WO2017188500A1 - 워터마크 삽입 및 추출 장치, 그리고 이의 워터마크 삽입 및 추출 방법 - Google Patents

워터마크 삽입 및 추출 장치, 그리고 이의 워터마크 삽입 및 추출 방법 Download PDF

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WO2017188500A1
WO2017188500A1 PCT/KR2016/005770 KR2016005770W WO2017188500A1 WO 2017188500 A1 WO2017188500 A1 WO 2017188500A1 KR 2016005770 W KR2016005770 W KR 2016005770W WO 2017188500 A1 WO2017188500 A1 WO 2017188500A1
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WO
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watermark
watermark embedding
coefficient
region
difference
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Application number
PCT/KR2016/005770
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English (en)
French (fr)
Inventor
이승룡
티엔현더
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing

Definitions

  • Watermark embedding and extracting device and its watermark embedding and extraction method
  • the present invention relates to a watermark embedding and extracting apparatus, and a watermark embedding and extracting method using the same.
  • the digital watermarking technique is a technology for protecting the intellectual property rights and copyrights and providing a basis for claiming by inserting watermarks into the data of personal information of the owner or distributor of digital content.
  • Digital watermarking is a must-have requirement, which means that watermarks are transparently inserted to make the original media invisible (visually and audibly) invisible (invi s ibi li ty). Robustness in which an inserted watermark should be detected for an attack, and security that prevents the detection or removal of the presence of a watermark even if the embedding and detection algorithm of the watermark are known.
  • An object of the present invention is to provide a watermark embedding apparatus and method thereof which selects an optimal color channel for embedding a watermark and inserts a watermark only in the selected color channel to satisfy both of invisibility and robustness.
  • a method for embedding a watermark in an input image by a watermark embedding apparatus comprising: returning the input image to a wavelet for each color channel; and a plurality of watermarks in the wavelet-converted input image Extracting an embedding region, selecting a color channel into which the watermark is to be inserted using a bit value of the watermark image, and a coefficient difference between the plurality of watermark embedding regions, and extracting from the selected color channel And inserting a watermark code composed of binary numbers into the plurality of watermark embedding areas.
  • the plurality of watermark embedding regions includes a first watermark embedding region and a second watermark embedding region, and selecting a channel to embed the watermark comprises: the first watermark embedding region coefficient, and the first watermark embedding region; Calculating a difference between the coefficients of the watermark embedding region, determining a quantization threshold using the coefficient difference of the watermark embedding region, the watermark code data value, and the watermark embedding region And selecting the channel having the smallest difference between the coefficient difference and the quantization threshold as a watermark embedding channel.
  • the step of calculating a difference between the first watermark embedding region coefficient and the second watermark embedding region coefficient may include ascending the first watermark embedding region coefficient and the second watermark embedding region coefficient. You can sort by order and then calculate the sorted coefficient difference.
  • the setting of the quantization threshold may include setting a first quantization threshold and setting a second quantization threshold having a value greater than the first quantization threshold.
  • the selecting of the watermark embedding channel may be performed by determining the coefficient difference between the first quantization threshold and the aligned coefficient difference in an area where data of the watermark code is zero.
  • the channel having the smallest difference between the second quantization threshold and the aligned coefficient difference in the region where the data of the watermark code is 1 is selected as the color channel into which the watermark is to be inserted.
  • the extracting of the plurality of watermark embedding regions may extract the LH region and the HL region as the watermark embedding region among the subbands in which the input image is wavelet transformed for each color channel.
  • the step of wavelet converting the input image for each color channel may be determined in consideration of the length and insertion strength of the watermark code and the degree of image quality deterioration due to the insertion of the watermark code.
  • An apparatus for embedding a watermark in an input image includes a wavelet transform unit for wavelet transforming the input image for each color channel, and a water extracting region for extracting a plurality of watermark embedding regions from the wavelet transformed input image.
  • a mark selection unit extracting unit a channel selection unit which selects a color channel into which the watermark is to be inserted using a bit value of the watermark image, and a coefficient difference between the watermark embedding regions, and the plurality of channels of the selected channel
  • a watermark embedding unit for embedding the watermark in a watermark embedding region of the unit.
  • the plurality of watermark embedding regions may include a first watermark embedding region and a second watermark embedding region, and the channel selector may include a difference between the first watermark embedding region coefficient and the second watermark embedding region coefficient.
  • a quantization threshold determination unit for determining a quantization threshold using the coefficient difference of the watermark embedding region and the watermark code data value.
  • the channel selector may select a channel having the smallest difference between the coefficient difference of the watermark embedding region and the quantization threshold as a watermark embedding channel.
  • the channel selector may arrange the first watermark embedding region coefficient and the second watermark embedding region coefficient in ascending order and then calculate the sorted coefficient difference.
  • the quantization threshold may include a first quantization threshold and a second quantization threshold having a value greater than the first quantization threshold.
  • the channel selector is a difference between the first quantization threshold and the aligned coefficient difference in the region where the data of the watermark code is 0, and the second quantization threshold in the region where the data of the watermark code is 1. And the channel having the smallest difference between the sorted coefficients may be selected as the color channel into which the watermark is to be inserted.
  • the watermark embedding region extracting unit may extract the LH region and the HL region all watermark embedding region from the subbands obtained by wavelet transforming the input image for each color channel.
  • the wavelet converter may determine the number of stages in consideration of the length and insertion strength of the watermark code and the degree of image quality deterioration due to the insertion of the watermark code.
  • a method of extracting a watermark from a watermark embedding image by the apparatus for extracting watermarks comprising: obtaining a plurality of watermark embedding area wavelet coefficients by performing discrete wavelet transform of the watermark embedding image; Blocking a plurality of watermark embedding region coefficients, identifying a block containing the watermark code using an associative key, calculating a plurality of watermark embedding region coefficients, Calculating an adaptive reference value to a value that minimizes dispersion of the plurality of watermark embedding region coefficient differences, and extracting the watermark code using the reference value and the plurality of watermark embedding region coefficient differences; .
  • the method may further include calculating an original difference coefficient using an average value of the plurality of watermark embedding region coefficient differences.
  • the calculating of the red-eye reference value may include calculating the red-eye reference value as a value for minimizing the variance of the original difference coefficient.
  • the watermark code value is extracted as 1 when the coefficient difference of the plurality of watermark embedding areas is greater than or equal to the watermark embedding value by comparing the red-eye reference value with the coefficient difference between the plurality of watermark embedding areas.
  • the watermark code value may be extracted as zero.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of a configuration of a watermark embedding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • DWT discrete wavelet transform
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for producing a watermark embedded image according to the present invention. 4 is a flow chart illustrating in detail an embodiment of the optimal color channel selection step of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a watermark image.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an exemplary embodiment of inserting the watermark code into a plurality of watermark embedding regions of the selected channel of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a flowchart of extracting a watermark code from a watermark-embedded image by the apparatus for extracting watermarks according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of a configuration of a watermark embedding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the watermark embedding apparatus 100 includes a watermark embedding region extracting unit 110, a channel selecting unit 120, a watermark inserting unit 130, and a watermark embedding. And an image generator 140.
