KR20030032411A - 영상의 디지털워터마킹방법 - Google Patents

영상의 디지털워터마킹방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20030032411A
KR20030032411A KR1020010064168A KR20010064168A KR20030032411A KR 20030032411 A KR20030032411 A KR 20030032411A KR 1020010064168 A KR1020010064168 A KR 1020010064168A KR 20010064168 A KR20010064168 A KR 20010064168A KR 20030032411 A KR20030032411 A KR 20030032411A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
watermark
wavelet transform
data
converted
Prior art date
Application number
KR1020010064168A
Other languages
English (en)
Inventor
김선형
Original Assignee
김선형
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김선형 filed Critical 김선형
Priority to KR1020010064168A priority Critical patent/KR20030032411A/ko
Publication of KR20030032411A publication Critical patent/KR20030032411A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/46—Embedding additional information in the video signal during the compression process
    • H04N19/467—Embedding additional information in the video signal during the compression process characterised by the embedded information being invisible, e.g. watermarking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/32—Circuits or arrangements for control or supervision between transmitter and receiver or between image input and image output device, e.g. between a still-image camera and its memory or between a still-image camera and a printer device
    • H04N1/32101—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title
    • H04N1/32144—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title embedded in the image data, i.e. enclosed or integrated in the image, e.g. watermark, super-imposed logo or stamp
    • H04N1/32149—Methods relating to embedding, encoding, decoding, detection or retrieval operations
    • H04N1/32154—Transform domain methods
    • H04N1/3217—Transform domain methods using wavelet transforms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/32—Circuits or arrangements for control or supervision between transmitter and receiver or between image input and image output device, e.g. between a still-image camera and its memory or between a still-image camera and a printer device
    • H04N1/32101—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title
    • H04N1/32144—Display, printing, storage or transmission of additional information, e.g. ID code, date and time or title embedded in the image data, i.e. enclosed or integrated in the image, e.g. watermark, super-imposed logo or stamp
    • H04N1/32149—Methods relating to embedding, encoding, decoding, detection or retrieval operations
    • H04N1/3232—Robust embedding or watermarking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/136—Incoming video signal characteristics or properties
    • H04N19/14—Coding unit complexity, e.g. amount of activity or edge presence estimation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/63—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding using sub-band based transform, e.g. wavelets

Abstract

본 발명은 웨이브릿 변환및 에지마스킹 알고리즘, 카오스시퀀스및 PN코드등을 이용한 영상의 디지털 워터마킹방법인 바, 즉 컴퓨터를 이용하여 의미있는 워터마크를 영상에 비가시적으로 삽입하면서 워터마크가 외부 공격, 즉 압축, 필터링및 절당등에 의해 손상되지 않도록 영상을 디지털 워터마킹하는 방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 원래의 영상을 에지마스킹 알고리즘에 의해 변환된 영상을 이산웨이브릿 변환하여 적절한 에지마스킹 데이터를 추출하는 제 1 추출단계, 원래의 영상을 바로 이산웨이브릿 변환하는 제 1 변환단계, 일반 영상의 워터마크를 이산웨이브릿 변환을 이용하여 변환하는 제 2 변환단계, 상기 이산웨이브릿 변환에 의해 변환된 영상을 상기 일반영상의 워터마크와 합치는 합침단계, 상기 합쳐진 영상을 웨이브릿 역변환하여 워터마크가 삽입된 영상을 생성하는 생성단계, 상기 워터마크가 삽입된 이미지를 웹상에 전송을 위한 바이너리 데이터로 변환되는 제 3 변환단계, 상기 변환된 바이너리 데이터에 PN 코드를 삽입하는 제 1 삽입단계, 상기 웹상에 수신을 위한 스프레드된 이미지를 배타적 논리합기법을 적용한 PN 코드를 삽입하는 제 2 삽입단계, 상기 PN 코드 삽입을 통한 바이너리 데이터로 재변환되는 재변환단계, 상기 재변환된 바이너리 데이터에서 워터마크 삽입된 이미지로 변환되는 제 4 변환단계, 워터마크의 추출을 위한 공격당한 영상에 대한 이산 웨이브릿 변환하는 제 5 변환단계, 상기 이산 웨이브릿 변환에 의해 변환된 워터마크 삽입된 영상에서 각 대역에 위치한 워터마크를 추출하는 제 2 추출단계, 이 제2 추출단계에서 얻어진 워터마크시퀀스로부터 복원하는 복원단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

영상의 디지털워터마킹방법{A DIGITAL WATERMAKING METHOD}
본 발명은 컴퓨터를 이용하여 영상을 디지털 워터마킹하는 방법에 관한 것으로, 특히 워터마크를 영상에 비가시적으로 삽입하면서 워터마크가 외부공격(압축, 필터링, 재크기, 회전, 잡음 및 절단)등에 의하여 손상되지 않도록 하기 위해 이산웨이브릿 변환및 에지마스킹 알고리즘, 카오스시퀀스및 PN코드를 이용하여 영상을 디지털 워터마킹하는 방법에 관한 것이다.
