KR101879954B1 - 시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용한 보안 이미지 처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용한 보안 이미지 처리 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용한 보안 이미지 처리 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 입력 이미지를 수신하는 단계; 상기 수신된 입력 이미지를 노이즈 패턴을 이용하여 복수의 이미지들로 분할하는 단계; 및 상기 분할된 복수의 이미지들에 대한 시간 도메인 기반으로 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 사용자의 시각에서 상기 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 연속적으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용한 보안 이미지 처리 방법 및 그 장치 {Method for processing secure image through visual cryptography based on temporal domain and apparatus therefor}
본 발명은 보안 이미지를 처리하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용하여 보안 이미지를 처리함으로써, 스크린 샷에 대한 보안성을 강화할 수 있는 보안 이미지 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
인터넷의 눈부신 발전으로, 많은 사람들은 인터넷을 통해 다양한 디지털 데이터를 수집하고 공유한다. 이미지(image) 및 동영상과 같은 멀티미디어에 대한 수요가 급격히 증가하고, 그 가치도 증가하고 있다. 컴퓨터 모니터나 모바일 기기의 화면에 표시되는 콘텐츠를 수집하기 위해 주로 사용되는 방법 중 하나가 스크린샷(screenshot)이다. 유저들은 프린트-스크린 키와 내장 캡쳐 기능을 사용하여 화면을 쉽게 캡쳐(capture)할 수 있다. 모니터에 표시되는 콘텐츠의 비트맵을 캡쳐하는 다양한 스크린 그래버 툴들(screen grabber tools)도 존재한다. 스크린샷이 편의를 제공하는 반면에, 저작권이 있는 콘텐츠의 스크린샷이 허가 없이 배포될 때 저작권 침해의 문제를 발생시킨다. 따라서, 스크린샷에 대응한 보안 이미지 디스플레이는 멀티미디어 산업에 필수적이다.
스크린 캡쳐에 대응하는 이미지 보호 방법에는 여러 가지가 있으며, 보호 방법들은 일반적으로 운영체제(OS)나 하드웨어에서 동작한다. 모바일 메시징 어플리케이션인 스냅챗(snapchat)은 촬영되는 스크린샷을 방지하지는 않지만, 받는 사람이 스크린샷을 받는 경우에 보낸 사람을 통지해준다. 또한, 디지털 워터마킹과 핑거프린트는 콘텐츠의 배포를 제어할 수 있게 해주는 능동 보호 시스템을 구축할 수 있게 해준다. 더 나아가, 기존에 제안된 디지털 포렌식(forensic) 기술(J.-W. Lee, M.-J. Lee, H.-Y. Lee, and H.-K. Lee. Screenshot identification by analysis of directional inequality of interlaced video. EURASIP Journal on Image and Video Processing, 2012(1):1-15, 2012.)은 캡쳐된 이미지의 출처를 분석하는데 도움이 될 수 있다.
또 다른 기존 기술로 시각 암호화에 기반하여 시각 정보의 보안을 보장하는 디스플레이 기술이 제안된 바 있다. 디스플레이상에서 인코딩된 이미지는 마스크로 디코딩되고, 이러한 시각 데이터는 제한된 관찰영역에서 인식된다. 또한, 이미지 처리 방법을 이용한 스크린샷 보호 기술이 제안되기도 하였다. 이러한 기술들은 스크린샷이 무의미(또는 인식할 수 없게)하게 되도록 모니터상에 표시된 시각 데이터를 왜곡한다. 이러한 기술들은 인간의 시각 시스템을 활용하여 왜곡된 콘텐츠를 의미 있는 형태로 복구하도록 해준다. 그러나, 이러한 노력들에도 불구하고, 보호된 이미지의 스크린샷은 여전히 식별될 수 있다.
따라서, 스크린샷 불법 복제에 대한 강력한 보안 수단의 필요성이 대두된다.
