KR20010068946A - 연약한 워터마크 기술을 이용한 문서 변조 방지 기술 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터마킹 기술을 이용하여 디지털 데이터의 변조를 방지하고, 변조되지 않은 데이터를 네트워크를 통해 제공하는 기술에 관한 것이다. 디지털 데이터의 변조 방지는 텍스트, 영상, 오디오 등의 데이터를 각각 주파수 변환하는 단계와, 삽입할 워터마크를 주파수 변환하는 단계와, 상기 변환된 원 데이터의 주파수 분포에 따라 워터마크 삽입의 파라미터를 결정하는 과정과, 결정된 파라미터 값에 따라 워터마크를 삽입하는 과정과, 워터마크 된 텍스트, 영상, 오디오 데이터를 주파수 역 변환하여 원 데이터와 동일하게 보이거나 듣기는 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. 변조 방지된 데이터는 네트워크에서 변조방지 데이터 제공용 특정 브라우저(Browser)를 사용하거나 일반용도의 네트워크 브라우저를 사용하여 사용자가 데이터를 요청하는 단계와, 이를 데이터 베이스에서 검색하여 화면으로 보여주는 단계와, 요금 징수와 사후 목적을 위해 사용자에 대한 서비스 데이터를 데이터 베이스에 저장하는 단계를 포함한다.

Description

연약한 워터마크 기술을 이용한 문서 변조 방지 기술{TECHINIQUE FOR PREVENTING DOCUMENT TAMPERING USING FRAGILE WATERMARK}

본 발명은 컴퓨터, 휴대용 단말기, 혹은 네트워크를 통해서 제공되는 텍스트, 이미지, 오디오 등의 데이터가 조작으로 수정 변조되지 않도록 연약한 워터마크를 삽입하여 보호하는 기술과, 변조되지 않은 데이터를 네트워크에서 제공하는 서비스 기술에 관한 것이다.

컴퓨터의 사용으로 기존의 중요한 문서는 텍스트, 영상(Image), 오디오, 동영상 등의 다양한 형태로 컴퓨터 저장 장치에 저장되거나 네트워크를 통하여 제공되고 있다. 디지털 데이터의 복사와 편집, 공유와 저장, 검색과 수정의 편이성으로 인하여 이러한 추세는 더욱 가속화될 것으로 예상되며 이러한 문서의 전달은 전적으로 네트워크에 의존하게 될 것으로 예상된다. 컴퓨터 저장 장치에 입력, 저장된 데이터와 네트워크를 통해서 전달되는 디지털 데이터는 편집, 수정이 용이하기 때문에 중요한 내용의 문서는 현재에도 상표, 로고, 엠블렘(emblem) 등을 포함한 직인이나 관인 등의 수작업 확인 절차에 의존하고 있다. 예를 들어 대학교의 성적증명서, 은행의 잔고 증명서, 거액의 물품 거래 계약서, 부동산 매매 계약서, 세금 납부 증명서, 학위 증명서 등의 문서는 직인이나 관인, 수입 인지에 의한 확인 절차를 밟고 있으며 전산망을 통해서는 제공되지 못하고 있다. 최근 국내에서도 행정 전산망 구축으로 주민등록 초본과 등본, 호적초본과 등본, 토지 대장, 건물 대장 등의 공공기관 증명서를 원격지에서 발부 받을 수 있도록 하고 있으나 디지털 데이터가 가지고 있는 수정, 편집에 의한 변조 가능성 때문에 네트워크를 통한 배달이나 증명서 발부가 이루어지고 있지 못하다.

중요 문서의 경우, 네트워크 전달의 경우 위조 변조를 방지하기 위한 디지털 서명(Digital Signature) 기술을 사용하고 있으나 전달자와 피전달자 쌍방이 동일한 디지털 서명 소프트웨어를 사용하여야 하며 문서 내용 자체를 원천적으로 보호할 수는 없다. 즉, 디지털 서명은 위조 및 변조 방지에 사용될 수 있으나 문서에 첨부되기 때문에 디지털 서명 부분이 삭제된 문서의 경우에는 위조, 변조 방지가 불가능하다. 문서가 네트워크를 통해 전달되지 않는 경우, 중요문서에 디지털 서명이 첨부되어 저장된 경우 문서의 변조를 가리기 위해서는 조회 검색시마다 디지털 서명을 확인하여야하는 번거로움이 있다.

기관이나 개인이 발부하는 증명서와 확인서, 계약서 등을 네트워크에서 제공하고 중요 문서를 컴퓨터 저장장치에 저장하여 안전하게 조회, 검색할 수 있도록 하기 위해서는 변조를 방지할 수 있는 기술이 개발되야 한다. 본 발명에서는 기존의 워터마킹 기술을 이용하여 텍스트, 영상, 오디오 데이터에 그 데이터의 에너지 수준에 적합한 워터마크를 삽입하고, 조작이나 변조시 숨겨진 워터마크가 나타나도록 하여 변조를 방지할 수 있다. 변조 방지된 데이터를 네트워크에서 제공하기 위해서는 사용자의 요청과 문서를 전달하는 중개자 역할을 할 수 있는 문서전달 전용 브라우저, 혹은 일반 브라우저를 사용하게 하고, 데이터 베이스에서 관련 문서를 검색하여 사용자에게 보여주며, 사용자 정보를 저장하도록 해야 한다.

