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KR20060055622A - Mpeg-4 moving picture encoder and decoder having a hash function - Google Patents

Mpeg-4 moving picture encoder and decoder having a hash function Download PDF

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KR20060055622A
KR20060055622A KR1020040094515A KR20040094515A KR20060055622A KR 20060055622 A KR20060055622 A KR 20060055622A KR 1020040094515 A KR1020040094515 A KR 1020040094515A KR 20040094515 A KR20040094515 A KR 20040094515A KR 20060055622 A KR20060055622 A KR 20060055622A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hash function
mpeg
unit
image information
frame
Prior art date
Application number
KR1020040094515A
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Korean (ko)
Inventor
박은화
최태용
김형수
민덕수
김왕현
Original Assignee
(주)에이직뱅크
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Publication date
Application filed by (주)에이직뱅크 filed Critical (주)에이직뱅크
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Abstract

본 발명은 해쉬함수의 사용을 기반으로 생성된 워터마크를 영상정보에 삽입하고 그 삽입된 워터마크를 추출하여 영상정보의 위조를 방지하도록 함은 물론, 영상정보의 'I'프레임의 'U'블록과 'V'블록에만 해쉬코드를 분산 삽입하여 화질 열화현상을 방지할 수 있도록 한 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기 및 복호화기에 관한 것이다.The present invention inserts the watermark generated based on the use of the hash function into the image information and extracts the inserted watermark to prevent forgery of the image information, as well as the 'U' of the 'I' frame of the image information. The present invention relates to an MPEG-4 video encoder and a decoder to which a hash function is applied to distribute a hash code only to a block and a 'V' block to prevent image degradation.

이를 위해 본 발명은; 일반적인 MPEG-4 동영상 부호화기의 양자화부와 가변길이부호화부 사이에 해쉬함수에 의해 워터마크를 생성하고 'I'프레임에서만 구동이 가능한 해쉬함수입력부가 별도로 장착되는 엠펙-4 동영상 부호화기와;The present invention for this purpose; An MPEG-4 video encoder having a hash function input unit which generates a watermark by a hash function between the quantization unit and the variable length encoder of a general MPEG-4 video encoder and can be driven only in an 'I' frame;

일반적인 MPEG-4 동영상 복호화기의 역가변길이부호화부와 역양자화부 사이에 'I'프레임에서만 구동이 가능하며 복호화 과정에서 추출되는 워터마크와 해쉬로부터 출력된 값을 비교하여 위조여부를 판단할 수 있는 해쉬함수비교부가 별도로 장착되는 엠펙-4 동영상 복호화기가, 연계되어 제공된다.It is possible to drive only 'I' frame between the inverted variable length coder and the inverse quantizer of a typical MPEG-4 video decoder, and it is possible to determine whether the forgery is by comparing the value extracted from the watermark extracted from the decoding process and the hash. The MPEG-4 video decoder, which is equipped with a hash function comparison unit, is provided in association.

MPEG-4, 동영상 부호화기 및 동영상 복호화기, 해쉬함수, I프레임.MPEG-4, video encoder and video decoder, hash function, I frame.

Description

해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기 및 복호화기{MPEG-4 Moving picture encoder and decoder having a Hash function}MPEG-4 moving picture encoder and decoder having a hash function}

도 1은 일반적인 MPEG-4 부호화기 및 복호화기를 보인 블록구성도,1 is a block diagram showing a typical MPEG-4 encoder and decoder;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 부호화기를 나타내고 있는 블록구성도,2 is a block diagram showing an MPEG-4 video encoder to which a hash function is applied according to a preferred embodiment of the present invention;

도 3은 도 2에서의 해쉬함수삽입부를 보인 블록구성도,3 is a block diagram showing the hash function insertion unit in FIG.

도 4는 본 발명에 의하여 해쉬함수의 초기값 입력과정을 설명하고 있는 실시예 도면,4 is a diagram illustrating an initial value input process of a hash function according to the present invention;

도 5는 본 발명에 의하여 I-프레임의 경계부분에 워터마크가 삽입된 상태를 보인 실시예 도면,5 is a view showing an embodiment in which a watermark is inserted at a boundary of an I-frame according to the present invention;

도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 복호화기를 나타내고 있는 블록구성도,6 is a block diagram showing an MPEG-4 video decoder to which a hash function is applied according to a preferred embodiment of the present invention;

도 7은 도 6에서의 해쉬함수비교부를 보인 블록구성도이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating a hash function comparison unit of FIG. 6.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100 : 해쉬함수삽입부, 102, 122 : 해쉬함수엔진부,100: hash function insertion unit, 102, 122: hash function engine unit,

104, 124 : 레지스터, 106 : 삽입부,104, 124: register, 106: insertion portion,

120 : 해쉬함수비교부, 126 : 비교부,120: hash function comparison, 126: comparison unit,

130 : 비교결과부. 130: comparison result section.

