KR20050119692A - 워터마크들을 검출하는 방법 - Google Patents

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KR20050119692A
KR20050119692A KR1020057019331A KR20057019331A KR20050119692A KR 20050119692 A KR20050119692 A KR 20050119692A KR 1020057019331 A KR1020057019331 A KR 1020057019331A KR 20057019331 A KR20057019331 A KR 20057019331A KR 20050119692 A KR20050119692 A KR 20050119692A
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KR1020057019331A
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부그트 헨리쿠스 에이.지. 반
게스텔 헨리쿠스 에이.더블유. 반
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

이미지가 스케일링, 회전, 플립핑 등과 같은 변환들로 행해졌다면(가능한 해커에 의해) 비디오 이미지 시퀀스(20)에서 워터마크(40)를 검출하기 어렵다. 상기 실행된 변환은 일반적으로 알려져 있지 않다. 따라서, 하나 이상의 역변환들(60)은, 신뢰성 있는 결정이 이뤄질 수 있을 때까지 검출(90) 이전에 상기 이미지에 수행된다. 상기 역변환들은 적절한 매개변수들의 작은 스텝사이즈 변경들에 따라 수행된다. 바람직한 실시예에서, 상관을 위한 초기 탐색이 역변환된 이미지와 예를 들면 상기 리퍼런스 워터마크의 많은 회전된 버전들에 의해 얻어진 상기 블러링된 버전의 리퍼런스 워터마크 사이에 행해진다. 어떠한 상관이 발견되었다면, 블러(blur) 및/또는 스텝사이즈의 양은 감소된다. 이는 상기 워터마크를 검출하기 위해 더 적은 스텝들을 필요로 한다.

Description

워터마크들을 검출하는 방법{Method of detecting watermarks}
본 발명은 워터마크들을 검출하는 방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명은, 예를 들면, 비디오 신호들에서 이미지들의 시퀀스에 대응하는 신호들 및/또는 데이터에서 워터마크들을 검출하는 방법에 관한 것이나, 이에 한정되지는 않는다. 게다가, 본 발명은 또한 본 발명에 따라 워터마크들을 검출하도록 동작가능한 워터마크 검출기들에 관한 것이다.
워터마크들은 항목들의 인증 확인 및/또는 그 위조들을 검출하는데 사용하기 위해, 예를 들면, 가치에 비추어 은행권에 포함되는 것이 수월하다고 널리 알려져 있다. 유사한 고려사항들이 하나 이상의 인증과 그 분포의 라우트들을 결정하기 위해 값의 데이터 및/또는 값의 신호들에 관한 것이다. 후자는 특히 인증되지 않은 복사, 이른바 종종 "해킹(hacking)"이라 하는 잠재적인 저작권 침해가 비디오 필름 및/또는 데이터의 원래 소유자들 및/또는 인증된 배급자들을 위한 심각한 경제적 결과들을 가질 수 있다. 저작권 침해에서, 인증되지 않은 복사의 증거는 법적 조치를 취하는 전조로서 요구된다.
은행권 및 유사한 실제적인 가치 항목들과는 달리, 비디오 필름들 및/또는 비디오 데이터는 신호 및/또는 데이터 워터마크들을 효과적으로 인쇄하기 위해 단지 그 고의의 불안에 의해 워터마크들을 포함하는 것이 용이하다.
워터마크들을 오디오 및 비디오 신호들 및/또는 데이터에 인가하는 방법에 관한 현대 문학에서, 많은 방법들이 거기에 워터마크들을 인가하기 위하여 이러한 신호들 및/또는 데이터로 이상한 정보를 포함하는데 적응되어 왔다. 이러한 이상한 정보는, 상기 신호들 및/또는 데이터의 감상 및/또는 청취인 경우 실질적으로 인식가능하지 않다. 비디오 신호들 및/또는 비디오 데이터인 경우, 워터마크들은 이러한 신호들 및/또는 데이터의 잡음 임계치와 비교가능한 크기에서 포함되며, 상기 워터마크들의 검출 동안에, 그들의 데이터 및/또는 신호들은 보다 신뢰성 있는 워터마크 표시를 얻는 시간과 더불어 통합되는, 이른바 축적된다. 시간에 대해 축적된 이미지 잡음과 일반적인 프로그램 요소는 궁극적으로 0으로 통합하는 한편, 축적된 워터마크 데이터는 시간에 따라 독특한 패턴으로 점진적으로 통합한다.
예를 들면, 유럽특허출원 제EP-A-1 156 660호에서, 원래 정보에 대해 하나 이상의 변형 동작들을 실행함으로써 삭제되고 변경되거나 변형된 디지털 워터마크를 원래 포함한 원래 이미지 정보와 같이, 상기 원래 이미지 정보로 삽입된 디지털 워터마크 정보를 검출하기 위한 디바이스 및 방법이 개시되어 있다. 상기 디바이스는 얻어진 이미지 정보로부터 매트릭스 및 시스템 매트릭스에 대해 교체된 매트릭스를 계산하기 위한 제1 수단, 상기 얻어진 이미지 정보로부터 추정된 초기 이미지 벡터를 계산하기 위한 제2 수단, 및 상기 이미지 정보의 잔여 벡터를 계산하기 위한 제3 수단, 상기 잔여 벡터의 제곱근 오차를 계산하기 위한 제4 수단, 상기 잔여 벡터 제곱근 오차가 최소값인지를 결정하기 위한 제5 수단, 교정한 벡터를 계산하기 위한 제6 수단, 역-회전된 이미지를 계산하기 위한 제7 수단, 상기 제7 수단으로부터의 출력을 상기 제2 수단으로부터 계산된 값으로 대체하기 위한 제8 수단, 상기 잔여 벡터 제곱근 오차의 최소값이 검출될 때 상기 원래 이미지 정보의 추정 값을 얻기 위한 제9 수단, 및 상기 원래 이미지 정보의 상기 추정된 이미지 정보로부터 디지털 워터마크 정보를 탐색하고 상기 탐색된 디지털 워터마크 정보를 표시하기 위한 제10 수단을 포함한다. 상기 디바이스는, 예를 들면, 상기 원래 이미지 정보에서 저작권을 남용하는 비 인증된 분배자 및/또는 해커들에 의해 상기 원래 정보에 인가된 워터마킹을 제거할 목적인 비 인증된 처리가 행해진 선의의 사유의 원래 이미지 정보를 탐색할 수 있다.
발명자들은, 그 이미지들이, 예를 들면, 해커에 의해 변형되었다면 비디오 이미지 정보에서 워터마크를 검출하기 어렵다는 것을 알았다. 본 발명의 내용에서의 변형은 이미지 스케일링, 이미지 회전, 이미지 플립 및 유사한 공간 재구성들, 및 이러한 재구성들의 조합들 중 하나 이상을 포함하도록 고려된다. 게다가, 발명자들은, 수신된 이미지 정보를 분석할 때 해커들에 의해 적용된 변형들이 일반적으로 미리 알려져 있지 않는다는 것을 알았으며, 그 결과, 발명자들은 워터마크 검출에 기초하여 상기 수신된 정보의 인증에 관해 결정이 이뤄지기 전에 워터마크가 존재하는지를 결정하기 위해 이러한 수신된 정보에 대해 철저한 일련의 역 변환들을 수행하는 바람직하다고 알았다. 그러나, 발명자들은 또한 이러한 철저한 탐색이 실행 불가능 및/또는 철저한 일련의 변형들을 실행하도록 요구된 데이터 처리 용량에 의해 최신의 워터마크 구성들을 실제로 사용하여 강제적이고 값비싸게 수행하는 것이라는 것을 알았다.
따라서, 발명자들은 이러한 철저한 일련의 변형들에 적당한 워터마크들 이외에도, 이러한 워터마크들을 검출하기 위한 장치를 고안하였다.
발명자들은 더 강력한 워터마킹 검출 방법들을 제공하는 이전의 시도들을 알고 있다. 예를 들면, 국제 PCT 특허출원 제WO-A-01/24113호에서, 조작들이 이미지를 표기하는데 이용되는 원래 워터마크와 조작된 이미지에 존재하는 왜곡된 버전의 원래 워터마크 간의 상관을 훼손하므로 가장 최근의 워터마킹 기법들은 워터마킹된 이미지의 지리적 왜곡들과 같은 조작들에 내성적이지 않다고 개시되어 있다. PCT 출원은 이러한 상관을 복원하기 위한 방법 및 구성을 개시한다. 상기 방법에서, 수상한 이미지는 반복된 데이터 패턴의 존재에 대해 분석된다. 상기 방법이 이러한 패턴의 존재를 식별하면, 상기 이미지가 이미지의 범위를 넘어 작은 크기의 워터마크 패턴을 "타일함(tiling)"으로써 워터마킹되었다고 그로부터 마무리되며, 상기 방법의 내용에서 "작은 크기(small size)"는 상기 이미지의 범위 보다 실질적으로 작다, 예를 들면, 각각의 워터마크 패턴이 공간적으로 재구성될 때 상기 이미지의 총 영역의 1% 정도 상기 이미지에서 관련된 영역을 갖는다는 것이다. 상기 이상한 이미지에서 검출된 워터마크가 주어진 워터마크 W인지의 실제 검출은 상기 이상한 이미지에서 발견된 패턴의 주기성을 결정한 다음, 검출될 상기 주어진 워터마크 W에 예기된 계산된 주기성과 내부의 패턴의 주기성을 매칭하기 위해 상기 이상한 이미지를 처리함으로써, 상기 방법에서 다음에 수행된다. 사실 상기 이상한 이미지가 상기 주어진 워터마크 W를 포함하도록 발견되면, 상기 지리적 조작은 행해지지 않아 상기 조작된 이미지는 인증된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 주요 단계들의 개략적인 표현을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 방법에서 이용되는 변환 기능의 예제의 개략적인 표현을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 예제 변환 함수에 의해 제공되는 공간 맵핑의 개략적인 표현을 도시한 도면.
