가상 광학에 기반한 강인한 디지털 워터마킹 = A Robust Digital Watermarking based on Virtual Optics

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, we propose a novel digital watermarking method by virtual optics which secures multimedia information such as images, videos and sounds. To secure the multimedia data, we use Fresnel transform which describes the diffraction phenomena of the waves. Also, this method attaches the random phase function to Fresnel transform so that original image and watermark image would be gaussian random vectors. The complex numbers of watermark by Fresnel transform are separated the real part and the imaginary part. The former is embedded in original image as a encoding key imperceptibly and the latter is used for detecting the watermark as a decoding key. This method for digital watermarking ensures that watermark can be successfully registered and extracted from the watermarked image. Further, it provides the robustness to signal processing operation and geometric distortion and proves the strong resilience against cropping attack. The performance evaluation of the experiment is carried out with PSNR, and the numerical simulation results show the efficiency of the proposed method.

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 가상 광학 이론에 기반한 멀티미디어 정보를 보호하는 새로운 워터마킹 방법을 제안한다. 멀티미디어 데이터 보안을 위해 파동의 회절 현상을 설명하는 프레넬 변환을 이용하며, 원 영상과 삽입될 워터마크 영상을 가우시안 랜덤 벡터로 구성하기 위해 랜덤 위상 함수를 적용한다. 워터마크 영상의 프레넬 변환으로 얻은 허수부와 실수부를 분리하여 허수부는 원 영상에 인코딩 키로 삽입하여 워터마크를 감지할 수 없도록 하며, 실수부는 디코딩 키로 워터마킹된 영상으로부터 워터마크를 검출하기 위해 사용한다. 제안하는 디지털 워터마킹 방법은 워터마크가 성공적으로 삽입되고 복원될 수 있으며, 신호처리 연산 및 기학학적 변환에 강인하고, 절단 공격에도 강한 복원력을 증명한다. 실험의 성능 평가를 위해 PSNR을 사용하였으며, 실험 결과는 제안하는 방법의 유효성을 보여준다.

참고문헌 (Reference)

1 신창목, "컴퓨터 형성 홀로그램과 광전자적 추출 알고리즘을 이용한 디지털 워터마킹 방법" 한국광학회 17 (17): 31-37, 2006

2 김병열, "이진 위상 홀로그램과 광학적 간섭계를 이용한 디지털 워터마킹" 한국광학회 14 (14): 377-382, 2003

3 B. Javidi, "Three-dimensional object recognition by use of digital holography" 25 (25): 610-612, 2000

4 N. Pandy, "Speed up of Fresnel transformss for digital holography using precomputed chirp and GPU processing" 7442 : 1-11, 2009

5 I. J. Cox, "Secure Spread Spectrum Watermarking for Multimedia" 6 (6): 1673-1687, 1997

6 N.C.Gallagher, "Optimum quantization in digital holography" 17 : 109-115, 1978

7 Y. Aoki, "Fresnel Transform of Images for Appication to Watermarking" 84 (84): 2001

8 H. Kim, "Encryption of digital hologram of 3-D object by virtual optics" 12 (12): 4912-4921, 2004

9 T. J. Naughton, "Compression of digital holograms for threedimensional object reconstruction and recognition" 41 (41): 4124-4132, 2002