KR20010102075A - 비디오신호 워터마킹을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

비디오신호 워터마킹을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20010102075A
KR20010102075A KR1020017010189A KR20017010189A KR20010102075A KR 20010102075 A KR20010102075 A KR 20010102075A KR 1020017010189 A KR1020017010189 A KR 1020017010189A KR 20017010189 A KR20017010189 A KR 20017010189A KR 20010102075 A KR20010102075 A KR 20010102075A
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Abstract

비디오 이미지 같은 일련의 이동 이미지들로 정보를 인코딩하고 또한 이동 이미지들로부터 정보를 디코딩하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 이미지의 소유주를 식별할 목적으로 코드를 이미지에 삽입하는 것은 알려져 있다. 그러나, 현존하는 방법들은 임의의 데이터 압축 기술들이 코드를 제거하거나 코드의 품질을 저하시켜서 코드가 나중에는 판독할 수 없게된다는 단점을 갖는다. 본 발명은 이미지 시퀀스에 있는 이미지의 이동 및 정지부를 식별하고 하나는 이미지의 이동부 나머지 하나는 이미지의 정지부를 위한 2개의 별개의 채널들을 제공하므로써 이 문제를 해결한다. 하나 이상의 코드들이 이동 및 정지부 채널 모두에 삽입되어, 코드를 포함하는 이동 이미지 시퀀스들은 이미지 압축이나 저역 통과 필터를 통과한 후에도 보존된다.

Description

비디오신호 워터마킹을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VIDEOSIGNAL WATERMARKING}
비디오 브로드캐스팅에 있어서, 데이터는 디지털 또는 아날로그 형태일 수 있다. 디지털 형태로 전송되는 데이터가 증가하고 있는 추세이다. 이것의 한 이유는 아날로그 형태보다는 디지털 형태로 더 많은 데이터가 전송될 수 있기 때문이다. 또다른 이유는 디지털 신호들이 덜 간섭을 일으키고 수신된 이미지들이 왜곡된 경우에는 에러 교정 기술들을 사용하여 쉽게 복구될 수 있기 때문이다. 그러나, 디지털 데이터로의 손쉬운 억세스의 부작용으로서, 저작권 침해 및 콘텐츠를 함부로 변형함에 대한 불만이 증가하고 있다는 것이다.
이미지의 소유자를 식별하기 위한 목적으로 코드를 이미지에 삽입하는 방법이 알려져 있다. 이미지들은 비디오 전송 또는 비디오 클립 또는 스틸, 예컨대 전화 링크를 통한 전송의 형태이다. 전송된 비디오 이미지에 소위 "동기화" 주기에 식별 코드들을 삽입하기 위한 많은 방법들이 알려져 있다. 더 최근에는 식별 코드를 이미지 자체에 삽입하여 코드가 인간의 육안으로 검출될 수 없도록 하는 방법이 제안되었다. 그러나, 그러한 방법들은 코드를 제거하거나 품질을 저하시켜 인식될 수 없을 정도로 만드는 저역 통과 필터링 및 데이터 압축과 같은 다른 이미지 처리방법들 때문에 좋지 않다.
영국 특허 출원 GB-A-2 305 803(필립스)은 텔레비젼 스튜디오 주사 프로세스에 발생하는 에러를 교정하는 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은 한 구조를 포함하는 한 영역의 이미지를 샘플링하는 단계 및 이어서 이 샘플링된 구조를 그다음 이미지 프레임으로부터 얻어진 샘플링된 구조와 비교하는 단계를 포함한다. 얻어진 이동 벡터가 영상 일정성(picture steadiness)을 교정하는데 사용된다.
모든 현재의 방법들은 코딩된 디지털 정보가 쉽게 변환될 수 없고 그 통합성을 유지할 수 없다는 단점을 갖는다. 저대역 통과 필터링 및 데이터 압축과 같은 다른 프로세스들이 이미지 압축 알고리즘 또는 통신 링크를 통한 오디오 신호의 전송의 결과로서 발생할 수 있다. 그러한 변환들은 코드를 제거하거나 품질을 저하시켜 인식할 수 없게 만들 수도 있다.
