가역 워터마킹을 이용한 구간 단위 오디오 무결성 인증 알고리즘 = Interval-based Audio Integrity Authentication Algorithm using Reversible Watermarking

국문 초록 (Abstract)

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 워터마킹기법은 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 히스토그램기반 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.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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.