디지털 비디오 워터마킹의 성능은 디지털 비디오에서 많은 정보를 은닉하는 방법에 대한 평가이다. 그러므로 디지털 컨텐츠에 대한 주파수 영역의 고화질의 동영상에 많은 비트의 데이터를 저장하는 방법이 요구되고 있다. 따라서 본 논문은 워터마크 요소 중 강인성과 비시각성 사이의 절충을 통해서 동영상의 프레임에 대해 휘도 성분을 추출한 후 웨이블릿 변환을 수행하여 LH와 HL 부대역에 워터마크를 내장하고 비시각적인 워터마크 기반의 강인한 워터마크를 통해 향상된 워터마크의 보안성을 위한 워터마크 시스템을 설계한다. 워터마크의 보안성에 대한 성능의 분석은 통계적인 방법을 사용하여 비시각적인 워터마킹에서의 다양한 공격에 대한 강인성을 평가한다. 실험 결과에 따르면 노이즈 추가, 손실 압축, Low-Pass 필터링과 같은 일반적인 신호 처리를 수행하여 워터마크 강인성과 비시 각성을 평가하였고, 다양한 공격에 대한 워터마크의 보안성을 검증할 수 있었다.
일반적으로 디지털 영상에 대한 기존 워터마킹 기법은 기하학적인 왜곡에 허약하다. 본 논문에서는 기하학적인 왜곡에 강건한 워터마킹 기법을 제안한다. 워터마킹 기법은 워터마크의 생성단계 워터마크 삽입단계, 워터마크 추출 단계로 구성된다. 워터마크 생성단계에서는 시각적으로 구별이 가능한 그레이 영상을 워터마크로 사용하며, 워터마크 삽입 단계에서는 원 영상을 콤플렉스 웨이블릿 변환하여 위상 정보에 워터마크를 삽입한다. 그리고 워터마크 추출 단계에서는 워터마크된 영상으로부터 계층적으로 워터마크를 추출하여 자기 상관관계 비교에 의해 워터마크를 추출한다. 실험 결과를 통하여 이동, 크기 변환, 회전과 같은 기하학적인 변형에도 워터마크가 추출되는 것을 볼 수 있다.
디지털 워터마크는 디지털 매체의 저작권 인증 문제를 해결하기 위해 중요한 기법 중의 하나이다. 그리고 디지털 워터마크의 연구는 다양한 매체에서 연구가 급속히 진행되고 있다. 워터마크 시스템은 신호 공격, 기하학적인 공격 및 프로토콜 공격과 같이 일부의 공격에 저항할 수 있다. 그러나 아직까지 워터마크의 강인성은 여전히 개선될 필요가 있다. 본 논문은 블랙핀 프로세서 기반의 디지털 사운드에 대한 소유권 보호 및 인증을 위해 웨이블릿 기반의 주파수 대역의 계수에 워터마크를 내장 및 추출하는 워터마킹 기법을 제안한다. 제안된 사운드 워터마킹 알고리즘의 하드웨어 구현은 소유권 보호의 실용화와 고수준의 프로그램 개발에 따른 워터마크의 강인성을 확인할 수 있다.
디지털 데이터의 저작권 보호를 위하여 최근 디지털 워터 마킹에 관하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 디지털 워터마킹이란 인간의 시각이나 청각이 인지할 수 없는 범위내에서 디지털 데이터의 값을 약간 변경함에 따라 워터마크라고 하는 저작권 정보를 몰래 삽입하는 방법이다. 본 논문에서는 주변 화소와의 차가 정해진 임계값을 넘는 화소에 워터마크를 집어 놓은 후, 유사성을 측정하여 워터마크를 검출하는 공간 영역 기반(spatial domain based) 워터마킹을 제안한다.
본 논문에서는 기존의 DCT(Discrete Cosine Transform)를 이용한 디지털 워터마킹 방법을 개선하여 비가시성을 향상시키는 DCT 기반의 디지털 워터마킹 방법을 제안하고자 한다. 이에 원 영상을 DCT 변환한 영역에 워터마크로 사용할 이미지를 이진화하여 얻은 픽셀 값을 기준으로 워터마크를 삽입하고자 한다. 삽입 할 워터마크는 식별하기 어려운 의사난수를 사용하지 않고 가시적으로 인지할 수 있는 문자(서명) 혹은 도장으로 구성된 이진 영상을 사용한다. 이 방법의 강인성 평가를 위해 워터마크가 삽입된 영상을 대상으로 영상처리를 수행하지 않은 경우, JPEG 영상압축, cropping, 필터링, 밝기 조절 및 대비 확장 등 기본적인 영상처리 알고리즘을 적용한 후 워터마크를 검출하였다. 실험 결과 제안된 방법의 워터마킹 영상은 기존 방법에 비하여 워터마크가 삽입된 영상의 화질이 비교적 우수하였으며 검출된 워터마크의 시각적인 인지도가 높아 가시적 효율성이 뛰어남을 검증하였다. 최종적으로, 실험에 의해 제안한 방법의 유용성을 입증하고자 한다.
