KR101271197B1 - Watermarking system using horizontal noise mean shifting - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템에 관한 것으로서, 워터마크를 노이즈 형태로 삽입함으로써 비가시성을 만족시킬 뿐 아니라, 중앙, 좌안, 우안 영상 모두에 대한 저작권을 보호하도록 하며, 2차원-3차원 변환에 불변한 특징인 가로축 노이즈의 평균이동을 이용하여 워터마크를 삽입함으로써 사용자가 임의로 설정한 깊이 정보 어디에서나 삽입된 워터마크를 검출할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙 영상의 노이즈 분포의 평균을 이동시켜 워터마크 신호를 삽입하는 워터마크 삽입기; 검출 대상영역에서 추출된 노이즈 기둥에서 평균 계산을 통해 워터마크 신호를 추출하며, 추출한 워터마크 신호와, 상기 참조 워터마크 신호 사이의 정규상관계수와 임계값과의 비교를 통해 워터마크 신호를 검출워터마크 검출기; 를 포함한다.The present invention relates to a watermarking system using the horizontal movement of the mean of the horizontal axis. The present invention not only satisfies the invisibility by inserting the watermark in the form of noise, but also protects the copyright of the center, left eye, and right eye images. It is an object of the present invention to detect an inserted watermark anywhere in depth information arbitrarily set by a user by inserting a watermark using an average shift of horizontal axis noise, which is an invariant feature in three-dimensional conversion.
According to an aspect of the present invention, there is provided a watermark inserter for inserting a watermark signal by shifting an average of a noise distribution of a center image; The watermark signal is extracted from the noise column extracted from the detection target region by averaging, and the watermark signal is detected by comparing the extracted watermark signal with a normal correlation coefficient between the reference watermark signal and a threshold value. Mark detector; .
Description
본 발명은 DIBR 방식의 컨텐츠를 보호하기 위한 워터마킹 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2차원, 3차원 변환에 불변한 특징인 가로축 노이즈의 평균이동을 이용하여 워터마크를 삽입함으로써 사용자가 임의로 설정한 깊이 정보 어디에서도 삽입된 워터마크를 검출할 수 있는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a watermarking system for protecting content in a DIBR method, and more particularly, by arbitrarily setting a watermark by inserting a watermark using an average shift of horizontal axis noise, which is an invariant feature of two-dimensional and three-dimensional conversion. The present invention relates to a system capable of detecting an embedded watermark in any depth information.
3차원 영상 재생 장비의 빠른 보급으로 인해 많은 컨텐츠 제작자들이입체 컨텐츠를 제작하기 시작했다. 이러한 컨텐츠들은 여러 방법으로 표현되게 되는데 그 중 2가지의 3차원 표현 방식이 가장 널리 사용되고 있다. 첫 번째는 stereo image recording 방식으로 좌안, 우안 영상을 바로 붙여서 표현하는 방식이다. Due to the rapid spread of three-dimensional image playback equipment, many content producers began to produce three-dimensional content. These contents are represented in various ways, of which two three-dimensional expression methods are most widely used. The first method is stereo image recording, which attaches left and right eye images directly.
이 방법은 저장과 재생이 간단하다는 장점이 있지만, 입체영상의 전송 대역폭이 2차원 영상의 대역폭 2배가 된다는 문제가 있다. This method has the advantage of simple storage and playback, but has a problem that the transmission bandwidth of the stereoscopic image is twice the bandwidth of the 2D image.
두 번째는 DIBR(Depth-Image-Based Rendering) 방식으로 중앙 영상과 깊이 영상을 가지고 있음으로써 사용자가 재생하기 전에 좌안, 우안 영상으로 변환하여 재생하는 형식을 갖는다[1]. 사람의 눈은 약간의 깊이 변화에 민감하지 않으므로 깊이 영상을 강하게 압축한다고 하더라도 눈치 채지 못한다. 이 특성을 DIBR 방식에서 활용하기 때문에 전송 효율이 첫 번째 방법에 비해 훨씬 좋다. Second, DIBR (Depth-Image-Based Rendering) has the center image and the depth image, so that the user converts the image into left and right eyes before playing it [1]. The human eye is not sensitive to slight changes in depth, so even if you compress the depth image strongly, you will not notice it. The transmission efficiency is much better than that of the first method because this characteristic is utilized in the DIBR method.
또한, DIBR 방식은 중앙 영상과 깊이 영상을 이용하여 기기에서 바로 좌안, 우안 영상을 생성하기 때문에 사용자가 본인이 원하는 깊이감을 편하게 조절할 수 있고 2차원과 3차원 영상을 사용자가 원하는 데로 선택적으로 볼 수 있다는 것도 또 다른 장점이 된다. 이런 수많은 장점들 때문에 DIBR 방식은 최근 학계와 산업계에서 많은 주목을 받고 있다. In addition, since the DIBR method generates the left and right eye images directly from the device using the center image and the depth image, the user can easily adjust the depth sense desired by the user and selectively view the 2D and 3D images as the user wants. It is another advantage. Because of these many advantages, the DIBR method has attracted much attention in recent years in the academic and industrial world.
