KR102302485B1

KR102302485B1 - 생체영상 워터마크 삽입 및 추출 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 기록매체

Info

Publication number: KR102302485B1
Application number: KR1020190044442A
Authority: KR
Inventors: 김계영; 최지수
Original assignee: 숭실대학교산학협력단
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2021-09-14
Also published as: KR20200121638A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마크 삽입 방법은, 생체영상의 RGB 채널을 YUV 채널로 변환하고, YUV 채널을 구성하는 Y 채널을 소정 픽셀 크기의 이미지 블록으로 분할하여 각각의 이미지 블록을 이산 코사인 변환 영역으로 변환하고, 이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도에 기반하여 모든 이미지 블록 중 워터마크가 삽입될 이미지 블록을 적어도 하나 선택하며, 선택된 이미지 블록의 계수에 역 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 적용하여 선택된 이미지 블록에 상기 워터마크를 구성하는 어느 하나의 비트를 삽입하는 것을 포함할 수 있다.

Description

생체영상 워터마크 삽입 및 추출 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 기록매체{METHOD FOR EMBEDING AND EXTRACTING WATERMARK IN BIOMEDICAL IMAGE, DEVICE AND COMPUTER READABLE MEDIUM FOR PERFORMING THE METHOD}

본 발명은 생체영상 워터마크 삽입 및 추출 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 기록매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체영상에 워터마크를 삽입하거나 생체영상에 삽입된 워터마크를 검출하는 생체영상 워터마킹 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 기록매체에 관한 것이다.

최근 인터넷 상의 멀티미디어 콘텐츠들은 시간이 흐를수록 그 양과 상업적 가치가 기하급수적으로 증가하고 있으며, 컴퓨터와 네트워크 기술의 발전에 따라 디지털 컨텐츠의 불법적인 복제나 유통으로 인한 지적재산권 문제가 크게 대두되고 있다. 디지털 컨텐츠는 그 특성상 어려움 없이 원본과 차이 없는 복사본 제작이 가능해 저작자에게 심각한 경제적 손실을 입히게 되는 매우 중요한 문제이다. 따라서 불법적 복제를 방지하고 소유권을 효과적으로 보호하기 위한 저작권 보호 기술이 요구되고 있다.

하지만, 저작권 보호는 인터넷의 특성 상 데이터 조작이 간편하다는 점 때문에 어려움을 겪고 있다. 또한, 개방적이고 자유롭다는 특성과 영상 및 문서를 조작할 수 있는 다양한 소프트웨어들에 대한 간편한 접근 등으로 인증 및 소유권 확인에 관련한 문제가 발생하고 있다.

이러한 이유들로, 최근 생체영상 워터마킹 기술을 이용한 저작권 보호 서비스가 제공되고 있다. 지문, 정맥, 홍채 등 생체인증은 최근 급속도로 종류와 분야가 확대되고 있다. 이러한 생체인증은 비밀번호, 보안카드 등과 같은 기존의 보안 기술보다 편리하고 보안성도 높지만 생체정보가 유출의 문제가 있다. 생체영상 워터마크 삽입 기술은 생체인식기에 저장된 생체영상이 유출되었을 경우 생체 인증 시 유출된 생체영상을 감지하고 거부 할 수 있도록 하는 기술이다.

워터마킹 기술을 개발할 때, 고려해야할 필수적인 사항들로 첫 번째는 비가시성 즉, 삽입된 워터마크는 삽입 여부를 시각적으로 판단할 수 없어야 하고, 두 번째는 견고성 즉, 허가 없이는 워터마크를 제거, 변경 또는 손상시킬 수 없어야 한다.

하지만 비가시성과 견고성 두 가지의 기준은 상반되는 요구사항으로 두 가지의 요구사항을 충족시키기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.