기본적으로, 워터마킹은 인증 또는 저작권 보호의 목적으로 저작권자의 고유한 로고나 인증 정보를 멀티미디어 제품에 삽입하는 기법으로서, 이와 같은 기술에의해 데이터 위조와 변형을 검출해낼 수 있고 데이터의 소유자를 밝혀낼 수 있다. 워터마킹된 데이터의 크기는 원래의 데이터의 크기와 같기 때문에 일반 사용자는 워터마크가 텍스트, 영상, 오디오 등의 데이터에 삽입되어 있다는 사실을 알 수 없다. 불법 복제 및 배포 문제가 대두되었을 때 콘텐트 제공자는 콘텐츠로부터 인증된(authenticated) 워터마크를 추출함으로써 멀티미디어 콘텐츠의 소유자가 누구인지를 밝힐 수 있도록 하는 것이 워터마크 기술이다.

워터마킹 기술은 매체의 유형과 데이터의 변환에 사용된 기술에 따라 다양하게 분류될 수 있는데 특히 데이터 변환 방법에 따라서는 공간법(spatial method), 주파수 영역 매핑법(frequency domain mapping method, 즉 Discrete Cosine Transform), 시간-주파수 영역 매핑법(time-frequency domain mapping method, 즉 wavelet transform) 및 확산 스펙트럼 통신법(spread spectrum communication method) 등이 있다.

공간법은 원 데이터를 공간 영역에서 분석하여 최하위 비트(LSB: least significant bit)를 조작하여 워터마크를 삽입하는 방식으로 삽입에 의한 변화가 매우 작다. 이 방식은 손쉽게 워터마크의 삽입이 가능한 반면 손실압축(lossy compression)과 필터링 등에 약하다는 단점이 있다.

주파수 영역법은 원 데이터와 워터마크 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 주파수 영역의 계수를 조작함으로써 워터마크를 삽입하는 방법이다. 주파수 영역 매핑에 가장 흔히 쓰이는 변환은 DCT이다. DCT 방식은 구현이 용이하고, 멀티미디어 압축 및 변환에 널리 쓰이는 방식이므로 압축 및 필터링 등의 데이터 조작에 대해 강인하다. 의사난수(PRN: pseudo random number) 워터마크의 추출이 DCT 기법에서는 용이한 반면, 워터마크의 변환계수가 주파수 영역 전체에 걸쳐 퍼져 있으므로 워터마크 데이터를 제거하는 것은 어렵다. 그러나 의사난수 워터마크를 사용하면 원 이미지나 오디오에서 왜곡(distortion)이나 자국(stain) 등의 비정상적인 손상이 감지될 수도 있다. 또한, 원 데이터에 워터마크가 존재하는지 여부는 워터마크 추출 과정에서 상관계수(correlation coefficient)에 의해 판단되는데 이는 지적 재산의 소유권을 주장하기에는 취약한 증거이다.

최근에는 웨이브렛 변환에 관해 많은 연구가 진행되고 있다. DCT는 압축 과정에서 데이터의 양을 많이 줄일 수 있는 반면에, 웨이브렛 변환은 압축과정에서 원 데이터가 많이 손실되지 않는다. 웨이브렛 변환의 이점은 DCT에 비해 워터마킹 과정에서 손실을 줄이고 마크 추출 과정에서 워터마크의 주요부분의 복원이 가능하다는 것이다. 그러나 JPEG 등의 DCT를 기반으로 한 압축과정이 수행될 때 상당한 손실이 발생하고 따라서 워터마크 추출 과정에서 워터마크의 상당 부분이 손상될 수 있다.

확산 스펙트럼 통신법은 주파수 영역법의 응용기법으로서, 기본적으로 다른 주파수 영역법과 마찬가지로 원 멀티미디어 데이터와 워터마크 데이터를 주파수 영역으로 변환한 후 그 계수를 조작한다. 그러나 이 방법은 변환된 워터마크 데이터를 원 데이터의 주파수 영역 전체에 퍼뜨리는 방법으로서 따라서 종래의 주파수 영역법에 비해 필터링, 크로핑, 손실 압축, 리샘플링 및 다른 데이터 조작에 대해 강인하다. 이상 종래에 연구된 워터마킹 기술들은 주로 이미지 또는 난수 워터마크데이터를 원 데이터에 삽입하기 위한 방법들이고 워터마크 기술을 이용하여 중요문서를 네트워크에서 제공할 수 있는 변조 방지 기술에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다.

