KR100299728B1 - 전자 워터마크 삽입 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중첩 모드에서 동일한 전자 워터마크 데이터를 매립시키지 않는 전자 워터마크 매립 장치에 관한 것이다.
전자 워터마크 삽입 장치는, 입력 화상을 이산 코사인 변환시키는 이산 코사인 변환 수단과, 전자 워터마크 데이터를 상기 이산 코사인 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단과, 상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 삽입될 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는 가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과, 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었음을 검출한 경우 상기 이산 코사인 변환 수단으로부터의 상기 출력 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 삽입되어 있지 않음을 검출한 경우 상기 전자 워터마크 매립 수단으로부터의 출력 데이터를 선택하는 선택 수단 및, 상기 선택 수단에 의해 선택된 데이터를 역 인산 코사인 변환시키는 수단을 포함한다.

Description

전자 워터마크 삽입 장치{Electronic Watermark Insertion Device}
본 발명은 디지털 화상에 적합한 전자 워터마크(watermark) 삽입 장치에 관한 것으로, 특히 전자 워터마크를 디지털 화상들에 삽입하기 위한 전자 워터마크 삽입 장치에 관한 것이다.
최근, 디지털 화상의 불법 카피가 중요한 문제로 되어왔다. 아날로그 화상과 다르게, 디지털 화상은 0과 1 만으로 인식되기 때문에, 이들은 화질의 소정의 열화없이 반복적으로 복제될 수 있다. 이러한 고유의 특성 때문에 디지털 화상 저작권자에게 큰 피해를 주게된다.
이러한 불법 복제를 방지하기 위하여, 디지털 화상 데이터를 암호화하고 정당한 비밀 해독키를 구비하며, 상기 해독키에 의해 암호화된 디지털 화상 데이터가 재생될 수 있는 재생 시스템의 준비가 고려되었다.
디지털 화상이 불법적으로 이용되거나 복제되는 것을 방지하기 위하여 디지털 화상 자체에 특정 정보(이후 명세서에서는 '전자 워터마크 데이터'로 칭함)를 매립하는 방법이 고려되어왔다.
가시적 전자 워터마크 데이터와 비가시적 전자 워터마크 데이터를 포함하는 2가지 형태의 데이터가 디지털 화상에 대한 전자 워터마크 데이터로서 고려된다.
화상과 합성된 특수 문자 또는 심볼을 포함하는 가시적 전자 워터마크 데이터는 가시적으로 감지될 수 있다. 상기 전자 워터마크 데이터는 디지털 화상의 질을 열화시킬 수 있지만 디지털 화상의 부당한 접근을 방지하기 위하여 사용자에게 가시적으로 경고하는 장점이 있다.
상기 가시적 전자 워터마크 데이터의 매립 예는 JP-A-241403/1996호에 공개되어 있다. 상기 특허 공개 공보는 가시적 워터마크를 디지털 화상에 배치하는 방법을 공개한다. 상기 방법은 원디지털 화상을 공급하는 단계와, 디지털 워터마크 화상을 공급하는 단계와, 워터마킹시 원화상의 화소의 색도를 변경하지 않고 워터마크를 원화상에 중첩시켜서 워터마크된 화상을 생성하는 단계로 이루어져 있다. 상기 방법은 화상 생성 단계가 워터마크된 화상 내의 불투명한 화소들 각각의 휘도(색이 아님)를 변경하여 원화상에 대응하는 화소들을 수정하는 단계를 포함한다. 상기 방법에서, 전자 워터마크 데이터의 불투명부에 대응하는 화소들의 휘도만이 색성분을 변경하지 않고 원화상과 합성된다. 화소 휘도를 변경시키는 스케일링 값은 색성분, 난수, 전자 워터마크 데이터의 화소값 또는 이외의 것에 좌우된다. 워터마크는 대체로 스케일링값에 의해 결정된다.
가시적 전자 워터마크 데이터에서, 전자 워터마크 데이터는 화질의 열화를 고려하여 화상에 매립된다. 화질의 열화가 거의 없기 때문에, 워터마크는 가시적으로 관측될 수 없다.
상술한 바와 같이, 저작자의 식별이 가능한 특수 정보가 전자 워터마크 데이터로서 매립되기 때문에, 저작자는 불법 복제 후에도 전자 워터마크 데이터를 검출하는 특징이 있다. 또한, 복제 불가에 대한 정보가 화상에 매립될 수도 있다. 이 경우, 예를 들면 재생 유닛이 복제 불가 정보를 검출하면, VTR 또는 다른 것에 의한 재생이, 검출된 정보가 재생 금지된 데이터임을 사용자에게 통지하거나, 또는 재생 유닛 내의 재생 방지 메카니즘을 조작함으로써 제지될 수 있다.
