KR20030078517A - Watermark embedding and detction method for authentication and detection of manipulated position in digital video - Google Patents

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KR20030078517A
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Abstract

PURPOSE: A watermark insertion/detection method for recognizing digital video authorizing and manipulating positions is provided to recognize authorization procedure and manipulation position by extracting authorization data inserted for video data in the raw format or MPEG-2 bit stream format. CONSTITUTION: A watermark insertion/detection method for recognizing digital video authorizing and manipulating positions includes determining whether a video data in the raw format is inputted(S100), converting the inputted video data to frequency domains proper for corresponding application(S101), and inserting authorization data by using a quantized coefficient value(S102). If a video data in the MPEG-2 bit stream is inputted(S103), a DCT coefficient value quantized by variable length decoding is recovered from the bit stream(S104). A hash function output value is obtained with a 128 bit length by using the quantized DCT coefficient value as an input value of the hash function(S105). Am LSB is extracted from the coefficient selected for video data authorization for generating a bit stream formed of the LSB(S106). LSB bit streams for the video data authorization is compressed without loss(S107). In a space reduced by the lossless compression is inserted information required for an output value of the hash function(S108). Change information of a DC coefficient is inserted into the LSB(S110). The LSB of the coefficient selected in the step S106 is converted to the LSB modified in the steps S108,S110(S111). Insertion of authorization data for all frames are determined by variable length decoding(S112,113). If so, video data in the compressed video bit streams format inserted with the authorization data is generated(S114).

Description

디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법{Watermark embedding and detction method for authentication and detection of manipulated position in digital video}Watermark embedding and detction method for authentication and detection of manipulated position in digital video}

본 발명은 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로(raw) 포맷 형태의 비디오 데이터 혹은 MPEG-2 비트 스트림 형태의 비디오 데이터에 대해 인증을 위한 정보를 비가시적으로 삽입 및 추출하여 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치를 파악하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for certifying digital video for authentication and operation location, and more particularly, to invisibly insert information for authentication into video data in a raw format or video data in an MPEG-2 bit stream. And a method of extracting and identifying the authentication and manipulation position of the digital video.

최근, 인터넷의 급속한 신장 및 정보 통신 기술의 발달로 인터넷, 방송과 통신 서비스의 융합이 진행됨에 따라 디지털 방송망을 통한 대화형 정보 통신 서비스의 제공이 요구되고 있다. 이와 같은 대화형 정보 통신 서비스를 수행하기 위해서는 비디오 데이터에 대한 인증 처리가 현안으로 대두되고 있으나 일반적으로 MPEG-2 비트 스트림 형태의 비디오 데이터에 인증 데이터가 삽입될 때, 원본 비디오 데이터와 동일한 비디오 데이터를 얻어 낼 수있는 인버터블 특성이 열화되며, 비디오 데이터의 전송시에 자주 발생하는 재압축과 인위적인 데이터 조작을 구분할수 없는 문제점이 있었다.Recently, with the rapid growth of the Internet and the development of information and communication technologies, the convergence of the Internet, broadcasting and communication services has been required to provide interactive information and communication services through digital broadcasting networks. In order to perform such an interactive information and communication service, authentication processing for video data is an issue. Generally, when authentication data is inserted into video data in the form of MPEG-2 bit stream, the same video data as the original video data is obtained. The reversible characteristics can be deteriorated, and there is a problem in that recompression often occurs during video data transmission and artificial data manipulation cannot be distinguished.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 비디오 데이터에 인증을 위해 필요한 데이터를 비가시적으로 삽입하고 이를 다시 추출하여 비디오 데이터에 대한 인증 및 조작 위치를 파악할 수 있는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve such a problem, the present invention is to invisibly insert the data necessary for authentication in the video data and to extract it again to determine the authentication and operation position for the video data Its purpose is to provide a method for locating authentication and operation.

본 발명의 다른 목적은 인증과 조작 위치를 파악하기 위해 인증 데이터를 삽입 및 추출하되 비디오 데이터에 대한 조작이 없는 경우에 인증 데이터의 추출 과정이 종료된 후에 인증을 위한 데이터를 삽입하기 이전의 비디오 데이터와 동일한 데이터를 얻는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to insert and extract the authentication data to determine the authentication and the operation position, but the video data before inserting the data for authentication after the extraction process of the authentication data is finished in the absence of manipulation on the video data The present invention provides a method for certifying and manipulating digital video that obtains the same data as.

본 발명의 또 다른 목적은 비디오 데이터의 전송시에 자주 발생하는 재압축과 인위적인 데이터 조작을 구분할 수 있으며 인위적인 조작이 가해졌을 경우에 조작 위치를 블록 단위로 검출 가능한 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to distinguish between recompression frequently occurring during the transmission of video data and artificial data manipulation, and an authentication and manipulation position identification method of digital video capable of detecting an operation position in block units when artificial manipulation is applied. To provide.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 구현하는 장치의 구성도,1 is a block diagram of an apparatus for implementing a watermark embedding and detection method for authentication and operation position identification of digital video according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 방법의 일실시예,2 is a view illustrating an embodiment of a watermark embedding method for identifying an authentication and manipulation position of a digital video according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining a watermark embedding and detection method for authentication and operation position grasp of digital video according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 설명하기 위한 도면,4 is a view for explaining a watermark embedding and detection method for authentication and operation position grasp of digital video according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 구현하는 시퀀스를 보인 도면,5 is a diagram showing a sequence for implementing a watermark embedding and detection method for authentication and manipulation position identification of digital video according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 검출 방법의 일실시예,FIG. 6 is an embodiment of a watermark detection method for authentication and manipulation position identification of digital video according to the present invention; FIG.

도 7은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 설명하기 위한 도면,7 is a view for explaining a watermark embedding and detection method for authentication and operation position identification of digital video according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 구현하는 도면,8 is a view for implementing a watermark embedding and detection method for authentication and manipulation position identification of digital video according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 구현하는 도면,9 is a view for implementing a watermark embedding and detection method for authentication and operation position identification of digital video according to the present invention;

도 10은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법을 구현하는 도면.10 is a diagram for implementing a watermark embedding and detection method for digital video authentication and operation location identification according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 디지털입력수단 20 : 아날로그입력수단10: digital input means 20: analog input means