본 발명은 변조를 방지함으로서 네트워크에서 성적증명서, 재산 증명서, 은행의 잔고 증명서, 대량 매매 계약 체결서, 토지 거래 증명서 등의 공문서 제공을 가능하게 하며, 기업이나 공공기관, 개인의 중요문서를 다수의 사람들이 공유하도록 하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

본 발명은 현재의 디지털 서명 기술을 대체하는 것을 또 른 목적으로 하고 있다. 현재의 디지털 서명 방식은 텍스트문서에 대해서는 효율적이지만 영상, 오디오, 동영상과 같은 대용량 데이터에 대해서는 비효율적이며 중요한 부분뿐 아니라 문서 전체에 대해서 적용하기 때문에 중요문서 변조 방지 목적을 위해서는 불필요한 보호가 이루어지고 있다. 따라서 문서의 중요한 부분을 연약한 워터마킹 함으로써 문서의 부분적인 변조 방지가 가능하며 현재의 디지털 서명 방식보다 효율적일 수 있다.

텍스트, 영상, 오디오 등으로 이루어지는 디지털 문서의 변조 방지를 위해서는 조그만 변화에도 숨겨진 워터마크가 나타나는 연약한 워터마킹(fragile watermarking) 기술을 개발해야 한다. 연약한 워터마킹 기술을 개발하기 위해서는 텍스트를 이미지로 변환시키는 기술과, 변환된 이미지 혹은 원형대로의 이미지, 오디오 데이터의 에너지 수준에 따라 작은 변화에도 부서질 수 있는경계치(Threshold value)를 찾아내는 기술과, 워터마크를 경계치 선상을 따라 변환된 이미지, 원래 이미지, 원래 오디오에 삽입하는 기술이 필요하다. 변조되지 않는 중요 문서의 제공을 위해서는 중요문서 검색 전용 브라우저의 개발 혹은 일반 브라우저와의 연계하거나, 화면에 보여주거나 출력할 수 있는 기술, 사용자 관리 기술 등이 개발되어야 한다.

도 1은 본 발명의 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서의 변조 방지 시스템 및 제공 시스템의 블록도.

도 2는 문서를 분석기(200) 및 변환기(300)의 상세한 블록도.

도 3은 워터마크 삽입기(700)의 상세한 블록도.

도 4는 네트워크 또는 컴퓨터 터미널을 이용하여 문서 변조 방지용 워터마크된 문서 제공 시스템의 블럭도.

도 5는 이미지 데이터(예를 들어, 과일 정물화)에 워터마크(예를 들어, 로키산 전경도)를 삽입한 하나의 실시예.

도 6은 도 5의 상기 워터마크가 삽입된 그림을 변조하려는 경우 그림이 손상되는 하나의 실시예.

도 7은 텍스트 데이터를 이미지 변환한 후, 그 이미지에 워터마크를 삽입하는 과정을 도시하는 하나의 실시예.

도 8는 도 7에 도시된 상기 워터마킹된 데이터를 조작하려는 경우 데이터가 손상되는 하나의 실시예.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 특징에 따르면, 문서에 나타난 텍스트, 이미지, 혹은 오디오 부분에 워터마크를 삽입하는 방법에 있어서, 상기 문서를 분석하여 워터마크를 삽입하여야할 부분을 텍스트, 이미지, 오디오 부분으로 데이터 형식에 따라 분류하는 단계와, 텍스트의 경우 텍스트를 이미지에 삽입하는 방법에 의해 사이버 텍스트를 생성하는 단계와, 원래 성분 데이터의 에너지 수준을 측정하기 위해 이미지 혹은 오디오 데이터의 에너지를 분석하는 단계와, 이미지 혹은 오디오 데이터를 웨이블렛 변환(WT)하여 주파수 공간으로 투영하는 단계와, 측정된 에너지 수준에 의해 결정된 지수 변화량 파라미터 값을 결정하는 단계와, 워터마크 데이터를 DCT(이산 코사인 변환)에 의해 주파수 공간으로 투영하는(mapping) 단계와, 워터마크를 이미지 혹은 오디오 데이터에 삽입하는 단계와, 워터마크가 삽입된 데이터를 주파수 역변환하여 워터마크된 문서를 얻는 단계를 포함하는 워터마크 삽입 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 워터마크가 삽입된 문서를 네트워크에서 제공하는 방법에 있어서, 사용자가 문서 조회 전용브라우저 혹은 일반 네트워크(인터넷) 접속용 브라우저를 통해 필요한 문서의 종류와 수량, 양식, 전송처를 포함한 요청 데이터와 요청자의 접속시간, 장소, 접속 방법 등의 사용자 데이터를 보내는 단계와, 접속 요청자의 요청을 받고 네트워크 문서 제공 시스템은 문서에 필요한 데이터를 검색하여 이를 취합하여 요청자에세 전송하는 단계와, 문서 조회 전용 브라우저 혹은 일반 네트워크 접속용 브라우저를 통해 요청자가 이를 화면으로 조회하는 단계와, 조회시간 및 조회 범위와 횟수 등의 데이터를 네트워크 문서 제공 시스템이 저장 기록하는 단계를 포함하는 문서 제공 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 문서 변조 방지를 위한 워터마크 삽입 시스템과 네트워크 문서 제공 시스템을 포함한 문서 제공 시스템의 전체를 도시한 블럭도이다. 제공될 문서(100)는 문서 분석기(200)를 거쳐 변조 방지 워터마크가 삽입되어야할 되어야할 부분과 워터마크 삽입이 필요없는 부분으로 구분되고, 변조 방지 워터마크가 필요한 부분은 다시 텍스트와 이미지, 오디오의 세 가지 데이터 형태로 구분된다. 예를 들어 대학교의 성적 증명서의 경우, 각 과목별 학점과 총점 평균(GPA)은 텍스트 정보로서 변조방지 워터마크가 필요하지만 대학교의 상징마크나 학교 주소 등은 변조 방지 워터마크가 필요하지 않다. 학생의 사진이 필요한 경우에는 이미지에 워터마크가 필요하게 된다. 향후 전자책에서는 음성이나 음악 등의 오디오 데이터가 포함될 것으로 예상되는 바, 이러한 오디오 부분에도 변조 방지 워터마크가 필요할 것이다.