하지만, DIBR 방식으로 저장된 영상의 저작권 보호는 쉽게 되지 않는다. 중앙 영상뿐만 아니라 변환된 좌안, 우안 영상 역시 2차원 컨텐츠로서 충분한 가치를 갖기 때문에 이 중 하나라도 유출이 된다면 문제가 발생한다. 따라서, 이 세 영상을 모두 보호해야만 한다. 다시 말해서, 중앙 영상에 넣은 워터마크 신호를 깊이 영상의 도움 없이 중앙, 좌안, 우안 세 영상에서 모두 검출할 수 있는 새로운 형태의 워터마크 기술이 필요하다.However, copyright protection of images stored in the DIBR method is not easy. Not only the center image but also the converted left eye and right eye images have sufficient value as two-dimensional contents, so if any one of them leaks, a problem occurs. Therefore, all three images must be protected. In other words, there is a need for a new type of watermark technology that can detect watermark signals embedded in the center image in all three images of the center, left eye and right eye without the help of a depth image.
최근 DIBR 방식으로 저장된 컨텐츠의 보호를 위해 몇 가지의 워터마킹 기술들이 제안되었다[2-3]. LEE의 연구에서는 깊이 정보를 이용하여 워터마크 신호를 중앙 영상에 삽입하고 중앙 영상에서 추출하는 방법을 제안하였다[2]. 이 방법의 가장 큰 관심은 화질이었기 때문에 중앙 영상이 좌안, 우안 영상으로 변환되었을 때는 아주 좋은 비가시성을 갖고 있었지만, 변환된 후의 좌안, 우안 영상에서는 워터마크 신호가 파괴되어 워터마크 검출을 할 수 없다는 문제를 갖고 있었다.Recently, several watermarking techniques have been proposed for the protection of contents stored in the DIBR method [2-3]. The LEE study proposed a method of embedding a watermark signal into a center image and extracting from the center image using depth information [2]. The main concern of this method was image quality, so when the center image was converted into left and right eye images, it had very good invisibility, but the watermark signal was destroyed in the left and right eye images, which prevented watermark detection. Had a problem.
또한, Lin은 2차원-3차원 변환을 고려한 워터마킹 기술이 제안되었다[3]. 중앙 영상과 깊이 영상을 이용하여 미리 정의한 깊이 환경에서 생성될 좌안, 우안 영상에서 검출될 수 있도록 각각의 영상을 위한 워터마크 신호를 삽입함으로써 중앙 영상뿐만 아니라 좌안, 우안 영상도 보호할 수 있는 워터마킹 기술을 소개하였다. 이 방법은 최초로 2차원-3차원 변환을 고려한 입체 영상 워터마킹 기술로서 충분한 의의가 있다. Lin has also proposed a watermarking technique that takes into account two-dimensional to three-dimensional transformations [3] . Watermarking that protects not only the center image but also the left and right eyes by inserting watermark signals for each image so that they can be detected from the left and right eyes to be generated in a predefined depth environment using the center and depth images. Introduced the technology. This method is meaningful as a stereoscopic watermarking technique that considers two-dimensional to three-dimensional transform for the first time.
하지만, 이 방법은 중앙, 좌안, 우안 영상용 워터마크 신호를 중앙 영상에 한꺼번에 삽입하기 때문에 워터마크 정보 삽입 후에 화질이 나빠진다는 문제를 갖고 있다. 또한 고정된 깊이 환경에서만 삽입한 워터마크 정보를 검출할 수 있기 때문에 사용자가 임의로 깊이를 조절할 수 없다는 문제 역시 갖고 있었다.However, this method has a problem in that the image quality deteriorates after the watermark information is inserted because the watermark signals for the center, left eye, and right eye images are inserted all at once. Also, since watermark information inserted only in a fixed depth environment can be detected, the user cannot arbitrarily adjust the depth.
ReferenceReference
[1] C. Fehn, "Depth-image-based rendering (DIBR), compression and transmission for a new approach on 3-DTV," Proc. SPIE, vol.5029 p.93, San jose, CA, USA, January 2004.[1] C. Fehn, "Depth-image-based rendering (DIBR), compression and transmission for a new approach on 3-DTV," Proc. SPIE, vol. 5029 p. 93, San jose, CA, USA, January 2004.
[2] M. J. Lee, J. W. Lee, and H. K. Lee, "perceptualwatermarking for stereoscopic video using depth information," Proc. IIH-MSP 2011, To be published[2] M. J. Lee, J. W. Lee, and H. K. Lee, "perceptualwatermarking for stereoscopic video using depth information," Proc. IIH-MSP 2011, To be published
[3] Y. H. Lin, and J. L. Wu, "A digital blind watermarking scheme for depth-image-based rendering 3D images," IEEE Trans. on Broadcasting, vol.57, no.2, pp.602??611, 2011.[3] Y. H. Lin, and J. L. Wu, "A digital blind watermarking scheme for depth-image-based rendering 3D images," IEEE Trans. on Broadcasting, vol. 57, no. 2, pp. 602 ?? 611, 2011.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로 본 발명의 제 1 목적은, 워터마크를 노이즈 형태로 삽입함으로써 비가시성을 만족시킬 뿐 아니라, 중앙, 좌안, 우안 영상 모두에 대한 저작권을 보호하도록 함에 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and the first object of the present invention is not only to satisfy the invisibility by inserting a watermark in the form of noise, but also to protect the copyright of all of the center, left and right eye images. It's in the ship.
