KR20020019563A - 워터마크 검출 - Google Patents

Abstract

의심되는 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 일반적으로, 워터마크는 워터마크 패턴(w)을 주어진 내장 강도(s)를 갖는 신호(p)에 부가함으로서 내장된다("부가적인 내장":q=p+sw). 내장된 워터마크는 그 후에 의심되는 신호와 상관(2, 3)함으로써 검출된다. 최근에는, "증배적인 내장"이 제안되었다[q=p(1+sw)]. 본 발명에 따라서, 증배적으로 내장된 워터마크들은 그것들을 워터마크들과 상관하기 전에 신호를 파워(β)로 상승시킴으로써 검출된다. 파워(β)는 고정될 수도 있고(예를 들면, β=2) 또는 신호의 통계적인 분석(5)으로부터 구해질 수도 있다.

Description

워터마크 검출{Watermark detection}

오디오 및 비디오 자료의 워터마킹은 복제 방지 방안에서 중요한 구성 요소(building block)이다. 워터마크는 컨텐츠 안에 내장되는 정보의 부가적인 일부분이다. 양호하게, 내장된 워터마크는 감지할 수 없으며, A/D 및 D/A 변환에도 불구하고 잔존하고, 압축 기술들에서도 잔존하며, 다양한 신호 처리 알고리즘들에 대항하여 견고하다.

워터마크는 일반적으로 워터마크의 각각의 샘플들에 따라서 상기 신호의 샘플들을 변조함으로서 신호 내에 내장된다. "샘플들"이란 표현은 워터마크가 내장된 도메인 내의 신호값들을 칭한다. 샘플들은, 예를 들면, 오디오 신호의 소리 강도들과 같은 시간적인 변수들, 화상의 휘도값들과 같은 공간적인 변수들 또는 적절한 변환 후의 신호를 나타내는 계수들일 것이다.

신호내에 내장된 워터마크를 검출하기 위한 공지된 방법은 국제 특허 출원 WO-A-99/12347에 개시되어있다. 상기 방법은, 의심되는 신호와 검출될 워터마크를 상관시키는 단계, 및 상관 양이 소정의 임계값을 초과하는 지의 여부를 검출하는단계를 포함한다.

공지된 검출 방법은 "부가적으로 내장된(additively embedded)" 워터마크들을 검출하는데 최적이다. "부가적인 내장(additive embedding)"이라는 표현은 워터마크가 다음과 같은 식에 따라 원래의 신호에 부가된 시스템들을 칭한다.

Q = P + sW

Q는 워터마크 신호이고, P는 원래 신호이고, W는 워터마크이고, s는 내장 강도를 나타낸다. 동일한 검출 방법이 내장 강도가 신호 컨텐츠에 국부적으로 적용된 내장 시스템들에서 또한 사용된다.

Q = P+S(P)W

S(P)는 감지되는 마스크(perceptual mask)를 칭한다.

영상 워터마킹에 대하여 최근에 소개된, 감지되는 마스킹의 특정한 클래스는, 내장된 강도[S(P)]가 신호 자신에 실질적으로 비례할 때 얻어진다:S(P)=sP. 이 "증배 내장(multiplicative embedding)" 방법은 수학적으로 다음처럼 표시된다.

Q = P(1+sW)

의심되는 신호와 워터마크의 직접적인 상관은 증배적으로 내장된 워터마크와 같은 존재를 검출하는 것에 대해 최적이 아니라는 것이 발견되었다.

본 발명은 신호내의 워터마크(watermark)를 검출하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 워터마크를 검출하기 위한 장치의 개략도.

(발명의 목적 및 개요)

본 발명의 목적은, 지각되는 마스크를 사용하여 내장된, 워터마크를 검출하기 위해, 특히, 증배적으로 내장되는 워터마크를 검출하기 위한 향상된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 독립항들에 정의된 것처럼 신호들 내의 워터마크를 검출하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 증배적으로 내장된 워터마크의 존재는 신호와 워터마크를 상관시키기 전에 신호샘플들을 먼저 제곱함으로서 더욱 신뢰성 있게 검출될 수 있다는 것이 발명자들에 의해 발견되었다. 더욱 일반적으로, 지각되는 마스크를 사용하여 내장된 워터마크의 존재는 1과 같지 않은 파워(β)로 의심되는 신호를 상승시킴으로서 검출되어야 한다.

상기 방법 및 장치의 양호한 실시예들은 종속항들에 정의되었다.

도 1에 도시된 장치는, 인덱스(i)가 (디지털 오디오 신호의 시간의 이산 순간들과 같은) 1차원 변수를 나타내거나 또는 (영상의 픽셀들의 공간적인 위치들 또는 변환된 영상의 DCF 또는 DFT 주파수 계수들의 위치들과 같은) 2차원 변수를 나타낼 때, 의심되는 신호(Q)의 샘플들(q_i)을 수신한다. 신호 샘플들(q_i)은 다음과 같은 식에 따라 원래의 신호(Q) 내에 워터마크(W)를 내장함으로써 발생된다.

q_i= p_i(1+sw_i)

p_i는 원래 신호(P)의 샘플들을 나타내고, w_i는 워터마크(W)의 대응하는 샘플들을 나타내고, s는 내장 강도를 나타낸다. 워터마크는 일반적으로 +1 및 -1 값들의 (시간적 또는 공간적)노이즈 패턴이다.