보통, 디지틀 워터마킹기술은 다양한 영상에 대하여 강인성, 비가시성, 안정성, 효율성 등 여러 가지 측면(요구조건과 기준)을 고려해서 설계해야 한다. 단기간동안 많은 관심을 받아온 기술의 특성상 다양한 분야에서 제안된 많은 기술들이 존재하는 반면 기술의 안전성 및 평가에 관한 연구는 부족하기 때문에, 제안된 기술들에 대한 정형화된 평가가 어려운 실정이다. 따라서 압축, 필터링, 재크기, 회전, 잡음 및 절단등 워터마크 기술의 다양한 평가기준에 만족하고 무감지성, 강인성, 기밀성, 그리고 디지틀 콘텐츠 유통의 안정성을 보장하는 디지털 워터마킹하는 방법인 것이다.
정보통신기술의 급격한 발달에 따라 점차 데이터의 형태는 아날로그 형태에서 처리가 손쉬우며 고품질의 디지털 형태로 변화하고 있으며, 특히 컴퓨터 그래픽 분야, 디지털도서관 및 전자북, 전자카탈로그, 상업사진 등과 같은 응용분야에서 디지털정보의 중요성은 날로 증대되고 있다. 이러한 디지털정보 중 텍스트정보와 정지영상정보는 현재 전세계에 널리 보급된 인터넷을 통한 가상시장에서 유통되고 있으며, 비디오 및 오디오 전송매체의 확산으로 점차 오디오, 비디오의 인터넷전송이 활발해지고 있다. 그런데, 이러한 텍스트, 이미지, 비디오, 사운드 등의 멀티미디어 디지털정보는 다량의 복사가 가능하며, 복사 후 원본과 동일하게 유지되므로 누구든지 인터넷을 통해 저자의 동의 없이 복사, 배포할 수 있는 문제점을 가지고 있다.
이러한 디지털정보의 저장이나 변환의 편리성, 대량 복제성 및 유통성으로 인한 가상공간에서의 지적재산권의 침해는 날로 그 문제가 심각해지고 있어, 디지털정보의 원소유자의 지적재산권을 불법 사용자들의 불법복제 및 배포로부터 보호하기 위한 디지털 영상정보의 각종 보안조치들이 개발되고 있다. 현재 개발된 보안조치로는 암호화, 디지털 워터마킹, 시스템 보안장치등이 있다.
워터마킹(또는 디지털 지문)은 네트워크상에서 사용가능한 상태로 널리 분포, 유통되고 있는 지적재산권의 보호대상이 되는 자료에 대해 원데이터에 추가적인 정보를 삽입하여 정보를 보호하기 위한 기법으로 가시적 워터마킹(visible watermarking)방법과 비가시적 워터마킹(invisible watermarking)방법으로 크게 대별할 수 있다. 상기 가시적 워터마킹에서는 원본에다 저작권 정보를 덧입히는 형태이므로 대체로 사용자가 무단으로 저작권정보를 지울 수 없지만, 원본의 가치가 보존되기 어렵다. 상기 비가시적 워터마킹은 눈에 보이지 않기 때문에 원본을 훼손시키지 않으면서도 저작권 침해자를 체크할 수 있다는 장점이 있으나, 영상에 전자적인 조작을 가하기 때문에 원래 영상의 변형에 따른 손상문제가 있어 개선된 워터마킹 기술개발이 본 기술분야에서 절실히 요구되어 왔다.
통상, 워터마크(또는 디지털 지문)는 텍스트, 그림, 영상 비디오, 오디오 등의 멀티미디어 저작물에 육안으로는 식별이 불가능한 "마크(디지틀 신호)"를 집어넣어 저작권 소유자의 허락없이 저작물을 복사, 배포, 재판매하는 행위를 방지하는 기술로서, 디지털 신문, 잡지, 디지털 도서관, 전자박물관, 주문형 비디오, 주문형 오디오, 웹 TV 및 디지털 라디오의 프로그램 등의 제품과 공문서의 인증기능 등에 사용되기 때문에 최근 빠르게 연구가 확산되고 있다.
지금까지 개발된 워터마크를 삽입하는 방법으로는 공간영역법(spatial domain method), 주파수영역법(frequency domain method) 및 스프레드 스펙트럼 방법(spread spectrum method)등이 있다. 이들 중에서 우선, 공간영역법은 공간적 측면에서 볼 때 화면의 화소값에 미세한 변화를 부가하는 워터마크시퀀스로 사용하는 방법이나, 워터마크의 삽입이 손쉬운 대신에 손실압축(lossy compression)및 필터링과 같은 공격에 약하다는 단점이 있다.