  • the watermark insertion region extraction unit 110 applies a discrete wavelet transform (DWT) to the image 10 to which the watermark is to be inserted and extracts a band to insert the watermark.
  • DWT discrete wavelet transform
  • the wavelet transform used in image processing refers to a conversion process that repeats a process of decomposing an image into several different frequency bands using a pair of low pass and high pass filters.
  • four different subbands are generated by decomposing an image signal, which is a two-dimensional signal, using a low pass filter and a high pass filter in the vertical and horizontal directions, respectively.
  • DWT discrete wavelet transform
  • LL1 is a band created by applying a low pass filter in the horizontal and vertical directions to the original image
  • HL1 is a band created by applying a high pass filter in the vertical direction to the original image
  • LH1 is a band generated by applying a high pass filter in the horizontal direction to the original image and includes an error component of the horizontal frequency
  • HH1 is a band created by applying a high pass filter in the horizontal and vertical directions to the original image. to be.
  • the lowest low frequency band LL1 is located at the upper left, and the highest high frequency band HH1 is located at the lower right.
  • the energy of the signal in the horizontal and vertical low frequency bands (LL1) As it concentrates, most of the information of the image is contained in the low frequency band LL1. As shown in the right image 20 of FIG. 2, it can be considered as another new image.
  • the wavelet decomposition can be applied once again to the low frequency band LL1, and as a result, the bands of the subbands LL2, HL2, LH2, and HH2 are generated.
  • the size of the watermark insertion region may be determined as.
  • the size of the watermark embedding region is preferably determined in consideration of the length and insertion strength of the watermark data string, and the degree of image quality deterioration due to the insertion of the watermark data string. Explain it as being done.
  • 13 sub-bands (1, HLl, LHl, HH2, HL2, LH2, HH3, HL3, LH3, HH4, HL4, LH4, and LL4) are formed. do. Since the HH4 band is a low energy band, it is easy to be removed by an external attack such as an image processing compression process such as JPEG, etc. (i.e. low robustness), and the LL4 band is weak to noise. Determine the horizontal high frequency vertical low frequency band (HL) and the horizontal low frequency vertical high frequency band (LH).
  • the channel selector 120 selects a channel to insert a watermark in an image signal including three channels (R, G, and B channels).
  • the channel selector 120 selects an optimal channel to insert the watermark from three channels by using the bit value of the watermark code 20 having a binary value and the coefficient difference between the watermark embedding regions.
  • the watermark embedding unit 130 inserts the watermark by changing the coefficients of the watermark embedding regions LH4 and HL4 extracted by the watermark embedding region extracting unit 110 in the channel selected by the channel selector 120.
  • a process of changing the coefficient of the watermark embedding region of the selected channel will be described in detail later with reference to FIG. 5.
  • the watermark embedding image generating unit 140 applies an inverse discrete wavelet transform (IDWT) to the watermark embedding result of the watermark embedding unit 130 to generate the watermark-embedded image 30.
  • IDWT inverse discrete wavelet transform
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for producing a watermark embedded image according to the present invention. Referring to FIG. 3, first, a band to insert a watermark is extracted from an image 10 to which a watermark is to be inserted (S110).
  • discrete wavelet transform is applied to the original image 10 to which the watermark is to be inserted, and the image 10 to which the watermark is to be inserted is classified into four subbands.
  • the discrete wavelet transform is applied to the selected low frequency band LL again.
  • the number of transform stages may be determined in consideration of the length and insertion strength of the watermark data string and the degree of image quality deterioration due to the insertion of the watermark data string.
  • four-stage wavelet transform is performed and thirteen sub-bands (HH1, HLl, LHl, HH2, HL2, LH2, HH3, HL3, LH3, HH4, HL4, LH4,
  • LL4 is generated, and a pair of intermediate frequency regions HL4 and LH4 having high robustness and noise resistance are determined as the watermark embedding region.
  • the tenacity, security, and A formula for selecting an optimal color channel capable of maintaining invisibility is derived (S120).
  • the optimal color channel can be selected using the coefficient difference of the watermark embedding region band and the bit value of the watermark code 20.
  • the watermark code is represented by a binary string value of 0 or 1, and may be generated by using a predetermined image or sign set by a user or by using a random function.
  • the watermark is embedded in the video signal by changing the coefficient of the watermark embedding region in the selected channel (S130).
  • an inverse discrete wavelet transform may be applied to an image signal having the watermark code added thereto, thereby generating an image having a watermark embedded therein (S140).
  • S140 an inverse discrete wavelet transform
  • the frequency band coefficients (coefficientK C LHi , C H3 ⁇ 4 ) of the watermark embedding region are extracted from the wavelet transformed image and blocked for each channel and for each pixel (S210).
  • Equation 1 The difference between the regions where the watermark is to be inserted, that is, the coefficient between the first watermark embedding region LH4 and the second watermark embedding region HL4, is calculated as shown in Equation 1 below (S220).
  • C L3 ⁇ 4fc denotes the first watermark insertion region coefficient of the i th wavelet block of the k th channel (R, G, B), and C H k is the i th wavelet block of the k th channel (R, G, B).
  • the second watermark insertion area coefficient denotes the first watermark insertion region coefficient of the i th wavelet block of the k th channel (R, G, B)
  • C H k is the i th wavelet block of the k th channel (R, G, B).
  • the coefficient difference may be set to a quantization threshold. For example, when the water code code bit value is 0, the coefficient difference of the watermark embedding region may be set to the first quantization threshold. When the watermark code bit value is 1, the coefficient difference of the watermark embedding region is equal to 0. It may be set to a value greater than the second quantization threshold or the second quantization threshold.
  • the coefficient difference ( fe ) aligned from the blocks in which the first watermark embedding region LH4 coefficient and the second watermark embedding region HL4 coefficient values are arranged in the order of the largest watermark is calculated. (S230). If the difference value between the first watermark embedding area (LH4) coefficient and the second watermark embedding area (HL4) coefficient is small, it can be used for coding with 0 bits, and the first watermark embedding area (LH4) coefficient and the second watermark insertion region (HL4) difference coefficients (1 ⁇ , 3 ⁇ 4) value can be used to greater by 1 bit coding.
  • quantization thresholds quant i tat ion thresholds
  • ⁇ aligned coefficient difference
  • an initial watermark image may be formed by using a predetermined image or code set by a scarlet person.
  • the initial watermark image data may be shuffled as shown in FIG. 5 (b) by using a random function, and the position of the watermark bit may be changed accordingly.
  • an association key including location information of the watermark image data may be generated. This The association key may be used to restore the original watermark during the watermark extraction process.