가시적 전자 워터마크 데이터를 디지털 화상에 매립하는 한 방법으로서, 특수 정보가 실질적으로 화소 데이터의 LSB들(최하위 비트들) 같은 화질에 영향을 주지않는 부분에 전자 워터마크 데이터로 매립된다. 그러나, 상기 방법에 따르면, 전자 워터마크 데이터가 화상으로부터 용이하게 제거될 수 없다. 예를 들면, 화소의 LSB에 관한 정보가 저역 통과 필터를 이용하여 사라질 수 있다. 화상 압축 처리는 화질에 악영향을 주지않는 정보량을 버림으로써, 데이터량을 줄일 수 있다. 이것은 전자 워터마크 데이터가 없어짐을 의미한다. 따라서, 전자 워터마크 데이터의 재검출이 곤란한 문제점이 있다.
JP-A-No. 315131/1994는 전자 워터마크 매립 방법의 다른 예를 나타낸다. 상기 공보는 연속적인 프레임 화상들 사이의 관계를 이용하여 재생시 주변 영역으로 치환되더라도 화질의 열화가 발생하지 않는 영역을 검출함으로써 특수 정보를 매립하는 방법이 공개되어 있다. 상기 방법에 따르면, 화상은 재생시에 신호 드롭아웃부와 변환 정보를 이용하여 식별 데이터 매립 영역을 지정하고 대응하는 부분을 수정함으로써 재구성된다.
또 다른 예로서, JP-A-No. 30466/1993은 비디오 신호의 주파수를 변환하고 변환된 비디오 신호의 주파수 대역 보다 낮은 주파수의 신호를 갖는 정보를 매립하는 방법을 공개한다. 상기 방법에서, 광대역 통과 필터는 원비디오 신호를 추출하고, 저역 통과 필터는 매립된 식별 데이터를 추출한다.
다른 예로서, 화상을 주파수 변환하고 전자 워터마크 데이터를 주파수 변환 후에 비디오 신호의 주파수 성분이 강한 부분에 매립하는 방법이 있다('NIKKEI Electronics', 1996, 4.22(no. 660), page 13). 상기 방법에서는, 전자 워터마크 데이터가 주파수 성분에 매립되기 때문에, 전자 워터마크 데이터가 압축 처리나 필터링 등의 화상 처리에 의해 손실되지 않는다. 또한, 전자 워터마크 데이터로서 정규 분포를 갖는 난수를 이용하면, 전자 워터마크 데이터 사이의 간섭을 방지하고 전체 화상에 거의 영향을 주지않고 전자 워터마크 데이터를 파괴하는 것이 곤란하다.
전자 워터마크 데이터 매립 방법에 있어서, 원화상은 우선 DCT(이산 코사인 변환)(703)에 의해 주파수 성분으로 변환된다. 고주파수 범위에 걸쳐 높은 값들을 갖는 n개의 데이터가 f(1), f(2),...f(n)으로 선택된다. 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...w(n)은 평균 0, 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 선택된다. 각각의 (i)를 얻기 위해서, 수학식 F(i)=f(i)+α×｜f(i)｜×w(i)가 계산되는데, 여기서 α는 스케일링 요소이다. 결국, 전자 워터마크 데이터가 매립된 화상은 f(i)가 F(i)로 대체된 주파수 성분에 기초하여 얻어진다.
또한, 전자 워터마크 데이터는 다음의 방법에 따라 검출된다. 상기 검출 방법에서, 원화상과 전자 워터마크 데이터 후보 w(i)(여기서 i=1, 2, ..., n)가 모두 알려져야 한다.
우선, 전자 워터마크 데이터를 포함하는 화상은 예를 들면 DCT를 통해 주파수 성분으로 변환된다. 각각 전자 워터마크를 포함하는 요소값들에 대응하는 값들f(i), f(2), ... f(n)는 각각 F(1), F(2),...F(n)으로 설정된다. 공식 W(i)=(F(i)-f(i))/f(i)는 전자 워터마크 데이터 W(i)를 추출하도록 f(i) 및 F(i)를 이용하여 해결된다. 다음에, w(i)와 W(i) 사이의 통계적 유사도 C를 벡터 내적을 포함하는 다음의 공식에 의해 얻는다.
C=W·w/(WD×wD)
여기서 W=(W(1), W(2), ... W(n); w=(w(1), w(2),... w(n)); WD= 벡터 W의 절대값, wD=벡터 w의 절대값; 심볼 ·는 내적을 나타낸다.
통계적 유사도 C가 특정값 이상이면, 전자 워터마크 데이터가 매립된 상태에 있는 것으로 판정한다.
전자 워터마크 데이터가 화상에 매립된 상술한 방법은 저작권자의 원화상이 불법적인 복제로서 의심받은 디지털 화상 데이터를 검출할 때 효과적이다.
