KR20000011332A - Digital image coding/decoding apparatus and method using watermarking - Google Patents
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Abstract
Description
워터마킹(watermarking)은 영상에 대한 보안 및 권리 표시를 목적으로 암호화 영상을 전송할 영상과 함께 전송하는 기술이다. 수신기 측에서는 전송하고자 하는 영상(이하 호스트 영상이라 칭한다)을 비밀리에 전송되는 암호화 영상(이하 시그니쳐 영상이라 칭한다)과 함께 수신하고, 해독장치에 의하여 시그니쳐 영상을 해독한다.Watermarking is a technology for transmitting an encrypted image along with the image to be transmitted for the purpose of security and right indication of the image. The receiver side receives an image to be transmitted (hereinafter referred to as a host image) together with an encrypted image (hereinafter referred to as a signature image) secretly transmitted, and decodes the signature image by a decryption apparatus.
도 1에는 워터마킹된 영상을 생성하고 그 워터마킹된 영상으로부터 시그니쳐 영상을 추출하는 디지털 영상 코덱 장치의 개념을 블록도로써 나타내었다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a concept of a digital image codec device that generates a watermarked image and extracts a signature image from the watermarked image.
이와같은 종래의 디지털 영상 코덱 장치는, 인코딩시에, 호스트 영상과 비밀리에 상기 호스트 영상에 실어 보내고자 하는 시그니쳐 영상을 각각 이산코사인변환(Discrete Cosine Transform: 이하 DCT라 칭함)함으로써 각각의 영상에 대한 DCT 계수들을 추출한다. 상기 DCT 계수들은 인코더에서 인코딩된다. 이때, 시그니쳐 영상의 DCT 계수 성분은 암호화를 위한 제어동작을 수행하는 별도의 암호 인코더에 의하여 암호화된다. 이로써, 호스트 영상의 DCT 계수와, 호스트 영상의 DCT 계수에 암호화되어 삽입된 시그니쳐 영상의 DCT 계수가 전송될 수 있게 되며, 호스트 영상의 DCT 계수와, 호스트 영상의 DCT 계수에 암호화되어 삽입된 시그니쳐 영상의 DCT 계수를 그대로 역이산코사인변환(IDCT)하면 시그니쳐 영상을 나타나지 않고 호스트 영상만 나타나는 워터마킹된 영상을 얻게 된다.In the conventional digital video codec device, at the time of encoding, a discrete cosine transform (hereinafter referred to as DCT) for a host video and a signature video to be secretly carried on the host video are respectively performed. Extract DCT coefficients. The DCT coefficients are encoded at the encoder. At this time, the DCT coefficient component of the signature image is encrypted by a separate encryption encoder that performs a control operation for encryption. As a result, the DCT coefficient of the host image and the DCT coefficient of the signature image encoded and inserted into the DCT coefficient of the host image can be transmitted. The DCT coefficient of the host image and the signature image encoded and inserted into the DCT coefficient of the host image can be transmitted. Inverse Discrete Cosine Transformation (IDCT) of the DCT coefficient as it is, a watermarked image showing only the host image without the signature image is obtained.
한편, 호스트 영상 내에 워터마킹되어 있는 시그니쳐 영상은 특수한 해독장치에서 디코딩함으로써 복원된다. 복원과정에서는 워터마킹된 영상을 이산코사인변환함으로써 DCT 계수를 추출한다. 다음으로, 워터마킹된 영상의 DCT 계수에서 원본 호스트 영상을 이산코사인변환함으로써 추출된 DCT 계수를 빼어, 암호화되어 있는 시그니쳐 영상의 DCT 계수 성분을 추출한다. 디코더는 상기 DCT 계수 성분을 디코딩한다. 이때, 암호 디코더는 암호 해독을 위한 제어동작을 수행한다. 해독에 의하여 디코딩된 시그니쳐 영상의 DCT 계수는 다시 역이산코사인변환됨으로써 시그니쳐 영상이 복원된다.On the other hand, the signature image which is watermarked in the host image is reconstructed by decoding with a special decoding device. In the reconstruction process, DCT coefficients are extracted by discrete cosine transforming the watermarked images. Next, DCT coefficients extracted by discrete cosine transforming the original host image from the DCT coefficients of the watermarked image are subtracted, and the DCT coefficient component of the encrypted signature image is extracted. The decoder decodes the DCT coefficient component. At this time, the cipher decoder performs a control operation for decryption. The DCT coefficients of the signature image decoded by the decoding are inverse discrete cosine transform to reconstruct the signature image.