본 발명은 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4(MPEG-4) 동영상 부호화기 및 복호화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상 데이터의 인증과 관련되는 함수인 해쉬함수를 적용시켜 종래 하드웨어적인 구조와 유사하면서도 데이터의 효율적인 보호 및 화질 열화의 최소화가 가능하도록 하는 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 부호화기 및 복호화기에 관한 것이다.The present invention relates to an MPEG-4 video encoder and a decoder to which a hash function is applied. More specifically, the present invention is similar to a conventional hardware structure by applying a hash function which is a function related to authentication of image data. The present invention relates to an MPEG-4 video encoder and a decoder to which a hash function is applied to enable efficient protection and minimization of image quality degradation.

주지된 바와 같이, 디지털형태의 영상 데이터에 대한 보호의 목소리가 국내외적으로 높아지면서 디지털 영상물의 불법 유통이나 복제를 방지하기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있으며 이와 아울러 디지털 영상물의 원본을 인증 및 관리하면서도 상기 디지털 영상물이 위조 및 변조된 경우 이를 검출하고 확인할 수 있는 시스템의 필요가 절대적으로 요구되고 있다.As is well known, as the voice of protection for digital image data increases domestically and internationally, research and development are being actively conducted to prevent illegal distribution or duplication of digital image data. There is an absolute need for a system capable of detecting and verifying digital images when they are forged and modulated.

이에, 디지털 데이터를 보호하기 위한 방법으로 암호화, 스크램블화 등 정상적으로 구입한 저작물에 대해서만 구동이 가능하도록 하는 방법과 함께, 근래들어서는 사람의 육안이나 청각으로는 인지할 수는 없지만 시리얼 넘버(Serial number)나 로고 등과 같은 소정의 식별인자를 삽입하여 데이터가 무단 복제되거나 유통되었을때 이를 검출하여 디지털 데이터에 대한 소유권을 주장할 수 있도록 하는 워터마킹 기술이 각광받고 있다.As a way to protect digital data, it is possible to drive only works that are normally purchased, such as encryption and scrambling, and in recent years, it is not recognized by the human eye or hearing. Watermarking technology has been spotlighted by inserting a predetermined identifier such as a logo or the like to detect when the data is copied or distributed without permission and claim the digital data.

상기 워터마킹 기술은 비디오(Video), 이미지(Image), 텍스트(Text) 등의 멀티미디어 컨텐츠(Multimedia Contents)에 저작권 정보 등 소유권을 주장할 수 있는 특정 식별인자인 워터마크를 삽입하는 것으로서, 만약 워터마크가 삽입된 데이터가 불법 복제된 경우에는 소유권자는 임의의 역처리 과정을 통해 그 불법 복제된 데이터가 자신의 저작물(소유물)이란 것을 밝힐 수 있는 것이다. The watermarking technology inserts a watermark, which is a specific identifier capable of claiming copyright, such as copyright information, into multimedia content such as video, image, and text. If the data to which the mark is inserted is illegally copied, the owner can identify through the reverse processing process that the illegally copied data is his or her copyrighted work.

한편, MPEG-4는 현재 ISO/IEC 산하 SG29 WG11에서 제안하여 표준화하는 차세대 멀티미디어를 위한 표준으로 이는 기존의 멀티미디어 통신에서 사용하는 모든 미디어 각각을 하나의 객체로 보고 전체를 구성할 수 있는 즉, 객체에 대한 독립적인 처리가 가능하기 때문에 각각의 객체를 독립적으로 기록한 뒤에 각 객체에 대하여 최대의 효율을 갖는 압축방식을 선택할 수 있으며, 또한 객체간의 관계와 객체에 대한 사용자의 접근에 관한 내용이 포함되어 콘텐츠에 대한 저작권에 따른 접근 제한을 제공할 수 있다. Meanwhile, MPEG-4 is a standard for next-generation multimedia that is proposed and standardized by ISO / IEC-based SG29 WG11. This means that all media used in the existing multimedia communication can be viewed as a single object. Since each object can be processed independently, it is possible to choose the compression method that has the maximum efficiency for each object after recording each object independently, and also includes information about the relationship between objects and the user's access to the objects. Restrict access to copyrights for content.

그와 같이 상기 MPEG-4 기술이 일반적으로 적용되고 있는 동영상 부호화기 및 복호화기의 구조를 도 1에 도시하고 있다.As such, the structure of a video encoder and a decoder to which the MPEG-4 technology is generally applied is shown in FIG. 1.

