디지털 미디어와 통신 네트워크의 급속한 발전으로 적절한 지적소유권(IPR) 보호 기술인 데이터 인증방법에 대한 필요성이 절실히 요구되고 있다. 본 논문에서는 정보량이 많은 워터마크를 삽입하여도 워터마크가 삽입된 영상의 화질을 열화시키지 않고, 특히 영상의 일부가 제거되는 공격에서 강인성을 갖기 위해, 제안한 선형비트확장(LBX) 인터리빙을 이용하여 마킹 공간인 이산 웨이브렛 변환(DWT)영역의 자주파수 계수에 그레이스케일 워터마크 로고를 삽입하는 새로운 영상 워터마킹 기술을 제안하였다. 실험결과 영상절단과 영상회전 등과 같은 영상의 일부가 제거되는 공격에 대해서 특히 높은 강인성을 가짐을 검증하였다.
Even though algorithms for watermark embedding and extraction step are important issue for digital watermarking, watermark selection and post-processing can give us an opportunity to improve our algorithms and achieve higher performance. For this reason, we summarized the possibilities of improvements for digital watermarking by referring to the watermark merging techniques rather than embedding and extraction algorithms in this paper. We chose Cox's function as main embedding and extraction algorithm, and multiple barcode watermarks as a watermark. Each bit of the multiple copies of barcode watermark was embedded into a gray-scale image with Cox's embedding function. After extracting the numbers of watermark, we applied the watermark merging techniques; including the simple merging, N-step iterated merging, recover merging and combination of iterated-recover merging. Main consequence of our paper was the fact of finding out how multiple barcode watermarks and merging techniques can give us opportunities to improve the performance of algorithm.
디지털 워터마킹은 복제되어 배포된 디지털 미디어의 저작권을 확인할 수 있는 전자적인 수단을 제공한다. 이미지에 관한 디지털 워터마킹 연구 분야에서는 그레이스케일 이미지에 대한 많은 연구 성과를 바탕으로 최근에는 실생활에서 광범위하게 사용되고 있는 컬러 이미지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 컬러 이미지는 그레이스케일 이미지에 비하여 각각이 그레이스케일 이미지에 대응될 수 있는 다수의 채널을 가지고 있다. 단순하게 그레이스케일 이미지에 적용되던 기법을 컬러 이미지의 한 채널에 적용하는 연구들도 많은데, 이 채널들 간에는 상관관계가 존재한다는 특성이 고려되지 못하고 있다. 이 논문에서는 DCT 도메인 상에서 컬러 이미지의 두 채널을 비교하여 생성한 특징(이미지 의존 워터마크)을 스크램블링 처리된 저작권 워터마크와 결합하여 워터마크 키를 생성하는 기법을 제시한다. 이 방법은 이미지에 어떤 변경도 하지 않는 제로-워터마킹의 일종으로서, 생성된 키는 워터마크를 호스트 이미지에 삽입하는 워터마킹 기법과 달리 이미지 왜곡이 없다는 장점이 있으며, 샤프닝, 블러링, JPEG 손실 압축, 축소/확대, 잘라내기 등을 이용한 공격에도 강인함을 보여준다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권11호
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pp.2893-2912
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2013
The design of geometrically invariant watermarking is one of the most challenging work in digital image watermarking research area. To achieve the robustness to geometrical attacks, the inherent characteristic of an image is usually used. In this paper, a geometrically invariant image watermarking scheme using connected objects and gravity center is proposed. First, the gray-scale image is converted into the binary one, and the connected objects according to the connectedness of binary image are obtained, then the coordinates of these connected objects are mapped to the gray-scale image, and the gravity centers of those bigger objects are chosen as the feature points for watermark embedding. After that, the line between each gravity center and the center of the whole image is rotated an angle to form a sector, and finally the same version of watermark is embedded into these sectors. Because the image connectedness is topologically invariant to geometrical attacks such as scaling and rotation, and the gravity center of the connected object as feature points is very stable, the watermark synchronization is realized successfully under the geometrical distortion. The proposed scheme can extract the watermark information without using the original image or template. The simulation results show the proposed scheme has a good invisibility for watermarking application, and stronger robustness than previous feature-based watermarking schemes against geometrical attacks such as rotation, scaling and cropping, and can also resist common image processing operations including JPEG compression, adding noise, median filtering, and histogram equalization, etc.
