KR19990088250A

KR19990088250A - 화상속성변경장치및전자워터마크삽입장치

Info

Publication number: KR19990088250A
Application number: KR1019990017128A
Authority: KR
Inventors: 하시모토마사히로
Original assignee: 가네코 히사시; 닛폰 덴키(주)
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 1999-12-27
Also published as: SG75959A1; EP0957637A1; JP3201347B2; JPH11331548A; KR100323325B1; US20030138126A1; US6668068B2

Abstract

입력 화상의 속성 검출 결과를 토대로 입력 화상에 입력 속성을 변경시키는 화상 속성 변경수단 및 입력 화상(속성 "A")의 속성을 검출하는 화상 속성 검출수단은 새로운 속성(속성 "B")을 갖는 출력 화상을 출력하기 위해 제공된다. 화상 속성 검출수단은 주파수 성분을 얻기 위해 입력 화상이 이산 코사인 변환을 하도록 하는 제1 DCT 수단과, 원 주파수 성분을 얻기 위해 원 화상이 이산 코사인 변환을 하도록 하는 제2 DCT 수단과, 화상 주파수 성분으로부터 원 주파수 성분을 공제하고 전자 워터마크 데이터를 검출하기 위해 감산 결과를 화상 주파수 성분으로 나누는 수단을 포함한다.

Description

화상속성변경장치 및 전자 워터마크 삽입장치{Image attribute altering device and electronic watermark embedding device}

본 발명은 전자 워터마크 데이터에 의한 화상 속성 변경장치에 관한 것이고, 특히 저작권의 소유권을 증명하고, 저작권의 침해를 용이하게 검색하며, 특정한 속성을 제공하기 위해 오디오, 화상 비디오, 멀티미디어 등에 사용되는 전자 워터마크(디지털 워터마크로도 칭함)가 전자적으로 워터마크되는 오디오, 화상 등에 인가되고, 그리하여 오디오, 화상 등의 복사를 제한하는 전자 워터마크 데이터에 근거한 화상 속성 변경장치 및 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 전자 워터마크장치에 관한 것이다.

최근, 오디오, 화상, 비디오, 멀티미디어와 같은 전자화된 미디어가 증가하고 있고, 또한 저작권 등과 같은 지적재산권 및 데이터 소스를 용이하게 확인할 수 있는 보장 시스템이 요구 되고 있다. 상술한 간단한 확인방법으로서 데이터가 일시적으로 데이터를 암호화하여 소유권자만이 암호화된 데이터를 해독할 수 있는 암호 시스템이 유효하고, 그 암호 시스템으로서 오리지널 미디어에 전자 워터마킹을 실시하는 방법이 공지되었다.

또한, 저작권 보호측면에서 원화상이 복사되는 것을 금지하거나 복사할 원화상을 단지 한번 또는 특정수회 복사하도록 허용하기 위해 속성이 원화상에 부가되는 것이 통상적이다.

상술한 바와 같은 화상의 속성을 변경시키기 위해, 일반적으로 수직 블랭킹 기간에 삽입되는 속성을 변경한다. 만약 속성 변경의 유효한 수행이 허용된다면, 저작권의 보호는 충분하게 성취될 수 없다. 따라서, 특정 제한 조건에 기초하여 디지털 화상의 불법 복사를 방지하는 것이 요구된다.

수직 블랭킹 기간 동안에 삽입된 속성에 대하여, 일본특개평 8-275127호 공보에는 수직 블랭킹 기간 동안에 식별 신호("VBI 신호", 비디오 ID"로 칭함, 이하의 설명에서는 "VBI 신호"로서 칭함)가 수직 블랭킹 기간 동안에 삽입되는 것이 개시되었다. VBI 신호는 1 프레임의 비디오 신호중의 수직 블랭킹 기간 동안의 20번째(제1 필드) 및 283번째(제2 필드) 수평기간(1H)에 각각 삽입되고, 20비트 레퍼런스 및 20비트 디지털 신호는 수평 동기신호 및 컬러 버스트 신호 후에 유효한 비디오 신호영역으로 삽입된다. 그 20비트 디지털 신호중 2비트에 의해 복사의 허용/금지를 나타내는 CGMS(Copy Generation Management System) 정보가 전송된다.

상술한 VBI 신호를 사용하여 CGMS 정보를 전송하는 방법은 NTSC 시스템의 525 라인 표준 비디오 신호, PAL 시스템의 625라인 표준 비디오 신호와 같은 아날로그 신호, 또는 하이-비젼 신호등과 같은 고품위 비디오 신호등이 응용가능하다. 그러나, VBI 신호는 소정 장소로 삽입되고, 필터링 등의 화상처리에 의해 용이하게 제거될 수 있기 때문에 데이터의 불법 복사가 방지될 수 없다.

그러므로, 디지털 화상의 불법 사용 및 불법 복사를 방지하기 위해 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 방법이 고려되고 있다.

디지털 화상에 대한 전자 데이터로서 2종류의 투과 데이터 즉, 가시 전자 워터마크 데이터(visible electronic watermark data) 및 비가시 전자 워터마크 데이터(invisible electronic watermark data)가 제안된다.

가시 전자 데이터는 화상에 대하여 특수한 문자 또는 기호 등을 합성하여 시각적으로 볼 수 있도록 함으로써 얻어진다. 화질의 열화가 도입되나, 디지털 화상의 사용자에 대하여 부정한 유량의 방지를 시각적으로 나타내는 효과를 갖는다.