한국등록특허 제10-0902490호 한국등록특허 제10-0874382호

본 발명의 일측면은 워터마크의 강건성을 향상시키면서도 원본 영상의 품질을 유지할 수 있는 워터마킹 알고리즘을 수행하는 생체영상 워터마크 삽입 및 추출 방법, 이를 수행하기 위한 장치 및 기록매체를 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마킹 장치에 의해 수행되는 워터마크 삽입 방법은, 생체영상의 RGB 채널을 YUV 채널로 변환하고, 상기 YUV 채널을 구성하는 Y 채널을 소정 픽셀 크기의 이미지 블록으로 분할하여 각각의 이미지 블록을 이산 코사인 변환 영역으로 변환하고, 이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하고, 상기 밀집도에 기반하여 모든 이미지 블록 중 워터마크가 삽입될 이미지 블록을 적어도 하나 선택하며, 선택된 이미지 블록의 DC 계수 및 저주파 AC 계수 중 어느 하나의 계수에 역 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 적용하여 상기 선택된 이미지 블록에 상기 워터마크를 구성하는 어느 하나의 비트를 삽입할 수 있다.

상기 생체영상의 Y 채널 영상을 상기 워터마크가 삽입된 생체영상으로 대체하고, 상기 워터마크가 삽입된 생체영상의 YUV 채널을 RGB 채널로 재변환하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하는 것은, 상기 이미지 블록을 8비트 정수형으로 변환한 후 DC 계수의 밀집도를 산출하는 것일 수 있다.

상기 이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하는 것은, 전체 DC 계수의 합에서 어느 하나의 블록의 DC 계수의 비율을 상기 밀집도로 산출하는 것일 수 있다.

상기 워터마크가 삽입될 이미지 블록을 적어도 하나 선택하는 것은, 상기 워터마크를 구성하는 비트의 개수에 기초하여 상기 밀집도가 높은 이미지 블록부터 순차적으로 선택하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마킹 장치에 의해 수행되는 생체영상 워터마크 검출 방법은, 워터마크가 삽입된 생체영상의 RGB 채널을 YUV 채널로 변환하고, 상기 YUV 채널을 구성하는 Y 채널을 소정 픽셀 크기의 이미지 블록으로 분할하여 각각의 이미지 블록을 이산 코사인 변환 영역으로 변환하고, 이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하고, AC 성분에 대하여 역 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 통해 워터마크의 화소를 결정하며, 결정된 화소에 따라 워터마크를 검출할 수 있다.

상기 워터마크를 검출하는 것은, 워터마크 변조 측정 함수가 기준 구간 이상이 되도록 기 설정된 워터마크 삽입 강도 결정 계수의 크기를 조정하며 워터마크를 검출하는 것일 수 있다.

상기 워터마크를 검출하는 것은, 역 CRT를 통해 획득된 제1 변수가 기 설정된 워터마크 삽입 강도 결정 계수 및 역 CRT를 통해 획득된 제2 변수와의 연산 결과값보다 큰 경우, 워터마크 비트를 1로 추출하고, 상기 제1 변수가 상기 연산 결과값 미만인 경우, 워터마크 비트를 0으로 추출하는 것일 수 있다.

상기 상기 워터마크를 검출하는 것은, 상기 워터마크 변조 측정 함수가 기준 구간 이상 미만으로 확인될 때까지상기 기 설정된 워터마크 삽입 강도 결정 계수의 크기를 조정하며 워터마크를 검출하는 것을 반복 수행하다가, 상기 워터마크 변조 측정 함수가 기준 구간 이상 미만인 것으로 확인되면, 반복 수행 과정에서 추출된 적어도 하나의 워터마크 비트를 이용하여 워터마크 영상을 생성하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는, 본발명에 따른 생체영상 워터마크 삽입 방법 및 생체영상 워터마크 추출 방법 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록될 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 생체정보가 담긴 RGB 컬러영상을 DCT 변환하기 전, YUV 컬러공간으로 변환한 후, Y 영역에 대해서만 DCT 변환을 수행하여 워터마크를 삽입함에 따라 영상 내 에지 영역에 워터마크가 삽입될 확률과 밝기가 높은 영역에 삽입될 가능성이 높아지므로 워터마크는 사람 눈으로 식별하기 어려운 형태로 생체영상에 삽입될 수 있다

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마킹 장치의 개략적인 구성이 도시된 블록도이다.
도 2는 도 1의 전처리부의 구체적인 구성이 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마크 삽입 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.
도 4 내지 도 7은 생체영상 워터마크 상입 방법에 따라 생체영상에 워터마크가 삽입되는 구체적인 일 예가 도시된 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마크 추출 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마킹 장치(1)의 개략적인 구성이 도시된 블록도이다.