본 발명의 실시예들은, 시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용하여 보안 이미지를 처리함으로써, 스크린 샷에 대한 보안성을 강화할 수 있는 보안 이미지 처리 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 입력 이미지를 수신하는 단계; 상기 수신된 입력 이미지를 노이즈 패턴을 이용하여 복수의 이미지들로 분할하는 단계; 및 상기 분할된 복수의 이미지들에 대한 시간 도메인 기반으로 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 사용자의 시각에서 상기 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 연속적으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보안 이미지를 생성하는 단계는 상기 복수의 이미지들 각각에 포함된 노이즈를 미리 정의된 행렬을 이용하여 분산시키고, 상기 노이즈가 분산된 복수의 이미지들을 이용하여 상기 보안 이미지를 생성할 수 있다.
상기 보안 이미지를 생성하는 단계는 상기 복수의 이미지들 각각에 대하여, 픽셀 값이 0인 경우 미리 정의된 제1 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시키고 픽셀 값이 1인 경우 미리 정의된 제2 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시킬 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 분할하는 단계는 상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 단계를 더 포함하고, 상기 분할하는 단계는 상기 분류된 배경과 콘텐츠, 상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할할 수 있다.
상기 복수의 이미지들 각각의 상기 배경에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값에 대한 반대 값을 가지고, 상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값을 가질 수 있다.
상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은 이미지의 순서가 미리 정의된 시간적 중첩화(temporal summation)을 유발하는 프레임의 최대 길이의 배수에 대응되는 경우 새로 생성된 노이즈 패턴의 픽셀 값을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 단계; 상기 분류된 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 임계 지속 기간과 노이즈 패턴을 이용하여 상기 배경과 콘텐츠를 시각 암호화함으로써, 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 단계를 포함한다.
더 나아가, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 사용자의 시각에서 상기 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 연속적으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는 입력 이미지를 수신하는 수신부; 상기 수신된 입력 이미지를 노이즈 패턴을 이용하여 복수의 이미지들로 분할하는 분할부; 및 상기 분할된 복수의 이미지들에 대한 시간 도메인 기반으로 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 생성부를 포함한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는 사용자의 시각에서 상기 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 연속적으로 제공하는 제공부를 더 포함할 수 있다.
상기 생성부는 상기 복수의 이미지들 각각에 포함된 노이즈를 미리 정의된 행렬을 이용하여 분산시키고, 상기 노이즈가 분산된 복수의 이미지들을 이용하여 상기 보안 이미지를 생성할 수 있다.
상기 생성부는 상기 복수의 이미지들 각각에 대하여, 픽셀 값이 0인 경우 미리 정의된 제1 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시키고 픽셀 값이 1인 경우 미리 정의된 제2 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시킬 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는 상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 결정부를 더 포함하고, 상기 분할부는 상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는 상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 분류부를 더 포함하고, 상기 분할부는 상기 분류된 배경과 콘텐츠, 상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할할 수 있다.
상기 복수의 이미지들 각각의 상기 배경에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값에 대한 반대 값을 가지고, 상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값을 가질 수 있다.
상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은 이미지의 순서가 미리 정의된 시간적 중첩화(temporal summation)을 유발하는 프레임의 최대 길이의 배수에 대응되는 경우 새로 생성된 노이즈 패턴의 픽셀 값을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 분류부; 상기 분류된 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 결정부; 및 상기 결정된 임계 지속 기간과 노이즈 패턴을 이용하여 상기 배경과 콘텐츠를 시각 암호화함으로써, 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 생성부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용하여 보안 이미지를 처리함으로써, 스크린 샷에 대한 보안성을 강화할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따르면, 스크린샷을 이용하여 손쉽게 영상 정보를 배포할 수 없게 함으로써 출력 정보에 대한 보안성을 강화할 수 있으며 콘텐츠에 대한 저작권 침해도 방지할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 모바일 OTP(one time password)의 이진 영상 정보를 시각 암호화함으로써, 스크린샷과 같은 화면 정지영상 유출에 대응하여 보안성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자 인증을 위한 CAPTCHA 테스트의 보안성을 강화하는 수단으로 응용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 전체적인 과정에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3는 도 2에 도시된 단계 S130에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4는 픽셀과 임계 지속 기간의 관계를 설명하기 위한 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 이미지 처리 과정을 설명하기 위한 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이미지상의 정보는 인간의 눈에 의해 샘플링되고 주기적으로 망막에 투영된다. 그리고 나서, 수집된 정보는 객체 형상이 안정화되고 원활하게 이동하도록 통합된다. 시각 정보를 처리하기 위해서는 일정한 시간이 필요하기 때문에, 변화 비율(rate of change) 대응하기 위한 인간 시각 시스템(human visual system)(또는 인지 시각 시스템 또는 인지 시각 특성)의 응답에는 일정한 제한이 따른다. 인간의 눈에 플리커(또는 깜빡임)라고 불리는 주기적인 시각 자극이 존재할 때, 그 속도(또는 변화 비율)가 일정 값 미만이라면 자극은 개별적으로 인식된다. 만약 속도가 일정한 임계 값을 초과하면, 깜빡임이 사라지게 된다. 하나 하나의 섬광(flash of light)을 인식하기 위해서는, 적절한 통합시간이 필요하다.
