KR20020089461A - 정보 신호에서 워터마크를 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
의사 대칭 워터마크는 타일링에 의해 기본 패턴의 한정된 수로 구성된 워터마크 패턴이다. 단일 패턴으로 구성된 공지되어 있는 워터캐스트(WaterCast) 패턴은 이것의 특별한 경우이고, 대칭 워터마크 패턴이라 불린다. 대칭 패턴들이 두 상태들, 즉, 축적된 데이터에 대한 기본 패턴과의 주기적 슬라이딩 상관 상태, 및 이에 선행되는 축적 상태로 구성되는 효율적인 검출 방법을 허용한다는 것은 공지되어 있다. 본 발명은 대칭 워터마크와 마찬가지로 유사하게 복잡도 감소 효과를 갖는 의사 대칭 워터마크들에 대한 검출 방법, 즉 축적 상태에 뒤따르는 하나 이상의 주기적 슬라이딩 상관 단계들(한정된 수의 기본 패턴들을 이용함)을 제공한다. W1,...,WN을 크기가 모두 M인 기본 패턴들의 세트로 하자. 의심 신호는 마치 단일 기본 패턴만 있었던 것처럼 폴딩된다. 상기 폴드 버퍼는 강한 성분으로서 합 패턴(39) W=W1+....+WN을 가질것이다. 그 다음으로, 상기 워터마크의 존재는 W와의 주기적 슬라이딩 상관에 의해 검출될 수 있다.
Description
정보(예를 들어, 비디오, 오디오) 신호에 워터마크를 매입하는(embedding) 여러 방법들, 및 대응하는 상기 워터마크를 검출하는 방법들은 본 기술 분야에 공지되어 있다.
국제 특허 출원 WO 99/12331에는 공지된 매입 및 검출 방법이 개시되어 있다. 이러한 종래 기술 방법에 있어서, 서로 다른 워터마크 패턴들은 정보 신호의 각각의 섹션들(본문에서는, 이미지가 분할되어 있는 이미지 블록들)에 매입된다. 타일링에 의해 한정된 수의 기본 패턴으로부터 형성되는 이러한 워터마크는 여기에서는, 의사 대칭(pseudo-symmetric) 워터마크라 칭한다.
본 발명은 정보 신호에서 워터마크를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 다수 기본 워터마크 패턴들 W1..WN의 형태로, 매입된 의사 대칭 워터마크를 갖는 이미지를 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 워터마크 검출기의 실시예를 도시하는 개략도.
도 3은 도 2에 도시된 상기 워터마크 검출기에 의해 실행되는 동작을 예시하는 도면.
본 발명의 목적은 상기 워터마크를 검출하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해서, 상기 방법은 상기 섹션들을 축적하는 단계, 및 축적된 섹션들을 상기 기본 워터마크 패턴들의 합과 상관시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 대칭 워터마크들을 검출하는 공지된 방법론 또한 의사 대칭 워터마크들에 적용될 수 있다는 사실에 기초한다. 국제 특허 출원 WO 99/45705에는 대칭 워터마크를 매입하고 검출하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 있어서, 워터마크는 상기 비디오 이미지의 범위 전반에 걸쳐 단일의 소형 기본 워터마크 패턴을 반복시킴으로써 비디오 신호에 매입된다. "타일링(tiling)" 동작은 워터마크 검출 프로세스가 비교적 작은 공간 상에서 워터마크를 조사할 수 있게 하고, 검출의 신뢰성을 향상시킨다. 데이터 페이로드는 기본 워터마크 타일 내에 인코딩된다. WO 99/45705에 개시된 바와 같이, 워터마크는 버퍼에 상기 이미지의 섹션들(실시예에 있어서, 128x128 픽셀들)을 축적하거나 "폴딩(folding)"하고, 상기 버퍼 콘텐츠들을 단일 128x128 기본 워터마크 패턴과 상관시킴으로써 검출된다. 검출기에서 SPOMF(Symmetrical Phase Only Matched Filtering)를 적용하는 것은 이미지에 대해 기준 워터마크의 상대 위치를 무의미하게 한다. 따라서 상기 공지된 검출기는 이미지가 워터마크 검출에 앞서 겪었을 수도 있는 두개의 프로세스들, 즉 번역 및 크로핑(translation and cropping)에 대해서는 변함이 없다(invariant). SPOMF는 또한, 상기 기본 워터마크 패턴에서 다수 비트 페이로드를 쉽게 인코딩하는 것을 가능하게 한다.
