KR20070082877A - 디지털 워터마크 검출방법 및 장치 - Google Patents

디지털 워터마크 검출방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

디지털 워터마크 검출장치는, 입력 이미지 신호로부터 특정 주파수 성분 신호를 추출하는 추출 유니트(21)와; 이미지 신호를 직교 변환하는 제1변환 유니트(22A); 특정 주파수 성분 신호를 직교 변환하는 제2변환 유니트(22B); 제1 및 제2변환 유니트로부터의 제1 및 제2변환 이미지 신호를 결합하는 결합 유니트(24); 결합 이미지 신호를 직교 변환하는 제3변환 유니트(26); 제3변환 유니트의 제3변환 이미지 신호에서 나타나는 피크를 검색함으로써 매립된 워터마크 정보를 평가하는 평가 유니트(27) 및; 압축 신호를 얻기 위해, 목표 신호가 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호 및 결합 이미지 신호 중 적어도 하나로 형성된, 목표 신호의 진폭 및 주파수에 따라 변하는 압축 특성을 기초한 진폭으로 목표 신호를 압축하는 압축기(23A,23B,25)를 포함한다.

Description

디지털 워터마크 검출방법 및 장치{DIGITAL WATERMARK DETECTION METHOD AND APPARATUS}
도 1은 제1실시예에 따른 디지털 워터마크 매립장치의 블록도,
도 2는 제1실시예의 위상 및 진폭 제어기에서 수행된 위상 쉬프트를 나타낸 도면,
도 3은 제1실시예에 따른 디지털 워터마크 검출장치의 블록도,
도 4는 제1실시예의 디지털 워터마크 검출 시퀀스를 나타낸 플로우차트,
도 5는 제1실시예의 상관값의 피크 검색과 워터마크 정보 검출 예를 나타낸 도면,
도 6은 위상 만의 상관(phase only correlation)을 나타낸 도면,
도 7은 진폭 압축기의 제1특정예를 나타낸 블록도,
도 8a 및 도 8b는 도 7의 진폭 압축기의 압축 특성의 예를 나타낸 도면,
도 9는 도 8a 및 도 8b의 압축 특성에 대응하는 도 7의 진폭 압축기를 간단히 함으로써 얻어진 진폭 압축기를 나타낸 블록도,
도 10은 진폭 압축기의 제2특정예를 나타낸 블록도,
도 11a 및 도 11b는 도 10의 진폭 압축기의 압축 특성의 예를 나타낸 도면,
도 12는 도 11a 및 도 11b의 압축 특성에 대응하는 도 10의 진폭 압축기를 간단히 함으로써 얻어진 진폭 압축기를 나타낸 블록도,
도 13a 및 도 13b는 도 10의 진폭 압축기의 압축 특성의 다른 예를 나타낸 도면,
도 14는 도 13a 및 도 13b의 압축 특성에 대응하는 도 10의 진폭 압축기를 간단히 함으로써 얻어진 진폭 압축기를 나타낸 블록도,
도 15a, 도 15b, 도 15c는 도 10의 진폭 압축기의 압축 특성의 다른 예를 나타낸 도면,
도 16a, 도 16b, 도 16c는 도 10의 진폭 압축기의 압축 특성의 또 다른 예를 나타낸 도면,
도 17은 진폭 압축기의 제3특정예를 나타낸 블록도,
도 18은 진폭 압축기의 제4특정예를 나타낸 블록도,
도 19는 제2실시예에 따른 디지털 워터마크 매립장치의 블록도,
도 20은 제2실시예에 따른 디지털 워터마크 검출장치의 블록도,
도 21은 제2실시예의 디지털 워터마크 검출 시퀀스를 나타낸 플로우차트이다.
본 발명은, 예컨대 기록매체를 매개로 제공된 디지털 비디오 신호의 불법 복사를 방지하는데 유용한 디지털 워터마크 검출방법 및 장치에 관한 것이다.
VTR(video tape recorder), DVD(digital versatile disk) 등과 같은 디지털 이미지 데이터를 기록 및 재생하기 위한 장치의 보급에 기인해서, 이러한 장치에 의해 재생될 수 있는 다양한 디지털 이동 이미지가 제공된다. 더욱이, 다양한 디지털 이동 이미지는 이용자가 고품질 디지털 이동 이미지를 즐길 수 있도록 인터넷, 방송 위성, 통신 위성 등을 매개해서 디지털 텔레비전 방송을 통해 배급된다.
이는 디지털 신호 레벨 상에서 디지털 이동 이미지로부터 고품질 복사를 형성하기에 용이하다. 따라서, 디지털 이동 이미지에 몇몇 종류의 복사 방지 또는 복사 제어가 적용됨에도 불구하고, 복사의 제한되지 않은 형식에 대한 위험이 있을 수 있다. 따라서, 디지털 이동 이미지의 불법 복사를 방지하거나 정당한 이용자에 의해 형성된 복사의 생성 수를 제한하기 위해, 각 디지털 이동 이미지에 대해 복사 제어를 위한 정보를 부가함으로써 복사를 제한하여 불법 복사를 방지하거나 이러한 부가된 정보를 이용해서 복사를 제한하는 방법이 도모되고 있다.
디지털 워터마킹은 이와 같은 디지털 이동 이미지에 부가 정보를 중첩시키기 위한 기술로서 알려져 있다. 디지털 워터마킹에 있어서, 저작권 소유자나 콘텐츠 이용자의 식별 정보와 같은 정보, 저작권 소유자의 권리 정보, 콘텐츠의 이용 조건, 콘텐츠를 이용함에 따라 요구되는 비밀 정보, 상기한 복사 제어 정보(이러한 정보는 이하 워터마크 정보로 칭함) 등이 용이하게 인지되지 않도록 하기 위해, 디지털 데이터로 변환된 오디오 데이터, 음악 데이터, 이동 이미지 데이터, 정지 이 미지 데이터를 포함하는 콘텐츠에 매립된다. 필요에 따라 후에 콘텐츠로부터 매립된 워터마크 정보를 검출함으로써, 이용 제어 및 복사 제어를 포함하는 저작권 보호가 달성될 수 있어, 콘텐츠의 진전된 이용이 가능하다.
디지털 워터마킹 구조에 대한 다양한 방법이 제안되고 있다. 이들 중 하나로서, 스프레드 스펙트럼 기술을 적용하는 방법이 알려져 있다. 이러한 방법에 있어서, 워터마크 정보가 다음의 시퀀스로 디지털 이동 이미지에 매립된다.
단계 E1에서, PN(Pseudorandom Noise) 시퀀스로 승산됨으로써 이미지 신호가 스프레드 스펙트럼 된다.
단계 E2에서, 스프레드 스펙트럼 후의 이미지 신호가 주파수 변환(예컨대, DCT)된다.
단계 E3에서, 특정 주파수 성분의 값을 변화시킴으로써 워터마크 정보가 이미지 신호에 매립된다.
단계 E4에서, 이미지 신호가 역주파수변환(예컨대, IDCT) 된다.
단계 E5에서, 이미지 신호가 역으로 스프레드 스펙트럼 된다(이미지 신호는 단계 E1에서와 같이 동일한 PN 시퀀스에 의해 승산된다).
상기 시퀀스에서 매립되어진 디지털 이동 이미지로부터 다음 시퀀스에서 워터마크 정보가 검출된다.
단계 D1에서, 이미지 신호가 PN(Pseudorandom Noise) 시퀀스(단계 E1과 동일한 PN 시퀀스)로 승산됨으로써 이미지 신호가 스프레드 스펙트럼 된다.
단계 D2에서, 스프레드 스펙트럼 후의 이미지 신호가 주파수 변환(예컨대, DCT)된다.
단계 D3에서, 특정 주파수 성분의 값에 주의하는 동안 매립된 워터마크 정보가 이미지 신호로부터 추출된다.