본 발명에 따른 생체영상 워터마킹 장치(1)는 생체영상에 워터마크를 삽입하거나, 생체영상에 삽입된 워터마크를 검출하는 장치이다.

여기서, 생체영상은 사용자의 생체적인 특징을 나타내는 정보가 포함된 영상으로, 예컨대 지문, 홍채, 땀샘, 안구, 정맥, 손금, 안면 영상을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며 개인의 고유한 생물학적 특징을 식별할 수 있는 정보를 나타내는 영상을 더 포함할 수도 있다.

생체영상 워터마킹 장치(1)는 이동성을 갖거나 고정된 장치일 수 있으며, PC(Personal Computer), 스마트폰(smartphone), 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device), 서버(server), 엔진(engine) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마킹 장치(1)는 전처리부(100), 워터마킹 삽입부(200) 및 워터마킹 검출부(300)를 포함할 수 있다.

생체영상 워터마킹 장치(1)는 도 1에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 구현될 수 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해 구현될 수 있다. 또는, 생체영상 워터마킹 장치(1)는 전처리부(100), 워터마킹 삽입부(200) 및 워터마킹 검출부(300) 중 적어도 두 개의 구성요소가 하나의 구성요소로 통합되어 하나의 구성요소가 복합적인 기능을 수행할 수도 있다. 이하, 상술한 구성요소들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

전처리부(100)는 생체영상에 워터마크를 삽입하거나, 생체영상으로부터 워터마크를 검출하기 위해 생체영상에 대한 전처리 과정을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2를 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 도 1의 전처리부(100)의 구체적은 구성이 도시된 블록도이다.

전처리부(100)는 후술하는 워터마킹 삽입부(200) 및 워터마킹 검출부(300)에 의해 수행되는, 워터마크 삽입 또는 추출 과정에서 생체영상을 변환하거나 처리할 수 있다. 즉, 워터마킹 삽입부(200)는 생체영상 워터마크 삽입 과정을 제어하고, 워터마킹 검출부(300)는 생체영상에 삽입된 워터마크를 검출하는 과정을 제어하는데, 이때, 워터마킹 삽입부(200) 및 워터마킹 검출부(300) 전처리부(100)를 통해 생체영상을 적절한 형태로 변환하거나 처리할 수 있다.

이를 위해, 전처리부(100)는 YUV 변환부(110), DCT 변환부(120) 및 CRT 변환부(120)를 포함할 수 있다.

YUV 변환부(110)는 생체영상의 RGB 채널을 YUV 채널로 변환하는 모듈일 수 있다. YUV 채널로 변환된 생체영상의 Y 채널은 영상의 밝기를 나타내는 정보가 포함될 수 있다.

DCT 변환부(120)는 생체영상의 YUV 채널을 구성하는 Y 채널을 소정 픽셀 크기의 이미지 블록으로 분할하여 각각의 이미지 블록을 이산 코사인 변환 영역으로 변환할 수 있다.

DCT는 이산 코사인 변환(Discret Cosine Transform)의 약자로, 데이터를 공간 영역(spatialdomain)에서 주파수 영역(frequency domain)으로 변환시키는 알고리즘이며, 신호 에너지의 성분 대부분은 DCT 변환 이후 저주파 성분 일부에 집중되는 에너지 집중 현상을 갖는 것을 특징으로 한다.

공간 영역의 영상들이 JPEG 압축에 취약하다는 점 때문에, 본 발명에 따른 생체영상 워터마킹 장치(1)는 DCT 변환부(120)를 통해 생체영상을 주파수 영역인 DCT 영역으로 변환시킨 후, DCT 영역에 대하여 워터마크를 삽입할 수 있다.