  • the first quantization threshold () is obtained as shown in Equation 2.
  • Equation 2 0 means the number of data for which the watermark code data value (1 ⁇ ) is zero.
  • the second quantization threshold () is obtained as in Equation 3.
  • Equation 3 A is a component for controlling the watermark embedding strength, and ⁇ denotes the number of data whose watermark code data value (:) is one.
  • the second quantization threshold also increases.
  • the channel to insert the watermark is selected using the sorted coefficient difference and the quantization threshold (S250).
  • the channel ( ⁇ ) having the smallest difference between the quantization threshold and the coefficient difference 4 fc ) aligned as shown in Equation 4 is selected as the color channel to insert the watermark without inserting a watermark into all RGB channels. do. This inserts a watermark only into the selected channel (), resulting in more robustness. It can increase.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of the step of embedding the watermark code in the plurality of watermark embedding regions of the selected channel of FIG. 3.
  • the data value w ⁇ is 1 or 0 of the watermark code 20 (S310). If the watermark code data value is 0, the first watermark embedding area coefficient and the second watermark embedding area are determined. Compare the coefficients (S320). According to the comparison result, as shown in Equation 5, the first quantization is performed on the first watermark embedding region coefficient (low U watermark embedding region coefficient when C i3 ⁇ 43 ⁇ 4 J is greater than or equal to the second watermark embedding region coefficient ()).
  • Threshold Add the difference between () and the aligned coefficient difference ( 3 ⁇ 4 ).
  • the coefficient difference c) aligned with the first quantization threshold () in the second watermark embedding region coefficient ⁇ ) Add the difference of ().
  • ⁇ Denotes the difference between the first quantization threshold and the aligned coefficient difference. If the data value 1 of the watermark code 20 is 1, first, the sorted coefficient difference is compared with the second quantization threshold (S330). If the aligned coefficient difference information is greater than or equal to the second quantization threshold (), the existing first watermark embedding region coefficient value and the second watermark embedding region value are maintained as shown in Equation 6 (S332). .
  • the aligned coefficient difference fe is smaller than the second quantization threshold 2 , the first watermark embedding region coefficient and the second watermark embedding region coefficient are compared (S340).
  • a second quantization threshold for the comparison according to claim 1 If the watermark embedding area coefficients second watermark embedding area coefficient (greater than or 1 ⁇ 23 ⁇ 4 J are the same, the first watermark embedding area coefficient (3 ⁇ 4fc J as shown in Equation (7) The difference between the coefficient coefficient () and the aligned coefficient difference () may be added, and the difference between the second quantization threshold value () and the aligned coefficient difference information ( 3 ⁇ 4 ) may be subtracted from the second watermark embedding region coefficient (C H1 ⁇ 23 ⁇ 4 ,). (S342).
  • FIG. 7 is a flowchart of extracting a watermark code from a watermark-embedded image by the apparatus for extracting watermarks according to an embodiment of the present invention.
  • the watermark extraction apparatus 200 is used to extract the watermark code 20 from the watermark embedded image 30.
  • the watermark embedded image 30 may be modified in transmission by potential attacks such as digital signal processing.
  • the watermark extraction apparatus 200 performs discrete wavelet transform on the watermark embedded image to obtain wavelet coefficients from the watermark embedded image 30 (S410).
  • the first watermark embedding area LH and the second watermark embedding area HL coefficients are grouped into blocks and blocked (S420).
  • the block including the watermark information may be identified using an association key including the position information of the watermark image data after mixing the position and data of the initial watermark image data generated when the watermark is inserted. Since the extraction process cannot identify the block containing the watermark information unless the relevant key is used, the attacker cannot distinguish the block to which the watermark is applied and the block to which the watermark is not applied. 'Is the following, differences of the first watermark embedding area coefficient and the second watermark embedding area coefficient calculated as shown in Equation 8 (S430).
  • the range of original difference coefficients is compressed and adjusted before calculating the reference value. Therefore, the original difference coefficient may be calculated as in Equation 9.
  • ⁇ is the average value of the coefficient difference between the watermark embedding regions, and may be calculated as shown in Equation 10.
  • the heroic reference value is calculated as a value that minimizes the variance of the original difference coefficient based on the Otsu method as shown in Equation 11 (S440).
  • the original binary watermark image can be obtained by restoring the extracted watermark data value using the associated key.

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Abstract

R,G, B 채널을 갖는 입력 영상에 이진수로 구성된 워터마크 코드를 삽입하는 워터마크 삽입 방법에 있어서, 상기 입력 영상을 채널마다 웨이블릿 (wavelet) 변환하는 단계, 상기 웨이블릿 변환한 입력 영상에서 복수의 워터마크 삽입 영역을 추출하는 단계, 상기 워터마크 영상의 비트값, 그리고 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차를 이용하여 워터마크 삽입 채널을 선택하는 단계, 그리고 상기 선택된 채널의 상기 복수의 워터마크 삽입 영역에 상기 워터마크 코드를 삽입하는 단계를 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
워터마크 삽입 및 추출 장치， 그리고 이의 워터마크 삽입 및 추출 방법 【기술분야】
본 발명은 워터마크 삽입 및 추출 장치， 그리고 이를 이용한 워터마크 삽입 및 추출 방법에 관한 것이다.
【배경기술]
최근 컴퓨터와 네트워크의 발달과 함께 디지털 영상이나 오디오， 비디오 등 디지털 콘텐츠의 불법적인 복제나 유통으로 인한 지식재산권 문제가 크게 대두되고 있다.
디지털 콘텐츠의 불법 복제와 유통은 저작자와 창작 의욕을 상실시키며, 심각한 경제적 손실을 야기한다. 따라서 소유권자 및 저작권자의 동의가 없는 불법 복제를 방지하고 소유권을 효과적으로 보호하기 위한 저작권 보호 기술이 요구된다.
이러한 저작권 보호 기술로 디지털 콘텐츠 자체에 소유권 정보를 삽입하여 불법 복제나 무단 배포를 막고， 효과적으로 저작권을 보호하기 위한 디지털 워터마킹 (digi tal watermarking)에 대한 관심이 집중되고 있다. 디지털 워터마킹 기법은 디지털 콘텐츠의 소유자 또는 분배자의 개인 정보， 즉 워터마크를 데이터 내에 삽입시켜 지식재산권 및 저작권을 보호하며 소유권을 주장할 수 있는 근거를 제시할 수 있도록 하는 기술이다.
디지털 워터마킹은 반드시 필요로 하는 요구 조건이 있는데， 이는 워터마크가 투명하게 삽입되어 원본 미디어에서 시각적， 청각적으로 인지할 수 없게 하는 비가시성 ( invi s ibi l i ty) , 워터마크를 제거하려는 다양한 공격에 대해서도 삽입된 워터마크가 검출되어야 하는 강인성 (robustness) , 그리고 워터마크의 삽입과 검출 알고리즘이 알려져도 워터마크의 존재를 검출하거나 제거할 수 없도록 하는 보안성 (secur i ty)이 있다.