가시 전자 워터마크 데이터의 삽입 방식이 일본특개평 8-241403호에 개시되어 있다. 본 공보에는 디지털 원화상을 제공하는 단계와, 디지털 투과 화상을 제공하는 단계와, 워터마킹이 수행될 때 원화상의 픽셀의 색도를 변경시키지 않고 원화상에 워터마크 화상을 중첩하는 것에 의해 워터마크된 화상을 형성하는 단계를 포함하여, 디지털 화상위에 가시 워터마크를 배치하는 방법을 개시하고 있다. 전자 워터마크된 화상을 형성하는 단계는 워터마크 화상내의 "투명"이 아닌 픽셀의 각각에 대해 색이 아닌 휘도를 변경하는 것에 의해 원화상에 대응하는 픽셀을 보정하는 단계를 포함한다. 이 방법에서는, 가시 전자 워터마크 데이터가 원화상에 합성될 때, 전자 워터마크 데이터의 불투명한 부분에 대응하는 픽셀의 휘도만 변화되고 색성분은 변화시키지 않도록 하여 전자 워터마크 데이터를 원화상에 합성하고 있다. 이 때, 픽셀의 휘도 성분을 변화시키는 스케일링 값은 색성분, 임의 수, 전자 워터마크 데이터의 픽셀 값에 따라 결정된다. 스케일링 값에 의해 워터마크의 확실성이 결정된다.

또한, 가시 전자 워터마크 데이터는 화질을 열화시키지 않도록 고려하여 원화상에 삽입되고, 화질의 열화가 거의 없기 때문에 시각적으로 감지할 수 없다.

상술한 바와 같이, 저작권자의 식별이 가능한 특정 정보가 전자 워터마크 데이터로서 삽입된다면, 불법 복사가 행해진 후에라도 전자 워터마크 데이터를 검출하는 것에 의해 저작권자가 식별될 수 있다. 또한, 복사 금지 정보가 삽입된다면, 재생 장치가 복사 금지 정보를 검출할 때, 사용자는 데이터가 복사-금지 데이터라는 것을 통보받을 수 있거나 또는 재생장치내의 복제방지기구를 동작시켜서 VTR 등에서의 복사를 제한할 수 있다.

비가시 전자 워터마크 데이터를 디지털 화상에 삽입하기 위해, 픽셀 데이터의 LSB(Lease Significant Bit, 최하위 비트)와 같이 화질에서의 영향이 거의 적은 부분에 전자 워터마크로서 특정 정보를 삽입하는 방법이 공지되었다. 그러나, 상술한 방법이 사용될 때조차, 화상으로부터 전자 워터마크 데이터를 제거하는 것은 여전히 용이하다. 예를 들어, 저역 패스 필터가 사용된다면 픽셀의 LSB의 정보는 상실되고, 또한 화상 압축 처리는 이와 같은 화질에 영향이 적은 부분의 정보량을 생략함으로써 전체 데이터를 감소하게 된다. 그러므로, 화상 처리에 의해 전자 워터마크 데이터가 감소되고 그리하여 전자 워터마크 데이터의 재검출이 어렵게 되는 문제가 있다.

화상을 저역 패스 필터("니케이 일렉트로닉스", 1996. 4. 22(no. 666), p13)를 사용하여 주파수 변환하는 다른 예로서, 화상을 주파수 변환하고 주파수 변환후의 영상 신호의 주파수 성분의 강한 영역에 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 방법이 제안되고 있다. 이 문헌에 의하면, 디지털 저작물에 ID 정보를 설치하는 방법으로서 고유 ID 정보는 저작물(이동화면, 정지화면, 사진 및 음성이 대상이 됨)의 모든 구입자에게 설치되고, 그 ID 정보는 구입자 외의 사람에 의해 불법 복사된 저작물(발행물)을 노출하기 위해 사용되고, 그 전자 워터마크 데이터는 원 저작물의 주파수 성분에 삽입된다. 그러므로, 전자 워터마크 데이터는 압축처리, 필터링 등과 같은 화상 처리를 통해 없어지지 않는다. 또한, 전자 워터마크 데이터로서 정규 분포 형태의 임의 수를 사용하는 것에 의해, 전자 워터마크 데이터간에 간섭이 방지되고, 전체 화상에 영향을 미치지 않고 전자 워터마크 데이터의 파괴를 곤란하게 한다.

도 7은 이 문헌에 개시된 구성도를 나타낸다. 상술한 방법에 따라 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 원화상(701)은 DCT(Discrete Cosine Transformation, 703)으로 변환된다. 주파수 영역에서 높은 진폭을 나타내는 데이터를 n개 선택하고, 다음과 같이 표시된다:

f(1), f(2),....f(n)

로 된다. 전자 워터마크 데이터(701)의 w(1), w(2),...w(n)는 평균 0, 분산 1인 정규 분포로부터 선택되고, 다음 방정식이 전자 워터마크 데이터 삽입수단(704)중 각 (i)에 대해 계산된다:

F(i) = f(i) + αx│f(i)│x w(i)

전자 워터마크 삽입수단(704)에 따르면, DCT(703)의 출력(f(i))은 전자 워터마크 데이터(702, (w(i))에 의해 승산기(305)에서 승산되고, 승산 결과(│f(i)│x w(i))는 스케일링 요소(α, 706)를 승산기(707)에서 승산한다. 승산 결과(αx│f(i)│x w(i))는 DCT(703)의 출력을 가산기(708)에서 가산하여 F(i)을 얻을 수 있다.

최종적으로, 역 DCT(inverse Discrete Cosine Transform, 역이산 코사인 변환)에 의해 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 출력 화상(710)은 f(i)을 F(i)로 변환하는 것에 의해 얻어진 주파수 성분으로부터 얻어진다.