30 : D/A컨버터 40 : MPEG-2엔코더30: D / A converter 40: MPEG-2 encoder

50 : 디지털기록수단 60 : 사용자컴퓨터50: digital recording means 60: user computer

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 인증을 위한 데이터를삽입하기 위하여 입력된 비디오 데이터의 양자화된 소정계수를 픽쳐 단위로 해쉬 함수의 입력으로 사용하여 해쉬 함수의 출력 값을 구하는 제 1 단계; 입력된 비디오의 각 픽쳐를 소정 블록으로 분할하고 각 소정블록에서 상기 비디오 데이터의 인증과 조작 위치의 파악을 위한 두 개의 계수를 선택하고, 인증을 위해 선택된 계수들의 LSB를 추출하여 LSB만으로 구성된 비트스트림을 생성하고 조작위치 파악을 위해 선택된 계수들의 각 값에 2를 곱하여 선택된 계수들의 LSB가 모두 0이 되도록 만드는 제 2 단계; 상기 비디오 데이터의 인증을 위하여 선택된 계수들의 LSB 비트스트림에 무손실 압축을 시행하고 압축에 의해 감소된 공간에 해쉬 함수 값과 기타정보를 삽입하는 제 3 단계; 사용자의 비밀키를 사용하여 발생시킨 난수에 따라 상기 소정블록의 DC계수의 LSB를 변경하고 변경된 정보를 상기 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 선택된 계수에 삽입하는 제 4 단계; 및 상기 제 2 단계에서 선택된 계수의 LSB와 계수 값을 상기 제 3 단계 및 상기 제 4 단계에서 변경된 LSB 및 계수로 교체하고 가변장 복호화하여 상기 인증 데이터가 삽입된 상기 비디오 데이터를 만드는 제 5 단계를 포함하는데 있다.A feature of the present invention for achieving the above object is a first method for obtaining an output value of a hash function by using a quantized predetermined coefficient of input video data as a input of a hash function in units of pictures to insert data for authentication. step; Bitstream consisting of LSB only by dividing each picture of the input video into predetermined blocks, selecting two coefficients for authentication and operation position of the video data from each predetermined block, and extracting LSBs of coefficients selected for authentication Generating a multiplier by multiplying each value of the selected coefficients by 2 to obtain an operating position so that the LSBs of the selected coefficients are all zero; Performing a lossless compression on an LSB bitstream of coefficients selected for authentication of the video data and inserting a hash function value and other information in a space reduced by the compression; A fourth step of changing the LSB of the DC coefficient of the predetermined block according to a random number generated by using a secret key of the user and inserting the changed information into a coefficient selected for grasping the manipulation position of the video data; And a fifth step of replacing the LSB and the coefficient value of the coefficient selected in the second step with the LSB and the coefficient changed in the third and fourth steps and performing variable length decoding to generate the video data into which the authentication data is inserted. It is included.

바람직하게, 상기 소정계수는 DCT 계수임을 특징으로 한다.Preferably, the predetermined coefficient is a DCT coefficient.

바람직하게, 상기 소정블록은 8x8 DCT 블록임을 특징으로 한다.Preferably, the predetermined block is characterized in that the 8x8 DCT block.

바람직하게, 상기 기타정보는 비디오 또는 소유권자의 정보임을 특징으로 한다.Preferably, the other information is characterized in that the information of the video or the owner.

본 발명의 다른 특징은 삽입된 인증 및 조작위치 파악을 위한 데이터를 검출하는 과정에 있어서, 삽입 과정과 동일한 위치의 양자화된 DCT 계수를 선택하여 비디오 데이터의 인증을 위한 LSB 비트스트림과 조작위치 파악을 위해 선택된 계수들의 비트스트림을 생성하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 생성된 비트스트림 중 상기 비디오 데이터의 인증을 위한 LSB 비트스트림에 대해서는 무손실 압축을 해제하여 인증을 위해 선택된 계수들에 대한 원 픽쳐에서의 LSB들과 삽입되어져 있는 원 픽쳐에 대한 해쉬 함수 값 및 기타 정보를 얻어내는 제 2 단계; 압축을 해제하여 얻은 LSB들을 인증을 위해 선택된 계수들의 LSB들과 교환하고 조작위치 파악을 위해 선택된 계수들을 2로 나누고, 계수 값은 몫으로, 소정 블록의 DC 계수의 LSB는 나머지에 따라 변경하는 제 3 단계; 상기 제 2 단계 및 상기 제 3 단계에 의해 변경된 픽쳐의 양자화된 계수들을 입력으로 사용하여 해쉬 함수 값의 출력을 구하는 제 4 단계; 상기 제 2 단계에서 얻은 해쉬 함수 값과 상기 제 4 단계에서 해쉬 함수 값을 비교하여 동일 하면 인증 및 조작위치 파악 과정이 종료되는 제 5 단계; 및 상기 제 5 단계에서 두 해쉬 값이 동일하지 않을 경우 입력된 비디오 데이터의 손실 압축 여부와 인위적 조작 및 조작위치 판단을 수행하는 제 6 단계를 포함하는데 있다.In another aspect of the present invention, in the process of detecting data for embedded authentication and operation position grasp, the LSB bitstream and operation position grasp for authentication of video data are selected by selecting quantized DCT coefficients at the same position as the insertion process. Generating a bitstream of the coefficients selected for; The LSB bitstream for authentication of the video data among the bitstreams generated in the first step is de-losslessly decompressed so that the LSBs of the original picture with the coefficients selected for authentication are hashed with the inserted original picture. A second step of obtaining function values and other information; The LSBs obtained by decompression are exchanged with the LSBs of the coefficients selected for authentication, and the coefficients selected for locating the operation are divided by two, the coefficient value is quotient, and the LSB of the DC coefficient of a given block is changed according to the rest. Three steps; A fourth step of obtaining an output of a hash function value using the quantized coefficients of the picture changed by the second step and the third step as inputs; A fifth step in which an authentication and operation location determination process is terminated when the hash function value obtained in the second step and the hash function value in the fourth step are compared to be the same; And a sixth step of performing lossy compression of the input video data, artificial manipulation, and operation position determination when the two hash values are not the same in the fifth step.

바람직하게, 상기 소정계수는 DCT 계수임을 특징으로 한다.Preferably, the predetermined coefficient is a DCT coefficient.

바람직하게, 상기 기타정보는 비디오 또는 소유권자의 정보임을 특징으로 한다.Preferably, the other information is characterized in that the information of the video or the owner.

