The Problems in Digital Watermarking into Intra-Frames of H.264/AVC

This paper intend to show the affect of the intra-prediction on the typical digital watermarking method and the fact that the watermarking method has very low effectiveness when it is performed for the intra-frames of H.264. The target watermarking method was the one for imperceptibility and robustness and was assumed to be performed during the intra-compression process by the H.264 technique. Also this method was assumed to insert watermark data and to extract it for certification if needed. The problem is that the resulting data from the re-engineering of the watermark insertion process to extract the watermark data is different from the one before. We experimentally showed that it stems from the intra-prediction itself. That is, we showed that the resulting image data from only compression without watermarking changes if it is re-compressed by the same conditions as the first compression and it is because the intra-prediction modes as well as the coefficient values change. Also, we applied one blind and one semi-blind watermarking methods to show that the typical attacks after watermarking makes this problem much more serious and lowers the effectiveness of the watermarking method dramatically. Therefore we concluded by considering the experimental data that a typical watermarking method which has been researched so far cannot guarantee the effectiveness of intra-frame watermarking and it is highly required to developed a new kind of methodologies.

H.264-기반 인트라 프레임의 디지털 워터마킹 문제

본 논문은 H.264의 인트라 프레임을 대상으로 일반적인 디지털 워터마킹 방법을 목표로 하여 인트라 예측이 워터마킹에 미치는 영향과 일반적인 워터마킹 방법이 H.264의 인트라 프레임에서는 그 효용성이 매우 낮다는 것을 보이고자 한다. 대상 워터마킹 방법으로는 비 가시성과 강인성 워터마킹으로써 H.264 압축과정 중에 수행하는 것으로 가정한다. 문제는 워터마크 데이터 추출을 위한 재 압축 과정 (re-engineering) 중 영상데이터의 계수값이 변화하는 것이며, 이것은 H.264의 인트라 예측 자체의 문제임을 실험적으로 보였다. 즉, 워터마크 데이터를 삽입하지 않은 압축된 데이터를 동일조건으로 재 압축하였을 때 그 결과 데이터가 첫 번째 압축결과와 다르며, 이것은 계수값 자체뿐만 아니라 예측모드가 변화한다는 것을 보였다. 또한 인트라 프레임에 대한 몇 가지 워터마킹 실험을 통해 전형적인 공격이 이 문제를 더욱 두드러지게 만들어 워터마킹 방법의 효용성을 크게 훼손함을 보였다. 실험적 데이터를 고려하면 결론적으로 기존 형태의 워터마킹 방법은 H.264의 인트라 프레임에 대해 그 효용성을 보장할 수 없으며, 따라서 새로운 방법의 연구 개발이 절실하다고 판단된다.