원 화상을 필요로 하는 상술한 방법에서, 원 화상 소유자인 저작권자는 불법적인 복제로서 의심받은 화상 데이터를 검출할 수 있다. 그러나, 각 단말의 재생 장치는 원화상이 없기 때문에 전자 워터마크 데이터를 검출할 수 없다.
상기 문제를 극복하기 위하여, 단말 처리를 위한 상술된 방법의 개선책이 제안되어 왔다. 개선된 방법에서, 원화상은 각각 K화소들×K화소들을 갖는 블록들로 분할된다. 전자 워터마크 데이터는 블록 처리 유닛에서 매립 또는 추출된다.
전자 워터마크 데이터 매립 처리에서, AC 주파수 성분들은 이산 코사인 변환 후의 주파수 범위에 걸친 주파수 증가 순서대로 f(1), f(2),...f(n)로 설정된다. 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2), ... w(n)은 평균 0, 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 선택된다. (i)들 각각을 얻기 위하여, F(i)=f(i)+α×avg(f(i)×w(i)의 공식이 계산되며, 여기서 α는 스케일링 요소이고, avg(f(i))는 f(i)에 인접한 3개의 점들에서 절대값들을 평균화함으로써 얻어진 부분 평균이다. 전자 워터마크 데이터가 매립된 화상은 f(i)가 F(i)로 치환된 주파수 성분으로부터 얻어질 수 있다.
전자 워터마크 데이터는 다음의 방법에 따라 검출된다. 상기 방법은 어떠한 원화상도 필요로하지 않고, 단지 전자 워터마크 데이터 후보 w(i)(여기서 i=1, 2, ...n)가 알려지면 된다.
전자 워터마크 데이터 포함 화상이 이산 코사인 변환을 받는 주파수 대역에 걸쳐, 주파수 성분은 주파수 증가 순서대로 F(1), F(2),...F(n)으로 설정된다. 워터마크 데이터 F(i)에서의 3개의 인접 점의 절대값들의 평균은 부분 평균 avg(F(i))로 설정된다. 전자 워터마크 데이터 W(i)는 다음의 공식을 계산하여 얻어진다.
W(i)=(F(i)/avg(F(i))
또한, 합 WF(i)는 상술한 공식에 따라 각 프레임에 대한 w(i)를 계산함으로써 얻어진다. 다음에, w(i)와 WF(i) 사이의 통계적 유사도 C가 벡터 내적을 포함하는 다음의 공식을 계산함으로써 얻어진다.
C=WF·w/(WFD×wD)
여기서, WF=(WF(1), WF(2),..., WF(n)); w=(w(1), w(2),..., w(n)); WFD=WF의 절대값; wD=벡터 w의 절대값; 심볼 ·는 내적을 나타낸다. 통계적 유사도 C가 특정값 이상이면, 대응하는 전자 워터마크 데이터가 매립된 상태로 판정된다.
도 3은 상술한 방법을 이용하는 종래의 전자 워터마크 삽입 장치를 도시한다. 도 3을 참조하면, 입력 화상(310)은 이산 코사인 변환 유닛(320)에 의해 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환된다. 전자 워터마크 매립 유닛(320)은 그 결과의 데이터에 전자 워터마크 데이터를 삽입한다. 매립된 전자 워터마크 데이터는 역 이산 코사인 변환 유닛(350)에 의해 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환된다. 따라서, 삽입된 전자 워터마크 데이터를 갖는 출력 화상(360)이 얻어질 수 있다.
그러나, 종래의 장치는 동일한 화상에서도 전자 워터마크 데이터를 균일하게 반복적으로 삽입할 수 있다.
도 4는 전자 워터마크 데이터를 주파수 영역에 매립하는 개념을 도시한다. 전자 워터마크 데이터 매립 조작 후의 주파수 스펙트럼(440)은 전자 워터마크 데이터의 주파수 스펙트럼(420)을 입력 화상의 주파수 영역에 부가함으로써 형성된다. 입력 화상의 특수 영역 할당은 전자 워터마크 데이터의 유형에 의존하지 않는다. 전자 워터마크 데이터 매립 처리가 여러번 수행되면, 동일한 전자 워터마크 데이터가 이전에 매립된 데이터를 갖는 화상의 주파수 스펙트럼상에 다시 매립된다. 동일한 전자 워터마크 데이터가 2회 또는 3회 매립되면, 매립량에 대응하는 상부의 흑색 부분이 매립 처리 후의 주파수 스펙트럼(440')에서 더 크다. 스펙트럼의 주파수 영역이 시간 영역으로 변환되면, 매립 잡음이 더 커져서 화상은 잡음 성분이 강조된다.
