가역 워터마킹을 이용한 구간 단위 오디오 무결성 인증 알고리즘

여동규,이해연,Yeo, Dong-Gyu,Lee, Hae-Yeoun 한국정보처리학회 2012 정보처리학회논문지B Vol.19 No.1

콘텐츠의 인증을 위한 기존의 오디오 워터마킹 연구들은 워터마크의 제거 후에 원본 복원이 불가능한 것이 많다. 가역 워터마킹 기법은 고신뢰성의 오디오 콘텐츠가 요구되는 응용분야에서 오디오 데이터의 무결성을 인증하기 위한 효과적인 방법으로 적용될 수 있다. 가역 워터마킹 기법은 디지털 콘텐츠에 지각적 투명성을 유지하며 워터마크를 삽입한 후, 이를 아무런 손상없이 원본 상태로 복원할 수 있게 한다. 본 논문에서는 악의적인 위변조를 탐지하는 구간 단위의 오디오 무결성 인증 알고리즘을 제안하며, 완전한 가역성을 제공하기 위하여 차이값 히스토그램 기반 가역 워터마킹 기법을 사용한다. 전체에 대해서 한 번의 인증이 아닌 부분적인 인증을 위하여 오디오를 구간 단위로 분할하여 인증 정보를 삽입하며, 무결성 인증 또한 구간 단위로 수행된다. 다양한 실험 데이터들에 대하여 비교 분석한 실험 결과에 따르면 제안한 알고리즘은 완전한 가역성과 함께 낮은 왜곡을 유지하면서도 99% 이상의 높은 인증률을 얻을 수 있었다. Many audio watermarking researches which have been adapted to authenticate contents can not recover the original media after watermark removal. Therefore, reversible watermarking can be regarded as an effective method to ensure the integrity of audio data in the applications requiring high-confidential audio contents. Reversible watermarking inserts watermark into digital media in such a way that perceptual transparency is preserved, which enables the restoration of the original media from the watermarked one without any loss of media quality. This paper presents a new interval-based audio integrity authentication algorithm which can detect malicious tampering. To provide complete reversibility, we used differential histogram-based reversible watermarking. To authenticate audio in parts, not the entire audio at once, the proposed algorithm processes audio by dividing into intervals and the confirmation of the authentication is carried out in each interval. Through experiments using multiple kinds of test data, we prove that the presented algorithm provides over 99% authenticating rate, complete reversibility, and higher perceptual quality, while maintaining the induced-distortion low.

차이값 히스토그램 기반 가역 워터마킹의 행열 교차 스캐닝을 통한 성능 향상 기법

여동규,이해연,김병만,Yeo, Dong-Gyu,Lee, Hae-Yeoun,Kim, Byeong-Man 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지B Vol.18 No.1

가역 워터마킹 기법은 디지털 콘텐츠에 지각적 투명성을 유지하며 워터마크를 삽입한 후, 이를 아무런 손상없이 원본 상태로 복원할 수 있는 메시지 은닉 수단으로서 높은 품질과 높은 삽입용량이 요구되는 분야에서 다양하게 이용되어질 수 있다. 본 논문에서는 차이값 히스토그램 기반의 가역 워터마킹에서 응용분야의 요구에 맞게 높은 삽입용량을 제공하기 위한 효율적인 반복삽입 알고리즘을 제안한다. 제안한 방법에서는 메시지가 삽입된 영상에 대하여 반복삽입할 때, 지역성을 최대한 활용하기 위하여 행열 교차 스캐닝 방법을 이용하였다. 다양한 영상들에 대하여 비교 분석한 실험 결과에 따르면 제안한 알고리즘은 완전한 가역성과 함께 낮은 왜곡을 유지하면서도 효율적인 반복삽입을 통한 높은 삽입용량을 얻을 수 있었다. Reversible watermarking inserts watermark into digital media in such a way that visual transparency is preserved, which enables the restoration of the original media from the watermarked one without any loss of media quality. It has various applications, where high capacity and high visual quality are major requirements. This paper presents a new effective multi-round embedding scheme for the differential histogram-based reversible watermarking that satisfies high capacity requirements of the application. The proposed technique exploits the row-column cross scanning to fully utilize the locality of images when multi-round embedding phase to the message inserted image. Through experiments using multiple kinds of test images, we prove that the presented algorithm provides 100% reversibility, effectiveness of multi-round embedding, and higher visual quality, while maintaining the induced-distortion low.