전자 워터마크 데이터의 검출은 다음과 같이 수행된다. 이 검출방법에서, 원화상(801) 및 전자 워터마크 데이터 후보 w(i)(i=1,2,..n, 809)는 알려져 있어야만 한다.

도 8을 참조하면, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 대상 화상(802)을 DCT(804)를 이용하여 주파수 성분으로 변환하여, 주파수 성분: F(1), F(2),...F(n)을 얻는다. 또한, 원화상(801)은 DCT(803)를 사용하여 주파수 성분으로 변환하여 주파수 성분:f(1), f(2),..f(n)을 얻는다. 이렇게 하여 얻어진 f(i) 및 F(i)를 토대로 하여, 전자 워터마크 데이터 추정치(W(i))는 다음 방정식(f(i)은 감산기(806)에서 F(i)으로부터 감산되고, 그 감산 결과는 f(i)으로 나눠지는)에 따라 전자 워터마크 데이터 검출수단(805)내 분주기(807)에서 계산 및 유도된다:

W(i) = (F(i) - F(i))/f(i)

다음에, 내적 계산기(807)에서 전자 워터마크 데이터 검출수단(805)의 출력(W(i)와 전자 워터마크 데이터(w(i))간에 벡터 내적을 사용하여 다음 방정식에 따라 통계적 유사도(C)를 계산한다:

C = Wxw/(WDxwD)

이 때, W = (W(1), W(2), ..., W(n)

w = (w(1), w(2), ..., w(n)

WD = 벡터(W)의 절대치

wD = 벡터(w)의 절대치

이다. 통계적 유사도 판정수단(810)은 통계적 유사도(C)가 어느 특정값 이상인 경우에는 당해 전자 워터마크 데이터가 삽입되어 있는 것으로 판정한다.

상술한 방법은 원화상을 필요로 하기 때문에, 단지 불법으로 복사되었다고 여겨지는 화상 데이터에 대하여 원화상을 소유하고 있는 저작권자가 검출처리를 행하는 경우에는 가능하나, 각 단말의 재생 장치에는 원화상이 없기 때문에 전자 워터마크 데이터의 검출처리를 수행할 수 없다. 그러므로, 상술한 방법을 단말처리, 특히 MPEG 시스템에 응용할 수 있는 개량 방법이 제안되었다.

도 9를 참조하면, 그 개량방법에서는 원화상(901)이 8 픽셀 x 8 픽셀의 블럭(902)으로 분할되고, 전자 워터마크 데이터의 삽입 및 유도 처리는 처리단위로서 블럭(902)을 사용하여 수행된다.

전자 워터마크 데이터 삽입 수단(905)은 DCT(903)를 사용하여 MPEG 코딩을 통해 주파수 변환을 수행한다. 주파수 영역에서 AC 성분은 주파수 성분이 증가하는 순서로 f(1), f(2), ..., f(n)으로 표시한다. 또한, 전자 워터마크 데이터(904): w(1), w(2), .., w(n)은 평균 0, 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 선택되고, 다음 방정식은 전자 워터마크 데이터 삽입수단(905)에서 각 i에 대해 계산된다:

F(i) = αx avg(f(i)) x w(i)

이 때, α는 스케일링 요소를 나타내고, avg(f(i))는 f(i)에 인접한 3개의 점의 절대치를 평균함으로써 얻어지는 부분 평균을 나타낸다. 특히, f(i)는 부분평균부(906)에서 부분적으로 평균 동작을 하게 되고, 부분평균에 전자 워터마크 데이터(w(i), 904)를 승산하고, 그 승산 결과 avg(f(i)) x w(i)는 승산기(909)에서 상수 α를 곱하고, 그 승산결과 αx avg(f(i)) x w(i)는 가산기(910)에서 DCT(903)의 출력을 가산한다. f(i)는 F(i)로 치환되고, MPEG 코딩 처리의 후속처리가 실행된다. 전자 워터마크 데이터 삽입수단(905)의 출력 F(i)는 양자화부(911)에 의해 양자화 테이블(912)에 따라 양자화되고 그 후 MPEG 데이터를 얻기 위해 엔코더(913)에서 코드된다.

다음에, 전자 워터마크 데이터의 검출은 다음 방법에 의해 MPEG 데이터에 대해 실행된다. 다음 검출방법에서는, 원화상이 필요없고 전자 워터마크 데이터 w(i)(i=1,2,..n)를 알면 충분하다.

도 10을 참조하면, MPEG 데이터(1001)는 디코더(1002)에서 복호되고, 그 후 양자화부(1003)에서 역양자화되어 신장된다. 그러므로, 역양자화된 데이터는 역 DCT(1004)에서 역이산코사인 변환되어 전자적으로 워터마크된 화상 데이터(1005)가 얻어진다. 이렇게 얻어진 화상 데이터는 디스플레이부로 공급되고, 그리하여 전자 워터마크를 포함하는 디스플레이 화상이 얻어진다.