한편, 일본 공개특허 제2002-325233호에 있어서, 특히 청구범위 제2항 및 도 7에는 워터마크 정보에 따른 특정 주파수의 위상 및 진폭을 제어한 후 매립 목표 이미지에 대해 매립 목표 이미지의 특정 주파수 성분을 매립하는 기술 및 또한 그에 의해 매립된 워터마크 정보를 검출하는 기술이 개시되어 있다. 특히, 워터마크 정보를 검출하는 경우, 입력 이미지(워터마크가 매립된 이미지)와 입력 이미지로부터 추출된 특정 주파수 성분 사이의 상관(교차-상관 또는 위상만의 상관)이 상관값의 피크 값으로부터 매립된 워터마크 정보를 평가하기 위해 이용된다.
디지털 워터마킹이 불법 이용 방지 목적을 위해 디지털 제품에 적용될 경우, 디지털 제품 상에서 통상적으로 수행되는 의도적인 침범(attack)에 기인하여 분실되어지거나 변경되어지는 것으로부터 워터마크 정보를 보호할 수 있는 특성(견고성)이 디지털 워터마킹에 제공되어야만 한다. 워터마크 정보가 매립된 디지털 이미지를 위한 워터마크 정보 검출을 분쇄하는 침범의 예로서, 이미지의 컷-아웃(cut-out) 및 스케일링(scaling)(확대/축소)이 알려져 있다.
이러한 침범을 받은 디지털 이미지가 입력될 경우, 스프레드 스펙트럼을 인가하는 통상적인 기술은 워터마크 정보의 검출에 따라 매립 시에 단계 E1에서 이용된 PN 시퀀스를 평가하기 위한 프로세스를 실행함으로써 PN 시퀀스의 동기화를 복구한다. 그 후, 매립된 워터마크 정보를 추출하도록 단계 D1 내지 D3의 프로세스 가 실행된다.
그러나, PN 시퀀스의 동기화를 복구하기 위해, PN 시퀀스의 다수의 후보에 대한 동기화 복구 처리가 시도되어, 적절히 동기화 복구가 달성된 후보가 채택되는 검색이 수행되어야만 한다. 이러한 목적을 위해, 계산 양 및 회로 규모가 증가된다. 더욱이, 침범을 받은 디지털 이미지의 워터마크 정보가 약해짐에 따라, 침범의 콘텐츠(컷-아웃, 스케일링 등)가 식별되어 대응하는 검출이 수행됨에도 불구하고, 적절히 워터마크 정보를 검출하는 것이 어렵다.
입력 이미지와 추출된 특정 주파수 성분 사이의 교차-상관(cross-correlation)을 이용함으로써 디지털 워터마킹을 검출할 때, 이미지의 컷-아웃 및 스케일링 등으로부터 침범에 대한 계산 양 및 회로 규모의 증가를 억제하는 동안 비교적 강한 견고성을 얻는 것이 가능하다. 그러나, 교차-상관에 의해 생성된 상관 값의 피크가 그다지 가파르지 않다.
한편, 일본 공개특허 제2005-252491호에 있어서, 그 청구범위 제1항 및 도 1에서 특히 설명되어지는 바와 같이 위상 만의 상관을 이용하는 디지털 워터마킹 검출 기술에 따르면, 상관이 입력 이미지와 추출된 특정 주파수 성분의 각 신호의 진폭을 고정시키는 것에 의해 취해지므로, 상관 값에서 가파른 피크가 나타난다. 상관 값의 피크가 가파르면, 워터마크 정보를 평가하기 쉽게 된다. 그러나, 진폭이 고정되면, 침범 전후 사이의 진폭 에러가 증가된다. 이러한 진폭 에러는 침범에 대한 견고성을 증가시키기 위해 최소로 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 기록매체를 매개로 제공된 디지털 비디오 신호의 불법 복사를 방지하는데 유용한 디지털 워터마크 검출방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 워터마크 검출장치는, 입력 이미지 신호로부터 특정 주파수 성분 신호를 추출하는 추출 유니트와; 이미지 신호를 직교 변환하는 제1변환 유니트; 특정 주파수 성분 신호를 직교 변환하는 제2변환 유니트; 제1 및 제2변환 유니트로부터의 제1 및 제2변환 이미지 신호를 결합하는 결합 유니트; 결합 이미지 신호를 직교 변환하는 제3변환 유니트; 제3변환 유니트의 제3변환 이미지 신호에서 나타나는 피크를 검색함으로써 매립된 워터마크 정보를 평가하는 평가 유니트 및; 압축 신호를 얻기 위해, 목표 신호가 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호 및 결합 이미지 신호 중 적어도 하나로 형성된, 목표 신호의 진폭 및 주파수에 따라 변하는 압축 특성을 기초한 진폭으로 목표 신호를 압축하는 압축기를 포함한다.
(실시예)
제1실시예
디지털 워터마크 매립장치
도 1을 이용해서 제1실시예에 따른 디지털 워터마크 매립장치를 설명한다. 도 1에 도시된 디지털 워터마크 매립장치에는, 워터마크 정보(이하, 매립 목표 이미지로 칭함)와 함께 매립되어지는 이미지의 신호(101), 예컨대 움직임 이미지나 정지 이미지의 디지털화된 이미지 신호가 공급된다. 매립 목표 이미지 신호(101)는 휘도 신호 및 칼라 차이 신호 양쪽을 포함하거나 휘도 신호만을 포함할 수 있다. 매립 목표 이미지 신호(101)는 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)와 특징 추출 유니트(12) 및 워터마크 정보 결합기(14)에 입력된다.
특정 주파수 성분 추출 유니트(11)는 소정 컷오프 주파수를 가지고 있는 저역통과 필터 또는 고역통과 필터, 또는 소정의 통과대역 중심 주파수를 가지고 있는 대역통과 필터와 같은 주파수 도메인의 디지털 필터를 포함하고, 매립 목표 이미지 신호(101)로부터 비교적 높은 주파수 성분과 같은 특정 주파수 성분을 추출한다. 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)로부터의 출력신호는 이하 특정 주파수 성분 신호로서 칭해진다.
특정 주파수 성분 추출 유니트(11)로부터 출력된 특정 주파수 성분 신호는 위상 및 진폭의 어느 한쪽 또는 양쪽이 제어되는 위상/진폭 제어기(13)에 입력된다. 매립 목표 이미지 신호(101)에 매립되어지는 디지털 정보, 예컨대 워터마크 정보(102)가 위상/진폭 제어기(13)에 주어진다. 위상/진폭 제어기(13)는 특정 주파수 성분 신호에 대해 소정 특정 제어 양(quantity)의 위상 제어나 진폭 제어를 수행하도록 구성된다.
위상/진폭 제어기(13)에 의해 수행된 위상 제어는, 예컨대 단일 또는 다수의 디지털 위상 쉬프터에 의해 실현될 수 있다. 위상 제어 양은 위상 쉬프터의 위상 쉬프트 양에 따라 주어진다. 도 2는 위상/진폭 제어기(13)에 따른 위상 쉬프트의 양상을 나타낸다. 이러한 예에 있어서, 특정 주파수 성분 신호는 단순히 파형을 유지함으로써 위상 쉬프트를 겪게 된다. 위상/진폭 제어기(13)에 의해 수행된 진폭 제어는, 예컨대 단일 또는 다수의 배타적 회로(exclusive circuits) 또는 디지털 승산기에 의해 실현된다. 진폭 제어 양은 특정 주파수 성분 신호가 승산되는 계수에 따라 주어진다. 위상/진폭 제어기(13)의 위상 제어 양(위상 쉬프트 양) 및 진폭 제어 양(계수)은 워터마크 정보(102)에 따라 제어된다.
한편, 특징 양 추출 유니트(12; 특징 추출 유니트)는 매립 목표 이미지 신호(101)의, 예컨대 이미지의 복잡성을 나타내는 활동인 특징 양을 추출한다. 특징 양 상의 정보는 위상/진폭 제어기(13)에 입력되고, 위상 제어 양(위상 쉬프트 양) 및/또는 진폭 제어 양(계수)이 입력 특징 양에 따라 제어된다. 더욱이, 특징 양 추출 유니트(12)는 중요한 것이 아니므로 생략될 수 있다.
