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        H.264/AVC Main Profile을 위한 CABAC-기반의 블라인드 워터마킹 알고리즘

        서영호,최현준,이창열,김동욱,Seo, Young-Ho,Choi, Hyun-Jun,Lee, Chang-Yeul,Kim, Dong-Wook 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.2C

        본 논문에서는 동영상 압축 기술인 MPEG-4 Part 10 H.264/AVC의 main profile에서 사용되는 엔트로피 코더인 CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coder)을 이용하여 워터마크를 삽입하고 추출하는 방법을 제안한다. 제안한 알고리즘은 워터마크 삽입을 위한 블록과 계수는 CABAC의 주변 블록 및 주변 계수와의 관계에서 추출된 컨텍스트(context)를 기반으로 선정한다. 이렇게 선별된 계수는 그 절대값과 삽입할 워터마크에 따라 원 계수를 그대로 유지하거나 LSB(Least Significant Bit) 만을 치환하는 방법으로 워터마크를 삽입한다. 따라서 공격자가 워터마크 삽입위치를 판별하기 어렵고, DC계수에 인접 계수들에 워터마크를 삽입함으로써 그 강인성(Robustness)을 만족할 수 있다. 여러 종류 및 강도의 공격을 가한 후 워터마크를 추출했을 때 최대 에러율이 5% 정도로 높은 강인성을 보였다. 또한 제안한 알고리즘은 CABAC 엔트로피 코딩 과정에서 컨텍스트 추출과정 및 이진화과정 수행 중에 워터마크를 삽입하므로, 하드웨어 구현을 고려했을 시에 워터마크 삽입을 위한 위치선정 및 계수선정에 필요한 별도의 연산 과정이 매우 적은 것이 특징이다. 따라서 이 방법은 비디오를 획득한 후 곧바로 압축하여야 하는 응용분야에서 매우 유용하게 사용될 것이라 기대된다. This paper proposed a watermark embedding/extracting method using CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding) which is the entropy encoder for the main profile of MPEG-4 Part 10 H.264/AVC. This algorithm selects the blocks and the coefficients in a block on the bases of the contexts extracted from the relationship to the adjacent blocks and coefficients. A watermark bit is embedded without any modification of coefficient or with replacing the LSB(Least Significant Bit) of the coefficient with a watermark bit by considering both the absolute value of the selected coefficient and the watermark bit. Therefore, it makes it hard for an attacker to find out the watermarked locations. By selecting a few coefficients near the DC coefficient according to the contexts, this algorithm satisfies the robustness requirement. From the results from experiments with various kinds and various strengths of attacks the maximum error ratio of the extracted watermark was 5.02% in maximum, which makes certain that the proposed algorithm has very high level of robustness. Because it embeds the watermark during the context modeling and binarization process of CABAC, the additional amount of calculation for locating and selecting the coefficients to embed watermark is very small. Consequently, it is highly expected that it is very useful in the application area that the video must be compressed right after acquisition.

      • 양자화기의 편의이동에 의한 적응적인 블라인드 워터마킹 기술

        서영호,최현준,최순영,이창열,김동욱,Seo Young-Ho,Choi Hyun-Joon,Choi Soon-Young,Lee Chang-Yeul,Kim Dong-Wook 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.2

        본 논문에서는 영상압축 표준 방식인 PEG과 JPEG2000등에서 사용하는 양자화 방식인 스칼라(Scalar) 양자화기의 특성을 이용한 블라인드 워터마킹 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 손실 압축 기술인 양자화로 인한 워터마크의 손실을 막기 위해 워터마크에 따라 양자화 인덱스를 선택하는 방법을 사용하였다. 따라서 워터마크 삽입을 위한 별도의 과정 없이 양자화 과정 중에 워터마크가 삽입되고 적용 분야에 따른 양자화기의 특성을 이용하므로 영상에 적응적이다. 알고리즘의 안정성을 높이기 위하여 LFSR(Linear feedback shift register)을 사용하여 워터마크를 재배열하였으며, 워터마크의 삽입 과정에서도 LFSR을 사용하여 삽입위치를 은닉하였다. 따라서 추출 시에 양자화 인덱스와 양자화기의 정보에 의해 원 영상 없이 워터마크의 추출이 가능하며, LFSR의 초기치를 아는 소유자만이 추출 및 판독이 가능하다. 삽입되는 워터마크는 시각적으로 인지할 수 있는 특정 로고 형태의 2진 영상을 사용하였다. 본 논문에서 제안한 기법은 JPEG과 PEG2000에 적용하여 워터마킹의 요구조건인 강인성(Robustness)과 비인지성(Imperceptibility)을 실험하였으며, 각 공격에 대하여 최대 $5.7\%$정도의 오차율(Error ratio)을 얻었다. 또한 기존의 방법과 비교한 실험에서도 PEG과 JPEG2000의 각 공격에 대해 약 4-5배정도의 우수한 오차 특성을 보여주고 있다. In this paper, we proposed a blind watermarking algerian to use characteristics of a scalar quantizer which is the recommended in the JPEG2000 and JPEG. The proposed algorithm shifts a quantization index according to the value of each watermark bit to prevent losing the watermark information during the compression by quantization. Therefore, the watermark is embedded during the process of quantization, not an additional process for watermarking, and is adaptively applied as a assigned quantizer according application areas. Before embedding process, a LFSR(Linear feedback shift register) rearranged the watermark for the security of the watermark itself and in the embedding process, a LFSR is used to hide the watermarking positions. Therefore the embedded watermark can he extracted by only the owner who knows the initial value of LFSR without the original image. The visual recognizable pattern such as a binary image was used as the watermark. The experimental results showed that the proposed algerian satisfies the robustness and imperceptibility corresponding to the major requirement of watermarking. The results showed the largest error rate to be $5.7\%$ for attack. The experimental result which compares the proposed algorithm with the Mohamed algorithm showed that the proposed algorithm was better than it, exactly $4\~5$ times for the attacks of JPEG and JPEG2000.

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