KR20130064989A - 변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치 - Google Patents

변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 하이딩을 이용하여 영상의 변조 영역의 위치를 검출할 때, 검출의 정밀도를 높여서 변조가 일어난 위치를 세밀하게 검출할 수 있는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치를 개시하고 있다. 영상 전송 방법은 영상에 가해진 변조를 검출할 수 있는 데이터를 삽입하여 상기 영상을 전송하는 방법에 있어서, 비밀 키를 이용하여 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 단계; 상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 각 단위 블록의 고유값을 이용하여 영상 특성 정보를 생성하는 단계; 상기 암호화된 영상의 각 단위 블록마다 상기 영상 특성 정보를 하이딩하는 단계; 및 상기 하이딩된 영상을 수신측으로 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, 기존의 블록 기반 영상 변조 검출 기술에 비해 충분히 작은 크기의 변조 검출 단위 블록을 제공함으로써 영상에의 악의적인 변조를 보다 정밀하게 검출한다.

Description

변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치{IMAGE TRANSMISSION METHOD AND APPARATUS, AND IMAGE RECEPTION METHOD AND APPARATUS FOR IMAGE TAMPER DETECTION}
본 발명은 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상 내에 악의적인 변조가 일어난 위치를 블록 단위로 검출할 수 있는 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
데이터 하이딩(hiding)은 흔히 미디어 데이터의 보안을 유지하는데 적용되는 기술로 미디어 안에 눈에 보이지 않는 기밀 데이터를 삽입함으로써 의도적인 변조나 위조, 미디어 송수신 중의 데이터 손실 등으로부터 원 미디어의 정보를 보호하는데 사용될 수 있다. 의료 영상이나 군사 영상 등 원본 데이터의 완벽한 보존이 중요한 미디어들에는 특히 무손실 데이터 하이딩 기술이 선호되는데, 이 기법은 삽입된 데이터를 필요에 의해 다시 추출하는 과정에서 원 미디어를 완벽하게 복원할 수 있기 때문에 원 정보의 작은 변형도 허용되지 않는 경우에 강력한 기술이 될 수 있다. (비특허문헌 1, 2)
최근 무손실 데이터 하이딩 기법을 이용하여 블록 단위로 영상 내의 변조 영역의 위치를 검출해 주는 기법들이 제안되었는데, 그 중에서도 데이터가 하이딩된 픽셀의 위치 정보를 나타내는 로케이션 맵을 별도로 저장하지 않아도 되는 기법(비특허문헌 3)이 부가 정보의 저장 공간 효율 측면에서 우수하다고 할 수 있다. 그러나 이 기술(비특허문헌 3)은 알고리즘의 특성상 변조 위치의 검출에 사용되는 단위 블록의 크기를 충분히 정밀하게 할 수가 없기 때문에 변형이 일어난 영역을 세부적으로 검출해내지 못한다는 한계점을 가진다. 종래 기술에 기록된 바로는 최소 64x64 크기의 단위 블록을 사용해서 영상의 변조 영역을 검출할 수 있으며, 이론적으로는 최소 33x33 크기의 단위 블록까지 사용할 수 있다.
J. Fridrich, M. Goljan, and R. Du, "Lossless data embedding new paradigm in digital watermarking," Special Issue on Emerging Applications of Multimedia Data Hiding, vol. 2002, no. 2, pp. 185 - 196, Jan. 2002. H. Jin, Y. Choe, and H. Kiya, "Reversible data hiding based on adaptive modulation of statistics invertiblility," Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, IEICE Transactions on, vol. E93-A, no. 2, pp. 565 - 569, Feb. 2010. S. Han, M. Fujiyoshi, and H. Kiya, "A reversible image authentication method without memorization of hiding parameters," Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, IEICE Transactions on, vol. E92-A, no. 10, pp. 2572 - 2579, Oct. 2009.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 데이터 하이딩을 이용하여 영상의 변조 영역의 위치를 검출할 때, 검출의 정밀도를 높여서 변조가 일어난 위치를 세밀하게 검출할 수 있는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 데이터 하이딩의 용량을 늘리고, 로지스틱 맵을 사용하여 영상 특성 정보의 비트 길이를 줄임으로써 정밀한 단위 블록을 사용할 수 있는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 변조 검출을 위한 영상 전송 방법은 영상에 가해진 변조를 검출할 수 있는 데이터를 삽입하여 상기 영상을 전송하는 방법에 있어서, 비밀 키를 이용하여 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 단계; 상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 각 단위 블록의 고유값을 이용하여 영상 특성 정보를 생성하는 단계; 상기 암호화된 영상의 각 단위 블록마다 상기 영상 특성 정보를 하이딩하는 단계; 및 상기 하이딩된 영상을 수신측으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 로지스틱 맵은 2차 다항식을 이용하여 작성되며, 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상의 컨셉을 결정할 수 있다.
상기 로지스틱 맵 생성 단계는 수학식
Figure pat00001
(여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 영상 정보 생성 단계는 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 단계; 상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 단계; 상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 단계; 및 상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 영상 특성 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 데이터 하이딩 단계는 상기 암호화된 영상의 단위 블록 내의 제 1 픽셀의 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보를 이용하여 상기 제 1 픽셀 안에 상기 영상 특성 정보를 하이딩하는 단계를 포함하되, 상기 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보는 상기 주변 픽셀들의 평균값뿐만 아니라 분산 값도 함께 고려하여 생성될 수 있다.