본 발명의 또 다른 특징은, 입력된 로 포맷 형태의 비디오 데이터 또는 비트스트림 형태의 비디오 데이터에서 픽쳐단위로 각 픽셀의 양자화된 DCT 계수를 해쉬 함수의 입력으로 사용하여 해쉬 함수의 출력값을 얻는 제 1 단계; 상기 픽쳐를 NxN크기의 DCT블록을 분할 후, DC계수를 제외하고 사용자가 임의의 위치에서 인증을 위해 사용될 AC계수와 조작위치 파악을 위해 사용될 AC계수를 선택하고, 인증을 위해 선택된 계수에서 LSB를 추출하여 LSB로 구성된 LSB 비트스트림을 만들어내고, 조작위치 파악을 위해 선택된 계수에 2를 곱하여 계수의 LSB가 0이 되도록 만드는 제 2 단계; 비디오 데이터의 인증을 위한 LSB 비트스트림은 무손실 압축을 수행하고 압축에 의해 감소된 공간에 상기 제 1 단계에서의 해쉬 함수 값과 기타 필요한 정보를 삽입하는 제 3 단계; 및 상기 픽쳐 내의 NxN DCT블록 내의 DC 계수의 LSB를 비밀키에 의해 발생된 난수에 따라 변경하고 변경된 정보를 상기 제 2 단계에서 비디오 데이터의 조작 위치를 파악하기 위하여 선택한 계수들에 삽입하는 제 4 단계를 포함하는데 있다.According to still another aspect of the present invention, a first method of obtaining an output value of a hash function by using a quantized DCT coefficient of each pixel on a picture-by-picture basis in input raw format video data or video data in a bitstream format is used as an input of a hash function. step; After dividing the picture into NxN-sized DCT blocks, except for the DC coefficient, the user selects an AC coefficient to be used for authentication at an arbitrary position and an AC coefficient to be used for identifying an operation position, and LSB is selected from the coefficient selected for authentication. A second step of extracting and generating an LSB bitstream composed of LSBs, multiplying a coefficient selected for operation position by 2 to make the LSB of the coefficient become zero; The LSB bitstream for authentication of video data includes: a third step of performing lossless compression and inserting a hash function value and other necessary information in the first step into a space reduced by compression; And a fourth step of changing the LSB of the DC coefficients in the NxN DCT block in the picture according to the random number generated by the secret key and inserting the changed information into the coefficients selected to grasp the manipulation position of the video data in the second step. It is to include.

바람직하게, 상기 제 2 단계에서 선택된 위치의 각각의 계수 값을 상기 제 3 단계에서의 비디오 데이터의 인증을 위해 변경된 계수 값과 상기 제 4 단계에서의 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 변경된 계수 값으로 변경하고 가변장 부호화를 실시하여 인증 데이터가 삽입된 비디오 데이터를 생성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.Preferably, each coefficient value of the position selected in the second step is changed to a coefficient value changed for authentication of the video data in the third step and a coefficient value changed for grasp of the operation position of the video data in the fourth step. The method may further include generating video data in which authentication data is inserted by performing variable length encoding.

본 발명의 또 다른 특징은, 입력된 비디오 데이터에 대해 삽입된 인증 데이터를 검출하여 인증 및 조작 위치를 파악하기 위하여, NxN DCT블록에서 상기 인증 데이터가 삽입된 2개의 계수에서 LSB를 추출하여 비디오 데이터의 인증을 위해 사용될 무손실 압축된 LSB들과 해쉬 함수 값, 기타정보로 구성된 LSB 비트스트림과 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 사용될 DC 계수의 변경 정보를 담고 있는 계수들의 비트스트림을 생성하는 제 1 단계; 비디오 데이터의 인증을 위해 생성한 LSB 비트스트림에 대해 무손실 압축을 해제하여 계수들의 LSB들을 복원함과 동시에 해쉬 함수 값 및 기타정보를 분리하고, 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 DC 계수의 LSB에 대한 변경 정보를 담고 있는 계수들의 비트스트림을 이용하여 DC 계수의 LSB를 변경한 후 선택된 계수 값을 원래의 값으로 환원 복원하여 비디오 데이터에 대해 변경이 없었을 경우 원본 비디오 데이터와 동일한 비디오 데이터를 복원하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서의 해쉬 함수 값과 변경된 상기 픽쳐의 양자화된 계수 값을 해쉬 함수의 입력으로 사용하여 해쉬 함수의 출력 값을 구하고 두 해쉬 함수 값을 비교하여 서로 동일한 경우 입력된 비디오 데이터에 대해 인증을 하는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계에서의 두 해쉬 함수의 값이 동일하지 않을 경우 동일한 난수를 발생시키고, 상기 제 1 단계에서의 NxN DCT블록 내의 DC 계수의 LSB 들이 발생된 난수에 따라 변경되었을 경우 입력된 비디오 데이터에 대해 손실 압축이 수행 되었음을 판정하고, DC 계수의 LSB가 발생된 난수와 서로 상이하게 변경된 블록이 존재하면 입력된 비디오 데이터는 인위적으로 조작되었음을 판단하고 상이하게 변경된 블록이 조작된 위치임을 판단하는 제 4 단계를 포함하는데 있다.Another feature of the present invention is to extract video data by extracting LSBs from two coefficients into which the authentication data is inserted in an NxN DCT block, in order to detect the authentication data inserted into the input video data and to identify the authentication and operation positions. A first bitstream that generates a bitstream of LSB bitstreams composed of lossless compressed LSBs to be used for authentication, a hash function value, other information, and DC coefficient change information to be used for determining an operation position of video data. step; Lossless compression is performed on the LSB bitstream generated for authentication of the video data to restore the LSBs of the coefficients, and separate the hash function value and other information, and to the LSB of the DC coefficients to determine the operation position of the video data. After changing the LSB of the DC coefficient by using the bitstream of the coefficients containing the change information for the information, and restore the selected coefficient value to the original value to restore the same video data as the original video data if there is no change to the video data Second step; The output value of the hash function is obtained by using the hash function value in the second step and the changed quantized coefficient value of the picture as an input of the hash function, and the two hash function values are compared to authenticate each other if the input video data are the same. A third step of doing; And when the values of the two hash functions in the third step are not the same, generate the same random number, and input the video data when the LSBs of the DC coefficients in the NxN DCT block in the first step are changed according to the generated random number. Determining that lossy compression has been performed on the controller, and if there is a block that is different from the random number in which the LSB of the DC coefficient is generated, it is determined that the input video data is artificially manipulated, and determines that the differently changed block is the manipulated position. It includes four steps.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 구현하는 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for implementing a method for identifying an authentication and manipulation position of a digital video according to the present invention.

도 1에 있어서, 본 발명의 방법을 구현하는 장치는 디지털입력수단(10), 아날로그입력수단(20), D/A컨버터(30), MPEG-2엔코더(40), 디지털기록수단(50), 사용자컴퓨터(60)으로 구성된다.In Fig. 1, an apparatus for implementing the method of the present invention includes a digital input means 10, an analog input means 20, a D / A converter 30, an MPEG-2 encoder 40, and a digital recording means 50. And a user computer 60.

디지털입력수단(10), 아날로그입력수단(20) 및 D/A컨버터(30)로 구성된 입력장치를 통해 획득된 디지털 동영상은 MPEG-2엔코더(40)와 디지털기록수단(50)을 통해 사용자컴퓨터(60)에 입력되는데, MPEG-2엔코더(40)는 하나의 모듈로 구성된 하드웨어적 엔코더 모듈로 대치할 수 있다.The digital video obtained through the input device consisting of the digital input means 10, the analog input means 20, and the D / A converter 30 is transferred to the user computer through the MPEG-2 encoder 40 and the digital recording means 50. Entered at 60, the MPEG-2 encoder 40 may be replaced by a hardware encoder module composed of one module.

MPEG-2 비디오 데이터로 생성된 비디오 데이터는 디지털기록수단(50)에 기록되는데, 디지털기록수단(50)에 기록된 비디오 데이터는 MPEG-2 디코더 프로그램과 사용자컴퓨터(60)를 사용하여 인증데이터가 삽입된 비디오 데이터를 생성한다.The video data generated from the MPEG-2 video data is recorded in the digital recording means 50. The video data recorded in the digital recording means 50 uses the MPEG-2 decoder program and the user computer 60 for authentication data. Generate embedded video data.