도 4는 도 2 및 3의 예제 변환 함수의 변형에 의해 제공되는 대안적인 공간 맵핑의 개략적인 표현을 도시한 도면.
도 5는 도 1의 방법을 실행할 때 이용되는 버퍼들의 공간 범위들 밖에서 맵핑으로부터 발생하는 에러들을 감소시키는데 적용되는 사전-상관 해닝-형 윈도우의 도면.
도 6은 도 1의 방법을 구현하는데 요구되는 하드웨어의 개략적인 도면.
도 7은 상태 머신의 형태로 존재하고, 도 6의 하드웨어의 동작을 도시한 개략적인 다이어그램.
본 발명의 목적은, 예를 들면, 비디오 신호들에서와 같은 이미지들의 시퀀스들에 대응하는 신호들 및/또는 데이터에서 워터마크들을 검출하는 더 강력한 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 예를 들면, 비디오 신호들에서와 같이 이미지들의 시퀀스들에 대응하는 신호들 및/또는 데이터에서 워터마크들을 검출하도록 동작가능한 더 강력한 워터마크 검출기들을 제공하는 것이다. 이러한 점에서, 본 발명의 목적은 또한 정의된 양의 메모리 및 관련된 제어 로직만을 이용하면서 이러한 검출기들을 제공하여, 기존의 검출기들이 본 발명에 따라 기능하도록 수정될 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 더 강력한 워터마크들로 인코드된 신호 및/또는 데이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 이미지들의 시퀀스에 대응하는 데이터/신호들에서 워터마크들을 검출하는 방법이 제공되며, 상기 방법은,
(a) 상기 시퀀스에서 하나 이상의 이미지들의 공간 서브-영역에 대응하는 데이터를 축적하고, 제1 메모리에 상기 축적된 데이터를 저장하는 단계,
(b) 제2 메모리에 저장하기 위한 대응하는 변환된 데이터를 발생시키기 위해 상기 축적된 데이터에 대해 하나 이상의 변환들을 수행하는 방법,
(c) 관련된 하나 이상의 유사도를 결정하기 위해 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들과 상기 제2 메모리에 저장되어 있는 상기 변환된 데이터를 비교하는 단계, 및
(d) 상기 하나 이상의 유사도가 하나 이상의 정의된 유사 임계치를 초과하는지를 가리키며, 이에 따라, 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들이 상기 이미지들의 시퀀스에 존재하는지를 가리키는 하나 이상의 결과들을 출력하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 이미지들의 시퀀스들에 대응하는 신호들 및/또는 데이터에서 워터마크들의 더 강력한 검출을 제공할 수 있다는 점에서 유리하다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 이미지들의 공간 서브-영역은 그 실질적으로 중심 서브-영역에 대응한다.
바람직하게, 상기 방법에서, 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들과 상기 제2 메모리 수단에서 상기 변형된 데이터의 단계 (c)에서의 비교는 상관에 의해 실행된다. 상기 상관의 이용은 상기 방법이 최신의 워터마크 검출 하드웨어를 이용하여 실행가능하게 한다.
바람직하게, 상기 단계들 (a) 내지 (d)는 상기 하나 이상의 하드웨어 및 소프트웨어가 다른 기능을 실행할 수 있는 동안 시분할 다중 방식으로 하나 이상의 하드웨어 및 소프트웨어에서 실행된다. 이러한 시분할 다중 방식은, 상기 방법에 단계 (a)에서 충분한 축적을 실행하는데 충분한 시간을 제공하면서 또한 다른 기능들을 제공하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 대해 효율적으로 실행될 수 있다는 점에서 유리하다.
바람직하게, 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들에 대한 부정확한 상관을 잠재적으로 피하기 위해 상기 제2 메모리는, 상기 제1 메모리에 존재하는 모든 데이터 요소들이 상기 제2 메모리에서 대응하는 요소들에 대한 상기 하나 이상의 변환들에 의해 단계 (b)에서 맵핑되도록 충분한 메모리 용량으로 구성되어 있어, 상기 축적된 데이터의 공간적으로 주변 영역들의 변형과 관련된 정보의 손실을 피한다.
바람직하게, 메모리 전제조건들을 감소시키기 위해, 상기 제1 및 제2 메모리들은 상기 시퀀스에서 하나 이상의 이미지들의 공간 서브-영역과 관련된 데이터에 실질적으로 대응하는 용량을 갖도록 배열된다.
바람직하게, 상기 단계들 (b) 및 (c)는 상기 축적된 데이터에서 하나 이상의 워터마크들의 존재를 검출하기 위해 정의된 탐색 한계 내에서 상기 제1 메모리 수단에서 상기 축적된 데이터를 통해 실질적으로 철저한 탐색을 제공하기 위해 여러 번 실행된다. 발명자들은, 최신의 워터마크 검출 방법들이 워터마크들의 검출을 잠재적으로 놓칠 수 있도록 최신의 워터마크 검출 방법들을 이용하여 실제로 및/또는 경제적으로 실행가능하지 않다는 것을 알았다.
바람직하게, 본 발명의 방법이 적당한 메모리 양을 이용하여 구현되는 워터마크들의 검출 누락을 피하기 위해, 해닝-형 윈도우는, 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들과 비교하기 전에 단계 (c)에서 상기 제2 메모리에 저장된 상기 변환된 데이터에 적용된다. 더 바람직하게, 상관 검출을 개선하기 위해, 상기 해닝-형 윈도우는 점진적으로 감소하는 공간 주변 범위를 갖도록 배열된다. 가장 바람직하게는, 상기 해닝-형 윈도우는 부드럽게-변하는 기능에 의해 기재된다. 게다가, 상기 해닝-형 윈도우는 함수들의 범위, 예를 들면, 중심 최대치를 갖는 2차 함수와 같은 다항식 함수, 부드럽게 또는 순차적 이산 방식으로 구현되는 중심 최대치 또는 임의의 조합을 갖는 선형 3차 함수에 따라 구현된다. 상기 해닝-형 윈도우는 그 공간 직교 방향들을 따라 상호 유사하지 않은 스케일링을 갖는 것이 수월하다.
유리하게, 워터마크 검출의 신뢰성을 개선하고 잠재적으로 더 광범위한 해킹 변환들을 적응시키기 위해, 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들은 바람직하게 대응하는 하나 이상의 블러링되지 않은 리퍼런스 워터마크들의 블러링된 표현들이다. 더 바람직하게, 상기 방법은 상기 축적된 데이터에 존재하는 하나 이상의 워터마크들을 초기에 식별하기 위한 상기 하나 이상의 블러링되지 않은 리퍼런스 워터마크들의 블러링된 표현들을 이용하도록 배열된 다음에, 상기 데이터를 분석하기 위한 실질적으로 블러링되지 않은 리퍼런스 워터마크들을 채용하도록 배열되며, 상기 방법의 이러한 변형은 고속 및 매우 정확한 워터마크 검출을 제공할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 메모리에서 상기 단계 (a)에 축적된 데이터는 상기 시퀀스의 이미지들이 수신됨에 따라 연속적으로 갱신되고, 상기 단계들 (b) 내지 (d)는 상기 연속적으로 갱신되고 축적된 데이터에 반복적으로 적용된다.
바람직하게, 워터마크 검출을 피하는데 사용되는 광범위한 해킹 변환들을 검출하기 위해, 상기 단계 (b)에서 상기 하나 이상의 변환들은 번역, 회전, 휨, 비뜰어짐, 스케일링, 및 플립 변환들 중 적어도 하나를 포함한다.
발명자들은, 본 발명의 방법이 기존의 워터마크 검출 방법들과 유리하게 역방향으로 호환가능하다는 것을 알았다. 따라서, 바람직하게, 상기 방법은 하나 이상의 종래의 워터마크 검출 과정들에 따라 임시로 대안적이거나 동시에 이용된다. 더 바람직하게, 상기 방법은, 상기 하나 이상의 종래의 검출 과정들이 이미지들의 시퀀스에서 하나 이상의 워터마크들의 존재를 검출하지 못할 때 실시된다.