특히 워터마크의 세기에 따라 비가시성 및 강인성의 두 조건은 상층되므로 알고리즘을 설계하는 데 있어 고려하여야 한다.
【발명의 상세한 설명】 【기술적 과제】
본 발명은 워터마크를 삽입할 최적의 색상 채널을 선택하고， 선택된 색상 채널에만 워터마크를 삽입함으로써 비가시성 및 강인성의 두 조건을 만족하는 워터마크 삽입 장치 및 이의 방법을 제공하기 위한 것이다.
[기술적 해결방법】
본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 삽입 장치가 입력 영상에 워터마크를 삽입하는 방법으로서， 상기 입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 (wavelet ) 반환하는 단계， 상기 웨이블릿 변환한 입력 영상에서 복수의 워터마크 삽입 영역을 추출하는 단계， 상기 워터마크 영상의 비트 값， 그리고 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차를 이용하여 상기 워터마크를 삽입할 색상 채널을 선택하는 단계， 그리고 상기 선택된 색상 채널에서 추출된 상기 복수의 워터마크 삽입 영역에 이진수로 구성된 워터마크 코드를 삽입하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 워터마크 삽입 영역은 제 1 워터마크 삽입 영역， 그리고 제 2 워터마크 삽입 영역을 포함하고， 상기 워터마크를 삽입할 채널을 선택하는 단계는 상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수의 차 (di f ference)를 계산하는 단계, 상기 워터마크 삽입 영역의 계수차， 상기 워터마크 코드 데이터 값을 이용하여 양자화 임계값을 결정하는 단계, 그리고 상기 워터마크 삽입 영역의 계수차와 상기 양자화 임계치의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크 삽입 채널로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수의 차 (di f ference)를 계산하는 단계는 상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수를 오름차 순으로 정렬한 다음 정렬된 계수차를 계산할 수 있다.
상기 양자화 임계값을 설정하는 단계는 제 1 양자화 임계값을 설정하는 단계 그리고 상기 제 1 양자화 임계값 보다 큰 값을 갖는 제 2 양자화 임계값을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 워터마크 삽입 채널을 선택하는 단계는 상기 워터마크 코드의 데이터가 0인 영역에서의 상기 제 1 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이， 그리고 상기 워터마크 코드의 데이터가 1인 영역에서의 상기 제 2 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크를 삽입할 색상 채널로 선택할 수 있다. - 상기 복수의 워터마크 삽입 영역을 추출하는 단계는 상기 입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 변환한 부대역 중에서 LH 영역과 HL 영역을 워터마크 삽입 영역으로 추출할 수 있다.
상기 입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 (wavel et ) 변환하는 단계는 상기 워터마크 코드의 길이와 삽입 강도， 그리고 상기 워터마크 코드의 삽입으로 인한 화질 열화 정도를 고려하여 단수를 결정할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 입력 영상에 워터마크를 삽입하는 장치는 상기.입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 변환하는 웨이블릿 변환부， 상기 웨이블릿 변환한 입력 영상에서 복수의 워터마크 삽입 영역을 추출하는 워터마크 삽입 영역 추출부， 상기 워터마크 영상의 비트 값， 그리고 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차를 이용하여 상기 워터마크를 삽입할 색상 채널을 선택하는 채널 선택부, 그리고 상기 선택된 채널의 상기 복수의 워터마크 삽입 영역에 상기 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입부를 포함한다.
상기 복수의 워터마크 삽입 영역은 제 1 워터마크 삽입 영역， 그리고 제 2 워터마크 삽입 영역을 포함하고， 상기 채널 선텍부는 상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수의 차를 계산하고， 상기 워터마크 삽입 영역의 계수차， 그리고 상기 워터마크 코드 데이터 값을 이용하여 양자화 임계값을 결정하는 양자화 임계값 결정부를 포함할 수 있다.
상기 채널 선택부는 상기 워터마크 삽입 영역의 계수차와 상기 양자화 임계값의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크 삽입 채널로 선택할 수 있다. 상기 채널 선택부는 상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수를 오름차 순으로 정렬한 다음 정렬된 계수차를 계산할 수 있다.
상기 양자화 임계값은 제 1 양자화 임계값， 그리고 상기 제 1 양자화 임계값 보다 큰 값을 갖는 제 2 양자화 임계값을 포함할 수 있다. 상기 채널 선택부는 상기 워터마크 코드의 데이터가 0인 영역에서의 상기 제 1 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이, 그리고 상기 워터마크 코드의 데이터가 1인 영역에서의 상기 제 2 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크를 삽입할 색상 채널로 선택할 수 있다.
상기 워터마크 삽입 영역 추출부는 상기 입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 변환한 부대역 중에서 LH 영역과 HL 영역올 워터마크 삽입 영역으로 추출할 수 있다.
상기 웨이블릿 변환부는 상기 워터마크 코드의 길이와 삽입 강도， 그리고 상기 워터마크 코드의 삽입으로 인한 화질 열화 정도를 고려하여 단수를 결정할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 추출 장치가 워터마크 삽입 영상에서 워터마크를 추출하는 방법으로서, 상기 워터마크 삽입 영상을 이산 웨이블릿 변환을 하여 복수의 워터마크 삽입 영역 웨이블릿 계수를 획득하는 단계, 복수의 워터마크 삽입 영역 계수를 블록킹 (blocki ong)하는 단계， 연관키 (key)를 이용하여 상기 워터마크 코드를 포함하는 블록을 식별하는 단계, 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차를 계산하는 단계， 상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차의 분산을 최소화 하는 값으로 적응 기준값을 산출하는 단계, 그리고 상기 기준값과 상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차를 이용하여 상기 워터마크 코드를 추출하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차의 평균 값을 이용하여 원본 차분 계수를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적웅 기준값을 산출하는 단계는 상기 원본 차분 계수의 분산을 최소화 하는 값으로 적웅 기준값을 산출할 수 있다.
상기 적웅 기준값과 상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차를 비교하여， 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차가 상기 적웅 기준값보다 크거나 같은 경우 상기 워터마크 코드 값을 1로 추출하고， 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차가 상기 적응 기준값보다 작은 경우 상기 워터마크 코드 값을 0으로 추출할 수 있다.
【발명의 효과】 본 발명에 의해 유도된 수학식에 따라 워터마크를 삽입하고자 하는 색상 채널을 선택할 수 있으며， 이로 인해 비가시성 및 강인성을 동시에 만족시킬 수 있는 워터마크 삽입 영상을 제작할 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 삽입 장치의 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 워터마크를 삽입하고자 하는 영상에 이산 웨이블릿 변환 (DWT)를 적용한 결과아다.