도 2는 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 방법의 일실시예이다.2 is a view illustrating an embodiment of a watermark embedding method for identifying an authentication and manipulation position of a digital video according to the present invention.

도 2에 있어서, 디지털입력수단(10), 아날로그입력수단(20) 및 D/A컨버터(30)로 구성된 입력장치를 통하여, 입력으로 로(Raw) 포맷 형태의 비디오 데이터 또는 MPEG-2 비트스트림 형태의 비디오 데이터가 입력되었을 때 인증 데이터를 삽입하는 흐름도로서, 로(Raw) 포맷 형태의 비디오 데이터가 입력되면(단계 S100), 입력된 비디오 데이터를 각 응용에 맞는 주파수 도메인으로 변환하고(단계 S101), 양자화하여 양자화된 계수 값을 사용하여 인증 데이터를 삽입한다(단계 S102). 한편, MPEG-2 비트스트림 형태의 비디오 데이터가 들어왔을 경우(단계 S103) 가변장 복호화를 실시하여 양자화된 DCT 계수 값을 비트스트림으로부터 복원한다(단계 S104).In FIG. 2, video data or MPEG-2 bitstream in raw format form as an input through an input device composed of a digital input means 10, an analog input means 20, and a D / A converter 30. As a flow chart for inserting authentication data when video data in the form is input, when video data in Raw format is input (step S100), the input video data is converted into a frequency domain suitable for each application (step S101). ), Authentication data is inserted using the quantized coefficient values (step S102). On the other hand, when video data in the form of MPEG-2 bitstream is received (step S103), variable length decoding is performed to restore the quantized DCT coefficient value from the bitstream (step S104).

S100(2) 단계에서 입력 데이터가 로 포맷 형태일 경우 8x8 DCT를 수행하며(S101) DCT 계수 값을 양자화하고(S102), S103 단계에서 MPEG-2 비트스트림일 경우 가변장 복호화(S104) 하여 픽쳐내의 각 픽셀에 대한 양자화된 DCT 계수 값을 구하는데, 로 포맷 형태의 입력 데이터에 대한 양자화된 계수는 아래의 [수학식1]과 같이 표현된다.In step S100 (2), if the input data is in the low format, 8x8 DCT is performed (S101). In step S102, the DCT coefficient values are quantized (S102). A quantized DCT coefficient value is obtained for each pixel in the quantized coefficient for the input data in the raw format. The quantized coefficient is expressed by Equation 1 below.

[수학식1]에서 (i,j)는 각 블록 내의 픽셀에 대한 위치 좌표를 나타내고 [x]는 x를 넘지 않는 가장 큰수를 나타내며,는 픽쳐 내의 k번째 DCT 블록의 DCT 계수를 나타낸다. 또한,의 양자화 스텝을 나타낸다.In Equation 1, (i, j) represents the position coordinates of the pixels in each block, and [x] represents the largest number not exceeding x, Denotes the DCT coefficients of the k-th DCT block in the picture. Also, Is The quantization step of.

[수학식1]로 표현된 각 픽쳐의 양자화된 DCT 계수 값을 해쉬 함수의 입력 값으로 사용하여 128비트 길이의 해쉬 함수 출력 값을 구하며(단계 S105), S105 단계에서 구해지는 해쉬 함수 출력 값은 [수학식2]로 표현된다.Using a quantized DCT coefficient value of each picture represented by [Equation 1] as an input value of a hash function, a hash function output value of 128 bits is obtained (step S105), and the hash function output value obtained in step S105 is It is expressed by [Equation 2].

영상의 크기를 NxN으로 정의하고, 해쉬 함수는 H로 나타내며 그 결과로 얻을 것은 비트스트림의 함수로 나타낸다. [수학식2]에서와 같이 입력된 비디오 데이터에서 픽쳐의 양자화된 계수 값을 입력으로 사용하여 해쉬 함수의 출력 값을 구하게된다.The size of the image is defined as NxN, the hash function is represented by H, and the result is represented as a function of the bitstream. As shown in Equation 2, the output value of the hash function is obtained by using the quantized coefficient value of the picture as input.

도 3은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 8x8 DCT 블록으로 분할된 각 픽쳐에서 8x8 DCT 블록별로 두 개의 계수를 선택하여, 두 개의 계수 중 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 선택된 계수는 계수 값에 2를 곱하여 계수의 LSB가 0이 되게 하여 LSB를 추출한다. 따라서, 조작 위치의 파악을 위해 생성되는 LSB 비트스트림은 모두 0으로 구성된다. 한편, 비디오 데이터의 인증을 위해 선택한 계수는 변경없이 그대로 LSB를 추출하여 인증을 위해 사용할 LSB 비트스트림을 생성하는데(단계 S106), 이의 과정은 [수학식3]으로 표현된다.FIG. 3 is a view for explaining a method for locating digital video for authentication and manipulation according to an embodiment of the present invention, wherein two coefficients are selected for each 8x8 DCT block in each picture divided into 8x8 DCT blocks. The coefficient selected for grasping the operating position is multiplied by the coefficient value by 2 so that the LSB of the coefficient is zero to extract the LSB. Therefore, the LSB bitstreams generated for identifying the operation position are all configured with zeros. On the other hand, the coefficient selected for authentication of the video data is extracted as it is without changing the LSB to generate the LSB bitstream to be used for authentication (step S106), the process is represented by the equation (3).

[수학식3]에서는 인증을 위해 생성된 LSB 비트스트림의집합을 나타내며,은 조작 위치 파악을 위해 생성된 LSB 비트스트림의 집합을 나타낸다.In [Equation 3] Represents the set of LSB bitstreams generated for authentication, Denotes a set of LSB bitstreams generated for operation location determination.

도 4는 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 4에서와 같이 S106 단계에서 만들어진 비트스트림 중 비디오 데이터의 인증을 위해 생성된 LSB 비트스트림에 대해 무손실 압축을 실시하여(단계 S107), 무손실 압축된 LSB 비트스트림을 생성한다. S107 단계를 [수학식4]로 표현하면 아래와 같다.4 is a view for explaining a method for identifying digital video authentication and operation location according to the present invention. Lossless compression is performed on an LSB bitstream generated for video data authentication among bitstreams generated in step S106 as shown in FIG. 4. (Step S107), a lossless compressed LSB bitstream is generated. When the step S107 is expressed by Equation 4, it is as follows.

