멀티미디어 콘텐츠는 디지털 데이터의 특성상 수정과 복제가 쉽고, 이에 따라 불법 유통과 위 변조 등의 문제가 발생할 수 있다. 최근 여러분야에서 멀티미디어 콘텐츠 보안의 중요성이 높아지고 있고, 이러한 기술적 요구에 맞추어 다양한 멀티미디어 콘텐츠 보안 기술이 연구되고 있다. 본 논문에서는 JPEG 압축 표준에서 사용할 수 있는 가역 워터마킹 및 콘텐츠 인증 알고리즘을 제안한다. 영상의 샘플 블록을 이용하여 특징적인 인증 코드를 생성하고, JPEG 압축 과정 중 비손실 과정에서 보존되는 데이터를 이용해 히스토그램 쉬프팅 기법을 이용하여 인증 코드를 삽입한다. 디코딩 과정에서 영상 인증과 동시에 품질을 복원한다. 제안 알고리즘의 성능 평가를 위해 다양한 영상을 대상으로 품질과 압축률을 평가하였다. 삽입된 영상의 PSNR과 압축률은 각각 33.13dB과 90.65%로, 표준 인코딩 영상 대비 2.44dB의 PSNR 차이와 1.63%의 압축률 차이를 보였다.
Large medical images in PACS are compressed for saving storage space and improving network speed. The integrated compression environment was designed and developed for uniting of various compression methods. Various compression algorithm-RLE compression, lossless JEPG, JPEG, was built into it, complying with DICOM. A image compression using DWT was also implemented in it. And a unified algorithm of lossless compression and lossy compression was designed to improve images quality and to make compression ratios high. And integrated compression environment was operating together with a database program for efficient and user-friendly management.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제2권1호
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pp.1-10
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2013
In JPEG2000, the Cohen-Daubechies-Feauveau (CDF) 9/7-tap wavelet filter is implemented using the conventional lifting scheme. On the other hand, this wavelet filter has two problems: the filter coefficients remain complex, and the conventional lifting scheme does not consider the image edges in the coding process. This paper proposes an effective lifting scheme to solve these problems. For this purpose, optimal 9/7-tap wavelet filters were designed in two steps. In the first step, the appropriate filter coefficients were selected. In the second step, a median operator was employed to consider the image edges. The experimental results with the median lifting scheme and the combination of filter optimization with the median lifting show that the proposed methods outperform the well-known CDF 9/7-tap wavelet filter of JPEG2000 on the edge-dominant images.
In JPEG2000, the Cohen-Daubechies-Feauveau (CDF) 9/7-tap wavelet filter adopted in lossy compression is implemented by the lifting scheme or by the convolution scheme while the LeGall 5/3-tap wavelet filter adopted in lossless compression is implemented just by the lifting scheme. However, these filters are not optimal in terms of Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) values, and irrational coefficients of wavelet filters are complicated. In this paper, we proposed a method to optimize image quality based on wavelet filter design and on wavelet decomposition. First, we propose a design of wavelet filters by selecting the most appropriate rational coefficients of wavelet filters. These filters are shown to have better performance than previous wavelet ones. Then, we choose the most appropriate wavelet decomposition to get the optimal PSNR values of images.
본 논문에서는 하다마드 변환을 이용하여 워터마크 정보를 삽입 및 추출하는 손실압축에 강인한 워터마킹 방법을 제안한다. 하다마드 행렬은 1과 -1로 구성된 행렬이므로 계산이 빠르고 또한 역변환이 가능한 행렬이므로 워터마크 구현에 사용 가능하다. 워터마크 삽입과정에서, 워터마크는 하다마드 계수중의 중간 주파수 계수 10개를 선택하여 워터마크 패턴을 이용하여 삽입하였다. 워터마크 추출과정에서는, 삽입 시 사용했던 워터마크 패턴을 이용하여 비교하는 방법을 사용하여 워터마크 정보를 추출하였다. 실험결과, 하다마드 도메인에서 40%비트의 이진 로고영상을 삽입하였을 때 PSNR(Peok Signal To Noise Rate)이 $36{\sim}46dB$사이에서 BER(Bit Error Rate)이 $3.9{\sim}12.5%$에 달하는 성능을 나타내었고 JPEG 압축에 대해서는 QF(Quality Factor)가 30에서부터 육안으로 구분할 수 있을 정도의 로고를 추출해 낼 수 있었다. 본 논문에서는 하다마드 도메인에서의 성능을 증명하기 위하여 DCT, FFT, DWT등과 비교하여 실험한 결과 하마다드 도메인에서 가장 좋은 성능을 나타냄을 알 수 있었다.