상기 분할 단계는 상기 단위 블록을 적어도 하나의 하위 블록으로 분할하는 단계를 포함하되, 상기 하위 블록은 오버랩(overlap)되게 배치하여 상기 단위 블록의 1/2에 해당하는 개수의 픽셀들에 데이터를 하이딩할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 영상에 가해진 변조를 검출할 수 있는 데이터를 삽입하여 상기 영상을 전송하는 장치에 있어서, 비밀 키를 이용하여 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 로지스틱 맵 생성부; 상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 각 단위 블록의 고유값을 이용하여 영상 특성 정보를 생성하는 영상 특성 정보 생성부; 상기 암호화된 영상의 상기 단위 블록마다 상기 영상 특성 정보를 하이딩하는 데이터 하이딩부; 및 상기 하이딩된 영상을 수신측으로 전송하는 전송부를 포함할 수 있다.
상기 로지스틱 맵은 2차 다항식을 이용하여 작성되며, 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상의 컨셉을 결정할 수 있다.
상기 로지스틱 맵 생성부는 수학식
Figure pat00002
(여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성할 수 있다.
상기 영상 정보 생성부는 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 영상 생성부; 상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 분할부; 상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 고유값 산출부; 및 상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 영상 특성 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함할 수 있다.
상기 데이터 하이딩부는 상기 암호화된 영상의 단위 블록 내의 제 1 픽셀의 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보를 이용하여 상기 제 1 픽셀 안에 상기 영상 특성 정보를 하이딩하되, 상기 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보는 상기 주변 픽셀들의 평균값뿐만 아니라 분산 값도 함께 고려하여 생성될 수 있다.
상기 분할부는 상기 단위 블록을 적어도 하나의 하위 블록으로 분할하되, 상기 하위 블록은 오버랩(overlap)되게 배치하여 상기 단위 블록의 1/2에 해당하는 개수의 픽셀들에 데이터를 하이딩할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 변조 검출을 위한 영상 수신 방법은 영상에 가해진 변조를 검출하는 방법에 있어서, 송신측으로부터 상기 영상을 수신하는 단계; 상기 수신된 영상으로부터 상기 영상에 가해진 변조를 검출하기 위해 삽입된 변조 검출 데이터를 추출하는 단계; 상기 변조 검출 데이터를 추출하고 남은 영상을 복원하는 단계; 상기 복원된 영상에 대해 비밀 키를 이용하여, 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 단계; 상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 고유값을 이용하여 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 단계; 및 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 변조 검출 데이터의 제 2 영상 특성 정보를 비교하여 변조 여부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 변조 여부 검출 단계는 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하면 상기 변조가 가해지지 않았다고 판단하고, 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하지 않는다면, 상기 변조가 가해졌다고 판단하여 상기 변조가 가해진 변조 영역을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 로지스틱 맵 생성 단계는 수학식
Figure pat00003
(여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성할 수 있다.
상기 제 1 영상 정보 생성 단계는 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 단계; 상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 단계; 상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 단계; 및 상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 변조 검출을 위한 영상 수신 장치는 영상에 가해진 변조를 검출하는 장치에 있어서, 송신측으로부터 상기 영상을 수신하는 수신부; 상기 수신된 영상으로부터 상기 영상에 가해진 변조를 검출하기 위해 삽입된 변조 검출 데이터를 추출하는 추출부; 상기 변조 검출 데이터를 추출하고 남은 영상을 복원하는 복원부; 상기 복원된 영상에 대해 비밀 키를 이용하여, 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 로지스틱 맵 생성부; 상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 고유값을 이용하여 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 제 1 영상 특성 정보 생성부; 및 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 변조 검출 데이터의 제 2 영상 특성 정보를 비교하여 변조 여부를 검출하는 변조 여부 검출부를 포함할 수 있다.
상기 변조 여부 검출부는 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하면 상기 변조가 가해지지 않았다고 판단하고, 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하지 않는다면, 상기 변조가 가해졌다고 판단하여 상기 변조가 가해진 변조 영역을 검출할 수 있다.
상기 로지스틱 맵 생성부는 수학식
Figure pat00004
(여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성할 수 있다.