[수학식4]와 같이 무손실 압축된 비트스트림을 만들고, 도 4와 같이 무손실 압축에 의해 감소된 공간에 해쉬 함수의 출력값에 비디오 또는 소유권자의 정보와 같은 기타 필요한 정보를 삽입한다(단계 S108). 이때, 도 4에 도시된 픽쳐 내의 각 8x8 DC 계수의 LSB를 비밀키를 사용해 발생시킨 난수와 동일하게 변경하기 위하여 발생된 시퀀스에 따라 DC 계수 값을 변경하고(단계 S109), DC 계수의 변경 정보를 LSB에 삽입한다(단계 S110). S109 단계에서의 시퀀스에 따른 DC 계수 값의 변경 과정은 도 5는 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 구현하는 시퀀스를 보인 도면에 상세하게 도시되어 있다.A lossless compressed bitstream is created as shown in Equation 4, and other necessary information such as video or owner's information is inserted into the output of the hash function in the space reduced by lossless compression as shown in FIG. At this time, in order to change the LSB of each 8x8 DC coefficient in the picture shown in FIG. 4 to be the same as the random number generated using the secret key, the DC coefficient value is changed according to the generated sequence (step S109), and the DC coefficient change information. Is inserted into the LSB (step S110). The process of changing the DC coefficient value according to the sequence in step S109 is shown in detail in the figure showing a sequence for implementing a method for identifying the authentication and operation position of the digital video according to the present invention.

한편, 비디오 데이터의 조작 위치 파악을 위해 선택된 계수들에 각각 2를 곱하여 생성한 LSB 비트스트림을 DC 계수의 LSB의 변경 정보와 동일하게 변경하는데, 선택된 계수에 대해 두배를 한 후에 DC 계수의 LSB에 따라 변경해주는 것은 비디오 데이터에 대해 조작이 가해지지 않았을 경우 인증 과정의 종료 후에 원본 비디오 데이터를 복원할 수 있는 인버터블 특성을 갖기 위한 것이다. 또한, 8x8 DCT 블록의 고주파 영역의 양자화된 DCT 계수를 선택하면 선택된 계수들이 대부분 0 또는 1이므로 선택된 계수에 두배를 하고 LSB를 변경하여도 화질 열화를 시각적으로 인지 하지 못하게 된다. Sl06단계에서 선택된 계수의 LSB들을 S108, S110 단계에서 변경된 LSB들로 변경하고(단계 S111), 가변장 부호화를 실시하여(단계 S112), 모든 프레임에 인증 데이터가 삽입되었는가 판단한다(단계 S113). S113 단계에서 모든 프레임에 인증 데이터가 삽입된 것으로 판단되면 인증 데이터가 삽입된 압축 비디오 비트스트림 형태의 비디오 데이터를 만들어 내고(단계 S114), 동시에 인증 및 조작 위치의 파악을 위한 데이터 삽입 과정을 완료한다.On the other hand, the LSB bitstream generated by multiplying the selected coefficients by 2 for the manipulation position of the video data is changed to be the same as the LSB change information of the DC coefficient, which is doubled to the LSB of the DC coefficient after doubling the selected coefficient. The change is to have an invertible characteristic that can restore the original video data after the end of the authentication process if no manipulation is applied to the video data. In addition, if the quantized DCT coefficients of the high frequency region of the 8x8 DCT block are selected, most of the selected coefficients are 0 or 1, so that the image quality deterioration cannot be visually recognized even when the LSB is doubled and the LSB is changed. The LSBs of the coefficient selected in the step S06 are changed to the LSBs changed in the steps S108 and S110 (step S111), variable length coding is performed (step S112), and it is determined whether authentication data has been inserted into all frames (step S113). If it is determined in step S113 that the authentication data has been inserted into all frames, video data in the form of a compressed video bitstream into which the authentication data has been inserted is generated (step S114), and at the same time, a data insertion process for identifying the authentication and operation positions is completed. .

도 6은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법중 검출 과정의 일실시예로서, 인증 데이터가 삽입된 MPEG-2 비트스트림 형태의 비디오 데이터에 대해 인증 데이터를 추출하고 인증 및 조작 위치를 파악하는 과정을 도시한다.FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a detection process of an authentication and manipulation position determining method of digital video according to an embodiment of the present invention. Shows the process of grasping.

도 6에 있어서, MPEG-2 비트스트림 형태의 비디오 데이터를 입력시켜(단계 S200), 가변장 복호화를 실시하여(단계 S201), 픽쳐의 각 픽셀에 대한 양자화된 계수값을 얻어낸다. 각 픽쳐를 인증 데이터 삽입 과정과 동일한 8x8 크기의 DCT 블록으로 분할하고 인증 데이터 삽입 과정에서 선택한 위치와 동일한 위치의 계수에서 LSB를 추출하여 무손실 압축된 LSB 비트스트림, 해쉬 함수 값, 기타 정보를 담고 있는 비디오 데이터의 인증을 위해 사용될 LSB 비트스트림과, 조작 우치 파악에 사용될 DC 계수의 변경된 정보를 담고 있는 계수들로 구성된 두 개의 비트스트림을 만든다(단계 S202).In Fig. 6, video data in the form of MPEG-2 bitstream is input (step S200), and variable length decoding is performed (step S201) to obtain quantized coefficient values for each pixel of the picture. Each picture is divided into 8x8 size DCT blocks identical to the authentication data insertion process, and the LSB is extracted from the coefficient at the same position as the position selected during the authentication data insertion process to contain the lossless compressed LSB bitstream, hash function value, and other information. Two bitstreams are created, which are composed of LSB bitstreams to be used for authentication of video data and coefficients containing changed information of DC coefficients to be used for identifying operation values (step S202).

도 7에서와 같이 S202 단계에서 생성된 두 개의 비트스트림 중에서 비디오 데이터의 인증을 위해 사용될 LSB 비트스트림을 이용하여 무손실 압축을 해제하고(단계 S203), DC 계수의 변경 유무 정보를 담은 LSB를 생성한다(단계 S204). S201 단계에서 가변장 복호화하여 양자화된 DCT 계수 값들로 픽쳐를 구성하고(단계 S205), S203 단계에서 무손실 압축이 해제되어 압축이 해제된 LSB를 생성하여(단계S206), 얻어진 LSB 비트스트림으로 인증을 위해 선택된 계수들의 LSB들을 교환한다(단계 S207). S203 단계에서 무손실 압축 해제하여 인증 데이터 삽입 과정에서 삽입된 해쉬 함수 값을 얻는다(단계 S208). S207 단계에서 삽입 과정에서 변경된 계수 값 및 LSB가 교환되면 LSB가 교환된 픽쳐의 계수 값을 입력으로 하여 해쉬 함수 값을 구한다(단계 S209).As shown in FIG. 7, lossless compression is released using an LSB bitstream to be used for authentication of video data among two bitstreams generated in step S202 (step S203), and an LSB containing information about whether a DC coefficient is changed is generated. (Step S204). In step S201, a variable length decoding is used to construct a picture using quantized DCT coefficient values (step S205), and in step S203, lossless compression is released to generate a decompressed LSB (step S206), and authentication is performed using the obtained LSB bitstream. The LSBs of the selected coefficients are exchanged (step S207). In step S203, lossless compression is performed to obtain a hash function value inserted in the authentication data insertion process (step S208). When the coefficient value changed in the insertion process and the LSB are exchanged in step S207, the hash function value is obtained by inputting the coefficient value of the picture in which the LSB is exchanged (step S209).