유리하게, 발명자들은, 본 발명의 제1 특징에 따른 상기 방법이 하나 이상의 셋톱 박스, DVD 플레이어, DVD 레코더, MPEG 인코더, MPEG 디코더, VWM 마커, 데이터 스토리지 디바이스 및 디스플레이 디바이스에서 실행가능하다는 것을 알았다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 이미지들의 시퀀스에 대응하는 데이터/신호들에서 워터마크들을 검출하기 위한 워터마크 검출기가 제공되며, 상기 검출기는
(a) 상기 시퀀스에서 하나 이상의 이미지들의 공간 서브-영역에 대응하는 데이터를 축적하기 위한 축적 수단, 및 상기 축적 수단에 의해 발생되는 상기 축적된 데이터를 저장하기 위한 제1 메모리,
(b) 제2 메모리에 저장하기 위한 대응하는 변환된 데이터를 발생시키기 위해 상기 제1 메모리로부터 상기 축적된 데이터에 대한 하나 이상의 변환들을 수행하기 위한 변환 수단,
(c) 관련된 하나 이상의 유사도를 결정하기 위해 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들과 상기 제2 메모리에 저장된 상기 변환된 데이터를 비교하기 위한 비교 수단, 및
(d) 상기 하나 이상의 유사도가 하나 이상의 정의된 유사 임계치들을 초과하는지를 가리키며, 이에 따라 상기 리퍼런스 워터마크들이 상기 이미지들의 시퀀스에 존재하는지를 가리키는 하나 이상의 결과를 출력하기 위한 출력 수단를 포함한다.
바람직하게, 상기 검출기는 셋톱 박스, DVD 플레이어, DVD 레코더, MPEG 인코더, MPEG 디코더, VWM 마커, 스토리지 디바이스 및 디스플레이 디바이스 중 하나 이상으로 포함된다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 이미지들의 시퀀스에 대응하는 데이터 및/또는 신호들이 제공되며, 상기 이미지들은 그 상호 다른 공간 서브-영역들에 적용된 복수의 상호 다른 워터마크들을 갖는다. 바람직하게, 워터마크 검출 견고성 및/또는 검출 속도를 개선하기 위해, 상기 워터마크 세부내용은 블러링된 버전의 대응하는 리퍼런스 워터마크들과의 상관에 수월하도록 배열된다. 바람직하게, 상기 공간 서브-영역들 중 적어도 하나는 상기 이미지들의 실질적으로 중심 영역에 대응한다. 바람직하게, 상기 데이터 및/또는 신호들은 데이터 캐리어, 예를 들면, 컴팩트 디스크(CD), DVD 디스크 및/또는 비디오 자기 테이프 상에 기록된다.
본 발명의 특징들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 조합으로 조합되기 쉽다는 것을 알아야 한다.
지금부터, 본 발명의 실시예들이 다음의 도면들을 참조하여 예제만으로 기재될 것이다.
본 발명을 설명하기 위해, 신호 워터마크들을 제공하는 최근의 방법들이 고려될 것이다. 예를 들면, 종종 이용되는 VWM로서 알려진 최근의 워터마킹 시스템이 널리 알려져 있다.
최근의 VWM 워터마크 검출기들은, 그 해킹 방법들이 하나 이상의 디멘죤들에서 단지 이미지 스케일링 이외인 작은 변환들과 같이 워터마킹된 비디오 신호들의 작은 지리적인 변환들에 기초하는 미래의 해커들을 대처할 수 없다. 예를 들면, 10 이상의 이미지 회전에 대응하는 작은 변환은, 예를 들면, 위조 DVD 비디오 레코딩들에서와 같이 해킹 및/또는 해적 이미지들을 보는 사람에게 거의 인식 불가능한 회전도와 같이, 종래의 VWM 워터마킹 시스템들에서 워터마크들의 검출 누락을 초래하기 쉽다. 이미지 절단, 이미지 비뜰어짐, 및 수평 및/또는 수직 플립과 같은 다른 작은 변환들은 종래의 VWM 워터마크 검출기들을 또한 잠재적으로 혼동하게 한다. 게다가, 고의로 인식된 MPEG 표준들에 따라 부호화된 전체 이미지들에 대한 역회전을 실행하기 매우 어렵다.
따라서, 발명자들은 다른 경우에 그들이 이러한 최근의 VWM 검출기들에 의해 잘못 조작될 지리적으로 변환된 비디오 정보에 대처할 수 있도록 최근의 VWM 워터마크 검출기들의 기능성을 확장하는 간단하고 저렴한 방법을 고안하였다. 상기 방법은 최신의 VWM 워터마크 검출기들이 스케일링, 회전, 휨, 비뜰어짐 및 수평 및/또는 수직 반사 플립과 같은 적어도 변환들에 대처할 수 있게 한다. 상기 방법의 핵심 요소는, 각각의 변환이 하나 이상의 워터마크들을 식별하기 위해 상관 측정이 수반되는 역 변환들을 반복적으로 적용함으로써 수신된 일련의 비디오 이미지들의 축적된 작은 부분에 대한 철저한 탐색을 수행하는 것이다. 이러한 방법은, 각각의 이미지가 워터마크들에 대해 전체로 분석되는 종래기술로부터 구별된다. 철저한 시험을 목적으로 각각의 이미지의 작은 부분만을 선택함으로 인해, 본 발명을 구현하기 위한 메모리 및 연관된 하드웨어 전제조건들은 더 적절하다. 발명자들은 본 발명의 방법에 따라 기능하는 검출기들을 배열한 다음에 이를 특징으로 하였으며, 상기 검출기들은 매우 신뢰성 있는 것으로 밝혀지고 MPEG형 이미지 정보를 조작할 수 있었다.
지금부터, 본 발명의 방법이 더 상세히 기재될 것이다.
간단히 말하면, 본 발명의 방법은 3가지 원리들의 조합을 이용한다.
(a) 이미지들의 시퀀스에서 각각의 이미지의 작은 영역, 예를 들면, 각각의 이미지의 중간 영역에서 128X128 픽셀 영역은 워터마크 검출 목적을 위해 축적된 데이터 세트를 제공하기 위해 기간, 예를 들면, 몇몇 연속 이미지들을 넘어서 축적된다.
(b) 상기 축적된 데이터는 선택된 한계들 내에서 철저한 탐색이 이뤄지며, 상기 축적된 데이터는 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들과의 상관을 위해 시험된 대응하는 변환된 데이터를 발생시키는 적어도 하나의 역변환이 행해지므로, 상기 적어도 하나의 역변환은 가장 큰 신뢰성을 갖는 작은 영역에서 워터마크의 발생을 식별한다.
(c) 시간-다중화 통합에 의해 기존의 워터마크 검출기들로의 (a) 및 (b)의 원리들의 조합.
지금부터, 상기에 도입된 이들 원리들 (a) 내지 (c)가 도 1을 참조하여 더 상세히 명백해질 것이다.
도 1에서, 일반적으로 10으로 표기된 본 발명의 방법이 도시되어 있다. 상기 방법(10)은, 예를 들면, 이미지(30)를 포함한 이미지들(20)의 임시 시퀀스를 수신하는 단계를 포함한다. 서브-영역 원격이 대안적으로 이용될 수 있지만 각각의 이미지의 공간 서브-영역, 예를 들면, 상기 이미지(30)의 중심 영역(40)에서, 개별 이미지들이 관찰될 때 실질적으로 인식 불가능하지만 몇몇 프레임들에 걸쳐 통합되는, 이른바 축적될 때 상기 이미지들에 존재하는 백그라운드 잡음과 프로그램 항목에 대해 명확하게 구별가능한 크기로 워터마크 패턴 W의 공간 표현이 상기 이미지에 중첩되는 워터마크 필드가 포함되어 있다. 원한다면, 상기 워터마크 패턴 W은 종래의 VWM 워터마킹에 유사한 방식으로 상기 영역(40)을 포함한 각각의 이미지(30)를 통해 결합될 수 있다.
상기 방법(10)은 상기 이미지들(30)의 상기 시퀀스(20)를 수신하고 제1 메모리 버퍼 A에 저장된 축적된 매트릭스(50)를 제공하기 위해 그들의 중심 영역들(40)을 축적하도록 동작가능하다. 다음에, 변환 기능(60)은 제2 메모리 버퍼 B에 저장하기 위해 대응하는 변환된 매트릭스(70)를 발생시키기 위해 상기 매트릭스(50)에 적용된다. 상기 변환된 매트릭스(70)는 다음에 탐색 기능(80)에 의해 상기 변환된 매트릭스(70)를 리퍼런스 워터마크(100)와 비교하도록 동작가능한 관련된 비교기 기능(90)에 전달되며, 소정의 매칭 기준 내의 상관 매치가 상기 리퍼런스 워터마크(100) 및 상기 변환된 매트릭스(70) 사이에서 발견되면, 상기 시퀀스(20)는 상기 리퍼런스 워터마크(100)에 실질적으로 유사한 워터마크를 포함하게 된다. 필요하다면, 상기 탐색 기능(80)은 가능한 변환들의 철저한 탐색이 상기 리퍼런스 워터마크(100)가 상기 시퀀스(20)의 이미지들(30)에 포함되는지를 결정하기 위해 실행되도록 변환 매개변수들 입력의 다양한 조합들에 대해 반복적으로 상기 변환 기능(60)을 실시하도록 소정의 탐색 한계 내에서 동작가능하다.
