본 논문은 MRA(Multi-Resolution Analysis) 웨이블릿 변환을 이용하여 영상 데이터의 저작권 보호를 위해 필요한 워터마크로 $64{\ast}64$ 이진 로고 영상의 1 레벨 DWT(Discrete Wavelet Transform) 계수값을 대상 영상의 LL 대역 및 특정 주파수 대역에 삽입하는 워터마킹 방법을 제안한다. 대상 영상을 3 레벨 DWT한 후 LL 대역과 특정 주파수 대역에 동일 주파수 방향으로 이진 로고 영상의 DWT 계수값을 블록별로 삽입한다. 대상 영상의 화질 저하를 막기 위해 각 블록내 SCs(Significant Coefficients)를 조사하여 해당 SCs 부분에 대해서만 워터마크를 삽입한다. 그리고 대상 영상의 왜곡시 각 주파수 대역별로 왜곡 정도가 틀리므로 SCs 이용시 사용되는 임계값을 주파수 대역별로 설정하여 각 주파수 대역별로 워터마크가 완전히 삽입되도록 한다. 그리고 워터마크가 인간의 시각 시스템으로부터 감추어져야 하므로 워터마크에 HVS(Human Visual System)을 적용하였다. 실험에서는 각 주파수 대역별로 비교하여 적절한 삽입 방법을 결정한다. 따라서 본 워터마킹 기법은 워터마크를 빠르고 정확하게 검출할 수 있으며, 작은 크기의 워터마크를 HVS와 SCs를 이용하여 삽입함으로써 비가시성과 강건성이 뛰어나다는 장점이 있다.
본 연구에서는 키와 로고 방식을 혼합한 이미지 워터마킹의 비가시성과 강인성을 평가하였다. 키(Key)의 역할은 저작권자의 개인 ID(IDentification)가 하며 워터마크로는 로고영상(Logo Image)을 사용하였다. 실험영상으로는 Lena 표준영상을 선택하였고, 워터마크로는 32${\times}$32와 64${\times}$64 크기의 `Park'이라는2진 영상을 사용하였다. 제안한 워터마킹 기법의 비가시성을 평가하기 위해서 워터마크가 삽입된 영상의PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)을 구하였으며, 강인성을 평가하기 위해서는 워터마크가 삽입된 영상에 영상변형 빛 JPEG 손실 압축이 가한 다음, 복원된 워터마크의 복원율(reconstructive rate)을 구하였다. 실험 결과, 표준 영상에 대하여 워터마크가 삽입된 영상의 PSNR은 93.75dB로 비가시성이 우수하였고, 64${\times}$64 크기의 워터마크를 삽입한 경우에 비하여 32${\times}$32 크기의 워터마크 영상을 삽입한 경우의 복원율이 영상축소에서는 평균 5.9%, 회전에서는 평균 13.9%, 잡음에서는 평균 6.5%, JPEG손실 압축에서는 평균 4.2%로 더 우수하다는 것을 알 수 있었다.
본 논문에서 디지털 워터마킹을 위해 제안한 방법은 다중 해상도 웨이블릿 변환을 기본으로 하고 있다. 영상 데이터의 저작권 보호를 위해 필요한 워터마크로 $2N_{wx}{\times}2N_{wy}$ 크기의 이진 로고영상의 1 레벨 DWT(discrete wavelet transform) 계수값을 사용하였다. 대상 영상을 3 레벨 DWT한 후 LL 영역과 중주파수 대역을 $N_{wx}{\times}N_{wy}$ 크기로 분할하고, 분할된 블록내 값이 큰 계수값들을 이용하여 임계값을 설정한다. 대상 영상의 각 주파수 대역마다 설정되는 임계값은 동일 대역의 워터마크가 다 삽입될 수 있는 값을 기준으로 정한다 즉, 각 주파수 대역마다 임계값을 설정해야 한다. 대상 영상의 화질 저하를 막기 위해 블록내 임계값 이상인 부분에 대해 워터마크의 동일 위치 값을 삽입한다. 워터마크를 대상 영상의 LL 영역 및 중주파수 대역에 삽입한다. 워터마크를 인간의 시각 시스템으로부터 감추기 위해 워터마크에 HVS(human visual system)을 적용하여 삽입하였다 따라서 본 논문에서 제안한 기법은 워터마크의 빠르고 정확한 검출이 가능하며, HVS가 적용된 작은 크기의 워터마크를 삽입함으로써 비가시성과 강건성이 뛰어나다는 장점이 있다.