본 출원인의 공개된 국제 특허 출원 WO-A1-9625005에서, 데이터를 이미지로 코딩하는 방법이 설명되어 있다. 정보를 이미지로 코딩 및 디코딩하는 방법은 상기 이미지를 MxN 블록으로 분할하고, 인간의 눈으로는 식별할 수 없도록 정보를 선택된 블록들로 선택적으로 인코딩(디코딩)하는 단계를 포함하는데, 디코딩하는 단계에서, 상기 디코딩은 이미지 정보의 해석을 위한 블록의 발생에 동기화된다. 바람직한 실시예에서, 삽입 및 그 위치 지정의 크기는 블록 단위, 통상적으로 8x8 픽셀의 크기를 갖는 블록 단위의 프로세싱에 의해 고정된다.
MPEG 압축 기준에서, 이미지 시퀀스의 일시적인 리던던시는 블록 기반의 이동 보상이다. 목적물 이동에 의해 야기된 이미지의 그 이전 프레임으로부터의 임의의 변화는 이미지 압축 해제의 프로세스 동안에 이미지를 복구하기 위해 보존된다. 이전의 인코딩 기술들이 성공적이었지만, 때로는 삽입된 코드들이 MPEG 압축을 거치면 살아남지 못하였다.
본 발명은 일련의 이동 이미지로 정보를 인코딩하거나 일련의 이동 이미지로부터 정보를 디코딩하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 정보를 비디오 또는 시네마토그래픽 이미지로 코딩하는 기술은 전자 워터마킹으로 알려져 있다. 그러므로, 본 발명은 특히, 그러나 배타적이지는 않게, 저장된 이동 이미지를 갖는 모든 타입의 미디어를 전자 워터마킹 하는데 적절하다.
도 1은 본 발명에 따른 인코더의 실시예를 도식적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 디코더의 실시예를 나타낸다.
도 3은 이미지들의 에지를 볼드체로 나타낸 스케치이다.
도 4는 이동 에지만 볼드체로 강조된 도 3의 스케치이다.
도 5는 감시 카메라에 일체화된 본 발명의 실시예를 도식적으로 나타낸다.
도 6은 도 5의 감시 카메라가 사용되는 수퍼마켓을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 7은 수퍼마켓 체크-아웃 영역을 통해 흘러가는 보행자들의 이미지의 한 예이다.
도 8은 도 7의 보행자 흐름을 나타내는 벡터 다이어그램이다.
본 발명은 이러한 문제점들 및 관련 문제들을 극복하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 정보를 제1 이미지 및 그에 수반하는 이미지를 포함하는 일련의 이미지들로 인코딩하는 방법으로서, 상기 방법은 에지를 제1 이미지에 위치시키는 단계, 대응하는 에지를 그에 수반하는 이미지에 위치시키는 단계, 상기 대응하는 이미지를 상기 이미지에 있는 에지의 상대적인 위치들을 비교하는 단계, 그에 의해 적어도 하나의 상대적으로 이동하는 에지를 식별하는 단계, 제1 코드를 상기 이동 에지에 삽입하는 단계 및 제2 코드를 상기 정지 에지에 삽입하는 단계를 포함하는 방법에 제공된다.
대응하는 장치도 제공된다.
본 발명은 수반하는 이미지 압축 프로세스 동안 정지 및 이동 인코딩된 정보를 모드 보존하는 문제를 해결한다. 영국 특허 출원 GB-A-2305 803(필립스)에 대한 본 발명의 또다른 장점은 본 발명은 도식적으로(diagrammatically) 워터마크를 저장 또는 브로드캐스트될 신호로 인코딩할 수 있다는 것이다.