원 데이터는 DCT변환에 의해 주파수 영역으로 매핑되고 에너지가 분석된다. 원데이터 분석기나 에너지 분석기에서 처리되는 데이터는 이미지와 오디오뿐이므로상기 워터마크가 필요하다고 인정된 텍스트 데이터는 텍스트-이미지 변환기에 의해 이미지로 변환된다. 원 데이터 변환기(300)에서는 이미지와 오디오 부분이 크기에 관계없이 DCT변환으로 주파수 영역에서의 계수들이 얻어진다. 그리고 이미지와 오디오 형태의 원데이터는 그 에너지 수준에 대한 분석(400)과정에서 워터마크 데이터의 삽입 수준 파라미터 값이 결정된다.

삽입될 워터마크(500)는 이미지와 오디오의 원데이터에 듣기지 않거나(inaudible) 보이지 않도록(inperceptiable) 삽입되는 데이터로서 이미지 혹은 오디오 데이터가 된다. 주로 기관의 로고나 엠블럼 등이 사용되며 'Do Not Modify' '변조 불가' 등의 텍스트를 이미지로 바꾼 데이터, 혹은 오디오 데이터가 워터마크로 사용될 수 있다. 워터마크 데이터는 삽입을 위하여 웨이브렛 변환(600) 되며, 워터마크 삽입기(700)에서 변환된 원데이터의 계수들과 변환된 워터마크 계수들이 에너지 분석기에서 결정된 파라미터 값에 의해 합해진다. 합해진 데이터는 곧 주파수 역변환되어 네트워크 문서 제공 시스템의 데이터 베이스에 저장되거나 자료 요청자에게 네트워크를 통해 제공된다.

워터마크된 문서(701)는 문서 요청자(801)의 요청에 의해 네트워크 혹은 단말기를 통해 문서를 제공하며 사용자의 데이터를 기록 보관하게 된다.

도 2는 원 데이터의 분석(201) 및 변환기(300)를 도시한 블럭도이다. 본 발명에서 변조 방지의 대상으로 삼고 있는 문서(100)는 각종 증명에 필요한 증명서, 중요한 정보를 가지고 있는 내부 문건, 변경되어서는 안될 중요한 그림이나 오디오 등이다. 이는 현재 서류화되어 있는 성적 증명서, 재학 증명서, 은행의 잔고증명서, 경력 증명서, 부동산 매매 증명서, 인감 증명서, 주민 등록 등초본, 토지등기 대장, 부동산 등기 대장, 대량의 구매/판매 계약서, 신원 조회 서류, 병원의 병력 증명서, 학위 증명서 등의 공공 용도 증명서와, CAD/CAM 문서, 제품 및 건축 설계도, 청사진, 약도 및 내부 구조도 등의 내부 문건으로 외부에 유출되어서는 안되는 중요한 문서와, 유언장이나 전자책 등의 변경되어서는 안되는 문서 등이다.