도 3은 본 발명에 따른 워터마크 삽입 영상의 제작 방법의 흐름도이다. 도 4는 도 3의 최적의 색상 채널 선택 단계의 일 실시예를 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 5는 워터마크 영상의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3의 선택된 채널의 싱기 복수의 워터마크 삽입 영역에 상기 워터마크 코드 삽밉 단계의 일 실시예를 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 추출 장치가 워터마크가 삽입된 영상에서 워터마크 코드를 추출하는 흐름도이다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며， 명세서 전체에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한， 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로， 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 하나의 실시예에 따른 영상에 워터마크를 삽입 장치 및 이를 이용한 워터마크 삽입 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 삽입 장치의 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참고하면， 본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 삽입 장치 (100)는 워터마크 삽입 영역 추출부 (110)， 채널 선택부 (120)， 워터마크 삽입부 (130) 그리고 워터마크 삽입 영상 생성부 (140)를 포함한다.
워터마크 삽입 영역 추출부 (110)는 워터마크를 삽입하고자 하는 영상 (10)에 이산 웨이블릿 변환 (Discrete Wavelet Transform, DWT)를 적용하여 워터마크를 삽입할 대역을 추출한다.
영상 처리에서 사용되는 웨이브릿 변환은 한 쌍의 저역필터와 고역필터를 이용하여 이미지를 여러 개의 다른 주파수 대역으로 분해하는 과정을 반복하는 변환 과정을 의미한다.
일반적으로 2차원 신호인 영상 신호를 수직과 수평 방향에 각각 저역 통과 필터와 고역 통과 필터를 사용해서 분해하여 서로 다른 4개의 부 대역이 생성된다.
도 2는 워터마크를 삽입하고자 하는 영상에 이산 웨이블릿 변환 (DWT)를 적용한 결과이다. 도 2를 참고하면 영상 신호에 이산 웨이블릿 변환을 적용하여 LLl, HL1, LH1, 및 HH1의 4개의 부대역이 생성되었음을 볼 수 있다.
LL1는 원본 이미지에 수평과 수직 방향으로 저역 통과 필터를 적용하여 생성된 대역이고， HL1은 원본 이미지에 수직 방향으로 고역 통과 필터를 적용하여 생성된 대역으로 수직 방향 주파수의 오차 성분을 포함하고 있다ᅳ 또한， LH1는 원본 이미지에 수평 방향으로 고역 통과 필터를 적용하여 생성된 대역으로 수평 방향 주파수의 오차 성분을 포함하고 있으며， HH1는 원본 이미지에 수평과 수직 방향으로 고역 통과 필터를 적용하여 생성된 대역이다.
즉， 가장 낮은 저주파수 대역 (LL1)은 왼쪽 상부에 위치하고， 가장 높은 고주파수 대역 (HH1)은 오른쪽 하부에 위치한다.
자연 영상의 경우는 수평 수직 저주파수 대역 (LL1)에 신호의 에너지가 집중하게 되므로 영상의 대부분의 정보가 저주파수 대역 (LL1)에 담겨 있다고 할 수 있으며， 도 2의 오른쪽 이미지 (20)에서 보이는 바와 같이 이는 또 하나의 새로운 영상으로 생각할 수 있다.
즉， 저주파수 대역 (LL1)에 다시 한 번 웨이블릿 분해를 적용할 수 있으며 그 결과로 LL1의 부대역인 LL2, HL2, LH2, 및 HH2의 대역이 생성됨을 볼 수 있다.
웨이블릿 변환의 단수는 워터마크를 삽입하고자 하는 DC 영역의 크기를 결정하게 되므로， 워터마크 삽입으로 인한 화질 열화가 발생하지 않는 적절한 웨이블릿 변환 단수를 결정할 수 있다. 일반적으로 PXQ 크기의 영상에 대하여 n단의 웨이블릿 변환을 수행하는 경우 워터마크를 삽입 영역의 크기는 로 정해 질 수 있다. 이때. 전술한 바와 같이 워터마크 삽입 영역의 크기는 워터마크 데이터 열의 길이와 삽입 강도， 그리고 워터마크 데이터 열의 삽입으로 인한 화질 열화 정도를 고려하여 결정하는 것이 바람직하며， 본 실시예에서는 4단의 웨이블릿 변환을 수행하는 것으로 설명하도록 한다 .
이에 영상 신호는 도 2에 도시된 바와 같이 13개의 서브 밴드 (sub-band) (冊1， HLl, LHl, HH2, HL2, LH2, HH3, HL3, LH3, HH4, HL4, LH4, LL4)가 형성된다. HH4 대역은 에너지가 낮은 대역이므로 JPEG 등과 같은 영상 처리 압축 과정 등의 외부 공격에 의해서 제거되기 쉬우며 (즉， 강인성이 낮고) LL4 대역은 잡음에 약하기 때문에 본 실시예에서는 워터마크를 삽입할 대상 영역을 수평 고주파수 수직 저주파수 대역 (HL)과 수평 저주파수 수직 고주파수 대역 (LH) 로 결정한다.
다시 도 1을 참고하면 채널 선텍부 (120)는 3개의 채널 (R,G,B채널)을 포함하는 영상 신호에서 워터마크를 삽입할 채널을 선택한다.
채널 선택부 (120)는 이진수 값을 갖는 워터마크 코드 (20)의 비트 값과 워터마크 삽입 영역의 계수차를 이용하여 3개의 채널 중에서 워터마크를 삽입할 최적의 채널을 선택한다. 이때， 채널을 선택하는 과정은 후술하는 도 4의 설명에서 상세히 나타내도록 한다. 워터마크 삽입부 ( 130)는 채널 선택부 ( 120)에서 선택된 채널에서 워터마크 삽입 영역 추출부 ( 110)에서 추출된 워터마크 삽입 영역 (LH4, HL4)의 계수를 변경함으로써 워터마크를 삽입한다. 이때， 선택된 채널의 워터마크 삽입 영역의 계수를 변경하는 과정은 후술하는 도 5의 설명에서 상세히 나타내도록 한다.
그리고 워터마크 삽입 영상 생성부 ( 140)는 워터마크 삽입부 (130)의 워터마크 삽입 결과에 역 이산 웨이블릿 변환 ( IDWT)을 적용하여 워터마크가 삽입된 영상 (30)을 생성한다.
이러한 워터마크 삽입 영역 추출부 (110)， 채널 선택부 (120)， 워터마크 삽입부 ( 130) 및 워터마크 삽입 영상 생성부 ( 140)의 구성으로 인해， 삽입 영역의 계수 차이를 이용하여 영상 신호의 R,G,B 채널 증 워터마크를 삽입하기 위한 최적의 색상 채널을 선택하고, 선택한 색상 채널에서 워터마크 삽입 영역 (LH4, HL4)의 계수를 변경함으로써 워터마크를 삽입한다. 이로 인해 비가시성 및 강인성을 동시에 만족할 수 있는 워터마크 삽입 영상을 제작할 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 워터마크 삽입 영상의 제작 방법의 흐름도이다. 도 3을 참조하면， 먼저 워터마크를 삽입하고자 하는 영상 (10)에서 워터마크를 삽입할 대역을 추출한다 (S110) .