또한, 주파수영역법은 디지털 형태의 테이터를 주파수 성분의 아날로그 신호로 변환하고, 같은 변환방법으로 워터마크를 변환하여 삽입하는 기술로서 이산코사인변환(DCT), 고속프리에변환(FFT) 또는 웨이브렛 변환을 이용하여 변환을 하게 된다. 이 방법은 삽입된 워터마크의 계수들이 데이터 전 영역에 걸쳐 분포하므로 삭제가 어렵지만, 계수 값에 따라 이미지의 찌그러짐 현상과 같은 이미지 손실이 일어나는 문제점이 있다.
그 밖에 최근에 가장 관심을 끌고 있는 스프레드 스펙트럼 커뮤니케이션은 워터마크를 그림이나 소리의 주파수 공간에서 스프레드 스펙트럼 방식을 사용하여 뿌려주는 방식으로 영상의 이산코사인변환 과정에서 주파수 분석을 한 다음 영상변환 매트릭스에서 중요한 주파수부분(perceptual mask 방식)에 표시를 한다. 이 방식은 주파수 형태로 변환시키는 점에서는 주파수영역법과 같지만 주파수를 넓게 퍼뜨리는 CDMA 기술을 부분적으로 응용한 점에서 다르다. 그러나, 이 방식은 JPEG이나 복사, 스캐닝, 축/확대 등의 조작과정에서 어느 정도의 손상을 피할 수 있으나, 데이터의 압축과정에서 아직 완전하지 못하다는 단점이 있다.
본 발명은 컴퓨터를 이용하여 공격(데이터 압축과 필터링등)에 대해 강하면서도 추출이 용이하도록 발명한 것으로, 현재 영상 압축에 많이 사용되는 JPEG 압축 과정과 동영상 압축에 사용되는 MPEG에도 손상되지 않는 영상의 디지털 워터마킹 방법을 제공하는데 궁극적 목적이 있으며, 이를 위해 웨이브릿 변환 및 에지 알고리듬, 카오스시퀀스, PN 코드를 이용하여 영상을 디지털 워터마킹하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1 은 필터뱅크에 의한 이산 웨이브릿 변환및 이산 웨이브릿 역변환의 개요를 도시해 놓은 흐름도,
도 2 는 이산 웨이브릿 변환후 이미지의 계수분포를 나타낸 도면,
도 3 은 본 발명에 관한 영상의 디지털 워터마킹 삽입과정을 설명하기 위한 도면,
도 4 는 본 발명에 관한 영상의 디지털 워터마킹 검출과정을 설명하기 위한 도면,
도 5 는 본 발명에 관한 영상의 디지털 워터마킹 검출과정의 예를 설명하기 위한 도면,
도 6 은 본 발명의 이산 웨이브릿 변환및 에지알고리즘, 카오스시퀀스, PN 코드등을 이용한 영상의 디지털 워터마킹삽입, 생성, 위치정보 추출방법의 실시예의 흐름도,
도 7 은 본 발명의 이산 웨이브릿 변환및 에지알고리즘, 카오스시퀀스, PN 코드등을 이용한 영상의 디지털 워터마킹 추출방법의 실시예의 흐름도,
도 8 은 본 발명의 영상의 디지털 워터마킹을 이용한 콘텐츠 상거래보호방법의 실시예의 흐름도,
도 9 는 본 발명의 영상의 디지털 워터마킹을 이용한 하드카피방법의 실시예의 흐름도,
도 10 은 본 발명의 영상의 디지털 워터마킹을 이용한 상거래 유통방법의 실시예의 흐름도이다.
♠도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
1 - 6 : 분해필터
10 : 클라이언트 11 : 서버
12 : 컨텐츠서버 13 : 컨텐츠사용자
14 : 컨텐츠제공자
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원래의 영상을 에지마스킹 알고리즘에 의해 변환된 영상을 이산웨이브릿 변환하여 적절한 에지마스킹 데이터를 추출하는 제 1 추출단계, 원래의 영상을 바로 이산웨이브릿 변환하는 제 1 변환단계, 상기 제 1 추출단계에서 얻어진 데이터의 위치와 계수값을 워터마크의 삽입위치로 사용하고 일반 영상의 워터마크를 이산웨이브릿 변환을 이용하여 변환하는 제 2 변환단계, 상기 이산웨이브릿 변환에 의해 변환된 영상을 상기 일반영상의 워터마크와 합치는 합침단계, 상기 합쳐진 영상을 웨이브릿 역변환하여 워터마크가 삽입된 영상을 생성하는 생성단계, 상기 워터마크가 삽입된 이미지를 웹상에 전송을 위한 바이너리 데이터로 변환되는 제 3 변환단계, 상기 변환된 바이너리 데이터에 PN 코드를 삽입하는 제 1 삽입단계, 상기 웹상에 수신을 위한 스프레드된 이미지를 배타적 논리합기법을 적용한 PN 코드를 삽입하는 제 2 삽입단계, 상기 PN 코드 삽입을 통한 바이너리 데이터로 재변환되는 재변환단계, 상기 재변환된 바이너리 데이터에서워터마크 삽입된 이미지로 변환되는 제 4 변환단계, 워터마크의 추출을 위한 공격당한 영상에 대한 이산 웨이브릿 변환하는 제 5 변환단계, 상기 이산 웨이브릿 변환에 의해 변환된 워터마크 삽입된 영상에서 각 대역에 위치한 워터마크를 추출하는 제 2 추출단계, 이 제 2 추출단계에서 얻어진 워터마크시퀀스로부터 복원하는 복원단계로 구성된 것을 그 특징이 있다.