그리고 본 발명의 제 2 목적은, 2차원-3차원 변환에 불변한 특징인 가로축 노이즈의 평균이동을 이용하여 워터마크를 삽입함으로써 사용자가 임의로 설정한 깊이 정보 어디에서나 삽입된 워터마크를 검출할 수 있도록 함에 있다. A second object of the present invention is to insert a watermark using the average shift of horizontal axis noise, which is an invariant feature in two-dimensional to three-dimensional conversion, so that the inserted watermark can be detected anywhere in the depth information arbitrarily set by the user. It is in making it.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템에 관한 것으로서, 중앙 영상의 노이즈 분포의 평균을 이동시켜 워터마크 신호를 삽입하는 워터마크 삽입기; 검출 대상영역에서 추출된 노이즈 기둥에서 평균 계산을 통해 워터마크 신호를 추출하며, 추출한 워터마크 신호와, 상기 참조 워터마크 신호 사이의 정규상관계수와 임계값과의 비교를 통해 워터마크 신호를 검출워터마크 검출기; 를 포함한다.The present invention for achieving the above technical problem relates to a watermarking system using the horizontal axis noise mean shift, a watermark inserter for inserting a watermark signal by moving the average of the noise distribution of the center image; The watermark signal is extracted from the noise column extracted from the detection target region by averaging, and the watermark signal is detected by comparing the extracted watermark signal with a normal correlation coefficient between the reference watermark signal and a threshold value. Mark detector; .
또한 상기 워터마크 삽입기는, 중앙 영상에서 노이즈 영상을 추출하고, 해당 노이즈 영상을 k개의 가로축 노이즈 기둥으로 분할하는 노이즈 영상 추출부; 평균 0과 분산 인 가우시안 분포를 따르는 참조 워터마크신호를 비밀키와 메시지를 이용하여 생성하는 참조 워터마크 신호 생성부; 평균이 이동된 워터마크 노이즈를 이용하여, 중앙 영상에서 추출한 노이즈 기둥에 더함으로써 워터마크 신호를 삽입하는 워터마크 삽입부; 및 워터마크 신호가 삽입된 노이즈를 다시 노이즈를 추출했던 원본 영상에 더해줌으로써, 워터마크가 삽입된 영상을 취득하는 삽입영상 취득부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. The watermark inserter may include: a noise image extractor for extracting a noise image from a center image and dividing the noise image into k horizontal noise columns; Mean 0 and variance A reference watermark signal generator for generating a reference watermark signal according to the Gaussian distribution using a secret key and a message; A watermark inserting unit inserting a watermark signal by adding the averaged watermark noise to the noise column extracted from the center image; And an embedded image acquiring unit for adding the watermark signal-embedded noise to the original image from which the noise is extracted, to acquire the watermark-embedded image. And a control unit.
또한 상기 워터마크 검출기는, 검출 대상영상에서 노이즈 기둥들을 추출한 후, 각각의 노이즈 기둥에서 평균을 계산하여 삽입된 워터마크 신호를 추출하는 신호 추출부; 및 상기 참조 워터마크 신호와, 상기 신호 추출부를 통해 추출한 워터마크 신호 사이의 정규상관계수를 계산함으로써 워터마크 신호가 검출되는지 판단하는 상관계수 계산부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The watermark detector may further include: a signal extractor configured to extract noise pillars from a detection target image, and then extract an inserted watermark signal by calculating an average at each noise pillar; And a correlation coefficient calculator for determining whether a watermark signal is detected by calculating a normal correlation coefficient between the reference watermark signal and the watermark signal extracted by the signal extractor. Characterized in that it comprises a.
또한 상기 워터마크 검출기는, 워터마크가 삽입된 영상을 복원하기 위하여, 워터마크 신호를 검출 후, 노이즈 기둥의 평균을 조절하는 영상 복원부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The watermark detector may further include an image restoring unit configured to adjust an average of noise posts after detecting a watermark signal in order to restore an image having a watermark embedded therein; And further comprising:
그리고 상기 상관계수 계산부는, 계산된 정규상관계수가 임계값을 초과할 경우, 상기 워터마크 삽입기를 통해 삽입한 워터마크 신호가 검출된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. The correlation coefficient calculator may determine that the watermark signal inserted through the watermark inserter is detected when the calculated normal correlation coefficient exceeds a threshold.