도 8은 본 발명에 따른 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법을 구현하는 도면으로, 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 사용될 DC 계수의 LSB에 대한 변경 정보를 담고 있는 계수들의 정보에 따라 DC 계수의 LSB를 변경하는 과정을 도시한 것이다. 도 8에 도시된 바와 같이 비디오 데이터의 조작 위치 파악을 위해 선택된 계수들은 인증 데이터 삽입 과정에서 두배 후에 LSB를 변경하였으므로 선택된 계수들은 각 계수의 LSB를 계수 값에서 빼내고 2로 나누어 원래의 계수 값으로 환원한다.FIG. 8 is a diagram for implementing a method for certifying a digital video for authentication and operation position according to the present invention, wherein the DC coefficient is based on information of coefficients containing change information about LSBs of DC coefficients to be used for determining an operation position of video data. It shows the process of changing the LSB. As shown in FIG. 8, the coefficients selected for the manipulation position of the video data were changed LSB twice after the authentication data insertion process, and thus the selected coefficients were subtracted from the LSB of each coefficient from the coefficient value and divided by 2 to return to the original coefficient value. do.

S208 단계와 S209 단계에서 구한 각각의 해쉬 함수 값이 동일한가 판단하여(단계 S210), 각각의 해쉬 함수 값이 동일하면 입력된 비디오 데이터 인증을 완료하고(단계 S211), 원 영상으로 복원한다(단계 S212). S210 단계에서 각각의 해쉬 함수 값이 동일하지 않으면 도 9와 같이 인증 데이터 삽입 과정에서 사용한 동일한 키로 난수를 발생시키고, 발생된 난수와 S205 단계에서의 각 N×N DCT 블록의 DC 계수의 LSB를 비교하여 서로 동일한가를 판단한다(단계 S213). S213 단계에서 DC 계수의 LSB와 시퀀스가 동일하면 손실 압축 되었음을 판단하고(단계 S214), 시퀀스가 동일하지 않으면 인위적으로 조작되었음을 판단하여(단계 S215), 블록 단위 조작 위치를 파악한다(단계 S216).It is determined whether the hash function values obtained in steps S208 and S209 are the same (step S210). If the hash function values are the same, the input video data authentication is completed (step S211), and the original image is restored (step S212). ). If each hash function value is not the same in step S210, random numbers are generated with the same key used in the authentication data insertion process as shown in FIG. 9, and the generated random numbers are compared with LSBs of DC coefficients of the respective N × N DCT blocks in step S205. It is determined whether they are the same (step S213). If the sequence is the same as the LSB of the DC coefficient in step S213 (step S214), and if the sequence is not the same, it is determined that the artificial manipulation has been performed (step S215), and the operation unit of the block unit is determined (step S216).

상술한 단계에서 손실 압축 및 인위적 조작을 구분하여 판단할 수 있는 이유는 다음과 같다.The reason why the lossy compression and the artificial manipulation can be discriminated in the above-described steps is as follows.

MPEG-2 비트스트림에서 각 픽쳐는 I픽쳐, P 픽쳐, B픽쳐의 세가지로 구분하는데, I픽쳐 내의 각 8x8 DCT 블록의 계수들은 도 10에 나타내고 있는 것과 같이 DC 계수 값을 제외하고는 각 계수에 해당하는 양자화 테이블의 각 값에 의해 양자화 되고 양자화 된 계수 값을 가변장 부호화(VLC : Variable Length Coding)를 통해 비트스트림으로 만드며, DC 계수 값은 양자화 하지 않고 이전 블록과의 차분치를 역시 가변장 부호화를 통해 비트스트림으로 만든다. 따라서, 재 압축이 발생하여도 MPEG-2 비디오 비트스트림에서 I픽쳐의 DC 계수에 해당하는 값은 변화되지 않는다. 그러므로, 두 해쉬 함수의 값이 동일하지 않을 경우, I픽쳐 내의 DC 계수의 LSB와 비밀키에 의해 발생된 난수를 비교하여 서로 동일할 경우에는 손실 압축되었음을 판단하고, DC 계수의 LSB와 난수가 동일하지 않을 경우에는 인위적으로 조작되었음을 판단하고, DC 계수의 LSB와 난수가 동일하지 않을 경우에는 인위적으로 조작되었음을 판단할 수 있다.In the MPEG-2 bitstream, each picture is divided into three types: I picture, P picture, and B picture. The coefficients of each 8x8 DCT block in the I picture are assigned to each coefficient except the DC coefficient value as shown in FIG. Coefficients quantized and quantized by each value in the corresponding quantization table are converted into bitstreams through variable length coding (VLC). It is made into a bitstream through encoding. Therefore, even if recompression occurs, the value corresponding to the DC coefficient of the I picture in the MPEG-2 video bitstream does not change. Therefore, if the values of the two hash functions are not the same, it compares the random numbers generated by the LSB and the secret key of the DC coefficients in the I picture and determines that they are lossy compressed if they are the same, and the LSB and the random numbers of the DC coefficients are the same. If not, it can be determined that the manipulation has been artificially performed, and if the LSB of the DC coefficient is not the same as the random number, it can be determined that the manipulation has been artificially performed.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

결국, 본 발명에 의한 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악을 위한 워터마크 삽입 및 검출 방법에 따르면 다음과 같은 이점이 발생한다.As a result, according to the watermark embedding and detection method for digital video authentication and operation position grasp according to the present invention the following advantages occur.

즉, 로 포맷 형태의 비디오 데이터 혹은 MPEG-2 비트스트림 형태의 비디오 데이터에 대하여 인간의 시각으로는 감지되지 않는 인증 데이터를 삽입한 후 인증 및 조작 위치의 파악이 요구되는 비디오 데이터에 대해서는 삽입된 인증 데이터를 추출하여 인증 절차 및 조작 위치를 파악할 수 있다. 또한, 비디오 데이터에 대한 변경이 가해지지 않았을 경우, 삽입된 인증 데이터의 검출 과정이 완료된 후 인증을 위한 데이터를 삽입하기 이전의 원본 비디오 데이터와 동일한 데이터를 복원할 수 있으며, 디지털 비디오 데이터의 전송 과정에서 자주 발생하는 손실 압축에 의한 비니디오 데이터의 변경과 윈위적인 비디오 데이터의 변경이 구분 가능하여 인위적으로 조작된 위치를 8x8 DCT 블록 단위로 파악할 수 있다.That is, authentication data that is not detected by the human eye is inserted into video data in the raw format or video data in the MPEG-2 bitstream format, and then embedded authentication is performed on the video data requiring authentication and operation position identification. Data can be extracted to determine the authentication procedure and operation location. In addition, when no change is made to the video data, after the detection process of the inserted authentication data is completed, the same data as the original video data before the insertion of the data for authentication may be restored, and the digital video data transmission process may be performed. It is possible to distinguish between video data change and winy video data change due to lossy compression, which are frequently generated in the PC, so that an artificially manipulated position can be identified in 8x8 DCT block units.