상기 제 1 영상 정보 생성부는 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 영상 생성부; 상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 분할부; 상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 산출부; 및 상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치에 따르면, 기존의 블록 기반 영상 변조 검출 기술에 비해 충분히 작은 크기의 변조 검출 단위 블록을 제공함으로써 영상에의 악의적인 변조를 보다 정밀하게 검출해낼 수 있는 효과가 있다. 특히, 의료 영상, 군사 영상, 위성 송수신 영상 등은 변조가 일어난 영역을 찾아내고 나면 나머지 영역들은 여전히 진단이나 판독 등의 목적으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 변조 검출을 위한 영상 전송 방법 및 장치, 및 영상 수신 방법 및 장치에 따르면, 로지스틱 맵과 비밀 키를 사용하여 영상마다의 고유한 비트스트림을 생성하고, 이를 이용하여 영상 특성 정보를 생성함으로써 비밀 키를 사용함과 동시에 삽입될 비트의 길이도 줄여서 변조의 정밀 검출이 가능하고, 단위 블록의 크기도 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법의 영상 특성 정보 생성 단계를 구체적으로 나타낸 상세흐름도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법의 블록 분할을 위한 하위 블록의 다양한 유형을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 블록 내에 하위 블록의 배치의 예시를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 방법의 블록 단위의 변조를 검출하는 과정의 예시를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법의 단위 블록의 크기에 따른 데이터 하이딩 용량을 비교한 표,
도 10은 원본 영상과 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 방법을 사용하여 변조된 영상의 변조 부분의 검출을 도시한 도면,
도 11은 단위 블록 사이즈에 다른 변조 영역의 검출 위치를 비교하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
종래의 영상 변조 영역을 검출하기 위한 전송 및 수신 방법은 특정 영상의 비밀 인증 코드에 의한 워터 마크(watermark)를 갖는 영상의 블록을 생성하여 전송하고, 수신측에서는 상기 영상에 대한 워터 마크의 변화를 체크하여 변조 여부를 검출하는 방식을 사용하였다. 따라서, 데이터가 하이딩된 블록을 기록하는 사이드 정보로서 로케이션 정보를 같이 전송하고, 수신측에서는 상기 로케이션 정보를 통해 데이터가 하이딩된 블록의 정보를 추출하여 변조 여부를 판단하는 방식을 사용하였다. 그러다 보니, 하이딩된 픽셀의 위치 정보를 나타내주는 로케이션 맵의 용량으로 인해 공간 효율 면에서 좋지 못하고, 언더플로우 오버플로우(underflow overflow)에 취약하다는 단점이 있어 많은 양의 픽셀을 데이터 하이딩에 활용하지 못한다는 문제가 있다. 본 발명에 따른 영상 변조 검출 방법은 강화된 새로운 데이터 하이딩 알고리즘을 제안하여 기존 방식의 한계점을 극복할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법은 로지스틱 맵 생성 단계(110), 영상 특성 정보 생성 단계(120), 데이터 하이딩 단계(130) 및 전송 단계(140)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 먼저 로지스틱 맵 생성 단계(110)에서 변조 검출을 위한 영상 전송 장치(미도시)는 비밀 키를 이용하여 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성한다. 종래 방식은 해쉬 함수를 이용하여 영상의 특성 정보를 생성하였으나, 일반적으로 충분히 강력한 해쉬 함수는 256 비트 이상의 많은 비트 수를 요구하기 때문에, 작은 크기의 변조 검출 단위 블록 내에 하이딩 하기에는 그 양이 너무 많은 단점이 있었다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법은 로지스틱 맵을 이용하여 영상 특정 정보를 생성한다.
로지스틱 맵은 그것의 상대적으로 단순한 조합을 통해 생성될 수 있고, 암호화된 영상의 컨셉을 결정할 수 있다. 로지스틱 맵은 2차 다항식의 형태로 생성될 수 있다. 로지스틱 맵은 두 개의 입력 데이터를 포함할 수 있고, 둘 중 하나라도 달라지면 다른 인증 코드를 생성할 수 있다. 로지스틱 맵은 다음의 수학식을 이용하여 표현할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타내고, x0는 초기값으로 비밀 키에 의해 결정되며, xi는 0과 1 사이의 수를 나타낸다. 상기한 바와 같이, x0의 값의 변화에 따라 xi의 값도 많이 변화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, r과 x0의 값이 비밀 키가 된다. 즉, 로지스틱 맵의 생성에 필요한 초기값을 비밀키 값으로 한다. 로지스틱 맵에 따라 암호화된 영상의 픽셀 값을 어떻게 변화시킬지도 비밀키 값으로 갖도록 하여 비밀키를 도입함과 동시에 영상 특성 정보를 표현하는데 필요한 비트 수를 대폭 줄일 수 있다. 다음은 비밀키는 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00006
상기 수학식에 표현된 바와 같이, 비밀키는 48비트를 가질 수 있으며, 12 개의 숫자와 5개의 세션 키를 통해 구성될 수 있다.
다음으로, 영상 특성 정보 생성 단계(120)에서, 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 상기 로지스틱 맵 생성 단계(110)에서 생성된 로지스틱 맵을 기반으로 암호화된 영상을 생성한다. 그리고는 생성된 암호화된 영상에 각 단위 블록의 고유값을 구하고 상기 고유값의 합을 산출하여 영상 특성 정보를 생성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법의 영상 특성 정보 생성 단계(120)를 구체적으로 나타낸 상세흐름도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 특성 정보 생성 단계(120)는 로지스틱 맵을 기반으로 암호화된 영상을 생성하는 단계(210), 암호화된 영상을 단위 블록 크기로 분할하는 단계(220), 단위 블록마다 고유값 및 고유값의 합을 산출하는 단계(230) 및 고유값들의 합을 기반으로 영상 특성 정보를 생성하는 단계(240)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 영상 생성 단계(210)에서, 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 상기 로지스틱 맵 생성 단계(110)에서 생성된 로지스틱 맵을 기반으로 암호화된 영상을 생성한다. 상기 암호화된 영상을 카오틱(chaotic) 영상이라고 한다. 로지스틱 맵은 매우 간결한 비선형 다항식으로부터 상기 암호화된 영상이 얼마나 복잡한지, 얼마나 암호화되었는지의 전형적인 예를 나타낸다.
