본 논문은 다단계 불법유통 추적을 위하여 배포단계 마다 포렌식마크를 삽입하고 불법 유통시 삽입된 포렌식마크를 검출하여 유통경로 추적이 가능하도록 하는 방식을 제안한다. 단계마다 저작권 및 사용자 정보를 포함한 포렌식마크를 삽입해야 하므로 대용량의 정보 삽입이 필요하고, 또 단계마다 삽입된 정보들 사이에 신호간섭이 발생하지 않도록 하여야 정확한 검출이 가능하다. 제안방식은 포렌식마크로부터 디지털 홀로그램을 생성하여 DWT-SVD 도메인에 삽입하는 방식으로 다단계 불법유통 추적이 가능하도록 구성하였다. 대용량 정보 삽입을 구현하기 위하여 포렌식마크로부터 비축홀로그램(Off-axis Hologram)을 생성하고 단계별 유통추적이 가능하도록 홀로그램을 DWT(Discrete Wavelet Transform)도메인의 HL, LH, HH band에 삽입하여 신호간섭을 줄였다. 또 SVD(Singular Value Decomposition)를 홀로그램이 삽입된 신호에 적용하여 단계별 검출성능 및 안전성을 향상시켰다. 실험결과 각 단계별로 저작권 정보 및 사용자 정보로 활용이 가능한 128bit의 포렌식마크 삽입이 가능하여 3단계 배포에 총 384bit를 삽입하고 단계별로 정확한 검출이 이루어졌으며 JPEG압축에도 강인한 것으로 나타났다.
본 논문은 다단계 불법유통 추적을 위하여 배포단계 마다 포렌식마크를 삽입하고 불법 유통시 삽입된 포렌식마크를 검출하여 유통경로 추적이 가능하도록 하는 방식을 제안한다. 단계마다 저작권 및 사용자 정보를 포함한 포렌식마크를 삽입해야 하므로 대용량의 정보 삽입이 필요하고, 또 단계마다 삽입된 정보들 사이에 신호간섭이 발생하지 않도록 하여야 정확한 검출이 가능하다. 제안방식은 포렌식마크로부터 디지털 홀로그램을 생성하여 DWT-SVD 도메인에 삽입하는 방식으로 다단계 불법유통 추적이 가능하도록 구성하였다. 대용량 정보 삽입을 구현하기 위하여 포렌식마크로부터 비축홀로그램(Off-axis Hologram)을 생성하고 단계별 유통추적이 가능하도록 홀로그램을 DWT(Discrete Wavelet Transform)도메인의 HL, LH, HH band에 삽입하여 신호간섭을 줄였다. 또 SVD(Singular Value Decomposition)를 홀로그램이 삽입된 신호에 적용하여 단계별 검출성능 및 안전성을 향상시켰다. 실험결과 각 단계별로 저작권 정보 및 사용자 정보로 활용이 가능한 128bit의 포렌식마크 삽입이 가능하여 3단계 배포에 총 384bit를 삽입하고 단계별로 정확한 검출이 이루어졌으며 JPEG압축에도 강인한 것으로 나타났다.
In this paper, we proposed a forensic mark algorithm which can embed the distributor's information at each distribution step to trace the illegal distribution path. For this purpose, the algorithm has to have the high capacity payload for embedding the copyright and user information at each step, an...
In this paper, we proposed a forensic mark algorithm which can embed the distributor's information at each distribution step to trace the illegal distribution path. For this purpose, the algorithm has to have the high capacity payload for embedding the copyright and user information at each step, and the embedded information at a step should not interfere with the information at other step. The proposed algorithm can trace the multilevel distribution because the forensic mark is generated by digital hologram and embedded in the DWT-SVD domain. For the high capacity embedding, the off-axis hologram is generated from the forensic mark and the hologram is embedded in the HL, LH, HH bands of the DWT to reduce the signal interference. The SVD which is applied the holographic signal enhanced the detection performance and the safety of the forensic mark algorithm. As the test results, this algorithm was able to embed 128bits information for the copyright and user information at each step. In this paper, we can embed total 384bits information for 3 steps and the algorithm is also robust to the JPEG compression.