위상/진폭 제어기(13)에 의해 위상 제어 및 진폭 제어가 된 특정 주파수 성분 신호는 디지털 가산기를 구비하여 이루어진 워터마크 정보 결합기(14)에 공급되어, 매립 목표 이미지 신호(101)와 결합된다. 즉, 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)에 의해 추출된 특정 주파수 성분 신호는, 위상 제어 양 및 진폭 제어 양의 어느 하나 또는 양쪽이 워터마크 정보(102)에 의해 제어되는 동안 위상/진폭 제어기(13)에 의해 디지털 워터마크 매립장치에 대해 특정되는 위상 제어 및 진폭 제어 된다. 결과적으로, 워터마크 정보 결합기(14)에서, 매립 목표 이미지 신호(101) 가 워터마크 정보(102)와 함께 매립된 워터마크 매립 이미지(103)가 생성된다.
다수의 채널 특정 주파수 성분 신호가 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)에 의해 추출되어질 수 있고 위상/진폭 제어기(13)에 의해 위상 제어 및 진폭 제어된다. 이러한 경우, 다수의 채널 특정 주파수 성분 신호가 워터마크 정보 결합기(14)에 의해 매립 목표 이미지 신호(101)와 결합된다.
따라서, 얻어진 워터마크 매립 이미지 신호(103)가 예컨대 DVD 시스템과 같은 디지털 이미지 기록/재생장치에 의해 기록매체 상에 기록되거나, 인터넷, 방송 위성 또는 통신 위성과 같은 전송 매체를 매개로 전송된다.
디지털 워터마크 검출장치
도 3을 이용해서 워터마크 매립 이미지 신호로부터 워터마크 정보를 검출하기 위한 디지털 워터마크 검출장치를 설명한다.
도 3의 디지털 워터마크 검출장치는 도 1에 도시된 디지털 워터마크 매립장치에 의해 생성된 워터마크 매립 이미지 신호(201)를 수신하고 입력 이미지 신호로서 기록 매체나 전송 매체를 통해 수신된다. 여기서 "1" 또는 "0"의 디지털 신호가 워터마크 정보로서 매립되었다는 것을 가정한다.
워터마크 매립 이미지 신호(201)가 특정 주파수 성분 추출 유니트(21) 및 직교 변환 유니트(22A)에 입력된다. 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)는 도 1에 도시된 디지털 워터마크 매립장치의 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)에 포함된 것과 동일한 주파수 도메인의 디지털 필터를 포함한다. 주파수 도메인의 디지털 필터는, 예컨대 소정의 컷오프 주파수를 가지고 있는 저역통과 필터나 고역통과 필터, 또는 소정의 통과대역 중심 주파수를 가지고 있는 대역통과 필터이다. 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)는 워터마크 매립 이미지 신호(201)로부터, 비교적 높은 주파수 성분과 같은, 특정 주파수 성분을 추출하고, 특정 주파수 성분 신호를 출력한다. 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)는 워터마크 매립 이미지 신호(201)로부터 모든 주파수 성분을 추출할 수 있다.
직교 변환 유니트(22A,22B)는 각각 워터마크 매립 이미지 신호(201)와 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)로부터의 특정 주파수 성분 신호에 대해 직교 변환을 수행한다.
진폭 성분과 위상 성분은 직교 변환 유니트(22A,22B)로부터 분리적으로 출력된다. 직교 변환 유니트(22A,22B)로부터 출력된 진폭 성분은 각각 가변 진폭 압축기(23A,23B)를 통해 복소 가산 유니트(24; complex addition unit)(결합기; combiner)에 입력된다. 직교 변환 유니트(22A,22B)는 복소 가산 유니트(24)로 직접 위상 성분을 입력한다. 따라서, 복소 가산 유니트(24)는 워터마크 매립 이미지 신호(201)의 각각에 대해 직교 변환을 수행함으로써 얻어진 신호와, 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)로부터의 특정 주파수 성분 신호에 대해 복소 가산을 수행한다. 가변 진폭 압축기(23A,23B)에 대해서는 후에 설명한다.
복소 가산 유니트(24)는 분리적으로 가산된 신호의 진폭 성분과 위상 성분을 출력한다. 복소 가산 유니트(24)로부터 출력된 진폭 성분은 가변 진폭 압축기(25)를 매개로 직교 변환 유니트(26)로 입력된다. 복소 가산 유니트(24)로부터 출력된 위상 성분은 직교 변환 유니트(26)로 직접 입력된다. 직교 변환 유니트(26)는 진폭 성분과 위상 성분으로 이루어진 입력 신호에 대해 제2직교 변환을 수행한다. 제2직교 변환은, 만약, 예컨대 FFT(Fast Fourier Transformation)가 제1직교 변환으로서 수행되는 경우에 제1변환과 동일하거나 역변환이고, 직교 변환 유니트(26)는 제2직교 변환으로서 FFT 또는 역FFT를 수행한다.
직교 변환 유니트(26)로부터의 출력 신호는 평가 유니트(27)에 입력된다. 평가 유니트(27)는 워터마크 매립 이미지 신호(201)에 매립된 워터마크 정보를 평가해서 평가된 워터마크 정보(202)로서 출력한다.
가변 진폭 압축기(23A,23B,25)는 각각 압축 특성이 가변되는 진폭 압축기를 구비하여 이루어진다. 특히, 가변 진폭 압축기(23A,23B,25)는 각각 입력 신호의 그 주파수의 진폭의 레벨 중 적어도 하나에 응답하여 가변되는 압축 특성에 따라 진폭 압축을 수행한다.
디지털 워터마크 검출 시퀀스
도 4에 도시된 플로우차트를 이용해서 본 실시예에 따른 디지털 워터마크 검출방법을 설명한다.
먼저, 특정 주파수 성분만이 워터마크 매립 이미지 신호(201)로부터 추출됨으로써 특정 주파수 성분이 출력된다(단계 S21). 워터마크 매립 이미지 신호(201)와 특정 주파수 성분 신호가 직교 변환 유니트(22A,22B)에 의해, 예컨대 FFT인 제1직교 변환된다(단계 S22A 및 S22B).
단계 S22A 및 단계 S22B에서 얻어진 진폭 성분이 진폭 및 주파수에 따라 변하는 압측 특성으로 진폭 압축된다(단계 S23A 및 S23B). 진폭 압축에 의해 얻어진 2개의 진폭 성분이 단계 S22A 및 단계 S22B에 의해 얻어진 위상 성분에 따라 복소 가산된다(단계 S24).
단계 S24에서의 복소 가산에 의해 얻어진 신호의 진폭 성분이 진폭 및 주파수에 응답하여 변하는 압축 특성에 따라 진폭 압축된다(단계 S25). 단계 S25에서 수행된 진폭 압축에 의해 얻어진 신호는, 예컨대 제1직교 변환이 FFT에 의해 수행되어지면 FFT 또는 역FFT인 제2직교 변환된다(단계 S26). 워터마크 정보(202)가 제2직교 변환(위상만의 상관 값)에 의해 얻어진 신호로부터 평가되어 출력된다(단계 S27).
도 2 및 도 5를 이용해서 평가 유니트(27)에 의해 수행되는 워터마크 정보 평가방법에 대해 설명한다. 상기한 바와 같이, 디지털 신호 "1" 또는 "0"이 워터마크 정보(102)로서 매립되는 것으로 가정한다. 위상 만의 상관값의 신호가 직교 변환 유니트(26)로부터 평가 유니트(27)로 입력된다. 평가 유니트(27)가 도 2에 도시된 바와 같이 입력 신호를 위상-쉬프트하는 동안, 위상 쉬프트된 입력 신호와 위상 쉬프트 되지 않은 입력 신호 사이의 교차-상관값을 계산한다. 도 5는 이러한 계산에 의해 얻어진 교차-상관값과 위상 쉬프트 양 사이의 관계를 나타낸다. 교차-상관값에서의 변화를 관찰할 때, 피크가 소정 위상 쉬프트 양의 지점에서 나타난다. 이러한 피크의 극 특성(polar character)은 워터마크 정보(202)를 나타낸다. 예컨대, 워터마크 매립 이미지 신호(201)가 스케일링 침범을 받으면, 특정 주파수 성분 신호에 의해 소유되어진 위상 쉬프트 양은 디지털 워터마크 매립장치의 특정 주파수 성분 신호에 제공된 것과는 다른 값으로 된다.