다음으로, 분할 단계(220)에서, 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 영상 생성 단계(210)에서 생성된 암호화된 영상을 단위 블록 크기로 분할한다. 단위 블록은 데이터를 하이딩한 최종 스테고(stego) 영상을 생성하기 위해 분할되는 단위로서, 변조 영역의 검출의 단위가 되는 블록 크기를 말한다. 예컨대, 512 x 512 영상을 128 x 128 크기의 단위 블록으로 분할하면, 영상은 총 16개의 단위 블록을 갖게 되는 것이다. 이렇게 분할된 단위는 데이터 하이딩을 다시 여러 개의 하위 블록으로 분할될 수 있다. 이는 이하 하이딩 단계에서 설명하고자 한다.
다음으로, 산출 단계(230)에서, 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 분할 단계(220)에서 분할된 단위 블록마다 고유값 및 고유값의 합을 산출한다. 즉, 암호화된 영상은 단위 블록 크기로 분할된 후 각 단위 블록마다 고유값을 구하고, 고유값의 합을 구하게 된다. 고유값은 다음의 수학식을 통해 구할 수 있다.
Figure pat00007
여기서, λh,i는 블록 h의 고유값을 의미한다. 즉, 먼저 각 단위 블록의 고유값을 구하고, 고유값을 합하여 고유값의 합을 산출할 수 있다.
다음으로, 정보 생성 단계(240)에서, 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 상기 산출 단계(230)에서 구해진 고유값의 합을 이진화하여 최종 데이터 하이딩에 사용되는 영상 특성 정보를 생성한다. 각 단위 블록마다 자신의 고유한 영상 특성 정보를 자기 자신에게 하이딩할 수 있다.
다시 도 1로 돌아가서, 영상 특성 정보 생성 단계(120)를 수행하고 나면, 하이딩 단계(130)에서, 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 암호화된 영상의 단위 블록마다 영상 특성 정보를 하이딩 한다. 종래의 기술에서 채택한 데이터 하이딩 기q법은 언더플로우 오버플로우에 취약하다는 단점이 있어서 많은 양의 픽셀을 데이터 하이딩에 활용하지 못하였다. 따라서, 본 발명에서는 언더플로우 오버플로우에 강화된 새로운 데이터 하이딩 알고리즘을 제안함으로써 종래 방식의 한계점을 극복할 수 있다.
하이딩 단계(130)를 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 데이터 하이딩의 용량을 극대화하기 위해 단위 블록을 다시 하위블록으로 분할하여 상기 하위 블록에 데이터를 하이딩할 수 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법의 블록 분할을 위한 하위 블록의 다양한 유형을 나타낸 도면이다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변조 검출을 위한 영상 전송 방법에서는 다양한 유형의 하위 블록을 사용한다. 하위 블록에 포함된 픽셀 중에서 색칠이 되어 있는 픽셀은 실제로 데이터가 하이딩될 픽셀을 나타낸다. 도면에 도시되진 않았지만 다른 다양한 모양의 하위 블록이 사용될 수 있다. 또한, 하위 블록은 단위 블록에 서로 떨어져서 배치되는 것이 아니라 오버랩(overlap)되게 배치될 수 있다. 실시예의 경우, 총 세 종류의 하위 블록을 사용하여 단위 블록 크기의 1/2에 해당하는 개수의 픽셀들에 데이터를 하이딩할 수 있다. 종래의 경우, 3 x 3 크기의 단일 하위 블록에만 데이터를 하이딩함으로써 단위 블록 크기의 약 1/4에 해당하는 개수의 픽셀들에만 데이터를 하이딩한 반면, 본 발명의 실시예에서는 하위 블록을 다양하게 사용하고 오버랩되게 배치함으로써 데이터 하이딩 용량을 늘릴 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 블록 내에 하위 블록의 배치의 예시를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단위 블록 내에 다수의 하위 블록이 오버랩되어 배치되는 것을 알 수 있다. 도 4의 경우에는 도 3b의 모드 2에 해당하는 하위 블록만을 사용하고 있지만, 이는 설명의 편의를 위함이고, 다양한 하위 블록 모양(예컨대, 모드 1, 모드 2 및 모드 3이 섞여서 사용될 수 있음)이 데이터 하이딩을 위해 사용될 수 있다.
데이터 하이딩 단계(130)에서, 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보를 이용하여 픽셀 안에 데이터 비트를 하이딩하게 된다. 이때, 고려되는 주변 픽셀의 통계적 특성은 주변 픽셀의 평균 값뿐만 아니라, 주변 픽셀들의 분산값인 δ도 함께 사용할 수 있다. 상기 통계적 특성을 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure pat00008
여기서,
Figure pat00009
는 데이터가 하이딩될 픽셀을 제외한 주변 픽셀들의 평균값을 나타낸다. 상기한 수학식에 따른 주변 픽셀들의 평균값과 분산값을 기반으로 다음의 수학식을 이용하면 데이터 삽입 기준 파라미터인 u를 유도할 수 있다.