시간적인 통합 시간(temporal integration time)은 시간이 지남에 따라 각각의 깜빡임의 영향을 합하는 눈의 능력을 나타내는 시간적 중첩화(temporal summation)와 관련되어 있다. 그러나, 시간적 중첩화는 임계 지속 기간(critical duration)이라 불리는 일정한 기간 내에서만 발생한다. 시간적 중첩화의 Bloch's 법칙에 따르면, 휘도 L과 자극 지속 시간 t의 곱은 상수 k와 같으며 아래 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016115180513-pat00001
상기 수학식 1을 통해 알 수 있듯이, 상수 k는 총 광량에 의해 결정되고, p는 시간적 중첩화가 완료(p=1) 되었는지 아니면 부분적으로만 완료(0<p<1) 되었는지를 의미하는 것으로, p=0이면 시간적 중첩화가 발생하지 않는다. 시간적 중첩화는 배경 휘도나 자극의 크기와 같은 테스트 값들에 의해서도 영향을 받는다. 임계 지속 기간은 더 밝은 배경 휘도와 더 작은 자극 영역에서 더 길어진다.
본 발명은 보안하고자 하는 입력 이미지를 시간 도메인 기반으로 시각 암호화함으로써, 스크린 샷과 같은 화면 정지 영상의 유출에 대한 보안성을 강화하는 것을 그 요지로 한다.
이하, 본 발명에서는 입력 이미지를 이진 영상을 설명하지만, 본 발명에 대한 기술이 반드시 이진 이미지로 한정되지 않으며, 본 발명에 대한 개념이 컬러 이미지에도 적용될 수 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 충분히 자명하다.
도 1은 본 발명의 전체적인 과정에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 시간 도메인 기반의 시각 암호화를 위한 분할된 각각의 이미지(encrypted images)는 스크린에 순차적으로 표시되어 사용자에게 제공됨으로써, 입력 이미지에서 제공하고자 하는 정보(A)가 인간의 눈에 의해 복구되는데, 본 발명에서 입력 이미지 픽셀들은 두 가지 타입으로 분류된다.
예를 들어, 입력 이미지(original image)는 배경 픽셀에 대응하는 타입 1(type 1)과 입력 이미지에서 제공하고자 하는 정보 또는 메인 콘텐츠(또는 콘텐츠)에 대응하는 타입 2(type 2)의 두 타입으로 분류될 수 있다.
입력 이미지의 각 픽셀에 의해 분류된 각각의 타입은 왜곡된 이미지들 각각의 콘텐츠를 인식할 수 없도록, 랜덤 노이즈 형태 예를 들어, 가상의 랜덤 노이즈 형태로 인코딩될 수 있다. 본 발명에서는 인간 눈의 시간 응답(temporal responsibility)을 활용하여 각 픽셀 타입의 시각적 차이를 유도함으로써, 시각 암호화를 통하여 입력 이미지에서 제공하고자 하는 콘텐츠 정보가 사용자의 눈 또는 시각에 의해 인지될 수 있다.