MPEG 신장 처리의 역양자화 후 블럭의 주파수 영역에서 전자 워터마크 데이터(F(i))는 주파수 성분이 증가하는 순서로 F(1), F(2),..F(n)으로 나타낸다. F(i)에 인접한 3점에서 절대치의 평균값은 부분평균부(1007)에 의해 부분 평균 avg(F(i))으로서 계산되고, 그 후 F(i)은 전자 데이터(w(i)를 얻기 위해 분주기(1008)에서 아래와 같이 부분평균 avg(F(i))로 나뉘어진다:

W(i) = F(i)/avg(F(i))

또한, 1개 화상의 W(i)값들의 합은 가산기(1009)내에서 다음과 같이 계산된다: WF(i)= W(1) + W(2) + ... + W(n), 그리고 상기 합은 각(i)에 대해 계산된다. 다음에, WF(i) 및 전자 워터마크 데이터(w(i), 1011)는 내적을 계산하기 위해 내적 계산기(1010)로 입력되고, 통계적 유사도(C)는 벡터 내적을 사용하여 아래와 같이 계산된다:

C = WF x w/(WFD x wD)

이 때, WF = (WF(1), WF(2),...WF(n)

w = (w(1), w(2), .. w(n),

WFD = 벡터 WF의 절대치

WD = 벡터 w의 절대치

만약 통계적 유사도(C)가 상술한 소정의 특정 값이라면, 통계적 유사도 판정수단(1012)은 당해 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 것으로 판정한다.

도 11은 MPEG 신장처리가 완료된 후 화상의 전자 워터마크 데이터의 검출방법을 나타낸 것이다. 화상 데이터(1101)는 DCT부(1102)에서 이산 코사인 변환하고, 그리하여 변환된 화상 데이터는 전자 워터마크 데이터 검출수단(1103)에 의해 화상 블럭의 주파수 영역에서 주파수 성분의 증가 순서로 F(1), F(2),...F(n)의 순서로 나타낸다. 3개의 점의 절대치의 평균값은 부분평균부(1104)에서 부분평균 avg(F(i))로서 계산된 후, 전자 워터마크 데이터(W(i))는 아래와 같이 계산된다:

W(i) = F(i)/avg(F(i))

또한, 1개 화상의 W(i)의 합 WF(i)는 가산기(1105)에서 각 (i)에 대해 계산된다. 다음에, 전자 워터마크 데이터(w(i), 1106)과 WF(i) 간에 통계적 유사도(C)는 내적 계산기(107)에서 벡터 내적을 사용하여 아래 방정식에 따라 계산된다:

C = WF x w/(WFD x wD)

이 때, WF = (WF(1), WF(2),...WF(n)

w = (w(1), w(2), .. w(n),

WFD = 벡터 WF의 절대치

WD = 벡터 w의 절대치

만약 통계적 유사도(C)가 상술한 소정의 특정 값이라면, 통계적 유사도 판정수단(1109)은 당해 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 것으로 판정한다.

전자 워터마크 데이터는 당해 전자 워터마크 데이터를 포함하는 화상으로부터 검출된 후 그 화상으로부터 당해 전자 워터마크 데이터를 감산하여 원화상이 얻어질 수 있다. 이 경우, 저작권 소유자 외의 어떤 사람도 이 검출장치를 사용하여 원화상을 구할 수 있고, 따라서 저작권 소유자의 의지에 반한 원화상의 재생이 가능하게 될 것이다. 그러므로, 개선된 암호화 기술 또는 개선된 비밀성이 요구된다.

본 발명은 상술한 관점에서 수행되었고, 원화상등의 원 미디어에 대한 비밀성을 보장하고, 복사 금지 범위를 명확히 하며, 저작권 소유권자의 의지에 따라서만 복사를 허용하도록 하기 위한 것이다.

상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 제1 특징에 따른 화상속성변경장치는 입력 화상(속성 "A") 및 입력 화상의 속성을 검출하는 화상 속성 검출수단과, 입력 화상의 속성 검출 결과에 따라 입력 화상에서 화상 속성을 변경하는 화상 속성 변경수단을 포함하고, 그리하여 새로운 속성을 갖는 출력 화상(속성 "B")이 출력된다.

또한, 상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 제2 목적에 따른 전자 워터마크 삽입장치는 입력 화상을 이산 코사인 변환하는 이산 코사인 변환수단과, 그 이산 코사인 변환수단에 의해 변환된 데이터로 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 전자 워터마크 삽입수단과, 워터마크 삽입수단에 의해 삽입될 전자 워터마크 데이터가 이미 입력 화상에 삽입되었는지 아닌지를 검출하는 전자 워터마크 검출수단과, 전자 워터마크 검출수단에 의해 전자 워터마크 데이터가 이미 입력 화상에 삽입된 것을 검출한 경우에는 상기 입력화상을 통과하고, 검출된 경우에는 새로운 전자 워터마크 데이터를 삽입하는 선택수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화상 속성 변경장치의 동작을 도시한 흐름도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 속성 변경장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자 워터마크 데이터 삽입장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 7은 종래 워터마크 데이터 삽입장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 8은 종래 전자 워터마크 검출장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 9는 종래 전자 워터마크 데이터 삽입장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 10은 종래 전자 데이터 삽입장치를 도시한 블럭 다이아그램.

도 11은 종래 전자 워터마크 데이터 검출장치를 도시한 블럭 다이아그램.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

101 : 입력 화상 102 : 화상 속성 검출장치

103: 검출 결과 104 : 화상 속성 변경장치

105 : 출력 화상 201 : DCT

202 : 전자 워터마크 데이터 검출수단

203 : 가산기 303 : 셀렉터

본 발명에 따른 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조하여 후술하겠다.

「제1 실시예」

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 속성 변경 처리장치를 도시한 블럭 다이아그램이다.

도 1에서, 입력 화상(101)은 미리 입력 화상(101)에 삽입된 전자 워터마크 데이터에 의해 속성 "A"를 갖는다. 화상 속성 검출장치(102)는 화상 속성을 검출하기 위해 삽입된 전자 워터마크 데이터를 추출한다. 즉, 입력 화상(101)은 화상 속성을 검출하기 위해 화상 속성 검출장치(102)로 입력되고 그리하여 속성 검출결과(103, 속성 "A")를 구한다. 속성 검출결과(103) 및 입력 화상(101)은 화상 속성 변경장치(104)로 입력된다. 화상 속성 변경장치(104)는 속성을 변화시키고 새로운 속성을 갖는 출력 화상(속성 "B")을 출력한다.