Figure pat00010
이러한 특성들은 모두 언더플로우 오버플로우 현상을 완화하는데 기여한다.
다음으로, 전송 단계(140)에서 영상 특성 정보가 하이딩된 영상을 수신측으로 전송한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 단위 블록 분할부(510), 영상 특성 정보 생성부(520), 하위 블록 분할부(530), 삽입 기준 파라미터 생성부(540), 데이터 하이딩부(550), 블록 결합부(560) 및 전송부(570)를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 단위 블록 분할부(510)는 원본 영상을 영상 변조를 검출하는 기본 단위인 단위 블록 크기로 분할한다.
다음으로, 영상 특성 정보 생성부(520)는 비밀 키를 이용하여 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 장치는 로지스틱 맵을 이용하여 영상 특정 정보를 생성한다.
로지스틱 맵은 그것의 상대적으로 단순한 조합을 통해 생성될 수 있고, 암호화된 영상의 컨셉을 결정할 수 있다. 로지스틱 맵은 2차 다항식의 형태로 생성될 수 있다. 로지스틱 맵은 두 개의 입력 데이터를 포함할 수 있고, 둘 중 하나라도 달라지면 다른 인증 코드를 생성할 수 있다. 상기한 수학식 1을 통해 로지스틱 맵을 생성할 수 있다. 로지스틱 맵의 생성에 필요한 초기값을 비밀키 값으로 한다. 로지스틱 맵에 따라 암호화된 영상의 픽셀 값을 어떻게 변화시킬지도 비밀키 값으로 갖도록 하여 비밀키를 도입함과 동시에 영상 특성 정보를 표현하는데 필요한 비트 수를 대폭 줄일 수 있다.
상기 수학식 2에 표현된 바와 같이, 비밀키는 48비트를 가질 수 있으며, 12 개의 숫자와 5개의 세션 키를 통해 구성될 수 있다.
영상 특성 정보 생성부(520)는 로지스틱 맵을 기반으로 암호화된 영상을 생성한다. 그리고는 생성된 암호화된 영상에 각 단위 블록의 고유값을 구하고 상기 고유값의 합을 산출하여 영상 특성 정보를 생성한다.
영상 특성 정보 생성부(520)는 로지스틱 맵을 기반으로 암호화된 영상을 생성한다. 로지스틱 맵은 매우 간결한 비선형 다항식으로부터 상기 암호화된 영상이 얼마나 복잡한지, 얼마나 암호화되었는지의 전형적인 예를 나타낼 수 있다.
영상 특성 정보 생성부(520)는 암호화된 영상을 단위 블록 크기로 분할한다. 단위 블록은 데이터를 하이딩한 최종 스테고(stego) 영상을 생성하기 위해 분할되는 단위로서, 변조 영역의 검출의 단위가 되는 블록 크기를 말한다. 그리고는 영상 특성 정보 생성부(520)는 단위 블록마다 고유값 및 고유값의 합을 산출한다. 즉, 암호화된 영상은 단위 블록 크기로 분할된 후 각 단위 블록마다 고유값을 구하고, 고유값의 합을 구하게 된다. 고유값은 상기 수학식 3을 통해 구할 수 있다. 마지막으로, 영상 특성 정보 생성부(520)는 구해진 고유값의 합을 이진화하여 최종 데이터 하이딩에 사용되는 영상 특성 정보를 생성한다. 각 단위 블록마다 자신의 고유한 영상 특성 정보를 자기 자신에게 하이딩할 수 있다.
하위 블록 분할부(530)는 데이터 하이딩부(550)에서 데이터가 하이딩되는 단위인 하위 블록으로 상기 단위 블록을 분할한다. 하위 블록은 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 4에 도시된 바와 같이, 여러 모양의 다양한 형태를 가질 수 있고, 오버랩되게 배치하여 단위 블록의 1/2의 개수의 픽셀에 데이터를 하이딩할 수 있다.
삽입 기준 파라미터 생성부(540)는 데이터 하이딩부(550)에 하이딩될 삽입 기준 파라미터를 생성한다. 전술한 바와 같이, 단위 블록 내에 다수의 하위 블록이 오버랩되어 배치될 수 있다. 삽입 기준 파라미터 생성부(540)는 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보를 이용하여 픽셀 안에 하이딩될 데이터 비트를 생성한다. 고려되는 주변 픽셀의 통계적 특성은 주변 픽셀의 평균 값뿐만 아니라, 주변 픽셀들의 분산값인 δ도 함께 사용할 수 있다. 상기 통계적 특성을 수학식 4 및 수학식 5를 통해 산출할 수 있다.
상기한 수학식 4 및 수학식 5에 따른 주변 픽셀들의 평균값과 분산값을 기반으로 데이터 삽입 기준 파라미터인 u를 유도할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 특성들은 모두 언더플로우 오버플로우 현상을 완화하는데 기여한다.
