Journal of Korea Multimedia Society (한국멀티미디어학회논문지)

Korea Multimedia Society (한국멀티미디어학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Watermarking Algorithm using Power of Subbands Decomposed by Wavelet Packet and QIM

웨이블릿 패킷 변환한 후의 대역별 에너지와 QIM을 이용한 워터마킹 알고리즘

  • 서예진 (울산대학교 컴퓨터정보통신공학과) ;
  • 조상진 (울산대학교 전기공학부) ;
  • 정의필 (울산대학교 전기공학부)
  • Received : 2011.08.04
  • Accepted : 2011.11.02
  • Published : 2011.11.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper proposes a novel watermarking algorithm that protects digital copyrights and is robust to attacks. Watermarks are embedded in the subband including the significant part of the signal such as a pitch. Generally, the subband containing the pitch has the biggest energy. In order to find this subband, wavelet packet transform is used to decompose the subbands and their energy are calculated. The signal of the selected subbands is transformed in frequency domain using FFT. The watermarks are embedded using QIM for samples higher than a certain threshold. The blind detection uses the Euclidean distance. The proposed method shows less than 5% BER in the audio watermark benchmarking.

본 논문에서는 오디오의 저작권을 보호하고 공격에 강인한 새로운 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 공격에 강인한 워터마킹 알고리즘을 구현하기 위해 신호의 주요 부분인 피치가 포함된 대역에 워터마크를 삽입한다. 일반적으로 피치가 포함된 대역은 에너지가 상대적으로 높은 특성을 이용하여 웨이블릿 패킷 변환으로 대역을 나누고 각각의 대역별 에너지를 계산하여 워터마크를 삽입할 위치를 선정한다. 그리고 선정한 대역의 신호를 주파수 영역으로 변경한 후 문턱값 이상의 값을 가지는 샘플에 대해 QIM을 이용하여 워터마크를 삽입한다. 이때 주파수 크기 응답에 따라 적응적인 스텝 사이즈를 이용하여 주파수 응답의 최대값이 크면 더 큰 스텝 사이즈로 워터마크를 삽입할 수 있으므로 공격에 강인하다. 검출은 블라인드 검출 방식으로 유클리디안 거리를 이용한다. 제안한 방법은 오디오 워터마크 벤치마킹에서 BER이 대부분의 공격에서 5%이하로 나타나 공격에 강인한 결과를 보였다.

Keywords

References

  1. J. Cox, M. L. Miller and J. A. Bloom, Digital Watermarking, Morgan Kaufmann, San Francisco, CA, 2001.
  2. W, Bender, D. Gruhl, N. Morimoto, and A. Lu, "Techniques for Data Hiding," IBM Systems Journal , Vol.35, No.3-4, pp. 313-336, 1996. https://doi.org/10.1147/sj.353.0313
  3. 오현오, 김현욱, 윤대희, 석종원, 홍진우, "강인 한 오디오 워터마킹을 위한 새로운 반향 커널 설계," 한국음향학회지, 제20권, 제2호, pp. 66- 76, 2001.
  4. M. D. Swanson, B. Zhu, and A. H. Tewfix, "Current State of the Art, Challenges and Future Directions for Audio Watermarking," IEEE International Conference of Multimedia Computing and Systems, Vol.1, pp. 19-24, 1999.
  5. 강명수, 홍연우, 서예진, 정의필, 조상진, "LPC 포락선을 이용한 오디오 워터마킹," 한국신호처리시스템학회 2010 하계학술대회논문지, 제11 권, 제1호, pp. 118-121, 2010.
  6. T. Page, "Digital Watermarking as a form of Copyright Protection," Compute Law & Security Review, Vol.14, No.6, pp. 390-392, 1998. https://doi.org/10.1016/S0267-3649(98)80007-1
  7. W. Bender, D. Gruhl, N. Morimoto, and A. Lu, "Techniques for Data Hiding," IBM Systems Journal , Vol.35, No.3, pp. 313-336, 1996. https://doi.org/10.1147/sj.353.0313
  8. M.Stadler, J.M.Piveteau, and J.Camenisch, "Fair Blind Signatures," In Advances in Cryptology, Eurocrypto '95, LNCS 921, pp. 209-219, 1995.
  9. 석성진, 정태연, 황희철, 이경환, 김덕규, "웨이 블릿 패킷을 이용한 디지털 워터마킹 알고리즘," 한국멀티미디어학회 2002 춘계학술대회논문집, 제6권, 제1호, 2002.
  10. 이태홍, 이경훈, 김용훈, "웨이블릿 기반의 강인 한 패턴 디지털 워터마킹 방법," 한국멀티미디 어학회논문지, 제7권, 제1호, pp. 98-105, 2004.
  11. 이윤호, 이광우, 김승주, 원동호, 양형규, "QIM 워터마킹 방식에서의 양자화 구간 간격 최적화에 관한 연구," 정보보호학회논문지, 제16권, 제 1호, pp. 45-53, 2006.
  12. B. Chen and G. W. Wornell, "Quantization Index Modulation : A Class of Provably Good Methods for Digital Watermarking and Information embedding," IEEE Transactions on Information Theory, Vol.47, No.4, pp. 1423- 1443, 2001. https://doi.org/10.1109/18.923725
  13. N. Khademi, M. A. Akhaee, S. M. Ahadi, M. Moradi, and A. Kashi, "Audio Watermarking Based on Quantization Index Modulation in the Frequency Domain," Proceedings of 2007 IEEE International Conference on Signal Processing and Communications, Dubai, United Arab Emirates, pp. 1127-1130, 2007.
  14. A. Sarkar and B. S. Manjunath, "Double Embedding in the Quantization Index Modulation Framework," Proceedings of 2009 IEEE International Conference on Image Processing, pp. 3653-3656, 2009
  15. MarkAny Inc., "마크애니 오디오 워터마킹 솔루션 MAO TM 3.0," MarkAny Inc., pp. 1-13 2010
  16. 강상익, "디지털 워터마킹 국내.외 표준화 동향," TTA 저널 통권, 제73호 pp. 138-145, 2001.
  17. 오재호, 조시용, 김선형, "주파수 영역에서의 최적 워터마크 삽입영역 선정에 대한 연구," 한국신호처리시스템학회지, 제3권, 제3호, pp. 36-40, 2002.
  18. 김현욱, 오현오, 윤대희, 차일환, "공격에 강인한 고음질 디지털 오디오 워터마킹 시스템에 관한 연구," 제13회 신호처리합동학술대회 논문집, 제13권, 제1호, pp. 771-774, 2000.
  19. A. Lang, Stirmark benchmark for audio, http:// wwwiti.cs.uni-magdeburg.de/-alang/smba. php, 2007.
  20. Y. Lin and W. H. Abdulla, "Audio Watermarking for Copyright Protection," Technical Report, School of Engineering Report, No. 650, University of Auckland, Auckland, New Zealand, 2007.
  21. The Japanese Society for Rights of Authors, Composers and Publishers (JASRAC), Nomura Research Institute, Ltd. (NRI), "Announcement of Evaluation Test Results for "STEP 2000", International Evaluation Project for Digital Watermark Technology for Music," http://www. jasrac.or.jp/watermark/ehoukoku.htm, 2000.

Cited by

  1. Multiple Audio Watermarking using Quantization Index Modulation on Frequency Phase and Magnitude Response vol.32, pp.1, 2013, https://doi.org/10.7776/ASK.2013.32.1.071
  2. Development of Audio Watermark Decoding Model Using Support Vector Machine vol.33, pp.6, 2014, https://doi.org/10.7776/ASK.2014.33.6.400