바람직하게 상기 장치 및 방법은 이미지 시퀀스에서 이동, 따라서 정지 에지들을 식별할 수 있고, 이동 및 정지 에지들을 각각 자신의 고유한 코드를 갖는 별개의 채널들로 취급한다. 따라서, 식별 정보는 이동 에지(임의의 범위까지 압축되지 않는) 및 정지 에지로 독립적으로 인코딩된다. 두개의 채널 모두는 필요하다면 동일한 코드들을 가질 수 있다. 선택적으로 서로 다른 코드들은 이동 또는 정지 에지로 삽입될 수 있다. 본 발명의 코드 삽입 기술은 이동 에지 픽셀에 코드를 삽입하는데 사용될 수 있다.
상기 상대적인 이동 에지를 미리 선택하여 코드가 전환가능한 시퀀스로 삽입될 수 있도록 하기 위한 수단들이 제공된다. 이미지 시퀀스에서 이동이 없는 경우에는, 코드가 삽입되지 않고 서로 다른 시퀀스가 선택될 수 있다.
바람직하게, 코딩된 정보들은 코드가 이미지 압축 및/또는 저역 통과 필터링에 저항하지만 인간의 눈에는 보이지 않는 방식으로, 소위 강하게 특징 지워진 이미지의 영역에 있는 이미지에 삽입된다. 강하게 특징 지워진 이미지 영역들의 예는 짜여진(textured) 영역 또는 선들, 또는 2개의 서로 다른 루미넌스(luminance) 또는 콘트라스트(contrast)들 사이의 에지들이다. 그러한 영역에서, 이미지를 크게 변경하지 않고 상대적으로 많은 양의 정보를 삽입하는 것이 가능하다.
이미지로 인코딩된 정보는 다양한 목적들, 예컨대 다음과 같은 목적들을 위해 사용될 수 있다.
i) 저작권 또는 식별 정보를 비디오 클립 또는 스틸 이미지에 삽입하기 위한 목적;
ii) 로열티 지불을 모니터하기 위해, 광고 또는 필름이 브로드캐스트에서 언제 플레이 되는가를 모니터하기 위한 목적;
iii) 해적판을 만들수도 있는 CD 또는 DVD 또는 비디오 디스크 또는 유사한 매체와 같은 데이터 저장 매체의 마스터 카피를 식별하기 위한 목적.
코드들은 바람직하게 이미지 내의 에지에 삽입된다. 에지 영역은 인간의 시작 시스템이 동작하는 방식 때문에 마스킹 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 특히, 에지들의 지역적 발생이 중요하고, 에지 및 그 지역적 발생의 존재를 검출하기 위한 인간 두뇌의 주된 시각 외피 내의 특정 구조가 존재한다.
코딩된 정보는 바람직하게는 이미지에 삽입되어 임의의 특징의 지역적 발생을 변경하지 않는다. 상기 삽입은 바람직하게는 에지의 지역 섹션의 길이를 따라 만들어 진다. 상기 삽입은 예컨대 에지의 지역적 발생에 정렬된 타원형을 사용하므로써 2차원 함수로서 만들어진다.
본 발명의 또다른 관점에 따라, 인코딩된 이미지 시퀀스로부터 정보를 디코딩하기 위한 장치가 제공되는데, 상기 장치는 시퀀스의 이미지에 있는 영역을 식별하기 위한 수단, 상기 영역이 이동 영역인지 정지 영역인지를 판단하기 위한 수단 및 적어도 상기 이동 이미지 영역으로부터 코드를 복구하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 이러한 추가적인 관점에 대응하여, 인코딩된 이동 이미지 시퀀스로부터 정보를 디코딩하는 방법이 제공된다. 따라서, 위에 언급된 특징들 중 하나이상을 갖는 이동 이미지 시퀀스로 정보를 인코딩하고 이동 이미지 시퀀스로부터 정보를 디코딩하는 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예들이 단지 예시적인 의미로서 다음의 도면을 참조하여 설명된다.