차이값 히스토그램 기반 가역 워터마킹을 이용한 블록 단위 영상 인증 알고리즘

여동규,이해연,Yeo, Dong-Gyu,Lee, Hae-Yeoun 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지B Vol.18 No.6

위변조되지 않은 고신뢰성의 영상이 요구되는 서비스에서 무결성을 인증하기위하여 가역 워터마킹 기법이 유용하게 적용될 수 있다. 콘텐츠의 인증을 위한 기존의 연구들은 워터마크의 제거후에 원본 복원이 불가능한 것이 많다. 가역 워터마킹 기법은 디지털 콘텐츠에 지각적 투명성을 유지하며 워터마크를 삽입한 후, 이를 아무런 손상없이 원본 상태로 복원할 수 있는 메시지 은닉 수단으로서 높은 품질과 높은 삽입용량이 요구되는 분야에서 다양하게 이용되어질 수 있다. 본 논문에서는 차이값 히스토그램 기반의 가역 워터마킹을 이용하여 영상의 위변조된 영역을 탐지하는 블록단위 인증 알고리즘을 제안한다. 먼저, 영상의 각 블록에 대하여 DCT 계수에 기반하여 영상의 특징값을 추출하고, 사용자의 정보와 결합하여 영상 인증 코드를 생성한다. 생성된 인증코드는 가역 워터마킹을 통하여 콘텐츠 자체에 직접 삽입한다. 이와 같은 영상의 인증을 위해서는 추출된 인증코드와 새로 생성된 인증코드의 비교를 수행한다. 다양한 영상들에 대하여 비교 분석한 실험 결과에 따르면 제안한 알고리즘은 완전한 가역성과 함께 낮은 왜곡을 유지하면서도 97% 이상의 높은 인증률을 얻을 수 있었다. In most applications requiring high-confidential images, reversible watermarking is an effective way to ensure the integrity of images. Many watermarking researches which have been adapted to authenticate contents cannot recover the original image after authentication. However, reversible watermarking inserts the watermark signal into digital contents in such a way that the original contents can be restored without any quality loss while preserving visual quality. To detect malicious tampering, this paper presents a new block-based image authentication algorithm using differential histogram-based reversible watermarking. To generate an authentication code, the DCT-based authentication feature from each image block is extracted and combined with user-specific code. Then, the authentication code is embedded into image itself with reversible watermarking. The image can be authenticated by comparing the extracted code and the newly generated code and restored into the original image. Through experiments using multiple images, we prove that the presented algorithm has achieved over 97% authentication rate with high visual quality and complete reversibility.

가역 워터마킹을 이용한 블록 단위 오디오 인증 알고리즘

여동규 ( Dong-gyu Yeo ),조현우 ( Hyun-wu Jo ),이해연 ( Hae-yeoun Lee ) 한국정보처리학회 2011 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.18 No.2

데이터 은닉 기술은 디지털 콘텐츠에 기밀 정보를 비가시적으로 삽입하는 기술로서, 소유권 증명, 저작권 보호, 방송 모니터링, 콘텐츠 인증 등의 다양한 목적으로 활용되고 있다. 본 논문에서는 오디오 콘텐츠의 무결성을 인증하고 위조 영역을 탐지하기 위한 가역 워터마킹 기반의 블록 단위의 오디오 콘텐츠 인증 기법을 제안한다. 제안한 기법은 오디오를 작은 크기의 블록으로 나누고 각 블록 단위로 워터마크를 삽입하여 무결성 인증을 수행한다. 또한 차이값 히스토그램 기반 가역 워터마킹 알고리즘을 적용함으로써 높은 품질을 유지하면서도 완전한 원본으로의 복원을 가능케 하였다.

