KR20000007020A - Channel sharing using a data hiding method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method is provided to share transfer and storage channel by inserting a voice signal to an audio data using a data hiding(watermarking) technique. CONSTITUTION: The channel sharing method comprises the steps of: generating a watermark expressing second digital data desiring a sharing; pre-processing in order to insert the watermark into second digital data; inserting the watermark of the second digital data into the first digital data; extracting an original watermark through a reserve processing of the watermark insertion from the first data in which the watermark is inserted(the second data is hid in the first data); and correcting or repairing an error generated in the extracted watermark.

Description

데이터 감춤 기법을 이용한 채널 공유 방법 { Channel sharing using a data hiding method }Channel sharing using a data hiding method

본 발명은 모체가 되는 제 1의 디지털 비디오, 영상 및 음성을 전송하고자 할당해 놓은 전송 또는 저장 채널을 공유하기 위하여 또 다른 제 2의 디지털 비디오, 영상 혹은 음성 데이터로부터 워터마크를 생성하고 이를 제 1의 데이터에 감추는 방법에 관한 것이다.The present invention generates a watermark from another second digital video, video or audio data in order to share a transmission or storage channel assigned to transmit the first digital video, video and audio as a parent. It is about how to hide the data.

이와 관련된 기술은 제 2의 디지털 비디오, 영상 혹은 음성 데이터로부터 주요 정보를 유지하면서 해당 데이터의 양을 감축하는 기술과 감축된 데이터를 제 1의 디지털 비디오, 영상 혹은 음성 데이터에 숨기는 기술, 수신측 (혹은 저장장치로부터 얻은)에서 수신된 디지털 비디오, 영상 혹은 음성 데이터로부터 워터마크를 추출하는 기술, 그리고 추출된 워터마크로부터 제 2의 디지털 비디오, 영상, 혹은 음성 데이터를 복원하는 기술로 구성되어 있다.Related technologies include a technique for reducing the amount of data while maintaining main information from the second digital video, video or audio data, a technique for hiding the reduced data in the first digital video, video or audio data, and a receiving side ( Or a technique for extracting a watermark from the digital video, video or audio data received from the storage device), and a technique for restoring a second digital video, video or audio data from the extracted watermark.

기존의 디지털 데이터의 전송 및 저장 방법에서는 서로 다른 디지털 데이터를 전송 혹은 저장하기 위해서는 각기 고유의 주파수 대역을 할당 받거나 각기 다른 메모리 영역을 차지해야 하므로 채널과 메모리가 낭비되었다. 또한, 특정 시간의 데이터에 (비디오인 경우 프레임에) 해당 데이터 (프레임)와 관련된 부가적인 데이터를 첨부할 필요가 있을 때에 여분의 채널 또는 메모리가 필요하다는 문제 뿐만이 아니라 두 데이터를 동기화 (Synchronize) 하는 문제도 발생한다.In the conventional method of transmitting and storing digital data, in order to transmit or store different digital data, each channel has to be allocated a unique frequency band or occupy a different memory area, thereby wasting channel and memory. In addition to the need to attach additional data associated with the data (frames) to data at specific times (in the case of video), not only does it require extra channels or memory, but it also synchronizes the two data. Problems also arise.

본 발명에서는 영상 및 음성의 저작권보호를 위해 사용되고 있는 워터마크의 기술을 활용하여 상기의 문제를 해결하고자 한다. 종래의 워터마킹 방법은 저작권 보호를 원하는 데이터 (영상이나 음성)에 난수나 로고 (logo)등의 단순한 이진영상을 육안으로 감지되거나 감지될 수 없도록 삽입하는 방법에 관한 것이었다.The present invention aims to solve the above problem by utilizing a watermark technology used for copyright protection of video and audio. The conventional watermarking method relates to a method of inserting a simple binary image such as a random number or a logo (logo) into the data (video or audio) to be copyright-protected so that it can be visually detected or undetectable.