따라서, 본 실시예에 있어서, 위상 쉬프트 양은 평가 유니트(27)에 의해 연속적 또는 단계적으로 쉬프트됨으로써, 그에 의해 출력된 교차-상관값의 피크가 검색되고, 워터마크 정보가 검색된 피크의 극 특성으로부터 평가되어 검출된다. 교차-상관값의 피크는 워터마크 정보의 값에 따라 포지티브 또는 네가티브의 값을 취한다. 예컨대, 도 5의 예에 있어서, 교차-상관값의 피크가 포지티브이면, 워터마크 정보는 "1"이다. 피크가 네가티브이면, 워터마크 정보는 "0"이다. 따라서, 스케일링 침범을 받은 이미지에 대해서도, 평가 유니트(27)는 적절히 워터마크 정보를 평가하고, 검출된 워터마크 정보(202)를 출력한다.
상기한 바와 같이, 제1실시예에 있어서, 특정 주파수 성분이 워터마크 매립 이미지 신호로부터 추출되고, 워터마크 정보가 이러한 특정 주파수 성분 신호와 워터마크 매립 이미지 신호 사이의 위상 만의 상관값에 대해 교차-상관에 의해 검출된다. 이러한 경우, 교차-상관값의 피크는 특정 주파수 성분 신호의 위상 쉬프트 양을 변화시키는 동안 상관된 계산을 수행함으로써 검색되어 질 수 있다. 따라서, 스케일링 침범을 받은 매립된 이미지 신호로부터도 워터마크 정보가 용이하게 검출될 수 있다.
위상 만의 상관
제1직교 변환 유니트(22A,22B)와 복소 가산 유니트(24) 및 제2직교 변환 유 니트(26)에 의한 상관된 계산을 위한 방법(단계 S22A, S22B, S24, S26)은 POC(phase-only correction; 위상 만의 상관)로 칭한다. 도 6을 참고로 하는 설명에서, 위상 만의 상관은 원래 이미지(등록 이미지) 신호(203)와, 병합(collate)되어지는 입력 이미지 신호(201) 사이의 상관(유사성)을 계산하기 위한 방법이다. 첫 번째로, 디지털 신호로 변환된 등록된 이미지 신호(203)가 퓨리에 변환 하에서 수학적 처리에 의해 진폭 정보(203A)와 위상 정보(203B)로 분할된다. 마찬가지로, 디지털 신호로 변환된 입력 이미지 신호(201)가 퓨리에 변환 하에서 수학적 처리에 의해 진폭 정보(201A)(대비 밀도 데이터)와 위상 정보(201B)(이미지 윤곽 데이터)로 분할된다.
두 번째로, 등록된 이미지 신호(203)의 위상 정보(203B)가 진폭 압축된다. 이는 등록된 이미지 신호(203)의 위상 정보(203B)를 입력 이미지 신호(201)의 위상 정보(201B)에 대해 병합한다. 즉, 이는 위상 정보 만을 이용함으로써 상관을 처리하는 것이고 등록된 이미지 신호(203)와 입력 이미지 신호(201) 사이의 형상 정보를 포함하지 않는 진폭 정보를 이용하지 않게 된다. 일반적으로, 진폭 압축을 위해, 진폭이 1로 고정된다. 마찬가지로, 입력 이미지 신호(201)의 위상 정보(21B)가 아주 잘 진폭 압축된다.
마지막으로, 복소 가산 이미지 신호(204)가 등록된 이미지 신호(203)와 입력 이미지 신호(201)의 각 위상 정보(203B,201B)로부터 생성된다. 복소 가산 이미지 신호(204)는 상관 이미지 신호(205)를 얻기 위해 역퓨리에 변환된다. 이러한 위상 만의 상관은 진폭 정보를 이용하는 일반적인 2차원 상관방법 및 형상 추출방법 과는 완전히 다르고, 방해를 넘어 견고하게 됨과 더불어 주요한 결함으로부터 자유로운 것으로 특징지워진다.
상기한 바와 같이, 통상의 위상 만의 상관에서, 신호의 진폭은 모든 주파수 대역에 대해 1로 고정된다. 그러나, 이미지의 컷오프나 스케일링과 같은 침범의 경우를 가정할 때, 신호의 진폭을 고정하는 것은 침범의 전후에서 진폭 에러를 증가시키게 되어 침범에 대해 낮은 내성을 만든다. 따라서, 본 실시예에 있어서, 진폭 압축에 따른 침범으로부터의 영향을 감소시키기 위해, 진폭 특성이 입력 신호의 진폭 범위와 주파수 대역에 응답하여 절환된다.
이하, 가변 진폭 압축기(23A,23B,25)의 특정 예에 대해 상세히 설명한다.
가변 진폭 압축기의 제1특정예
도 7에 도시된 가변 진폭 압축기는 입력 신호의 진폭에 응답하여 압축 특성을 변화시키도록 구성되고, 진폭 결정 유니트(31)와, 스위치(32), 각 고정된 압축율을 갖춘 진폭 압축기(33,34) 및, 가산기(35)를 가지고 있다. 진폭 결정 유니트(31)는 임계에 대해 가변 진폭 압축기의 입력 신호의 진폭을 결정한다. 진폭 결정 유니트(31)로부터의 결정 결과에 따라 스위치(32)를 절환함으로써, 입력 신호가 진폭 압축기(33,34) 중 하나로 입력된다. 가산기(35)는 진폭 압축기(33,34)로부터의 출력 신호를 가산하고, 가변 진폭 압축기의 출력 신호로서 가산 신호를 출력한다.
도 8a 및 도 8b를 이용함으로써, 이하 진폭 압축이 침범으로부터 영향을 감 소시킬 수 있다는 것을 나타낸다. 이하는 도 8a에 도시된 바와 같은 진폭 특성의 신호가 진폭 압축기에 입력되는 경우를 고려한다. 입력 신호의 진폭이 침범에 기인해서 모든 주파수 대역에 대해 A로부터 α 만큼 증가하는 경우, 진폭 압축기는 모든 주파수 대역에 대해 고정된 값 1에 의해 출력 신호의 진폭을 압축하는 것으로 가정한다. 이 경우, 침범에 의해 야기되는 진폭 상의 영향은 다음과 같다:
Figure 112007014230742-PAT00001
식 (1)은 입력 신호의 진폭 A의 감소에 따라 증가하는 침범으로부터의 영향을 나타낸다.
통상적인 위상 만의 상관에서, 압축이 입력 신호의 진폭 천이와 관련하여 1로 출력 신호의 진폭을 고정하도록 가변 진폭 압축기(23A,23B)에 의해 수행된다. 이는 가변 진폭 압축기(25)에 의한 압축이 없는(활동이 없는) 수행의 방법 하로 들어간다. 따라서, 식 (1)에 나타낸 바와 같이, 입력 신호의 진폭 A가 작을수록 더 침범으로부터의 영향을 견디게 된다.
한편, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 입력 신호의 진폭이 소정 값 A0 보다 더 작은 경우, 진폭 압축기가 입력 신호의 진폭을 압축하지 않으면, 침범으로부터의 영향은 최대에서 다음의 식에 대해 구속될 수 있다.
Figure 112007014230742-PAT00002
본 실시예에 있어서, 침범에 의해 야기된 영향은 가변 진폭 압축기(23A,23B,25)의 적어도 하나를 이용하는, 예컨대 도 8b에 도시된 바와 같은 진폭 압축을 수행함으로써 감소되어질 수 있다.