변조되어서 안될 문서들의 형식 분석(201)을 통해 반드시 보호되야 할 부분, 예를 들어 성적 증명서의 학점과 평균점, 또는 은행 잔고 증명서의 날짜, 금액, 그리고 증명자의 사인 등의 데이터와 전자책에서의 중요한 오디오 부분과 유언장 등에성의 오디오 부분도 포함된다. 이들 변조되지 말아야할 부분은 텍스트와 이미지, 오디오의 형태로 데이터 형식이 가려진다. 텍스트 형태의 자료는 텍스트-이미지 변환기(202)에 의해 이미지로 변환되고, 원래 이미지 형태를 가진 데이터와 함께 에너지 분석과 웨이블렛 변환 과정을 거치게 된다. 텍스트를 이미지로 변환하는 과정은 한국 특허 출원 제10-1999-58131호에 상세히 기술되어 있다. 변조 방지되야 할 이미지와 오디오는 에너지 분석을 통해 워터마크와의 지수 합산 파라미터 값이 결정된다. 이는 기존의 영상이나 오디오 압축에서 자주 사용되는 인간의 인식범위에 관한 이론에 바탕을 두고 있다. 즉, 주파수에 따라 인간이 감지할 수 있는 에너지의 차이가 다르게 나타난다. 예를 들어, 잘 알려진 오디오 압축, 특히 MP3의 이론적 근거가 되는 PsychoAccoustic Model-I, Model-II 등은 각 주파수에 대한 인간의 인지능력 Threshold value line 인 것이다. 이러한 모델에 근거하여 본 발명에서는 이미지 워터마킹, 오디오 워터마킹, 텍스트 워터마킹에 사용되는 WT변환된 원데이터의 계수와 DCT 변환된 워터마크 데이터의 계수를 합산할 때 사용하는 합산 파라미터 값을 결정한다. 합산 파라미터 값은 원 데이터의 에너지 수준과 삽입될 워터마크의 에너지 수준에 따라 결정된다. 예를 들어 원 데이터의 에너지가 높은 상태이고 워터마크의 에너지 값이 높은 상태이면 파라미터 값을 작게 하여야 원 데이터에 근사한 문서가 생성되지만 파라미터 값을 크게하면 워터마크 데이터가 원 데이터에 나타나게 된고 눈으로나 귀로서 식별이 가능하게 된다.

도 3은 상기 도 2에서 제시된 문서에서 추출된 원 데이터의 변환된 이미지와 오디오 데이터의 계수값과 DCT 변환된 워터마크 데이터의 계수값을 파라미터 값으로 조절하여 합산하는 과정과 합산된 데이터를 주파수 역변환하여 워터마크된 데이터를 얻는 과정을 도시한 블럭도이다. 원 데이터를 웨이블렛으로 변환하고 워터마크를 DCT 변환하는 것은 변조시 워터마크된 데이터가 많이 나타나도록 하기 위해서이다. 원 데이터와 워터마크 데이터를 동일한 변환 방법을 사용하여 변환하고 그 계수들을 합산하면 워터마크 데이터가 상당부분 사라지기 때문에, 변조시에도 눈에 보이거나 귀에 들리는 워터마크의 양이 작아지기 때문이다. 워터마크가 삽입된 데이터는 주파수 역변환(750)으로 요청자가 눈으로 보거나 귀로 들을 수 있는 정상적인 워터마크된 문서가 얻어진다.

도 4는 워터마크된 문서가 네트워크 혹은 컴퓨터 시스템을 통해서 제공되는 서비스 시스템(800)의 블럭도이다. 워터마크된 문서가 저장되거나 컴퓨터의 임시 저장장치에 들어있다가 요청자(801)의 요청이 있으면 요청자의 ID, 보안 수준, 요청 터미날의 보안 허가 수준, 요청된 문서의 보안 민감성 및 정보 공개의 수준, 요청받은 데이터와 제공 데이터의 합치성 등을 고려하여 요청자에게 보내진다. 사용자의 문서 요청은 문서 요청 전용 브라우저, 혹은 일반 네트워크 접속용 브라우저를 사용할 수 있고 이들 브라우저는 자체적으로 문서 변조 방지 기능을 가질 수 있다. 문서 제공 시스템에서 제공된 문서는 문서 양식 표준, 예를 들어 HTML, XML, SGML이나 Word, 한글 편집기, 영문 편집기, 일본어 편집기, 중국어 편집기, CAD Softare, Graphic 편집기, 오디오 편집기, 사진 편집기, 동영상 편집기 등의 편집기에 의존하여 문서를 제공할 수 있다. 제공된 문서가 편집기나 브라우저에 의해 변조되어 저장되거나 전송될 경우 브라우저 혹은 편집기에서 이를 거부할 수도 있으나 문서 변조 방지 시스템에서는 기본적으로 숨어있던 워터마크가 편집기나 브라우저에서 변조된 문서상에 눈에 보이거나 귀에 들리도록 나타나기 때문에 변조 여부를 즉석에서 가릴 수 있다. 만약 변조가 발생할 경우 문서 제공 시스템은 문서 요청자에게 경고 혹은 터미날 폐쇄 등의 조치를 취하고 이를 시스템 관리자에게 통보할 수 있다. 또한 문서 제공/관리 시스템은 정상적인 요청이나 비정상적인 요청에 대한 사용자 데이터를 수집, 보관하게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 텍스트를 2차원 포맷의 텍스트 이미지로 변환한 후에는 2차원 데이터(원 이미지)에 2차원 데이터(워터마크 이미지)를 워터마킹하는 기법이 이용되는데, 이하에서는 텍스트를 이미지로 변환하는 기법에 대해서 살펴보기로 한다.