An image authentication scheme for gray scale image through embedding a digital watermark by quantization of Integer Wavelet Transform (IWT) coefficients of the image is proposed in this paper. Proposed method is designed to detect modification of an image and to identify tampered location of the image. To embed the watermark mid-frequency band of a second level IWT was used. An approximation of the original image based on LL band was stored in LSB bits of the pixel data as a recovery mark for restoration of the image. Watermarked image has achieved a good PSNR of 40 dB compared to original cover image. Restored image quality was also very good with a PSNR of more than 35 dB compared to unmodified watermarked image even when 25% of the received image is cropped. Thus, the proposed method ensures a proper balance between the fidelity of the watermarked image and the quality of the restored image.
광도 요소의 워터마크 내장은 컬러 영상을 그레이 스케일 영상과 같은 변형에서 삽입한 소유권 정보의 추출을 보장하기 때문에 YCbCr와 같은 광도-색차 컬러 공간에서 색상의 광도 요소에 소유권 정보를 내장한다. 따라서 본 논문은 워터마크의 견고성과 비시각성에 중점을 두고, 멀티미디어 컨텐츠서비스의 장치와 성능을 고려한 컬러 영상의 워터 마크 내장, 추출 및 인증 알고리즘을 제안한다. 컬러 영상은 RGB 컬러 공간에서 YCbCr 컬러 공간으로 변형 한 다음 Y(Luminance), Cb(Color Differences) 및 Cr(Color Differences) 각 요소의 특성을 고려하여 웨이브릿 기반의 주파수 영역에서 다중 레벨(Multi-Level)의 워터마크를 내장하고 추출 및 인증한다. 실험 결과, JPEG 압축에 따른 견고성과 다중 레벨에 대한 워터마크의 비 시각성을 보장할 수 있었다
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권1호
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pp.570-595
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2017
Robust and perceptually-adaptive image watermarking algorithms have mainly targeted gray-scale images either at the modeling or embedding levels despite the widespread availability of color images. Only few of the existing algorithms are specifically designed for color images where color correlation and perception are constructively exploited. In this paper, a new perceptual and high-capacity color image watermarking solution is proposed based on the extension of Tsui et al. algorithm. The $CIEL^*a^*b^*$ space and the spatio-chromatic Fourier transform (SCFT) are combined along with a perceptual model to hide watermarks in color images where the embedding process reconciles between the conflicting requirements of digital watermarking. The perceptual model, based on an emerging color image model, exploits the non-uniform just-noticeable color difference (NUJNCD) thresholds of the $CIEL^*a^*b^*$ space. Also, spread-spectrum techniques and semi-random low-density parity check codes (SR-LDPC) are used to boost the watermark robustness and capacity. Unlike, existing color-based models, the data hiding capacity of our scheme relies on a game-theoretic model where upper bounds for watermark embedding are derived. Finally, the proposed watermarking solution outperforms existing color-based watermarking schemes in terms of robustness to standard image/color attacks, hiding capacity and imperceptibility.
디지털 영상에서 워터마킹이란 영상의 저작권 보호를 위한 방법이다. 이때 삽입되는 저작권 정보를 워터마크라 하고 이는 외부의 공격을 받더라도 쉽게 제거되지 않아야 한다. 그러나 대부분의 워터마킹 기법이 영상 압축, 필터링 둥의 파형 공격(waveform attack) 에는 강인하나 회전, 크기 변화, 이동, 잘려짐(cropping) 등과 같은 기하학적 공격(geometrical attack) 에 쉽게 깨어지는 단점을 보인다. 본 논문에서는 기하학적 공격에 대한 해결책으로 영상에서 불변의 무게중심(invariant centroid) 을 구하고 이를 템플릿(template) 으로 이용한 대수-극 좌표계 변환과 이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform: DCT) 을 사용하여 워터마크를 삽입하고 검출하는 방법을 제안한다. 워터마크가 첨가된 영상에 가해지는 기하학적 공격은 불변의 무게중심과 대수-극 좌표계를 이용한 방법으로 극복하고, 파형 공격은 DCT 변환을 이용하여 해결하였다. 또한 워터마크 정보만을 역 LPM 변환하여 원 영상에 삽입하는 간접 삽입 방법을 사용함으로써 좌표계 변환으로 인한 화질의 열화를 막을 수 있었다. 실험 결과 제안된 방법은 기존의 방법에서 삽입된 워터마크의 검출이 불가능한 잘림을 동반한 기하학적 공격 후에도 워터마크의 검출이 가능하였다.