즉, 도 8a에 도시된 바와 같은 진폭 특성(진폭 주파수 특성)을 갖춘 신호가 가변 진폭 압축기에 입력될 경우, 진폭 결정 유니트(31)는 입력 신호의 진폭이 임계값(여기서는 A0) 보다 더 큰가의 여부를 결정한다. 진폭이 A0 보다 더 작은지 큰지의 여부에 따라, 스위치(32)가 압축 특성을 변화시킨다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 예컨대 입력 신호의 진폭이 임계값(A0) 보다 더 작으면, 진폭 압축기(33)는 진폭 압축을 수행하지 않고, 입력 신호의 진폭이 A0 보다 더 크면, 진폭 압축기(34)는 고정 값(A0)으로 출력 신호의 진폭을 압축에 의해 진폭 압축을 수행한다. 즉, 진폭 압축은 입력 신호의 진폭이 A0 보다 더 작은 진폭 영역에서는 수행되지 않지만, A0 보다 더 큰 진폭 영역에서는 수행된다. 도 7의 진폭 압축기(33)는 도 8b에 도시된 압축 특성에서 진폭 압축을 수행하지 않고, 이러한 압축 특성은 도 9에 도시된 바와 같이 진폭 압축기(33)를 직접 경로(36; direct pass)로 대체함으로써 달성될 수 있다.
설명한 바와 같이, 입력 신호의 진폭이 A0 보다 더 큰 진폭 영역에서, 고정 값으로 출력 신호의 진폭을 압축함으로써, 상관은 진폭에는 독립적이지만 위상 만에 대한 의존이 얻어질 수 있다. 결과적으로, 가파픈 피크가 역 직교 변환에 의해 생성되고, 그에 따라 워터마크 정보가 용이하게 검출될 수 있게 된다. 한편, 예컨대 침범으로부터의 영향이 더욱 심각한 진폭 영역인, 입력 신호의 진폭이 A0 보다 더 작은 진폭 영역에서, 입력 신호의 진폭을 압축하지 않음으로써, 침범으로부터의 영향을 구속하는 동안 워터마크 정보는 검출될 수 있게 된다. 여기서, 예 로서, 도 7의 진폭 압축기(33)는 진폭 압축을 수행하지 않는 것으로 해서 설명되어진다. 그러나, 진폭 압축기(33)는 진폭 압축기(34) 보다 더 작은 압축율에 의해 진폭 영역을 수행할 수 있다.
가변 진폭 압축기의 제2특정예
도 10에 도시된 가변 진폭 압축기는 입력 신호의 주파수에 응답해서 압축 특성을 변화시키도록 구성된 것으로, 저역통과 필터(41; LPF)와, 고역통과 필터(42; HPF), 고정된 압축율을 갖춘 진폭 압축기(43,44) 및, 가산기(45)를 갖추고 있다. 입력 신호는 저역통과 필터(41)와 고역통과 필터(42)에 입력되고, 저역통과 필터(41)와 고역통과 필터(42)의 출력은 각각 진폭 압축기(43,44)에 입력된다. 진폭 압축기(43,44)의 출력 신호는 가변 진폭 압축기의 출력 신호가 나오는 가산기(45)에 의해 가산된다. 저역통과 필터(41)와 고역통과 필터(42)의 컷오프 주파수는 소정 주파수 ω0로 설정된다.
도 10의 가변 진폭 압축기에 있어서, 소정 진폭 특성을 갖춘 신호가 입력될 경우, 압축 특성은 입력 신호의 주파수가 소정 주파수(여기서는, ω0) 보다 더 높은가의 여부에 따라 변화된다. 예컨대, 도 11a에 도시된 진폭 특성을 갖춘 신호가 가변 진폭 압축기에 입력될 경우, 입력 신호가, 예컨대 저역통과 필터(41)의 출력 신호인, 도 11b에 도시된 바와 같은 ω0 보다 더 낮은 주파수 대역의 신호이면, 진폭 압축기(43)에 의한 진폭 압축이 수행되지 않는다. 입력 신호가, 예컨대 고역통과 필터(42)의 출력 신호인, ω0 보다 더 높은 주파수 대역의 신호이면, 진폭 압축기(44)에 의한 입력 신호의 진폭 천이에 응답과 관련하여 출력 신호의 진폭을 고정시키는 것에 의해 진폭 압축이 수행된다.
이러한 방법에서, 도 10에 도시된 가변 진폭 압축기는 입력 신호의 주파수가 ω0 보다 낮은(0∼ω0) 주파수 대역에서 진폭 압축을 수행하지 않지만, ω0 보다 높은 주파수 대역에서만 진폭 압축을 수행한다. 도 11b의 압축 특성에 따르면, 이러한 압축 특성은 진폭 압축기(43)를 직접 경로(46; direct pass)로 대체함으로써 달성될 수 있다.
설명한 바와 같이, 입력 신호의 주파수가 ω0 보다 더 높은 주파수 영역에서, 상관은 진폭에 독립적이지만, 위상 만에 대한 의존은 고정 값으로 출력 신호의 진폭을 압축함으로써 얻어질 수 있다. 결과적으로, 가파른 피크가 역 직교 변환에 의해 생성되므로, 워터마크 정보가 용이하게 검출될 수 있게 된다. 한편, 입력 신호의 주파수가, 예컨대 침범으로부터 주요한 영향을 받는 진폭 영역에 대응하는 주파수 대역인, ω0 보다 더 낮은 주파수 영역에 있어서, 워터마크 정보는 입력 신호의 진폭 압축을 회피함으로써 침범으로부터의 영향을 구속하는 동안 검출될 수 있게 된다. 여기서, 예로서, 도 10의 진폭 압축기(43)는 진폭 압축을 수행하지 않는 것으로 설명되어진다. 그러나, 진폭 압축기(43)는 진폭 압축기(44) 보다 더 작은 압축율에 의해 진폭 압축을 수행할 수 있다.
더욱이, 도 10에 도시된 가변 진폭 압축기는, 입력 신호의 주파수가 ω0 보다 더 낮을 경우, 도 13a에 도시된 바와 같이 진폭 특성의 입력 신호의 진폭 천이와 관련하여 도 13b에 도시된 바와 같은 일정 값으로 출력 신호의 진폭을 고정함으 로써 진폭 압축을 수행한다. 입력 신호의 주파수가 ω0 보다 더 높을 경우, 가변 진폭 압축기는 진폭 압축을 수행할 필요가 없다. 즉, 도 11b의 압축 특성과는 반대로, 진폭 압축은 입력 신호의 주파수가 ω0 보다 낮은(0∼ω0) 주파수 대역에서만 수행되고, ω0 보다 더 높은 주파수 대역에서는 진폭 압축이 수행되지 않는다. 도 13b의 압축 특성에 있어서, 도 10의 진폭 압축기(44)는 진폭 압축을 수행하지 않음으로, 이러한 압축 특성은 도 14에 도시된 바와 같이 진폭 압축기(44)를 직접 경로(47)로 대체함으로써 달성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 입력 신호의 주파수가 ω0 보다 더 낮은 주파수 대역에 있어서, 상관은 진폭에 독립적이지만, 위상 만에 대한 의존성이 고정 값으로 출력 신호의 진폭을 압축함으로써 얻어질 수 있다. 결과적으로, 가파른 피크가 역 직교 변환에 의해 생성되므로, 워터마크 정보가 용이하게 검출될 수 있게 된다. 한편, 입력 신호의 주파수가 ω0 보다 더 큰 주파수 대역, 예컨대 침범으로부터의 영향을 심각하게 받는 진폭 영역에 대응하는 주파수 대역에서, 침범으로부터의 영향이 입력 신호의 진폭 압축을 회피함으로써 구속되는 동안 워터마크 정보가 검출될 수 있게 된다. 여기서, 예로서, 도 10의 진폭 압축기(44)는 진폭 압축을 수행하지 않는 것으로서 설명된다. 그러나, 진폭 압축기(44)는 진폭 압축기(43) 보다 더 작은 압축율에 의해 진폭 압축을 수행할 수 있다. 더욱이, 출력 신호의 특정 주파수 대역의 진폭을 압축하는 대신, 이는 또한 고정 값으로 특정 진폭 영역의 진폭을 압축하는 방법을 이용하는 것을 찾는다.