이러한 본 발명에 대해 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 보안하고자 하는 입력 이미지를 수신하고, 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정한다(S110, S120).
여기서, 단계 S120은 임계 지속 기간을 결정하기 위해, 최대 휘도 lm(cd/m2)와 주파수 fm(Hz)이 디스플레이로부터 측정될 수 있고, 주어진 환경하에서의 임계 지속 기간 tc는 Bloch 법칙과 Broca-Sulzer 효과에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, lm=350(cd/m2)인 디스플레이의 tc는 대략 픽셀 당(for the pixels) 90 [msec]일 수 있다.
시간적 중첩화를 유도하는 프레임 n의 상한(upper bound)은 아래 <수학식 2>와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016115180513-pat00002
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, n 프레임을 초과하는 깜빡거림은 그 자신 예를 들어, 콘텐츠를 사용자의 눈에 두드러지게 만들고, 반대로 n 프레임 미만의 깜빡거림은 그 자신 예를 들어, 배경을 사용자의 눈에 단순한 그레이 픽셀로 인식되게 한다. 본 발명에서는 메인 콘텐츠 픽셀을 배경 픽셀과 분리하는 기준 값으로서 n값을 사용할 수 있다. 다시 말해, 픽셀 타입 1과 같이 임계 지속 기간 미만의 깜빡거림은 사용자의 눈에서 단순한 그레이 픽셀로 인식되고, 픽셀 타입 2와 같이 임계 지속 기간을 초과하여 깜빡거리는 신호는 사용자의 눈에서 그 자신이 인식된다.
또한, 1) Bloch 법칙에 의한 n은 스크린의 주사율과 최대 휘도에 의해 제어되는 점, 2) Broca-Sulzer 효과에 의해 분할된 이미지의 밝기는 깜빡거림의 휘도에 의해 다양해지는 점의 특징들이 복구된 콘텐츠의 지각 가능성을 극대화하기 위해 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 단계 S120에서 결정되는 임계 지속 기간은 입력 이미지를 구성하는 배경과 콘텐츠 즉, 입력 이미지에서 제공하고자 하는 콘텐츠 예를 들어, OTP 등의 정보를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 것이다.
본 발명에서는 픽셀 타입 1에 해당하는 배경과 픽셀 타입 2에 해당하는 콘텐츠를 도 4에 도시된 바와 같이 상이한 시간 주기성을 가지고 시각 암호화함으로써, 시간 도메인 기반의 시각 암호화를 통해 스크린 샷과 같은 화면 정지 영상의 유출에 대한 보안성을 강화하고자 하는 것이다.
다시 도 2를 참조하면, 단계 S120에 의해 임계 지속 기간이 결정되면 결정된 임계 지속 기간과 노이즈 패턴에 기초하여 입력 이미지를 시각 암호화함으로써, 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성한다(S130).
여기서, 단계 S130은 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 이미지를 상술한 바와 같이 배경과 콘텐츠로 분류하고, 임계 지속 기간과 가상의 노이즈 패턴에 기초하여 분류된 배경과 콘텐츠가 상이한 시간 주기성을 가지는 복수의 이미지들로 분할한다(S210, S220).
여기서, 단계 S220은 분류된 배경과 콘텐츠, 임계 지속 기간과 미리 설정된 가상의 노이즈 패턴을 이용하여 입력 이미지를 복수의 이미지들로 분할할 수 있다.
그리고, 분할된 복수의 이미지들에 대한 시간 도메인 기반으로 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성한다(S230).
보안 이미지를 생성하는 과정에 대해 도 5를 참조하여 조금 더 설명하면 다음과 같다.
입력 이미지를 I, 입력 이미지의 (x, y) 좌표 상 강도(또는 픽셀 값)를 I(x, y)로 나타내는 것으로 가정하여 설명하면, I로부터의 각 픽셀들은 배경 픽셀인 타입 1과 메인 콘텐츠에 대한 픽셀인 타입 2의 두 타입으로 분류될 수 있다.