도 1에 표현된 상기 방법(10)의 단계들이 지금부터 더 상세히 기재될 것이다. 각각의 프레임의 중심 영역(40)은 바람직하게 종래의 VWM에 사용된 것과 같이 128X128 픽셀들의 필드에 의해 구현된다. 이러한 작은 영역은, 비교적 적절한 메모리 양이 픽셀 매트릭스의 형태로 이러한 필드를 저장하도록 요구되므로 바람직하다. 바람직하게, 상기 메모리 양은 크기에서 상기 영역(40)을 적응시키는데 충분하다. 상기 영역(40)의 독특한 픽셀 특성에 비추어, 그 비교적 작은 크기 및 중심 위치, 상기 이미지들의 시퀀스(20)에 수행된 회전, 휨 및/또는 비뜰어짐과 같은 해킹 동작들은 상기 시퀀스(20)의 이미지들에서 워터마크들의 존재를 검출하기 위해 상기 방법(10)의 신뢰성에 대한 비교적 작은 영향을 갖는다. 128X128 픽셀들의 필드가 도 1에서 표현된 상기 방법(10)에서 상기 중심 영역(40)에 이용되지만, 상기 영역(40)에 대한 다른 크기들이 가능하며, 예를 들면, 상기 영역(40)은 바람직하게 크기에서 10X10 픽셀들에서 500X500 픽셀들의 범위이며, 더 바람직하게는, 30X30 픽셀들에서 300X300 픽셀들의 범위이며, 가장 바람직하게는, 50X50 픽셀들에서 160X160 픽셀들의 범위이며, 예를 들면, 실질적으로 128X128 픽셀들이다.
이미지 공간 관점으로부터, 상기 하나 이상의 이미지들의 공간 서브-영역은 상기 하나 이상의 이미지들에 존재하는 픽셀들의 20% 이하를 포함하는 그 픽셀 영역에 대응하며, 이러한 범위는 상기 방법을 구현하기 위해 워터마크 검출의 강건함과 적절한 메모리와 로직 하드웨어 전제조건들 간의 최적의 절충인 것으로 발명자들에 의해 밝혀진다. 더 바람직하게는, 상기 하나 이상의 이미지들의 공간 서브-영역은 상기 하나 이상의 이미지들에 존재하는 픽셀들의 5% 이하를 포함하는 픽셀 영역에 대응한다. 가장 바람직하게는, 상기 하나 이상의 이미지들의 공간 서브-영역은 상기 하나 이상의 이미지들에 존재하는 픽셀들의 2% 이하를 포함하는 픽셀 영역에 대응한다.
더 큰 영역(40)이 매우 특정한 공간 형태의 워터마크를 제공하면서 상기 비교기 기능(90)에서 더 정밀한 상관을 제공할 수 있는 한편, 더 작은 영역(40)은 덜 특정하지만 더 강력한 워터마크를 제공할 수 있다. 그래서, 상기 영역(40)에 대한 크기는 요구되는 워터마크 독특함의 정도 및 상기 방법(10)을 구현하는데 필요한 메모리 및 하드웨어와 관련하여 바라는 강건함의 정도에 따라 선택가능하다. 게다가, 상기에서 분명해진 바와 같이, 상기 영역(40)은 중심일 필요는 없지만, 상기 방법(10)의 변경들에서 선택적으로 상기 이미지(30)에서 중심에 벗어날 수 있다는 것을 알아야 한다.
발명자들은, 상기 이미지(30)가 워터마크 정보를 갖는 그 다른 영역들에서 결합되더라도 상기 중심 영역(40)으로부터만 워터마크 정보를 선택하는 것이 특히 바람직하다. 비디오 이미지들의 시퀀스들로부터 워터마크 세부사항을 추출하는 최근의 방법들은 "폴딩(folding)"을 이용한다. 폴딩에서, 워터마크 정보는 워터마크 패턴들과 결합된 이미지를 통해 많은 서브-영역들로부터 축적된다. 워터마킹 검출 목적을 위한 폴딩에서 이러한 주변 영역들의 사용은 워터마크 상관이 워터마킹된 이미지들을 신뢰성 있게 검사하기 위한 값비싸고 복잡한 최근의 하드웨어를 초래하는 이미지 회전의 민감한 기능이게 된다. 예를 들면, 폴딩 및 상관이 이용되는 최근의 이미지 워터마킹 방법들에서, 워터마킹된 이미지들에 대한 1 내지 2의 범위에서의 회전 변경이 워터마크들의 존재의 비 검출을 유발시키는데 충분한, 이른바, 이러한 폴드되고 워터마킹된 이미지들에서 워터마크들 존재를 검사하는 동안 발생된 상관 피크 높이가 최근의 워터마크 검출기들에서 관련된 소정의 상관 임계치를 초과하는데 불충분하다는 것이 발명자들에 의해 알려져 있다.
상기 방법(10)을 이용하는 경우, 발명자들은, 매트릭스(50)를 발생시키기 위해 상기 이미지들(30)의 상기 중심 영역들(40)을 축적하기 위한 시간과 및 상기 중심 영역들(40)에서 워터마크의 공간 범위 사이에는 상충관계가 존재하는다는 것을 알았으며, 사실상, 발명자들은, 상기 영역들(40)이 전체-이미지 최근의 워터마킹에 비교하여 비교적 더 작을 때 그리고 더 긴 통합 시간이 이용될 때 강력한 워터마크 검출을 제공하기 위해 양호한 해결책이 발생한다는 것을 알았다.
상기 방법(10)에 이용되는 변환 기능(60)이 지금부터 더 상세하게 기재될 것이다. 동작 시, 상기 매트릭스(50)는 제1 128X128 픽셀 메모리 버퍼, 이른바, 상술된 버퍼 A에 저장된다. 게다가, 상기 변환 기능(60)은 역변환을 수행하도록 배열된다. 이 역변환은 상기 버퍼 A의 내용을 복사하고 그들을 제2 버퍼, 이른바, 상술된 버퍼 B에 맵핑시킴으로써 실행된다.
상기 버퍼 A는, 아래 첨자 i, j가 상기 이미지(30)가 관찰될 때 수평 (x) 및 수직 (y) 공간 방향을 각각 참조하여 이미지 픽셀들 위치들에 대응하는 픽셀 요소들 PAi ,j를 포함한다. 따라서, 128X128 픽셀들의 크기를 갖는 상기 중심 영역(40)인 경우, 요소 PA 64, 64는 상기 이미지들(30)의 상기 시퀀스(20)에서 중심 픽셀의 축적에 대응한다. 유사하게, 상기 버퍼 B는, 아래 첨자 k,l가 1 내지 128의 범위에 각각 있는 픽셀 요소들 PB k,l를 포함한다. 상기 변환 기능(60)은 상기 제1 버퍼 A로부터 요소들을 수신하고 그들을 상기 제2 버퍼 B에 맵핑하도록 동작 가능하다. 게다가, 상기 기능(60)은 다양한 상호 다른 역변환들을 수행하도록 배열될 수 있다.
상기 기능(60)의 예제를 제공하기 위해, 회전 기능이 도 3에 도시된 바와 같이 각도 θ의 버퍼 회전에 대응하여 고려될 것이다. 이러한 회전 기능인 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 관련된 벡터들에 관한 다음의 매개변수 세트: dxrow, dyrow, dxcolumn, dycolumn이 존재하는다. 이 도면은 다음과 같이 해석되는 것이다. 버퍼 B는 좌에서 우로 그리고 위에서 아래까지 채워진다. 버퍼 B에서 각각 픽셀인 경우, 버퍼 A에서 대응하는 픽셀의 어드레스는 결정된다. 버퍼 B를 통해 수평(행) 방향으로 진행하면서 버퍼 B에서 각각의 다음 픽셀인 경우 버퍼 A에 대한 어드레스는 수평 방향으로 단계 dxrow 및 수직 방향으로 단계 dyrow로 갱신된다. 유사하게, 버퍼 B를 통해 수직(칼럼) 방향으로 진행할 때, 버퍼 B에서 각각의 다음 픽셀인 경우 버퍼 A에 대한 어드레스는 수평 방향으로 단계 dxcolumn 및 수직 방향으로 dycolumn으로 갱신된다.