도 10의 가변 진폭 압축기의 압축 특성의 다른 예가 도 15a 내지 도 15c를 이용해서 설명된다. (도 3의 직교 변환 유니트(22B)의 출력신호에 대응하는)추출 이미지의 직교 변환 이미지의 진폭이 도 15a에 도시된 바와 같은 진폭 특성의 신호와 관련하여 도 15c로서 설명될 수 있다. 이 경우, 압축이 수행되어 도 15a의 압축 특성은 도 15b에 나타낸 바와 같이 특정 주파수 대역(본 예에서는 0∼ω0)에서 도 15c의 진폭 특성에 근접한다. 도 15c의 진폭 특성에 근접하도록 하기 위해 특정 주파수 대역에서 도 15a의 진폭 특성을 압축하는 방법 대신, 이는 또한 도 15c의 진폭 특성에 근접하기 위해 특정 진폭 영역에서 진폭을 압축하는 방법을 이용하는 것을 찾는다.
도 10의 가변 진폭 압축기의 압축 특성의 또 다른 예가 도 16을 이용해서 설명된다. 진폭 압축을 위해 이용된 진폭(분할을 위한 진폭)이 도 16a에 도시된 바와 같은 진폭 특성의 신호와 관련하여 도 16c와 같이 설명될 수 있음을 가정한다. 도 16c에서의 분할을 위한 진폭은 특정 주파수 대역(본 실시예에서는 대역 ω0를 넘는 주파수)에서 작은 값을 취하고, 도 16c의 진폭을 분할할 때 진폭에서 가파른 피크를 발생시킨다. 가파른 피크가 이러한 방법에서 진폭의 분할에 따라 진폭에서 발생될 경우, 상관은 역 직교 변환에 의해 진동할 수 있다. 따라서, 특정 주파수 대역에서 야기되는 진폭의 가파른 피크를 방지하기 위해, 압축이 수행되어 특정 주파수 대역(본 예에서는 0∼ω0의 주파수 대역)의 진폭 특성이 도 16b에서와 같이 가파르게 된다.
가변 진폭 압축기의 제3특정예
도 17에 도시된 가변 진폭 압축기(50)는 압축 특성을 절환하도록 구성되어, 침범 평가 유니트(51)에 의해 평가된 침범에 기인하여 진폭의 변동이 최소화된다. 예컨대, 도 8a에 도시된 진폭 특성의 신호가 입력되고, 주파수 대역이 침범으로부터의 심각한 영향을 받는 임계값(A0) 보다 더 작은 진폭을 갖는 경우, 침범으로부터의 영향은 진폭이 도 8b에 도시된 바와 같이 A0 보다 더 작은 주파수에서 진폭 압축을 수행하지 않음으로써 감소되어질 수 있다.
가변 진폭 압축기의 제4특정예
도 18은 도 7,9,10,12,14에 도시된 바람직한 진폭 압축기(33,34,43,44)의 제4특정예이다. 진폭 압축은, (a) 워터마크 매립 이미지(61)의 직교 변환 이미지(65)의 진폭, (b) 추출된 이미지(62)의 직교 변환 이미지(67)의 진폭, (c) 스케일링(확대/축소) 프로세스(63)를 적용한 후 워터마크 매립 이미지의 직교 변환 이미지(66)의 진폭, (e) 스케일링 프로세스(64)를 적용한 후 추출된 이미지의 직교 변환 이미지(68)의 진폭에 대해 승산기-분할기(69)를 결합하는 것에 의해 수행된다. 이와 같이 함으로써, 다양한 진폭 압축이 수행될 수 있다.
가변 진폭 압축기를 실현하기 위한 다양한 방법이 설명되었다. 그러나, 이러한 방법의 몇몇을 결합함으로써 진폭 압축을 수행하는 것도 역시 가능하다.
직교 변환에서의 산술 동작 볼륨
제1직교 변환의 계산 양이 제1직교 변환을 위한 FFT를 이용하는 경우의 예를 인용하는 것에 의해 설명된다. 워터마크 매립 이미지 신호(201)의 이미지가 N행 × M열인 것으로 가정할 경우, FFT(이 경우, 2차원 FFT)의 산술 동작 볼륨의 식은 다음과 같다;
Figure 112007014230742-PAT00003
여기서, 본 실시예에서 3가지 직교 변환(2가지 이미지의 제1직교 변환과 복소 가산 이미지의 제2직교 변환)을 이용하기 위해서는 다음의 계산 양이 요구된다:
Figure 112007014230742-PAT00004
제2실시예
디지털 워터마크 매립장치
도 19는 본 발명의 제2실시예에 따른 디지털 워터마크 매립장치를 나타낸다. 스케일링(확대/축소) 유니트(10)가 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 디지털 워터마크 매립장치에 부가된다. 매립 목표 이미지 신호(101)가 스케일링 유니트(10)와 특징 양 추출 유니트(12) 및 워터마크 정보 결합기(14)에 입력된다. 스케일링 유니트(10)는 주파수 도메인의 디지털 필터로 이루어지고 소정의 스케일링 율에 따라 매립 목표 이미지 신호(101)를 스케일링함으로써 스케일링 이미지 신호를 발생시킨다. 예컨대, 스케일링 율이 0.5이면, 감소 신호가 스케일링 이미지 신호로서 발생된다. 스케일링 유니트(10)로부터 출력되는 스케일링 이미지 신호는 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)에 입력된다.
특정 주파수 성분 추출 유니트(11)는 소정의 컷오프 주파수를 가지고 있는 저역통과 필터 또는 고역통과 필터, 또는 소정의 통과대역 중심 주파수를 가지고 있는 대역통과 필터와 같은 주파수 도메인의 디지털 필터를 구비하여 이루어지고, 스케일링 이미지 신호로부터 매립 목표 이미지 신호(101) 내에서 예컨대 비교적 높은 주파수 성분인, 소정의 주파수 성분을 추출한다. 이하에 있어서, 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)로부터의 출력 신호는 특정 주파수 성분 신호로서 칭한다.
특정 주파수 성분 추출 유니트(11)로부터 출력되는 특정 주파수 성분 신호는 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 제어되는 위상/진폭 제어기(13)에 입력된다. 매립 목표 이미지 신호(101)에 매립되어지는 디지털 정보, 예컨대 워터마크 정보(102)는 위상/진폭 제어기(13)에 주어진다. 위상/진폭 제어기(13)는 특정 주파수 성분 신호를 위한 소정의 특정 제어 양에서 위상 제어 또는 진폭 제어를 적용하도록 구성된다.
예컨대, 위상/진폭 제어기(13)에 의해 수행된 위상 제어는 단일 또는 다수의 디지털 위상 쉬프터에 의해 실현된다. 위상 제어 양은 위상 쉬프터의 위상 쉬프트 양에 의존해서 제공된다. 예컨대, 위상/진폭 제어기(13)에서, 특정 주파수 성분 신호가 도 2의 예에 나타낸 바와 같은 파형을 유지하는 위상 쉬프트를 단순히 받게 된다. 위상/진폭 제어기(13)에 의해 수행된 진폭 제어는 예컨대 단일 또는 다수의 배타적 회로 또는 디지털 승산기에 의해 실현되고, 진폭 제어 양이 특정 주파수 성분 신호를 승산하는 계수에 의해 주어진다. 위상/진폭 제어기(13)의 위상 제어 양(위상 쉬프트 양) 및 진폭 제어 양(계수)는 워터마크 정보(102)에 따라 제 어된다.