본 발명은 기존의 3차원 입체영상 워터마킹 기술이 다루지 않았던 방식인 DIBR 방식의 컨텐츠를 보호할 수 있는 방식으로서, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 3차원으로 변환된 영상 중 하나만 유출이 된다 하더라도, 삽입된 워터마크를 검출할 수 있어 불법적인 유통을 원천 봉쇄할 수 있는 효과가 있다.The present invention is a method that can protect the contents of the DIBR method, which was not covered by the existing three-dimensional stereoscopic image watermarking technology, and according to the present invention as described above, even if only one of the three-dimensional image is converted, Since the inserted watermark can be detected, there is an effect that the source can be blocked from illegal distribution.
그리고 본 발명에 따르면, DIBR 방식을 통하여 변환된 좌안, 우안 영상이 어떤 깊이감을 갖더라도 이에 무관하게 삽입된 워터마크 신호를 검출할 수 있어, DIBR 워터마킹 기술이 보호하지 못했던 영상까지 보호가 가능하다.According to the present invention, the left and right eye images converted through the DIBR method can detect the inserted watermark signal irrespective of any depth, thereby protecting even the image which the DIBR watermarking technology could not protect. .
도 1 은 DIBR 시스템의 좌안 및 우안 영상 생성 과정을 보이는 일예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템에 관한 전체 구성도.1 is an exemplary view showing a left eye and right eye image generation process of the DIBR system.
2 is an overall configuration of a watermarking system using the horizontal axis noise mean shift in accordance with the present invention.
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. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템에 관하여 설명하면 다음과 같다. Referring to the watermarking system using the horizontal axis average moving according to the present invention.
이에 앞서, DIBR(Depth-Image-Based Rendering) 시스템에 관하여 간략히 설명하면, 도 1 을 통해 알 수 있다시피, DIBR 시스템은 중앙 영상과 해당 중앙 영상에 대응하는 깊이 영상을 이용해서 좌안 및 우안 영상을 생성하게 된다. Prior to this, a brief description of the Depth-Image-Based Rendering (DIBR) system will be provided with reference to FIG. 1. As shown in FIG. 1, the DIBR system uses a center image and a depth image corresponding to the center image to detect left and right eyes. Will be created.
여기서, 깊이 영상은 깊이를 측정할 수 있도록 특수하게 제작된 카메라나 깊이 측정 기술을 이용하여 2차원 영상으로부터 구한다. 깊이 영상은 0부터 255 사이의 값을 일반적으로 갖게 되는데, 이때 사용자로부터 가까운 거리는 255에 가까운 값을 갖게 되고, 이와 반대인 경우는 0에 가까운 값을 갖게 된다.Here, the depth image is obtained from the two-dimensional image by using a camera or a depth measuring technique specially manufactured to measure the depth. The depth image generally has a value between 0 and 255. In this case, the close distance from the user has a value close to 255 and vice versa.
깊이 영상을 이용하여 중앙 영상을 좌안 및 우안 영상으로 바꾸는 공식은 다음의 [수식 1] 과 같다. The formula for converting the center image into the left eye and right eye images using the depth image is shown in Equation 1 below.
[수식 1][Equation 1]
여기서, 과 중앙 영상의 가로축 값 중, 에 해당하는 위치가 2차원에서 3차원으로 변환된 후의 좌안 및 우안 영상에 맺히는 위치이다. 는 카메라의 초점거리를 의미하며, 는 기준선 길이를 의미한다. 그리고 는 상대적 깊이를 의미하며 다음의 [수식 2] 와 같이 계산할 수 있다.here, and Among the horizontal axis values of the center image, This position corresponds to the left eye and right eye images after the two-dimensional to three-dimensional image is converted. Means the focal length of the camera, Means baseline length. And Denotes the relative depth and can be calculated as shown in Equation 2 below.
[수식 2][Equation 2]
여기서, 는 중앙 영상의 해당위치에 해당하는 깊이값을 의미하고, 와 는 화면의 앞과 뒤에 맺히는 깊이의 범위를 각각 의미하게 된다. here, Means a depth value corresponding to the corresponding position of the center image. Wow Means a range of depths before and after the screen.
여기서, 주목해야 할 점은 3차원 변환 시에 픽셀 값들은 단지 가로축으로만 이동된다는 점이다. 본 발명에서는 이러한 점을 워터마킹 기술에 접목하려고 한다.It should be noted that, in the three-dimensional transformation, the pixel values are only moved along the horizontal axis. In the present invention, this point is intended to be combined with watermarking technology.
위 식을 이용하여 3차원 변환이 끝난 후의 좌안, 우안 영상은 아직 문제가 남아있다. 영상 안의 물체들이 변환 과정을 통해 이동된 후 픽셀 값이 없는 빈 공간이 남게 되는데 이를 홀(hole)이라고 부르며, 이 홀을 채울 정보를 중앙 영상은 가지고 있지 않다. 그래서, 이 홀을 자연스럽게 채울 많은 연구들이 진행되고 있으며, 일반적으로 이 홀은 주변 픽셀 값을 이용한 보간법을 이용하여 채우게 된다.The left and right eye images after 3D transformation using the above equation still remain a problem. After the objects in the image are moved through the conversion process, an empty space without pixel values remains. This is called a hole, and the central image does not have information to fill the hole. Thus, much research is being done to fill this hole naturally, and in general, the hole is filled by using interpolation using surrounding pixel values.