워터마크 삽입 영역 (HL, LH)을 추출하기 위해 워터마크를 삽입하고자 하는 원본 영상 ( 10)에 이산 웨이블릿 변환을 적용하여 워터마크를 삽입하고자 하는 영상 ( 10)을 4개의 부대역으로 분류한다. 선택된 저주파대역 (LL)에 다시 이산 웨이블릿 변환을 적용하며 이때， 변환 단수는 워터마크 데이터열의 길이와 삽입 강도， 그리고 워터마크 데이터열의 삽입으로 인한 화질 열화 정도를 고려하여 결정할 수 있다.
본 실시예에서는 4단의 웨이블릿 변환을 수행하며， 13개의 서브 밴드 (sub-band ) (HH1, HLl , LHl , HH2 , HL2 , LH2 , HH3 , HL3 , LH3, HH4, HL4, LH4,
LL4)를 생성하며， 강인성이 높고 잡음에도 강한 한 쌍의 중간 주파수 영역 (HL4, LH4)을 워터마크 삽입 영역으로 결정한다.
다음 워터마크를 삽입하고자 하는 영상 (10)에 강인성， 보안성, 그리고 비가시성을 유지할 수 있는 최적의 색상 채널을 선택하기 위한 수식을 유도한다 (S120).
워터마크 삽입 영역 대역의 계수 차이와 워터마크 코드 (20)의 비트 값을 이용하여 최적의 색상 채널을 선택할 수 있다.
워터마크 코드는 0 또는 1의 이진수 스트링 값으로 표현되며， 사용자에 의해 설정된 소정의 이미지 또는 부호를 이용하거나 랜덤 함수를 이용하여 생성할수 있다.
그리고 선택된 채널에서 워터마크 삽입 영역의 계수를 변경함으로써 영상 신호에 워터마크를 삽입한다 (S130).
마지막으로 워터마크 코드를 십:입한 영상 신호에 역 이산 웨이블릿 변환을 적용하여 워터마크가 삽입된 영상을 생성할 수 있다 (S140). 도 4는 도 3의 최적의 색상 채널 선택 단계의 일 실시예를 상세히 나타낸 흐름도이다.
먼저 웨이블릿 변환된 영상에서 워터마크 삽입 영역의 주파수 대역 계수 (coefficientK CLHi. , CH¾ )를 추출하여 채널별, 그리고 화소별로 블로킹한다 (S210).
그리고 워터마크를 삽입할 영역 상호간 즉, 제 1 워터마크 삽입 영역 (LH4) 계수와 제 2 워터마크 삽입 영역 (HL4) 계수의 차이 를 아래의 수학식 1에서와 같이 구한다 (S220).
【수학식 1】
CL¾fc는 k번째 채널 (R,G,B)의 i 번째 웨이블릿 블록의 제 1 워터마크 삽입 영역 계수를 의미하고， CH k는 k번째 채널 (R,G,B)의 i 번째 웨이블릿 불록의 제 2 워터마크 삽입 영역 계수를 의미한다.
양자화 단계에서 워터마크 코드 비트 값에 따라 워터마크 삽입 영역의 계수차는 양자화 임계값으로 설정될 수 있다. 예를 들어 워터口크 코드 비트 값이 0인 경우에는 워터마크 삽입 영역의 계수차는 제 1 양자화 임계값으로 설정될 수 있고， 워터마크 코드 비트 값이 1인 경우에는 워터마크 삽입 영역의 계수차는 제 2 양자화 임계값 또는 제 2 양자화 임계값 보다 큰 값으로 설정될 수 있
다음 워터마크 삽입 이미지의 질을 높이기 위하여 제 1 워터마크 삽입 영역 (LH4) 계수와 제 2 워터마크 삽입 영역 (HL4) 계수 값이 큰 순서대로 정렬시킨 블록으로부터 정렬된 계수차 ( fe )를 계산한다 (S230) . 제 1 워터마크 삽입 영역 (LH4) 계수와 제 2 워터마크 삽입 영역 (HL4) 계수의 차이 값이 작으면 0비트로 코딩하는데 이용할 수 있고, 제 1 워터마크 삽입 영역 (LH4) 계수와 제 2 워터마크 삽입 영역 (HL4) 계수의 차이 ( 1έ,¾)값이 크면 1비트로 코딩하는데 이용할 수 있다.
그리고 워터마크 코드 (20) 데이터 값 ( )과 정렬된 계수차 ( ^！ )를 이용하여 두 개의 양자화 기준값 (quant i tat ion threshold)을 설정한다 (S240) . 워터마크 코드 (20)의 데이터 값위은 0 또는 1의 이진수 스트링 값으로 표현된다.
도 5는 워터마크 영상의 예시를 나타내는 도면이다. 먼저 도 5(a)에 도시된 바와 같이 사홍자에 의해 설정된 소정의 이미지 또는 부호를 이용하여 초기 워터마크 영상을 형성할 수 있다. 그러나， 보안성을 향상 하기 위하여 랜덤 함수를 이용하여 도 5(b)에 도시된 바와 같이 초기 워터마크 영상 데이터를 섞을 수 있고 (shuff le) , 이에 따라 워터마크 비트의 위치가 변경될 수 있다.
이때 초기 워터마크 영상 데이터의 위치와 데이터를 섞은 후 워터마크 영상 데이터의 위치 정보를 포함하는 연관키를 생성할 수 있다. 이 연관키는 워터마크 추출 과정에서 원래의 워터마크를 복원하는데 이용될 수 있다.
제 1 양자화 임계 값 ( )은 수학식 2와 같이 구한다.
【수학식 2]
Figure imgf000013_0001
0은 워터마크 코드 데이터 값 (1^)이 0인 테이터 개수를 의미한다. 제 2 양자화 임계 값 ( )은 수학식 3과 같이 구한다.
[수학식 3】
Figure imgf000013_0002
A은 워터마크 삽입 강도를 제어하는 성분 (Factor )이고， ^은 워터마크 코드 데이터 값 ( ：)이 1인 데이터 개수를 의미한다.
Ά 값이 증가할수록， 제 2 양자화 임계값도 증가하게 된다. 다음 정렬된 계수차 와 양자화 임계값을 이용하여 워터마크 삽입할 채널을 선택한다 (S250) . 본 실시예에서는 RGB 모든 채널에 워터마크를 삽입하지 않고， 수학식 4와 같이 양자화 임계 값과 정렬된 계수차 4 fc )의 차이가 가장 적은 채널 (^)을 워터마크를 삽입할 색상 채널로 선택한다. 이에 따라 선택된 채널 ( )에만 워터마크를 삽입함으로써， 강인성을 보다 높일 수 있다.