이와같은 워터마킹을 사용한 디지털 영상 코덱 장치에서는 현재의 호스트 영상이 심하게 왜곡되었다고 판단되면 디코더에서 이전의 호스트 영상을 사용하여 현재의 화면을 보정한다. 하지만, 화면 보정을 위하여 현재 화면을 사용하지 않고 이전 화면을 사용하면 정보의 흐름이 연속적이지 않다는 문제점이 있다. 또한, 장면이 급격하게 변하는 경우에는 화면 보정 오류가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.In the digital image codec device using the watermarking, if the current host image is severely distorted, the decoder corrects the current screen using the previous host image. However, there is a problem in that information flow is not continuous when the previous screen is used without using the current screen for screen correction. In addition, there is a problem that a screen correction error may occur when the scene changes abruptly.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 현재 화면을 사용하여 심한 잡음성 환경에서 전송된 왜곡된 호스트 영상을 보정할 수 있도록 인코딩하는 디지털 영상 인코딩 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a digital image encoding apparatus that encodes a current image to correct a distorted host image transmitted in a severe noisy environment.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 인코딩 장치에 의하여 인코딩된 영상을 디코딩하는 디지털 영상 인코딩 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a digital image encoding apparatus for decoding an image encoded by the encoding apparatus.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 현재 화면을 사용하여 심한 잡음성 환경에서 전송된 왜곡된 호스트 영상을 보정할 수 있도록 각각 인코딩 및 디코딩하는 디지털 영상 코덱 장치를 제공하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a digital image codec device for encoding and decoding, respectively, to correct a distorted host image transmitted in a severe noisy environment using a current screen.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 인코딩 장치와 디코딩 장치내에서 수행되는 인코딩 방법 및 디코딩 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an encoding method and a decoding method performed in the encoding device and the decoding device.
도 1은 워터마킹된 영상을 생성하고 그 워터마킹된 영상으로부터 시그니쳐 영상을 추출하는 디지털 영상 코덱 장치의 개념을 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a concept of a digital image codec device that generates a watermarked image and extracts a signature image from the watermarked image.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상 코덱 장치의 구조를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing the structure of a digital video codec device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상 코딩 방법의 주요 단계들을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating main steps of a digital image coding method according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상 디코딩 방법의 주요 단계들을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating main steps of a digital image decoding method according to an embodiment of the present invention.
상기 과제를 이루기 위하여, 본 발명에 따른 디지털 영상 코딩장치는 전송될 호스트 영상을 이산 웨이블릿 변환함으로써 소정의 양의 정수를 M이라 할 때 M×M 웨이블릿 계수를 출력하는 이산 웨이블릿 변환부; 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 중요도가 높은 소정 비율의 계수를 추출하는 중요 계수 추출부; 암호코드에 해당하는 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성하는 수도 랜덤넘버 생성부; 및 상기 랜덤 넘버를 사용하여 M 보다 작은 소정의 양의 정수를 N이라 할 때 N×N 개소의 대치 위치를 표시하는 대치위치 정보를 구하고, 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 상기 대치위치 정보에 나타내어진 N×N 개소의 대치위치상의 계수들을 N×N 개의 중요 웨이블릿 계수들로 각각 대치 및 조합하는 계수 대치/조합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the digital image coding apparatus according to the present invention comprises a discrete wavelet transform unit for outputting M × M wavelet coefficients when a predetermined positive integer is M by discrete wavelet transforming the host image to be transmitted; An important coefficient extracting unit configured to extract a predetermined ratio coefficient having a high importance among the M × M wavelet coefficients; A random number generation unit for generating a random number according to a rule corresponding to an encryption code; And using the random number, when the predetermined positive integer smaller than M is N, the replacement position information indicating the replacement position of N × N points is obtained, and the replacement position information is shown in the replacement position information among the M × M wavelet coefficients. And a coefficient replacement / combination unit for replacing and combining the coefficients on the N × N replaceable positions with N × N important wavelet coefficients, respectively.
또한, 상기 코딩장치는 대치된 M×M 웨이블릿 계수를 역이산웨이블릿 변환함으로써 합성된 호스트 영상을 생성하는 역이산웨이블릿 변환부; 및 상기 합성된 호스트 영상과 상기 암호 코드를 압축하여 비트스트림을 출력하는 압축부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.The coding apparatus may further include an inverse discrete wavelet transform unit configured to generate a synthesized host image by inverse discrete wavelet transforming the replaced M × M wavelet coefficients; And a compression unit configured to output the bitstream by compressing the synthesized host image and the encryption code.
