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파워마스크를 이용한 영상 핑거프린트 정합 성능 개선
Improving Image Fingerprint Matching Accuracy Based on a Power Mask 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.23 no.1, 2020년, pp.8 - 14  

서진수 (Dept. of Electrical Eng., Gangneung-Wonju National University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For a reliable fingerprinting system, improving fingerprint matching accuracy is crucial. In this paper, we try to improve a binary image fingerprint matching performance by utilizing auxiliary information, power mask, which is obtained while constructing fingerprint DB. The power mask is an expecte...

주제어

표/그림 (6)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 파워 마스크를 이진화하더라도 파워 마스크를 저장하기 위해서 필요한 저장 공간이 핑거프린트 저장 공간의 크기와 같게 된다. 본 논문에서는 영상의 인접 픽셀들 간의 상관도가 높다는 특성을 활용하여 저장해야하는 파워 마스크의 크기를 줄이는 방법을 제안한다. 공개된 영상 데이터셋에 다양한 왜곡을 가한 후 핑거프린트 정합 실험을 수행하여, 파워 마스크를 통해서 오인식률을 1/3 이상 줄일 수 있음을 확인하였다.
  • 파워 마스크는 핑거프린트 추출 과정에서 구해지며, 이진화하여 핑거프린트와 같이 데이터베이스에 저장한다. 본 논문에서는 파워 마스크를 위한 저장 공간을 줄이기 위해서, 영상의 공간적 상관도를 이용하여 부표본화된 파워 마스크를 추출하는 방법을 제안하였다. 다양한 영상 변형들에 대한 실험을 통해서 파워 마스크가 핑거프린트의 정합 성능을 제고함을 보였고, 부표본화된 파워 마스크가 데이터베이스 저장에 필요한 공간을 줄이는데 효과적임을 확인하였다.
  • 이를 반영하여 최근 핑거프린트 추출이 아닌 정합 방법을 개선하여 식별 성능을 제고하는 방법들에 대한 연구들이 시도되었으며, 파워 마스크 방법 [7], 비대칭 정합 방법 [8, 9] 등이 제안되었다. 본 논문은 오디오 핑거프린팅에 적용되었던 파워 마스크를 영상 핑거프린트 정합 성능 제고에 활용하는 방안에 대하여 다룬다. 파워 마스크는 원본 콘텐츠로부터 핑거프린트를 추출하여 데이터베이스화하는 과정에서 얻은 정보를 활용하여 각 핑거프린트 비트의 예측 강인도를 추정한 것이다.
  • 본 논문은 파워 마스크 기반 영상 핑거프린트 정합에 관한 연구이다. 파워 마스크를 영상 핑거프린팅에 적용하고, 파워 마스크 크기를 줄이는 방법을 제안하였다.