Claims (10)

인증을 위한 데이터를 삽입하기 위하여 입력된 비디오 데이터의 픽쳐 단위로 양자화된 소정계수를 사용하여 해쉬 함수 값을 구하는 제 1 단계;A first step of obtaining a hash function value by using a predetermined coefficient quantized in units of pictures of input video data to insert data for authentication; 소정블록에서 상기 비디오 데이터의 인증과 조작 위치의 파악을 위한 두 개의 계수를 선택하여 인증을 위해 선택된 계수에서 LSB를 추출하여 LSB만으로 구성된 LSB 비트스트림을 만들고, 조작위치 파악을 위해 선택한 계수에는 2를 곱하여 모든 LSB가 0이 되도록 만드는 제 2 단계;Select two coefficients for authentication and operation position of the video data in a predetermined block, extract LSB from coefficients selected for authentication, and create LSB bitstream consisting of LSB only. Multiplying to make all LSBs zero; 상기 비디오 데이터의 인증을 위하여 선택된 계수들의 LSB 비트스트림에 무손실 압축을 시행하고 압축에 의해 감소된 공간에 해쉬 함수 값과 기타정보를 삽입하는 제 3 단계;Performing a lossless compression on an LSB bitstream of coefficients selected for authentication of the video data and inserting a hash function value and other information in a space reduced by the compression; 사용자의 비밀키를 사용하여 발생시킨 난수에 따라 상기 소정블록의 DC 계수의 LSB를 변경하고 변경된 정보를 상기 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 선택한 계수에 삽입하는 제 4 단계; 및A fourth step of changing the LSB of the DC coefficient of the predetermined block according to a random number generated by using a secret key of the user and inserting the changed information into a coefficient selected for grasping the manipulation position of the video data; And 상기 제 2 단계에서 선택된 두 계수의 LSB와 계수 값을 인증 데이터가 삽입된 LSB 비트스트림과 계수 값으로 교체하고 가변장 복호화하여 상기 인증 데이터가 삽입된 상기 비디오 데이터를 만드는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.And a fifth step of replacing the LSB and the coefficient values of the two coefficients selected in the second step with the LSB bitstream and the coefficient value into which the authentication data is inserted and variable length decoding to generate the video data into which the authentication data is inserted. Characterized in the digital video authentication and operation positioning method. 제 1 항에 있어서, 상기 소정계수는The method of claim 1, wherein the predetermined coefficient DCT 계수임을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.A method for locating authentication and manipulation of digital video, characterized in that it is a DCT coefficient. 제 1 항에 있어서, 상기 소정블록은The method of claim 1, wherein the predetermined block is 8x8 DCT 블록임을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.A method of locating authentication and manipulation of digital video, characterized by an 8x8 DCT block. 제 1 항에 있어서, 상기 기타 정보는The method of claim 1, wherein the other information is 비디오 또는 소유권자의 정보임을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및조작 위치 파악 방법.A method of identifying and manipulating digital video, characterized by the information of the video or owner. 삽입된 인증 데이터를 검출하기 위하여 상기 인증 데이터의 삽입과 동일한 위치의 양자화된 소정계수를 선택하여 비디오 데이터의 인증을 위한 LSB 비트스트림과 조작 위치의 파악을 위한 계수들의 비트스트림을 생성하는 제 1 단계;A first step of generating a bit stream of LSB bitstreams for authentication of video data and a bitstream of coefficients for identifying an operation position by selecting a quantized predetermined coefficient at the same position as the insertion of the authentication data to detect the inserted authentication data. ; 상기 제 1 단계에서 생성된 비트스트림 중 상기 비디오 데이터의 인증을 위한 LSB 비트스트림에 대해서는 무손실 압축을 해제하여 선택된 계수의 원 픽쳐에서의 LSB들과 원 픽쳐에 대한 해쉬 함수 값 및 기타정보를 얻어내는 제 2 단계;Lossless compression is performed on the LSB bitstream for the authentication of the video data among the bitstreams generated in the first step to obtain hash function values and other information about the LSBs and the original picture of the original picture of the selected coefficient. Second step; 압축을 해제하여 얻은 양자화된 계수들의 LSB로 인증을 위해 선택된 계수들의 LSB를 교환하고 상기 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위한 계수들의 비트스트림을 이용하여 DC 계수의 LSB를 변경하는 제 3 단계;Exchanging LSBs of coefficients selected for authentication with LSBs of quantized coefficients obtained by decompression, and changing LSBs of DC coefficients by using a bitstream of coefficients for determining an operation position of the video data; 상기 제 3 단계에서 얻어진 픽쳐의 양자화된 계수들을 사용하여 해쉬 함수 값을 구하는 제 4 단계;A fourth step of obtaining a hash function value using the quantized coefficients of the picture obtained in the third step; 상기 제 2 단계에서 얻은 해쉬 함수 값과 상기 제 4 단계에서의 해쉬 함수 값을 비교하여 동일하면 인증이 종료되는 제 5 단계; 및A fifth step in which authentication is terminated if the hash function value obtained in the second step and the hash function value in the fourth step are compared and equal; And 상기 제 5 단계의 두 해쉬 값이 동일하지 않을 경우 입력된 상기 비디오 데이터의 손실 압축 여부와 인위적 조작 및 조작 위치의 판단을 수행하는 상기 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.And a sixth step of determining whether the input video data is lost compression or not, if the two hash values of the fifth step are not the same, and determining an artificial manipulation and a manipulation position. Location method. 제 5 항에 있어서, 상기 소정계수는The method of claim 5, wherein the predetermined coefficient DCT 계수임을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.A method for locating authentication and manipulation of digital video, characterized in that it is a DCT coefficient. 제 5 항에 있어서, 상기 기타정보는The method of claim 5, wherein the other information 비디오 또는 소유권자의 정보임을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.A method of locating authentication and manipulation of digital video, characterized by the information of the video or owner. 입력된 로 포맷 형태의 비디오 데이터 또는 비트스트림 형태의 비디오 데이터에서 픽쳐의 각 픽셀의 양자화된 DCT 계수를 해쉬 함수의 입력으로 사용하여 해쉬 함수의 출력값을 얻는 제 1 단계;A first step of obtaining an output value of the hash function by using the quantized DCT coefficients of each pixel of the picture in the input raw format video data or the bitstream video data as an input of the hash function; 상기 픽쳐를 NxN 크기의 DCT블록을 분할 후, DC계수를 제외하고 사용자가 임의의 위치에서 인증 및 조작위치 파악을 위해 사용할 두 개의 계수를 선택하고, 인증을 위해 선택된 계수에서 LSB를 추출하여 LSB만으로 구성된 LSB비트스트림을 만들고, 조작위치 파악을 위해 선택된 계수에는 2를 곱하여 모든 LSB가 0이 되도록 만들어내는 제 2 단계;After dividing the picture into NxN-sized DCT blocks, the user selects two coefficients to be used for authentication and manipulation location at arbitrary locations except DC coefficients, extracts LSBs from the coefficients selected for authentication, and then uses only LSBs. A second step of creating a constructed LSB bitstream and multiplying the coefficient selected for operation position by 2 to make all LSBs zero; LSB로 구성된 LSB 비트스트림 중 비디오 데이터의 인증을 위한 LSB 비트스트림은 무손실 압축을 수행하고 압축에 의해 감소된 공간에 상기 제 1 단계에서의 해쉬 함수 값과 기타 필요한 정보를 삽입하는 제 3 단계; 및A third step of performing a lossless compression and inserting a hash function value and other necessary information in the first step into a space reduced by the compression; And 상기 픽쳐 내의 NxN DCT블록 내의 DC 계수의 LSB를 비밀키에 의해 발생된 난수에 따라 변경하고 변경된 정보를 상기 제 2 단계에서 생성한 비디오 데이터의조작 위치를 파악하기 위해 선택한 계수에 삽입하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.A fourth step of changing the LSB of the DC coefficients in the NxN DCT block in the picture according to the random number generated by the secret key and inserting the changed information into the coefficients selected to grasp the operation position of the video data generated in the second step; Authentication and operation location identification method of the digital video comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 2 단계에서 선택된 위치의 각각의 계수 값을 상기 제 3 단계에서의 비디오 데이터의 인증을 위해 변경된 계수 값과 상기 제 4 단계에서의 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 변경된 계수 값으로 변경하고 가변장 부호화를 실시하여 인증 데이터가 삽입된 비디오 데이터를 생성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.Change each coefficient value of the position selected in the second step into a changed coefficient value for authentication of the video data in the third step and a changed coefficient value for grasping the operation position of the video data in the fourth step And performing variable length encoding to generate video data into which the authentication data is inserted. 입력된 비디오 데이터에 대해 삽입된 인증 데이터를 검출하여 인증 및 조작 위치를 파악하기 위하여, NxN DCT블록에서 상기 인증 데이터가 삽입된 2개의 계수를 추출하여 비디오 데이터의 인증을 위해 사용될 무손실 압축된 LSB들과 해쉬 함수 값, 기타정보로 구성된 LSB 비트스트림과 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 사용될 DC 계수의 변경 정보를 담고 있는 계수들의 비트스트림을 생성하는 제 1 단계;Lossless compressed LSBs to be used for authentication of video data by extracting two coefficients into which the authentication data is inserted in an N × N DCT block to detect authentication data inserted for input video data A first step of generating a bitstream of coefficients containing LSB bitstream composed of a hash function value, other information, and DC coefficient change information to be used for determining a manipulation position of video data; 비디오 데이터의 인증을 위해 생성한 LSB 비트스트림에 대해 무손실 압축을 해제하여 계수들의 LSB들을 복원함과 동시에 해쉬 함수 값 및 기타정보를 분리하고, 비디오 데이터의 조작 위치의 파악을 위해 DC 계수의 LSB에 대한 변경 정보를 담고 있는 계수들의 비트스트림을 이용하여 DC 계수의 LSB를 변경한 후 선택된 계수 값을 원래의 값으로 환원 복원하여 비디오 데이터에 대해 변경이 없었을 경우 원본 비디오 데이터와 동일한 비디오 데이터를 복원하는 제 2 단계;Lossless compression is performed on the LSB bitstream generated for authentication of the video data to restore the LSBs of the coefficients, and separate the hash function value and other information, and to the LSB of the DC coefficients to determine the operation position of the video data. After changing the LSB of the DC coefficient by using the bitstream of the coefficients containing the change information for the information, and restore the selected coefficient value to the original value to restore the same video data as the original video data if there is no change to the video data Second step; 상기 제 2 단계에서의 해쉬 함수 값과 변경된 상기 픽쳐의 양자화된 계수 값을 해쉬 함수의 입력으로 사용하여 해쉬 함수의 출력 값을 구하고 두 해쉬 함수 값을 비교하여 서로 동일한 경우 입력된 비디오 데이터에 대해 인증을 하는 제 3 단계; 및The output value of the hash function is obtained by using the hash function value in the second step and the changed quantized coefficient value of the picture as an input of the hash function, and the two hash function values are compared to authenticate each other if the input video data are the same. A third step of doing; And 상기 제 3 단계에서의 두 해쉬 함수의 값이 동일하지 않을 경우 동일한 난수를 발생시켜 NxN DCT블록 내의 DC 계수의 LSB 들이 발생된 난수에 따라 변경되었을 경우 입력된 비디오 데이터에 대해 손실 압축이 수행 되었음을 판정하고, DC 계수의 LSB가 발생된 난수와 서로 상이하게 변경된 블록이 존재하면 입력된 비디오 데이터는 인위적으로 조작되었음을 판단하고 상이하게 변경된 블록이 조작된 위치임을 판단하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 비디오의 인증 및 조작 위치 파악 방법.If the values of the two hash functions in the third step are not the same, the same random number is generated to determine that lossy compression is performed on the input video data when the LSBs of the DC coefficients in the NxN DCT block are changed according to the generated random number. And a fourth step of determining that the input video data is artificially manipulated when the LSB of the DC coefficient is different from the random number generated by the DC coefficient, and determining that the differently changed block is the manipulated position. Digital video authentication and operation location.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103824006A (en) * 2014-03-12 2014-05-28 中国科学院信息工程研究所 Method and system for mobile phone application software to automatically generate watermark