또한, 상기 N은 0.5M 이하인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that said N is 0.5 M or less.
또한, 상기 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명에 따른 디지털 영상 코딩장치는 상기 비트스트림을 신장시켜 호스트 영상과 소정의 암호코드를 복원하는 신장부; 복원된 호스트 영상의 영상 품질을 평가하여 상기 복원된 호스트 영상이 기준 품질 미만이면 제1 논리 상태가 되고 그렇지 않으면 제2 논리 상태가 되는 제어신호를 출력하는 영상 품질 평가부; 제1 논리 상태의 제어신호에 응답하여 상기 복원된 호스트 영상을 이산 웨이블릿 변환함으로써 소정의 양의 정수를 M이라 할 때 M×M 웨이블릿 계수를 출력하는 이산 웨이블릿 변환부; 상기 복원된 암호코드에 해당하는 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성하는 수도 랜덤넘버 생성부; 상기 랜덤 넘버를 사용하여 M 보다 작은 소정의 양의 정수를 N이라 할 때 N×N 개소의 대치 위치를 표시하는 분리 위치 정보를 구하고, 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 상기 분리 위치 정보에 나타내어진 N×N 개소의 대치위치상의 계수들을 분리하는 계수 분리부; 상기 M×M 웨이블릿 계수를 역이산 웨이블릿 변환함으로써 시그니쳐 영상을 출력하는 역이산 웨이블릿 변환부; 복원된 시그니쳐 영상의 스케일을 호스트 영상의 스케일로 확대시키는 영상 스케일 변환부; 및 제1 논리 상태의 제어신호에 응답하여 스케일이 확대된 시그니쳐 영상을 선택하고, 제2 논리 상태의 제어신호에 응답하여 복원된 호스트 영상을 선택하여 출력하는 영상 선택부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the digital image coding apparatus according to the present invention comprises: an decompression unit for decompressing the bitstream to restore a host image and a predetermined encryption code; An image quality evaluator for evaluating the image quality of the reconstructed host image and outputting a control signal that is in a first logic state if the reconstructed host image is less than a reference quality and otherwise becomes a second logic state; A discrete wavelet transform unit for performing discrete wavelet transform of the reconstructed host image in response to a control signal of a first logic state and outputting an M × M wavelet coefficient when a predetermined positive integer is M; A random number generator for generating a random number according to a rule corresponding to the restored encryption code; When the predetermined positive integer smaller than M is N using the random number, separation position information indicating a replacement position of N × N points is obtained, and N indicated in the separation position information among the M × M wavelet coefficients is obtained. A coefficient separator for separating the coefficients on the substitute positions at the xN position; An inverse discrete wavelet transform unit which outputs a signature image by inverse discrete wavelet transforming the M × M wavelet coefficients; An image scale converter configured to enlarge the scale of the reconstructed signature image to the scale of the host image; And an image selector configured to select the signature image whose scale is enlarged in response to the control signal of the first logic state and to select and output the reconstructed host image in response to the control signal of the second logic state. do.
또한, 상기 또 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명에 따른 디지털 영상 코덱 장치는 전송될 호스트 영상을 이산 웨이블릿 변환함으로써 소정의 양의 정수를 M이라 할 때 M×M 웨이블릿 계수를 출력하는 이산 웨이블릿 변환부; 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 중요도가 높은 소정 비율의 계수를 추출하는 중요 계수 추출부; 암호코드에 해당하는 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성하는 수도 랜덤넘버 생성부; 상기 랜덤 넘버를 사용하여 M 보다 작은 소정의 양의 정수를 N이라 할 때 N×N 개소의 대치 위치를 표시하는 대치위치 정보를 구하고, 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 상기 대치위치 정보에 나타내어진 N×N 개소의 대치위치상의 계수들을 N×N 개의 중요 웨이블릿 계수들로 각각 대치 및 조합하는 계수 대치/조합부; 대치된 M×M 웨이블릿 계수를 역이산웨이블릿 변환함으로써 합성된 호스트 영상을 생성하는 역이산웨이블릿 변환부; 상기 합성된 호스트 영상과 상기 암호 코드를 압축하여 비트스트림을 출력하는 압축부; 압축된 비트스트림을 신장시켜 호스트 영상과 소정의 암호코드를 복원하는 신장부; 복원된 호스트 영상의 영상 품질을 평가하여 상기 복원된 호스트 영상이 기준 품질 미만이면 제1 논리 상태가 되고 그렇지 않으면 제2 논리 상태가 되는 제어신호를 출력하는 영상 품질 평가부; 제1 논리 상태의 제어신호에 응답하여 상기 복원된 호스트 영상을 이산 웨이블릿 변환함으로써 소정의 양의 정수를 M이라 할 때 M×M 웨이블릿 계수를 출력하는 이산 웨이블릿 변환부; 상기 복원된 암호코드에 해당하는 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성하는 수도 랜덤넘버 생성부; 상기 랜덤 넘버를 사용하여 M 보다 작은 소정의 양의 정수를 N이라 할 때 N×N 개소의 대치 위치를 표시하는 분리 위치 정보를 구하고, 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 상기 분리 위치 정보에 나타내어진 N×N 개소의 대치위치상의 계수들을 분리하는 계수 분리부; 상기 M×M 웨이블릿 계수를 역이산 웨이블릿 변환함으로써 시그니쳐 영상을 출력하는 역이산 웨이블릿 변환부; 복원된 시그니쳐 영상의 스케일을 호스트 영상의 스케일로 확대시키는 영상 스케일 변환부; 및 제1 논리 상태의 제어신호에 응답하여 스케일이 확대된 시그니쳐 영상을 선택하고, 제2 논리 상태의 제어신호에 응답하여 복원된 호스트 영상을 선택하여 출력하는 영상 선택부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the digital image codec device according to the present invention discrete-wavelet transform the host image to be transmitted by the discrete