도면들을 참조하면, 도 1 및 2는 각각 인코더(10) 및 디코더(20)를 나타낸다. 본 발명은 도 1을 참조하여 인코딩 시퀀스에서 설명될 것이다. 신호는 2개의 부분, 이동 이미지 신호(22) 및 정지 이미지 신호(23)로 나누어 진다. 이것은 표준 MPEG 프로토콜 또는 서로 다른 전매 이미지 해석(압축) 프로토콜에 따를 수 있다.
제1 코드는 정지 이미지 신호에 삽입되고, 제2 코드는 이동 이미지 신호에 삽입된다. 이러한 신호들은 별개의 채널들을 통해 전송된다.
이동 에지 인코딩 시퀀스가 다음 식 1 내지 3 및 도 3 및 4를 참조하여 설명된다.
이동 에지 및 정지 에지는 다음과 같이 정의될 수 있다.
I1(x,y), I2(x,y) 및 I3(x,y)는 이미지 시퀀스에서의 3개의 연속된 이미지들을 나타낸다고 하자. E2(x,y)을 이미지 I2(x,y)로부터의 에지 이미지라고 하자. 이동 에지 이미지 ME(x,y)는 다음과 같이 정의된다.
ME(x,y) = D12(x,y)ㆍE2(x,y)ㆍD23(x,y) (식 1)
여기서 D12(x,y)=｜I1(x,y)-I2(x,y)｜, D23(x,y)=｜I2(x,y)-I3(x,y)｜ (식 2)
정지 에지 이미지 SE(x,y)는 다음 식을 이용하여 얻을 수 있다.
ME(x,y)=0인 경우에는, SE(x,y) = E2(x,y).
일단 삽입되면, 코딩된 정보는 MPEG과 같은 임의의 알고리즘 또는 프로토콜에 의해 이동 이미지와 동일하게 취급된다. 정지 코드는 일련의 인코딩된 이미지에 포함되어 압축되었을 때 코딩된 정보는 접촉한 채로 남아 있게 된다.
도 2를 간단히 참조하면, 디코더(20)가 설명되어 있다. 디코더(20)는 인코딩된 이미지 신호(24)를 수신한다. 이미지 신호(24)는 이동 이미지 신호(26)로 분할된다. 그리고는, 에지 회절이 발생한다. 에지 검출기(27)는 이동 이미지의 에지를 검출한다. 에지 검출기(28)는 정지 이미지의 에지를 검출한다. 검출된 에지 신호(29 및 30)는 감산기(31)에서 둘 사이의 차를 구하고, 정지 에지는 정지 에지 디코더(32)에서 디코딩된다. 이동 에지는 이동 에지 검출기(27)에 의해 표현된 신호로부터 직접 이동 에지 디코더(33)로 디코딩된다. 정지 에지 디코딩된 신호(34) 및 이동 에지 디코딩된 신호(35)는 36에서 가산되어 예컨대, 신호의 발생 또는 이미지 시퀀스 또는 비디오 필름에서의 저작권의 소유자를 표시하는 전자 워터마크 신호를 제공한다.
본 발명은 정보를 모든 형태의 기록 매체에 인코딩하는데 사용된다. 여기에는 비디오 테잎, 비디오 디스크, 컴팩 디스크(CD 또는 DVD) 또는 다른 임의의 형태의 비디오 저장 매체가 포함된다. 마찬가지로 본 발명은 비디오 브로드캐스팅 시스템, 비디오 편집 장비, 비디오 모니터링 장비, 텔레비젼, 컴퓨터 또는 비디오 이미지들을 발생시키고 보는데 사용되는 임의의 다른 전자 장비들로 일체화될 수 있으며, 여기에는 비디오 카세트 녹음기 및/또는 셋-탑 박스(settop box)도 포함된다.