디지털 환경의 도래와 언제 어디서나 접근할 수 있는 고속 네트워크의 도입으로 디지털 콘텐츠의 자유로운 유통과 이용이 가능해졌다. 이러한 환경은 역설적으로 다양한 저작권 침해를 불러 일으키고 있으며, 온라인 쇼핑몰에서 사용하는 상품 이미지의 도용이 빈번하게 발생하고 있다. 인터넷 쇼핑몰에 올라오는 상품 이미지와 관련해서는 저작물성에 대한 시비가 많이 일어나고 있다. 2001년 대법원 판결에 의하면 햄 광고를 위하여 촬영한 사진은 단순히 제품의 모습을 전달하는 사물의 복제에 불과할 뿐 창작적인 표현이 아니라고 적시하였다. 다만 촬영자의 손해액에 대해서는 인정함으로써 광고사진 촬영에 소요되는 통상적인 비용을 손해액으로 산정하게 하였다. 상품 사진 이외의 실내사진이라 하여도 '한정된 공간에서 촬영되어 누가 찍어도 동일한 사진'이 나올 수 밖에 없는 경우에는 창작성을 인정하지 않고 있다. 2003년 서울지방법원의 판례는 쇼핑몰에 사용된 사진에서 피사체의 선정, 구도의 설정, 빛의 방향과 양의 조절, 카메라 각도의 설정, 셔터의 속도, 셔터찬스의 포착 기타 촬영방법, 현상 및 인화 등의 과정에서 촬영자의 개성과 창조성이 인정되면 저작권법에 의하여 보호되는 저작물에 해당한다고 선고하여 손해를 인정하였다. 결국 쇼핑몰 이미지도 저작권법상의 보호를 받기 위해서는 단순한 제품의 상태를 전달하는 것이 아니라 촬영자의 개성과 창조성이 인정될 수 있는 노력이 필요하다는 것이며, 이에 따라 쇼핑몰 이미지를 제작하는 비용이 상승하고 저작권보호의 필요성은 더욱 높아지게 되었다. 온라인 쇼핑몰의 상품 이미지는 풍경사진이나 인물사진과 같은 일반 영상과 달리 매우 독특한 구성을 갖고 있으며, 따라서 일반 영상을 위한 이미지 워터마킹 기술로는 워터마킹 기술의 요구사항을 만족시킬 수 없다. 쇼핑몰에서 주로 사용되는 상품 이미지들은 배경이 흰색이거나 검은색, 또는 계조(gradient)색상으로 이루어져 있어서 워터마크를 삽입할 수 있는 공간으로 활용이 어렵고, 약간의 변화에도 민감하게 느껴지는 영역이다. 본 연구에서는 쇼핑몰에 사용되는 이미지의 특성을 분석하고 이에 적합한 이미지 워터마킹 기술을 제안하였다. 제안된 이미지 워터마킹 기술은 상품 이미지를 작은 블록으로 분할하고, 해당 블록에 대해서 DCT 양자화 처리를 함으로써 워터마크 정보를 삽입할 수 있도록 하였다. 균일한 DCT 계수 양자화 값의 처리는 시각적으로 영상에 블록화 현상을 불러오기 때문에 제안한 알고리즘에서는 블록의 경계 면에 붙어있는 영상 값에 대해서는 양자화 값의 분배를 작게 하고, 경계 면에서 멀리 떨어져있는 영상 값에 대해서는 양자화 값의 분배를 크게 함으로써 영상의 객관적 품질뿐 아니라 시각적으로 느끼는 주관적 품질도 향상 시켰다. 제안한 알고리즘에 의해서 워터마크가 삽입된 쇼핑몰 이미지의 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)은 40.7~48.5[dB]로 매우 우수한 품질을 보였으며, 일반 쇼핑몰 이미지에서 많이 사용되는 JPEG 압축은 QF가 70 이상인 경우에는 BER이 0이 나왔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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