화상 속성 변경장치(104)는 새로운 전자 워터마크 데이터가 삽입되기 전에 화상의 속성("A")을 변경시키는 동작을 실행한 후, 새로운 속성("B")을 갖는 화상을 얻는다. 따라서, 속성 "A"를 "1회만 복사 허용"으로서, 속성 "B"를 "복사 금지"로서 규정하는 것에 의해, 속성이 "B"로 변경된 화상 데이터는 복사가 금지되어 저작권을 보호받게 된다.

다음에, 도 1의 화상 속성 변경장치(102)의 구성은 도 2를 참조하여 설명하겠다.

도 2에서, 속성("A")를 갖는 입력 화상(101)은 DCT(201)에 의해 주파수 성분으로 변환된다. 주파수 영역에서, 전자 워터마크 데이터 추정치는 전자 워터마크 데이터 검출수단(202)에서 도출된다. 공지된 전자 워터마크 데이터와 전자 워터마크 데이터 추정치 간에 통계적 유사도(C)는 입력 화상(101)의 속성 검출결과(103)를 얻기 위해 계산된다. 상세한 구성은 도 11에 도시된 종래 기술과 같고, 이하에 설명하겠다.

통상적인 전자 워터마크 데이터 삽입방법은 도 7을 참조하여 설명하겠다.

도 7을 참조하면, 원화상(701)은 먼저 DCT(이산 코사인 변환, 703)를 사용하여 주파수 성분으로 변환된다. 큰 진폭을 갖는 n 데이터는 주파수 영역에서 선택되고, f(1), f(2),...f(n)으로서 표시된다.

또한, 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...w(n)은 평균값 0, 분산값 1을 갖는 정규 분포로부터 선택되고, 다음 방정식은 전자 데이터 삽입수단(704)에서 각 (i)에 대해 계산된다:

F(i) = f(i) + αx│f(i)│x w(i)

여기서, α는 스케일링 요소를 나타낸다. 최종적으로, 역 DCT(역 이산 코사인 변환, 709)에 의해, 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 출력 화상(710)은 f(i)을 F(i)으로 치환함으로써 구한 주파수 성분으로부터 얻어진다. 이 실시예에서, 전자 워터마크 데이터는 전자 워터마크 데이터가 이미 삽입된 화상에 대해 추기적(write-once style)으로 삽입된다.

이 실시예에서, 통상적으로는 DCT를 통해 주파수 성분(주파수 영역)으로 데이터를 변환하는 동작은 삭제되고, 그 데이터는 남는 시간 성분(시간 영역)으로 직접 삽입된다. 삽입된 데이터는 도 6에 도시된 바와 같이 DCT/전자 워터마크 삽입/역 DCT와 같은 일련의 변환으로 치환되고, 전자 워터마크 데이터는 각 픽셀 블럭에 삽입된다. 삽입할 전자 워터마크 데이터가 DCT를 통해 주파수 영역으로 변환될 때, 이전에 삽입된 전자 워터마크 데이터와는 다른 주파수 영역에서 데이터로 설정된다.

상술한 동작에 의해, 화상에 미리 삽입되는 전자 워터마크 데이터는 전자 워터마크 데이터에 근거한 속성 검출의 결과를 변화시키기 위해 부가적으로 변경된다. 구체적으로는, 특정 부가 데이터는 속성 검출의 결과를 변화시키기 위해 검출 시 연산된 신호에 대해 부가된다. 이 실시예에서, 상술한 바와 같은 부가적인 삽입방법의 내부 구성의 특정 실시예는 이하에 보다 상세히 기술하겠다.

도 3은 화상 속성 변경장치(104)를 도시한 블럭 다이아그램이다.

도 3에서, 화상 속성 변경장치(104)는 추가 삽입 데이터(301) 및 데이터 "0"(302)를 갖는다. 추가 삽입 데이터(301)는 ROM 또는 RAM에 전개되어 저장된 고정적인 데이터이다. 데이터 "0"(302)은 추가 삽입 데이터(301)로서 같은 비트 폭을 갖는다. 이들 데이터는 셀럭터(303)에 의해 속성 검출 결과(103)에 의해 선택되고 데이터를 한번에 유지하기 위해 삽입 데이터 레지스터(306)로 공급된다. 추가 삽입 데이터(301)는 속성 검출결과(103)가 "1"(입력 화상(101)의 속성은 "A") 과 같을 때 선택되고, 데이터 "0"(302)은 속성 검출 결과(103)가 "0"(입력 화상(101)의 속성이 "A"외의 값)일 때 선택된다.

이 때, 추가 삽입 데이터(301)의 실시예로서 1개의 필드 또는 1 프레임에 대해 8 x 8 x k(k는 자연수를 나타내고, 시스템의 고유의 값이며, "전자 워터마크 길이"로 칭함)의 3차원 배열의 숫자를 부가한다. 예를 들어, 1개의 필드 또는 1 프레임은 8 x 8 블럭으로 분할되고, 8 x 8 블럭의 특정의 가변 행렬식은 모든 블럭 또는 몇개의 블럭에 삽입된다. 특정 가변 행렬식에 표시된 전자 워터마크 길이의 삽입 데이터(301)는 속성 "B"에 대응하고, "복사 금지(불가)"를 의미한다.