wavelet transform unit for outputting the M × M wavelet coefficient when a predetermined positive integer M ; An important coefficient extracting unit configured to extract a predetermined ratio coefficient having a high importance among the M × M wavelet coefficients; A random number generation unit for generating a random number according to a rule corresponding to an encryption code; When the predetermined positive integer smaller than M is N using the random number, substitution position information indicating the substitution position of N × N points is obtained, and N indicated in the substitution position information among the M × M wavelet coefficients is obtained. A coefficient replacement / combination unit for replacing and combining the coefficients on the x-N places of substitution positions with N x N important wavelet coefficients, respectively; An inverse discrete wavelet transform unit for generating a synthesized host image by inverse discrete wavelet transforming the replaced M × M wavelet coefficients; A compression unit for compressing the synthesized host image and the encryption code to output a bitstream; A decompression unit for decompressing the compressed bitstream to restore a host image and a predetermined encryption code; An image quality evaluator for evaluating the image quality of the reconstructed host image and outputting a control signal that is in a first logic state if the reconstructed host image is less than a reference quality and otherwise becomes a second logic state; A discrete wavelet transform unit for performing discrete wavelet transform of the reconstructed host image in response to a control signal of a first logic state and outputting an M × M wavelet coefficient when a predetermined positive integer is M; A random number generator for generating a random number according to a rule corresponding to the restored encryption code; When the predetermined positive integer smaller than M is N using the random number, separation position information indicating a replacement position of N × N points is obtained, and N indicated in the separation position information among the M × M wavelet coefficients is obtained. A coefficient separator for separating the coefficients on the substitute positions at the xN position; An inverse discrete wavelet transform unit which outputs a signature image by inverse discrete wavelet transforming the M × M wavelet coefficients; An image scale converter configured to enlarge the scale of the reconstructed signature image to the scale of the host image; And an image selector configured to select the signature image whose scale is enlarged in response to the control signal of the first logic state and to select and output the reconstructed host image in response to the control signal of the second logic state. do.
또한, 상기 또 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명에 따른 디지털 영상 코딩 방법은 (a) 전송될 호스트 영상을 이산 웨이블릿 변환함으로써 소정의 양의 정수를 M이라 할 때 M×M 웨이블릿 계수를 구하는 단계; (b) 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 중요도가 높은 소정 비율의 계수를 추출하는 단계; (c) 암호코드에 해당하는 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성하는 단계; (d) 상기 랜덤 넘버를 사용하여 M 보다 작은 소정의 양의 정수를 N이라 할 때 N×N 개소의 대치 위치를 표시하는 대치위치 정보를 구하는 단계; 및 (e) 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 상기 대치위치 정보에 나타내어진 N×N 개소의 대치위치상의 계수들을 N×N 개의 중요 웨이블릿 계수들로 각각 대치 및 조합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, to achieve the above object, the digital image coding method according to the present invention comprises the steps of (a) obtaining M × M wavelet coefficients when a predetermined positive integer is M by discrete wavelet transforming the host image to be transmitted; (b) extracting a predetermined ratio coefficient having a high importance among the M × M wavelet coefficients; (c) generating a random number according to a rule corresponding to an encryption code; (d) using the random number to obtain replacement location information indicating replacement locations of N × N locations when a predetermined positive integer smaller than M is N; And (e) replacing and combining the coefficients on the N × N locations indicated in the replacement position information among the M × M wavelet coefficients into N × N significant wavelet coefficients, respectively. do.