본 발명자들은 WO 99/45705로부터 공지된 검출 방법 역시 다음 조건들을 충족하면 의사 대칭 워터마크들에 효과적이고 신뢰성 있게 적용될 수 있음을 발견했는데, 그 조건들은 다음과 같다: (1) 다수의 패턴들 각각은 대략적으로 동일한 확률로 발생하고, (2) 상기 패턴들은 쌍으로 직교하거나(pairwise orthogonal), 적어도 거의 상관성을 갖지 않으며, (3) 상기 패턴들은 모두 동일한 크기이다.
본 발명의 특별한 이점은, 멀티미디어 콘텐츠가 대칭 워터마크들 뿐만 아니라 의사 대칭 워터마크들에 의해 워터마크 되는 경우, 서로 다른 워터마크 검출기들의 복잡한 회로들이 공유될 수 있다는 것이다. 두개의 그러한 서로 다른 워터마크 매입 방법들(반드시 상기에서 언급한 두가지 방법들만은 아님)을 병합하는 방법이 현재 구상되고 있다.
도 1은 다수 기본 워터마크 패턴들 W1..WN의 형태로 매입된 의사 대칭 워터마크를 갖는 이미지를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 워터마크 검출기의 실시예를 도시한다. 상기 검출기는 가능한한 워터마크된 이미지들 Q를 수신한다. 상기 이미지(또는 다수의 축적된 비디오 프레임들)는 M1xM2크기(여기에서는 128x128)의 기본 워터마크 패턴을 갖는 블록들로 분할된다. 그 다음으로, 상기 블록들은 도 3에 도시된 바와 같이, M1xM2크기의 버퍼 q에 스택된다(stacked). 이러한 동작들은 폴딩 및 버퍼 회로(folding and buffer circuit)(31)에 의해 실행된다.
마치 단일 기본 패턴만 있었던 것처럼 의심 신호(suspect signal)를 폴딩함으로서, 폴드 버퍼는 강한 성분으로서 합계 패턴 W=W1+..+WN을 가질 것이다. 다음에, 상기 워터마크의 존재는 상기 버퍼 콘텐츠들을 W와 상관시키는 주기적 슬라이딩(cyclic sliding)에 의해 검출될 수 있다. 그것에 대한 신뢰성은 최적 상관(즉, 완전한 신호 워터마크와의 동기된 상관)에 관한 인수 Sqrt[N]에 따라 감소된다.
상기 버퍼 콘텐츠를 W와 상관시키기 위해서, 상기 검출기는 상기 기본 워터마크 패턴들(W1..WN)이 샘플 방식으로 부가되는 부가 단계(39)를 포함한다.
상기 검출기의 동작은 또한, WO 99/45705에 개시된 바와 동일하고, 본 명세서에서는 간략하게만 반복 설명한다. 의심 정보 신호 q의 워터마크 패턴 w와의 상관을 계산하는 단계는 정보 신호값들 및 상기 워터마크 패턴의 대응하는 값들의 내적 d=<q,w>을 계산하는 단계를 포함한다. 2차원 M1xM2 이미지 블록 q={qij} 및 워터마크 패턴 W={wij}에 대해서, 상기 내적은 다음과 같은 수식으로 표현될 수 있다:
상기 의심 이미지 Q는 상기 워터마크 검출보다 우선하는 번역 또는 크로핑과 같은 조작들을 거쳤을 수도 있기 때문에, 상기 검출기는 이미지 블록 q의 경계에 관한 상기 워터마크 패턴들 W의 공간적 위치를 알 수 없다. 그러므로, 다중 상관들dk는 모든 가능한 시프트 벡터들 k(수평의 kx픽셀들 및 수직의 ky픽셀들)에 대해 계산되어야 한다:
상기 상관값들 dk는 (고속) 푸리에 변환을 이용하여 동시에 계산될 수 있다. 상기 버퍼 q의 콘텐츠 및 기본 워터마크 패턴 W는 모두 변환 회로들(32, 33)에서 각각 고속 푸리에 변환(FFT)을 받는다. 이러한 동작들은 다음을 산출한다:
여기서및는 복소수들의 세트들이다.