이 때, 이미지 픽셀들을 두 타입으로 분류하기 위한 기준 값으로 미리 설정된 값 예를 들어, 0.5가 사용될 수 있다.
각 픽셀 타입의 시각적 차이를 유도하기 위해 I는 복수의 이미지들 Si(여기서, i는 1, 2, ..., N)로 분할된다. 분할되는 초기 이미지 S0는 랜덤 노이즈 이미지로 아래 <수학식 3>과 같이 생성될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016115180513-pat00003
여기서, rand({0, 1})은 0 또는 1의 랜덤 숫자를 생성하는 함수를 의미할 수 있다.
분할 이미지 Si는 아래 <수학식 4>, <수학식 5>와 같이 반복적으로 생성될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112016115180513-pat00004
[수학식 5]
Figure 112016115180513-pat00005
여기서, n은 시간적 중첩화를 유도하는 프레임의 최대 길이를 의미하고, not()은 0을 1로 또는 1을 0으로 바꾸는 함수를 의미할 수 있다.
상기 수학식 4와 수학식 5를 통해 알 수 있듯이, 분할된 복수의 이미지들 각각의 배경에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값에 대한 반대 값을 가지고, 복수의 이미지들 각각의 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값을 가질 수 있다. 물론, 이미지의 순서가 시간적 중첩화를 유도하는 프레임의 최대 길이 n의 배수에 해당하는 경우 노이즈 패턴을 새로 생성하고, 생성된 노이즈 패턴의 픽셀 값을 복수의 이미지들 각각의 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값으로 할 수 있다.
이렇게 생성된 복수의 이미지들에서, 타입 1의 배경 픽셀은 매 프레임 당 깜빡거림 신호로 나타나고, 타입 2의 콘텐츠 픽셀도 깜빡거림 신호로 나타나지만, 그 기간이 타입 1의 기간보다 긴 적어도
Figure 112016115180513-pat00006
번이 된다. 도 5b는 도 5a의 입력 이미지에 대해 분할된 이미지 S1을 나타낸 것으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 알파벳 'A'의 원래 이미지는 분할된 이미지에서 절대로 인식될 수 없다.
반면에, 랜덤 노이즈 기반으로 생성된 이미지는 도 5b에 도시된 바와 같이 지역적으로 노이즈가 편향된 영역 즉, 뭉쳐진 영역을 가질 가능성이 높다. 배경 픽셀로부터 랜덤 노이즈 덩어리는 시각적 장애를 유도할 수 있어서, 각 픽셀 유형의 시각적 차이를 다양하게 하는 것이 좀 더 어려워진다.
따라서, 본 발명에서는 로컬 영역에 랜덤 노이즈를 고르게 분산시키기 위하여, Si 값이 아래 <수학식 6>과 같이 정의되는 기본 행렬인 M0와 M1에 의해 변경될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112016115180513-pat00007
여기서, Si(x, y)의 픽셀 값이 0인 경우 해당 픽셀을 M0로 교체하고, Si(x, y)의 픽셀 값이 1인 경우 해당 픽셀을 M1로 교체하여 노이즈를 분산시킴으로써, 랜덤 노이즈 덩어리를 줄이거나 제거할 수 있다. 즉, 교체를 통한 랜덤 노이즈의 픽셀 확장으로 인하여 이미지의 한 픽셀은 4개의 픽셀로 증가하게 됨으로써, 도 5b의 이미지가 도 5c의 이미지와 같이 변경된다. 도 5b와 도 5c를 통해 알 수 있듯이, 노이즈 분산을 통해 도 5b에 존재하던 랜덤 노이즈 덩어리들이 확연하게 줄어든 것을 알 수 있다.
이와 같이, 단계 S130은 분할된 복수의 이미지들 각각에 포함된 노이즈를 미리 정의된 행렬을 이용하여 분산시킴으로써, 노이즈가 분산된 복수의 이미지들을 생성하며, 이렇게 생성된 복수의 이미지들을 이용하여 보안 이미지를 생성할 수 있다. 물론, 본 발명에서의 보안 이미지는 시간 도메인에서 순차적으로 나열되는 복수의 이미지들을 의미할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 단계 S130에 의해 시각 암호화된 복수의 이미지들을 포함하는 보안 이미지가 생성되면 사용자의 시각에서 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 디스플레이 장치 예를 들어, 모니터에 연속적으로 제공한다(S140).