이 장치는 처리 회로(1), 곱셈기(2), 합산 회로(3) 및 임계값 검출기(4)를 포함한다. 처리 회로(1)는 의심되는 신호(Q)의 샘플들(q_i)을 파워(β)로 상승시킨다. 곱셈기(2) 및 합산 회로(3)는 다음과 같은 식에 따라 검출되는 수신된 신호와 워터마크 사이의 상관을 계산하는 상관 회로를 공동으로 구성한다.

N은 워터마크를 구성하는 샘플들의 총수를 나타낸다. 상관 양은 임계값 검출기(4)에 인가되고, 거기서 소정의 임계값과 비교되는 결정 변수(d)로 구성된다. 만일 상관이 상기 임계값을 초과한다면, 워터마크(W)는 의심되는 신호 내에 존재하고, 그렇지 않으면 존재하지 않는다고 말해진다.

본 발명은 샘플들(p_i)이 웨이블 확률 밀도 함수(Weibull probability density function)에 따라서 일반적으로 밀도된다는 가정에 기초한다.

의심되는 샘플들(q_i)이 처리 회로(1)에 의해 상승되는 파워(β)는 상기 웨이블 확률 밀도 함수의 파라미터(β)와 동일하도록 선택된다.

일 실시예에 있어서, 장치는 신호가 실질적으로 모델링 될 수 있다는 가정하에서, 상기 웨이블 확률 밀도 함수의 파라미터(β)를 결정할 수 있는 분석 회로(5)를 포함한다. 파라미터(β)는 그 후에 처리 회로(1)에 인가된다. 그러나, β의 고정된 소정의 값 또한 사용될 수 있다. 양호하게, 상기 값은 1보다 크다.

웨이블 분포(Weibull distribution)의 특별한 경우는, β=2, α=root 2σ인, 파라미터(σ)를 갖는 레일리 밀도(Rayleigh distribution)이다. 따라서, 원래 신호가 레일리 밀도에 의해 모델링될 수 있다는 가정 하에, 최적 검출은 샘플들을 제곱하는 것으로 구성되고, 그 결과로서 워터마크와 상관된다.

DCT 계수들은 웨이블 밀도에 의해 일반적으로 모델링 된다. 레일리 밀도는 푸리에(Fourier) 계수들의 모델링에 특히 적합하다. 그것의 관점에서, DCT 또는 푸리에 도메인에서 워터마킹된 신호들에 대해 고정된 값(β=2)을 사용하는 것이 유리하다.

의심되는 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 방법 및 장치가 공개되었다. 일반적으로, 워터마크는 워터마크 패턴(w)을 주어된 내장 강도(s)를 갖는 신호(p)에 부가함으로서 내장된다("부가적인 내장":q=p+sw). 내장된 워터마크는 그 후에 의심되는 신호와 상관(2, 3)함으로써 검출된다. 최근에는, "증배적인 내장"이 제안되었다[q=p(1+sw)]. 본 발명에 따라서, 증배적으로 내장된 워터마크들은 그것들을 워터마크들과 상관하기 전에 신호를 파워(β)로 상승시킴으로써 검출된다. 파워(β)는 고정될 수도 있고(예를 들면, β=2) 또는 신호의 통계적인 분석(5)으로부터 구해질 수도 있다.

Claims (12)

1. 신호내의 워터마크를 검출하는 방법에 있어서, 상기 방법은,

   - 파워(power)(β)로 상승된 신호를 얻기 위해 1과 같지 않은 파워(β)로 상기 신호의 샘플들을 상승시키는 단계;

   - 상관값을 얻기 위해 파워(β)으로 상승된 상기 신호와 상기 워터마크를 상관시키는 단계, 및

   - 상기 상관값이 소정의 임계값을 초과하는지의 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 신호내의 워터마크를 검출하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 파워(β)은 1 보다 큰 소정값인, 신호내의 워터마크를 검출하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 파워(β)은 β=2인, 신호내의 워터마크를 검출하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호의 적어도 하나의 통계적 특성을 분석하기 위한 단계(5) 및 상기 통계적 특성에 따라 파워(β)을 선택하는 단계를 더 포함하는, 신호내의 워터마크를 검출하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 통계적 특성들은 신호의 평균값(mean value) 및 분산(variance)인, 신호내의 워터마크를 검출하는 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 통계적 특성은 다음과 같은 확률 밀도 함수의 파라미터(β)인, 신호내의 워터마크를 검출하는 방법.
7. 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 장치에 있어서, 상기 구성은,

   - 파워(β)으로 상승된 신호를 얻기 위해 1과 같지 않은 파워(β)으로 상기 신호의 샘플들을 상승시키는 수단(1);

   - 상관값을 얻기 위해 파워(β)으로 상승된 상기 신호와 상기 워터마크를 상관시키는 수단(2, 3), 및

   - 상기 상관값이 소정의 임계값을 초과하는지의 여부를 검출하는 수단(4)을 포함하는, 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 파워(β)는 1 보다 큰 소정값인, 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 파워(β)는 β=2인, 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 신호의 적어도 하나의 통계적 특성을 분석하기 위한 단계(5) 및 상기 통계적 특성에 따라 상기 파워(β)를 선택하는 단계를 더 포함하는, 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 통계적 특성들은 신호의 평균값 및 분산인, 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 적어도 하나의 통계적 특성은 다음과 같은 확률 밀도 함수의 파라미터(β)인, 신호내의 워터마크를 검출하기 위한 장치.