상술된 매개변수 세트는 서브-픽셀 정확성을 정의한다. 이하에 주어진 예제들에서, 값 256은 1픽셀의 세트를 표현한다. 매개변수 세트에 따라, 다양한 형태의 변환 기능들(60)이 설명될 수 있다. 도 2와 유사한 방식으로 벡터들을 정의하기 위한 대응하는 매개변수 세트들이 표 1에 제공된다. 휨 및 비뜰어짐은 변환 기능(60)에 의해 유사하게 적응될 수 있다는 것을 알아야 한다.
dxrow dyrow dxcolumn dycolumn
디폴트(=버퍼 A로부터 버퍼 B에의 정상 공간 복사 +256 0 0 +256
수평 플립 -256 0 0 +256
수직 플립 +256 0 0 -256
회전 = +2° (반시계 방향) +255 -4 +17 +255
회전 = -2° (시계 방향) +255 +4 -17 +255
스케일링 +2% (확대) +250 0 0 +250
스케일링 -2% (축소) +261 0 0 +261
회전 = +2; 스케일링 +2% +250 -4 +17 +250
회전 = +45° +181 -90 +362 +181
스케일링 +50% +170 0 0 +170
회전 = +45°; 스케일링 +50% +120 -60 +241 +120
유리하게, 발명자들은, 약간의 스케일링 에러가 구현에 의해 잠재적으로 발생하지만 하드웨어에서 구현하기 쉽다는 것을 알았으며, 비교적 작은 상기 중심 영역(40)에 의해 이 스케일링 에러는 상기 방법(10)의 성공적인 동작에 실질적으로 크나큰 관련성이 없다.
dyrow 및 dxrow 매개변수들은 회전인 경우 동일하지 않는, 예를 들면, 부호가 다르다는 것을 표 1로부터 알 수 있다. 이러한 차이는, 비디오 프레임들이 주어진 각도를 통해 회전될 때 상기 매개변수들이 필드 회전 보다 프레임 회전에 대응하므로 발생한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼들 A, B의 상부 좌측 코너에서 코너점 PC에 대한 회전이 버퍼 A에서 일부 요소들이 버퍼 B에서 표현된 공간 범위 외부에 공간적으로 맵핑되게 한다. 이러한 맵핑은, 상기 변환된 매트릭스(70), 이른바, 상기 버퍼 B를 상기 리퍼런스 워터마크(100)와 비교할 때 상기 비교기 기능(90)에 의해 검출된 저하된 상관을 초래할 수 있는 상기 버퍼들 A, B의 주변 요소들에서 데이터의 손실을 잠재적으로 유발시킨다.
발명자들은 잠재적인 데이터 손실을 감소시키기 위한 2가지 방법들이 있다는 것을 알았다.
제1 방법에서, 표 1의 매개변수들과 상기 변환 기능(60)은 도 4에 도시된 바와 같이 실질적으로 상기 버퍼 A의 중심점 PM에서 상기 변환 기능(60)에 대해 참조점을 제공하도록 배열되며, 상기 중심점 PM은 도 3의 코너점과 비교되어야 한다. 상기 중심점 PM에 대해 효과적으로 회전을 적용하는 결과로서, 상기 변환 기능(60)에 의해 도입되는 주변 에러들은 대응해서 회전된다. 상기 중심점 PM은 바람직하게 상기 버퍼 A의 중심에서 가장 근접한 주변 에지로의 공간 거리의 20%를 초과하지 않는, 더 바람직하게는, 그 10%를 초과하지 않고, 가장 바람직하게는, 그 5%를 초과하지 않는 정도로 집중화된다.
제2 방법에서, 해닝-형 윈도우는 상관을 위한 공간적으로 변조된 버퍼에 상기 비교기 기능(90)에서 상기 리퍼런스 워터마크(100)를 제공하기 위해 상기 탐색 기능(80)에 의해 상기 버퍼 B에 적용된다. 바람직하게, 상기 해닝-형 윈도우에는 상기 해닝-형 윈도우의 중심 영역을 향해 더 큰 가중치에 따라 점차 감소하는 경계가 제공된다. 게다가, 상기 해닝-형 윈도우는, 그 공간 변조가 함수들의 범위, 예를 들면, 부드럽게 또는 스텝별 이산 방식으로 구현되는 중심 최대치를 갖는 2차 함수와 같은 다항식 함수, 중심 최대치를 갖는 코사인과 같은 3차 함수, 중심 최대치 또는 그 임의의 조합을 갖는 선형 삼각 함수에 의해 기재되도록 구현되기 쉽다. 상기 해닝-형 윈도우는 공간적으로 직교인 방향들로 상호 다른 스케일링을 갖는 함수에 의해 기재될 수 있다. 또한, 상기 리퍼런스 워터마크(100)는, 상관을 수행할 때 바람직하고 유사하게 그리고 공간적으로 변조된다. 이러한 해닝-형 윈도우의 예제들은 도 5에 제공되며, 하나는 코너점 PC 부근의 회전을 위한 것이고, 하나는 중심점 PM 부근의 회전을 위한 것이다.
도 5에서, 내부 해닝 경계(200) 및 외부 해닝 경계(210)를 포함한 해닝-형 윈도우의 스텝형 구현이 도시되어 있다. 상기 내부 해닝 경계(200) 내에 속하는 상기 버퍼 B의 요소들을 위해, 상기 2개의 경계들(200, 210) 간의 고리 영역 내에 상기 버퍼 B에서 요소들에 비해 상기 비교기 기능(90)에서의 상관 동안에 더 가중치가 주어진다. 상기 외부 경계(210) 외부에 속하는 요소들인 경우, 상기 비교기 기능(90) 내에서 상관을 수행할 때 더 감소된 가중이 거기에 적용될 수 있다. 필요하다면, 상기 외부 경계(210) 내에 속하는 상기 버퍼 B의 요소들은 상관 목적으로 간주될 수 없으며, 이른바, 0 가중이 제공된다. 게다가, 원한다면, 단일 해닝 경계는 간결성을 위해 사용될 수 있으며, 선택적으로, 이러한 단일 해닝 경계 외부에 속하는 상기 버퍼 B의 요소들은 무시될 수 있다.
상기 제1 및 제2 방법들은 도 5에서 도시된 바와 같이 동시에 적용되기 쉽다는 것을 알 것이다.
하나 이상의 상기 제1 및 제2 방법들에 대안적 또는 추가로서, 상기 버퍼들 A, B는 상기 중심 영역(40)으로부터 픽셀 정보를 적응시키는, 이른바, 상기 중심 영역(40)을 넘어 연장하는 각각의 이미지(30)의 영역을 내포하도록 훨씬 더 요구되도록 간단하게 이뤄질 수 있다. 이러한 방법이 상기 버퍼들 A, B가 절대적으로 필요한 것 이상으로 요구하지만, 상기 비교기 기능(90)에서 상관의 정확한 실행에 영향을 미치는 주변 경계 에러들을 감소시킨다.
상기 제2 방법에서 하나 이상의 해닝 윈도우들의 사용은 워터마크 검출을 피하기 위해 8°이미지 회전을 적용함으로써 상기 방법(10)이 해킹된 이미지들을 대처할 수 있게 실제로 기재되었다.
상기에서, 상기 방법(10)은, 예를 들면, 표 1에 따르지만, 상기 제2 버퍼 B에서 대응하는 데이터를 발생시키기 위해 상기 제1 버퍼 A에서 데이터로 상기 변환 기능(60)에 의해 내부에 기재된 기능들에 한정되지 않는 하나 이상의 변환들을 적용하도록 배열될 수 있고, 상기 탐색 기능(80)은, 상기 이미지들의 시퀀스(20)에 존재하는 리퍼런스 워터마크에 유사한 워터마크를 가리키는 상호 상관을 탐색하기 위해 상기 리퍼런스 워터마크(100)와 상관할 때 필요에 따라 하나 이상의 해닝-형 윈도우들을 상기 제2 버퍼 B의 데이터에 적용하면서 상기 비교기 기능(90)에 이러한 변환들의 결과를 공급하도록 배열될 수 있다.
상기 탐색 기능(80)은 신속하고 철저하게 실행될 수 있도록 구현되기 쉽다. 다음의 기술은 탐색 기능(80)에 관련하여 방법(10)의 동작의 개요를 제공한다.
이미지들의 시퀀스(20)는 최근의 워터마크 검출 프로세스들과 비교하여 비교적 오랜 시간 기간에 걸쳐 축적되며, 이른바, 상기 방법(10)에서 이미지들의 시퀀스(20)는 5초 내지 50초의 범위의 기간에 걸쳐 축적되고, 더 바람직하게, 10 내지 30초의 범위의 기간에 걸쳐 축적된다. 더 높은 상대율로, 몇몇 상호 다른 역변환들은 변환 기능(60)에 의해 실행된다. 상기 변환 기능(80)에서 각각의 변환의 실행은 상기 리퍼런스 워터마크(100)와의 상관을 이용하는 검출 단계들과 같이, 필요한 경우, 상관을 실행하기 전에 해닝-형 윈도우의 적용에 따라 상술된 워터마크 검출 단계들로 행해지는 상기 제2 버퍼 B에 저장된 연관된 데이터를 초래한다. 이러한 상관의 출력은, 상기 리퍼런스 워터마크에 대응하는 워터마크들이 이미지들의 시퀀스(20)에 존재하는지를 결정하기 위해 상관 참조 임계치에 대해 비교된다. 발명자들에 의해 설명되는 실제의 하드웨어에서, 상기 탐색 및 비교기 기능들(80, 90)에서 수행되는 철저한 탐색과 상관이 수반되는 특정 형태의 변환을 적용하는 상기 변환 기능(60)의 실행은 실질적으로 0.3초 소요되었다.