중앙 영상뿐만 아니라 중앙 영상으로부터 변환된 좌안, 우안 영상 모두가 2차원 영상으로써 충분한 가치가 있기 때문에, 이 세 영상을 불법 복제로부터 보호해야만 한다. 그러기 위해서, 본 발명에서는 DIBR의 2차원-3차원 변환에 강인한 입체 영상 워터마킹 기술을 제안한다. 제안하는 기술은 3차원 변환에 불변인 DIBR 컨텐츠의 두 가지 특성을 이용하여 만들어졌다.Since not only the central image but also the left and right images converted from the central image are sufficiently valuable as two-dimensional images, these three images must be protected from illegal copying. To this end, the present invention proposes a stereoscopic image watermarking technique that is robust to the two-dimensional to three-dimensional transformation of DIBR. The proposed technique is made using two characteristics of DIBR contents that are invariant to 3D transformation.
1. 임의의 영상의 노이즈 분포는 평균이 0인 라플라스 분포를 따른다.1. The noise distribution of any image follows the Laplace distribution with a mean of zero.
2. 중앙 영상이 좌안, 우안 영상으로 변환될 때, 이 안의 물체들은 단지 가로축으로만 이동한다.
2. When the center image is converted to the left and right eye images, the objects in it move only on the horizontal axis.
도 2 는 본 발명에 따른 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템(S)에 관한 전체 구성도로서, 도시된 바와 워터마크 삽입기(100) 및 워터마크 검출기(200)를 포함하여 이루어진다. 2 is an overall configuration diagram of the watermarking system S using the horizontal axis noise averaging according to the present invention, and includes a watermark inserter 100 and a watermark detector 200 as shown.
워터마크 삽입기(100)는 중앙 영상의 노이즈 분포의 평균을 이동시켜 워터마크 신호를 삽입하는 바, 상기 도 2 에 도시된 바와 같이 노이즈 영상 추출부(110), 참조 워터마크 신호 생성부(120), 워터마크 삽입부(130) 및 삽입영상 취득부(140)를 포함한다. The watermark inserter 100 inserts a watermark signal by shifting the average of the noise distribution of the center image, as shown in FIG. 2, the noise image extractor 110 and the reference watermark signal generator 120. ), A watermark embedding unit 130 and an embedded
구체적으로, 노이즈 영상 추출부(110)는 mㅧn 인 중앙 영상에서 노이즈 영상을 추출한다. 이후, 해당 노이즈 영상을 k개의 가로축 노이즈 기둥으로 분할한다.In detail, the noise image extractor 110 extracts a noise image from a center image of m ㅧ n. Thereafter, the noise image is divided into k horizontal noise pillars.
이때, 각각의 노이즈 기둥은 mㅧ(n/k)의 크기를 갖게 되고, 이때의 k는 워터마크 신호의 길이로 을 만족해야 한다.
In this case, each noise column has a size of m ㅧ (n / k), where k is the length of the watermark signal. Must be satisfied.
참조 워터마크 신호 생성부(120)는 평균 0과 분산 인 가우시안 분포를 따르는 참조 워터마크신호()를 비밀키와 메시지를 이용하여 생성한다. The reference watermark signal generator 120 has an average of 0 and a variance Reference watermark signal along the Gaussian distribution ) With a private key and a message.
각 노이즈 픽셀은 평균이 0인 라플라스 분포를 따르기 때문에, 추출된 각 노이즈 기둥들도 역시 평균이 0인 라플라스 분포를 따르게 된다.
Since each noise pixel follows the Laplace distribution with an average of zero, each extracted noise column also follows the Laplace distribution with an average of zero.
워터마크 삽입부(130)는 평균이 이동된 워터마크 노이즈를 이용하여, 중앙 영상에서 추출한 노이즈 기둥에 더함으로써 워터마크 신호를 삽입한다. The watermark inserting unit 130 inserts the watermark signal by using the watermark noise of which the average is shifted and adding it to the noise column extracted from the center image.
더욱 구체적으로, 참조 워터마크신호()의 번째 원소() 를 번째 노이즈 기둥에 삽입하기 위하여, 참조 워터마크신호()의 번째 원소를 평균으로 갖는 워터마크 노이즈를, 상기 중앙 영상에서 추출한 번째 노이즈 기둥에 더한다.More specifically, the reference watermark signal ( )of Element ) To insert the first noise column, the reference watermark signal ( )of The watermark noise having an average of the first element is extracted from the center image. To the first noise column.
이때, 더해지는 워터마크 노이즈는 다음의 [수식 3] 과 같이 생성된다. At this time, the added watermark noise is generated as shown in Equation 3 below.