도 1를 참조하면, MPEG-4 부호화기 및 복호화기는 부호화모듈과 예측모듈을 포함하는 바, 먼저 부호화모듈은 공간영역부호화방식(Intra-Frame) 또는 시간영역부호화방식(Inter-Frame) 중 어느 하나의 모드 선택을 결정하는 모드결정부(2), 이산코사인변환부(DCT부)(4), 양자화부(6), 가변길이부호화부(8), 및 적응양자화부(9)와 연관된 버퍼(10)를 포함하고, 예측모듈은 움직임예측부(12), 움직임보상부(14), 상기 버퍼(10)에서 출력된 비트스트림 신호를 입력받는 버퍼(16), 역가변길 이부호화부(18), 역양자화부(20), 역DCT부(22), 가산기(24)가 포함되어 구성된다.Referring to FIG. 1, an MPEG-4 encoder and a decoder include an encoding module and a prediction module. First, the encoding module includes one of an intra-frame or an inter-frame. A buffer 10 associated with the mode decision unit 2, the discrete cosine transform unit (DCT unit) 4, the quantization unit 6, the variable length encoding unit 8, and the adaptive quantization unit 9 for determining the mode selection. The prediction module includes a motion prediction unit 12, a motion compensation unit 14, a buffer 16 for receiving a bitstream signal output from the buffer 10, and an inverse variable length encoding unit 18. , An inverse quantization unit 20, an inverse DCT unit 22, and an adder 24 is configured.

상기 요소들로 이루어진 MPEG-4 부호화기 및 복호화기의 구성 및 작용은 공지기술로서 그 상세설명은 본 발명에서는 생략하기로 한다.The construction and operation of the MPEG-4 encoder and decoder consisting of the above elements are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 상기 MPEG-4 부호화기/복호화기에서의 부호화 방식은 상기 모드결정부(2)가 제공되는 바와 같이, 공간영역상의 부호화방식과 시간영역상의 부호화방식의 조합으로 구성된다.The encoding scheme in the MPEG-4 encoder / decoder is a combination of a coding scheme in the spatial domain and a coding scheme in the time domain, as provided by the mode determination unit 2.

상기 공간영역상의 부호화 방식은 원래의 이미지를 DCT부(4) 및 양자화부(6)를 통과시킨 후 허프만 코드(Huffman code)로 가변길이부호화부(8)에서 압축하여 전송하는 방식이며, 상기 시간영역상의 부호화 방식은 공간 영역상에서 압축된 'I'프레임을 역양자화부(20) 및 역DCT부(22)를 통해 다시 복원한 후 움직임 예측부(12)가 현재 입력되고 있는 이미지와 비교하여 그 움직임을 예측하고 상기 예측된 움직임 만큼 현재 이미지를 공간 이동시켜 원본 이미지와의 차(-)신호를 부호화하는 방식이다. The coding scheme in the spatial domain is a method in which the original image is passed through the DCT unit 4 and the quantization unit 6 and then compressed and transmitted by the variable length encoding unit 8 as a Huffman code. In the coding scheme in the region, the 'I' frame compressed in the spatial domain is reconstructed through the inverse quantization unit 20 and the inverse DCT unit 22 and then compared with the image currently input by the motion predictor 12. A method of predicting motion and encoding a difference (−) signal from an original image by spatially moving the current image by the predicted motion.

여기서, 상기 부호화방식에 의한 움직임 예측방법은 전방 예측인 경우를 'P'영상, 전방예측과 후방예측을 모두 포함한 경우을 'B'영상이라 하며, 상기 'I'영상이 잘 복원되어야만 상기 'P'영상과 'B'영상의 복원이 효율적으로 행해지게 된다. 즉 상기 'P'영상은 상기 'I'영상 정보가 있어야만 완전한 복원을 기대할 수 있으며, 상기 'B'영상은 부호화 과정에 사용된 복호화된 'I'영상 정보와 'P'영상 정보가 있어야만 복호화가 가능하다.Here, the motion prediction method using the encoding method is called 'P' image for forward prediction, and 'B' image for including both forward and backward prediction, and 'P' only when the 'I' image is well reconstructed. The reconstruction of the image and the 'B' image can be performed efficiently. That is, the 'P' image can be expected to be completely reconstructed only when the 'I' image information is present. The 'B' image can be decoded only when there is decoded 'I' image information and 'P' image information used in the encoding process. It is possible.