JPEG(Joint Photographic Experts Group) 표준안은 디지털 정지 압축을 위하여 국제표준화기구(ISO/SC29/WG10)와 국제전신전화 자문회의(CCITT SG VIII)에 의해서 제안되었다. JPEG 표준안은 전자영상, 컴퓨터 그래픽, 멀티미디어 등과 관련하여 널리 응용되고 있으나, 의료 영상분야에서는 JPEG 압축의 손실 특성 때문에 사용이 매우 제한적이었다. 본 논문에서는 JPEG 표준안을 핵자기 공명 단층 영상 (256 gray levels, $256{\times}256$ size) 압축에 적용하여 그 성능을 조사하였다. 이를 위하여 JPEG 표준안 중 DCT에 기반을 둔 순차식 부호화 압축을 C-Cube Microsystems의 CL550 chip을 사용하여 구현하였고, 점진식 및 무손실 부호화 방식은 특별한 Hardware 없이 Software로 구현하여 실험하였다. 본 실험을 통하여 핵자기 공명 단층 시험 영상에 대해 거의 왜곡없이 약 10-20 정도의 압축률이 얻어짐을 확인할 수 있었다. 특히 JPEG으로 압축하였을 경우 재구성한 영상과 원영상과의 에러 신호가 random noise에 가깝게 나타남으로써 특별한 artifact가 없는 것도 JPEG의 큰 장점으로 부각된다. 한편 JPEG의 점진식 및 게층식 부호화 방식은 압축률과 신호대 잡음비에 있어서는 순차식과 동일하나, 거대한 영상 데이터 베이스 내에서의 빠른 탐색과 비교적 속도가 느린 공중망을 통한 원격 진단에 유용한 특성을 갖는다.
2진(binary) MQ 산술부호화는 최근 들어 멀티미디어 압축 표준시스템에 기본 엔트로피 방식으로 사용되고 있다. MQ 산술부호기는 JBIG2와 JPEG2000에 적용되면서 압축성능을 인정받기 시작했다. 최근에 차세대 동영상 부호화 표준인 HEVC (high efficiency video coding)에는 산술부호화가 단일 엔트로피부호화로 채택되면서 그 중요성이 커지고 있다. 기존의 2진 MQ 산술부호기는 RANGE(구간)을 분할하는 과정에서 곱셈을 없애면서 근사화 방법을 사용하고 있다. 이 경우 MPS/LPS의 구간이 뒤바뀌는 경우가 발생하며 출력비트가 늘어날 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 완화하기 위하여 근사식을 사용하는 대신에 룩업테이블 형태로 AQe의 값을 양자화하여 계산에 적용하는 방법을 제안하고자 한다. 제안한 방법의 압축 성능을 실험을 통해 확인한 결과, 2진영상 압축표준 방식인 JBIG2의 경우 약 4%의 압축율의 개선을 보였다. 정지영상 압축표준인 JPEG2000의 경우 약 1%정도의 개선을 가져왔다. 룩업테이블을 사용하기 때문에 계산량이 기존방법에 비해 늘지 않는다.
DCT는 손실압축 중에서 가장 많이 사용되는 블록기반 변환 코디이다. DCT는 통계적으로 최적의 변환인 Karhunen-Loeve 변환에 가깝다. 본 논문에서는 영상압축의 국제표준인 JPEG에 기반을 두어 TMS320C80을 이용하여 정지영상 부호화 기를 만들었다. 이 정지영상 부호화기는 크게 변환기, 양자화기 그리고 인코더의3가지 부분으로 나누어 구성되어있다.
본 논문에서는 강인성과 인지성을 함께 발전시킨 블라인드 워터마킹 방법에 대해 언급한다. 워터마크의 삽입 위치를 선정하기 위해 영상을 이산 웨이블렛 변환한 후 이웃한 관사 계수간의 증감 정보를 이용한다. 제안된 방법을 시험하기 위해 실험 영상에 워터마크를 삽입한 후 JPEG 손실 압축과 여러 필터의 적용과 같은 변형을 가하여 삽입한 워터마크를 다시 찾아내는 실험을 실시한다. 실험 결과는 제안된 워터마킹 방법이 비인지성을 유지하면서도 여러 가지 공격(attack)에 강인함을 보여준다.
In this paper, we propose a new blind image watermarking method in wavelet domain. It is necessary to find out watermark insertion location in blind watermark. We use horizontal and vertical difference of LL components to select watermark insertion location, because increment or decrement of successive components is rarely changed in LL band. A pseudo-random sequence is used as a watermark. Experimental results show that the proposed method is robust to various kinds of attacks such as JPEG lossy compression, averaging, median filtering, resizing, histogram equalization, and additive Gaussian noise.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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