This paper is proposed a watermarking technique for copyright protection of multimedia contents. We proposed adaptive watermark detection algorithm using stochastic perceptual model and statistical decision method in DMWT(discrete multi wavelet transform) domain. The stochastic perceptual model calculates NVF(noise visibility function) based on statistical characteristic in the DMWT. Watermark detection algorithm used the likelihood ratio depend on Bayes' decision theory by reliable detection measure and Neyman-Pearson criterion. To reduce visual artifact of image, in this paper, adaptively decide the embedding number of watermark based on DMWT, and then the watermark embedding strength differently at edge and texture region and flat region embedded when watermark embedding minimize distortion of image. In experiment results, the proposed statistical decision method based on multiwavelet domain could decide watermark detection.
본 논문에서는 Discrete Wavelet Transform(DWT) 기반의 워터마크 알고리즘을 제안하였다. 제안된 방법은 원 이미지를 4 개의 subimages 로 나누고, DWT 후 한 개의 subimage 의 저주파 영역에 워터마크를 삽입하였다. Subsampling 방법을 사용해 원 이미지 없이 워터마크를 추출하였다. 워터마크는 저주파($LL_2$) 영역에 삽입해 외부의 공격에 강인한 성격을 가지도록 하였고, 화질 열화도 줄일 수 있었다. 잘 알려진 이미지에 대한 실험을 통해 본 논문의 알고리즘의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 보다 강인하면서 화질의 열화를 최소화할 수 있는 워터 마크의 은닉을 위 해 9/7 쌍직교 웨이브릿 변환영역에서의 지각적 동조 (tuned)특성과 정상상태 일반화 가우시안 (stationary generalized Gaussian) 모델에서의 NVF (noise visibility function)를 적용하는 방법을 제안한다 이 방법은 웨이브릿 영역에서 각 부대역에 대한 문턱값을 결정한 다음 지각적 중요 계수를 찾은 후 이 지각적 중요계수에만 적응적인 삽입강도를 갖는 워터마크를 은닉한다. 워터마크는 3레벨로 분해된 웨이브릿 변환영역에서 영상의 인간시각 시스템에서 계산된 JND값과 통계적 다해상도 특성을 기반으로 정상상태 일반화 가우시안 모델에 따라 각 계수들의 값에 따라 은닉된다. 실험 결과 제안한 방법에서 WF를 이용함으로써 에지나 텍스쳐 영역에 더 강하게 삽입할 수 있고 각 부대역에 대한 지각특성을 이용할 수 있어 우수한 비가시성과 강인성을 확인하였다.
최근 멀티미디어 기술의 발전 및 인터넷의 보급과 더불어 디지털 데이터가 가지는 복제의 용이성으로 인해 저작자의 소유권 보호와 인증에 대한 문제가 중요시되고 있다. 이에 따라 디지털 데이터에 워터마크를 삽입하여 소유권을 보호하고 데이터의 무결성을 보증하도록 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 디지털 영상을 주파수 공간으로 변환시킨 후 효과적인 워터마크 삽입을 위해 인간의 감지능력이 떨어지는 주파수 영역과 중요한 주파수 영역을 선택하였다. 그 다음 영상 전체에 반복적이며, 그 내용에 따라 적응적인 워터마크를 삽입하는 방법을 제시하였다. 주파수 공간으로 변환하는 방법으로는 수직, 수평, 대각선의 3가지 방향성과 다 해상도 (Multi-resolution) 특성을 갖는 웨이블릿 변환을 택하였다. 웨이블릿으로 분해된 주파수 공간에서 인간의 시각 특성(HVS)을 이용하였다. 특히 고주파가 집중된 텍스쳐 영역을 선택해서 삽입된 워터마크가 눈에 띄지 않도록 하였다.
본 논문에서는 JPEG2000 DWT에 대한 워터마킹 알고리즘들의 화질 저하와 에지 부근의 블록화 문제를 해결하기 위하여 두 개의 스케일링 변수를 사용하여 블록간의 워터마킹 신호가 영상에 따라 자동 조절되는 적응형 블록 워터마킹을 제안하고 검증하였다. 저주파 LL 부대역의 모든 계수들의 평균값과 블록 평균값과의 비를 스케일 변수로 사용하여 1차 강도 조절을 하고, 현재 블록 평균간과 다음 인접 블록 평균간의 비를 2차 스케일링 변수로 사용하여 강도 조절을 함으로써 비가시성과 화질 저하의 문제를 해결하였다. 적응형 블록 워터마킹은 원본 영상에 의해 자동으로 생성되며, 영상의 밝기 값에 따라 워터마크의 강도가 조절된다. 동일한 강도의 워터마크를 삽입하는 대신에 블록 단위별로 서로 다른 강도를 가지는 워터마크를 삽입함으로써 기존 알고리즘들보다 비가시성적인 특성이 4$\sim$14dB 향상되었으며 필터 공격, JPEG2000 압축, 리사이즈, 자르기 등과 같은 다양한 워터마크 공격에도 더욱 견고한 특성을 보였다. 또한 제안한 방식을 JPEG2000 칩에도 적용하기 위해 Hynix 0.25 ${\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 ASIC으로 구현하여 검증하였다.