본 발명은 채널 밴드나 저장 메모리의 절약, 이질적인 데이터들 간의 동기화의 용이성, 그리고 비디오나 오디오 전송/저장의 다양한 부가기능 실현 가능성 등의 장점을 갖는 채널 공유 기술을 실제로 실현할 때 발생되는 문제점을 해결하기 위한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 목적은 부가적인 제 2의 데이터로부터 워터마크를 생성하는 기법과 생성된 워터마크를 제 1의 데이터에 삽입하는 방법, 그리고 워터마킹 과정과 전송/저장 채널에서 발생되는 워터마크의 에러를 효율적으로 정정 및 수정하는 방법에 관한 것이다.The present invention addresses the problems arising from the realization of channel sharing techniques that have advantages such as saving channel bands or storage memory, ease of synchronization between disparate data, and the feasibility of various additional functions of video or audio transmission / storage. It is for. Specifically, an object of the present invention is a technique for generating a watermark from additional second data, a method of inserting the generated watermark into the first data, and a watermark generated in a watermarking process and a transmission / storage channel. The present invention relates to a method for efficiently correcting and correcting an error of a.

도 1은 송신부 (또는 부호화부)의 전체 흐름도1 is an overall flowchart of a transmitter (or an encoder)

도 2는 수신부 (또는 복호화부)의 전체 흐름도2 is an overall flowchart of a receiver (or a decoder)

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 3 단계로 구성되어 있다. 첫 번째 단계는 전송 및 저장 매체의 주 데이터인 제 1 데이터에 가능한 한 많은 워터마크를 압축 등의 에러에 강하도록 삽입하는 단계이며, 두 번째 단계는 전송 및 저장 매체의 부 데이터인 제 2 데이터로부터 워터마크를 생성하는 단계다. 이 단계에서는 데이터의 내용을 유지하면서 효과적으로 데이터를 압축하는 것과 압축된 데이터로부터 에러 정정 및 수정을 위한 에러정정 패러티를 생성하고 이들 압축된 데이터와 패러티를 제 1의 데이터의 주파수 특성에 맞게 포매팅 (formatting) 하여 워터마크를 생성하는 과정으로 이루어져 있다. 마지막으로 세 번째 단계는 수신된 (저장소자로부터 인출한) 데이터로부터 추출된 워터마크의 에러를 정정하고 수정하는 단계이다. 이 단계에서는 워터마크에 부착되었던 에러정정 코드를 복호화하여 해당 에러를 정정하고 검출된 에러는 워터마크로부터 제 2 데이터를 복원후 데이터 상호간의 관계 및 정보의 상호문맥을 이용하여 검출된 에러를 수정한다.In order to achieve the above object, the present invention is composed of three steps. The first step is to insert as many watermarks as possible into the first data, the main data of the transmission and storage medium, to be resistant to errors such as compression, and the second step is from the second data, the sub data of the transmission and storage medium. Creating a watermark. This step effectively compresses the data while maintaining the content of the data, generates an error correction parity for error correction and correction from the compressed data, and formats these compressed data and parity to the frequency characteristics of the first data. ) To generate a watermark. Finally, the third step is to correct and correct the error of the watermark extracted from the received data (fetched from the storage device). In this step, the error correction code attached to the watermark is decoded to correct the corresponding error, and the detected error is to recover the second data from the watermark, and then correct the detected error using the mutual context of the data and the mutual context of the information. .