CRT 변환부(120)는 후술하는 워터마킹 삽입부(200) 및 워터마킹 검출부(300)에 의해 선택된 이미지 블록에 중국인 나머지 정리(Chinese Remainder Theorem, 이하 CRT)를 적용하여 워터마크를 삽입하기 위한 계수를 생성할 수 있다.

CRT 이론은 유한 필드 계산 및 암호 해독에서 광범위하게 사용되어온 이론으로 모듈러 연산만이 사용되기 때문에 CRT의 구현은 계산적으로 효율적인 특징이 있다.] CRT 이론은 두 개의 서로소를 활용하며, 서로소 범위 내에서 임의의 정수를 나타내는 것을 목적으로 한다. 연구에서 활용된 CRT 이론은 {m, n} 두 개의 쌍으로 묶인 서로소에 의해 생성되는 정수 Z를 이용해 정리할 수 있다. Z는 N이라는 동적 범위 안에서 생성되며, N은 m과 n을 곱한 것이다. 먼저, 아래의 수학식 1을 이용하여 r₁과 r₂를 산출할 수 있다.

[수학식 1]

그리고, r₁과 r₂를 이용하여 아래의 수학식 2를 만족하는 s₁과 s₂를 구한다.

[수학식 2]

다음으로, m보다 작은 p라는 양의 정수와 n보다 작은 q라는 양의 정수 두 개를 r₁s₁과 r₂s₂를 통해 구하면, 정수 Z를 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 3]

역 CRT는 CRT를 통하여 얻어진 정수 Z를 사용하여 p와 q 값을 사용하여 이루어진다. 이때, CRT 변환부(120)는 아래의 수학식 4를 이용한 역 CRT를 통해 다음의 변수들 즉, 제1 변수(D), 제2 변수(d) 및 제3 변수(b)를 산출하여 사용할 수 있다.

[수학식 4]

워터마킹 삽입부(200)는 전처리부(100)를 통해 가공된 생체영상을 이용하여 생체영상에 워터마크를 삽입할 수 있다. 이와 관련하여 도 3 내지 도 ~를 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마크 삽입 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이고, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마크 삽입 방법의 구체적인 일 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 32x32 크기의 워터마크를 256x256 원본영상에 포함시키기 위한 방법인 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

먼저, 워터마킹 삽입부(200)는 전처리부(100)의 YUV 변환부(110)를 통해 RGB 형태의 생체영상(도 4 참조)을 YUV 컬러공간으로 변환(도 5 참조)할 수 있다(31). Y 영역은 영상의 밝기에 대한 정보를 포함하고 있는데 사람의 눈이 밝기 정보에 민감하다는 특성 때문에 본 발명에서는 생체영상의 Y 영역을 사용할 수 있다.

다음으로, 워터마킹 삽입부(200)는 생체영상의 Y 채널 영역을 소정 픽셀 크기의 이미지 블록으로 분할 수 있다(32). 예컨대, 워터마킹 삽입부(200)는 생체영상의 Y 채널 영역을 구성하는 픽셀들을 8x8 이미지 블록으로 분할할 수 있다. 하지만, 이미지 블록의 크기는 상술한 예시에 한정되는 것은 아니며, 사용환경 및 목적에 따라 다양한 크기의 이미지 블록으로 분할 수 있다.

워터마킹 삽입부(200)는 DCT 변환부(120)를 통해 분할된 각각의 이미지 블록에 DCT 변환을 수행할 수 있다(33).

워터마킹 삽입부(200)는 공간영역에서의 취약점을 극복하기 위해 CRT 기반의 워터마킹 기술을 활용하면서 DCT 영역에서 워터마크를 삽입하고 추출할 수 있다. DCT 변환은 선택되는 블록에 대해 수행되며 워터마크 비트의 삽입은 DCT 계수를 변경시킴으로써 수행될 수 있다.

도 6은 생체영상이 8x8이미지 블록들로 분할된 후 각각의 이미지 블록이 DCT 변환된 일 예가 도시된 도면이다.