즉, 단계 S140을 통해 복수의 이미지들 Si를 동영상처럼 스크린 상에 연속적으로 디스플레이함으로써, 도 5d와 같이 사용자의 눈에서 입력 이미지의 콘텐츠 정보를 인지할 수 있다.
이와 같이, 시간적 중첩화에 의해, 배경 픽셀은 1/fm이 tc보다 커질 때 그레이 픽셀로 인지되고, 콘텐츠 픽셀은 그들의 시간 기간이 적어도 n프레임 이상이기 때문에 깜빡거림으로 나타난다. 결과적으로, 인간의 눈은 콘텐츠 픽셀과 배경 픽셀을 구별할 수 있게 되고, 보호된 콘텐츠를 읽거나 인식할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서 복수의 이미지들은 계산 능력의 양과는 무관하게 특정 픽셀이 '0'인지 '1'인지에 대한 어떤 단서를 제공하지 않으며, 입력 이미지에 대한 콘텐츠 정보를 획득 또는 인지하기 위해서는 분할된 이미지들 Si의 수집 또는 획득하여야 한다. 물론, 본 발명에서 이미지들은 기계 상에서나 인간의 시각 시스템 상에서 모두 복구 또는 인지될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 과정을 통해 생성된 복수의 이미지들이 아닌 단순히 스크린 샷에 의한 화면 정지 영상이 화면 상에 제공되면 사용자가 해당 스크린 샷에서 제공하고자 하는 콘텐츠 정보를 인지할 수 없으며, 단순 노이즈 형태로 인지될 수 있다. 따라서, 스크린 샷에 의한 중요한 정보 유출을 방지할 수 있고, 이를 통해 보안성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 시간 도메인 기반의 시각 암호화를 이용하여 보안 이미지를 처리함으로써, 스크린 샷에 대한 보안성을 강화할 수 있고, 스크린샷을 이용하여 손쉽게 영상 정보를 배포할 수 없게 함으로써 출력 정보에 대한 보안성을 강화할 수 있으며 콘텐츠에 대한 저작권 침해도 방지할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 모바일 OTP(one time password)의 이진 영상 정보를 시각 암호화함으로써, 스크린샷과 같은 화면 정지영상 유출에 대응하여 보안성을 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 상술한 도 1 내지 도 5의 동작을 수행하는 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 구성들은 개념적으로 구분된 것으로, 적어도 하나의 프로세서에 의해 각 구성들에 대한 기능이 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치(600)는 수신부(610), 분류부(620), 결정부(630), 분할부(640), 생성부(650) 및 제공부(660)를 포함한다.
수신부(610)는 보안하고자 하는 입력 이미지를 수신한다.
분류부(620)는 입력 이미지의 픽셀을 배경 픽셀과 콘텐츠 픽셀로 분류한다.
결정부(630)는 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 지간을 결정한다.
분할부(640)는 입력 이미지를 노이즈 패턴을 이용하여 복수의 이미지들로 분할한다.
이 때, 분할부(640)는 결정부(630)에 의해 결정된 임계 지속 기간과 미리 정의된 가상의 노이즈 패턴을 이용하여 입력 이미지를 복수의 이미지들로 분할한다.
나아가, 분할부(640)는 분류된 배경과 콘텐츠, 임계 지속 기간과 노이즈 패턴을 고려하여 입력 이미지를 복수의 이미지들로 분할할 수도 있다.
분할부(640)에 의해 분할된 복수의 이미지들 각각의 배경에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값에 대한 반대 값을 가지고, 복수의 이미지들 각각의 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은 이전 이미지의 픽셀 값을 가질 수 있다. 물론, 분할부는 이미지의 순서가 시간적 중첩화를 유도하는 프레임의 최대 길이 n의 배수에 해당하는 경우 노이즈 패턴을 새로 생성하고, 생성된 노이즈 패턴의 픽셀 값을 복수의 이미지들 각각의 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값으로 할 수 있다.