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.
컴퓨터의 발전과 정보통신의 급속한 발달로 인하여 사회 전반에 네트워크 기반의 멀티미디어 기술 확산과 다양한 디지털 이미지 기술의 사용이 대폭 늘어나면서 멀티미디어 컨텐츠의 보호에 대한 필요성이 대두되었다. 이러한 멀티미디어 데이터에 대한 저작권 보호(copyright protection)를 위해서는 이미지의 내용 인증(content authentication)과 소유권 인증(ownership authentication), 불법 복제(illegal copy) 등을 확인할 수 있는 인증 기술(authentication techniques)이 요구된다. 기존의 워터마킹 기술에 대한 많은 연구들은 정지영상에 대한 것이 대부분이다. 본 논문에서는 멀티미디어 컨텐츠인 동영상 데이터를 훼손하지 않고 저작권 정보를 삽입하여 소유권을 보호하며, 인간 중심의 시각 시스템의 관점에서 주파수 기반의 워터마크인 웨이브릿 변환을 통한 저작권 보호와 인증과 위조 방지에 대한 워터마킹 기법을 제안한다.
디지털 워터마크 기법은 지적 창작물(음악, 영상, 동영상)에 대한 저작권과 재산권의 보호 및 인증, 데이터 손실 여부 판단, 복사 방지 및 추적 등을 목적으로 한 사후 재산권의 보호 기술로 제안되었다. 본 연구에서는 워터마크의 기하학적인 왜곡에 대한 공격에 견고하게 하도록 영상의 전처리 과정을 거친 후 선택된 기하학적인 불변점을 골라 그 점을 중심으로 워터마크를 삽입하여 추출한다. 특히 의료 영상의 병변 관찰을 위해 발생된 RST(Rotation Scale, Translation) 변환 및 여러 가지 영상처리에 강인하며 일정 기간 압축 저장되는 영상에서도 워터마킹이 유지되도록 워터쉐드(watershed) 분할 방법을 통한 견고한 워터 마킹 알고리즘을 제안 하였다. 이를 통해 본 논문에서 제안한 워터마킹 알고리즘은 의료 영상에 대한 JPEG압축공격, RST공격, 그리고 필터링 공격보다 강인함을 확인하였다.
본 논문에서는 컨투어렛 변환 영역 상에서 저작권 보호, 인증 및 변형 검출 등을 위한 다중 목적의 워터마킹 기법을 제안한다. 컨투어렛 변환은 웨이블릿 변환보다 다방향성의 에지 및 부드러운 윤곽선 검출 성능이 보다 우수하여 제안한 방법에서는 4레벨 라플라시안 피라미드와 2 레벨 방향성 필터 뱅크를 이용한 컨투어렛 변환 영역 상에서 워터마크를 삽입한다. 먼저 제안한 방법의 첫 번째 단계에서는 저작권 보호를 위한 강인성 워터마킹 기법으로 워터마크 비트에 따라 원 패턴의 시퀀스를 생성하여, 이들 시퀀스 형태로 방향성 고주파 대역의 평균 계수 대역 내에 투영한다. 그리고 투영된 계수들의 분산 분포에 워터마크 비트를 각각 삽입한다. 그리고 두 번째 단계에서는 인증 및 변형 검출을 위한 준연약성 워터마킹 기법으로써, 최상위 레벨의 저주파 대역 내에 이진 워터마크 영상을 적응적 양자화기에 의하여 삽입한다. Checkmark 2.1를 이용한 평가 실험에서 제안한 방법이 기존의 방법에 비하여 강인성 및 비가시성이 보다 우수함을 확인하였다.
디지털 워터마크 기법은 음악, 영상, 동영상에 대한 저작권과 재산권의 보호 및 인증, 데이터 손실 여부 판단, 복사 방지 및 추적 등을 목적으로 한 사후 재산권의 보호 기술로 제안되었다. 본 연구에서는 워터마크의 기하학적인 왜곡에 대한 공격에 견고하게 하도록 영상의 전 처리 과정을 거친다. 그리고 선택된 기하학적인 불변 점을 골라 여러가지 영상처리에 강인하며 일정 기간 압축 저장되는 영상에서도 워터마킹이 유지되도록 워터 쉐드(watershed) 분할 기법을 이용한 의료 영상 보안 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안한 워터마킹 알고리즘은 의료 영상에 대한 RST공격, JPEG 압축 공격 그리고 필터링 공격보다 강인함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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