이 실시예의 화상 속성 변경장치(104)는 입력 화상(101)으로부터 색차 신호/휘도 신호 입력을 유지하는 색차 레지스터(304) 및 휘도 레지스터(305)를 포함한다. 이들 레지스터는 데이터가 삽입 데이터 레지스터(306)에 저장될 때 입력 화상(101)으로부터 색차 신호/휘도 신호를 동시에 유지한다.

따라서, 유지된 데이터에 대해, 이 실시예에서 설치되는 가산기(307)는 휘도 레지스터(305)에 유지된 데이터 및 삽입 데이터 레지스터(306)에 유지된 데이터를 가산한다. 이 때, 만약 속성 검출 결과(103)를 근거로 셀렉터(303)에 의해 선택된 데이터가 데이터 "0"(302)에 대응한다면, 그 결과 추가적으로 삽입할 데이터는 "0"과 같고, 속성은 변경되지 않는다. 즉, 입력 화상(101)의 속성이 "A"외의 속성일 때, 출력 화상(105)의 속성은 "B"가 아니다. 즉, 입력 화상(101)의 속성이 "A"외의 속성일 때 출력 화상(105)의 속성은 "B"가 아니다.

속성 검출 결과를 근거로 셀렉터(303)에 의해 선택된 데이터가 추가 삽입 데이터(301)인 경우, 그 결과 추가적으로 삽입할 데이터는 추가 삽입 데이터(301)에 대응한다. 삽입 데이터 레지스터(306)에 유지된 추가 삽입 데이터(301)는 휘도 신호를 얻기 위해 가산기(307)에 의해 휘도 레지스터(305)에서 유지된 데이터가 가산되고, 추가 삽입 데이터(301)를 속성 "B"를 갖는 입력 화상의 휘도 성분으로 삽입함으로써 얻어진 휘도 신호는 휘도 레지스터(309)에 유지된다.

이렇게 얻어진 데이터는 휘도 레지스터(309)에서 새로운 휘도 데이터로서 유지된다. 이 경우에, 휘도 레지스터(305) 및 휘도 레지스터(309)의 내용은 상호 일치된다. 삽입 데이터 레지스터(306)의 데이터가 "0"이 아니라면, 데이터는 다른 속성 "B"을 갖는다.

또한, 동일 시각의 데이터를 유지하기 위해, 색차 레지스터(304)에 유지된 데이터는 색차 레지스터(308)에 직접 공급되어 유지된다.

동일 시각으로 유지된 휘도 레지스터(309)내 데이터 및 색차 레지스터(308)내 데이터는 새로운 속성을 갖는 화상 데이터로서 출력 화상(105)에 출력된다. 즉, 원 입력 화상이 속성 "A"을 갖는다면, 속성 "A"외에 추가 삽입 데이터를 포함하는 화상 데이터는 속성 "B"를 갖는 화상 데이터로 된다.

도 3에서, 입력 화상(101)이 전체 프레임 화상 데이터인 경우에는, 추가 삽입 데이터가 입력 화상의 일부인 VBI로 삽입된다면, 가산기(307)는 추가 삽입 데이터를 입력 화상으로 용이하게 가산할 수 있다. 입력 화상(101)이 p 픽셀 x p 픽셀의 블럭의 화상 데이터인 경우에는, 추가 삽입 데이터가 p 픽셀 x p 픽셀과 동일한 영역에 데이터라면 가산기(307)는 블럭을 검출할 수 있고 추가 삽입 데이터를 가산할 수 있다.

이 실시예의 동작은 이하에 설명하겠다. 먼저, 이 실시예의 화상 속성 변경장치(104)의 동작은 도 4의 타이밍도를 참조하여 설명하겠다.

먼저, 다음 조건이 가정된다. 즉, (a) 입력 색차 신호 및 (b) 입력 휘도 신호는 입력 화상(101)으로부터 입력되고, 동시에 (c) 추가 삽입 데이터(301)가 확정된다. (d) 데이터 "0"(302)은 항상 "0"과 같다. 동시에, (e) 속성 검출결과(103)의 값이 또한 입력된다. 이 때, (c) 추가 삽입 데이터(301)는 속성 검출 결과(103)가 "1"일 때 선택되고, (d) 데이터 "0"(302)은 속성 검출결과(103)가 "0"일 때 선택된다. 클럭 주기 CL1, CL2에서, (c)추가 삽입 데이터(301)는 "S0", "S1"'이고, (e) 속성 검출결과(103)의 값은 "1", "1" 이다.

다음 시각(클럭 동기에서 다음 클럭의 증가시), (f) 색차 레지스터(304)는 입력 색차 신호를 받고, (g) 휘도 레지스터(305)는 입력 휘도 신호를 받는다. 또, (h) 삽입 데이터 레지스터(306)는 (e) 속성 검출결과(103) 또는 (d) 데이터 "0"(302)에서 선택된 (c) 추가 삽입 데이터(301)의 값을 받는다. 구체적으로는, 클럭 주기 CL2, CL3에서 (f) 색차 레지스터(304)의 값은 "C0", "C1"이고, (g) 휘도 레지스터(305)의 값은 "Y0", "Y1"이고, (h) 삽입 데이터 레지스터(306)의 값은 "S0", "S1"이다.

다음에, (I) 색차 레지스터(308)는 (f) 색차 레지스터(304)의 값을 받고, (j) 휘도 레지스터(309)는 (h) 삽입 데이터 레지스터(306)의 값 바로 전에 (g) 휘도 레지스터 값의 추가 결과를 유지한다.

다음에, (I) 색차 레지스터(308) 및 (j) 휘도 레지스터(309)의 신호는 복합 화상 신호(출력 화상, 105)로서 출력된다.