차이값 히스토그램 쉬프팅과 오류 예측 보정을 이용한 가역 영상 워터마킹

여동규(Dong-Gyu Yeo),이해연(Hae-Yeoun Lee),김병만(Byeong Man Kim),김경수(Kyung-Su Kim) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.37 No.6

가역 워터마킹 기법은 디지털 콘텐츠에 지각적 투명성을 유지하며 워터마크를 삽입한 후에, 이를 아무런 손상 없이 원본 상태로 복원할 수 있는 메시지 은닉 수단이다. 영상의 품질이 매우 중요한 의학, 군사, 원격측량, 예술작품 분야에서 워터마킹 응용은 영상처리와 분석과정에서 손상 없는 원본이 필요하기 때문에, 메시지를 검출하고 원본으로 복원하는 과정에서 어떠한 손상이라도 허용될 수 없는 완전한 가역성이 보장되어야 한다. 본 논문에서는 영상의 인접한 픽셀들 간의 차이값 히스토그램을 수정하여 메시지를 은닉하는 가역 영상 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 제안한 방법에서는 높은 삽입용량과 지각적 투명성을 만족하기 위해 영상의 인접 픽셀들 간의 높은 유사성 특징을 이용하였다. 또한 오류 예측 보정 기법을 통하여 워터마크 삽입과정에서 발생할 수 있는 오버/언더플로우 문제와 salt-and-pepper 잡음 현상을 방지하였다. 제안한 가역 워터마킹 알고리즘의 성능을 검증하기 위하여 다양한 영상들에 대하여 기존 알고리즘들과 비교 분석하였다. 실험 결과에 따르면 제안한 알고리즘은 완전한 가역성과 함께 낮은 왜곡을 유지하면서도 높은 삽입용량을 얻을 수 있었다. Reversible watermarking inserts watermark into digital media in such a way that visual transparency is preserved and then enables to restore the original media from the marked one without any loss of media quality. This watermarking can be applied to quality-sensitive imaging such as medical imaging, military imaging, remote-sensing imaging, and precious artwork, where the original media should be preserved during image processing and analysis. In this paper, a reversible image watermarking technique that embeds message bits by modifying the differential histogram of adjacent pixels is presented. In order to satisfy both high embedding capacity and visual quality, the proposed technique exploits the fact that adjacent pixels in the image have highly spatial correlation. Also, we prevent overflow/underflow problem and salt-and-pepper artifacts by employing a predicted error compensation scheme. Through experiments using various test images, we prove that the presented technique provides perfect reversibility and high embedding capacity, while maintaining the induceddistortion low.

IGMP에 대한 DoS 공격 취약점 분석 및 최소화 기법

여동규(Dong-Gyu Yeo),오득환(Duk-Whan Oh),김병만(Byeong-Man Kim),김경호(Gyung-Ho Kim) 한국정보과학회 2000 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.27 No.1A

멀티캐스트 전송 필요성이 커지면서 보안에 대한 요구도 높아지게 되었다. 멀티캐스팅 라우터와 호스트간 그룹에 대한 정보를 관리하기 위해 사용되는 IGMP는 자체의 취약점이 있어서 DoS 공격이 가능하다. 본 논문에서는 이러한 IGMP 취약점과 예상되는 DoS 공격 유형을 살펴보고, 취약점 최소화를 위한 방법으로 트래픽 비율 제한 및 새로운 상태와 타이머 사용의 간단하면서도 효과적인 기법을 제안한다. 이를 위하여 라우터에 대한 하나의 상태와 네 가지의 타이머를 새로이 정의하고 동작 특성을 설명한다.