디지털 기술과 정보통신 기술이 발전하면서 디지털 콘텐츠의 불법복제 및 유통으로 인한 저작권 침해 피해가 증가하고 있다. 저작권 침해 문제를 예방하기 위해 다양한 디지털 워터마킹 기술이 제안되었지만, 디지털 이미지 워터마킹은 이미지에 기하학적 변형을 가하면 삽입된 워터마크가 훼손되어 탐지가 어렵다는 문제가 있다. 본 연구에서는 왜곡 공격에 강인한 상관관계 측정 기반 워터마킹 기법을 제안한다. 제안한 방식은 교차 상관 기법을 이용해 이미지와 워터마크의 상관관계를 계산하고 임계값과 비교하여 공간 영역에서의 비가시성 워터마크의 존재 여부를 검증할 수 있는 디지털 워터마킹 방법이다. 실험 결과에 따르면 표준편차 120의 가우시안 노이즈 공격을 가해도 원본 워터마크와 0.1 이상의 상관관계를 보이며, 종래의 방식보다 높은 탐지 성능을 나타냈다.
본 논문에서는 디지털 영상의 변조를 확인함과 동시에 변조의 위치를 확인하는 연성 워터마킹(fragile watermarking)을 위하여 DCT를 통해 블록의 에너지를 계산한 후, 에너지의 단계별로 워터마크의 삽입량을 조절하는 방법을 제안한다. 디지털 영상의 소유권 확인을 위해 디지털 서명을 사용하며, 영상에 DCT를 수행함으로서 모든 픽셀에 워터마크를 삽입하지 않고서도 변조의 유무를 확인하는 것이 가능하 방식이다. DCT 계수로 각 블록의 에너지를 계산하여 블록의 관계를 분류하며 에너지가 작은 블록들과 큰 블록들은 이간의 시각에 민감한 부분이므로 워터마크의 삽입 양을 줄이고, 중간 단계의 블록일수록 워터마크의 삽입 양을 늘린다. 에너지의 단계 분류에 의해 가변적으로 워터마크를 삽입함으로 워터마크의 비가시성과 연성을 만족시키며 변조의 유무와 위치를 확인할 수 있게 된다.
디지털 영상물에 대한 저작권을 보호하기 위해 저작권자의 고유한 영상을 기존 디지털 영상에 삽입하는 것을 워터 마킹이라고 부른다. 삽입된 워터 마크가 효과적으로 사용되기 위해서는 영상의 다양한 왜곡이나 변형에도 강건할 수 있게 그 강도가 강해야 하며, 동시에 워터 마크가 삽입된 영상의 왜곡을 식별할 수 없게 그 강도를 약하게 하여야 한다. 비가시성을 유지한 채 가능한 한 강한 워터마크를 삽입하는 것은 워터마크를 적용 하는 데 매우 중요한 문제이다. 대부분의 워터 마크 알고리듬에서 삽입될 워터 마크의 강도는 원영상과 워터마크 영상간의 물리적인 차이에 근거하여 계산된 특정 값으로 고정한 채, 이 값을 모든 영상에 동일하게 적용하고 있다. 인간의 경우 자극의 탐지는 주변 영상의 밝기나 대비 등 여러 요소에 의해 변화되므로 디지털 영상에 삽입된 워터 마크의 탐지도 영상의 특징에 따라서 변화될 수 있다. 본 연구에서는 원영상으로부터 세 수준의 밝기와 세 수준의 대비를 갖는 기본 영상들을 만든 후, 기본 영상에서 탐지될 수 있는 워터 마크의 강도가 변화되는 지를 살펴보았다. 연구 결과 영상의 밝기가 밝아질수록, 대비가 커질수록 지각될 수 있는 워터 마크의 강도는 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 회귀분석을 통해 영상의 밝기와 대비에 근거하여 삽입될 워터 마크의 강도를 결정할 수 있는 회귀 식을 만들어 내었다. 이러한 회귀 식은 주어진 영상의 통계 치에 근거하여 워터 마크 강도를 적응적으로 변화시킬 수 있는 알고리듬을 개발하는 데 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
최근 들어 디지털 워터마킹(watermarking) 기법이 디지털 멀티미디어 컨텐츠 저작권 보호를 위한 새로운 해결로 제시되고 있으며, 국내외에서 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 이와 같이 최근 들어 많은 관심을 끌고있는 디지털 오디오의 저작권 보호를 위한 워터마킹 삽입방법을 소개한다. 개발된 오오 워터마킹 기술은 원본 오디오에 비해 오디오의 품질이 떨어지지 않을 뿐 아니라 워터마크를 제거하고자 해지는 다양한 공격에도 워터마크가 제거되지 않는 특징을 가지고 있다.
본 논문은 웨이블릿 영역에서 인간지각시스템 특성, 적응 스케일(Scale) 개수와 가중치 함수를 이용하고 실험적 임계값을 적용하여 디지털 워터마크의 삽입용량 최적화를 위한 디지털 워터마킹 알고리즘을 제안하였다. 실험적 임계값을 기초로 하여 웨이블릿 영역에서 중요 계수를 찾아 디지털 워터마크의 삽입용량 최적화를 위한 워터마크를 삽입하였다. 원본영상을 3-레벨(Level)로 웨이블릿 변환하여, 저주파에 해당하는 기저대역을 제외한 나머지 모든 부대역을 워터마크 정보를 삽입하였다. 디지털 워터마크의 삽입용량 최적화를 위하여 인간시각시스템 특성을 근거로 한 적응 스케일 계수와 가중치 함수는 고려되었으며, 이 적응 스케일 계수와 가중치 함수는 강인성과 비가시성의 향상을 도모하였다. 워터마크는 가우시안 랜덤 시퀀스로 구성되어 있고 워터마크의 검출은 상관도를 이용하여 워터마크의 삽입 여부를 판단한다. 본 논문에서 제안한 방법으로 모의 실험한 결과 비교적 우수한 화질에서 JPEG 손실 압축, 잡음 첨가, 잘라내기, 흐림, 예리화, 그리고 선형 및 비선형 필터링 등의 공격에 강인함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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