[수식 3][Equation 3]
여기서, 는 번째 워터마크 노이즈를 의미하며, 이때 x와 y의 범위는 를 만족해야 한다. here, The The second watermark noise, where x and y range .
또한, 는 평균 0, 분산 c를 가진 가우시안 분포를 가진 랜덤 변수를 의미한다. 그리고, 인지 크기 성분()은 다음의 [수식 4] 를 통해 계산할 수 있다. Also, Denotes a random variable with a Gaussian distribution with mean 0 and variance c. And the perceived size component ( ) Can be calculated by the following Equation 4.
[수식 4] [Equation 4]
여기서, 는 픽셀의 NVF 값을 이용한 지역 가중치 성분이며, 는 JNDD 를 이용한 지역 가중치 성분이다. NVF는 사람의 눈이 거친 지역이나 경계에서 노이즈를 잘 인식하지 못한다는 사실을 활용한 함수로써 다음의 [수식 5] 를 통해 계산할 수 있다. here, Is the local weighting component using the pixel's NVF value, Is a regional weighting component using JNDD. NVF is a function that takes advantage of the fact that the human eye does not recognize noise in rough areas or boundaries. It can be calculated by Equation 5 below.
[수식 5][Equation 5]
여기서, 는 크기를 갖는 윈도우의 지역 분산을 의미하며, 는 각각의 영상마다 조절해야하는 조율 변수이다. 그리고 는 주어진 영상의 지역 변수 중 가장 큰 지역 변수를 의미한다. 은 실험적으로 결정해야하는 변수이다. 는 평평한 지역에서는 1에 가까운 값을 갖게 되고 거칠거나 경계 지역에서는 0에 가까운 값을 갖게 된다. 지역 가중치 성분 는 값과 두 개의 가중치 성분 을 이용하여 다음의 [수식 6] 과 같이 계산할 수 있다.here, The Means the local distribution of a window of size, Is the tuning parameter that needs to be adjusted for each image. And Denotes the largest local variable among the local variables of a given image. Is a variable that needs to be determined experimentally. Has a value close to 1 in flat areas and close to 0 in rough or bordered areas. Geo weight component The Value and two weight components It can be calculated using Equation 6 below.
[수식 6][Equation 6]
이러한 삽입과정에서, NVF의 지역분산 의 윈도우 크기 은 3ㅧ3 을 사용했으며, 는 50을 사용했으며, 는 각각 1.5, 1 로 설정하였다. In this insertion process, regional dispersion of NVF Window size Used 3 ㅧ 3, Used 50, Was set to 1.5 and 1, respectively.
또한, 사람의 눈은 어떤 물체가 깊거나 얕은 깊이에 있을 때 작은 값의 차이를 잘 느끼지 못한다고 한다. 이 특성을 이용하여 JNDD 를 이용한 지역 가중치 성분인 는 다음의 [수식 7] 과 같이 계산할 수 있다.The human eye is also less likely to notice small differences when an object is deep or shallow. Using this property, the local weighting component using JNDD Can be calculated as shown in Equation 7 below.
[수식 7][Equation 7]
여기서, 은 각각 4, -4, 그리고 1.5의 값을 가지며, 은 중앙 영상에 대응하는 깊이 값을 정규화한 값을 의미한다. here, Have values of 4, -4, and 1.5, respectively, Denotes a value obtained by normalizing a depth value corresponding to the center image.
이와 같이, 평균이 이동된 워터마크 노이즈를 추출된 각 노이즈 기둥에 더하는 방법을 통하여 워터마크 신호를 삽입하게 된다. 이렇게 워터마크 노이즈가 삽입된 노이즈 기둥을 세부 조정함으로써 참조 워터마크 신호() 의 각 원소 값들과 동일한 평균을 각 노이즈 기둥들이 갖게 된다.
In this way, the watermark signal is inserted through the method of adding the moved watermark noise to the extracted noise pillars. By fine-tuning the noise column in which the watermark noise is inserted, the reference watermark signal ( Each noise column has an average equal to each element value of
이후, 삽입영상 취득부(140)는 워터마크 신호가 삽입된 노이즈를 다시 노이즈를 추출했던 원본 영상에 더해줌으로써, 워터마크가 삽입된 영상을 취득한다.
Thereafter, the embedded
그리고, 워터마크 검출기(200)는 검출 대상영역에서 추출된 노이즈 기둥에서 평균 계산을 통해 워터마크 신호를 추출하며, 추출한 워터마크 신호()와, 상기 참조 워터마크 신호() 사이의 정규상관계수()와 임계값()과의 비교를 통해 워터마크 신호를 검출하는 바, 상기 도 1 에 도시된 바와 같이, 신호 추출부(210), 상관계수 계산부(220) 및 영상 복원부(230)를 포함한다. The watermark detector 200 extracts the watermark signal from the noise column extracted from the detection target region through averaging and extracts the extracted watermark signal ( ) And the reference watermark signal ( Normal correlation between ) And threshold ( As shown in FIG. 1, the watermark signal is detected by comparison with the reference numeral), and includes a
구체적으로, 신호 추출부(210)는 Wiener 필터를 이용하여 검출 대상영상에서 노이즈 기둥들을 추출한 후, 각각의 노이즈 기둥에서 평균을 계산하여 삽입된 워터마크 신호()를 추출한다.