가역 워터마킹 기술을 통한 JPEG 압축 영상의 무결성 인증 알고리즘

조현우,여동규,이해연,Jo, Hyun-Wu,Yeo, Dong-Gyu,Lee, Hae-Yeoun 한국정보처리학회 2012 정보처리학회논문지B Vol.19 No.2

Multimedia contents can be copied and manipulated without quality degradation. Therefore, they are vulnerable to digital forgery and illegal distribution. In these days, with increasing the importance of multimedia security, various multimedia security techniques are studied. In this paper, we propose a content authentication algorithm based on reversible watermarking which supports JPEG compression commonly used for multimedia contents. After splitting image blocks, a specific authentication code for each block is extracted and embedded into the quantized coefficients on JPEG compression which are preserved against lossy processing. At a decoding process, the watermarked JPEG image is authenticated by extracting the embedded code and restored to have the original image quality. To evaluate the performance of the proposed algorithm, we analyzed image quality and compression ratio on various test images. The average PSNR value and compression ratio of the watermarked JPEG image were 33.13dB and 90.65%, respectively, whose difference with the standard JPEG compression were 2.44dB and 1.63%. 멀티미디어 콘텐츠는 디지털 데이터의 특성상 수정과 복제가 쉽고, 이에 따라 불법 유통과 위 변조 등의 문제가 발생할 수 있다. 최근 여러분야에서 멀티미디어 콘텐츠 보안의 중요성이 높아지고 있고, 이러한 기술적 요구에 맞추어 다양한 멀티미디어 콘텐츠 보안 기술이 연구되고 있다. 본 논문에서는 JPEG 압축 표준에서 사용할 수 있는 가역 워터마킹 및 콘텐츠 인증 알고리즘을 제안한다. 영상의 샘플 블록을 이용하여 특징적인 인증 코드를 생성하고, JPEG 압축 과정 중 비손실 과정에서 보존되는 데이터를 이용해 히스토그램 쉬프팅 기법을 이용하여 인증 코드를 삽입한다. 디코딩 과정에서 영상 인증과 동시에 품질을 복원한다. 제안 알고리즘의 성능 평가를 위해 다양한 영상을 대상으로 품질과 압축률을 평가하였다. 삽입된 영상의 PSNR과 압축률은 각각 33.13dB과 90.65%로, 표준 인코딩 영상 대비 2.44dB의 PSNR 차이와 1.63%의 압축률 차이를 보였다.

상황인지 음악추천을 위한 음악 분위기 검출

이종인,여동규,김병만,Lee, Jong-In,Yeo, Dong-Gyu,Kim, Byeong-Man 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지B Vol.17 No.4

To provide context-aware music recommendation service, first of all, we need to catch music mood that a user prefers depending on his situation or context. Among various music characteristics, music mood has a close relation with people‘s emotion. Based on this relationship, some researchers have studied on music mood detection, where they manually select a representative segment of music and classify its mood. Although such approaches show good performance on music mood classification, it's difficult to apply them to new music due to the manual intervention. Moreover, it is more difficult to detect music mood because the mood usually varies with time. To cope with these problems, this paper presents an automatic method to classify the music mood. First, a whole music is segmented into several groups that have similar characteristics by structural information. Then, the mood of each segments is detected, where each individual's preference on mood is modelled by regression based on Thayer's two-dimensional mood model. Experimental results show that the proposed method achieves 80% or higher accuracy. 상황인지 음악추천 서비스를 제공하기 위해서는 무엇보다 상황 또는 문맥에 따라 사용자가 선호하는 음악의 분위기를 파악할 필요가 있다. 음악 분위기 검출에 대한 기존 연구의 대부분은 수작업으로 대표구간을 선정하고, 그 구간의 특징을 이용하여 분위기를 판별한다. 이러한 접근 방법은 분류 성능이 좋은 반면 전문가의 간섭을 요구하기 때문에 새로운 음악에 대해서는 적용하기 어렵다. 더욱이, 곡의 진행에 따라 음악 분위기가 달라지기 때문에 음악의 대표 분위기를 검출하는 것이 더욱 어려워진다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 보완하기 위해 음악 분위기를 자동으로 판별하는 새로운 방법을 제안하였다. 먼저 곡 전체를 구조적 분석 방법을 통하여 비슷한 특성을 갖는 세그먼트들로 분리한 후 각각에 대해 분위기를 판별한다. 그리고 세그먼트별 분위기 파악 시 Thayer 의 2차원 분위기 모델에 기초한 회귀분석 방법으로 개인별 주관적 분위기 성향을 모델링하였다. 실험결과, 제안된 방법이 80% 이상의 정확도를 보였다.