따라서, 상기 MPEG-4 부호화기 및 복호화기에서 암호화 및 워터마크를 삽입 하는 방법에 따라 영상의 압축효율의 저화 및 열화 발생을 방지할 수 있지만, 기존의 워터마크 기술로는 공간영역상에서만 워터마크 데이터를 포함하고 있기 때문에 시간영역까지 고려한 MPEG-4 부호화방식에서는 부적합하였고, 동시에 실제 하드웨어를 구현하는데 있어 구성 요소의 복잡한 문제가 있었다.Accordingly, the MPEG-4 encoder and the decoder can prevent the degradation and degradation of the compression efficiency of the image according to the method of embedding the encryption and the watermark. However, the existing watermark technology uses only watermark data in the spatial domain. In addition, the MPEG-4 coding scheme, which considers the time domain, is not suitable, and at the same time, there is a complicated problem of components in implementing real hardware.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 MPEG-4 부호화기 및 복호화기의 구조를 변경시키지 않으면서도 디지털 데이터에 대한 인증과 관련되는 해쉬함수를 적용함으로써, 최소한의 연산으로 효율적인 데이터 보호와 화질의 열화를 최소화할 수 있도록 하는 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 부호화기 및 복호화기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and by applying a hash function related to authentication of digital data without changing the structure of the conventional MPEG-4 encoder and decoder, efficient data with minimal operation An object of the present invention is to provide an MPEG-4 video encoder and a decoder to which a hash function is applied to minimize deterioration of protection and image quality.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 부호화기는; 일반적인 MPEG-4 동영상 부호화기 구조에 있어서, 양자화부와 가변길이부호화부 사이에 해쉬함수에 의해 워터마크를 생성하고 'I'프레임에서만 구동이 가능한 해쉬함수입력부가 별도로 장착되는 것을 특징으로 한다.MPEG-4 video encoder to which the hash function of the present invention is applied to achieve the above object; In a general MPEG-4 video encoder structure, a hash function input unit capable of generating a watermark by a hash function and driving only in an 'I' frame is separately installed between the quantizer and the variable length coder.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 복호화기는; 일반적인 MPEG-4 동영상 복호화기 구조에 있어서, 역가변길이부호화부와 역양자화부 사이에 'I'프레임에서만 구동이 가능하며 복호화 과정에서 추출되는 워터마크와 해쉬로부터 출력된 값을 비교하여 위조여부를 판단할 수 있는 해쉬함수비교부가 별도로 장착되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the MPEG-4 video decoder is applied to the hash function of the present invention for achieving the above object; In the general MPEG-4 video decoder structure, only the 'I' frame can be driven between the inverse length coder and the inverse quantizer. The hash function comparison unit that can be determined is characterized in that it is mounted separately.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예를 설명함에 있어 종래기술과 동일한 구성요소는 동일부호를 부여하여 설명한다.In describing the embodiments of the present invention, the same components as those in the prior art will be described with the same reference numerals.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 부호화기를 나타내고 있는 블록구성도, 도 3은 도 2에서의 해쉬함수 삽입부를 보인 블록구성도이다.FIG. 2 is a block diagram showing an MPEG-4 video encoder to which a hash function is applied according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a hash function inserting unit shown in FIG.

도시된 바와 같이, MPEG-4 동영상 부호화기는 입력되는 영상정보에 대하여 선행 이산코사인 변환을 행하는 FDCT(Forward DCT)(4), 상기 FDCT(4)로부터 출력되는 영상정보를 양자화하는 양자화부(6), 상기 양자화된 영상정보의 출력을 독립적으로 인가받는 가변길이부호화부(8) 및 역양자화부(20), 상기 역양자화부(20)로부터 역양자화된 영상정보를 메모리(도면 미도시)에 저장하고 영상정보의 매크로블록의 유손실을 리턴(Return)시키기 위하여 인가받은 역 이산코사인 변환부(역 DCT)(22), 상기 양자화부(6)와 가변길이부호화부(8) 사이에 위치되며 상기 이산코사인 변환된 주파수 영역에서 영상정보에 워터마크를 삽입하기 위한 해쉬함수삽입부(100)로 구성된다.As shown, the MPEG-4 video coder performs forward discrete cosine (FDCT) 4 for performing discrete cosine transform on input image information, and a quantization unit 6 for quantizing image information output from the FDCT 4. And storing the dequantized image information from the variable length encoding unit 8, the inverse quantization unit 20, and the inverse quantization unit 20 to which the output of the quantized image information is independently applied to a memory (not shown). In order to return the loss of the macroblock of the image information, it is located between the inverse discrete cosine transform unit (inverse DCT) 22, the quantization unit 6 and the variable length encoding unit 8, And a hash function inserting unit 100 for inserting a watermark in the image information in the discrete cosine transformed frequency domain.

상기 해쉬함수삽입부(100)는; 상기 양자화된 영상정보에 워터마크를 삽입하기 위하여 해쉬 함수를 사용하기 위한 해쉬함수엔진부(102), 상기 해쉬함수엔진부 (102)로부터 다음 'I'프레임에서 입력될 양자화부(6)의 값에 삽입할 초기값(SEED Value)을 생성하고 동시에 리셋값(Reset Value)이 초기값이 되어 현재 'I'프레임의 양자화 값이 삽입되도록 하는 삽입부(106), 상기 해쉬함수엔진부(102)에서 생성된 초기값을 일시 저장하고 상기 삽입부(106)에 제공하는 레지스터(104)로 이루어진다. The hash function insertion unit 100 is; A hash function engine 102 for using a hash function to insert a watermark in the quantized image information, and a value of the quantization unit 6 to be input in the next 'I' frame from the hash function engine 102. An insertion unit 106 and a hash function engine unit 102 for generating a seed value to be inserted into the slot, and at the same time, a reset value becomes an initial value so that the quantization value of the current 'I' frame is inserted. It consists of a register 104 to temporarily store the initial value generated in the and provided to the insertion unit 106.