Specifically, the
상관계수 계산부(220)는 상기 참조 워터마크 신호()와, 신호 추출부(210)를 통해 추출한 워터마크 신호() 사이의 정규상관계수()를 다음의 [수식 8] 을 통해 계산함으로써 워터마크 신호가 검출되는지 판단한다. The
[수식 8][Equation 8]
즉, 상관계수 계산부(220)는 계산된 정규상관계수()가 임계값()을 초과하면, 상기 워터마크 삽입기(100)를 통해 삽입한 워터마크 신호가 검출된 것으로 판단한다. That is, the correlation
한편, 중심 극한 정리를 고려했을 때, 정규상관계수()는 평균이 인 가우시안 분포를 따르게 된다. 이때, 평균 및 표준편차 는 다음의 [수식 9] 으로 계산한다.On the other hand, considering the central limit theorem, ) Has an average Will follow the Gaussian distribution. Where average And standard deviation Is calculated by the following formula (9).
[수식 9][Equation 9]
참조 워터마크 신호()는 평균이 0인 가우시안 분포를 따르고 임의의 영상에서부터 추출된 추출 워터마크 신호() 역시 앞에서 언급했던 DIBR 방식의 컨텐츠의 첫 번째 조건인 평균 0을 따르므로 는 0이 된다. 그리고, 참조 워터마크 신호()의 차원의 수는 k이므로 참조 워터마크 신호()의 크기는 대략적으로 다음의 [수식 10] 과 같이 계산할 수 있다. Reference watermark signal ( ) Follows a Gaussian distribution with a mean of 0 and extracts watermark signals extracted from random images ( ) Also follows the average condition of 0, which is the first condition of DIBR content. Becomes zero. And, the reference watermark signal ( ), The number of dimensions is k, so the reference watermark signal ( ) Can be roughly calculated as Equation 10 below.
[수식 10][Equation 10]
따라서, 위 두 식에 의해 정규상관계수()의 분산은 다음의 [수식 11] 과 같다. Therefore, by the above two equations, ) Is as shown in Equation 11 below.
[수식 11][Equation 11]
이때, 정규상관계수()는 를 따르므로, 거짓 양성 오류의 확률은 다음의 [수식 12] 와 같이 계산된다.At this time, the normal correlation coefficient ( ) Therefore, the probability of false positive error is calculated as follows.
[수식 12][Equation 12]
즉, 본 발명에서의 임계값()은 거짓양성오류가 10-6을 가질 수 있도록 정하도록 한다.
That is, the threshold value in the present invention ( ) Specifies that false positive errors can have 10 -6 .
영상 복원부(230)는 워터마크 신호를 검출 후, 노이즈 기둥의 평균을 0으로 조절함으로써 워터마크가 삽입된 영상을 좀 더 좋은 영상으로 복원한다.
The
3차원 영상 표현 방식 중 하나인 DIBR 방식은 이 방식이 가진 수많은 장점들 때문에 최근 여러 분야에서 주목을 받고 있다. 그 중 가장 큰 두 가지 장점은 선택적인 2차원-3차원 영상의 시청이 가능하다는 점, 3차원 영상의 경우 사용자가 원하는 깊이 조절이 가능하다는 점이다. 하지만, 이 두 가지 큰 장점은 저작권 보호의 측면에서 봤을 때는 두 가지의 큰 제약사항이 된다. The DIBR method, which is one of the three-dimensional image representation methods, has recently attracted attention in various fields because of its many advantages. Two of the biggest advantages are that it is possible to selectively view the 2D-3D image, and in the case of the 3D image, the user can adjust the desired depth. However, these two big advantages are two big constraints in terms of copyright protection.
즉, DIBR 방식의 영상을 위한 워터마킹 시스템은 2차원-3차원 변환에 강인해야만 하고 다양한 3차원 깊이 환경에서도 검출이 가능해야만 한다. In other words, the watermarking system for DIBR-type images should be robust to 2D-3D transformation and should be detectable in various 3D depth environments.
본 발명에서는 DIBR방식의 영상을 위한 워터마킹 시스템이 풀어야 할 두 가지 제약사항을 풀어내는 입체영상 워터마킹 기술을 제안하였다. 상술한 바와 같은 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템(S)은, 2차원-3차원 변환에 불변한 특징인 가로축 노이즈의 평균을 바꾸는 방법을 이용하여 워터마크 신호를 삽입함으로써 다양한 깊이 환경에서의 2차원-3차원 변환에 강인성을 가질 수 있었다.
The present invention proposes a stereoscopic image watermarking technique that solves two constraints that the watermarking system for DIBR image has to solve. The watermarking system S using the horizontal axis noise averaging as described above can insert a watermark signal using a method of changing the average of horizontal axis noise, which is an invariant feature of two-dimensional to three-dimensional conversion, in various depth environments. It was able to be robust to 2D-3D transformation.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.