본 발명은 손실압축및 기타 이미지 프로세싱에 대해서 워터마크의 보존성이 높아, 종래의 방법에서는 적용하지 못한 영상에 대한 워터마킹 방법으로 적합한 것이다. 따라서, 본 발명에서는 다음과 같은 요건들, 즉 워터마크는 지우는 것이 어렵거나 불가능해야 한다. 상기 워터마크는 이미지압축, 절단, 디더링(dithering), 재-양자화(requantization), 스케일링과 같은 영상 처리작업 후에도 존재해야 하고, 비가시적인 워터마크를 삽입했을 때 영상에 주는 영향이 미세해야 하며, 저작권자 이외에는 다른 사람이 발견할 수 없어야 한다는 요건들을 만족시키는 영상의 디지털 워터마킹 기술이 요구되고 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 4 는 본 발명에 관한 영상의 디지털 워터마킹 삽입과정과 검출과정을 설명하기 위한 것으로, 도 3 에 도시된 원래의 영상 또는 원래 이미지(20)를 에지마스킹 알고리즘에 의해 변환된 영상을 이산웨이브릿 변환(23 : DWT)하고 드레솔드하여 적절한 에지마스킹 데이터를 추출하는 제 1 추출단계이고, 상기 에지마스킹 알고리즘은 소벨연산(21)과 에지이미지(22)에 의한다. 상기 원래의 영상(20)을 바로 이산웨이브릿 변환(24)하는 제 1 변환단계이다.
상기 이산웨이브렛 변환(23, 24 :DWT)은 고속웨이브렛 변환인 필터뱅크를 사용하여 영상을 변환시키는 것이 바람직한 바, 이는 고전적인 2 채널 서브밴드 코딩과 피라미드 알고리즘을 이용하며, 역변환을 위한 필터뱅크를 이용한 고속웨이브렛 변환은 도 1 에 도시된 바와 같다.
즉, 필터뱅크에 의한 이산 웨이브릿 변환으로 서브밴드는 도 1 에 도시된 바와 같이 입력영상을 고주파수와 저주파수로 분해하는 분해필터(HF, LF : 1 - 6)를 사용하여 상기 영상을 계속 저주파수와 고주파수대역으로 분해해나가면 저주파수 성분이 어느 한 영역으로 모인다. 차후에 이를 다시 필터뱅크에 의한 이산 웨이브릿 역변환시킨다.
그리고, 이산 웨이브릿 변환(DWT)후 이미지의 계수분포는 도 2 에 도시된 바와 같이 원래 이미지를 이산 웨이브릿 변환하여 대역별 방향성분을 나타내고 있는 바, 이는 LLm 은 저주파영역, HLm 은 수평영역, LHm 은 수직영역, 그리고 HHm 은 대각영역을 나타낸다. 도 2 (A)에 도시된 원래 이미지는 그레이이고, 도 2 (B)에 도시된 원래 이미지는 컬러로서 R, G, B 이다. 본 발명에서 영상의 디지털 워터마킹방법은 이미지를 원 데이터로 사용하고, 삽입하는 워터마크로 일반적인 영상을 사용하여 '마크'의 생성이 용이하도록 되어 있다.
상기 제 1 추출단계에서 얻어진 데이터의 위치와 계수값을 워터마크의 삽입위치로 사용하고 일반 영상의 워터마크를 이산웨이브릿 변환을 이용하여 변환하는 제 2 변환단계이고, 이는 임계치설정을 통해 예컨데 '가' 문자가 위치, 계수및 데이터추출(26)을 하고, 전체가 위치, 계수및 데이터추출(27)을 한다.
상기 이산웨이브릿 변환에 의해 변환된 영상을 상기 일반영상의 워터마크와 합치는 합침단계이고, 상기 합쳐진 영상을 웨이브릿 역변환(29 :IDWT)하여 워터마크가 삽입된 영상을 생성하는 생성단계이다. 상기 워터마크가 삽입된 이미지를 웹상에 전송을 위한 바이너리 데이터(18)로 변환되는 제 3 변환단계이고, 상기 변환된 바이너리 데이터에 PN 코드(19)를 삽입하는제 1 삽입단계이다. 상기 웹상에 수신을 위한 스프레드된 이미지를 배타적 논리합기법을 적용한 PN 코드를 삽입하는 제 2 삽입단계이고, 상기 PN 코드 삽입을 통한 바이너리 데이터로 재변환되는 재변환단계이며, 상기 재변환된 바이너리 데이터에서 워터마크 삽입된 이미지로 변환되는 제 4 변환단계이다.