상기 변환 기능(60)의 각각의 반복된 실행의 경우, 상기 변환 기능(60)의 매개변수들은, 해커가 워터마크 검출을 피하기 위해 이미지들의 시퀀스(20)에 적용할 수 있는 다른 형태들의 애매한 변환을 대처하도록 변경된다. 따라서, 예를 들면, 표 1에 제공된 바와 같이, 상기 변환 기능(60)의 매개변수들은 소정의 스텝 크기들에 따라 소정의 경계들 내에 변경된다. 발명자들에 의해 배열된 데모 하드웨어에서, 상술된 매개변수들 dxrow, dyrow, dxcolumn, 및 dycolumn 각각에 대한 최소값, 최대값 및 스텝 크기는 상기 방법(10)이 이미지들의 시퀀스(20)의 철저한 탐색을 실행하기 위해 자동으로 시험되는 다른 매개변수 부호들로 이용되었다. 필요에 따라, 이러한 한계들은 다른 버전에서 상기 방법(10)을 실행할 때 이들 4개의 매개변수들 중 적어도 하나에 적용되기 쉽다는 것을 알아야 한다.
상기 방법(10)은 바람직하게 상기 버퍼 B의 내용을 발생시키기 위해 상기 버퍼 A의 내용에 상기 변환 기능(60)에 의해 적용되는 역변환이 워터마크가 이미지들의 시퀀스(20)에서 존재하고 검출가능하다고 가정하여 상기 비교기 기능(90)에서 최상의 상관을 제공하는지를 식별하도록 배열된다. 더 큰 정도의 상관이 상기 비교기 기능(90)에 의해 검출될 때마다, 상기 변환 기능(60)에서 이용되는 대응하는 세트의 매개변수들이 메모리에 저장된다. 상기 철저한 탐색이 완료되었을 때, 최상의 상관을 제공하는 매개변수 세트는 상기 시퀀스(20)를 다음에 검사하는 워터마크에 사용되며, 이러한 검사는 바람직하게 연속적으로 구현된다. 선택적으로, 상기 방법(10)은, 해커가 상호 다른 해킹 변환들의 랜덤 임시 변경에 따라 이미지들(30)의 상기 시퀀스(20)를 해킹한 경우에 때때로 주기적으로 철저한 탐색을 반복하도록 배열될 수 있으며, 이른바, 이미지들의 시퀀스(20)를 해킹할 때 해커에 의해 이용되는 해킹 변환이 워터마크 검출을 모면하도록 상기 시퀀스(20)에 일시적으로 수정된다.
2분의 워터마크 검출 시간은 발명자들에 의해 나중에 설명될 검출기 하드웨어를 이용하여 달성가능한 것으로 밝혀졌으며, 관련된 철저한 탐색은 2°회전까지 그리고 2% 이미지 스케일 변경까지의 비교적 작은 변환들과 관련되었다.
상기 방법(10)을 이용하여 워터마크 검출 시간은, 예를 들면, 표 1에 도시된 바와 같이 모든 부호 조합들에 대해 시험하지 않음으로써 감소될 수 있다. 이미지들의 시퀀스(20)가 수평 플립, 이른바, 음인 dxrow에 대해 시험되지 않으면, 상기 방법(10)에 대한 워터마크 탐색 시간은 2의 요소에 의해 감소될 수 있다. 유사하게, 상기 워터마크 탐색 시간은 수직 플립, 음인 dycolumn에 대해 검사하지 않음으로써 2의 요소에 의해 더 감소될 수 있다.
게다가, 허용가능하게 짧은 워터마크 검출 시간을 달성하기 위해, 매개변수들의 세트에 대해 상기에서 기재된 탐색을 위한 적절한 스텝 크기를 선택하는 것이 또한 중요하다. 하나 이상의 스텝 크기들이 너무 작으면, 예를 들면, 표 1에서와 같이 256 카운트들이 픽셀 크기를 나타내는 1의 스텝 크기이면, 워터마크 탐색은 실행하는데 불필요하게 너무 시간을 소요할 것이다. 반대로, 하나 이상의 스텝 크기들이 너무 크면, 예를 들면, 표 1에서와 같이 256 카운트들이 픽셀 크기를 나타내는 16의 스텝 크기이면, 상관 피크는 상관을 실행할 때 상기 비교기 기능(90)에서 잠재적으로 발견되지 않고 이미지들의 시퀀스(20)에서 워터마크의 존재가 신뢰성 있게 탐색되지 않는다. 바람직하게, 이용하는 최적의 스텝 크기는 256 카운트들이 픽셀 크기에 대응하는 1 내지 16 카운트들의 범위 내에 속한다. 더 바람직하게, 적응된 스텝 크기는 바람직하게 2 내지 8 카운트들의 범위 내에 속한다. 가장 바람직하게, 상기 스텝 크기는 실질적으로 4 카운트들이어야 한다.
4개의 매개변수들이 상기에서, 예를 들면, 표 1에서 기재되었지만, 4개 이상의 매개변수들은 상기 변환 기능(60)에 의해 적용된 역변환들을 설명하는데, 예를 들면, 회전, 휨 및 비뜰어짐의 조합들을 대처하는데 사용될 수 있다.
하드웨어에서 상기 방법(10)을 구현할 때, 상기 하드웨어는 상기 방법(10)과 필요에 따라 더 최근의 워터마크 검출 프로시져들 사이에 선택적으로 전환하도록 배열될 수 있어, 상기 하드웨어는 기존의 워터마크들과 관련된 검출 프로시져들과 역방향으로 호환가능하다. 이러한 점에서, 워터마크가 최근의 워터마크 검출 과정들을 사용하여 검출되지 않으면, 상기 하드웨어는 추가 정도의 상기 하드웨어 워터마크 검출 성능을 제공하기 위해 상기 방법(10)에 자동으로 전환하도록 배열될 수 있다.
상기 방법(10)이 실행하는데 과도한 시간을 요구하는 특정 응용들에서 발견되면, 예를 들면, 다른 시간-중요 기능들이 시간 슬롯들 사이의 기간에서 실행될 수 있도록 몇몇 시간 슬롯들에 걸친 실행에서 확산되기 쉽다. 이러한 실행 확산은 설계 및/또는 상기 방법(10)을 실행하는 하드웨어에 배치된 다른 실행 요구들에 따라 동적으로 배열될 수 있다.
상기 방법(10)을 더 명확하게 하기 위해, 그 실행에 요구되는 하드웨어가 도 6을 참조하여 지금 기재될 것이다.
도 6에서, 일반적으로 300으로 표기된 워터마크 검출기가 도시되어 있다. 상기 검출기(300)는 2개의 버퍼들 A, B와 관련된 데이터를 저장하기 위한 메모리(310)를 포함한다. 게다가, 상기 검출기(300)는 320으로 표기된 신호 처리 하드웨어를 추가로 포함하며, 상기 하드웨어(320)는 상기 버퍼들 A, B에 데이터를 전송하고 그로부터 저장된 데이터를 수신하기 위한 메모리 인터페이스(330)를 포함한다. 게다가, 상기 하드웨어(320)는 상기 하드웨어에 결합된 다른 장치(미도시)와 인터페이스하기 위한 마이크로프로세서 인터페이스(360)를 포함하며, 예를 들면, 상기 장치는 하나 이상의 DVD 레코더, 비디오 레코더 및 와이드-포맷 플라즈마 스크린과 같은 비디오 감상 스크린을 포함할 수 있다. 상기 하드웨어(320)는 또한 워터마크 검출 기능들, 예를 들면, 데이터 축적을 상기 버퍼 A로 실행하기 위한 검출기 코어(350), 상기 버퍼 B에 대한 데이터를 발생시키는 상기 변환 기능(60), 상기 탐색 기능(80)과 상기 비교기 기능(90)을 포함한다. 상기 하드웨어(320)는 또한 상기 메모리 인터페이스(330)의 동작을 대등하게 하기 위한 카운터-해킹-모듈(CHM: counter hack module) 및 실제로 상기 방법(10)을 실행하기 위한 상기 검출기 코어(350)를 포함한다. 상기 하드웨어(320) 및 그 메모리(310)는 도 6에 도시된 바와 같이 상호연결된다.
도 7에서, 상기 방법(10)이 3개의 리퍼런스 워터마크들 W1, W2, W3의 검출에 상기 방법(10)을 적용하기 위해 도 6의 상기 검출기(300)에 의해 수행되는 스텝들을 도시하는 상태 머신의 형태로 흐름도가 도시되어 있다. 도 7에서, 상기 방법(10)은 폴딩 및 축적의 조합을 이용하는 것이 아니라 축적만을 이용한다는 것을 알아야 한다. 게다가, 재스케일링은 최근의 워터마크 검출기들에 이용되는 것과 같이 적용되지 않는다. 게다가, 종래의 워터마크 검출에 사용되는 최근의 복사 동작은 도 7에서 상기 CHM(340)에 의해 대체된다. 추가로, 상술된 해닝 윈도우 및 임의의 나중에 관련된 고속 푸리에 변환은, 상기 CHM이 도 6에서 "비디오(video)"라 하는 이미지들의 시퀀스(20)에 대해 동작하였다.