S: 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템
100: 워터마크 삽입기 110: 노이즈 영상 추출부
120: 참조 워터마크 신호 생성부 130: 워터마크 삽입부
140: 삽입영상 취득부 200: 워터마크 검출기
210: 신호 추출부 220: 상관계수 계산부
230: 영상 복원부S: Watermarking system using horizontal noise mean shift
100: watermark inserter 110: noise image extraction unit
120: reference watermark signal generation unit 130: watermark insertion unit
140: embedded image acquisition unit 200: watermark detector
210: signal extraction unit 220: correlation coefficient calculation unit
230: image restoration unit
Claims (5)
검출 대상영역에서 추출된 노이즈 기둥에서 평균 계산을 통해 워터마크 신호를 추출하며, 추출한 워터마크 신호()와, 참조 워터마크 신호() 사이의 정규상관계수()와 임계값()과의 비교를 통해 워터마크 신호를 검출하는 워터마크 검출기(200); 를 포함하는 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템.
A watermark inserter 100 for inserting a watermark signal by shifting an average of noise distribution of a center image;
The watermark signal is extracted from the noise column extracted from the detection target region by averaging, and the extracted watermark signal ( ) And the reference watermark signal ( Normal correlation between ) And threshold ( A watermark detector 200 for detecting the watermark signal through comparison with the < RTI ID = 0.0 > Watermarking system using a horizontal noise mean shift comprising a.
상기 워터마크 삽입기(100)는,
중앙 영상에서 노이즈 영상을 추출하고, 해당 노이즈 영상을 k개의 가로축 노이즈 기둥으로 분할하는 노이즈 영상 추출부(110);
평균 0과 분산 인 가우시안 분포를 따르는 참조 워터마크신호를 비밀키와 메시지를 이용하여 생성하는 참조 워터마크 신호 생성부(120);
평균이 이동된 워터마크 노이즈를 이용하여, 중앙 영상에서 추출한 노이즈 기둥에 더함으로써 워터마크 신호를 삽입하는 워터마크 삽입부(130); 및
워터마크 신호가 삽입된 노이즈를 다시 노이즈를 추출했던 원본 영상에 더해줌으로써, 워터마크가 삽입된 영상을 취득하는 삽입영상 취득부(140); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템.
The method of claim 1,
The watermark inserter 100,
A noise image extractor 110 for extracting a noise image from the center image and dividing the noise image into k horizontal noise columns;
Mean 0 and variance A reference watermark signal generation unit 120 for generating a reference watermark signal according to the Gaussian distribution using a secret key and a message;
A watermark inserting unit 130 for inserting a watermark signal by adding the averaged watermark noise to the noise column extracted from the center image; And
An embedded image acquiring unit 140 for acquiring the watermark-embedded image by adding the noise having the watermark signal added thereto to the original image from which the noise has been extracted; Watermarking system using the horizontal axis noise moving average, characterized in that it comprises a.
상기 워터마크 검출기(200)는,
검출 대상영상에서 노이즈 기둥들을 추출한 후, 각각의 노이즈 기둥에서 평균을 계산하여 삽입된 워터마크 신호()를 추출하는 신호 추출부(210); 및
상기 참조 워터마크 신호()와, 상기 신호 추출부(210)를 통해 추출한 워터마크 신호() 사이의 정규상관계수()를 계산함으로써 워터마크 신호가 검출되는지 판단하는 상관계수 계산부(220); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템.
The method of claim 1,
The watermark detector 200,
After extracting the noise pillars from the detection target image, the average of the noise pillars is calculated, and the embedded watermark signal ( A signal extracting unit 210 for extracting; And
The reference watermark signal ( ) And the watermark signal extracted by the signal extractor 210 Normal correlation between A correlation coefficient calculation unit 220 for determining whether a watermark signal is detected by calculating a); Watermarking system using the horizontal axis noise moving average, characterized in that it comprises a.
상기 워터마크 검출기(200)는,
워터마크가 삽입된 영상을 복원하기 위하여, 워터마크 신호를 검출 후, 노이즈 기둥의 평균을 조절하는 영상 복원부(230); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템.
The method of claim 3, wherein
The watermark detector 200,
An image restoration unit 230 for adjusting an average of noise posts after detecting the watermark signal in order to restore an image having a watermark embedded therein; Watermarking system using the horizontal axis noise mean shift, characterized in that it further comprises.
상기 상관계수 계산부(220)는,
계산된 정규상관계수()가 임계값()을 초과할 경우, 상기 워터마크 삽입기(100)를 통해 삽입한 워터마크 신호가 검출된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가로축 노이즈 평균이동을 이용한 워터마킹 시스템.The method of claim 3, wherein
The correlation coefficient calculation unit 220,
Calculated normal correlation ) Is the threshold ( ), It is determined that the watermark signal inserted through the watermark inserter (100) is detected.
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