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064764A (en) * 1998-03-30 2000-05-16 Seiko Epson Corporation Fragile watermarks for detecting tampering in images
US6504941B2 (en) * 1998-04-30 2003-01-07 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for digital watermarking of images
US7334129B1 (en) * 1999-01-13 2008-02-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Embedding supplemental data in an encoded signal
JP2000209097A (en) * 1999-01-14 2000-07-28 Sony Corp Signal processor, signal processing method, signal recorder, signal reproducing device and recording medium
JP3373799B2 (en) * 1999-01-22 2003-02-04 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Marking processing device, mark removal device, and methods thereof
JP2001078008A (en) * 1999-09-01 2001-03-23 Sega Corp Continuous data processing method
KR100456629B1 (en) * 2001-11-20 2004-11-10 한국전자통신연구원 Apparatus and method for embedding and extracting digital water mark based on wavelet
KR20030073369A (en) * 2002-03-11 2003-09-19 한국전자통신연구원 A Real-time Blind Video Watermarking Method using Quantization

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103824006A (en) * 2014-03-12 2014-05-28 中国科学院信息工程研究所 Method and system for mobile phone application software to automatically generate watermark
CN103824006B (en) * 2014-03-12 2016-06-29 中国科学院信息工程研究所 A kind of mobile phone application software automatically generates the method and system of watermark

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