도 5 에 도시된 바와 같이 워터마크의 추출을 위한 공격당한 영상(30)에 대한 이산 웨이브릿 변환(31)하는 제 5 변환단계이고, 상기 이산 웨이브릿 변환에 의해 변환된 워터마크 삽입된 영상에서 각 대역에 위치한 워터마크(33)를 추출하는 제 2 추출단계이며, 이 제 2 추출단계에서 얻어진 워터마크시퀀스로부터 복원하는 복원단계로 되어 있다.
한편, 원래의 영상에서 워터마크가 삽입된 합성 영상을 얻고자 하는 경우에는, 스케일링 파라미터인 α 를 이용하여 원래 영상과 워터마크사이를 조절하게 되는 바, 본 발명에서는 원래 영상에서 워터마크가 삽입된 합성된 영상을 얻고자 할 경우 항상 역반환이 가능하고, 모든 상황에 적용하기가 용이한 vi' = vi(1+αi wi) 의 방법을 이용할 수 있어 변환행렬과 역변환행렬을 사용한다. 상기 α는 스케일변수 즉, 가중치이며 워터마크 w 를 주파수 계수값 v 에 삽입함으로 v' 을 얻을 수있다.
따라서, 본 발명은 현재 영상압축에 많이 사용되는 JPEG, BMP 압축과정과 동영상 압축에 사용되는 MPEG에도 손상되지 않도록 하기 위해 웨이브릿 변환및 에지마스킹 알고리즘, 카오스시퀀스및 PN 코드를 이용한 것이다.
도 6 은 본 발명의 이산 웨이브릿 변환및 에지마스킹 알고리즘, 카오스시퀀스, PN 코드등을 이용한 영상의 디지털 워터마킹삽입방법및 생성방법, 위치정보 추출방법의 실시예의 흐름도인 것으로, 먼저 워터마크 삽입방법은 원영상을 입력하고 DWT 변환하며 추출된 정보에 워터마크 삽입하며, IDWT 하여 워터마크 삽입된 영상으로 한다. 워터마크 생성방법은 의미있는 영상을 입력하고, 시퀀스화와 PN 코도화한 다음 워터마크를 생성한다. 상기 위치정보 추출방법은 원영상을 입력하고 에지마스킹 알고리즘, 에지영상및 DWT를 통해 '가' 의 정보(위치및 계수)를 추출한다.
본 발명의 이산 웨이브릿 변환및 에지마스킹 알고리즘, 카오스시퀀스, PN 코드등을 이용한 영상의 디지털 워터마킹 추출방법의 실시예의 흐름도(도 7 참조)로서, 워터마크 삽입된 영상이고, '가' 추출정보로 부터 워터마크 추출하며 PN 코드화하므로, 컨텐츠 자체 비밀성을 제공하여 워터마크 시퀀스를 추출하고 의미있는 영상을 추출한다.
상기와 같은 워터마킹 방법을 수행하기 위해서는, 하드웨어환경으로 IBM PC 펜티엄Ⅲ와 이미지 입력수단으로 스캐너등이 제공되고, 상기 방법을 수행하는 소프트웨어환경으로는 비쥬얼C++ 을 이용하여 작성된 C 언어코드에 의해 제공하게 된다. 즉, 영상의 디지털 워터마킹을 이용한 컨텐츠 상거래보호방법의 실시예(도 8참조)로서 클라이언트(10)와 서버(11)가 상호연결되는 컨텐츠 상거래 보호알고리즘인 바, 이는 제공 방법으로 DES, RSA, HASHING 기법을 도입하여 공개키와 같은 키를 컨텐츠및 이미지뷰와 함께 전송하고, 요청방법으로 전자상거래 인증방법을 사용하고 요청시 오프라인으로 본인 확인한다.
따라서, 영상의 디지털 워터마킹을 이용한 상거래 유통방법의 실시예로서 도 10 와 같이 컨텐츠서버(12), 다수의 컨텐츠사용자(13)및 컨텐츠제공자(14)사이에서 이루어지고 있다. 상기 컨텐츠서버(12)는 금융기관이 접속되는 한편 상기 컨텐츠사용자(13)와의 사용자인증과 사용내역 + 결제정보수집하고, 컨텐츠제공자(14)와의 결제대금정산과 사용내역제공한다.
상기 컨텐츠사용자(13)는 슈퍼배포로서 사용자간의 자유로운 복사, 배포및 이메일을 통한 전달이고, 상기 컨텐츠제공자(14)와의 온라인, 오프라인을 통한 디지털박스 배포한다. 상기 컨텐츠제공자(14)는 컨텐츠와 사용규칙을 공표자를 이용한 디지털박스 생성한다.