전자 워터마크 데이터의 각 피스는 원화상과 비교해서 매우 약한 잡음으로 삽입되어 사람의 눈으로는 가시적으로 관측되지 않는다. 그러나, 반복적으로 집적된 잡음이 커지면 사람의 눈에 의해 감지될 수 있어서 화질의 열화가 나타나는 문제가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전자 워터마크 데이터 삽입 장치를 예시한 블록도
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전자 워터마크 데이터 삽입 장치를 예시한 블록도
도 3은 종래의 전자 워터마크 데이터 삽입 장치를 예시한 블록도
도 4는 주파수 대역에 걸친 전자 워터마크 데이터를 매립하는 방법을 설명한 도면
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110: 입력 화상 120: 이산 코사인 변환 유닛
130: 전자 워터마크 매립 유닛 140: 전자 워터마크 데이터
150: 역 이산 코사인 변환 유닛 160: 출력 화상
170: 버퍼 180: 전자 워터마크 검출기
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 동일한 전자 워터마크 데이터를 복제적으로가 아닌 한번에 화상으로 매립할 수 있는 전자 워터마크 데이터 매립 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은, 입력 화상을 이산 코사인 변환시키는 이산 코사인 변환 수단과, 전자 워터마크 데이터를 상기 이산 코사인 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단과, 상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 삽입될 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과, 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었음을 검출한 경우 상기 이산 코사인 변환 수단으로부터의 상기 출력 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 삽입되어 있지 않음을 검출한 경우 상기 전자 워터마크 매립 수단으로부터의 출력 데이터를 선택하는 선택 수단 및, 상기 선택 수단에 의해 선택된 데이터를 역 인산 코사인 변환시키는 수단을 포함하는 전자 워터마크 삽입 장치에 의해서 구현된다.
본 발명에 따른 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서, 전자 워터마크 검출 수단은 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우 대응하는 워터마크 데이터가 매립된 것으로 결정한다.
또한, 본 발명에 따른 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서, 전자 워터마크 검출 수단은 먼저 상기 전자 워터마크 데이터를 갖는 화상을 주파수 성분으로 직교 변환시키고, 공식 W(i)=(F(i)-f(i))/f(i)를 이용하여 전자 워터마크 데이터 W(i)를 계산하여 추출하는데, 여기서 원화상 및 전자 워터마크 데이터 후보 wi(여기서, i=1, 2, ...n) 모두는 알려지고, 여기서 전자 워터마크들이 각각 주파수 범위에 매립된 f(1), f(2),...f(n)은 요소값들 F(1), F(2),... F(n)에 대응하며, 다음에 공식 C=W·w/(WD×wD)를 이용하여 w(i)와 W(i) 사이의 통계적 유사도 C를 계산하는데, 여기서 W=(W(1), W(2),...W(n)), w=(w(1), w(2),..w(n)), WD=벡터 W의 절대값, wD=벡터 벡터 w의 절대값, 심볼 ·는 벡터 내적을 나타내고, 상기 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우에, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 상태에 있음을 검출한다.
본 발명에 따른 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서, 전자 워터마크 매립 수단은 이산 코사인 변환 후에 주파수 범위에 걸쳐 주파수 증가 순서대로 AC 주파수 성분들(f(1), f(2),...f(n))을 설정하고, 평균 0 및 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...w(n)을 선택하고, 공식, F(i)=f(i)+α×｜f(i)｜×w(i)(여기서, α는 스케일링 요소)을 이용하여 각 (i)들을 계산함으로써, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 화상을 f(i)가 F(i)로 치환된 주파수 성분으로부터 얻는다.
또한, 본 발명에 따른 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서, 전자 워터마크 매립 수단은 이산 코사인 변환 후에 주파수 범위에 걸쳐 주파수 증가 순서대로 AC 주파수 성분들(f(1), f(2),...f(n))을 설정하고, 평균 0 및 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...,w(n)를 선택하고, 공식, F(i)=f(i)+α×avg｜f(i)｜×w(i)(여기서, α는 스케일링 요소이고, avg f(i)는 3개의 인접 점들에서의 f(i)의 절대값들의 부분 평균이다)을 이용하여 각 (i)들을 계산함으로써, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 영상을 f(i)가 F(i)로 치환된 주파수 성분으로부터 얻는다.
또한, 본 발명에 따르면, 전자 워터마크 삽입 장치는, 입력 화상을 직교 변환시키는 직교 변환 수단과, 전자 워터마크 데이터를 상기 직교 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단과, 상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 삽입될 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는 가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과, 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 이미 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출한 경우에 상기 직교 변환 수단으로부터의 상기 출력 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하지 않은 경우에 상기 전자 워터마크 매립 수단으로부터의 출력 데이터를 선택하는 선택 수단 및, 상기 선택 수단에 의해 선택된 데이터를 역 이산 코사인 변환시키는 수단을 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 전자 워터마크 삽입 장치는, 입력 화상을 직교 변환시키는 직교 변환 수단과, 삽입될 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과, 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 이미 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하는 경우에 상기 입력 화상이 데이터 삽입에 영향받지 않는 전자 워터마크 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하지 않는 경우에 삽입될 상기 전자 워터마크 데이터를 선택하는 전자 워터마크 데이터 선택 수단과, 상기 전자 워터마크 데이터 선택 수단에 의해 선택된 전자 워터마크 데이터를 상기 직교 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단 및, 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 매립된 데이터를 역 직교 변환시키는 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서, 전자 워터마크 검출 수단은 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우 대응하는 워터마크 데이터가 매립된 것으로 결정한다.