【수학식 4】
Figure imgf000014_0001
-도 6은 도 3의 선택된 채널의 상기 복수의 워터마크 삽입 영역에 상기 워터마크 코드 삽입 단계의 일 실시예를 상세히 나타낸 흐름도이다. 먼저 워터마크 코드 (20)의 데이터 값 (w^이 1인지, 0인지 판단한다 (S310). 워터마크 코드 데이터 값 )이 0인 경우에는 제 1 워터마크 삽입 영역 계수와 제 2 워터마크 삽입 영역 계수를 비교한다 (S320). 비교 결과에 따라서 수학식 5 와 같이, 제 1 워터마크 삽입 영역 계수 (Ci¾¾J가 제 2 워터마크 삽입 영역 계수 ( )보다 더 크거나 같을 경우에는 저 U 워터마크 삽입 영역 계수 )에 제 1 양자화 임계값 ： ( )과 정렬된 계수차 ( ¾)의 차이 ( )를 더한다. 반대로 제 2 워터마크 삽입 영역 계수 (<：∞ ,)가 제 1 워터마크 삽입 영역 계수 보다 큰 경우에는 제 2 워터마크 삽입 영역 계수 ᅳ)에 제 1 양자화 임계 값 ( )과 정렬된 계수차 c)의 차이 ( )를 더한다. 【수학식 5】
< 는 제 1 양자화 임계 값과 정렬된 계수차 의 차이를 의미한다. 워터마크 코드 (20)의 데이터 값 ( 1 )이 1인 경우는 먼저 정렬된 계수차 와 제 2 양자화 임계값 ( )을 비교한다 (S330). 만약 정렬된 계수차 정보 ( 가 제 2 양자화 임계값 ( )보다 크거나 같은 경우에는 수학식 6과 같이 기존의 제 1 워터마크 삽입 영역 계수값과 제 2 워터마크 삽입 영역 값을 유지한다 (S332).
【수학식 6】
만약 정렬된 계수차 fe)가 제 2 양자화 임계값 ( 2)보다 i작은 경우에는 제 1 워터마크 삽입 영역 계수와 제 2 워터마크 삽입 영역 계수를 비교한다 (S340).
비교 결과에 따라서 수학식 7과 같이 제 1 워터마크 삽입 영역 계수 가 제 2 워터마크 삽입 영역 계수 ( ½¾J보다 더 크거나 같을 경우에는 제 1 워터마크 삽입 영역 계수 ( ¾fcJ에 제 2 양자화 임계값 ( )과 정렬된 계수차 ( 의 차이 ( )를 더하고， 제 2 워터마크 삽입 영역 계수 (CH½¾, )에는 제 2 양자화 임계값 ( )과 정렬된 계수차 정보 ( ¾)의 차이 를 뺄 수 있다 (S342). 반대로 제 2 워터마크 삽입 영역 계수 가 제 1 워터마크 삽입 영역 계수 ,)보다 큰 경우에는 제 1 워터마크 삽입 영역 계수 ( ¾.)에 제 2 양자화 임계값 과 정렬된 계수차 ( & )의 차이 ( Vf )를 빼고， 제 2 워터마크 삽입 영역 계수 ( CH½,fc, )에 제 2 양자화 임계값 ( 2 )과 정렬된 계수차 ( ¾)의 차이 ( )를 더할 수 있다 (S344). 【수학식 7】 ,' <δ2
Figure imgf000016_0001
〜 = cHh + vj
Figure imgf000016_0002
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 추출 장치가 워터마크가 삽입된 영상에서 워터마크 코드를 추출하는 흐름도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 워터마크 추출 장치 (200)는 워터마크 삽입 영상 (30)으로부터 워터마크 코드 (20)를 추출하기 위해 사용된다. 워터마크 삽입 영상 (30)은 디지털 신호 처리와 같은 잠재적인 공격에 의해 전송 중에서 변형될 수 있다.
도 7을 참고하면， 먼저 워터마크 추출 장치 (200)는 워터마크 삽입 영상 (30)으로부터 웨이블릿 계수를 획득하기 위하여 워터마크 삽입 영상을 이산 웨이블릿 변환한다 (S410). 그리고 제 1 워터마크 삽입 영역 (LH) 및 제 2 워터마크 삽입 영역 (HL) 계수를 블록에 그룹화 하여 블록킹한다 (S420). 워터마크 정보를 포함하는 블록은 워터마크를 삽입할 때 생성한 초기 워터마크 영상 데이터의 위치와 데이터를 섞은 후 워터마크 영상 데이터의 위치 정보를 포함하는 연관키를 이용하여 식별 될 수 있다. 추출 과정은 이러한 관련 키를 사용하지 않는다면 워터마크 정보를 포함하는 블록을 식별할 수 없기 때문에 공격자는 워터마크가 적용된 블록과 워터마크가 적용되지 않은 블록을 구분할 수 없다. ' 다음, 제 1 워터마크 삽입 영역 계수와 제 2 워터마크 삽입 영역 계수의 차이를 수학식 8과 같이 계산한다 (S430) .
【수학식 8】
Figure imgf000017_0001
원본 차분 계수의 범위는 압축되고， 기준값을 계산하기 이전에 조정되어 있다. 따라서 원본 차분 계수를 수학식 9와 같이 계산할 수 있다.
【수학식 9】
Figure imgf000017_0002
여기서 Τ는 워터마크 삽입 영역 계수차의 평균 값이며， 수학식 10과 같이 계산 할 수 있다.
【수학식 10]
N 다음， 적웅 기준값은 수학식 11과 같이 Otsu 방법을 근거로 원본 차분 계수의 분산을 최소화 하는 값으로 산출한다 (S440) .
[수^식 11】
Figure imgf000017_0003
여기서 으 *)는 원본 차분 계수의 분산 값을 의미한다. 그리고 수학식 12와 같이 계수차와 적웅 기준 값을 비교하여 워터마크 코드 (20) 데이터값을 추출할 수 있다.
【수학식 12】 w. = ί1 ^ ≥ δ
1 Ιθ otherwise
마지막으로 추출한 워터마크 데이터 값을 연관키를 이용하여 복원 (reshuff l e) 함으로써 원본 이진 워터마크 영상을 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims

【청구범위】
【청구항 1】
워터마크 삽입 장치가 입력 영상에 워터마크를 삽입하는 방법으로서，. 상기 입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 (wavel et ) 변환하는 단계， 상기 웨이블릿 변환한 입력 영상에서 복수의 워터마크 삽입 영역을 추출하는 단계 '
상기 워터마크 영상의 비트 값， 그리고 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차를 이용하여 상기 워터마크를 삽입할 색상 채널을 선택하는 단계， 그리고
상기 선택된 색상 채널에서 추출된 상기 복수의 워터마크 삽입 영역에 이진수로 구성된 워터마크 코드를 삽입하는 단계를 포함하는 워터마크 삽입 방법.