도 7에서, 다음의 약자들은 표 2에 제공된 바와 같이 이용된다.
A: 버퍼 A에서의 결과 B: 버퍼 B에서의 결과
ACC: 축적 FFT: 고속 푸리에 변환
CHM: 카운터 해킹 모듈 IFFT: 역 고속 푸리에 변환
HW: 해닝 윈도우 MN: 곱셈 및 정규화
PSD: 피크 탐색과 유추 키 Wn: 평가 워터마크 n
기저대역에 대한 워터마크 검출
상기 방법(10)은 비디오에서 사용하기 쉽지만, 또한 MPEG-기반 검출기들에서와 같이 MPEG 데이터에 적용되기 쉽다. MPEG 구현이 고려될 때, 상기 방법(10)은 역 이산 코사인 변환(IDCT)이 도 1에 도시되고 상기에 설명된 바와 같이 실행된 상기 방법(10)에 다음에 행해지는 이미지 정보를 재생하기 위해 계수들에 대해 수행된 후에 MPEG 이미지 데이터의 이산 코사인 변환(DCT) 계수들을 언폴드/축적하도록 배열된다.
상술된 상기 방법(10) 및 그 관련된 검출기(300)는 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수정하기 쉽다는 것을 알아야 한다.
예를 들면, 상기 탐색 기능(80)으로부터 출력 데이터와의 상관을 위해 상기 비교기 기능(90)에 제공된 워터마크는, 상기 비교기 기능(90)이 덜 정밀하고 상기 변환 기능(60)과 그 관련된 탐색 기능(80)이 이미지들의 시퀀스(20)에서 워터마크들을 탐색하는 동안 변경됨에 따라 상관 피크를 덜 발생시키도록 상기 리퍼런스 워터마크(100)의 블러링된 버전이도록 바람직하게 배열된다. 상기 비교기 기능(90)에의 입력을 위한 블러링된 버전의 상기 리퍼런스 워터마크(100)는, 더 크 스텝 크기들이 상기 방법(10)을 사용하여 탐색을 수행할 때 이용될 수 있으므로, 상기 방법(10)의 실행 속도를 잠재적으로 증가시킨다. 대안적으로 또는 추가로, 상기 이미지들(30)에 사용되는 워터마크는 또한 상관이 더 강력해지도록 블러링된 표현의 워터마크일 수 있다.
필요 시, 상기 비교기 기능(90)에 제공된 상기 리퍼런스 워터마크(100)의 블러링된 양은, 상기 블러링된 버전의 워터마크(100)가 상기 변환 기능(60)과 그 관련된 탐색 기능(80)에 사용되는 비교적 더 거친 스텝 크기들과 조합하여 초기에 사용되도록 동적으로 가변될 수 있다. 다음에, 덜 블러링된 버전의 워터마크(100)는 이미지들의 시퀀스(20)를 발생시키는데 사용되는 해킹 변환의 특성을 확신하고 상기 시퀀스(20)에 적용된 상기 워터마크의 특성에 관해 특정함을 또한 증가시키는데 사용되는 최상의 상관 기능을 얻기 위한 더 정밀한 스텝 크기들과 관련하여 사용될 수 있다.
상기 블러링된 버전의 리퍼런스 워터마크(100)는 몇몇 방법들에서 발생될 수 있다. 예를 들면, 상기 블러링된 워터마크는 바람직하게 상기 블러링되지 않은 리퍼런스 워터마크(100)의 몇몇 회전 버전들의 중첩이다. 그러나, 상기 블러링된 버전의 리퍼런스 워터마크(100)는 대안적이고 또는 추가로 번역, 휨, 비뚤어짐, 및 플립 중 하나 이상을 포함하는 다른 변환 동작들을 사용함으로써 생성될 수 있다.
필요 시, 예를 들면, 상기 이미지들(30)의 시퀀스(20)에서 워터마크의 유사한 존재를 초기에 탐색할 때 상기 비교기 기능(90)에서 워터마크 검출을 더 강력하게 하기 위해, 상기 축적된 매트릭스(50) 및 상기 변환된 매트릭스(70) 중 적어도 하나는 상기 시퀀스(20)를 철저하게 초기에 탐색할 때 상기 변환 기능(60)의 선택에 덜 민감해지도록 공간 블러링이 행해질 수 있다.
필요 시, 상기 이미지들(30)은 상기 이미지들(30)의 상호 다른 서브-영역들에 배치된 몇몇 상호 다른 워터마크들을 포함하도록 채택될 수 있다. 예를 들면, 상기 워터마킹된 영역들 중 제1 영역은 각각의 이미지(30)의 중심 영역에 배치될 수 있고 알려져 있는 한편(이른바, 공연), 상기 워터마킹된 영역들 중 제2 영역은 상기 이미지들(30)의 주변 영역을 향해 및/또는 이 영역에서 배치될 수 있고 비밀로 유지될 수 있다(이른바, 변환(convert)). 게다가, 상기 방법(10)은 상기 제1 및 제2 영역들로부터 워터마크 정보를 축적하는 것과 대응하는 공연 및 변환 리퍼런스 워터마크들과 각각 대안적으로 상관하는 것 사이에 대안적으로 전환하도록 배열될 수 있다. 따라서, 워터마크들과 검출의 이러한 구성은, 예를 들면 법적 조치를 취하는 전조로서 저작권 침해의 방지 및/또는 검출에 잠재적으로 매우 가치가 있다.
이를 실행하기 위한 상기 방법(10) 및 장치는 비디오 항목, 셋톱 박스들, DVD 플레이어들, DVD 레코더들, MPEG 인코더들, MPEG 디코더들, VWM 마커들, 스토리지 디바이스들, 디스플레이 디바이스들 및 리마커들과 워터마크 검출기들의 복사 보호를 포함하지만, 이에 한정되지 않는 광범위한 제품 응용들에서 사용되기 쉽다. 해킹된 비디오 이미지 정보, 예를 들면 위조 DVD 비디오 기록들을 검출하는데 사용될 수 있다.
상기 방법(10)은 하드웨어 및 소프트웨어 중 적어도 하나에서 구현되기 쉽다는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 이는 주문형 집적 회로(ASIC)에서만 구현될 수 있다. 대안적으로, 이는 독점 컴퓨팅 플랫폼, 예를 들면, 고속 마이크로제어기 또는 프로그램가능한 신호 처리 집적 회로에 대해 실행가능한 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 다른 대안으로서, 상기 방법은 일부 주문형 디지털 로직, 이른바 하드웨어와 소프트웨어의 혼합으로 추가되는 독점 컴퓨팅 플랫폼 상에서 구현될 수 있다.
상기 방법(10)의 수정된 버전에서, 상기 리퍼런스 워터마크(100)는 효과적으로 해닝-형 윈도우이다. 예를 들면, 워터마크 정보는 상기 제2 서브-영역으로부터 축적된 데이터와 다음에 공간적으로 상관된 대응하는 해닝 데이터 세트를 발생시키기 위해 상기 제1 서브-영역으로부터 축적된 데이터에 해닝-형 윈도우로서 공간적으로 적용된 상기 리퍼런스 워터마크(100)로부터 축적되기 쉽고, 공간 상관은 식별되는 경우, 상기 이미지(30)는, 해닝-형 윈도우로서 구현된 리퍼런스 워터마크에 반드시 유사하지 않지만 이에 대응하는 워터마크 정보를 포함하게 된다. 이러한 구성은 더 종래 형태의 워터마크들을 예상한 해커들에 대한 증가된 정도의 보호를 제공할 수 있다.
상기 이미지들(30)의 상기 시퀀스(20)는 그 서브-영역에 적용된 적어도 하나의 워터마크를 포함하기 쉽고, 상기 적어도 하나의 적용된 워터마크는 블러링된 버전의 리퍼런스 워터마크가며, 상기 적용된 워터마크는 블러링되지 않은 버전과 블러링된 버전의 리퍼런스 워터마크 중 적어도 하나와의 상관에 의한 검출에 적당하다.
상기에서, 표현들 "포함하다(comprise)" 및 "포함된(included)"이 사용되는 경우, 이러한 표현들은 다른 항목들 및/또는 구성들이 또한 존재할 수 있도록 배타적이지 않도록 해석되어야 한다.