먼저, 텍스트 이미지를 변환시키는데 사용되는 DCT는 푸리에 변환과 유사한 성격을 갖지만 변환평면에서의 계수값이 복소성분이 아닌 실수 값만을 갖기 때문에푸리에 변환보다 유리하다. 또한, 본 발명에서 2차원 포맷의 이미지 또는 오디오 신호는 DCT변환된 텍스트 워터마크와 합성되기 전에 웨이브렛 변환되는데, 특히 스케일링과 위치이동에 대해서 일정한 부집합만을 선택하는 이산웨이브렛 변환(Discrete Wavelet Transform)을 이용하며, 바람직하게는 컴퓨터의 연산 부담을 줄이기 위해 고속 웨이브렛 변환(Fast Wavelet Transform)인 필터 뱅크(filter bank)를 사용한다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만 본 발명의 또 다른 실시예에서는 DCT 변환된 텍스트 이미지 데이터T_DCT(W)를 웨이브렛 변환된 이미지 또는 오디오 데이터 T_WT(W)와 합성하기 전에 T_DCT(W)를 웨이브렛 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 이미지/오디오 데이터는 i-레벨로, T_DCT(W)는 m-레벨로, 즉, 서로 다른 레벨로 변환될 수 있다.

중요 문서에 워터마킹을 삽입하여 디지털 상태에서 변조가 가해졌을 경우 워터마킹이 나타나도록 하여 변조 여부를 즉시 판별하게 하는 본 발명의 방법에 의하면, 중요 문서의 네트워크를 통한 저장 공유가 가능하며 현재는 인터넷으로 제공될 수 없는 문서들, 예를 들어 성적 증명서, 인감 증명서, 경력 증명서, 은행의 잔고증명서 등의 증명서와 공공 문서, 계약서의 송수신이 가능해진다. 또한, 향후 전자 도서관 및 전자책이 일반화되면 중요부분이 변조될 우려성이 있어 전자책의 판매에서도 사용될 수 있다. 문서 제공 시스템에서는 기존의 운영체제와 연결된 변조 방지 기능을 사용하지 않고서도 변조 방지가 가능하기 때문에 전자 정부를 구현할 수 있을 것으로 본다.

Claims (22)

1. 디지털 문서에 워터마크를 삽입하여 문서 변조를 방지하는 방법에 있어서,

   상기 디지털 문서를 분석하여 텍스트 데이터, 이미지 데이터 및 오디오 데이터로 구분하는 단계와,

   상기 구분된 텍스트 데이터를 이미지 데이터로 변환하는 단계와,

   상기 구분된 이미지 데이터, 오디오 데이터 및 이미지 변환된 텍스트 데이터를 주파수 영역으로 변환하는 단계와,

   상기 주파수 변환된 이미지 데이터, 오디오 데이터 및 이미지 변환된 텍스트 데이터의 에너지 수준을 분석하는 단계와,

   삽입할 워터마크를 주파수 변환하는 단계와,

   상기 주파수 변환된 원 데이터 및 주파수 변환된 워터마크 데이터의 계수를 에너지 수준을 고려하여 합산하는 단계와,

   상기 합산된 데이터를 주파수 역변환하여 문서가 얻어지는 단계와

   사용자의 문서 요청을 받아 이를 검사하는 단계와,

   문서 데이터를 터미날 혹은 네트워크를 통해 제공하는 단계와,

   상기 제공시 변조행위가 있을 경우 이를 처리하는 단계와,

   문서 요청자의 사용에 관한 데이터를 저장하는 단계

   를 포함하는 워터마킹 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 디지털 문서는 컴퓨터 상에서 생성, 표현, 송수신될 수 있는 문자, 심볼, 영상이나 오디오의 일부분, 또는 이들의 조합으로 이루어 지는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 디지털 문서를 분석하는 단계는 문서의 구성 요소를 중요성에 따라 변조 금지 여부 결정 단계를 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 텍스트 정보를 이미지로 변환하는 단계는 상기 텍스트에 나타난 심볼들을 상응하는 설정치들의 세트(corresponding set of assigned values)로 변환하는 단계를 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서의 변조 방지 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 텍스트의 심볼들을 상응하는 설정치들의 세트로 변환하는 단계는,