본 발명에 따른 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서, 직교 변환 수단은 이산 퓨리에 변환, 이산 코사인 변환, 하다마드-왈쉬 변환 또는 카르넨-레버 변환을 수행한다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 이하에 설명된다.
(제 1 실시예)
본 발명의 제 1 실시예는 도면을 참조하여 설명된다. 도 1을 참조하면, 전자 워터마크 데이터 삽입 장치는 입력 화상(110), 입력 화상을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환시키는 이산 코사인 변환(DCT) 유닛(120), 전자 워터마크 데이터를 상기 인산 코사인 변환 유닛(120)에 의해 주파수 영역으로 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 삽입 유닛(130)과, 상기 전자 워터마크 매립 유닛(130)에 의해 삽입된 전자 워터마크 데이터(140)와, 상기 전자 워터마크 데이터(140)가 이산 코사인 변환 유닛(120)으로부터 출력된 데이터에 삽입되는 가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출기(180)와, 상기 이산 코사인 변환 유닛(120)으로부터 출력된 데이터를 일시적으로 기억하는 버퍼(170)와, 상기 전자 워터마크 검출기(180)로부터의 출력에 응답하여 전자 워터마크 매립 유닛(130)으로부터의 데이터 또는 버퍼(170)로부터의 데이터를 선택하는 선택기(190)와, 상기 선택기(190)로부터의 데이터를 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환시키는 역 이산 코사인 변환(역 DCT) 유닛(150) 및, 상기 역 이산 코사인 변환 유닛(150)으로부터 출력된 출력 화상(160)으로 구성된다.
다음에, 도 1에 도시된 전자 워터마크 데이터 매립 장치의 동작을 도면을 참조하여 설명한다.
이산 코사인 변환(DCT) 유닛(120)은 입력 화상(110)을 시간 영역에서 주파수 영역으로 직교 변환시킨다. 변환된 데이터는 전자 워터마크 매립 유닛(130), 전자 워터마크 검출기(180) 및 버퍼(170)에 입력된다.
전자 워터마크 매립 유닛(130)은 전자 워터마크 데이터(140)를 변환된 데이터에 삽입한다. 동시에, 전자 워터마크 검출기(180)는 전자 워터마크 데이터(140)가 입력 데이터에 삽입된 상태에 있는 가의 여부를 검출한다. 버퍼(170)는 인산 코사인 변환 유닛(120)의 출력 데이터를 일시적으로 기억한다.
선택기(190)는 전자 워터마크 검출기(180)의 검출 결과에 기초하여 전자 워터마크 매립 유닛(130)으로부터의 출력 데이터 또는 버퍼(170)로부터의 출력 데이터중 하나를 선택한다. 즉, 선택기(190)는 전자 워터마크 검출기(180)가 출력 데이터를 검출하지 않는 경우에는 전자 워터마크 매립 유닛(130)으로부터의 출력 데이터를 선택하고, 전자 워터마크 검출기(180)가 출력 데이터를 검출하는 경우에는 버퍼(170)로부터의 출력 데이터를 선택한다.
선택기(190)에 의해 선택된 데이터는 역 이산 코사인 변환 유닛(150)에 의해 주파수 영역으로부터 시간 영역으로 변환된 출력 화상(160)에 대응한다.
상술한 바와 같이, 입력 화상(110)이 전자 워터마크 데이터(140)를 포함하지 않는 경우에만, 전자 워터마크 데이터(140)가 입력 화상(110)에 삽입된다.
본 실시예에서, 버퍼(170)는 전자 워터마크 매립 유닛(130)의 처리 시간을 고려하여 서로 선택기(190)에 의해 선택된 2개의 데이터를 동기시키기 위해 이용된다. 전자 워터마크 매립 유닛(130)의 처리 시간이 실질적으로 무시할 정도로 짧다면 버퍼(170)는 생략될 수 있다.