또한, 상기 또 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명에 따른 디지털 영상 디코딩 방법은 (a) 합성된 호스트 영상의 품질을 평가하여 그 품질이 소정 기준 이상인지를 결정하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 호스트 영상의 품질이 소정 기준 이상인 것으로 결정되면 합성된 호스트 영상을 호스트 영상으로서 설정하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계에서 호스트 영상의 품질이 소정 기준 미만인 것으로 결정되면 합성된 호스트 영상내에 비밀리에 저장되어 있는 시그니쳐 영상을 호스트 영상으로서 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, to achieve the above object, the digital image decoding method according to the present invention comprises the steps of (a) evaluating the quality of the synthesized host image to determine whether the quality is above a predetermined criterion; (b) setting the synthesized host image as the host image when it is determined in step (a) that the quality of the host image is greater than or equal to a predetermined criterion; And (c) setting the signature image secretly stored in the synthesized host image as the host image when it is determined that the quality of the host image is less than a predetermined criterion in step (a).
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 디지털 영상 코딩 장치, 디코딩 장치, 코덱 장치, 및 그 방법들의 바람직한 실시예들을 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a digital image coding apparatus, a decoding apparatus, a codec apparatus, and methods thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상 코덱 장치의 구조를 블록도로써 도시하였다. 또한, 도 3 및 도 4에는 상기 디지털 영상 코덱 장치 내에 구현되는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 영상 코딩 방법 및 디지털 영상 디코딩 방법의 주요 단계들을 각각 흐름도로서 도시하였다. 도 3과 도 4는 이하에서 수시로 참조된다.2 is a block diagram illustrating a structure of a digital video codec device according to an exemplary embodiment of the present invention. 3 and 4 illustrate, as flowcharts, main steps of the digital image coding method and the digital image decoding method according to the embodiment of the present invention, which are implemented in the digital image codec device. 3 and 4 are often referenced below.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 디지털 영상 코덱 장치는 인코딩부(20)와 디코딩부(22)를 구비한다. 인코딩부(20)는 이산 웨이블릿 변환부(202), 중요 계수 추출부(204), 수도 랜덤넘버 생성부(206), 계수 대치/조합부(208), 역이산웨이블릿 변환부(210), 및 압축부(212)를 구비한다. 또한, 디코딩부(22)는 신장부(222), 영상 품질 평가부(224), 이산 웨이블릿 변환부(226), 수도 랜덤넘버 생성부(228), 계수 분리부(230), 역이산 웨이블릿 변환부(232), 영상 스케일 변환부(234), 및 영상 선택부(236)를 구비한다.Referring to FIG. 2, the digital image codec apparatus according to the present invention includes an encoder 20 and a decoder 22. The encoding unit 20 includes a discrete wavelet transform unit 202, an important coefficient extracting unit 204, a random number generation unit 206, a coefficient substitution / combining unit 208, an inverse discrete wavelet transform unit 210, and The compression unit 212 is provided. In addition, the decoding unit 22 includes an extension unit 222, an image quality evaluation unit 224, a discrete wavelet transform unit 226, a random number generation unit 228, a coefficient separation unit 230, and an inverse discrete wavelet transform. A unit 232, an image scale converter 234, and an image selector 236 are provided.
인코딩부(20)의 동작을 설명하면, 이산 웨이블릿 변환부(202)는 전송될 호스트 영상을 입력하여 이산 웨이블릿 변환을 수행(단계 302)함으로써 이산웨이블릿 계수를 출력한다. 상기 이산웨이블릿 계수들은 당해 분야에서 알려져 있는 바와 같이 정방 행렬(square matrix)로 이루어진다. 본 실시예에서 상기 이산웨이블릿 계수들은 소정의 양의 정수를 M이라 할 때 M행×M열의 행렬로 이루어지는 것으로 가정한다.Referring to the operation of the encoding unit 20, the discrete wavelet transform unit 202 inputs a host image to be transmitted and performs discrete wavelet transform (step 302) to output discrete wavelet coefficients. The discrete wavelet coefficients consist of a square matrix as is known in the art. In the present embodiment, it is assumed that the discrete wavelet coefficients consist of a matrix of M rows x M columns when a predetermined positive integer is M.