본 발명의 방법에 따라 삽입된 워터마크가 부정사용자에 의한 공격으로부터 강인한지를 판단하기 위해 공격, 즉 JPEG 손살압축, 필터링, 재크기, 회전, 잡음및 절단등에 대한 워터마크의 보존성을 시험할 수 있다. 최종적인 시험결과는 영상의 객관적인 비교를 위하여 상관 분석(유사도)과 최대 신호대 잡음비(PSNR : PEAK SIGNAL TO NOISE RATIO)를 통하여 워터마크의 강인함을 판단하는 바, 상관도는 추출 전의 워터마크(W)와 추출후의 워터마크(W')의 분석을 통하여 측정할 수 있다.
또한, 영상의 객관적인 비교를 위하여 PSNR 의 측정을 통하여 비교하고, 상기 상관도와 PSNR 은 다음과 같이 정의한다.
여기서, f(i,j)및 f(i,j)는 원영상및 워터마크가 삽입된 영상의 피셀값을 나타내고, N 은 영상의 크기를 나타낸다.
도 9 는 본 발명의 영상의 디지털 워터마킹을 이용한 하드카피방법의 실시예의 흐름도로서, 먼저 하드카피는 컨텐츠 제공받은 클라이언트가 컬러(R.G.B)가 CMYK로 변환, 워터마크 가시화및 비가시화 알고리즘 적용하므로 프린터로 전송하고, 워터마크가 표시된 하드카피와 워터마크가 내장된 하드마크가 된다.
워터마크 인증은 워터마크가 내장된 하드카피가 PN코드 적용으로 디스플레이 장비에 워터마크만 현시되고, 이때 인증된 디스플레이장비를 사용한다.
(실시예 1)
영상을 각종 공격한 후 워터마크의 보존성 대한 평가
워터마킹의 강인성을 평가하기 위하여 다양한 시퀀스로 의미있는 워터마크가 삽입된 영상에 가해질 수 있는 영상처리나 고의적인 왜곡등 다양한 공격을 통해 손상된 영상들에 대하여 시험한다. 이 시험결과, 다양한 공격이후에도 워터마크의 추출이 가능함을 확인할 수 있고, 추출된 워터마크의 유사도를 표 1 에 나타난다.
임계값 5 와 10에서의 보존성에 대한 비교평가
중요한 계수는 임계값 5 일 때도 카오스 시퀀스가 전체적으로 높은 유사도를 보이고, 너무 많은 계수에 워터마크를 삽입하는 것은 좋지 않음을 보여준다. 또한, 영상의 웨이브릿 변환후 계수값중 10 이상의 임계값에 워터마크를 삽입후 각종 공격을 가하고 유사도를 측정하여 비교한다. 각종공격 형태에서 잡음은 워터마크가 삽입된 영상에 30% 균등한 잡음을 추가한 영상이고, 압축은 통상의 영상인 경우 압축하지 않은 BPM 파일은 데이터 전송시 파일의 용량이 크기 때문에 전송전에 압축을 한다.
전술한 바와 같이 워터마크는 어떠한 영상처리후에도 보존되어야 하므로 손실 압축후에도 문제가 없어야 상업적으로 이용가능하다. 따라서, 워터마크의 강력한 보존성을 시험하기 위해 손실압축인 JPAG 의 상기 압축은 q = 3 으로 압축한 영상, 공모는 5 개의 다른 워터마크를 영상에 각각 삽입하고 평균을 구한 다음 만든 단일영상, 절단은 워터마크가 삽입된 영상의 중앙을 절단하여 원래 영상의 중앙에삽입한 영상, 재크기는 워터마크가 삽입한 영상을 2 배 확대한 뒤 다시 원영상의 크기로 복원한 영상이다.
따라서, 상기 결과들로부터 본 발명의 워터마크는 결과에서 보는 바와 같이 모든 공격에서 고르게 높은 유사도를 나타낸다.
(실시예 2)
최대신호대잡음비(PSNR)를 이용한 비가시성 시험결과 측정
시험결과 각 시퀀스별로 다양한 결과를 나타내는 바, 하기 식에서 괄호안의 숫자는 해당 임계치 이상의 중요한 계수의 개수를 나타낸다. 영상의 객관적인 비교를 위하여 PSNR 은 하기 식으로 주어지는 최대신호대잡음비를 사용하고, 추출된 워터마크의 유사도를 표 2 에 나타난다.
원래의 워터마크 w 와 w' 의 유사도를 구함으로서 워터마크의 유효성을 측정한다. 이 두 값들간에 유사성을 측정함으로써 소유권 인증의 가부를 결정할 수 있다. 검출된 워터마크가 원래의 워터마크와 정확히 일치한다면 유사성는 n½ 의 값을 갖고 원래의 워터마크와 일치하지 않으면 N(0,1)인 정규분포를 갖는 작은 값을 갖는다. 여기서 n 은 워터마크의 개수이다.