워터마킹 삽입부(200)는 이미지 블록의 DCT 변환을 위해, 아래의 수학식 5를 이용하여 p와 q값을 산출하고, 산출된 p, q값의 관계를 기반으로 Z값을 변경시킬 수 있다.

[수학식 5]

p와 q 값을 얻기 위해 변환된 십진수 Z에 수학식 5를 활용한 역 CRT를 적용시켜준다. 여기서 p와 q 값을 구한 이유는 이 방법에서의 워터마크 삽입 조건이 p와 q 두 값 사이의 관계에 기초하여 이루어지기 때문이다. p와 q 값 간의 필요 관계가 충족될 때까지 역 CRT를 반복 적용시키게 되며 충족된 값이 나올때까지 Z는 Z'로 수정되게 된다. 여기서 Z는 DCT 계수를 의미한다.

필요 관계가 성립된다면 Z'는 Y에 더해져서 새로운 워터마크가 삽입된 화소 X'를 얻게 된다. 워터마크가 삽입된 화소 X'를 각 블록마다 삽입하여 최종적으로 워터마킹된 영상을 생성시킨다.

워터마킹 삽입부(200)는 DCT 변환된 각각의 블록의 DC 계수 밀집도를 산출하고, 산출된 이미지 블록별 밀집도에 기반하여 워터마크 삽입될 이미지 블록을 적어도 하나 선택할 수 있다(34).

DCT 변환을 수행한 후에는 어떤 블록에 워터마크를 삽입할지 선택할 때, 기존 방법의 무작위 선택이 아닌 DC 계수들이 밀집되어 있는 정도에 선택한다. 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이, DCT 블록을 8비트 정수형으로 변환하여 DC 계수들의 밀집도를 계산하여, 이 밀집도가 높은 블록부터 차례대로 워터마크를 삽입한다. 이 경우 원본영상 내에서 가장 복잡한 영역부터 워터마크가 삽입된다. 즉, 영상 내 에지 영역에 워터마크가 삽입될 확률과 밝기가 높은 영역에 삽입될 가능성이 높아지므로 사람 눈으로 인식하기 더욱 어렵도록 만드는 효과가 있다.

워터마킹 삽입부(200)는 선택된 이미지 블록에 워터마크를 구성하는 비트들 중 하나의 비트를 삽입할 수 있다. 예컨대, 워터마킹 삽입부(200)는 워터마크가 8비트인 경우 밀집도가 가장 높은 상위 8개의 이미지 블록을 선택하고, 선택된 블록에 워터마크 비트를 하나씩 삽입할 수 있다.

최종적으로, 워터마킹 삽입부(200)는 Y채널에 워터마크가 삽입된, YUV 채널 형태의 생체영상을 다시 RGB 채널로 변환함으로써 워터마크 삽입 과정을 종료할 수 있다(36).

상술한 과정에 따라 생체영상에 워터마크가 삽입되는 경우 원본영상 내에서 가장 복잡한 영역부터 워터마크가 삽입될 수 있다. 따라서, 영상 내 에지 영역에 워터마크가 삽입될 확률과 밝기가 높은 영역에 삽입될 가능성이 높아지므로 사람 눈으로 인식하기 더욱 어렵도록 만드는 효과를 가지게 된다.

워터마크 추출부(300)는 생체영상에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다. 이와 관련하여, 도 8 및 도 9를 함께 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체영상 워터마크 추출 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이고, 도 9는 최적의 워터마크를 추출할 수 있도록 하는 C를 조정하는 구체적인 흐름이 도시된 순서도이다.

워터마크 추출부(300)는 워터마크 삽입부(200)와 유사하게, 워터마크가 삽입된 생체영상을 YUV 채널로 변환(81)한 후, Y 채널 영상을 8x8블록 역 DCT를 수행할 수 있다(82, 83). 이와 관련된 구체적인 내용은 도 3을 참조하여 상술하였으므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

이후, 워터마크 추출부(300)는 DC계수의 밀집도를 계산 하고 AC성분에 대해서 역 CRT 조건을 사용하여 워터마크 영상을 추출할 수 있다(84).