가설 설정

  • 따라서 U의 크기 정보는 손실되며, 이러한 정보 손실을 정합에서 보완하기 위해서 파워 마스크가 제안되었다 [7]. 파워 마스크 방법은 U의 크기 가 클수록 부호를 변경하기 위해서 많은 변형을 가해야한다고 가정하고, U의 크기 값을 예측 강인도로 사용한다. 즉, 예측 강인도인 |U[n,m]|의 값들을 크기 순으로 내림차순으로 정렬하고, 크기순으로 큰 T개 의 값을 가지는 비트의 위치를 구한다.
  • 따라서 예측 강인도인 |U[n,m]| 을 가로축과 세로축 모두 1/R로 부표본화하여 (N/R) ×(M/R) 크기의 예측 강인도를 얻고, 부표본화된 예측 강인도를 크기값 순서로 나열하고 크기가 큰 T/R 2 개는 파워 마스크 값을 1로, 나머지 위치인 (NM-T)/R2 개는 파워 마스크 값을 0으로 하여 이진 파워마스크를 구한다. 편의상 본 논문에서 N과 M은 R로 나누어진다고 가정한다. 이렇게 하면 N×M 파 워 마스크 P를 (N/R)×(M/R) 파워 마스크 PR로 바꾸어 저장 공간을 줄일 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영상 핑거프린트 추출 및 정합 때 고려할 점은 무엇인가? 콘 텐츠 식별에 사용되는 핑거프린트는 간결하면서도 다양한 변환에 대한 강인성을 가지고, 서로 다른 콘텐츠에 대해 차별성을 줄 수 있어야한다 [1]. 따라서 영상 핑거프린트 추출 및 정합은 간결성, 강인성, 차별성을 두루 고려하여 설계하여야 한다. 영상 핑거프린트의 형태는 실수와 이진수 값의 형태를 가질 수 있으며, 본 논문에서는 이진수 형태의 핑거프린트만을 고려한다.
콘텐츠 식별은 무엇인가? 방대한 양의 디지털 영상을 대상으로 영상 추천, 영상 데이터베이스 관리, 저작권 보호 등을 빠르고 신뢰성 있게 제공해 줄 수 있는 검색 서비스의 필요성이 커지고 있으며, 콘텐츠 식별 기술인 핑거프린팅은 검색 서비스를 위한 핵심 기술이다 [1-3]. 콘텐츠 식별은 생체 식별에서 사람의 지문, 홍채 등을 이용하여 그 사람을 인식하는 것처럼 콘텐츠의 특징을 이용하여 해당 콘텐츠를 식별하는 기술을 말한다. 이 때 사용되는 특징을 핑거프린트(fingerprint) 또는 해시(hash)라고 부른다.
콘텐츠 식별 과정에서 사용되는 특징을 무엇이라 하는가? 콘텐츠 식별은 생체 식별에서 사람의 지문, 홍채 등을 이용하여 그 사람을 인식하는 것처럼 콘텐츠의 특징을 이용하여 해당 콘텐츠를 식별하는 기술을 말한다. 이 때 사용되는 특징을 핑거프린트(fingerprint) 또는 해시(hash)라고 부른다. Fig.
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참고문헌 (11)

  1. J. Seo, T. Kalker, J. Haitsma, and C. Yoo, "A Robust Image Fingerprinting System Using the Radon Transform," Signal Processing: Image Communication, Vol. 19, No. 4, pp. 325-339, 2004. 

  2. X. Nie, X. Li, Y. Chai, C. Cui, X. Xi, Y. Yin, et. al., "Robust Image Fingerprinting Based on Feature Point Relationship Mining," IEEE Transactions on Information Forensics and Security, Vol. 13, No. 6, pp. 1509-1523, 2018. 

  3. M. Kim, M. Park, and H. Kim, "Automatic Music Summarization Method by Using the Bit Error Rate of the Audio Fingerprint and a System Thereof," Journal of Korea Multimedia Society, Vol. 16, No. 4, pp. 453-463, 2013. 

  4. R. Venkatesan, S.M. Koon, M.H. Jakubowski, and P. Moulin, "Robust Image Hashing," Proceeding of International Conference on Image Processing, pp. 664-666, 2000. 

  5. Y. Li and L. Guo, "Robust Image Fingerprinting via Distortion-resistant Sparse Coding," IEEE Signal Processing Letters, Vol. 25, No. 1, pp. 140-144, 2018. 

  6. Z. Tang, L. Chen, X. Zhang, and S. Zhang, "Robust Image Hashing with Tensor Decomposition," IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, Vol. 31, No. 3, pp. 549-560, 2019. 

  7. B. Coover and J. Han, "A Power Mask Based Audio Fingerprint," Proceeding of International Conference on Acoustic, Speech and Signal Processing, pp. 1394-1398, 2014. 

  8. J. Seo, "An Asymmetric Matching Method for a Robust Binary Audio Fingerprinting," IEEE Signal Processing Letters, Vol. 21, No. 7, pp. 844-847, 2014. 

  9. J. Seo, "Perceptual Bound-based Asymmetric Image Hash Matching Method," J ournal of Korea Multimedia Society, Vol. 20, No. 10, pp. 1619-1627, 2017. 

  10. A. Varna, A. Swaminathan, and M. Wu, "A Decision Theoretic Framework for Analyzing Binary Hash-based Content Identification Systems," Proceeding of ACM Workshop on Digital Rights Management, pp. 67-76, 2008. 

  11. S. Mallat, "A Theory for Multiresolution Signal Decomposition: the Wavelet Representation," IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 11, No. 7, pp. 674-693, 1989. 

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