생성부(650)는 분할된 복수의 이미지들에 대한 시간 도메인 기반으로 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성한다.
여기서, 생성부(650)는 분할부(640)에 의해 생성된 복수의 이미지들에 의해 보안 이미지가 생성되는 것으로, 생성부와 분할부의 기능이 동일하게 보여질 수도 있지만, 개념적인 차원에서 구성을 나눈 것으로, 하나의 구성에 의해 이루어질 수도 있다.
이 때, 생성부(650)는 복수의 이미지들 각각에 포함된 노이즈를 미리 정의된 행렬을 이용하여 분산시키고, 노이즈가 분산된 복수의 이미지들을 이용하여 보안 이미지를 생성할 수 있다. 구체적으로, 생성부는 복수의 이미지들 각각에 대하여, 픽셀 값이 0인 경우 미리 정의된 제1 행렬(M0)을 이용하여 노이즈를 분산시키고 픽셀 값이 1인 경우 미리 정의된 제2 행렬(M1)을 이용하여 노이즈를 분산시킴으로써, 노이즈가 분산된 복수의 이미지들을 포함하는 보안 이미지를 생성할 수 있다.
제공부(660)는 사용자의 시각에서 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화된 이미지들을 시간 도메인 상에서 연속적으로 제공함으로써, 사용자의 눈을 통해 입력 이미지의 콘텐츠가 인지된다.
본 발명의 이미지 처리 장치(600)는 비록 도 6에서 그 설명이 기재되어 있지 않더라도 상술한 이미지 처리 과정에 대한 모든 동작과 기능을 포함할 수 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이미지 처리 장치(700)는 수신부(710), 분류부(720), 결정부(730), 생성부(740) 및 제공부(750)를 포함한다.
수신부(710)는 보안하고자 하는 입력 이미지를 수신한다.
분류부(720)는 입력 이미지의 픽셀을 배경 픽셀과 콘텐츠 픽셀로 분류한다.
결정부(730)는 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 지간을 결정한다.
생성부(740)는 결정부(730)에 의해 결정된 임계 지속 기간과 노이즈 패턴을 이용하여 배경과 콘텐츠를 시각 암호화함으로써, 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성한다.
여기서, 보안 이미지는 시각 암호화된 복수의 이미지들을 포함할 수 있다.
제공부(750)는 사용자의 시각에서 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화된 이미지들을 시간 도메인 상에서 연속적으로 제공함으로써, 사용자의 눈을 통해 입력 이미지의 콘텐츠가 인지된다.
마찬가지로, 본 발명의 이미지 처리 장치(700)는 비록 도 7에서 그 설명이 기재되어 있지 않더라도 상술한 이미지 처리 과정에 대한 모든 동작과 기능을 포함할 수 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템, 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예들에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 입력 이미지를 수신하는 단계;
    상기 수신된 입력 이미지를 노이즈 패턴을 이용하여 복수의 이미지들로 분할하는 단계;
    상기 분할된 복수의 이미지들에 대한 시간 도메인 기반으로 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 단계; 및
    사용자의 시각에서 상기 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 디스플레이 장치에 연속적으로 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 생성된 보안 이미지는
    스크린 샷에 의한 화면 정지 영상이 화면 상에 제공되면 상기 사용자의 시각에서 상기 콘텐츠가 인지되지 않고 노이즈 형태로 인지되는 이미지 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보안 이미지를 생성하는 단계는
    상기 복수의 이미지들 각각에 포함된 노이즈를 미리 정의된 행렬을 이용하여 분산시키고, 상기 노이즈가 분산된 복수의 이미지들을 이용하여 상기 보안 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보안 이미지를 생성하는 단계는
    상기 복수의 이미지들 각각에 대하여, 픽셀 값이 0인 경우 미리 정의된 제1 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시키고 픽셀 값이 1인 경우 미리 정의된 제2 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시키는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 분할하는 단계는
    상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 분할하는 단계는
    상기 분류된 배경과 콘텐츠, 상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들 각각의 상기 배경에 대응하는 픽셀 값은
    이전 이미지의 픽셀 값에 대한 반대 값을 가지고,
    상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은
    이전 이미지의 픽셀 값을 가지는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은
    이미지의 순서가 미리 정의된 시간적 중첩화(temporal summation)을 유발하는 프레임의 최대 길이의 배수에 대응되는 경우 새로 생성된 노이즈 패턴의 픽셀 값을 가지는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 방법.