이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 워터마크 추출부(300)는 워터마크 추출 시 워터마크 영상을 최상의 품질로 추출 할 수 있는 변수 C를 구하기 위해 워터마크 변조 측정 함수인 TAF(Tamper Assessment Function)가 일정범위 이상이 되도록 반복적으로 C를 조정하면서 워터마크를 추출할 수 있다.

이 과정에서, 워터마크 추출부(300)는 상술한 수학식 4를 통해 구한 제1 변수(D) 및 제3 변수(b)를 활용할 수 있다. 또한, 제1, 3 변수(D, b)외에도 임의적 계수 C가 존재하는데, C는 워터마크의 삽입강도를 결정하는 역할을 한다. C 값을 조절하면서 영상 품질을 저하시키지 않으면서도 적당한 삽입 강도를 찾아낼 수 있다.

상술한 생체영상 워터마크 삽입 방법에서는 C의 값을 고정시킨 상태에서워터마크 삽입 과정을 수행한다. 하지만 그림 6과 같이 삽입 강도를 결정하는 C의 값은 고정시키면서도, 추출할 때 사용되는 C의 값을 고정시키지 않고 증가 또는 감소시키면서 삽입 강도에 의해 변화된 영상 품질에 따라서 워터마크를 추출할 수 있도록 조절한다. 이과정을 JPEG 압축에 의해 손실된 워터마크 계수를 반복적으로 변화시켜가면서 워터마크 비트를 유추하고, 삽입된 워터마크 영상이 손상이 없는 형태로 추출될 때까지 반복한다. 유추된 워터마크 비트로 생성된 워터마크 영상이 도 9의 조건 TAF > Range 를 만족하지 않으면 추출된 워터마크 영상이 유효하다는 의미이므로 반복을 멈추고 추출된 워터마크 영상이 최종 워터마크 영상이 된다.

이와 같은, 생체영상 워터마크 삽입 방법 및 생체영상 워터마크 추출 방법을 제공하는 기술은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