중요 계수 추출부(204)는 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 중요도가 높은 25%의 계수를 추출한다(단계 304). 25%의 수치는 전체 M×M 웨이블릿 계수의 1/4을 선택한다는 것을 의미한다.The significant coefficient extracting unit 204 extracts a coefficient of 25% having a high importance among the M × M wavelet coefficients (step 304). A value of 25% means that one quarter of the total M × M wavelet coefficients are chosen.
수도 랜덤넘버 생성부(206)는 사용자에 의하여 선택적으로 입력될 수 있는 소정의 암호코드에 해당하는 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성한다.The random number generation unit 206 generates a random number according to a rule corresponding to a predetermined encryption code that can be selectively input by a user.
계수 대치/조합부(208)는 상기 랜덤 넘버를 사용하여 M 보다 작은 소정의 양의 정수를 N이라 할 때 N×N 개소의 대치 위치를 설정한다(단계 306). 또한, 계수 대치/조합부(208)는 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 N×N 개소의 대치위치상의 계수들을 N×N 개의 중요 웨이블릿 계수들로 각각 대치 및 조합한다(단계 308). 여기서, 단계(304)에서 M×M 웨이블릿 계수 중에서 25%의 계수가 중요도가 높은 계수로 선택되었기 때문에 N은 M의 1/2, 즉 0.5M으로 설정된다. 워터마킹의 특성상, N은 원본 호스트 영상에의 영향을 고려하여 0.5M이하인 것이 바람직하다. 이와같은 대치 및 조합에 의하여 전송될 호스트 영상의 중요 웨이블릿 계수는 합성된 호스트 영상의 웨이블릿 계수내에서 시그니쳐 영상의 웨이블릿 계수로서 임의로 분포하게 된다.The coefficient substitution / combination unit 208 sets the substitution position at the N × N position when the predetermined positive integer smaller than M is N using the random number (step 306). In addition, the coefficient replacement / combination unit 208 replaces and combines the coefficients on the N × N position of the M × M wavelet coefficients with N × N significant wavelet coefficients, respectively (step 308). Here, N is set to 1/2 of M, that is, 0.5M, because a coefficient of 25% among the M × M wavelet coefficients is selected as the coefficient of high importance in step 304. In view of the nature of watermarking, N is preferably 0.5M or less in consideration of the influence on the original host image. By such substitution and combination, the significant wavelet coefficients of the host image to be transmitted are randomly distributed as wavelet coefficients of the signature image within the wavelet coefficients of the synthesized host image.
역이산웨이블릿 변환부(210)는 대치된 M×M 웨이블릿 계수를 역이산웨이블릿 변환함으로써 합성된 호스트 영상을 생성(단계 310)한다. 합성된 호스트 영상은 그 안에 워터마킹에 의하여 시그니쳐 영상이 실려 있기 때문에 원본 호스트 영상과 큰 차이가 없고, 시그니쳐 영상은 육안으로 쉽게 식별되지 않는다.The inverse discrete wavelet transform unit 210 generates a synthesized host image by inverse discrete wavelet transforming the replaced M × M wavelet coefficients (step 310). Since the synthesized host image contains a signature image by watermarking therein, there is no significant difference from the original host image, and the signature image is not easily identified by the naked eye.
압축부(212)는 상기 합성된 호스트 영상과 상기 암호 코드를 압축하여 압축된 비트스트림을 출력한다(단계 312). 여기서, 암호코드가 같이 압축되는 것은 인코딩할 때에 사용된 대치위치와 동일한 규칙으로 분리 위치를 설정하기 위한 것이다.The compression unit 212 outputs a compressed bitstream by compressing the synthesized host image and the encryption code (step 312). Here, the encryption code is compressed together to set the separation position according to the same rules as the replacement position used when encoding.
이상에서 설명한 바와 같이, 인코딩부(20)는 전송될 호스트 영상의 웨이블릿 계수중에서 중요도가 높은 계수들을 호스트 영상의 웨이블릿 계수 자체내에 준임의적(pseodo-randomly)으로 재배치한다. 따라서, 호스트 영상의 중요한 부분들이 호스트 영상 자체내에 워터마킹된다.As described above, the encoding unit 20 rearranges coefficients having high importance among wavelet coefficients of the host image to be transmitted in a pseudo-randomly manner within the wavelet coefficients of the host image. Thus, important portions of the host image are watermarked within the host image itself.