상기 결과들로부터 본 발명의 워터마크는 결과에서 보는 바와 같이 워터마킹들이 가져야하는 기본적인 요구조건인 비가시성을 측정하는 PSNR 이 다른 시퀀스들과 같이 40dD 이상으로 영상의 비가시성을 충분히만족시킴을 알 수 있다.
(실시예 3)
본 발명의 영상의 디지털 워터마킹의 최종 평가
도 4 에 도시된 바와 같이, 영상의 디지털 워터마킹평가에 사용된 워터마킹 영상은 의미있는 워터마크 영상에 대한 8 비트 바이너리시퀀스 데이터에 대한 대역확산기법을 적용하여 PN 코드와 함께 워터마크시퀀스를 생성하고, 이를 정해진 위치에 삽입하는 알고리즘으로 가장 중요하다고 생각되어지는 영상의 인접한 부분에 최적의 워터마크 삽입하므로, 매우 높은 유사도를 나타내어 워터마크의 강인성과 기밀성, 그리고 디지털컨텐츠 유통의 안정성을 보장하는 성공적인 영상 삽입방법인 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 웨이브릿 변환과 에지마스킹 알고리즘, 카오스시퀀스 PN 코드등을 이용한 영상의 디지털 워터마킹 방법에 의하면, 각종 공격및 기타 이미지프로세싱에 대하여 워터마크의 추출이 모두 가능하여 워터마크의 보존성과 비가시성이 높음을 알수 있음으로, 웨이브릿 변환, 에지마스킹 알고리즘, 카오스시퀀스및 PN 코드등을 사용한 본 발명은 종래 방법에서 적용하지 못한 영상에 대한 워터마크방법으로 적합한 장점이 있다.
본 발명은 워터마킹의 평가기준을 고려하고 워터마크에 암호화시퀀스를 이용하고 추출된 중요계수중 에지마스킹 성분의 위치데이터를 이용하여 최적의 위치에 삽입하므로 강인성, 무감지성, 비가시성등 여러가지 측면을 고려한 신뢰할 수 있는 방법임을 여러가지 공격에 대한 시험결과로써 본 발명의 타탕함을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 원래의 영상을 에지알고리즘에 의해 변환된 영상을 이산웨이브릿 변환하여 적절한 에지데이터를 추출하는 제 1 추출단계,
    원래의 영상을 바로 이산웨이브릿 변환하는 제 1 변환단계,
    상기 추출단계에서 얻어진 데이터의 위치와 계수값을 워터마크의 삽입위치로 사용하고 일반 영상의 워터마크를 이산웨이브릿 변환을 이용하여 변환하는 제 2 변환단계,
    상기 이산웨이브릿 변환에 의해 변환된 영상을 상기 일반영상의 워터마크와 합치는 합침단계,
    상기 합쳐진 영상을 웨이브릿 역변환하여 워터마크가 삽입된 영상을 생성하는 생성단계,
    상기 워터마크가 삽입된 이미지를 웹상에 전송을 위한 바이너리 데이터로 변환되는 제 3 변환단계,
    상기 변환된 바이너리 데이터에 PN 코드를 삽입하는 제 1 삽입단계,
    상기 웹상에 수신을 위한 스프레드된 이미지를 배타적 논리합기법을 적용한 PN 코드를 삽입하는 제 2 삽입단계,
    상기 PN 코드 삽입을 통한 바이너리 데이터로 재변환되는 재변환단계,
    상기 재변환된 바이너리 데이터에서 워터마크 삽입된 이미지로 변환되는 제 4 변환단계,
    워터마크의 추출을 위한 공격당한 영상에 대한 이산 웨이브릿 변환하는 제 5 변환단계,
    상기 이산 웨이브릿 변환에 의해 변환된 워터마크 삽입된 영상에서 각 대역에 위치한 워터마크를 추출하는 제 2 추출단계,
    이 제 2 추출단계에서 얻어진 워터마크시퀀스로부터 복원하는 복원단계로 구성된 것을 특징으로 하는 영상의 디지털워터마킹방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시퀀스로 변환된 일반 영상의 워터마크 데이터는 상기 웨이브릿 변환된 영상데이터와 제 1 변환단계에서 얻어진 데이터의 위치와 계수값을 워터마크의 삽입위치로 사용되는 것을 특징으로 하는 영상의 디지털워터마킹방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 웨이브릿 변환은 컴퓨터의 연산을 줄이기 위해 고속 웨이브릿 변환인 필터뱅크를 사용한 것을 특징으로 하는 영상의 디지털워터마킹방법.
