Development of Adaptive Digital Image Watermarking Techniques

적응형 영상 워터마킹 알고리즘 개발

Digital watermarking is to embed imperceptible mark into image, video, audio and text data to prevent the illegal copy of multimedia data, arbitrary modification, and also illegal sales of the copes without agreement of copyright ownership. The DCT(discrete Cosine Transforms) transforms of original image is conducted in this research and these DCT coefficients are expanded by Fourier series expansion algorithm. In order to embed the imperceptible and robust watermark, the Fourier coefficients(lower frequency coefficients) can be calculated using sine and cosine function which have a complete orthogonal basis function, and the watermark is embedded into these coefficients, In the experiment, we can show robustness with respect to image distortion such as JPEG compression, bluring and adding uniform noise. The correlation coefficient are in the range from 0.5467 to 0.9507.

디지털 워터마킹(digital watermarking)이란 영상이나 비디오, 오디오, 텍스트 등의 저작물에 잘 식별되지 않는 표시를 삽입하여 저작권을 보호하는 방법으로 소유권자의 동의 없이 저작물을 배포, 복사되는 것을 방지하는 방법이다. 주파수 공간에서의 적응형(adaptive) 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서는 워터마크를 삽입하기 위해서 사인(sin)함수와 코사인(cos)함수를 이용한 푸리에(Fourier) 급수전개를 이용하였다. 우선, 원 이미지를 주파수 영역을 변환한 다음 워터마크를 삽입할 위치를 저주파 대역으로 한정지어 결정하였으며, M 개의 파형을 가장 직교성(orthogonality)이 좋다고 하는 사인함수와 코사인함수를 이용하여 푸리에 급수 전개를 하였다. 이때, 사인과 코사인의 n 차 고조파는 Random Sequence를 발생하여 결정하였다. 제안한 알고리즘은 이와 같이 푸리에급수전개를 했을 때 각 항의 푸리에 계수를 산출하여 이 푸리에계수에 워터 마크를 삽입하였다. 실험결과 JPEG 압축, 블러링(Bluring), 노이즈 삽입 등의 이미지 왜곡에 대하여 워터마크 상관관계가 최소 0.5467에서 최대 0.9507까지의 견고성(robustness)을 보였다. 본 논문에서는 256$\times$256 크기의 8비트 256 명암값(gray-level)을 갖는 Lenna 이미지를 이용하였다.