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 모체가 될 제 1의 디지털 데이터를 입력 받는다 (S101). 상기 제 1의 디지털 데이터가 가지고 있는 주파수 영역에 보이지 않는 워터마크를 삽입하기 위한 전처리 단계로 DCT (Discrete Cosine Transform)나 DFT (Discrete Fourier Transform) 등을 이용하여 디지털 데이터를 주파수 변환한다 (S102). 주파수 영역에서 워터마크가 삽입될 영역을 결정한다 (S103). 한편, 채널의 공유를 원하는 제 2의 디지털 데이터를 입력 받는다 (S104). 제 2의 데이터는 또 다른 디지털 비디오, 오디오, 정지영상, 혹은 기타 보조 데이터가 될 수 있다. 제 2의 디지털 데이터로부터 워터마크를 생성하기 위해 손실 또는 비손실 데이터 압축 기법을 적용한다 (S105). 압축된 제 2의 데이터에 발생될 수 있는 여러 에러를 보정하기 위해 RS(Reed-Solomon) 등 에러정정 부호화를 적용하여 패러티 (Parity)를 생성한다 (S106). 압축된 데이터와 패러티를 모체인 제 1의 데이터에 적절히 삽입하기 위해 제 1의 디지털 데이터에 대한 해석의 결과 (예를 들어, 주파수 영역이나 장면전환된 화면 등)를 이용하여 데이터 포매팅(Formatting)을 한다(S107). 포매팅 된 제 2의 디지털 데이터를 워터마크로 간주하여 제 1의 디지털 데이터의 적절한 위치에 분산하여 삽입한다 (S108). 워터마크가 삽입된 주파수 영역의 계수를 원래의 시간 또는 공간영역의 데이터로 복원하기 위한 역주파수 변환을 실행한다 (S109). 감지할 수 없는 워터마크가 삽입된 제 1의 디지털 데이터에 대해 압축부호화나 채널부호화를 적용한 후 전송 또는 저장한다 (S110)(S111).Referring to FIG. 1, first digital data to be a parent is received (S101). As a preprocessing step for inserting an invisible watermark in the frequency domain of the first digital data, digital data is frequency-transformed using a discrete cosine transform (DCT) or a discrete fourier transform (DFT) (S102). A region in which the watermark is to be inserted in the frequency domain is determined (S103). On the other hand, the second digital data for sharing the channel is received (S104). The second data can be another digital video, audio, still image, or other auxiliary data. A lossy or lossless data compression technique is applied to generate a watermark from the second digital data (S105). In order to correct various errors that may occur in the compressed second data, parity is generated by applying error correction coding such as RS (Reed-Solomon) (S106). Data formatting is performed using the results of the analysis of the first digital data (e.g., frequency domain or transitioned scene) in order to properly insert the compressed data and parity into the parent first data. (S107). The formatted second digital data is regarded as a watermark and distributed and inserted at an appropriate position of the first digital data (S108). Inverse frequency conversion is performed to restore the coefficients of the frequency domain in which the watermark is inserted into the data of the original temporal or spatial domain (S109). The compression or channel encoding is applied to the first digital data into which the watermark that cannot be detected is inserted and then transmitted or stored (S110) (S111).

도 2를 참조하면, 수신된 또는 메모리에서 취득한 제 1의 데이터를 입력 받는다 (S201). 이 데이터에 대해 역 전송/채널 부호화를 취하면 제 2의 데이터를 감추고 있는 (즉, 워터마크가 찍힌) 제 1의 데이터를 얻는다 (S202). 이 제 1의 데이터로부터 워터마크를 추출하기 위해 주파수 영역으로 변환한다 (S203). 주파수 영역에서 제 2의 데이터로 만든 워터마크를 추출한다 (S204). 추출된 워터마크는 제 1 데이터의 전송부호화 (압축) 또는 전송/저장시 발생되는 에러에 의해 훼손되어 있다. 이 에러를 정정하기 위해 역 포매팅후 에러 정정 부호화를 실행한다 (S207). 에러가 정정 된 워터마크로부터 데이터 압축 역과정을 실행하여 제 2의 데이터를 재생한다 (S208). 이와 같이 얻은 제 2의 데이터는 원래의 제 2의 데이터(S104)와 상이할 수 있다. 이 경우 검출된 에러에 대해 주위의 데이터와의 문맥을 이용하여 수정하고 (S209) 최종의 제 1의 데이터를 얻는다 (S210). 한편, 제 2의 데이터를 제거한 제 1의 데이터는 워터마킹을 위한 역변환 (S205) 후 제 1의 데이터를 얻는다 (S206).Referring to FIG. 2, first data received or acquired from a memory is input (S201). When reverse transmission / channel encoding is performed on this data, first data is concealed (i.e., watermarked) of the second data (S202). The watermark is converted into a frequency domain in order to extract the watermark from the first data (S203). The watermark made of the second data in the frequency domain is extracted (S204). The extracted watermark is damaged by an error generated during transmission encoding (compression) or transmission / storage of the first data. In order to correct this error, error correction encoding is performed after reverse formatting (S207). The second data is reproduced by performing a data compression reverse process from the watermark in which the error is corrected (S208). The second data thus obtained may be different from the original second data S104. In this case, the detected error is corrected using the context with the surrounding data (S209) and the final first data is obtained (S210). On the other hand, the first data from which the second data is removed obtains the first data after inverse transformation (S205) for watermarking (S206).