데이터 하이딩부(550)는 상기 영상 특성 정보 생성부(520)에서 생성된 영상 특성 정보를 상기 삽입 기준 파라미터 생성부(540)에서 생성한 삽입 기준 파라미터(u)를 이용하여 각 단위 블록마다 데이터를 하이딩한다. 단위 블록마다 데이터를 하이딩하여 스테고 영상을 생성한다.
다음으로, 전송부(570)는 영상 특성 정보가 하이딩된 스테고 영상을 수신측으로 전송한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 영상 수신 단계(610), 영상으로부터 변조를 검출하기 위해 삽입된 변조 검출 데이터를 추출하는 단계(620), 변조 검출 데이터를 추출하고 남은 영상을 복원하는 단계(630), 복원된 영상에 대해 비밀 키를 이용하여 로지스틱 맵을 생성하는 단계(640), 로지스틱 맵을 기반으로 암호화된 영상을 생성하고 고유값을 이용하여 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 단계(650) 및 제 1 영상 특성 정보와 변조 검출 데이터의 제 2 영상 특성 정보를 비교하여 변조 여부를 검출하는 단계(660)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 영상 수신 단계(610)에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치(미도시)는 송신측으로부터 영상을 수신한다. 영상에는 변조를 검출할 수 있도록 각 단위 블록마다 영상 특성 정보가 포함되어 있을 수 있다.
변조 검출 데이터 추출 단계(620)에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치는 영상의 변조를 검출하기 위해 삽입되어 있는 변조 검출 데이터를 추출한다. 데이터 추출 알고리즘은 데이터 삽입 알고리즘의 역변환이다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure pat00011
하위 블록의 픽셀에 삽입되어 있는 삽입 기준 파라미터(u)의 비교를 통해 하나의 데이터 비트 wh ,n을 구하고, 이를 통해 N-비트 데이터 스트림(stream) wh 및 h 번째 복원된 단위 블록을 획득할 수 있다. 모든 H 복원된 단위 블록들은 복원된 영상을 형성하기 위해 조합된다.
다음으로, 영상 복원 단계(630)에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치는 상기 수학식 6을 통해 삽입한 데이터를 역으로 추출한 후, 원본 영상을 처음에 데이터를 삽입하기 이전의 상태 그대로 복원한다. 이는 무손실 데이터 하이딩 기술의 특징이라 할 수 있다.
다음으로, 로지스틱 맵 생성 단계(640) 및 영상 특성 정보 생성 단계(650)에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치는 상기 복원된 영상의 제 1 영상 특성 정보를 생성한다. 로지스틱 맵 생성 단계(640) 및 영상 특성 정보 생성 단계(650)는 로지스틱 맵 생성 단계(110) 및 영상 특성 정보 생성 단계(120)와 동일하다.
마지막으로, 변조 여부 검출 단계(660)에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치는 상기 제 1 영상 특성 정보와 변조 검출 데이터를 통해 산출되는 제 2 영상 특성 정보를 블록 단위로 비교한다. 비교 결과, 해당 단위 블록에 변조가 가해지지 않았다면 두 값은 일치할 것이고, 한 픽셀이라도 그 값이 변했다면 두 값은 다를 것이다. 따라서 이 두 값의 비교를 통해 영상 내의 변조 영역을 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 방법의 블록 단위의 변조를 검출하는 과정의 예시를 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 영상 특성 정보와 제 2 영상 특성 정보를 단위 블록마다 비교한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 단위 블록 h-2, h-1, h+1, h+2의 경우, 영상 특성 정보가 일치하였고 변조가 일어나지 않았다. 하지만, 단위 블록 h의 경우 제 1 영상 특성 정보와 제 2 영상 특성 정보가 일치하지 않고, 따라서 변조가 일어난 부분이 단위 블록 h 라고 판단할 수 있다. 이렇게 제 1 및 제 2 영상 특성 정보가 일치하지 않는 경우, 그 단위 블록에 변조가 일어난 것을 확인할 수 있고, 따라서, 변조 발생 여부 및 변조가 발생한 위치까지 정밀하게 검출이 가능하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 장치는 수신부(810), 단위 블록 분할부(820), 하위 블록 분할부(830), 삽입 기준 파라미터 생성부(840), 추출 및 복원부(850), 블록 결합부(860), 영상 특성 정보 생성부(870) 및 변조 여부 검출부(880)를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 수신부(810)는 송신측으로부터 스테고 영상을 수신한다.
단위 블록 분할부(820)는 수신부(810)에서 수신한 스테고 영상을 입력으로 하여 단위 블록 크기로 영상을 분할한다.
하위 블록 분할부(830)는 단위 블록을 여러 개의 하위 블록으로 분할한다.
삽입 기준 파라미터 생성부(840)는 하위 블록 단위로 분할된 블록에 대해 삽입 기준 파라미터를 생성한다. 삽입 기준 파라미터는 스테고 영상으로부터 직접 생성할 수 있다. 삽입 기준 파라미터 생성부(840)에서 생성된 삽입 기준 파라미터는 이후, 데이터 변조를 검출하기 위해 삽입된 데이터, 즉 하이딩된 데이터를 추출하는데 사용된다. 따라서, 송신측의 삽입 기준 파라미터 생성부(540)에서 생성된 삽입 기준 파라미터와 동일한 방식으로 생성되나 그 사용 목적은 다르다고 할 수 있다.