   상기 심볼들을 이진 비트 스트림의 세트로 변환하는 단계와,

   상기 이진 비트 스트림을 상기 설정치들로 변환하는 단계

   를 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 설정치들은 0 이상 255 이하의 두 개의 화소값으로서서로 거리가 먼 화소값인 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 이진 비트 스트림을 상기 설정치로 변환하기 이전에 상기 이진 비트 스트림에 에러 정정 부호를 삽입하는 단계를 더 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 이진 비트 스트림을 상기 설정치로 변환한 이후에 상기 설정치들에 에러 정정 부호를 삽입하는 단계를 더 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서의 변조 방지 방법.
9. 제1항에 있어서 문서에서 얻어진 이미지, 오디오, 이미지 변환된 텍스트 데이터, 및 워터마크 데이터의 에너지 수준을 분석하는 단계는 각 데이터의 주파수 변화로부터 1차원 공간에서의 에너지를 측정하는 단계를 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 디지털 워터마크는 이미지 또는 오디오 신호를 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 워터마크 데이터 주파수 변환 단계는 이산 코사인 변환 (DCT)를 사용하여 행하고,

    원문서의 이미지, 오디오, 및 이미지 변환된 텍스트 데이터를 주파수 변환하는 단계는 웨이브렛 변환를 사용하여 행하되,

    상기 합산된 데이터를 역 웨이브렛으로 변환하는 단계를 더 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
12. 디지털 문서에 워터마크를 삽입하여 문서의 변조를 방지하는 방법에 있어서,

    상기 디지털 문서를 분석하여 텍스트 데이터, 이미지 데이터 및 오디오 데이터로 구분하는 단계와,

    상기 구분된 텍스트 데이터를 이미지 데이터로 변환하는 단계와,

    상기 이미지 데이터, 오디오 데이터 및 이미지 변환된 텍스트 데이터를 주파수 변환하는 단계와,

    상기 워터마크 데이터를 주파수 변환하는 단계와,

    상기 주파수 변환된 이미지 데이터, 오디오 데이터, 이미지 변환된 텍스트 데이터, 및 워터마크 데이터에 대한 에너지 수준을 분석하여 합산 파라미터 값을 얻는 단계와,

    상기 합산 파라미터 값을 사용하여 상기 디지털 문서 데이터의 주파수 변환된 지수와 워터마크의 주파수 변환된 지수를 합산하는 단계와,

    상기 합산된 문서를 주파수 역변환하여 워터마크된 문서를 얻는 단계

    를 포함한 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 워터마크 데이터 주파수 변환 단계는 이산 코사인 변환 (DCT)를 사용하여 행하고,

    상기 이미지 데이터, 오디오 데이터, 및 이미지 변환된 텍스트 데이터를 주파수 변환하는 단계는 웨이브렛 변환를 사용하여 행하되,

    상기 합산된 데이터를 역 웨이브렛으로 변환하는 단계를 더 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
14. 제13항에 있어서,

    DCT 변환된 워터마크를, 웨이브렛 변환된 상기 디지털 문서 데이터와 합산하기 이전에 파라미터 값을 조정하는 단계를 더 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 워터마크가 삽입된 문서를 네트워크에서 제공하는 단계는,

    상기 워터마크가 삽입된 문서를 데이터 베이스에 저장하는 단계와,

    워터마크가 삽입되지 않은 문서 데이터를 사용자의 요청에 따라 워터마크를 삽입하는 단계와,

    상기 문서 요청자가 문서 조회 전용 브라우저를 사용하거나 또는 일반 네트워크 접속용 브라우저를 사용하여 문서 요청 데이터를 문서 제공/관리 시스템에 요청하는 단계와,

    상기 요청받은 문서를 네트워크나 단말기를 통해 사용자에게 제시하는 단계와,

    상기 제시된 문서를 변조하기 위한 시도가 감지되었을 경우 이를 처리하는 단계와,

    상기 사용자가 작업을 종료할 경우 사용자에 관한 정보를 저장하는 단계

    를 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
16. 제15항에 있어서, 워터마크가 삽입된 문서의 저장 단계는,

    상기 문서의 구성 요소별 데이터를 문서 구성 양식에 따라 데이터별로 텍스트 형태로 저장하는 단계와,

    상기 문서를 PDF, 광파일과 같은 특수 문서 형태 편집기에 의해 저장하는 단계

    를 포함하는 디지털 워터마크 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
17. 제15항에 있어서, 문서의 요청 단계는

    문서의 해당자가 인터넷 주소(URL)을 지정하여 해당자가 아닌요청자가 URL을 클릭함으로써 문서 제공 시스템에 직접 접속하는 단계와,

    문서 제공 시스템에 의한 요청자의 적법성을 검사하는 단계와,

    문서 제공 시스템이 요청된 문서의 제공 가능성을 검사하는 단계와,

    상기 텍스트를 상기 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 단계와,

    상기 이차원 포맷의 텍스트를 상기 2차원 포맷의 디지털 데이타에 삽입하여 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타를 생성하는 단계와,

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타를 송신하는 단계와,

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타를 수신하는 단계와,

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타 및 상기 원 디지털 데이타를 이용하여 복원된, 2차원 이미지 포맷의 텍스트를 제공하는 단계와,