본 발명은 예에 의해서만 설명되었으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시예들에 변형이 가해질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 5 내지 8에 나타난 선택적인 실시예에서, 본 발명은 공중의 구매자들이나 멤버들의 활동을 모니터하기 위해 가게 또는 다른 공중 장소 내에 배치될 수 있다. 본 발명은 가령 구매자의 움직임에 관련된 데이터 캡쳐의 자동화 및 선택적으로는 그에 수반하는 전송을 위한 인코딩을 가능케 한다.
도 6은 통상적인 수퍼마켓의 레이아웃을 나타낸다. 구현될 시스템은 입구(102), 체크 아웃(106) 및 출구(104)에 도착하는 고개들을 모니터하기 위해 적절히 배치된 폐쇄회로 텔레비젼(CCTV)으로부터의 실시간 비디오 데이터를 사용한다. 시스템은 고객의 순 도착/떠남 율을 평가하기 위해 비디오 데이터로부터 추출된 정보를 사용하고, 이로부터 언제든지 상점 내부의 고객의 수의 평가치를 유지하고 있다. 이것은 앞서 언급된 영역으로부터의 정보와 함께 시스템이 즉 a) 상점 선반 영역 내 b) 체크 아웃에서의 줄서 있는 고객의 수의 추정치를 유지할 수 있도록 해준다.
추가적으로 체크 아웃에 도달하는 고객의 수 및 더 일찍 상점에 도달하는 고객의 수의 상관 관계는 시스템이 상황에 따라 상점의 예측 모델의 파라미터를 최적화할 수 있도록 해준다. 이 최적화된 예측 모델은 시스템이 필요성이 명백해지기 전에 체크 아웃에 대한 절박한 고객의 요구를 평가하도록 해준다. 이것은 적절한 때에 직원을 재배치 하도록 하여 고객 서비스의 감소를 피할 수 있게 해준다.
시스템으로부터의 출력은 바람직하게 다음과 같은 2개의 주된 형태를 갖는다.
1. 상점의 조건들에 관한 실시간 데이터. 이 데이터는 차례대로
a) 몇몇 감독 영역에 있는 스크린 상에, 또는
b) 라디오 헤드셋을 통해 중계된 유용한 명령어들로서 표현된다. 이러한 명령어들은 명확해야한다. 이 단계에서 상기 명령어들은 많은 체크 아웃들을 오픈또는 닫도록 하는 메시지로 구성된다는 점이 고찰된다.
2. 시스템은 고객들의 도달율 및 그들이 상점 내에 머무르는 시간의 길이에 관한 통계 자료를 만들어 낼 수 있을 것이다. 이 데이터는 전체 직원의 레벨을 계획하는데 적절할 것이며 마케팅 정보의 유용한 소스가 될 것이다.
이미징 장비는 의외적으로 많은 또는 적은 고객 수의 방문을 받은 늘어선 줄의 길이 또는 상점의 영역들을 결정하기 위한 마이크로프로세서와 함께 사용될 수 있다. 이것은 특히 예컨대 체크 아웃에서의 종업원 할당을 예측하는데 유리할 수 있다. 마찬가지로, 시스템은 자동적으로 상점의 특정 영역 또는 특정 통로 또는 디스플레이를 모니터 하도록 구성될 수 있다. 제어 및 해석 소프트웨어를 적응시키므로써, 시스템은 특정 타입의 생산품의 마케팅 또는 위치가 얼마나 인기 있게 또는 인기 없이 수행되고 있는가에 대한 통계적인 평가를 제공하도록 구성된다.

Claims (16)

  1. 정보를 이동 이미지 시퀀스로 인코딩하기 위한 장치로서,
    시퀀스의 이미지 내의 영역을 식별하기 위한 수단, 상기 영역이 이동 또는 정지 영역인지를 결정하기 위한 수단 및 코드를 적어도 상기 이동 이미지 영역으로 삽입하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인코딩 장치.