추출 및 복원부(850)는 영상의 변조를 검출하기 위해 삽입되어 있는 변조 검출 데이터를 추출한다. 데이터 추출 알고리즘은 데이터 삽입 알고리즘의 역변환이다. 전술한 바와 같이 상기 수학식 6을 통해 하위 블록의 픽셀에 삽입되어 있는 삽입 기준 파라미터(u)의 비교를 수행하고, 상기 비교 결과를 기반으로 하나의 데이터 비트 wh ,n을 구하고, 이를 통해 N-비트 데이터 스트림(stream) wh 및 h 번째 복원된 단위 블록을 획득할 수 있다. 모든 H 복원된 단위 블록들은 복원된 영상을 형성하기 위해 조합된다. 추출 및 복원부(850)는 삽입한 데이터를 역으로 추출한 후, 추출하고 남은 데이터를 통해 원본 영상을 처음에 변조 검출 데이터를 삽입하기 이전의 상태 그대로 복원한다. 이는 무손실 데이터 하이딩 기술의 특징이라 할 수 있다.
추출 및 복원부(850)는 추출된 변조 검출 데이터의 영상 특성 정보인 제 2 영상 특성 정보를 산출한다. 이는 이후 변조 여부 검출부에서 제 1 영상 특성 정보와의 비교를 통해 변조 여부를 검출하는데 사용될 수 있다.
블록 결합부(860)는 추출 및 복원부(850)를 통해 복원된 블록을 결합하여 복원된 영상을 생성한다.
영상 특성 정보 생성부(870)는 추출 및 복원부(850)를 통해 복원된 블록에 대해 로지스틱 맵과 고유값을 이용하여 제 1 영상 특성 정보를 생성한다.
변조 여부 검출부(880)는 영상 특성 정보 생성부(870)에서 생성된 제 1 영상 특성 정보와 추출 및 복원부(850)에서 생성된 변조 검출 데이터로부터 구한 제 2 영상 특성 정보를 비교하여 변조 여부를 검출한다. 두 값이 다른 경우 변조가 발생했다고 판단할 수 있고, 단위 블록 단위로 검출이 진행되기 때문에 변조 영역을 정밀하게 탐색할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 전송 방법의 단위 블록의 크기에 따른 데이터 하이딩 용량을 비교한 표이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 단위 블록의 크기가 다르더라도 본 발명의 변조 검출을 위한 영상 전송 방법을 적용하였을 경우, 데이터 하이딩 용량이 종래 방법에 비해 더 크다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 영상의 종류와 상관없이 본 발명의 변조 검출을 위한 영상 전송 방법의 데이터 하이딩 용량의 성능이 월등이 종래에 비해 개선되었음을 알 수 있다.
도 10은 원본 영상과 본 발명의 일 실시예에 따른 변조 검출을 위한 영상 수신 방법을 사용하여 변조된 영상의 변조 부분의 검출을 도시한 도면이다. 세 개의 도면이 도시되어 있고, 좌측에 도시된 도면은 원본 영상을, 우측에 도시된 영상은 변조된 영상을 나타낸다. 우측 영상의 원으로 표시된 지점이 변조 지점으로 본 발명의 변조 검출을 위한 영상 수신 방법을 적용하여 변조 지점을 탐색할 수 있고, 이는 항공, 군사, 의료 등 데이터 변조에 민감한 분야에서 매우 활용도가 높을 수 있다.
도 11은 단위 블록 사이즈에 다른 변조 영역의 검출 위치를 비교하기 위한 도면이다. 도 11에 있어서, 좌측에 도시된 도면은 단위 블록 크기를 64 x 64로 설정한 경우이고, 우측에 도시된 도면은 단위 블록 크기를 8 x 8로 설정한 경우이다. 좌측에 도시된 도면의 경우 변조 영역의 검출이 큰 영역에 걸처 이루어져 정확한 변조 위치를 찾기 어려운 반면, 우측의 도시된 도면은 변조 영역의 검출이 협소한 영역에 대해 이루어져 있어 변조 부분을 신속하고 정밀하게 찾을 수 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 영상에 가해진 변조를 검출할 수 있는 데이터를 삽입하여 상기 영상을 전송하는 방법에 있어서,
    비밀 키를 이용하여 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 단계;
    상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 각 단위 블록의 고유값을 이용하여 영상 특성 정보를 생성하는 단계;
    상기 암호화된 영상의 각 단위 블록마다 상기 영상 특성 정보를 하이딩하는 단계; 및
    상기 하이딩된 영상을 수신측으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로지스틱 맵은 2차 다항식으로 작성되며, 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상의 컨셉이 결정되는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 로지스틱 맵 생성 단계는
    수학식
    Figure pat00012
    (여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 정보 생성 단계는
    상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 단계;
    상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 단계;
    상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 단계; 및
    상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 영상 특성 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 하이딩 단계는
    상기 암호화된 영상의 단위 블록 내의 제 1 픽셀의 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보를 이용하여 상기 제 1 픽셀 안에 상기 영상 특성 정보를 하이딩하는 단계를 포함하되,
    상기 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보는 상기 주변 픽셀들의 평균값뿐만 아니라 분산 값도 함께 고려하여 생성되는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 분할 단계는
    상기 단위 블록을 적어도 하나의 하위 블록으로 분할하는 단계를 포함하되, 상기 하위 블록은 오버랩(overlap)되게 배치하여 상기 단위 블록의 1/2에 해당하는 개수의 픽셀들에 데이터를 하이딩할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 방법.
