%5% 5%5% 6% 6% 5%5% 6%6% 5%5% 4L 2R4L 2R 6%6% 6%6% 6%6% 6% 6% 7% 7% 5% 5% 6%6% 6%6% 0L 4R0L 4R 5%5% 6%6% 5%5% 5%5% 6%6% 5%5% 6%6% 5%5% 2L 4R2L 4R 6%6% 7%7% 6%6% 6%6% 7%7% 6%6% 7%7% 6%6% 4L 4R4L 4R 7%7% 8%8% 7%7% 7%7% 8%8% 6%6% 7%7% 7%7%

도 16은 행열 교차 스캐닝을 적용하여 반복삽입 하였을 때, 삽입 레벨을 증가하여 반복 삽입할 때와 반복 횟수를 증가하여 반복삽입할 때의 성능을 비교한 것이다. 도 16(a) 및 도 16(b)는 Lena 영상에 대한 결과이며, 도 16(c) 및 도 16(d)는 7개 영상의 결과에 대한 평균치를 나타낸 것이다. 결과를 통해 알 수 있듯이 삽입 레벨을 높게 하고 적은 횟수로 반복 삽입하는 것이 삽입 레벨을 낮게 하고 많은 횟수로 반복 삽입하는 것보다 삽입 용량 및 품질 척도에서 성능이 조금 더 좋은 것을 알 수 있다. 따라서 한 번의 삽입 과정으로 많은 용량을 삽입할 수 있는 방법을 선택하여 여러 번 반복 삽입하는 것이 삽입 용량뿐만 아니라 품질 면에서도 우수하다는 것을 알 수 있다.FIG. 16 compares the performance of repeated insertion by increasing the insertion level and repeating insertion by increasing the number of repetitions when repeated insertion using matrix intersection scanning. 16 (a) and 16 (b) show results for the Lena image, and FIGS. 16 (c) and 16 (d) show average values for the results of seven images. As can be seen from the results, a higher insertion level and repeated insertions with a smaller number of times perform slightly better on the insertion capacity and quality scale than lower insertion levels and a larger number of repeated insertions. Therefore, it can be seen that it is excellent not only in the insertion capacity but also in the quality in that it is repeatedly inserted several times by selecting a method capable of inserting a lot of capacity in one insertion process.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.Although the present invention has been described as a specific preferred embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Anyone with a variety of variations will be possible.

Claims (5)

(i) 원 영상에 대하여 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성하는 단계;
(ii) 삽입 공간을 확보하기 위하여 삽입에 이용되지 않는 히스토그램 빈들을 쉬프트하는 단계;
(iii) 삽입할 메시지의 비트에 따라 상기 차이값 히스토그램을 수정하여 메시지를 삽입하는 단계;
(iv) 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선 방향으로 상기 수정된 차이값 히스토그램을 반영한 은닉 영상을 생성하는 단계;
(v) 상기 은닉 영상에 대하여 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선으로 스캐닝하여 점진적으로 차이값 히스토그램을 구성하는 단계;
(vi) 메시지 삽입공간을 스캔하여 삽입된 메시지를 검출하는 단계;
(vii) 상기 메시지를 삽입하기 위하여 상기 수정되었던 차이값 히스토그램을 복원하는 단계;
(viii) 공간 확보를 위하여 쉬프트되었던 히스토그램 빈들을 복원하는 단계; 및
(ix) 상기 복원된 차이값 히스토그램을 이용하여 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값에 따라 행 또는 열 우선 방향으로 상기 원 영상을 복원하는 단계를 포함하는 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법.
(i) progressively constructing a difference value histogram by scanning rows or columns first with respect to the round insertion number round value of the original image;
(ii) shifting histogram bins that are not used for insertion to free up insertion space;
(iii) inserting the message by modifying the difference histogram according to the bits of the message to be inserted;
(iv) generating a hidden image reflecting the corrected difference histogram in a row or column priority direction according to the round insertion number round value;
(v) gradually constructing a difference value histogram by scanning rows or columns first with respect to the hidden insertion number round value of the hidden image;
(vi) scanning the message insertion space to detect the inserted message;
(vii) restoring the modified histogram that has been modified to insert the message;
(viii) restoring histogram bins that have been shifted for space; And
and (x) restoring the original image in a row or column priority direction according to the repeated insertion number round value using the restored difference histogram.
청구항 1에 있어서, 단계 (i)에서 상기 원 영상에 대하여 반복 삽입 횟수 라운드 값이 홀수이면 행 우선으로, 짝수이면 열 우선으로 스캐닝하는 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법.The method according to claim 1, wherein, in step (i), a row-first scanning is performed first if the number of rounds of repeated insertion is odd for the original image, and column-first scanning if the even number is even. 청구항 1에 있어서, 단계 (iv)에서 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값이 홀수이면 행 우선 방향으로, 짝수이면 열 우선 방향으로 수정된 히스토그램을 반영한 은닉 영상을 생성하는 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법.The method according to claim 1, wherein in step (iv), if the number of rounds of the repetition insertion is odd is row-wise, and if is even, column-cross scanning method difference value histogram-based reversible water for generating a hidden image reflecting the modified histogram Marking method. 청구항 1에 있어서, 단계 (v)에서 상기 은닉 영상에 대하여 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값이 홀수이면 행 우선으로, 짝수이면 열 우선으로 스캐닝하는 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법.The method according to claim 1, wherein in step (v), the row-first scanning is performed first, if the number of rounds of the repetition insertion number is odd, and column-first, if the even number is even. 청구항 1에 있어서, 단계 (ix)에서 상기 반복 삽입 횟수 라운드 값이 홀수이면 행 우선 방향으로, 짝수이면 열 우선 방향으로 상기 원 영상을 복원하는 행열 교차 스캐닝 방식 차이값 히스토그램 기반 가역 워터 마킹 방법.2. The method of claim 1, wherein, in step (ix), the original image is restored in a row-first direction when the number of rounds of repeated insertion is odd and in a column-first direction when an even number is even. 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030017923A (en) * 2001-08-25 2003-03-04 주식회사 한국의과학연구소 Drugs manufacturing method and composite to reinforce vigor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080022255A (en) * 2006-09-06 2008-03-11 주식회사 마크애니 Reversible watermarking based on advanced histogram modification
KR20110090247A (en) * 2010-02-03 2011-08-10 금오공과대학교 산학협력단 Reversible watermark inserting, extracting and original contents restoring methods using difference histogram

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080022255A (en) * 2006-09-06 2008-03-11 주식회사 마크애니 Reversible watermarking based on advanced histogram modification
KR20110090247A (en) * 2010-02-03 2011-08-10 금오공과대학교 산학협력단 Reversible watermark inserting, extracting and original contents restoring methods using difference histogram

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030017923A (en) * 2001-08-25 2003-03-04 주식회사 한국의과학연구소 Drugs manufacturing method and composite to reinforce vigor

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