그와 같이 구성되는 MPEG-4 동영상 부호화기에 따른 부호화 과정을 설명한다.The encoding process according to the MPEG-4 video encoder configured as described above will be described.

본 발명의 작용을 설명하기에 앞서 MPEG-4 동영상시스템은 계산효율을 높일 수 있도록 영상 정보를 "8*8" 블록 단위로 구분하여 이산 코사인변환 과정을 수행하며, MPEG-4 동영상시스템에서의 'B'프레임 또는 'P'프레임은 다음 [표 1]과 같이 스키드 매크로블록(skiped macro block)과 모션 벡터(motion vector)가 적용된 매크로블록이 존재하므로, 시간영역의 부호화방식인 'P'프레임이나 'B'프레임보다는 공간영역 부호화방식에 의한 'I'프레임의 DC계수에 본 발명의 해쉬함수를 적용시킨다. Prior to explaining the operation of the present invention, the MPEG-4 video system performs discrete cosine conversion by dividing the image information into "8 * 8" block units to improve computational efficiency. The B 'frame or the' P 'frame has a macroblock to which a skid macro block and a motion vector are applied as shown in [Table 1]. The hash function of the present invention is applied to the DC coefficient of the 'I' frame by the spatial domain coding method rather than the 'B' frame.

[표 1]TABLE 1

Figure 112004053590875-PAT00001
Figure 112004053590875-PAT00001

상기 [표 1]는 I-프레임으로 시작하는 연속적인 영상정보들의 집합인 GOP(Group of Pictures) 내의 생략된 매크로블록과 모션이 적용된 매크로블록의 갯수를 비교하고 있는 것이다.[Table 1] compares the number of omitted macroblocks in the GOP (Group of Pictures), which is a set of continuous image information starting with an I-frame, and the number of macroblocks to which motion is applied.

그와 같이 'I'프레임의 DC계수를 사용하기 때문에 워터마크의 삽입을 위한 초기값은 'I'프레임으로부터 추출해야 하며, 상기 초기값의 삽입과 추출을 위해 해쉬함수가 사용된다.As such, since the DC coefficient of the 'I' frame is used, an initial value for inserting the watermark should be extracted from the 'I' frame, and a hash function is used for the insertion and extraction of the initial value.

상기 해쉬함수는 암호학적으로 전자서명, 데이터 무결성, 및 메시지 인증을 위해 가장 빈번하게 사용되는 것으로서, 특히 무결성 검증을 원하는 정보의 해쉬코드를 계산하여 안전하게 보관하다가 무결성 검증이 필요할 때 다시 해쉬코드를 계산하여 보관한 해쉬코드의 값과 비교한 후 정보의 무결성을 확인할 수 있도록 한 것이다.The hash function is the most frequently used cryptographically for digital signature, data integrity, and message authentication. In particular, the hash function calculates a hash code of information desired for integrity verification and stores it safely. The integrity of the information can be checked after comparing with the stored hash code value.

그러한 해쉬함수로는 512비트의 입력을 받아 128비트 또는 160비트를 출력하는 함수로서 MD-5(128비트), SHA-1(160비트), HAS160(160비트) 등이 적용된다.As such a hash function, MD-5 (128 bits), SHA-1 (160 bits), HAS160 (160 bits) and the like are applied as a function that receives 512 bits of input and outputs 128 bits or 160 bits.

이어, 상기와 같이 해쉬함수를 이용하여 영상정보내에 워터마크를 삽입하는 과정을 설명하기로 한다.Next, the process of embedding the watermark in the image information using the hash function as described above will be described.

우선, 입력되는 영상정보에 대하여 FDCT(Foward DCT)(4)는 선행 이산코사인 변환을 행하고, 상기 FDCT(4)로부터 출력되는 영상정보는 양자화부(6)에서 양자화된 다음 가변길이부호화부(8)로 전달됨과 아울러 해쉬함수삽입부(100)에게로도 전달된다.First, the FDCT (Foward DCT) 4 performs a prior discrete cosine transform on the input image information, and the image information output from the FDCT 4 is quantized by the quantization unit 6 and then the variable length coding unit 8 In addition to being delivered to) it is also delivered to the hash function insertion unit (100).

그러면, 상기 해쉬함수삽입부(100)의 해쉬함수엔진부(102)는 상기 양자화된 정보를 인가받고, 다음 'I'프레임에서 입력될 양자화부(6)의 값에 삽입할 초기값(Seed Value)을 생성한다. 상기 해쉬함수삽입부(100)에서 생성된 초기값은 레지스터(104)를 매개하여 삽입부(106)에게로 전달되고 리셋값이 상기 초기값으로 되어 현재 양자화부(6)에서 양자화된 정보의 'I'프레임의 양자화값으로 삽입되어 가변길이부호화부(8)에게로 전달된다. 즉, 해쉬함수삽입부에서 해쉬함수 구동에 따라 워터마크인 해쉬코드가 생성되고 그 해쉬코드가 양자화된 영상정보와 합쳐진 후 가변길이부호화 과정을 통해 부호화되는 것이다.Then, the hash function engine 102 of the hash function insertion unit 100 receives the quantized information and inserts an initial value to be inserted into the value of the quantization unit 6 to be input in the next 'I' frame. ) The initial value generated by the hash function inserter 100 is transmitted to the inserter 106 via the register 104 and the reset value becomes the initial value. It is inserted as a quantized value of an I 'frame and passed to the variable length coder 8. In other words, a hash code that is a watermark is generated by the hash function insertion unit, and the hash code is combined with quantized image information and then encoded through a variable length encoding process.