생체영상 워터마킹 장치에 의해 수행되는 워터마크 삽입 방법에 있어서,
생체영상의 RGB 채널을 YUV 채널로 변환하고,
상기 YUV 채널을 구성하는 Y 채널을 소정 픽셀 크기의 이미지 블록으로 분할하여 각각의 이미지 블록을 이산 코사인 변환 영역으로 변환하고,
이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하고, 상기 밀집도에 기반하여 모든 이미지 블록 중 워터마크가 삽입될 이미지 블록을 적어도 하나 선택하며,
선택된 이미지 블록의 DC 계수 및 저주파 AC 계수 중 어느 하나의 계수에 역 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 적용하여 상기 선택된 이미지 블록에 상기 워터마크를 구성하는 어느 하나의 비트를 삽입하고,
상기 선택된 이미지 블록에 워터마크를 구성하는 어느 하나의 비트를 삽입하는 것은,
상기 선택된 이미지 블록의 DC 계수 및 저주파 AC 계수 중 어느 하나의 계수에 역 CRT를 적용하여, p와 q 값을 산출하며, 상기 p와 q 값을 이용하여 새로운 DCT 계수를 생성하는 과정을 상기 p와 q 값의 필요 관계가 충족될 때까지 반복하고,
상기 p와 q 값의 필요 관계는, 상기 선택된 이미지 블록의 DC 계수 및 저주파 AC 계수 중 어느 하나의 계수에 역 CRT를 적용하여 산출되는 제1 변수(D), 제3 변수(b) 및 사전에 설정되는 워터마크 삽입 강도 결정 계수 간의 관계를 의미하며,
상기 제3 변수(b)는, 상기 p와 q 값의 합인, 생체영상 워터마크 삽입 방법.
제1항에 있어서,
상기 생체영상의 Y 채널 영상을 상기 워터마크가 삽입된 생체영상으로 대체하고, 상기 워터마크가 삽입된 생체영상의 YUV 채널을 RGB 채널로 재변환하는 것을 더 포함하는, 생체영상 워터마크 삽입 방법.
제1항에 있어서, 상기 이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하는 것은,
상기 이미지 블록을 8비트 정수형으로 변환한 후 DC 계수의 밀집도를 산출하는 것인, 생체영상 워터마크 삽입 방법.
제3항에 있어서, 상기 이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하는 것은,
8비트 정수형으로 변환된 이미지 블록에 대해, 전체 DC 계수의 합에서 어느 하나의 블록의 DC 계수의 비율을 상기 밀집도로 산출하는 것인, 생체영상 워터마크 삽입 방법.
제1항에 있어서, 상기 워터마크가 삽입될 이미지 블록을 적어도 하나 선택하는 것은,
상기 워터마크를 구성하는 비트의 개수에 기초하여 상기 밀집도가 높은 이미지 블록부터 순차적으로 선택하는 것인, 생체영상 워터마크 삽입 방법.
생체영상 워터마킹 장치에 의해 수행되는 생체영상 워터마크 검출 방법에 있어서,
워터마크가 삽입된 생체영상의 RGB 채널을 YUV 채널로 변환하고,
상기 YUV 채널을 구성하는 Y 채널을 소정 픽셀 크기의 이미지 블록으로 분할하여 각각의 이미지 블록을 이산 코사인 변환 영역으로 변환하고,
이산 코사인 변환된 이미지 블록의 DC 계수의 밀집도를 산출하고, 상기 밀집도에 기반하여 모든 이미지 블록 중 워터마크를 검출할 이미지 블록을 적어도 하나 선택하며, 선택된 이미지 블록의 AC 성분에 대하여 역 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 통해 워터마크의 화소를 결정하며,
결정된 화소에 따라 워터마크를 검출하고,
상기 역 CRT(Chinese Remainder Theorem)를 통해 워터마크의 화소를 결정하는 것은,
상기 역 CRT를 통해 임의의 화소의 DCT 계수로부터 p와 q 값을 산출하고, 상기 p와 q 값의 필요 관계에 따라 워터마크의 화소를 결정하며,
상기 p와 q 값의 필요 관계는, 상기 선택된 이미지 블록의 DC 계수 및 저주파 AC 계수 중 어느 하나의 계수에 역 CRT를 적용하여 산출되는 제1 변수(D), 제3 변수(b) 및 사전에 설정되는 워터마크 삽입 강도 결정 계수 간의 관계를 의미하며,
상기 제3 변수(b)는, 상기 p와 q 값의 합인, 생체영상 워터마크 추출 방법.
제6항에 있어서,
상기 워터마크를 검출하는 것은,
워터마크 변조 측정 함수가 기준 구간 이상이 되도록 기 설정된 워터마크 삽입 강도 결정 계수의 크기를 조정하며 워터마크를 검출하는 것인, 생체영상 워터마크 추출 방법.
제6항에 있어서,
상기 워터마크를 검출하는 것은,
역 CRT를 통해 획득된 제1 변수가 기 설정된 워터마크 삽입 강도 결정 계수 및 역 CRT를 통해 획득된 제2 변수와의 연산 결과값보다 큰 경우, 워터마크 비트를 1로 추출하고, 상기 제1 변수가 상기 연산 결과값 미만인 경우, 워터마크 비트를 0으로 추출하는 것인, 생체영상 워터마크 추출 방법.
제7항에 있어서,
상기 상기 워터마크를 검출하는 것은,
상기 워터마크 변조 측정 함수가 기준 구간 이상 미만으로 확인될 때까지상기 기 설정된 워터마크 삽입 강도 결정 계수의 크기를 조정하며 워터마크를 검출하는 것을 반복 수행하다가, 상기 워터마크 변조 측정 함수가 기준 구간 이상 미만인 것으로 확인되면, 반복 수행 과정에서 추출된 적어도 하나의 워터마크 비트를 이용하여 워터마크 영상을 생성하는 것인, 생체영상 워터마크 추출 방법.
제1항에 따른 생체영상 워터마크 삽입 방법 및 제6항에 따른 생체영상 워터마크 추출 방법 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.