Journal of Broadcast Engineering (방송공학회논문지)

The Korean Institute of Broadcast and Media Engineers (한국방송∙미디어공학회)
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H.265/HEVC Video Watermarking Method with High Image Quality

HEVC기반의 비디오를 위한 워터마킹 알고리즘

  • Seo, Young-Ho (Department of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University) ;
  • Lee, Yong-Seok (Korea Electronics Technology Institute) ;
  • Kim, Dong-Wook (Department of Electronic Materials Engineering, Kwangwoon University)
  • Received : 2018.09.10
  • Accepted : 2018.12.18
  • Published : 2019.01.30
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Abstract

In the field of video watermarking, which adds a time axis to the watermarking of the existing still image, it is important to embed a watermark at a level that can claim copyright while minimizing the overall video quality. In this paper, we focus on the fact that B slices refer to blocks of I and P slices in the Random Access compression method of HEVC. Therefore, We propose that watermark is embedded only in I and P slices and extracted in I, P, and B slices. This can minimize the decreases of the overall image quality of the image and protect the copyright of the B slice without directly embedding the watermark.

비디오 워터마킹 분야는 기존의 정지영상에 대한 워터마킹에 시간축이 추가된 형태로써 전체적인 비디오의 화질을 최소한으로 저하시키면서 저작권을 주장할 수 있는 수준의 워터마크를 삽입하는 것이 중요하다. 이를 위해 본 논문에서는 HEVC의 Random Access 압축 방식에서 B 슬라이스가 I와 P 슬라이스의 블록을 참조한다는 점에 착안하여 I와 P 슬라이스에만 워터마크를 삽입하고 I, P, 및 B 슬라이스 모두에서 워터마크가 추출되는 방법을 제안한다. 이는 영상의 전체적인 화질 저하를 최소화하며, 직접적으로 워터마크를 삽입하지 않은 B슬라이스의 저작권도 보호할 수 있는 방법이다.

Keywords

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그림 2. 워터마크 비트를 삽입하기 위한 양자화 Fig. 2. Quantizer to embed watermark bit

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그림 4. 워터마크 데이터 Fig. 4. Watermark data

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그림 5. 워터마크가삽입된후에 HEVC 공격결과 (a) 원본, (b) QP=1, (c)QP=22, (d) QP=27, (e) QP=32, (f) QP=37 Fig. 5. HEVC attack result after watermark embedding (a) original,attacks with (b) QP=1, (c) QP=22, (d) QP=27, (e) QP=32, (f) QP=37

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그림 6. 워터마크가삽입된이후에 (QP=22, HEVC 인코딩) HEVC 디코딩 결과 영상 (a) 0, (b) 2, (c) 4, (d) 6, (e) 8, (f) 10번째 프레임 Fig. 6. HEVC decoding result after watermark embedding (QP=22,HEVC Encoding) (a) 0th, (b) 2nd, (c) 4th, (d) 6th, (e) 8th, (f) 10thframe

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그림 7. 추출된 워터마크의 비율 Fig. 7. Ratio of extracted watermark

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그림 8. 하나의 GOP에서 추출된 최종 워터마크 Fig. 8. Extracted final watermark from one GOP group

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그림 9. 각슬라이스에서추출된워터마크의예시 (a) I 슬라이스, (b) B 슬라이스, (c) P 슬라이스, (d) 통계적으로 종합한 최종 워터마크 Fig. 9. Example of watermarks extracted from each slice, (a) I slice,(b) B slice, (c) P slice, (d) Statistically summarized final watermark

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그림 1. 워터마크 삽입 절차 Fig. 1. Watermark embedding procedure

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그림 3. 워터마크 추출 절차 Fig. 3. Watermark extraction procedure

표 1. 각 부대역을 위한 파라미터 Table 1. Parameter values for each subband

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표 2. 영상종류별 실험결과: 워터마크 삽입후의 화질(PSNR[dB])과 추출한 워터마크의 NCC값 Table 2. Experimental results for each kind of images: image quality after watermark embedding (PSNR[dB]) and NCC value of extracted watermark

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표 3. HEVC 압축 공격에 대한 PSNR 결과 Table 3. PSNR results for HEVC compression attack

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References

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