이때, 도 4를 참조하면 상기 해쉬함수의 초기값 즉 512비트 입력값은 상기 'I'프레임의 중앙을 기준으로 하여 24개의 매크로블록으로부터 각각 1개씩 'Y'블록의 DC값이 입력되고, 특히 첫번째 매크로 블록으로부터는 4개의 DC값이 선택되도록 한다. 도 4에서 'A'는 기준위치 매크로블록이고, 'B'는 'Y'블록의 DC값이다.In this case, referring to FIG. 4, the initial value of the hash function, that is, the 512-bit input value, is a DC value of each 'Y' block from one of 24 macroblocks, based on the center of the 'I' frame. Four DC values are selected from the first macro block. In FIG. 4, 'A' is a reference position macroblock, and 'B' is a DC value of the 'Y' block.

또한, 8*8 형태의 'U'블록 및 'V'블록을 나타내고 있는 도 5를 참조하면 'I'프레임의 'U'블록 및, 'V'블록의 AC값들의 최하위 비트에 해쉬 코드를 분산 삽입하며, 'I'프레임의 최초 20개에 대한 매크로 블록의 'U'블록 및, 'V'블록 각각에 4비트씩 할당하는 바, 이 경우 프레임의 경계 부분에 삽입함으로서 화질 열화가 있더라도 전체적인 영향은 미비하도록 한다.In addition, referring to FIG. 5 showing an 8 * 8 type 'U' block and a 'V' block, the hash code is distributed to the 'U' block of the 'I' frame and the least significant bit of the AC values of the 'V' block. 4 bits are allocated to each of the 'U' block and the 'V' block of the macro block for the first 20 of the 'I' frames.In this case, by inserting at the boundary of the frame, even if there is a deterioration in image quality, Should be insufficient.

그와 같이 해쉬함수삽입부(100)에서 'Y'블록의 DC값과 'U'블록 및 'V'블록의 AC값의 비트에 해쉬 코드를 분산 삽입시켜 워터마크를 생성하고, 그 워터마크를 양자화부(6)로부터 전송된 영상정보에 삽입한 후 가변길이부호화부(8)에게로 전달하 여 'I'프레임에 대한 부호화 과정을 수행하게 되는 것이다.As such, the hash function insertion unit 100 distributes and inserts a hash code into the bits of the DC value of the 'Y' block and the AC value of the 'U' block and the 'V' block, thereby generating a watermark, and generating the watermark. It is inserted into the image information transmitted from the quantization unit 6 and then transferred to the variable length encoding unit 8 to perform the encoding process for the 'I' frame.

한편, 상기와 같은 과정에 희아여 영상정보를 부호화시킨 이후에는 워터마크를 추출하는 복호화 과정이 행해지게 된다.On the other hand, after encoding the image information by whitening the above process, a decoding process of extracting the watermark is performed.

도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 해쉬함수가 적용되는 MPEG-4 동영상 복호화기를 나타내고 있는 블록구성도, 도 7은 도 6에서의 해쉬함수비교부를 보인 블록구성도이다.FIG. 6 is a block diagram showing an MPEG-4 video decoder to which a hash function is applied according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram showing a hash function comparison unit in FIG.

도시된 바와 같이, 워터마크를 추출하기 위한 MPEG-4 복호화기는 상기 부호화기의 가변길이부호화부(8)로부터 부호화된 영상정보를 전달받고 이를 역 가변길이부호화시키는 역 가변길이부호화부(Inverse VLC)(18), 상기 역 가변길이부호화부(18)에 의하여 추출된 워터마크와 해쉬함수로부터 출력된 값을 비교하는 해쉬함수비교부(120), 상기 해쉬함수비교부(120)로부터 비교결과를 마이크로프로세서에게로 통보하는 비교결과부(130)로 이루어진다.As illustrated, an MPEG-4 decoder for extracting a watermark receives an encoded image information from the variable length encoder 8 of the encoder and inverse VLC (Inverse VLC) for inverting the variable length code. 18) a hash function comparison unit 120 for comparing the watermark extracted by the inverse variable length encoding unit 18 and a value output from the hash function, and the comparison result from the hash function comparison unit 120 to the microprocessor. Comprised of the comparison result unit 130 to notify.