한편, 특징 양 추출 유니트(12)는 매립 목표 이미지 신호(101)의, 예컨대 이미지의 복잡성을 나타내는 활동인, 특징 양을 추출한다. 특징 양 상의 정보는 위상 제어 양(위상 쉬프트 양) 및 진폭 제어 양(계수)이 입력 특징 양에 따라 제어되는 위상/진폭 제어기(13)에 입력된다. 더욱이, 특징 양 추출 유니트(12)는 기본적인 것이 아니므로 생략할 수 있다.
위상/진폭 제어기(13)에 의해 위상 제어 및 진폭 제어를 받은 특정 주파수 성분 신호는 매립 신호로서 디지털 가산기로 이루어진 워터마크 정보 결합기(14)에 공급되어, 매립 목표 이미지 신호(101)와 결합된다. 즉, 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)에 의해 추출된 특정 주파수 성분 신호는 디지털 워터마크 매립장치에 대해 특정되는 위상 제어 및 진폭 제어를 받고, 동시에 위상 제어 양과 진폭 제어 양 중 어느 하나 또는 양쪽이 워터마크 정보(102)에 의해 제어된다. 결과적으로, 워터마크 정보(102)가 매립 목표 이미지 신호(101)에 매립되고 워터마크 매립 이미지(103)가 워터마크 정보 결합기(14)에 의해 생성된다.
다수의 채널이 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)에 의해 추출된 특정 주파수 성분 신호를 위해 존재할 수 있고, 위상/진폭 제어기(13)에 의해 위상 제어 및 진폭 제어된다. 이러한 경우, 다수의 채널 특정 주파수 성분 신호가 워터마크 정보 결합기(14)에 의해 매립 목표 이미지 신호(101)와 결합된다.
따라서, 얻어진 워터마크 매립 이미지 신호(103)가 예컨대 DVD 시스템과 같은 디지털 이미지 기록/재생장치에 의해 기록매체 상에 기록되거나, 인터넷, 방송 위성 또는 통신 위성과 같은 전송 매체를 매개로 전송된다.
디지털 워터마크 검출장치
워터마크 매립 이미지 신호로부터 워터마크 정보를 검출하기 위한 디지털 워터마크 검출장치에 대해 도 20을 이용해서 설명한다. 디지털 워터마크 검출장치는 기록 매체나 전송 매체를 매개로 도 19에 도시된 디지털 워터마크 매립장치에 의해 생성된 워터마크 매립 이미지 신호(201)를 수신한다. 여기서, 디지털 신호 "1" 또는 "0"이 워터마크 정보로서 워터마크 매립 이미지 신호(201)에 매립된다.
워터마크 매립 이미지 신호(201)는 스케일링 유니트(20) 및 직교 변환 유니트(22A)에 입력된다. 스케일링 유니트(20)는 주파수 도메인의 디지털 필터를 구비하여 이루어지고, 도 19의 디지털 워터마크 매립장치 내의 스케일링 유니트(10)의 경우와 마찬가지로 특정 스케일링 율에 의해 스케일링된 워터마크 매립 이미지 신호(201)를 발생시킨다. 스케일링 유니트(20)로부터의 출력되는 스케일링된 이미지 신호는 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)에 입력된다.
특정 주파수 성분 추출 유니트(21)는, 소정의 컷오프 주파수를 가지고 있는 저역통과 필터 또는 고역통과 필터, 또는 소정의 통과대역 중심 주파수를 가지고 있는 대역통과 필터와 같은, 도 19에 도시된 디지털 워터마크 매립장치 내의 특정 주파수 성분 추출 유니트(11)의 그것과 동일한 주파수 도메인의 디지털 필터를 구비하여 이루어진다. 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)는 워터마크 매립 이미지 신호(201)로부터 비교적 높은 주파수 성분과 같은 특정 주파수 성분을 추출하고, 특정 주파수 성분 신호를 출력한다. 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)는 워터마크 매립 이미지 신호로부터 모든 주파수 성분을 추출할 수 있다.
직교 변환 유니트(22A,22B)는 각각 직교 변환에 대해 워터마크 매립 이미지 신호(201)와 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)로부터의 특정 주파수 성분 신호를 받는다. 직교 변환 유니트(22A,22B)는 각각 분리적으로 진폭 성분과 위상 성분을 출력한다. 직교 변환 유니트(22A,22B)로부터 출력된 진폭 성분은 가변 진폭 압축기(23A,23B)를 매개로 복소 가산 유니트(24)에 입력된다. 직교 변환 유니트(22A,22B)로부터 출력된 위상 성분은 복소 가산 유니트(24)에 직접 입력된다. 따라서, 워터마크 매립 이미지 신호(201)와 특정 주파수 성분 추출 유니트(21)로부터의 특정 주파수 성분 신호가 직교 변환되고, 복소 가산 유니트(24)에 의해 복소 가산된다. 가변 진폭 압축기(23A,23B)는 제1실시예에서 설명한 바와 같다.
복소 가산된 신호의 진폭 성분과 위상 성분은 복소 가산 유니트(24)로부터 분리적으로 출력된다. 복소 가산 유니트(24)로부터 출력된 진폭 성분은 가변 진폭 압축기(25)를 매개로 직교 변환 유니트(26)에 입력된다. 복소 가산 유니트(24)로부터 출력된 위상 성분은 직교 변환 유니트(26)에 직접 입력된다. 직교 변환 유니트(26)는 진폭 성분과 위상 성분을 포함하는 입력 신호에 대해 제2직교 변환을 수행한다. 제2직교 변환은 직교 변환 유니트(22A,22B)에 의해 수행된 제1변환이나 제1직교 변환의 역변환과 동일한 변환이다. 예컨대, FFT(fast Fourier transformation)가 제1변환으로서 이용되면, 직교 변환 유니트(26)는 제2직교 변환으로서 FFT나 역FFT(IFFT)를 수행한다.
직교 변환 유니트(26)로부터의 출력 신호는, 워터마크 매립 이미지 신호(201)에 매립된 워터마크 정보가 평가되고 평가된 워터마크 정보(202)가 출력되는, 평가 유니트(27)에 입력된다.
디지털 워터마크 검출 시퀀스
본 실시예의 디지털 워터마크 검출방법의 시퀀스에 대해 도 21에 도시된 플로우차트를 이용해서 설명한다.
먼저, 스케일링(확대/축소) 공정이 워터마크 매립 이미지 신호(201)에 대해 수행된다(단계 S20). 이어, 스케일링 이미지 신호로부터 특정 주파수 성분만을 추출함으로써, 특정 주파수 성분 신호가 출력된다(단계 S21). 워터마크 매립 이미지 신호(201)와 특정 주파수 성분 신호가 직교 변환 유니트(22A,22B)에 의해 FFT와 같이, 제1직교 변환된다(단계 S22A 및 S22B).
단계 S22A 및 S22B에서 얻어진 진폭 성분은 진폭 및 주파수에 따라 변하는 압축 특성에 의해 진폭 압축된다(단계 S23A 및 S23B). 진폭 압축에 의해 얻어진 2개의 진폭 성분은 단계 S22A 및 S22B에 의해 얻어진 위상 성분과 복소 가산된다(단계 S24).
단계 S24에서 복소 가산에 의해 얻어진 신호의 진폭 성분이 진폭 및 주파수에 따라 변하는 압축 특성에 따라 진폭 압축된다(단계 S25). 이어, 제2직교 변환, 예컨대 제1직교 변환이 FFT인 경우의 FFT 또는 역FFT가 단계 S25에서의 진폭 압축에 의해 얻어진 신호에 대해 수행된다(단계 S26). 워터마크 정보(202)가 제2 직교 변환(위상 만의 상관값)에 의해 얻어진 신호로부터 평가되어, 출력된다(단계 S27). 평가 유니트(27)에 의해 수행된 워터마크 정보를 위한 평가 방법이 제1실시예와 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
따라서, 제2실시예에 따르면, 특정 주파수 성분 신호가 스케일링을 매개로 워터마크 매립 이미지 신호로부터 추출되고, 워터마크 정보가 이러한 특정 주파수 성분 신호와 워터마크 매립 이미지 신호 사이에서 위상 만의 상관값을 위해 교차-상관에 의해 검출된다. 이 경우, 교차-상관값의 피크는 특정 주파수 성분 신호의 위상 쉬프트 양을 변화시키는 동안 상관된 계산을 수행함으로써 검색되어질 수 있게 된다. 따라서, 매립된 이미지 신호가 스케일링 침범을 받아도 워터마크 정보가 용이하게 검출될 수 있게 된다. 더욱이, 스케일링이 디지털 워터마크 매립장치 측에서 수행되면, 워터마크 정보 검출이 스케일링에 의해 바람직하게 수행되어질 수 있다.
