A Novel Digital Image Protection using Cellular Automata Transform

셀룰라 오토마타 변환을 이용한 정지영상 보호 방법

  • 신진욱 (전북대학교 BK21전자정보고급인력양성사업단) ;
  • 윤숙 (목포대학교 멀티미디어공학과) ;
  • 유혁민 (전북대학교 전자정보공학부) ;
  • 박동선 (전북대학교 전자정보공학부)
  • Received : 2009.12.16
  • Accepted : 2010.06.15
  • Published : 2010.08.31

Abstract

The goal of this paper is to present a novel method for protecting digital image using 2-D cellular automata transform (CAT). A copyright and transform coefficients are used to generate a new content-based copyright and an original digital image is distributed without any hidden copyright. The parameter, which is called gateway value, for 2-D CAT is consisted of rule number, initial configuration, lattice length, number of neighbors, and etc. Since 2-D CAT has various gateway values, it is more secure than conventional methods. The proposed algorithm is verified using attacked images such as filtering, cropping, JPEG compression, and rotation for robustness.

동영상, 정지 영상, 그리고 음원과 같은 디지털 콘텐츠를 보호하기 위한 워터마킹 기법은 저작권 등과 관련된 정보를 콘텐츠 내부에 직간접적으로 삽입하는 방식으로 원본 콘텐츠와는 품질면에서 차이가 있다. 따라서 본 논문에서는 셀룰라 오토마타 변환을 이용하여 콘텐츠 정보를 변형하지 않는 새로운 콘텐츠 보호 방법을 제안한다. 셀룰라 오토마타 변환은 룰(Rule), 기저함수, 초기 값 등 많은 변수를 사용하여 변환을 수행하고 역변환을 위해서는 동일한 변수 값을 이용해야 하므로 뛰어난 보안성을 갖는다. 이와 같은 특징을 갖는 이차원 셀룰라 오토마타 변환으로 얻어진 원 영상 계수 정보와 저작권 정보를 조합하여 새로운 영상 의존 정보를 생성하며 데이터베이스 등에 저장한다. 원본 영상은 외부 공격 등이 가능한 인터넷 등을 이용하여 배포하고 향후 저작권 분쟁 등이 발생할 경우 데이터베이스에 저장된 정보와 외부 공격을 받은 영상을 이용하여 저작권 정보를 복원한다. 본 논문에서 제안한 방법을 이용하여 미디언 필터, 잘라내기, JPEG 압축, 그리고 회전 등 공격 받은 영상을 사용하여 강인성 실험을 수행하여 제안한 알고리즘을 검증한다.

Keywords

References

  1. R. Want, and G. Borriello, " Survey on Information Appliances," IEEE Compute Graphics and Applications, Vol.20 Issue 3, May-Jun., 2000.
  2. 남태희, 김석태, 조성진, "IBCA 에 기초한 여원 MLCA와 2D CAT를 이용한 영상 암호화" 전자공학회논문지, Vol.46, No.4, pp.34-41, 2009.
  3. ISO/IEC 21000-11. Information technology - Multimedia framework(MPEG-21) Part 11.
  4. F. Deng and B. Wang, "A Novel Technique for Robust Image Watermarking in the DCT Domain," IEEE Int. Conf. Neural Networks & Signal Processing, 2003.
  5. X. Zhang, K. Lo, J. Freng and D. Wang, "A Robust Image Watermarking Using Spatial-Frequency Feature of Wavelet Transform," Proceeding of ICSP2000.
  6. S. Wang and Y. Lin, "Wavelet Tree Quantization for Copyright Protection Watermarking," IEEE Trans. on Image Processing, Vol.13, No.2, Feb., 2004.
  7. 박영일, 김석태, "다 해상도 특성을 갖는 2D 셀룰러 오토마타 변환을 이용한 디지털 워터마킹", 한국통신학회논문지, Vol.34, No.1, pp.105-112, 2009.
  8. V. H. Mankar, T. S. Das, S. K. Sarkar, "Cellular Automata Based Robust Watermarking Architecture towards the VLSI Realization," World Academy of Science, Eng. and Tech. , Vol.31, pp.20-29, July, 2007.
  9. 신진욱, 민병준, 윤숙, "영상의 에지 크기와 각도를 이용한 정지영상 보호 기법", 한국통신학회 논문지 Vol.33, No.3, pp.262-270, 2008.
  10. Olu Lafe, "Data Compression and Encryption Using Cellular Automata Transforms", Engng. Applic. ArtiJ. Intelli. , Vol.10, No.6, pp.581-591, 1997. https://doi.org/10.1016/S0952-1976(97)00040-7
  11. Rong-Jian Chen, Cheng-Fang Tai, Jui-Lin Lai, " Novel CAT Wavelets-based Image Coding System," ISCE 2007, pp.1-6, 2007.
  12. http://www.petitcolas.net/fabien/
  13. Fabien A. P. Petitcolas., " Watermarking schemes evaluation," IEEE Signal Processing, Vol.17, No.5, pp.58-64, September, 2000. https://doi.org/10.1109/79.879339
  14. F. Deng and B. Wang, "A Novel Technique for Robust Image Watermarking in the DCT Domain," IEEE Int. Conf. Neural Networks & Signal Processing, 2003.
  15. Shin et al, " Contents-based digital image protection using 2-D cellular automata transforms," IEICE ELEX, Vol.7, No.11, pp.772-778, 2010. https://doi.org/10.1587/elex.7.772