JPEG 압축 표준에서 이미지 무결성 인증을 위한 워터마킹 알고리즘

조현우 ( Hyun-wu Jo ),여동규 ( Dong-gyu Yeo ),이해연 ( Hae-yeoun Lee ) 한국정보처리학회 2011 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.18 No.2

멀티미디어 콘텐츠는 디지털 데이터의 특성상 위·변조 또는 불법유통 등의 문제가 발생할 수 있다. 특히 의료 및 군사, 예술 분야 등 많은 부분에서 멀티미디어 데이터의 보안성이 중요한 이슈가 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 기술적 요구에 맞추어 이미지의 무결성을 인증할 수 있는 워터마킹 알고 리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 JPEG 이미지 압축 과정에서 추가적인 처리를 통해 이미지에 인증코드를 삽입하고, 디코딩 과정에서 삽입 인증코드 추출 및 비교 인증코드 재생성을 통해 이미지의 원본 여부를 블록 단위로 판단할 수 있다. 제안 알고리즘을 통해 생성된 JPEG 이미지 표준 인코딩 이미지 대비 2.44dB 의 화질 저하를 보였고 1.63%의 압축률 차이를 보였다.

분산 협력 필터링에 대한 에이전트 기반 접근 방법

김병만(Byeong Man Kim),이경(Qing Li),Adele E. Howe,여동규(Dong Gyu Yeo) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.33 No.11

협력 필터링은 그 유용성으로 인해 현재 학문적으로나 상업적으로 널리 사용되고 있지만 확장성 문제, 평가 데이타의 희박성 문제, 초기 평가 문제 등을 안고 있다. 본 논문에서는 이러한 문제들을 일부 해결하기 위해 에이전트 간 협력에 기초한 분산 협력필터링 방법을 제안하였다. 제안 방법에서는 사용자의 평가정보를 에이전트가 지역 데이타베이스에 보관하고 이 정보를 친구들에게만 전파하는 방법을 사용함으로써 사용자 증가에 따른 확장성 문제를 해결하고자 하였다. 그리고 평가 데이타 부족에 따른 추천 질 저하를 줄이기 위해 친구 에이전트의 의견을 반영하는 방법을 사용하였고 새로운 사용자에 대해서도 추천이 가능토록 하기 위해 사용자 프로파일을 이용한 협력필터링 방법을 사용하였다. 실험결과, 본 제안 방법이 확장성뿐만 아니라 데이타 희박성 문제 및 새로운 사용자 문제에도 도움이 됨을 확인할 수 있었다. Due to the usefulness of the collaborative filtering, it has been widely used in both the research and commercial field. However, there are still some challenges for it to be more efficient, especially the scalability problem, the sparsity problem and the cold start problem. In this paper, we address these problems and provide a novel distributed approach based on agents collaboration for the problems. We have tried to solve the scalability problem by making each agent save its users ratings and broadcast them to the users friends so that only friends ratings and his own ratings are kept in an agents local database. To reduce quality degradation of recommendation caused by the lack of rating data, we introduce a method using friends opinions instead of real rating data when they are not available. We also suggest a collaborative filtering algorithm based on user profile to provide new users with recommendation service. Experiments show that our suggested approach is helpful to the new user problem as well as is more scalable than traditional centralized CF filtering systems and alleviate the sparsity problem.