  7. 영상에 가해진 변조를 검출할 수 있는 데이터를 삽입하여 상기 영상을 전송하는 장치에 있어서,
    비밀 키를 이용하여 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 로지스틱 맵 생성부;
    상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 각 단위 블록의 고유값을 이용하여 영상 특성 정보를 생성하는 영상 특성 정보 생성부;
    상기 암호화된 영상의 상기 단위 블록마다 상기 영상 특성 정보를 하이딩하는 데이터 하이딩부; 및
    상기 하이딩된 영상을 수신측으로 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 로지스틱 맵은 2차 다항식을 이용하여 작성되며, 상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상의 컨셉이 결정되는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 로지스틱 맵 생성부는
    수학식
    Figure pat00013
    (여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 영상 정보 생성부는
    상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 영상 생성부;
    상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 분할부;
    상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 고유값 산출부; 및
    상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 영상 특성 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 데이터 하이딩부는
    상기 암호화된 영상의 단위 블록 내의 제 1 픽셀의 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보를 이용하여 상기 제 1 픽셀 안에 상기 영상 특성 정보를 하이딩하되,
    상기 주변 픽셀들의 통계적 특성 정보는 상기 주변 픽셀들의 평균값뿐만 아니라 분산 값도 함께 고려하여 생성되는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 분할부는
    상기 단위 블록을 적어도 하나의 하위 블록으로 분할하되,
    상기 하위 블록은 오버랩(overlap)되게 배치하여 상기 단위 블록의 1/2에 해당하는 개수의 픽셀들에 데이터를 하이딩할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 전송 장치.
  13. 영상에 가해진 변조를 검출하는 방법에 있어서,
    송신측으로부터 상기 영상을 수신하는 단계;
    상기 수신된 영상으로부터 상기 영상에 가해진 변조를 검출하기 위해 삽입된 변조 검출 데이터를 추출하는 단계;
    상기 변조 검출 데이터를 추출하고 남은 영상을 복원하는 단계;
    상기 복원된 영상에 대해 비밀 키를 이용하여, 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 단계;
    상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 고유값을 이용하여 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 변조 검출 데이터의 제 2 영상 특성 정보를 비교하여 변조 여부를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 변조 여부 검출 단계는
    상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하면 상기 변조가 가해지지 않았다고 판단하고, 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하지 않는다면, 상기 변조가 가해졌다고 판단하여 상기 변조가 가해진 변조 영역을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 로지스틱 맵 생성 단계는
    수학식
    Figure pat00014
    (여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 영상 정보 생성 단계는
    상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 단계;
    상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 단계;
    상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 단계; 및
    상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 방법.
  17. 영상에 가해진 변조를 검출하는 장치에 있어서,
    송신측으로부터 상기 영상을 수신하는 수신부;
    상기 수신된 영상으로부터 상기 영상에 가해진 변조를 검출하기 위해 삽입된 변조 검출 데이터를 추출하는 추출부;
    상기 변조 검출 데이터를 추출하고 남은 영상을 복원하는 복원부;
    상기 복원된 영상에 대해 비밀 키를 이용하여, 암호화된 영상을 생성할 수 있는 로지스틱 맵을 생성하는 로지스틱 맵 생성부;
    상기 로지스틱 맵을 이용하여 암호화된 영상을 생성하고 상기 암호화된 영상의 고유값을 이용하여 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 제 1 영상 특성 정보 생성부; 및
    상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 변조 검출 데이터의 제 2 영상 특성 정보를 비교하여 변조 여부를 검출하는 변조 여부 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 변조 여부 검출부는
    상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하면 상기 변조가 가해지지 않았다고 판단하고, 상기 제 1 영상 특성 정보와 상기 제 2 영상 특성 정보가 일치하지 않는다면, 상기 변조가 가해졌다고 판단하여 상기 변조가 가해진 변조 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 로지스틱 맵 생성부는
    수학식
    Figure pat00015
    (여기서, r은 임의의 양의 정수를 나타냄, x0는 초기값으로 상기 비밀 키에 의해 결정됨, xi는 0과 1 사이의 수를 나타냄)을 이용하여 상기 로지스틱 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 영상 정보 생성부는
    상기 로지스틱 맵을 기반으로 상기 암호화된 영상을 생성하는 영상 생성부;
    상기 암호화된 영상을 상기 단위 블록 크기로 분할하는 분할부;
    상기 단위 블록마다 상기 고유값 및 상기 고유값의 합을 산출하는 산출부; 및
    상기 고유값들의 합을 기반으로 상기 제 1 영상 특성 정보를 생성하는 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조 검출을 위한 영상 수신 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104579693A (zh) * 2015-02-09 2015-04-29 广西师范大学 基于高次二阶logistic映射的嵌入式加密方法及装置
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