Mondal, Arindom;Alam, Kazi Md. Rokibul;Ali, G.G. Md. Nawaz;Chong, Peter Han Joo;Morimoto, Yasuhiko
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권5호
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pp.2698-2717
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2019
This paper proposes a multi-stage encryption technique to enhance the level of secrecy of image to facilitate its secured transmission through the public network. A great number of researches have been done on image secrecy. The existing image encryption techniques like visual cryptography (VC), steganography, watermarking etc. while are applied individually, usually they cannot provide unbreakable secrecy. In this paper, through combining several separate techniques, a hybrid multi-stage encryption technique is proposed which provides nearly unbreakable image secrecy, while the encryption/decryption time remains almost the same of the exiting techniques. The technique consecutively exploits VC, steganography and one time pad (OTP). At first it encrypts the input image using VC, i.e., splits the pixels of the input image into multiple shares to make it unpredictable. Then after the pixel to binary conversion within each share, the exploitation of steganography detects the least significant bits (LSBs) from each chunk within each share. At last, OTP encryption technique is applied on LSBs along with randomly generated OTP secret key to generate the ultimate cipher image. Besides, prior to sending the OTP key to the receiver, first it is converted from binary to integer and then an asymmetric cryptosystem is applied to encrypt it and thereby the key is delivered securely. Finally, the outcome, the time requirement of encryption and decryption, the security and statistical analyses of the proposed technique are evaluated and compared with existing techniques.
디지털 워터 마킹은 일반적으로 지적 재산권의 보호를 위해서 컨텐츠 소유자가 자신의 컨텐츠에 저작권 정보를 나타내는 워터마크를 삽입하여 제 3자가 허가 없이 디지털 컨텐츠의 사용을 할 경우 불법적인 사용을 막아내는 데 사용된다. 본 논문에서는 워터마킹 기법의 새로운 적용 예로써 인터넷 또는 무선 환경을 통한 멀티미디어 데이터 전송 시 수신된 데이터의 품질을 사용자 측면에서 측정 할 수 있는 방안, 즉 디지털 워터마킹 기법의 새로운 적용 예에 대하여 고찰하였다. 제안하는 방법은 네트워크 상에서 발생하는 패킷 손실, 지연 등의 통계적 해석으로 수신 된 멀티미디어 데이터의 품질을 평가하는 척도로 사용하는 기존의 방법과는 달리 사용자 측면에서 눈으로 보이는 데이터의 일그러짐 정도나, 음질의 왜곡을 정량적인 측정치로 보여 줄 수 있음으로써, 오디오 데이터의 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위한 수단이나 수신품질에 따른 차별화 된 과금 결정 등에 활용할 수 있을 것이다. 이를 위해 본 논문에서는 멀티미디어 데이터의 품질 측정을 위한 블라인드 워터마킹 기법을 적용하고 다양한 비트 에러율 (Bit Error Rate, BER)을 갖는 BSC(Binary Symmetric Channel)에 적용시켜 봄으로써 멀티미디어 데이터에 삽입된 워터마크 신호의 검출정도와 수신된 미디어 신호의 PSNR비가 선형적인 분포를 가지게 됨을 확인 할 수 있었다.
Information-hiding technology is introduced into an optical ghost imaging encryption scheme, which can greatly improve the security of the encryption scheme. However, in the current mainstream research on camouflage ghost imaging encryption, information hiding techniques such as digital watermarking can only hide 1/4 resolution information of a cover image, and most secret images are simple binary images. In this paper, we propose an equal-resolution image-hiding encryption scheme based on deep learning and computational ghost imaging. With the equal-resolution image steganography network based on deep learning (ERIS-Net), we can realize the hiding and extraction of equal-resolution natural images and increase the amount of encrypted information from 25% to 100% when transmitting the same size of secret data. To the best of our knowledge, this paper combines image steganography based on deep learning with optical ghost imaging encryption method for the first time. With deep learning experiments and simulation, the feasibility, security, robustness, and high encryption capacity of this scheme are verified, and a new idea for optical ghost imaging encryption is proposed.
본 연구에서는 삽입되는 정보에 의한 이미지의 왜곡을 최소화하는 이미지 인증을 위한 정보은닉 기법을 제안한다. 제안 방법은 해밍 코드를 이용한 메시지 삽입 방법을 이용하여 적은 화소의 왜곡만으로 많은 양의 인증 정보의 삽입이 가능하다. 또한 정보 삽입으로 인한 이미지 영역의 훼손을 줄이기 위해 Yang 등이 제안한 변조 가능 기준(flippablity criteria)에 의해 선택된 변조 가능 화소(flippable pixel) 만을 정보 삽입에 사용한다. 마지막으로, 인증 정보가 각 변조 가능 화소에 삽입되는 순서를 은폐함으로써, 적법한 검증자가 아닐 경우, 이미지로부터 인증 정보를 추출해 내기 어렵게 한다. 제안 방법의 우수성을 보이기 위해, 기존 연구들과 반전되는 화소의 수, 오합율에 대하여 비교 분석을 수행하며 그 결과로써 제안 방법이 적은 양의 화소값의 변화만으로 매우 낮은 오탐율을 보장함을 보인다. 이에 부가하여, 다양한 이진 이미지에 대해 제안 방법과 Yang 등의 방법을 적용하여 정보를 삽입하는 실험을 수행한다. 실험 결과에 대한 이미지 영역 분석을 통해 제안 방법이 이전의 방법보다 적은 왜곡을 갖게 됨을 보이고, 최근에 제안된 이진 이미지 정보 은닉 방법에 대한 공격에도 이전의 방법들보다 좀 더 안정성이 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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