상기 상관을 계산하는 것은 q와 W의 공액(conjugate)의 콘볼루션(convolution)을 계산하는 것과 유사하다. 상기 변환 영역에서, 이것은 다음에 대응한다:
여기에서 상기 심볼은 점 방식(point wise)의 곱셈을 나타내고, conj()는 인수(argument)의 허수 부분의 부호를 반전하는 것을 나타낸다. 도 3에 있어서,의 공액화는 공액화 회로(34)에 의해 실행되고, 상기 점 방식의 곱셈은 곱셈기(35)에 의해 실행된다. 이제, 상관값들 d={dk}의 세트는 상기 곱셈의 결과를 다음과 같이 역 푸리에 변환하여 얻어진다.
상기 수식은 역 FFT 회로(36)에 의해 실행된다. 그 다음으로, 상기 상관값들 dk는 문턱 회로(37)에서 주어진 문턱값과 비교된다. 상기 상관값들 중 하나가 상당한 피크치를 갖는다면, 즉 상기 문턱값보다 크다면, 상기 이미지는 워터마크된 것으로 검출된다.
개개의 패턴들 W1..WN이 매입되는지 여부를 검출할 필요가 있다면, 동일한 회로가 이용될 수 있다. 그 다음으로, 검사될 패턴(W1, W2, 등등)은 도 2에 도시된 장치에만 적용된다.
본 발명에 따른 방법에 대한 부가의 실시예에 있어서, 크기 M의 폴드 버퍼는 128x128 타일링 그리드의 위치를 검색하기 위해 이용된다. 동기된 타일링 그리드를 이용하여, 부분 상관들 Cij=<Yi,Wj>이 계산된다. 여기에서 i는 i번째 의심 신호 타일이고, Wj는 전과 동일하며, <>는 내적을 나타낸다. 이것은 부분 상관값들 Cij만을 이용하여 상기 그리드에 대한 단계들에 번역 조사를 감소시킨다. 완전한 워터마크에 부가적인 구조가 있다면, 예를 들어, 상기 타일들 Wi에 관한 보다 높은 레벨 대칭의 경우에 있어서, 매우 효율적인 검출이 가능하다.
본 발명은 다음과 같이 요약될 수 있다. 의사 대칭 워터마크는 타일링에 의해 기본 패턴의 한정된 수로 구성된 워터마크 패턴이다. 단일 패턴으로 구성된 공지되어 있는 워터캐스트(WaterCast) 패턴은 이것의 특별한 경우이고, 대칭 워터마크 패턴이라 불린다. 대칭 패턴들이 두 상태들, 즉, 축적된 데이터에 대한 기본 패턴과의 주기적 슬라이딩 상관 상태, 및 이에 선행되는 축적 상태로 구성되는 효율적인 검출 방법을 허용한다는 것은 공지되어 있다. 본 발명은 대칭 워터마크와 마찬가지로 유사하게 복잡도 감소 효과를 갖는 의사 대칭 워터마크들에 대한 검출 방법, 즉 축적 상태에 뒤따르는 하나 이상의 주기적 슬라이딩 상관 단계들(한정된 수의 기본 패턴들을 이용함)을 제공한다. W1,...,WN을 크기가 모두 M인 기본 패턴들의 세트로 하자. 의심 신호는 마치 단일 기본 패턴만 있었던 것처럼 폴딩된다. 상기 폴드 버퍼는 강한 성분으로서 합 패턴(39) W=W1+....+WN을 가질것이다. 그 다음으로, 상기 워터마크의 존재는 W와의 주기적 슬라이딩 상관에 의해 검출될 수 있다.
Claims (6)
- 정보 신호에서 워터마크를 검출하는 방법에 있어서,상기 워터마크는 상기 정보 신호의 각각의 섹션들에, 한정된 수의 서로 다른 기본 워터마크 패턴들을 타일링(tiling)함으로써 매입되며,상기 섹션들을 축적하는 단계, 및 상기 축적된 섹션들을 상기 기본 워터마크 패턴들의 합과 상관시키는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상관값은 상기 워터마크의 존재 및/또는 페이로드를 결정하도록 이용되는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상관값은 타일링 그리드의 위치를 결정하도록 이용되는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서, 개개의 섹션들을 개개의 기본 패턴들과 상관시키는 단계를 더 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 타일링 그리드는 상기 개개의 섹션들을 위치시키도록 이용되는, 워터마크 검출 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 청구된 방법에 따라 정보 신호에서 워터마크를 검출하는 장치.
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