제2실시예에서의 스케일링(확대/축소) 프로세스는 원래의 이미지와 관련하여 상관을 감소시킬 수 있는 다른 이미지 프로세스로 대체할 수도 있다.
따라서, 더욱 설명된 디지털 워터마크 검출장치는, 예컨대 기본 하드웨어로서 일반적인 컴퓨터 장치를 이용함으로써 실현되어질 수 있다. 즉, 도 4 또는 도 21에서 설명된 디지털 워터마크 검출 프로세스는 디지털 워터마크 검출 프로그램을 실행하는 상기 컴퓨터 장치에 설치된 프로세서를 갖춤으로써 실현되어질 수 있다. 이러한 경우, 디지털 워터마크 검출장치는 미리 컴퓨터 장치에 상기 프로그램을 설치하거나, CD-ROM과 같은 기록매체에 그를 저장함으로써 컴퓨터 장치에 이러한 프로그램을 임의로 설치하거나, 네트워크를 통해 상기 프로그램을 분배함으로써 이를 실현할 수 있다. 더욱이, 워터마크 매립 이미지 신호의 획득은 상기 컴퓨터 장치에 설치되거나 외부 메모리, 하드디스크, CD-R, CD-RW, DVD-RAM 또는 DVD-R과 같은 기록매체를 임의로 이용함으로써 실현되어질 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기록매체를 매개로 제공된 디지털 비디오 신호의 불법 복사를 방지하는데 유용한 디지털 워터마크 검출방법 및 장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 입력 이미지 신호로부터 특정 주파수 성분 신호를 추출하고;
    제1변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 입력 이미지 신호를 직교 변환하고;
    제2변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 특정 주파수 성분 신호를 직교 변환하고;
    결합 이미지 신호를 발생시키기 위해 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호를 결합하고;
    제3변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 결합 이미지 신호를 직교 변환하고;
    제3변환 이미지 신호에서 나타나는 피크를 검색함으로써 입력 이미지 신호 내에 매립된 워터마크 정보를 평가하고;
    압축 신호를 얻기 위해, 목표 신호가 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호 및 결합 이미지 신호 중 적어도 하나로 형성된, 목표 신호의 진폭과 목표 신호의 주파수 중 적어도 하나에 따라 변하는 압축 특성을 기초로 압축되어지는 목표 신호를 진폭 압축하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출방법.
  2. 제1항에 있어서, 스케일링된 이미지 신호를 발생시키기 위해 입력 이미지 신호를 스케일링하는 것을 더 갖추어 이루어지고, 특정 주파수 성분 신호를 추출하는 것이 스케일링된 이미지 신호로부터 입력 이미지 신호 내의 특정 주파수 성분 신호를 추출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출방법.
  3. 입력 이미지 신호로부터 특정 주파수 성분 신호를 추출하도록 구성된 추출 유니트와;
    제1변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 입력 이미지 신호를 직교 변환하도록 구성된 제1변환 유니트;
    제2변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 특정 주파수 성분 신호를 직교 변환하도록 구성된 제2변환 유니트;
    결합 이미지 신호를 발생시키기 위해 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호를 결합하도록 구성된 결합 유니트;
    제3변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 결합 이미지 신호를 직교 변환하도록 구성된 제3변환 유니트;
    제3변환 이미지 신호에서 나타나는 피크를 검색함으로써 입력 이미지 신호 내에 매립된 워터마크 정보를 평가하도록 구성된 평가 유니트 및;
    압축 신호를 얻기 위해, 목표 신호가 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호 및 결합 이미지 신호 중 적어도 하나로 형성된, 목표 신호의 진폭과 목표 신호의 주파수 중 적어도 하나에 따라 변하는 압축 특성을 기초로 압축되어지는 목표 신호를 진폭 압축하는 압축기를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 워터 마크 검출장치.
  4. 제3항에 있어서, 스케일링된 이미지 신호를 발생시키기 위해 입력 이미지 신호를 스케일링하도록 구성된 스케일링 유니트를 더 갖추어 이루어지고, 추출 유니트가 스케일링된 이미지 신호로부터 입력 이미지 신호 내의 특정 주파수 성분 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  5. 제3항에 있어서, 제1직교 변환 유니트와 제2변환 유니트 각각이 퓨리에 변환기를 구비하여 이루어지고, 제3변환 유니트가 퓨리에 변환기 또는 역퓨리에 변환기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  6. 제3항에 있어서, 압축기가, 목표 신호의 진폭이 임계값 보다 더 큰 진폭 영역에서 고정 값으로 압축 신호의 진폭을 유지하도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  7. 제3항에 있어서, 압축기가, 목표 신호의 주파수가 특정 주파수 보다 더 높은 주파수 대역에서 고정 값으로 되는 압축 신호의 진폭을 유지하도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  8. 제3항에 있어서, 압축기가, 입력 이미지 신호가 받은 것으로 가정되어지는 침범에 기인해서 압축 신호의 진폭의 변동을 최소화하도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  9. 제3항에 있어서, 압축기가, 목표 신호의 특정 주파수 대역에서 고정 값으로 압축 신호의 진폭을 유지하도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  10. 제3항에 있어서, 압축기가, 목표 신호의 특정 진폭 영역에서 고정 값으로 압축 신호의 진폭을 유지하도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  11. 제3항에 있어서, 압축기가, 목표 신호와 제2변환 이미지 신호 사이의 진폭 차이에 대한 비교에서 더 작은 특정 주파수 대역에서의 압축 신호와 제2변환 이미지 신호 사이의 진폭 차이를 만들도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  12. 제3항에 있어서, 압축기가, 특정 진폭 영역에서 목표 신호와 제2직교 변환 이미지 신호 사이의 진폭 차이에 대한 비교에서 더 작은 특정 진폭 영역에서의 압축 신호와 제2직교 변환 이미지 신호 사이의 진폭 차이를 만들도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  13. 제3항에 있어서, 압축기가, 목표 신호의 특정 주파수 대역에서의 압축 신호의 진폭의 피크를 제어하도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  14. 제3항에 있어서, 압축기가, 목표 신호의 특정 진폭 영역에서의 압축 신호의 진폭의 피크를 제어하도록, 진폭에서의 목표 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출장치.
  15. 디지털 워터마크 검출 프로세스를 수행하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 디지털 워터마크 검출 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    프로그램이,
    입력 이미지 신호로부터 특정 주파수 성분 신호를 추출하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 수단과;
    제1변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 입력 이미지 신호를 직교 변환하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 수단;
    제2변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 특정 주파수 성분 신호를 직교 변환하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 수단;
    결합 이미지 신호를 발생시키기 위해 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호를 결합하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 수단;
    제3변환 이미지 신호를 발생시키기 위해 결합 이미지 신호를 직교 변환하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 수단;
    제3변환 이미지 신호에서 나타나는 피크를 검색함으로써 입력 이미지 신호 내에 매립된 워터마크 정보를 평가하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 수단 및;
    압축 신호를 얻기 위해, 목표 신호가 제1변환 이미지 신호와 제2변환 이미지 신호 및 결합 이미지 신호 중 적어도 하나로 형성된, 목표 신호의 진폭과 목표 신호의 주파수 중 적어도 하나에 따라 변하는 압축 특성을 기초로 압축되어지는 목표 신호를 진폭 압축하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 수단을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 워터마크 검출 프로세스를 수행하도록 컴퓨터를 야기시키기 위한 디지털 워터마크 검출 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 매체.
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