In this paper, we proposed a forensic mark algorithm which can embed the distributor's information at each distribution step to trace the illegal distribution path. For this purpose, the algorithm has to have the high capacity payload for embedding the copyright and user information at each step, and the embedded information at a step should not interfere with the information at other step. The proposed algorithm can trace the multilevel distribution because the forensic mark is generated by digital hologram and embedded in the DWT-SVD domain. For the high capacity embedding, the off-axis hologram is generated from the forensic mark and the hologram is embedded in the HL, LH, HH bands of the DWT to reduce the signal interference. The SVD which is applied the holographic signal enhanced the detection performance and the safety of the forensic mark algorithm. As the test results, this algorithm was able to embed 128bits information for the copyright and user information at each step. In this paper, we can embed total 384bits information for 3 steps and the algorithm is also robust to the JPEG compression.
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문제 정의
본 논문은 불법유통 콘텐츠를 추적하기 위하여 다단계 배포시 포렌식마크를 삽입하고 유통단계에서 포렌식 마크 검출을 통하여 유통경로와 배포자를 추적하는 효과적인 방법을 제안하였다. 포렌식 마크 간의 신호간섭을 줄여 다단계로 삽입하고 검출하기 위하여 DWT 도메인을 선택하였으며 다단계 삽입으로 많은 삽입정보를 필요로 하는 부분을 감안하여 포렌식마크를 비축흘로그램으로 생성하여 삽입하였다.
제안 방법
또 기존의 홀로그램을 이용한 워터마킹 기법时仞들은 다단계 삽입을 고려하지 않고 홀로그래피 워터마크를 공간도메인이나 단순주파수 도메인에 삽입하는 방식을 취하여 단계별 검출성능 또는 안전성 측면에서 개선이 필요하다 이를 위하여 본 논문에서는 비축홀로그램 (Off-axis Hologram)을 이용하여 삽입용량을 대폭 늘였고, DWT도메인에 홀로그램을 삽입함으로써 다단계 삽입과 검출이 가능하도록 하였다. 또 SVD를 홀로그램이 삽입된 신호에 적용함으로써 검출성능을 효과적으로 향상시켰으며 더욱 많은 정보 삽입이 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제안하는 포렌식 마크는 저작권 정보나 구매자 정보뿐만 아니라 사용자의 생체정보나 2차원 바코드와 같은 다양한 형태의 정보로 구성하는 것이 가능하다.
DWT나 SVD도메인에서 상관도 검출기법으로 다단계 삽입과 검출을 수행할 수 있으나 삽입할 수 있는 정보량이 적고 삽입 정보량을 늘이기 위하여 직교성을 갖는 Random Sequence 크기를 줄일 경우 검출 성능을 저하시켜 검출이 제대로 이루어지지 못하며 다양한 기하학적 변형에 강인하지 못하는 등 단점이 있다. 또 기존의 홀로그램을 이용한 워터마킹 기법时仞들은 다단계 삽입을 고려하지 않고 홀로그래피 워터마크를 공간도메인이나 단순주파수 도메인에 삽입하는 방식을 취하여 단계별 검출성능 또는 안전성 측면에서 개선이 필요하다 이를 위하여 본 논문에서는 비축홀로그램 (Off-axis Hologram)을 이용하여 삽입용량을 대폭 늘였고, DWT도메인에 홀로그램을 삽입함으로써 다단계 삽입과 검출이 가능하도록 하였다. 또 SVD를 홀로그램이 삽입된 신호에 적용함으로써 검출성능을 효과적으로 향상시켰으며 더욱 많은 정보 삽입이 가능하도록 하였다.
생성하였다. 또 다단계 삽입과 검출에 따른 변환과 신호간섭 그리고 압축 등 변형으로 인한 Bit error에 대비하여 Binary innage는 삽입정보 Ibit를 인접된 4개의 픽셀로 표현하였다. 그림 4의 왼쪽 블록패턴이 1 bit 삽입을 의미하고 오른쪽이 0 bit 삽입을 의미한다.
포렌식 마크 간의 신호간섭을 줄여 다단계로 삽입하고 검출하기 위하여 DWT 도메인을 선택하였으며 다단계 삽입으로 많은 삽입정보를 필요로 하는 부분을 감안하여 포렌식마크를 비축흘로그램으로 생성하여 삽입하였다. 또 알고리즘의 안전성과 검출성능을 고려하여 SVD 행렬분해 기법을 적용하였다.