구체적으로는, 클럭 주기 CL3, CL4에서, (i) 색차 레지스터(308)는 "C0", "C1"이고, (j) 휘도 레지스터(309)는 "Y0+S0", "'Y1+S1"이다. 그 결과, 출력 화상은 "C0+Y0+S0", "C1+Y1+S1"이다. 이들은 상술한 속성 "B"에 대응한다. 클럭 주기 CL5에서, (I) 색차 레지스터(308)는 "C2" 이고, (j) 휘도 레지스터(309)는 "Y2" 이다. 그 결과, 출력 화상은 "C2+Y2"이고, 속성 "A"는 다음에 출력된다.

이어서, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 속성 "A"의 화상이 원화상으로서 연속적으로 입력될 때, 속성 "A"를 갖는 같은 화상이 연속적으로 출력된다. 한편, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 속성 "A"의 화상이 불연속적으로 입력될 때, 속성 "A"를 갖는 같은 화상이 불연속적으로 출력되고, 또한 속성 "B"의 화상은 그 빈 화상 부분으로 출력된다.

상술한 바와 같이, 출력 화상(105)(속성 "B")은 입력 화상(101, 속성 "A")로부터 발생된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 데이터 "0"(302)이 셀렉터(303)에 의해 선택될 때, 원 데이터는 변경없이 출력된다. 즉, 속성은 변경되지 않는다.

상술한 실시예에서, 속성 검출결과는 입력화상으로부터 적어도 매 프레임마다 도출되고, 추가 삽입 데이터는 그 결과에 의해 전자 워터마크 데이터로서 삽입된다. 그러나, 속성 검출결과는 전자 워터마크 데이터를 삽입하기 위해 입력 화상의 특정 블럭으로부터만 당해 블럭으로 도출될 수 있다. 게다가, 입력 화상은 복수의 블럭으로 분할되어, 속성 검출결과는 각 블럭으로부터 추출되고, 전자 워터마크 데이터가 삽입되어 있지 않은 블럭으로 추가 삽입 데이터를 삽입하도록 해도 좋고, 이 경우에는, 어느 블럭에도, 예를 들면 속성 "A"와 속성 "B"를 갖게 되고, 비밀성뿐만 아니라, 복사의 허가 또는 금지도 용이하게 검출될 수 있다.

「제2 실시예」

본 발명의 제2 실시예의 구성은 입력 화상을 제외하고는 제1 실시예와 기본적으로 동일하다. 제2 실시예의 구성은 도 5를 참조하여 설명하겠다.

도 5에서, 속성 "A"를 갖는 입력 화상(101)은 아날로그(복합)신호로서 입력되나, 입력 화상(101)의 입력 후에 후속 처리는 A/D(아날로그-투-디지털) 변환기(501)를 사용하는 것에 의해 상술한 제1 실시예와 동일하다. 또한, 출력 화상(105)의 경우에도, 입력과 마찬가지로 하여, D/A(디지털-투-아날로그) 변환기(502)를 사용하는 것에 의해 아날로그(복합) 신호로 변환된다.

물론, 입력 단계에서 A/D 변환기(501) 및 출력 단계에서 D/A 변환기(502)는 동시에 사용할 수도 있고 또는 동시에 사용하지 않을 수도 있다.

본 실시예에서 속성의 변경은 원 미디어 저작물이 속성 "AAA"를 갖고, 제1 전자 워터마크 데이터를 삽입한 저작물이 속성 "BBB" 로 변경되고, 또 제2 전자 워터마크를 추가 삽입한 저작물이 속성 "CCC"로 변경된다는 전제에서 수행되고, 저작물이 오리지널인지 아닌지를 조사하는 것은 수행되지 않는다.

상술한 바와 같이, 속성은 전자 워터마크 데이터를 인가함으로써 변경되고, 그리하여 얻어진 화상은 전자 워터마크 데이터가 삽입되는 화상이다.

따라서, 속성을 검출하는 수단을 구비한 장치를 제공하는 것에 의해, 디지털 화상의 불법 복사가 금지될 수 있다.

또한, 이 실시예에 따르면, 셀렉터에 의한 선택이 채택되고, 그리하여 속성은 일부 특정 입력 화상에 대해 변경되지 않도록 허용된다.

더욱이, 이어서 추가 삽입 데이터의 입력 화상으로의 삽입이 수행되고, 그리하여 출력 화상이 리얼-타임에 근거하여 얻어진다.

비록, 본 발명은 가장 좋은 실시예에 대하여 기술하였지만, 당업자는 본 발명의 개념 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경, 생략 및 추가가 행해 질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 전자 워터마크 데이터에 의한 화상 속성 변경장치는 특히 저작권의 소유권을 증명하고, 저작권의 침해를 용이하게 검색하며, 특정한 속성을 제공하기 위해 오디오, 화상 비디오, 멀티미디어 등에 사용되는 전자 워터마크(디지털 워터마크로도 칭함)가 전자적으로 워터마크되는 오디오, 화상 등에 인가되고, 그리하여 오디오, 화상 등의 복사를 제한하여 저작권을 보호할 수 있다.