    상기 복원된 2차원 이미지 포맷의 텍스트로부터 복원된 텍스트를 추출하는 단계

    를 포함하는 디지털 워터마킹의 삽입에 의한 문서 변조 방지 방법.
18. 텍스트를 디지털 데이터에 삽입하여 송수신하기 위한 시스템에 있어서,

    디지털 데이터에 텍스트 워터마크를 삽입하기 위한 장치와,

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타를 송수신하기 위한 수단과,

    상기 수신된 디지털 데이탈로부터 텍스트를 추출하기 위한 장치

    를 포함하고,

    상기 워터마크 삽입 장치는

    상기 디지털 데이타를 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하기 위한 수단과,

    상기 텍스트를 상기 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하기 위한 수단과,

    상기 이차원 포맷의 텍스트를 상기 2차원 포맷의 디지털 데이타에 삽입하여텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타를 생성하기 위한 수단

    을 포함하고,

    상기 텍스트 추출 장치는

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타 및 상기 원 디지털 데이타를 이용하여 복원된, 2차원 이미지 포맷의 텍스트를 제공하기 위한 수단과,

    상기 복원된 2차원 이미지 포맷의 텍스트로부터 복원된 텍스트를 추출하기 위한 수단

    을 포함하는 디지털 데이터 송수신 시스템.
19. 디지털 데이타에 텍스트 워터마크를 삽입하기 위한 방법을 수행하기 위하여, 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어의 프로그램을 유형적으로 구체화한, 컴퓨터에 의해 판독가능한 프로그램 저장 장치에 있어서,

    상기 디지털 데이타를 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 프로그램과,

    상기 텍스트를 상기 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 프로그램과,

    상기 이차원 포맷의 텍스트를 상기 2차원 포맷의 디지털 데이타에 삽입하는 프로그램

    을 포함하는 프로그램 저장 장치.
20. 디지털 데이타를 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 단계와, 상기 텍스트를 상기 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 단계와, 상기 이차원 포맷의 텍스트를 상기 2차원 포맷의 디지털 데이타에 삽입하는 단계를 포함하는 텍스트 워터마크 삽입 방법에 의해 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타로부터 텍스트를 추출하기 위한 단계들을 수행하기 위하여, 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어의 프로그램을 유형적으로 구체화한, 컴퓨터에 의해 판독가능한 프로그램 저장 장치에 있어서, 상기 방법은,

    텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타 신호 및 원 디지털 데이타를 이용하여 복원된 2차원 이미지 포맷의 텍스트를 제공하는 단계와,

    상기 복원된 2차원 이미지 포맷의 텍스트로부터 복원된 텍스트를 추출하는 단계

    를 포함하는 프로그램 저장 장치.
21. 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타로부터 삽입된 텍스트를 추출하여 송신하기 위한 시스템에 있어서,

    다수의 디지털 데이터를 포함하는 데이터베이스와,

    제1 사용자의 요청에 응답하여 상기 다수의 디지털 데이터 중 선택된 디지탈 데이터를 상기 제1 사용자에게 전송하는 수단과,

    상기 전송된 제1 사용자에게 전송된 디지털 데이타를 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 단계와, 상기 제1 사용자가 선택한 텍스트를 상기 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 단계와, 상기 이차원 포맷의 텍스트를 상기 2차원 포맷의 디지털 데이타에 삽입하는 단계를 포함하는 텍스트 워터마크 삽입 방법에 의해 생성된, 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이터를 입력받는 수단과,

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이타 및 상기 원 디지털 데이타를 이용하여 복원된, 2차원 이미지 포맷의 텍스트를 제공하기 위한 수단과,

    상기 복원된 2차원 이미지 포맷의 텍스트로부터 복원된 텍스트를 추출하는 수단과,

    상기 추출된 텍스트를 암호화하는 수단과,

    상기 암호화된 텍스트를 제2의 사용자에게 전송하는 수단

    을 포함하는 텍스트 추출 및 송신 시스템.
22. 디지털 데이터에 텍스트 워터마크를 삽입하여 송신하기 위한 시스템에 있어서,

    제1 사용자에 의해 암호화된 텍스트를 입력받기 위한 수단과,

    상기 암호화된 텍스트를 복호화하는 수단과,

    다수의 디지털 데이터를 포함하는 데이터베이스와,

    제1 사용자의 요청에 응답하여 상기 다수의 디지털 데이터 중 선택된 디지탈 데이터에 상기 복호화된 텍스트를 삽입하여 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이터를 제공하기 위한 수단과,

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이터를 제2의 사용자에게 전송하기 위한 수단

    을 포함하는 텍스트 워터마크 삽입 및 송신 시스템으로서,

    상기 텍스트 워터마크가 삽입된 디지털 데이터를 제공하기 위한 수단은

    상기 디지털 데이타를 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 수단와,

    상기 복호화된 텍스트를 상기 기설정된 2차원 이미지 포맷으로 변환하는 수단와,

    상기 이차원 포맷의 텍스트를 상기 2차원 포맷의 디지털 데이타에 삽입하는 수단

    을 포함하는 텍스트 워터마크 삽입 및 송신 시스템.