  2. 인코딩된 이동 이미지 시퀀스로부터 정보를 디코딩하기 위한 장치로서,
    시퀀스의 이미지 내의 영역을 식별하기 위한 수단, 상기 영역이 이동 또는 정지 영역인지를 결정하기 위한 수단 및 적어도 상기 이동 이미지 영역으로부터 코드를 복구하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수단은 이동 및 정지 에지를 식별하기 위해 제공되고, 상기 이동 및 정지 이미지 영역을 나타내는 신호들은 제1 및 제2 채널을 통해 전송되어 코드는 상기 채널 중 하나 또는 둘다에 삽입되거나 상기 채널로부터 복구되는 것을 특징으로 하는 인코딩 또는 디코딩 장치.
  4. 제1항 또는 제1항을 인용하는 제3항에 있어서, 제1 코드가 제1 채널의 신호에 삽입되고, 제2 코드가 상기 제2 채널에 있는 신호들로 삽입되는 것을 특징으로 하는 인코딩 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코드는 동일한 것을 특징으로 하는 인코딩 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 코드들은 서로 다른 것을 특징으로 하는 인코딩 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코드는 이동 이미지 시퀀스의 이동 이미지 영역에 삽입되어, 상기 코드는 이미지 압축에 저항하는 것을 특징으로 하는 인코딩 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 코드는 이동 이미지의 영역에 삽입되어 상기 코드는 저대역 통과 필터링에 저항하는 것을 특징으로 하는 인코딩 장치.
  9. 제1항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코드는 서로 다른 루미넌스(luminance), 크로미넌스(chrominance) 또는 콘트라스트(contrast)를 갖는 영역들 사이의 경계에 삽입되는 것을 특징으로 하는 인코딩 장치.
  10. 실질적으로 본 명세서에 설명되고 도면들을 참조한 것과 같은 장치.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 비디오 녹화, 비디오 브로드캐스팅, 비디오 시청 장치 또는 텔레비젼 수신 또는 셋탑 박스(settop box)에 포함되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 정지 배경 상에서 이동하는 목적물의 이미지를 얻고 이미지화기로부터 멀리 떨어진 위치로 목적물을 나타내는 신호를 전송하도록 구성된 디지털 이미지화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 선택된 시간 인터벌 동안에 목적물의 움직임의 양을 나타내는 표시기를 제공하기 위해 상기 코드를 통계적으로 해석하기 위한 소프트웨어의 제어하에 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항 내지 제9항의 장치를 사용하여 이동 이미지 시퀀스로 정보를 인코딩하거나 이동 이미지 시퀀스로부터 정보를 디코딩하는 방법.
  15. 정보를 일련의 이미지로 인코딩하는 방법으로서,
    상기 일련의 이미지는 제1 이미지 및 그에 이어지는 이미지를 포함하고,
    상기 방법은 에지를 상기 제1 이미지에 위치시키는 단계, 대응하는 에지를 상기 이어지는 이미지에 위치시키는 단계, 상기 제1 및 제2 이미지의 대응하는 에지들의 상대적인 위치들을 비교하여, 그에 의해 상대적으로 정지된 에지 또는 2개의 상대적으로 이동하는 이미지를 식별하는 단계, 제1 코드를 상기 이동 에지에 삽입하는 단계 및 제2 코드를 상기 정지 에지에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인코딩 방법.
  16. 제1항 또는 제4항 내지 제9항을 인용하는 제14항 또는 제15항의 방법에 따라, 비디오 또는 시네마토그래픽(cinematographic) 이미지 또는 일련의 이미지들을 저장하는 매체로서, 코드가 상기 이미지의 선택적인 부분에 삽입되는 것을 특징으로 하는 매체.
KR1020017010189A 1999-02-11 2000-02-11 비디오신호 워터마킹을 위한 장치 및 방법 KR20010102075A (ko)

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