인코딩부(20)에 의하여 워터마킹된 호스트 영상은 디코딩부(22)에서 디코딩된다. 디코딩부(22)의 동작을 설명하면, 신장부(222)는 상기 압축 비트스트림을 신장시켜 호스트 영상과 암호코드를 복원한다(단계 402). 암호코드는 인코딩부(20)에서 계수의 대치 및 조합에 사용되는 수도(pseudo) 랜덤 넘버의 생성 규칙을 결정하기 위한 것이다. 디코딩부(22)에서 상기 암호코드는 인코딩부(22)에서와 동일하게 다음에 설명되어질 계수의 분리에 사용되는 수도(pseudo) 랜덤 넘버의 생성 규칙을 결정한다.The host image watermarked by the encoding unit 20 is decoded by the decoding unit 22. Referring to the operation of the decoding unit 22, the decompression unit 222 decompresses the compressed bitstream to restore the host image and the encryption code (step 402). The encryption code is for determining a generation rule of pseudo random numbers used in the substitution and combination of coefficients in the encoding unit 20. In the decoding section 22, the encryption code determines the generation rule of pseudo random number used for the separation of coefficients to be described next, similarly as in the encoding section 22.
영상 품질 평가부(224)는 복원된 호스트 영상의 영상 품질을 평가하여 상기 복원된 호스트 영상의 품질이 기준이상인지를 결정한다(단계 42). 즉, 영상 품질 평가부(224)는 상기 복원된 호스트 영상의 품질이 기준 품질 미만이면 논리 "하이"가 되고 그렇지 않으면 논리 "로우"가 되는 제어신호를 출력한다. 영상 품질의 평가는, 예를들어, 왜곡 평가와 같은 방법으로 수행할 수 있다.The image quality evaluator 224 evaluates the image quality of the reconstructed host image and determines whether the quality of the reconstructed host image is greater than or equal to the reference level (step 42). That is, the image quality evaluator 224 outputs a control signal that is logical "high" if the quality of the reconstructed host image is less than the reference quality and logical "low" otherwise. Evaluation of the image quality may be performed by, for example, a method of distortion evaluation.
이산 웨이블릿 변환부(226)는 논리 "하이"의 제어신호에 응답하여 상기 복원된 호스트 영상을 이산 웨이블릿 변환함(단계 460)으로써 소정의 양의 정수를 M이라 할 때 M×M 웨이블릿 계수를 출력한다.The discrete wavelet transform unit 226 outputs M × M wavelet coefficients when a predetermined positive integer is M by performing discrete wavelet transform on the restored host image in response to a logic “high” control signal. do.
한편, 수도 랜덤넘버 생성부(228)는 상기 복원된 암호코드에 해당하는 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성한다. 수도 랜덤넘버 생성부(228)는 인코딩부(20)의 수도 랜덤넘버 생성부(228)와 동일한 동작을 수행하므로, 복원된 암호코드, 즉, 인코딩부(20)에서 사용되었던 코드와 동일한 암호코드가 입력되면 인코딩부(20)에서 생성한 랜덤넘버와 동일한 규칙에 따라 랜덤넘버를 생성한다(단계 462).Meanwhile, the random number generation unit 228 generates a random number according to a rule corresponding to the restored encryption code. The pseudo random number generation unit 228 performs the same operation as the pseudo random number generation unit 228 of the encoding unit 20, and thus, the restored encryption code, that is, the same encryption code as that used in the encoding unit 20. If is input, a random number is generated according to the same rules as the random number generated by the encoding unit 20 (step 462).
계수 분리부(230)는 상기 랜덤 넘버를 사용하여 M 보다 작은 소정의 양의 정수를 N이라 할 때 N×N 개소의 분리 위치를 설정한다(단계 464). 또한, 계수 분리부(230)는 상기 M×M 웨이블릿 계수 중에서 상기 N×N 개소의 대치위치상의 계수들을 분리한다(단계 466). 여기서, N은 인코딩부(20)에서 계수의 대치 및 조합시에 결정되며, 0.5M 이하인 것이 바람직하다.The coefficient separating unit 230 sets the separation position of N × N locations when the predetermined positive integer smaller than M is N using the random number (step 464). In addition, the coefficient separating unit 230 separates the coefficients on the substitution positions at the N × N locations among the M × M wavelet coefficients (step 466). Here, N is determined at the time of substitution and combination of coefficients in the encoding section 20, preferably 0.5 M or less.
