Digital maps are used widely these days, and they are prone to be illegally copied and distributed. However, there have been few copyright protection techniques for digital maps. In this thesis, data hiding methods for digital map are proposed.
We present a data hiding algorithm for vector digital maps. The polygonal line is represented by the wavelet descriptor. An additive watermarking scheme is used to embed the watermark by slightly modifying the wavelet descriptor, and that causes invisible distortions to the coordinates of the vertices. The invariant properties of the wavelet descriptor ensure that the presented algorithm is resilient against both global and local geometrical distortions. Using vector graphic images from contour maps, we demonstrate that the presented algorithm outperforms the conventional algorithm based on the Fourier descriptor.
We also propose a data hiding method for raster digital maps. The proposed algorithm parameterizes a curve using the B-spline model and treats B-spline control points as a point set, and creates a 2D mesh by using Delaunay triangulation with the point set. The mesh spectral coefficients are computed by using the mesh spectral analysis. Watermark messages are embedded in this mesh spectral domain, and the coefficients are inverse transformed to the coordinates of the control points. By using B-spline model, the watermarked curve is reconstructed with the control points. Experimental results show that the proposed scheme is robust against printing-scanning attack as well as global geometric distortion.
We present another data hiding method for raster digital maps. In order to fingerprint digital maps, this paper addresses an efficient data hiding technique for curves. We choose the embedding domain based on the curvature of sample points and alter the coordinates of selected sample points for watermark embedding. The watermarked curve is reconstructed using Bezier curve segments. The use of Bezier model ensures not only high embedding capacity and good detection performance but also small embedding distortion.
최근 여러 분야에서 디지털 지도의 사용이 많아지고 있다. 디지털 지도 역시 다른 디지털 미디어와 마찬가지로 무단 복제 및 배포가 쉽다는 문제를 가지고 있으나, 저작권 보호 기술에 대한 연구는 미흡한 상태이다. 본 논문에서는 디지털 지도의 저작권 보호를 위한 여러 가지 정보 은닉 방법들을 제안한다.
첫번째로 제안하는 방법은 벡터 디지털 지도에 사용가능한 블라인드(blind) 워터마킹 기법이다. 일반적인 워터마킹 기법은 이미지의 휘도를 변경하는 반면, 이 기법은 도형 및 선을 이루는 점의 좌표를 수정한다. 도형 및 선은 웨이블릿 기술자로 표현되고, 변환된 웨이블릿 계수에 워터마크를 삽입하여 점의 좌표를 미세하게 바꾸게 된다. 웨이블릿 기술자를 역변환하여 워터마크가 삽입된 도형 및 선을 얻을 수 있다. 웨이블릿 기술자의 특성에 의해 삽입된 워터마크는 회전, 이동, 크기 변환과 이의 복합적인 공격과 같은 전역 기하학적 공격 및 국부 기하학적 공격 후에도 추출이 가능하다. 여러 벡터 디지털 지도를 대상으로 실험을 하여 본 논문에서 제안하는 방식이 기존의 푸리에 기술자를 이용한 방식보다 나은 성능을 가진다는 것을 알 수 있다.
다음으로는 곡선으로 이루어진 래스터 디지털 지도에 적합한 정보 은닉 방법을 제안한다. 본 방식은 곡선을 B-spline 모델을 사용하여 표현하고, 이를 통해 구해진 B-spline 콘트롤 포인트들을 대상으로 Delaunay 삼각화와 메시 스펙트럼 분석을 수행한다. 이렇게 하여 구한 메시 스펙트럼 계수에 워터마크를 삽입한다. 메시 스펙트럼 역변환을 통하여 워터마크가 삽입된 B-spline 콘트롤 포인트를 구하고, B-spline 모델을 적용하여 워터마크가 삽입된 곡선을 생성한다. 실험을 통하여 제안한 방식이 기하학적인 공격 뿐만 아니라 프린팅-스캐닝에도 강인함을 보인다.
마지막으로 제안하는 방법은 곡선으로 이루어진 래스터 디지털 지도에 적용할 수 있는 또다른 정보 은닉 방법이다. 본 방식에서는 곡선의 기울기를 토대로 워터마크를 삽입할 샘플 포인트들을 선정하고, 선정된 샘플 포인트들에 워터마크를 삽입한다. 베지어 곡선 모델을 적용하여 샘플 포인트로부터 워터마크가 삽입된 곡선을 구할 수 있다. 베지어 곡선 모델의 특성에 의해 제안하는 정보 은닉 방법은 워터마크 삽입에 의한 훼손 정도를 줄이면서도 삽입 용량을 늘릴 수 있었다. 뿐만 아니라 워터마크 추출 전에 Super-curve 기법을 적용하여 기하학적 공격에 강인성을 가지게 되었다.