(제 2 실시예)
다음에, 본 발명의 제 2 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 전자 워터마크 데이터 삽입 장치는, 입력 화상(210), 상기 입력 화상을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환시키는 이산 코사인 변환(DCT) 유닛(220)과, 삽입된 전자 워터마크 데이터 B(245)와, 상기 전자 워터마크 데이터(245)가 인산 코사인 변환 유닛(220)으로부터 출력된 데이터에 삽입되는 가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출기(28)와, 상기 전자 워터마크 검출기(280)로부터의 검출 결과에 기초하여 전자 워터마크 데이터 A(240) 또는 전자 워터마크 데이터 B(245)를 선택하는 전자 워터마크 데이터 선택기(290)와, 상기 전자 워터마크 선택기(290)에 의해 선택된 전자 워터마크 데이터를 이산 코사인 변환 유닛(120)에 의해 주파수 영역으로 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 유닛(230)과, 상기 전자 워터마크 매립 유닛(230)으로부터 출력된 데이터를 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환시키는 역 이산 코사인 변환(역 DCT) 유닛(250) 및, 상기 역 이산 코사인 변환 유닛(250)으로부터 출력된 출력 화상(260)으로 구성된다.
다음에, 전자 워터마크 데이터 매립 유닛의 동작을 도 2를 참조하여 설명한다.
이산 코사인 변환(DCT) 유닛(220)은 입력 화상(210)을 시간 영역에서 주파수 영역으로 직교 변환시킨다. 변환된 데이터는 전자 워터마크 매립 유닛(230) 및 전자 워터마크 검출기(280)에 입력된다.
전자 워터마크 검출기(280)는 입력 데이터에 삽입된 전자 워터마크 데이터 B(245)가 있는 가의 여부를 검출한다. 전자 워터마크 데이터 선택기(290)는 전자 워터마크 검출기(280)의 검출 결과에 기초하여 전자 워터마크 데이터를 선택한다. 즉, 전자 워터마크 데이터 검출기(280)가 전자 워터마크 데이터 B(245)를 검출하지않는 경우에는, 전자 워터마크 데이터 선택기(290)는 전자 워터마크 데이터 B(245)를 선택한다. 전자 워터마크 데이터 검출기(280)가 전자 워터마크 데이터를 검출하는 경우에는, 전자 워터마크 데이터 선택기(290)는 전자 워터마크 데이터 A(245)를 선택한다.
주파수 영역으로 변환된 입력 화상이 검출되기 때문에, 입력 화상의 스페이스 범위에 걸친 모든 워터마크 정보를 매립할 필요가 없다. 그러나, 워터마크 화상이 입력 화상의 분할된 블록들의 일부에 매립되면, 블록에 관하여 잃어버린 정보가 다른 블록에 관한 정보로 재기억될 수 있다.
전자 워터마크 매립 유닛(230)은 전자 워터마크 데이터 선택기(290)에 의해 선택된 전자 워터마크 데이터를 화상에 삽입한다. 역 이산 코사인 변환 유닛(250)은 전자 워터마크 매립 유닛(230)으로부터의 출력 데이터를 주파수 영역에서 시간 영역으로 변환시키고, 다음에 출력 화상(260)을 출력시킨다.
주파수 성분이 없는 전자 워터마크 데이터 A(240)를 입력하면 입력 화상에 악영향을 미치지 않는다. 따라서, 이미 전자 워터마크 데이터 B(245)를 포함하는 입력 화상은 실질적으로 전자 워터마크 데이터 삽입을 받지 않고 소정의 변환없이 출력된다.
본 실시예에서, 전자 워터마크 검출기(280) 및 데이터 선택기(290)의 처리 시간은 무시할 정도로 짧다고 가정한다. 만약, 처리 시간이 무시가능하지 않다면, 버퍼는 전자 워터마크 매립 유닛(230)의 입력부에 접속된다. 버퍼는 이산 코사인 변환 유닛(220)의 출력 데이터를 일시적으로 기억하고, 다음에 이것을 전자 워터마크 데이터 검출기(230)에 입력시킨다. 따라서, 전자 워터마크 검출기(280) 및 전자 워터마크 데이터 선택기(290)의 처리 시간이 무시될 수 있다.
블록 좌표가 알려지면, 전자 워터마크 검출은 상술한 실시예에 따라 수행될 수 있다. 공간 블록 좌표는 꼭 알려질 필요는 없다. 블록 크기(k 화소들×k 화소들), 주파수 영역으로의 변환 규칙, 전자 워터마크 데이터 등은 알려질 필요가 있다. 상기 정보는 전자 워터마크 삽입 장치와 검출기 사이에 미리 결정된다. 만약, 정보가 제 3 자에게 누설된다면, 데이터는 불법적으로 복제될 수 있다.
상술한 실시예에서, 원화상들은 이산 코사인 변환(DCT)을 받는다. 주파수 스펙트럼은 하다마드 변환(Hadamard-Walsh transformation), 웨이브릿 변환, 다중 분해도, 서브 밴드 방법, 이산 퓨리에 변환, 하르 변환, 카르넨 레버 변환(Karhunen-Loeve transformation), 경사 하다마드 변환 등의 직교 변환을 수행함으로써 분해된다.
각 상술한 실시예는 가시적인 전자 워터마크 데이터를 매립하는 예를 도시한다. 그러나, 본 발명의 개념은 가시적인 전자 워터마크 데이터를 매립시켜도 손상되지 않는다.
