웨이블릿 기반 이미지 핑거프린팅 기법에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 다중 비트로 구성된 핑거프린트를 웨이블릿 변환 영역에서 삽입하고 기하학적인 변형과 손실 압축 후에도 추출 가능한 이미지 핑거프린팅에 대해 기술한다. 기존의 강성 워터마킹 기법들의 경우 필터링, 압축과 같은 일반적인 왜곡과 회전, 크기변화, 이동, 절삭과 같은 기하학적 변형 양쪽 모두에 대해 강인하지 못하였다. 따라서 기하학적 변형을 고려하여 개발된 워터마킹 알고리즘의 경우에는 필터링과 JPEG/JPEG2000과 같은 손실 압축 등에 취약한 단점이 있었으며, 특히 손실 압축 등에 강인하기 위해 DWT를 포함한 주파수 영역 기반 워터마킹 기법들은 필터링과 압축, 잡음 등에 대해서는 우수한 강인성을 보이나 기하학적 변형에 대해서는 여전히 워터마크 검출에 어려움을 겪고 있다. 자기상관함수 기반의 기존 워터마킹 기법들은 주기적인 피크 패턴을 이용하여 이미지에 가해진 기하학적 변형을 추정하였다. 일반적으로 주파수 영역 기반 워터마킹 기법이 공간 영역 기법에 비하여 강인성 측면에서 보다 나은 것으로 알려져 있으나 자기상관기반 워터마킹은 특수한 검출 방법 때문에 워터마크 삽입 및 검출이 공간영역에 한정되어 연구되어 왔다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 웨이블릿 변환 영역에서 주기적인 핑거프린트를 삽입하고, 공간영역에서 주기적인 자기상관함수 피크를 검출할 수 있음을 보이고 웨이블릿 변환 영역에서의 구체적인 핑거프린트 삽입 및 추출 방법을 제안하였다. 또한 본 논문에서는 구매자 ID와 같은 다중 비트의 사용자 정보를 핑거프린트 신호로 변경하여 삽입하는 방법과 웨이블릿 변환 영역에서의 새로운 HVS 적용 기법을 통해 비가시성을 높이면서 주파수 변환 영역 워터마킹의 장점인 손실 압축에 대한 강인성까지 확보할 수 있었다.
웨이블릿 변환 영역에서의 자기상관함수 기반 워터마킹 기법의 또 한가지 문제점은 이미지의 기하학적 이동에 대한 문제이다. 웨이블릿 변환을 포함한 대부분의 주파수 변환에서는 이미지의 기하학적 이동에 따라 그 변환 결과가 다르게 나타나기 때문에 워터마크 검출을 위해서는 모든 가능한 이미지 이동에 대하여 웨이블릿 변환을 취해야만 하며 이는 많은 연산 량을 필요로 한다. 본 논문에서는 기하학적 이동 후 핑거프린트 추출을 위해 별도의 동기 신호를 추가로 웨이블릿 변환 영역에 삽입하였으며, 이를 이용한 이미지의 기하학적 이동을 추정하는 것이 가능함을 보였다. 또한 회전, 크기 변화, 이동, 절삭과 같은 기하학적 변형에 대해 짧은 계산 시간 내에 삽입한 다중 비트의 핑거프린트를 올바르게 추출하였으며, 기존 방법들에 비해 대부분의 이미지 변형에 대해 보다 강인함을 실험을 통하여 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 관련 연구 6
• 2.1. 연성 워터마킹 기법 7
• 2.2. 강성 워터마킹 기법 10
• 3. 제안하는 핑거프린팅 기법 28
• 3.1. 핑거프린트 삽입 29
• 3.1.1. 핑거프린트 메시지 변조 30
• 3.1.2. HVS 33
• 3.1.3. ACF 기반 핑거프린트 반복 삽입 37
• 3.2. 핑거프린트 추출 40
• 3.2.1. 원본 신호 예측 42
• 3.2.2. 기하학적 변형 보정 44
• 3.2.3. 핑거프린트 추출을 통한 메시지 복조 방법 51
• 4. 구현 및 실험 결과 53
• 4.1. 실험 환경 53
• 4.2. 핑거프린트 삽입 결과 56
• 4.3. 실험 결과 및 성능 비교 58
• 5. 결론 및 향후 연구 67
• 참고문헌 70
• ABSTRACT 76