이산 웨이블릿 변환과 특이값 분해를 이용한 비가시성 워터마킹

Abstract

AI 기술의 발전과 함께 디지털 이미지의 저작권 침해 문제가 더욱 심각해지고 있으며, 이를 해결하기 위한 핵심 기술로 디지털 워터마킹 기술이 주목받고 있다. 디지털 워터마킹은 디지털 저작물의 저작권을 보호하거나 위·변조를 감별하고 추적하기 위해서 특수한 형태의 워터마크를 삽입하고, 검출하는 기술적 방법이다. 워터마크는 원본 이미지의 시각적 품질을 저하하지 않는 비가시성을 갖추어야 하며, 이미지 변형 및 노이즈 공격과 같은 다양한 외부 요인에 대해 강한 저항성을 유지하여 안정적으로 추출될 수 있어야 한다. 그러나 종래 연구에서는 비가시성을 강화하면 저항성이 저하되거나, 반대로 저항성을 강화하면 이미지 품질이 저하되는 트레이드오프 문제를 해결하지 못했다. 본 연구에서는 이미지에 3레벨 이산 웨이블릿 변환 (Discrete Wavelet Transform, DWT)을 수행하여 주파수 성분을 여러 수준으로 분리한 후, 여러 영역에 걸쳐 특이값 분해 (Singular Value Decomposition, SVD)를 수행하여 특이값에 워터마크를 반복적으로 삽입하는 방식을 제안한다. 이를 통해 신호 변형 공격에 강인하고 비가시성이 뛰어난 워터마킹을 수행하는 것을 목표로 한다.|With the advancement of AI technology, the issue of copyright infringement in digital images has become increasingly severe, drawing attention to digital watermarking as a key solution. Digital watermarking is a technical method that embeds and detects specialized watermarks to protect the copyright of digital content, or to detect and track forgery and tampering. A watermark must ensure imperceptibility, maintaining the visual quality of the original image, while also being robust against external factors such as image manipulation and noise attacks, allowing for stable extraction. However, previous studies have failed to resolve the trade-off issue where enhancing imperceptibility reduces robustness, or improving robustness degrades image quality. This study proposes a method where a 3-level DWT is performed on an image to separate frequency components into multiple levels, followed by SVD applied across multiple regions to repeatedly embed a watermark into singular values. The objective is to achieve watermarking with high imperceptibility and robustness against signal manipulation attacks.