또한, 각 실시예에서, 스케일링 파라미터는 데이터의 시각적 품질에 영향을 주는 부가적인 워터마크 값을 부가하는 스케일링 파라미터들로부터 선택될 수 있다. 워터마크 값은 정규 분포에 따라 선택될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 동일한 전자 워터마크 데이터가 여러번 화상에 매립되지 않기 때문에, 화질의 열화를 회피할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자 워터마크 데이터를 가시적으로 또는 비가시적으로 처리할 수 있다. 따라서, 동일한 전자 워터마크 데이터가 중복기입되는 특정 부분의 화질의 열화가 기준 전자 워터마크 데이터를 갖는 화상 내의 동일한 전자 워터마크 데이터의 존재 및 부재를 검출함으로써 회피될 수 있다. 각 원화상 저작권자는 전자 워터마크 데이터를 원화상에 2번 이상 삽입할 수 없어서, 저작권자의 권리가 실질적으로 유효하게 유지될 수 있다.

Claims (16)

  1. 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서,
    입력 화상을 이산 코사인 변환시키는 이산 코사인 변환 수단과,
    전자 워터마크 데이터를 상기 이산 코사인 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단과,
    상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 삽입될 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과,
    상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었음을 검출한 경우 상기 이산 코사인 변환 수단으로부터의 상기 출력 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 삽입되어 있지 않음을 검출한 경우 상기 전자 워터마크 매립 수단으로부터의 출력 데이터를 선택하는 선택 수단 및,
    상기 선택 수단에 의해 선택된 데이터를 역 인산 코사인 변환시키는 수단을 포함하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 검출 수단은 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우 대응하는 워터마크 데이터가 매립된 것으로 결정하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 검출 수단은 먼저 상기 전자 워터마크 데이터를 갖는 화상을 주파수 성분으로 직교 변환시키고,
    공식 W(i)=(F(i)-f(i))/f(i)를 이용하여 전자 워터마크 데이터 W(i)를 계산하여 추출하는데, 여기서 원화상 및 전자 워터마크 데이터 후보 wi(여기서, i=1, 2, ...n) 모두는 알려지고, 여기서 전자 워터마크들이 각각 주파수 범위에 매립된 f(1), f(2),...f(n)은 요소값들 F(1), F(2),... F(n)에 대응하며,
    다음에 공식 C=W·w/(WD×wD)를 이용하여 w(i)와 W(i) 사이의 통계적 유사도 C를 계산하는데, 여기서 W=(W(1), W(2),...W(n)), w=(w(1), w(2),..w(n)), WD=벡터 W의 절대값, wD=벡터 벡터 w의 절대값, 심볼 ·는 벡터 내적을 나타내고,
    상기 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우에, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 상태에 있음을 검출하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 매립 수단은 이산 코사인 변환 후에 주파수 범위에 걸쳐 주파수 증가 순서대로 AC 주파수 성분들(f(1), f(2),...f(n))을 설정하고,
    평균 0 및 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...w(n)을 선택하고,
    공식, F(i)=f(i)+α×｜f(i)｜×w(i)(여기서, α는 스케일링 요소)을 이용하여 각 (i)들을 계산함으로써, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 화상을 f(i)가 F(i)로 치환된 주파수 성분으로부터 얻는 전자 워터마크 삽입 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 매립 수단은 이산 코사인 변환 후에 주파수 범위에 걸쳐 주파수 증가 순서대로 AC 주파수 성분들(f(1), f(2),...f(n))을 설정하고,
    평균 0 및 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...,w(n)를 선택하고,
    공식, F(i)=f(i)+α×avg｜f(i)｜×w(i)(여기서, α는 스케일링 요소이고, avg f(i)는 3개의 인접 점들에서의 f(i)의 절대값들의 부분 평균이다)을 이용하여 각 (i)들을 계산함으로써, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 영상을 f(i)가 F(i)로 치환된 주파수 성분으로부터 얻는 전자 워터마크 삽입 장치.