그리고, 상기 해쉬함수비교부(120)는 해쉬함수엔진부(122), 레지스터(124), 비교부(126)로 구성된다.The hash function comparator 120 includes a hash function engine 122, a register 124, and a comparator 126.

이어 복호화기의 작용을 상기 부호화기의 작용과 연계하여 설명한다.Next, the operation of the decoder will be described in connection with the operation of the encoder.

상기 부호화과정에 의해 워터마크가 삽입된 영상정보가 가변길이부호화부(8)로부터 역 가변길이부호화부(18)에게로 전달되면, 상기 역 가변길이부호화부(18)는 상기 영상정보로부터 역 가변길이부호화 과정을 통해 'Y'블록의 양자화 값을 추출하여 해쉬함수비교부(120)에게로 전달한다.When the image information in which the watermark is inserted by the encoding process is transferred from the variable length encoding unit 8 to the inverse variable length encoding unit 18, the inverse variable length encoding unit 18 is inversely variable from the image information. Through the length encoding process, the quantization value of the 'Y' block is extracted and transmitted to the hash function comparison unit 120.

그러면, 상기 해쉬함수엔진부(122)는 상기 추출된 'Y'블록의 양자화 값을 해 쉬함수에 입력시켜 상기 해쉬함수삽입부(100)에 의해 삽입된 초기값을 추출하고, 레지스터(124)를 매개하여 비교부(126)에게로 전달한다.Then, the hash function engine 122 inputs the extracted quantization value of the 'Y' block to the hash function to extract the initial value inserted by the hash function insertion unit 100, and register 124. Transfer to the comparator 126 through the.

상기 비교부(126)는 상기 추출된 초기값과 복호화 과정에서 추출된 워터마크를 상호 비교한 다음 일치 여부를 판단하여 마이크로프로세서에게로 통보하고, 만약 그 두개의 값이 상이한 경우에는 마이크로프로세서에 의하여 위조여부를 판별할 수 있도록 한다. The comparison unit 126 compares the extracted initial value with the watermark extracted in the decoding process, determines whether there is a match, and notifies the microprocessor of the match. Allows you to determine if a forgery exists.

이때, 역 가변길이부호화부(18)에 의해 나타난 'U'블록 및 'V'블록 값에서 추출된 초기값은 상기 비교동작을 행하기 위해 생성된 해쉬함수값과 상호 일치하게 된다. At this time, the initial values extracted from the 'U' block and the 'V' block values shown by the inverse variable length coder 18 coincide with the hash function values generated to perform the comparison operation.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기 및 복호화기에 따르면 종래의 MPEG-4용 동영상 부호화기 및 복호화기의 하드웨어적인 시스템 구조에 위조방지를 위한 워터마크를 삽입하고 추출하기 위한 구성요소의 구조를 간단하게 부가할 수 있어 전체적인 구성의 복잡성을 제거하였다. As described above, according to the MPEG-4 video encoder and decoder to which the hash function of the present invention is applied, a watermark for preventing forgery is inserted and extracted into the hardware system structure of the conventional MPEG-4 video encoder and decoder. The structure of the component to be added can be simply added to eliminate the complexity of the overall configuration.

또한, 'I'프레임의 'U'블록과 'V'블록에만 해쉬코드를 삽입하기 때문에 데이터의 효율적인 보호와 함께 화질 열화 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the hash code is inserted only in the 'U' block and the 'V' block of the 'I' frame, it is possible to effectively protect data and to prevent image quality deterioration.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the invention claimed in the claims. will be.

Claims (8)