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 전송 대역이 좁아 두 개의 서로 다른 디지털 데이터를 동시에 전송 또는 저장할 수 없을 경우 채널을 공유하여 하나의 채널에 여러 개의 서로 다른 데이터를 동시에 저장 또는 전송하므로 채널 증대의 효과를 얻거나, 두 개의 데이터를 저장할 저장 장치의 저장 면적을 1/2로 줄이거나, 모체에 해당되는 제 1 데이터에 보조적인 제 2 데이터를 삽입하여 동기화나 분실의 문제없이 보조 자료를 첨부할 수 있다.As described above, in the present invention, when the transmission band is narrow and two different digital data cannot be transmitted or stored at the same time, the channel is shared so that several different data are simultaneously stored or transmitted on one channel. To take advantage of it, reduce the storage area of the storage device that will store the two data by one-half, or attach auxiliary data to the parent's first data to attach auxiliary data without problems of synchronization or loss. Can be.

Claims (4)

제 2의 데이터를 제 1의 데이터에 감지할 수 없도록 삽입하는 방법에 있어서,In the method of inserting the second data into the first data undetectable, 제 2의 데이터를 압축하여 워터마크로 만들고, 이 워터마크를 제 1의 데이터내의 인간의 시청각 시스템에 의해 감지될 수 없는 영역에 삽입하는 방법.Compressing the second data into a watermark and inserting the watermark into an area in the first data that cannot be detected by the human audiovisual system. 제 1 항에 있어서, 제 2의 데이터로부터 워터마크를 생성할 때, 전송이나 저장 중에 발생할 수 있는 에러에 강인한 특성을 주기 위해, 에러 정정부호화를 위한 패러티(Parity)를 생성하여 워터마크의 일부로 사용하는 방법.The method of claim 1, wherein when generating a watermark from the second data, a parity for error correction encoding is generated and used as part of the watermark to give a robust characteristic to an error that may occur during transmission or storage. How to. 제 1 항에 있어서, 제 1의 데이터가 비디오인 경우, 인간의 시각적 마스킹(Masking) 효과를 활용하기 위해 비디오의 장면전환이 발생하는 화면이나 그렇지 않은 부분 혹은 각 화면의 복잡도의 차이 등을 참조로하여 적응적으로 워터마크의 크기를 조절하는 방법.The method of claim 1, wherein when the first data is a video, the screen in which the scene transition of the video occurs or the portion or complexity of each screen, etc., is used to take advantage of the human visual masking effect. How to adaptively resize your watermark. 제 1의 데이터에 삽입된 제 2의 데이터를 복원하는 방법에 있어서, 추출된 워터마크에서 발생된 에러를 에러정정기법을 사용하여 정정하거나, 검출된 에러에 대해 에러 감춤 (error concealment) 기법을 적용하여 수정하는 방법.A method for restoring the second data inserted into the first data, comprising: correcting an error generated in the extracted watermark by using an error correction technique, or applying an error concealment technique to the detected error How to fix it.
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