Claims

입력 화상(속성 "A")의 속성을 검출하는 화상 속성 검출수단과;

입력 화상의 속성 검출결과에 의해 입력 화상에서 화상 속성을 변경하여, 새로운 속성을 갖는 출력 화상(속성 "B")을 출력하는 화상 속성 변경수단을 포함하는 화상 속성 변경장치.
제 1 항에 있어서, 상기 속성은 전자 워터마크 데이터이고, 출력 화상의 속성 검출결과는 화상 신호의 매 프레임마다 출력되는 화상 속성 변경장치.
제 1 항에 있어서, 상기 화상 속성 검출수단은 입력 화상을 이산 코사인(discrete cosine) 변환을 통해 화상 주파수 성분으로 변환하는 제1 DCT 수단과, 원화상을 이산 코사인 변환을 통해 원 주파수 성분으로 변환하는 제2 DCT 수단과, 화상 주파수 성분으로부터 원 주파수 성분을 감산하고, 전자 워터마크 데이터를 검출하기 위해 그 감산 결과를 화상 주파수 성분으로 나누는 수단을 포함하는 화상 속성 변경장치.
제 1 항에 있어서, 상기 화상 속성 검출수단의 나눈 결과와 전자 워터마크 데이터 간의 내적이 계산되고, 그 계산 결과를 토대로 통계적 유사도가 추출되며, 만약 통계적 유사도가 특정 값 이상이라면 속성 검출결과를 전자 워터마크가 입력 화상에 삽입된 것으로 판단하는 화상 속성 변경장치.
제 1 항에 있어서, 상기 화상 속성 변경수단은 입력 화상이 전자 워터마크 데이터에 추가적으로 삽입될 지 또는 변경없이 직접 출력될 지를 판정하는 셀렉터와, 셀렉터의 출력 및 입력 화상의 휘도 신호를 가산하는 가산기를 포함하는 화상 속성 변경장치.
제 2 항에 있어서, 상기 화상 속성 검출수단은 입력 화상을 이산 코사인 변환을 통해 화상 주파수 성분으로 변환하는 제1 DCT 수단과, 원화상을 이산 코사인 변환을 통해 원 주파수 성분으로 변환하는 제2 DCT 수단과, 화상 주파수 성분으로부터 원 주파수 성분을 감산하고 전자 워터마크 데이터를 검출하기 위해 감산 결과를 화상 주파수 성분으로 나누는 수단을 포함하는 화상 속성 변경장치.
제 2 항에 있어서, 상기 화상 속성 검출수단과 전자 워터마크 데이터 간의 내적이 계산되고, 통계적 유사도는 계산 결과를 토대로 추출되며, 만약 통계적 유사도가 소정 값 이상이라면 속성 검출결과를 전자 워터마크가 입력 화상에 삽입된 것으로 판단하는 화상 속성 변경장치.
제 2 항에 있어서, 상기 화상 속성 변경수단은 입력 화상이 전자 워터마크 데이터에 추가적으로 삽입될 지 또는 변경없이 직접 출력될 지를 판정하는 셀렉터와, 셀렉터의 출력 및 입력 화상의 휘도 신호를 가산하는 가산기를 포함하는 화상 속성 변경장치.
제 3 항에 있어서, 상기 화상 속성 검출수단과 전자 워터마크 데이터 간의 내적이 계산되고, 통계적 유사도는 계산 결과를 토대로 추출되며, 만약 통계적 유사도가 소정 값 이상이라면 속성 검출결과를 전자 워터마크가 입력 화상에 삽입된 것으로 판단하는 화상 속성 변경장치.
제 3 항에 있어서, 상기 화상 속성 변경수단은 입력 화상이 전자 워터마크 데이터에 추가적으로 삽입될 지 또는 변경없이 직접 출력될 지를 판정하는 셀렉터와, 셀렉터의 출력 및 입력 화상의 휘도 신호를 가산하는 가산기를 포함하는 화상 속성 변경장치.
제 2 항에 있어서, 상기 화상 속성의 의미는 "1회만 복사 허용", "복사 금지", 및 "금지없이 복사"중 어느 하나인 화상 속성 변경장치.
입력 화상을 이산 코사인 변환하는 이산 코사인 변환수단과;

전자 워터마크 삽입수단에 의해 삽입될 전자 워터마크 데이터가 입력 화상에 이미 삽입되었는지를 검출하는 전자 워터마크 검출수단과;

전자 워터마크 데이터를 이산 코사인 변환수단에 의해 변환된 화상 데이터에 삽입하는 전자 삽입수단과;

전자 워터마크 데이터가 입력 화상에 삽입된 상기 전자 워터마크 검출수단에 의해 검출될 때 변형없이 입력 화상을 직접 출력하거나, 또는 전자 워터마크 데이터의 삽입이 검출되지 않을 때 새로운 전자 워터마크 데이터를 입력 화상에 삽입하는 선택수단을 포함하는 전자 워터마크 삽입장치.
제 12 항에 있어서, 상기 전자 워터마크 검출수단은,

원화상 및 전자 워터마크 데이터 후보인 w(i)(i=1, 2, .., n)를 이미 알고 있다는 가정하에서, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 화상을 직교 변환을 하여 주파수 성분 f(1), f(2), ..f(3)으로 변환하고;

주파수 영역에 전자 워터마크 데이터를 포함하는 주파수 성분에 대응하는 요소의 값을 F(1), F(2), ..F(n)으로 나타내고, 전자 워터마크 데이터 W(i)를 방정식 W(i) = (F(i) - f(i))/f(i) 에 따라 f(i) 및 F(i)에 의해 계산하여 추출하며;

w(i)와 W(i) 간에 통계적 유사도(C)를 벡터 내적을 사용하여 식:

C = W·w/(WD x wD)

[여기에서, W = (W(1), W(2), ..., W(n)

w = (w(1), w(2), ..., w(n)

WD = 벡터(W)의 절대치

wD = 벡터(w)의 절대치

"·" = 내적]에 의해 계산하여 추출하고;

통계적 유사도(C)가 어느 특정 값 이상일 때, 당해 전자 워터마크 데이터가 화상에 삽입되어 있는 것을 검출하는 동작을 수행하는 전자 워터마크 삽입장치.