KR1020010064168A 2001-10-18 2001-10-18 영상의 디지털워터마킹방법 KR20030032411A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010064168A KR20030032411A (ko) 2001-10-18 2001-10-18 영상의 디지털워터마킹방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010064168A KR20030032411A (ko) 2001-10-18 2001-10-18 영상의 디지털워터마킹방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20030032411A true KR20030032411A (ko) 2003-04-26

Family

ID=29565159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010064168A KR20030032411A (ko) 2001-10-18 2001-10-18 영상의 디지털워터마킹방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20030032411A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104252694A (zh) * 2014-10-17 2014-12-31 苏州工业职业技术学院 一种基于dwt的图像水印嵌入方法及提取方法
CN115052078A (zh) * 2022-05-27 2022-09-13 武汉兴图新科电子股份有限公司 一种基于数字水印技术的高保密网络摄像机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999001980A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 Kowa Co., Ltd. Electronic watermarking method and method of extracting watermark information
JPH1132200A (ja) * 1997-07-09 1999-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透かしデータ挿入方法及び透かしデータ検出方法
US5915027A (en) * 1996-11-05 1999-06-22 Nec Research Institute Digital watermarking
KR20000018063A (ko) * 2000-01-07 2000-04-06 김주현 웨이브렛 변환의 분해 특성을 이용한 오디오 워터마크 방법
KR20010079788A (ko) * 1998-09-10 2001-08-22 이상기 웨이브렛 변환 및 이산 코사인 변환을 이용한 디지털이미지의 워터마킹 방법
KR100389857B1 (ko) * 1998-07-01 2003-07-04 삼성전자주식회사 워터마킹을 사용하여 시그니쳐 영상을 기록하고 복원하는 디지털 영상 코딩/디코딩장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5915027A (en) * 1996-11-05 1999-06-22 Nec Research Institute Digital watermarking
WO1999001980A1 (en) * 1997-07-02 1999-01-14 Kowa Co., Ltd. Electronic watermarking method and method of extracting watermark information
JPH1132200A (ja) * 1997-07-09 1999-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透かしデータ挿入方法及び透かしデータ検出方法
KR100389857B1 (ko) * 1998-07-01 2003-07-04 삼성전자주식회사 워터마킹을 사용하여 시그니쳐 영상을 기록하고 복원하는 디지털 영상 코딩/디코딩장치 및 방법
KR20010079788A (ko) * 1998-09-10 2001-08-22 이상기 웨이브렛 변환 및 이산 코사인 변환을 이용한 디지털이미지의 워터마킹 방법
KR20000018063A (ko) * 2000-01-07 2000-04-06 김주현 웨이브렛 변환의 분해 특성을 이용한 오디오 워터마크 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104252694A (zh) * 2014-10-17 2014-12-31 苏州工业职业技术学院 一种基于dwt的图像水印嵌入方法及提取方法
CN115052078A (zh) * 2022-05-27 2022-09-13 武汉兴图新科电子股份有限公司 一种基于数字水印技术的高保密网络摄像机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Su et al. Digital watermarking of text, image, and video documents
JP4767927B2 (ja) デジタル信号の保護を容易にする方法
Podilchuk et al. Digital watermarking: algorithms and applications
JP3522056B2 (ja) 電子的すかし挿入方法
US6975733B1 (en) Watermarking of digital images using wavelet and discrete cosine transforms
Chandramouli et al. Digital watermarking
Hadmi et al. A robust and secure perceptual hashing system based on a quantization step analysis
KR20010079788A (ko) 웨이브렛 변환 및 이산 코사인 변환을 이용한 디지털이미지의 워터마킹 방법
Nasereddin Digital watermarking a technology overview
KR100289365B1 (ko) 웨이브렛 변환 및 이산 코사인 변환을 이용한 디지털 영상이미지의 워터마킹방법
Mehta et al. Digital image watermarking: A review
Terzija Robust digital image watermarking algorithms for copyright protection.
Cho et al. Enhancement of robustness of image watermarks embedding into colored image, based on WT and DCT
KR20030032411A (ko) 영상의 디지털워터마킹방법
Shukla et al. A review on digital watermarking techniques, applications, and attacks
Chang et al. A feature-oriented copyright owner proving technique for still images
Singhal et al. Digital watermarking algorithms: a review
Aroge Watermarking techniques for protecting intellectual properties in a digital environment
KR100285077B1 (ko) 웨이브렛 변환 및 이산 코사인 변환을 이용한 칼라이미지의 디지털 워터마킹 방법
Jaggi Block based Digital Watermarking using Singular Value Decomposition for Digital Image Processing
Potdar et al. A Quantization Based Robust Image Watermarking Algorithm in Wavelet Domain
Abdel-Majeed et al. Biometric Signature Based Watermark for the Proof of Ownership and Document Authentication
Al-Nu aimi et al. Robust self embedding watermarking technique in the DWT domain for digital colored images
Chikouche Implementation of onboard watermarking for satellite images
Sung et al. Digital Video WaterMarking System Using Audio Information of Image Discrete Frequency on Improved Security Through Pre-Preocessing.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application