  6. 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서,
    입력 화상을 이산 코사인 변환시키는 이산 코사인 변환 수단과,
    삽입될 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과,
    상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 이미 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하는 경우에 상기 입력 화상이 데이터 삽입에 영향받지 않는 전자 워터마크 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하지 않는 경우에 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 선택하는 전자 워터마크 데이터 선택 수단과,
    상기 전자 워터마크 데이터 선택 수단에 의해 선택된 전자 워터마크 데이터를 상기 이산 코사인 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단 및,
    상기 전자 워터마크 데이터가 상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 매립되는 데이터를 역 이산 코사인 변환시키는 역 이산 코사인 변환 수단을 포함하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 검출 수단은 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우 대응하는 워터마크 데이터가 매립된 것으로 결정하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 검출 수단은 먼저 상기 전자 워터마크 데이터를 갖는 화상을 주파수 성분으로 직교 변환시키고,
    공식 W(i)=(F(i)-f(i))/f(i)를 이용하여 전자 워터마크 데이터 W(i)를 계산하여 추출하는데, 여기서 원화상 및 전자 워터마크 데이터 후보 wi(여기서, i=1, 2, ...n) 모두는 알려지고, 여기서 전자 워터마크들이 각각 주파수 범위에 매립된 f(1), f(2),...f(n)은 요소값들 F(1), F(2),... F(n)에 대응하며,
    다음에 공식 C=W·w/(WD×wD)를 이용하여 w(i)와 W(i) 사이의 통계적 유사도 C를 계산하는데, 여기서 W=(W(1), W(2),...W(n)), w=(w(1), w(2),..w(n)), WD=벡터 W의 절대값, wD=벡터 벡터 w의 절대값, 심볼 ·는 벡터 내적을 나타내고,
    상기 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우에, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 상태에 있음을 검출하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 매립 수단은 이산 코사인 변환 후에 주파수 범위에 걸쳐 주파수 증가 순서대로 AC 주파수 성분들(f(1), f(2),...f(n))을 설정하고,
    평균 0 및 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...w(n)을 선택하고,
    공식, F(i)=f(i)+α×｜f(i)｜×w(i)(여기서, α는 스케일링 요소)을 이용하여 각 (i)들을 계산함으로써, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 화상을 f(i)가 F(i)로 치환된 주파수 성분으로부터 얻는 전자 워터마크 삽입 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 매립 수단은 이산 코사인 변환 후에 주파수 범위에 걸쳐 주파수 증가 순서대로 AC 주파수 성분들(f(1), f(2),...f(n))을 설정하고,
    평균 0 및 분산 1을 갖는 정규 분포로부터 전자 워터마크 데이터 w(1), w(2),...,w(n)를 선택하고,
    공식, F(i)=f(i)+α×avg｜f(i)｜×w(i)(여기서, α는 스케일링 요소이고, avg f(i)는 3개의 인접 점들에서의 f(i)의 절대값들의 부분 평균이다)을 이용하여 각 (i)들을 계산함으로써, 상기 전자 워터마크 데이터가 매립된 영상을 f(i)가 F(i)로 치환된 주파수 성분으로부터 얻는 전자 워터마크 삽입 장치.
  11. 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서,
    입력 화상을 직교 변환시키는 직교 변환 수단과,
    전자 워터마크 데이터를 상기 직교 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단과,
    상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 삽입될 상기 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과,
    상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 이미 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출한 경우에 상기 직교 변환 수단으로부터의 상기 출력 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하지 않은 경우에 상기 전자 워터마크 매립 수단으로부터의 출력 데이터를 선택하는 선택 수단 및,
    상기 선택 수단에 의해 선택된 데이터를 역 이산 코사인 변환시키는 수단을 포함한 전자 워터마크 삽입 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 검출 수단은 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우 대응하는 워터마크 데이터가 매립된 것으로 결정하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 직교 변환 수단은 이산 퓨리에 변환, 이산 코사인 변환, 하다마드-왈쉬 변환(Hadamard-Walsh transformation) 또는 카르넨-레버 변환(Karhunen-Loeve transformation)을 수행하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  14. 전자 워터마크 삽입 장치에 있어서,
    입력 화상을 직교 변환시키는 직교 변환 수단과,
    삽입될 전자 워터마크 데이터가 상기 입력 화상에 이미 삽입되었는가의 여부를 검출하는 전자 워터마크 검출 수단과,
    상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 이미 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하는 경우에 상기 입력 화상이 데이터 삽입에 영향받지 않는 전자 워터마크 데이터를 선택하거나, 또는 상기 전자 워터마크 검출 수단이 상기 입력 화상에 삽입된 상기 전자 워터마크 데이터를 검출하지 않는 경우에 삽입될 상기 전자 워터마크 데이터를 선택하는 전자 워터마크 데이터 선택 수단과,
    상기 전자 워터마크 데이터 선택 수단에 의해 선택된 전자 워터마크 데이터를 상기 직교 변환 수단에 의해 변환된 데이터에 삽입하는 전자 워터마크 매립 수단 및,
    상기 전자 워터마크 데이터가 상기 전자 워터마크 매립 수단에 의해 매립된 데이터를 역 직교 변환시키는 수단을 포함하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자 워터마크 검출 수단은 통계적 유사도 C가 특정 값 보다 큰 경우 대응하는 워터마크 데이터가 매립된 것으로 결정하는 전자 워터마크 삽입 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 직교 변환 수단은 이산 퓨리에 변환, 이산 코사인 변환, 하다마드-왈쉬 변환 또는 카르넨-레버 변환을 수행하는 전자 워터마크 삽입 장치.
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