이산 코사인 변환 기반의 MPEG-4 동영상 부호화기에 있어서,In the MPEG-4 video encoder based on discrete cosine transform, 입력되는 영상정보에 대하여 선행 이산코사인 변환을 행하는 FDCT(Forward DCT), 상기 FDCT로부터 출력되는 영상정보를 양자화하는 양자화부, 상기 양자화된 영상정보의 출력을 독립적으로 인가받는 가변길이부호화부 및 역양자화부, 상기 역양자화부로부터 역양자화된 영상정보를 메모리에 저장하고 프레임의 매크로블록의 유손실을 리턴시키기 위하여 인가받은 역 이산코사인 변환부, 상기 양자화부와 가변길이부호화부 사이에 위치되며 상기 이산코사인 변환된 주파수 영역에서 영상정보에 워터마크를 삽입하기 위한 해쉬함수삽입부가 포함되어 구성되며;A forward DCT (FDCT) for performing discrete discrete cosine transform on input image information, a quantization unit for quantizing image information output from the FDCT, a variable length encoder and inverse quantization independently receiving the output of the quantized image information A decoded inverse discrete cosine transform unit for storing dequantized image information from the inverse quantizer in a memory and returning a loss of a macroblock of a frame, and located between the quantization unit and the variable length encoding unit A hash function insertion unit for inserting a watermark in the image information in the cosine transformed frequency domain; 상기 해쉬함수 삽입부는, 상기 양자화된 영상정보에 워터마크를 삽입하기 위하여 해쉬 함수를 사용하기 위한 해쉬함수엔진부, 상기 해쉬함수엔진부로부터 다음 'I'프레임에서 입력될 상기 양자화부의 값에 삽입되는 초기값(SEED Value)을 생성하고 동시에 리셋값이 상기 초기값이 되어 현재 'I'프레임의 양자화 값이 삽입되도록 하는 삽입부, 상기 생성된 초기값을 일시 저장하고 상기 삽입부에 제공하는 레지스터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기.The hash function inserting unit is a hash function engine unit for using a hash function to insert a watermark in the quantized image information, and inserted into a value of the quantization unit to be input in a next 'I' frame from the hash function engine unit. An inserter which generates a seed value and at the same time a reset value becomes the initial value so that the quantization value of the current 'I' frame is inserted; and a register which temporarily stores the generated initial value and provides the inserted part to the inserter. MPEG-4 video encoder to which a hash function, characterized in that consisting of. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 해쉬함수엔진부는 상기 양자화부로부터 전달되는 양자화된 영상정보 중 에서 'I'프레임의 중앙을 기준으로 하여 총 24개의 매크로 블록으로부터 각각 1개씩 'Y'블록에 대한 DC값이 입력되는 것을 특징으로 하는 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기.The hash function engine inputs a DC value for each 'Y' block from a total of 24 macroblocks based on the center of the 'I' frame among the quantized image information transmitted from the quantization unit. MPEG-4 video encoder with a hash function. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 24개의 매크로 블록중에서 첫번째 매크로 블록으로부터는 4개의 DC값이 입력되는 것을 특징으로 하는 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기.4. The MPEG-4 video encoder to which the hash function is applied, wherein four DC values are input from the first macro block among the 24 macro blocks. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 삽입부는 I, B, P프레임중에서 'I'프레임의 'U'블록 및 'V' 블록의 AC값들의 최하위 비트에 해쉬코드값을 분산하여 삽입하는것을 특징으로 하는 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기.The insertion unit is an MPEG to which a hash function is applied, characterized in that the hash code value is distributed and inserted into the least significant bits of the AC values of the 'U' block and the 'V' block of the 'I' frame among the I, B, and P frames. 4 Video encoder. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 삽입부는, 상기 'I'프레임의 최초 20개에 대한 매크로 블록의 'U'블록 및 'V'블록에 각각 4비트씩 할당하여 삽입시키는 것을 특징으로 하는 해쉬함수가 적용되는 엠펙-4 동영상 부호화기.The inserter is an MPEG-4 video encoder to which a hash function is applied, characterized in that four bits are respectively inserted and inserted into the 'U' block and the 'V' block of the first 20 blocks of the 'I' frame. . 이산 코사인 변환 기반의 MPEG-4 동영상 부호화기로부터 전달받은 암호화된 영상정보를 복호화하기 위한 MPEG-4 동영상 복호화기에 있어서,In the MPEG-4 video decoder for decoding the encrypted video information received from the discrete cosine transform-based MPEG-4 video encoder, 부호화기의 가변길이부호화부로부터 부호화된 영상정보를 전달받고 이를 역 가변길이부호화시키는 역 가변길이부호화부 및 역 양자화 과정을 행하는 역 양자화부 사이에 복호화 과정에서 추출된 워터마크와 해쉬함수로부터 출력된 값을 비교하기 위한 해쉬함수비교부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 MPEG-4 동영상 복호화기.The value output from the watermark and the hash function extracted in the decoding process between the inverse variable length coder for receiving the encoded image information from the variable length coder of the encoder and the inverse variable length coder and the inverse quantizer for inverse quantization. MPEG-4 video decoder comprising a hash function comparison unit for comparing the configuration. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 해쉬함수비교부로 입력되는 상기 역 가변길이부호화부를 거친 'Y'블록의 양자화값은 'I'프레임의 중앙을 기준으로 24개의 매크로 블록으로부터 각각 1개씩 'Y'블록의 DC값이 입력됨과 아울러 상기 24개의 매크로 블록중에서 첫번째 매크로 블록으로부터는 4개의 DC값이 입력되는 것을 특징으로 하는 MPEG-4 동영상 복호화기.The quantization value of the 'Y' block passed through the inverse variable length coding unit inputted to the hash function comparison unit is input from each of 24 macroblocks of 'Y' blocks based on the center of the 'I' frame, MPEG-4 video decoder, characterized in that four DC values are input from the first macroblock of the 24 macroblocks. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 해쉬함수비교부로 입력된 해쉬함수값은 상기 역 가변길이부호화부를 통과한 'U'블록 및 'V'블록 값에서 추출된 초기값과 일치하는 것을 특징으로 하는 MPEG-4 동영상 복호화기.And a hash function value input to the hash function comparison unit coincides with an initial value extracted from 'U' block and 'V' block values passed through the inverse variable length encoding unit.
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