역이산 웨이블릿 변환부(232)는 상기 M×M 웨이블릿 계수를 역이산 웨이블릿 변환함으로써 시그니쳐 영상을 복원한다(단계 468). 복원된 시그니쳐 영상은 원본 호스트 영상에 해당하는 웨이블릿 계수들중에서 중요도가 높은 계수들에 의하여 복원된 영상이므로, 원본 호스트 영상에 가까운 영상이다.The inverse discrete wavelet transform unit 232 reconstructs the signature image by performing inverse discrete wavelet transform of the M × M wavelet coefficients (step 468). The reconstructed signature image is an image that is reconstructed by coefficients of high importance among wavelet coefficients corresponding to the original host image, and thus is close to the original host image.
영상 스케일 변환부(234)는 복원된 시그니쳐 영상의 스케일을 호스트 영상의 스케일로 변환한다(단계 470). 이와같이 스케일이 변환된 시그니쳐 영상은 호스트 영상으로 설정된다.The image scale converter 234 converts the scale of the reconstructed signature image into the scale of the host image (step 470). The scaled signature image is set as the host image.
마지막으로, 영상 선택부(236)는 논리 "하이"의 제어신호에 응답하여 스케일이 확대된 시그니쳐 영상을 선택하고, 논리 "로우"의 제어신호에 응답하여 복원된 호스트 영상을 선택하여 출력한다.Finally, the image selector 236 selects the signature image whose scale is enlarged in response to the logic "high" control signal, and selects and outputs the reconstructed host image in response to the logic "low" control signal.
따라서, 디코딩부(22)는 복원된 호스트 영상의 품질이 소정 기준이상이면 합성된 호스트 영상을 호스트 영상으로 설정(단계 44)하여 출력한다. 반면에, 복원된 호스트 영상의 품질이 소정 기준 미만이면 호스트 영상내에 비밀리에 실려져 있는 시그니쳐 영상을 복원하고, 복원된 시그니쳐 영상이 호스트 영상으로 설정(단계 46)하여 출력한다.Therefore, if the quality of the reconstructed host image is higher than or equal to a predetermined criterion, the decoding unit 22 sets (step 44) the synthesized host image as the host image and outputs the host image. On the other hand, if the quality of the reconstructed host image is less than a predetermined criterion, the signature image secretly contained in the host image is reconstructed, and the reconstructed signature image is set as a host image (step 46) and output.
상기와 같은 본 발명에 디지털 영상 코덱 장치 및 그 방법에 따르면, 심한 잡음성 환경에서 전송된 왜곡된 호스트 영상을 현재 화면을 사용하여 보정하기 때문에 정보의 흐름이 연속적이고, 장면이 급격하게 변하는 경우에도 화면 보정 오류가 발생하지 않는다.According to the digital image codec device and the method of the present invention as described above, since the distorted host image transmitted in the severe noise environment is corrected using the current screen, the information flow is continuous and the scene changes abruptly. Screen calibration error does not occur.
본 발명의 실시예에 따른 코덱장치의 인코딩부(20)와 디코딩부(22)는 필요에 따라 각각 디지털 영상 코딩장치와 디코딩 장치로서 구현될 수 있다.The encoding unit 20 and the decoding unit 22 of the codec device according to the embodiment of the present invention may be implemented as a digital image coding device and a decoding device, respectively, as necessary.
또한, 본 발명에 따른 디지털 영상 코딩 방법과 디코딩 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하다. 그리고, 컴퓨터에서 사용되는 매체로부터 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 매체는 플로피 디스크나 하드 디스크와 같은 자기기록매체, 시디롬(CD-ROM)이나 디비디(DVD)와 같은 광기록매체, 및 인터넷을 통한 전송과 같은 캐리어 웨이브와 같은 저장매체를 포함한다. 또한, 이러한 기능적 프로그램, 코드 및 코드 세그멘트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머에 의해 용이하게 추론될 수 있다.In addition, the digital image coding method and the decoding method according to the present invention can be written as a program that can be executed in a computer. And it can be implemented in a general-purpose digital computer for operating the program from a medium used in the computer. The medium includes a magnetic recording medium such as a floppy disk or a hard disk, an optical recording medium such as a CD-ROM or a DVD, and a storage medium such as a carrier wave such as transmission over the Internet. In addition, these functional programs, code and code segments can be easily inferred by a programmer in the art to which the present invention belongs.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 심한 잡음성 환경에서 전송된 왜곡된 호스트 영상을 현재 화면을 사용하여 보정하기 때문에 정보의 흐름이 연속적이고, 장면이 급격하게 변하는 경우에도 화면 보정 오류가 발생하지 않는다.As described above, according to the present invention, since the distorted host image transmitted in the severe noisy environment is corrected using the current screen, the information flow is continuous, and the screen correction error does not occur even when the scene changes abruptly.
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