  9. 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 단계;
    상기 분류된 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 단계;
    상기 결정된 임계 지속 기간과 노이즈 패턴을 이용하여 상기 배경과 콘텐츠를 시각 암호화함으로써, 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 단계; 및
    사용자의 시각에서 상기 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 디스플레이 장치에 연속적으로 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 생성된 보안 이미지는
    스크린 샷에 의한 화면 정지 영상이 화면 상에 제공되면 상기 사용자의 시각에서 상기 콘텐츠가 인지되지 않고 노이즈 형태로 인지되는 이미지 처리 방법.
  10. 삭제
  11. 입력 이미지를 수신하는 수신부;
    상기 수신된 입력 이미지를 노이즈 패턴을 이용하여 복수의 이미지들로 분할하는 분할부;
    상기 분할된 복수의 이미지들에 대한 시간 도메인 기반으로 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 생성부; 및
    사용자의 시각에서 상기 입력 이미지의 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 디스플레이 장치에 연속적으로 제공하는 제공부
    를 포함하고,
    상기 생성된 보안 이미지는
    스크린 샷에 의한 화면 정지 영상이 화면 상에 제공되면 상기 사용자의 시각에서 상기 콘텐츠가 인지되지 않고 노이즈 형태로 인지되는 이미지 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 생성부는
    상기 복수의 이미지들 각각에 포함된 노이즈를 미리 정의된 행렬을 이용하여 분산시키고, 상기 노이즈가 분산된 복수의 이미지들을 이용하여 상기 보안 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 생성부는
    상기 복수의 이미지들 각각에 대하여, 픽셀 값이 0인 경우 미리 정의된 제1 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시키고 픽셀 값이 1인 경우 미리 정의된 제2 행렬을 이용하여 노이즈를 분산시키는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 결정부
    를 더 포함하고,
    상기 분할부는
    상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 분류부
    를 더 포함하고,
    상기 분할부는
    상기 분류된 배경과 콘텐츠, 상기 결정된 임계 지속 기간과 상기 노이즈 패턴을 이용하여 상기 입력 이미지를 상기 복수의 이미지들로 분할하는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들 각각의 상기 배경에 대응하는 픽셀 값은
    이전 이미지의 픽셀 값에 대한 반대 값을 가지고,
    상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은
    이전 이미지의 픽셀 값을 가지는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들 각각의 상기 콘텐츠에 대응하는 픽셀 값은
    이미지의 순서가 미리 정의된 시간적 중첩화(temporal summation)을 유발하는 프레임의 최대 길이의 배수에 대응되는 경우 새로 생성된 노이즈 패턴의 픽셀 값을 가지는 것을 특징으로 하는 이미지 처리 장치.
  19. 입력 이미지의 배경과 콘텐츠를 분류하는 분류부;
    상기 분류된 배경과 콘텐츠를 상이한 시간 주기성으로 암호화하기 위한 임계 지속 기간(critical duration)을 결정하는 결정부;
    상기 결정된 임계 지속 기간과 노이즈 패턴을 이용하여 상기 배경과 콘텐츠를 시각 암호화함으로써, 상기 입력 이미지에 대한 보안 이미지를 생성하는 생성부; 및
    사용자의 시각에서 상기 콘텐츠가 인지되도록, 상기 보안 이미지에 포함된 시각 암호화(visual cryptography)된 이미지들을 시간 도메인 상에서 디스플레이 장치에 연속적으로 제공하는 재공부
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    상기 생성된 보안 이미지는
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  20. 삭제
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