【청구항 2】
제 1항에서，
상기 복수의 워터마크 삽입 영역은
제 1 워터마크 삽입 영역, 그리고 제 2 워터마크 삽입 영역을 포함하고, 상기 워터마크를 삽입할 채널을 선택하는 단계는
상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수, 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수의 차 (di f ference)를 계산하는 단계，
상기 워터마크 삽입 영역의 계수■차， 상기 워터마크 코드 데이터 값을 이용하여 양자화 임계값을 결정하는 단계， 그리고
상기 워터마크 삽입 영역의 계수차와 상기 양자화 임계치의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크 삽입 채널로 선택하는 단계를 포함하는 워터마크 삽입 방법 .
【청구항 3】
제 2항에서，
상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수의 차 (di f ference)를 계산하는 단계는
상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수를 오름차 순으로 정렬한 다음 정렬된 계수차를 계산하^ 워터마크 ᄇ ᄇ o w .
【청구항 4】
제 3항에서'
상기 양자화 임계값을 설정하는 단계는
제 1 양자화 임계값을 설정하는 단계， 그리고 상기 제 1 양자화 임계값보다 큰 값을 갖는 제 2 양자화 임계값을 설정하는 단계를 포함하는 워터마크 ᄉ < i 바
ᄇ ᄇ o t
[청구항 5】
제 4항에서,
상기 워터마크 삽입 채널을 선택하는 단계는
상기 워터마크 코드의 데이터가 0인 영역에서의 상기 제 1 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이， 그리고
상기 워터마크 코드의 데이터가 1인 영역에서의 상기 제 2 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크를 삽입할 색상 채널로 선택하는- 워터마크 삽입 방법.
【청구항 6]
제 1항에서，
상기 복수의 워터마크 삽입 영역을 추출하는 단계는
상기 입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 변환한 부대역 중에서 LH 영역과 HL 영역을 워터마크 삽입 영역으로 추출하는 워터마크 삽입 방법.
【청구항 7]
제 1항에서，
상기 입력 영상을 색상채널마다 웨이블릿 (wavel et ) 변환하는 단계는 상기 워터마크 코드의 길이와 삽입 강도， 그리고 상기 워터마크 코드의 삽입으로 인한 화질 열화 정도를 고려하여 단수를 결정하는 워터마크 삽입 방법.
【청구항 8】
입력 영상에 워터마크를 삽입하는 장치로서，
상기 입력 영상을 색상 채널 마다 웨이블릿 변환하는 웨이블릿 변환부， 상기 웨이블릿 변환한 입력 영상에서 복수의 워터마크 삽입 영역을 추출하는 워터마크 삽입 영역 추출부 ,
상기 워터마크 영상의 비트 값， 그리고 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차를 이용하여 상기 워터마크를 삽입할 색상 채널을 선택하는 채널 선택부， 그리고
상기 선택된 채널의 상기 복수의 워터마크 삽입 영역에 상기 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입부를 포함하는 워터마크 삽입 장치 .
【청구항 9】
쩌 18항에서，
상기 복수의 워터마크 삽입 영역은
제 1 워터마크 삽입 영역， 그리고 제 2 워터마크 삽입 영역을 포함하고， 상기 채널 선택부는
상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수의 차를 계산하고， 상기 워터마크 삽입 영역의 계수차， 그리고 상기 워터마크 코드 데이터 값을 이용하여 양자화 임계값을 결정하는 양자화 임계값 결정부를 포함하는 워터마크 삽입 장치 .
【청구항 10】
제 9항에서，
상기 채널 선택부는
상기 워터마크 삽입 영역의 계수차와 상기 양자화 임계값의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크 삽입 채널로 선택하는 워터마크 삽입 장치.
【청구항 11】
제 9항에서，
상기 채널 선택부는
상기 제 1 워터마크 삽입 영역 계수， 그리고 상기 제 2 워터마크 삽입 영역 계수를 오름차 순으로 정렬한 다음 정렬된 계수차를 계산하는 워터마크 삽입 장치 .
【청구항 12】
제 9항에서，
상기 양자화 임계값은
제 1 양자화 임계값, 그리고 상기 제 1 양자화 임계값보다 큰 값을 갖는 저 12 양자화 임계값을 포함하는 워터마크 삽입 장치 .
【청구항 13】
제 12항에서，
상기 채널 선택부는
상기 워터마크 코드의 데이터가 0인 영역에서의 상기 제 1 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이， 그리고
상기 워터마크 코드의 데이터가 1인 영역에서의 상기 제 2 양자화 임계값과 상기 정렬된 계수차의 차이가 가장 적은 채널을 워터마크를 삽입할 색상 채널로 선택하는 워터마크 삽입 장치.
【청구항 14】
제 8항에서，
상기 워터마크 삽입 영역 추출부는
상기 입력 영상을 색상 채널마다 웨이블릿 변환한 부대역 중에서 LH 영역과 HL 영역을 워터마크 삽입 영역으로 추출하는 워터마크 삽입 장치.
【청구항 15】
제 8항에서，
상기 웨이블릿 변환부는
상기 워터마크 코드의 길이와 삽입 강도， 그리고 상기 워터마크 코드의 삽입으로 인한 화질 열화 정도를 고려하여 단수를 결정하는 워터마크 삽입 장치.
【청구항 16】
워터마크 추출 장치가 워터마크 삽입 영상에서 워터마크를 추출하는 방법으로서，
상기 워터마크 삽입 영상을 이산 웨이블릿 변환을 하여 복수의 워터마크 삽입 영역 웨이블릿 계수를 획득하는 단계，
복수의 워터마크 삽입 영역 계수를 블록킹 (blockiong)하는 단계
연관키 (key)를 이용하여 상기 워터마크 코드를 포함하는 블록을 식별하는 단계，
복수의 워터마크 삽입 영역 계수차를 계산하는 단계，
상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차의 분산을 최소화 하는 값으로 적웅 기준값을 산출하는 단계 , 그리고
상기 기준값과 상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차를 이용하여 상기 워터마크 코드를 추출하는 단계를포함하는 워터마크 추출 방법
【청구항 17】
제 16항에서'
상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차의 평균 값을 이용하여 원본 차분 계수를 계산하는 단계를 더 포함하는 워터마크 추출 방법 .
[청구항 18】
제 17항에서，
상기 적웅 기준값을 산출하는 단계는 상기 원본 차분 계수의 분산을 최소화 하는 값으로 적웅 기준값을 산출하는 워터마크 추출 방법.
【청구항 19】
제 18항에서，
상기 적웅 기준값과 상기 복수의 워터마크 삽입 영역 계수차를 비교하여,. 상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차가 상기 적응 기준값보다 크거나 같은 경우 상기 워터마크 코드 값을 1로 추출하고，
상기 복수의 워터마크 삽입 영역의 계수차가 상기 적웅 기준값보다 작은 경우 상기 워터마크 코드 값을 0으로 추출하는 워터마크 추출 방법 .
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