포렌식 마크 간의 신호간섭을 줄여 다단계로 삽입하고 검출하기 위하여 DWT 도메인을 선택하였으며 다단계 삽입으로 많은 삽입정보를 필요로 하는 부분을 감안하여 포렌식마크를 비축흘로그램으로 생성하여 삽입하였다. 또 알고리즘의 안전성과 검출성능을 고려하여 SVD 행렬분해 기법을 적용하였다.
그림 4의 왼쪽 블록패턴이 1 bit 삽입을 의미하고 오른쪽이 0 bit 삽입을 의미한다. 흰색 블록의 픽셀 값은 0.7(0.7x255=178.5)이고 검출시 대각 픽셀 값이 임계치 이상일 경우 정확한 검출이 이루어지도록 설정하였다.
대상 데이터
본 논문에서는 128bit의 포렌식마크 정보를 랜덤하게 생성하고 0 bit와 1 bit의 블록패턴에 따라 이 정보로 32x16 binary image를 구성하여 사용하였다. 그림 5는 128bit의 포렌식마크 정보에 의해 생성된 binary image와 이 binary image를 홀로그램으로 변환한 결과를 보여준다.
본 논문의 실험에서는 512x512 표준 Gray image를 원본 영상으로 흘로그램 삽입에 사용하였으며 포렌식마크 정보는 binary image로 표현하여 홀로그램으로 생성하였다. 또 다단계 삽입과 검출에 따른 변환과 신호간섭 그리고 압축 등 변형으로 인한 Bit error에 대비하여 Binary innage는 삽입정보 Ibit를 인접된 4개의 픽셀로 표현하였다.
이론/모형
Sverdlov"-闰 등은 DWT(Discrete Wavelet Transform) 나 SVD(Singular Value Decomposition) 도메인에서 워터마크를 삽입하는 다양한 방법들을 제안하고 있으나 대부분 유통추적을 위한 다단계 삽입검출이나 대용량에 초점을 맞추어진 것이 아니라 기하학적 변형이나 손실압축 등 공격에 대한 강인성에 중점을 두고 있다. Nobukatsi舟는 워터마킹 삽입 방법의 하나로 광학 분야에서 사용되는 홀로그래피 기술을 사용하였다. 흘로그래피를 이용한 워터마킹 기법은 삽입하고자 하는 워터마크 정보로부터 홀로그램을 생성하여 이를 푸리에 변환을 거쳐 원본 이미지에 덮어 씀으로써 워터마크가 삽입된다.
성능/효과
오른쪽은 2x2 블록 패턴이 잘 보이도록 왼쪽의 검출 이미지를 확대한 결과이다. 3개의 subband에서 총 128x3=384bit의 정보삽입이 이루어졌으며 PSNR=40.14dB로 나타났다.
또 SVD를 홀로그램이 삽입된 신호에 적용함으로써 검출성능을 효과적으로 향상시켰으며 더욱 많은 정보 삽입이 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제안하는 포렌식 마크는 저작권 정보나 구매자 정보뿐만 아니라 사용자의 생체정보나 2차원 바코드와 같은 다양한 형태의 정보로 구성하는 것이 가능하다.
워터마킹 된 신호에 식(2)의 복원파를 곱한 후 역푸리에 변환시키면 삽입된 멀티비트 정보를 추출 할 수 있다. 비축홀로그램을 사용함으로써 실상과 허상을 분리하여 멀티비트 정보가 동시에 추출되는 것을 방지하였다.
실험결과 단계마다 128bit의 정보 삽입이 가능하여 2레벨 DWT의 HL, LH, HH band에 삽입시 3 단계에 최대 384bit 정보를 삽입할 수 있다. 홀로그램은 Rotation, Cropping, Scale 등 기하학적 변형에 강인한 특성을 갖고 있다.
실험에 따르면 상관도 방식으로는 band 당 16bit 의 정보만 삽입이 가능하여 삽입용량 측면에서는 제안방식의 1/8 수준인 것으로 나타났다. 표1은 상관도 검출방식과 제안방식의 항목별 비교로 제안방식이 상관도 방식에 비하여 삽입용량, 검출성능, 안전성 등 면에서 우수함을 보여준다
후속연구
홀로그램은 Rotation, Cropping, Scale 등 기하학적 변형에 강인한 특성을 갖고 있다. 향후 추가 정보삽입이 가능한 범위 내에서 공간 도메인에 홀로그램을 추가로 삽입하여 이러한 변형에 강인한 방안을 구현하는 것이 필요하다.
참고문헌 (9)
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