본 발명은 다음과 같이 요약될 수 있다. 상기 이미지가 (가능한 해커에 의해) 스케일링, 회전, 플립핑 등과 같은 변환들이 행해지면 비디오 이미지 시퀀스(20)에서 워터마크(40)를 검출하기 어렵다. 상기 실행된 변환은 일반적으로 알려져 있지 않다. 따라서, 하나 이상의 역변환들(60)은, 신뢰성 있는 결정이 이뤄질 수 있을 때까지 검출(90) 이전에 상기 이미지에 수행된다. 상기 역변환들은 적절한 매개변수들의 작은 스텝크기 변경들에 따라 수행된다. 바람직한 실시예에서, 상관을 위한 초기 탐색은 상기 역변환된 이미지와 블러링된 버전의 리퍼런스 워터마크 간에 행해지며, 상기 블러링된 리퍼런스 워터마크는, 예를 들면 많은 회전된 버전의 리퍼런스 워터마크를 조합함으로써 얻어진다. 일부 상관이 발견되었다면, 블러(blur) 및/또는 스텝크기의 양은 감소된다. 이는 상기 워터마크를 검출하기 위해 더 적은 스텝들을 필요로 한다.

Claims (23)

  1. 이미지들의 시퀀스(20)에 대응하는 데이터/신호들에서 워터마크들을 검출하는 방법(10)에 있어서,
    (a) 상기 시퀀스(20)에서 하나 이상의 이미지들(30)의 공간 서브-영역(spatial sub-region: 40)에 대응하는 데이터(50)를 축적하고, 제1 메모리(50; 310)에 상기 축적된 데이터를 저장하는 단계;
    (b) 제2 메모리(70; 310)에 저장하기 위한 대응하는 변환된 데이터(70)를 발생시키기 위해 상기 축적된 데이터(50)에 대해 하나 이상의 변환들(60)을 수행하는 단계;
    (c) 관련된 하나 이상의 유사도(degrees of similarity)를 결정하기 위해 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)과 상기 제2 메모리에 저장되어 있는 상기 변환된 데이터(70)를 비교하는 단계(80, 90); 및
    (d) 상기 하나 이상의 유사도가 하나 이상의 정의된 유사 임계치들을 초과하는 지의 여부를 나타내며, 이에 따라, 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들이 상기 이미지들(30)의 시퀀스(20)에 존재하는 지의 여부를 나타내는, 하나 이상의 결과들을 출력하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지들(30)의 상기 공간 서브-영역(40)은 그 실질적으로 중앙 서브-영역(40)에 대응하는, 워터마크 검출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    단계 (c)에서의 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)과 상기 제2 메모리 수단의 상기 변환된 데이터(70)의 비교는 상관(correlation: 90)에 의해 실행되는, 워터마크 검출 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)은 워터마크 검출 목적을 위해 상기 이미지들(30)의 시퀀스(20)에 존재하는 복수의 워터마킹된 서브-영역들로부터 상호 상관하는 축적된 데이터에서 사용하기 위한 해닝(Hanning)-형 윈도우들인, 워터마크 검출 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계들 (a) 내지 (d)는, 하나 이상의 하드웨어(300)와 소프트웨어가 다른 기능들을 실행할 수 있는 동안 시분할 다중 방식(time divisional multiplexed manner)으로 상기 하나 이상의 하드웨어(300) 및 소프트웨어에서 실행되는, 워터마크 검출 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 메모리(70; 310)는, 상기 제1 메모리(50)에 존재하는 모든 데이터 요소들이 상기 제2 메모리(70)에서 대응하는 요소들에 대한 상기 하나 이상의 변환들에 의해 단계 (b)에서 매핑되도록 충분한 메모리 용량이어서, 실질적으로 상기 축적된 데이터의 주변 영역을 공간적으로 변환하는 것과 관련된 정보의 손실을 회피하는, 워터마크 검출 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 메모리들(50, 70)은 상기 시퀀스(20)에서 상기 하나 이상의 이미지들(30)의 상기 공간 서브-영역(40)과 연관된 데이터에 실질적으로 대응하는 용량을 갖도록 배열되는, 워터마크 검출 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계들 (b) 및 (c)는 상기 축적된 데이터(50)에서 하나 이상의 워터마크들의 존재를 검출하기 위하여 정의된 탐색 한계들 내에서 상기 제1 메모리 수단에 상기 축적된 데이터를 통해 실질적으로 철저한 탐색을 제공하기 위해 여러번 실행되는, 워터마크 검출 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    해닝-형 윈도우(200, 210)는 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)과 비교하기 전에, 단계 (c)에서 상기 제2 메모리(70; 310)에 저장되어 있는 상기 변환된 데이터에 적용되는, 워터마크 검출 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)은 상기 변환된 데이터(70)와 비교하는데 사용하기 위한 단계 (c)에서 해닝-형 윈도우(200, 210)로 되는, 워터마크 검출 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 해닝-형 윈도우(200, 210)는 점진적으로 감소하는 공간 주변 정도(extent)를 갖도록 배열되는, 워터마크 검출 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)은 대응하는 하나 이상의 블러링되지 않은(unblurred) 리퍼런스 워터마크들의 블러링된(blurred) 표현들인, 워터마크 검출 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    단계 (c)에서, 상기 축적된 데이터(50)와 상기 변환된 데이터(70) 중 적어도 하나는 상기 역 변환(60)의 선택에 덜 민감한 상기 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들과의 비교를 렌더링하기 위하여 블러링되는, 워터마크 검출 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 방법(10)은 상기 축적된 데이터(50)에 존재하는 하나 이상의 워터마크들을 초기에 식별하기 위하여 상기 하나 이상의 블러링되지 않은 리퍼런스 워터마크들의 블러링된 표현들을 채용하도록 배열되고, 이어서, 상기 축적된 데이터(50)를 분석하기 위한 실질적으로 블러링되지 않은 리퍼런스 워터마크들을 채용하도록 후속하여 배열되는, 워터마크 검출 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 영역(40)은 블러링된 워터마크를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 메모리(50; 310)에 상기 단계 (a)에 축적된 상기 데이터(50)는, 상기 시퀀스(20)의 이미지들(30)이 수신됨에 따라 연속적으로 갱신되고, 상기 단계들 (b) 내지 (d)는 상기 연속적으로 갱신된 축적된 데이터(50)에 반복적으로 적용되는, 워터마크 검출 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    단계 (b)에서 상기 하나 이상의 변환들(60)은 번역(translation), 회전(rotation), 비뚤어짐(skew), 휨(warp), 스케일링(scaling) 및 플립 변환들 중 적어도 하나를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법(10)은 하나 이상의 종래의 워터마크 검출 과정들과 함께 임시로 대안적으로 그리고/또는 동시에 채용되는, 워터마크 검출 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 하나 이상의 종래의 검출 과정들이 상기 이미지들의 시퀀스(20)에서 하나 이상의 워터마크들의 존재를 검출하는데 실패할 때 발동되는, 워터마크 검출 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서, 상기 데이터가 상기 이미지들(30)로부터 축적되는 상기 서브-영역(40)의 위치는 상기 이미지들(30) 내의 복수의 로케이션들 간에서 선택가능하고, 상기 단계 (c)에서 사용하기 위한 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)은 상기 로케이션들이 선택되는 것에 따라 선정되는, 워터마크 검출 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    셋탑 박스, DVD 플레이어, DVD 레코더, MPEG 인코더, MPEG 디코더, VWM 마커, 스토리지 디바이스 및 디스플레이 디바이스 중 하나 이상에서 실행가능하도록 배열되는, 워터마크 검출 방법.
  22. 이미지들(30)의 시퀀스(20)에 대응하는 데이터/신호들에서 워터마크들을 검출하기 위한 워터마크 검출기(300)에 있어서,
    (a) 상기 시퀀스(20)에서 하나 이상의 이미지들(30)의 공간 서브-영역(40)에 대응하는 데이터를 축적하기 위한 축적 수단(50, 310, 350), 및 상기 축적 수단(50, 310, 350)에 의해 발생되는 상기 축적된 데이터(50)를 저장하기 위한 제1 메모리(50, 310);
    (b) 제2 메모리(70, 310)에 저장하기 위한 대응하는 변환된 데이터(70)를 발생시키기 위해 상기 제1 메모리(50, 310)로부터 상기 축적된 데이터(50)에 대한 하나 이상의 변환들을 수행하기 위한 변환 수단(330, 340, 350);
    (c) 관련된 하나 이상의 유사도를 결정하기 위해 하나 이상의 리퍼런스 워터마크들(100)과 상기 제2 메모리(70, 310)에 저장된 상기 변환된 데이터(70)를 비교하기 위한 비교 수단(340, 350); 및
    (d) 상기 하나 이상의 유사도가 하나 이상의 정의된 유사 임계치들을 초과하는 지의 여부를 나타내고, 이에 따라 하나 이상의 상기 리퍼런스 워터마크들(100)이 상기 이미지들(30)의 시퀀스(20)에 존재하는 지의 여부를 나타내는, 하나 이상의 결과들을 출력하기 위한 출력 수단(360)를 포함하는, 워터마크 검출기(300).
  23. 제 22 항에 있어서,
    셋탑 박스, DVD 플레이어, DVD 레코더, MPEG 인코더, MPEG 디코더, VWM 마커, 데이터 스토리지 디바이스 및 디스플레이 디바이스 중 하나 이상에 포함되는, 워터마크 검출기(300).
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