Signature란?

Signature란 주어진 디지털 object를 그 내용에 기반하여 unique하게 서술해주는 것으로서 사람으로 치면 지문이나 서명에 해당된다고 할 수 있다. Signature는 identifier라고도 불리는데 MPEG-7 visual 그룹에서도 처음에는 identifier라는 용어를 사용하다가 2007년 4월 San Jose 회의에서부터 signature라는 용어로 바꿔서 사용하고 있다.

Identifier를 간단히 설명하면 A₁이라는 오리지널 영상과 A₁영상에 대한 다양한 변형들, 예를 들어 영상의 중요한 부분만을 잘라내는 cropping이라든지 서브 샘플링을 통하여 사이즈를 줄인다든지 하는 변형을 통하여 나온 A₁영상의 아류들, 즉 A₁₁, A_12, A₁₃ …등이 통합적으로 ground truth가 되어서 거대한 데이터베이스 내에서 A₁을 질의영상으로 했을 때 A₁₁, A_12, A₁₃ …등을 찾아 내게 해준다는 개념이다. 혹은 그 반대로 A₁₁ 등을 질의영상으로 해서 A₁을 찾아낼 수도 있다. 기존의 MPEG-7 descriptor가 질의영상을 넣어서 자기와 비슷한 영상을 점수 별로 찾아내는 것과는 완전히 다른 개념인 것이다.

그림 1은 image identifier의 의미를 간략하게 설명해 주는 것으로서 기존의 MPEG-7 descriptor와의 차이를 명확하게 보여준다. 그림 2는 영상에 가해질 수 있는 다양한 변형의 예를 보여주는 것으로 크게 simple group과 complex group으로 나눌 수 있다. 

<그림 1> Descriptor vs identifier

<그림 2> 영상에 가해질 수 있는 다양한 변형의 예

DRM(Digital Rights Management) 도구로서의 Signature

Signature라는 것이 디지털 object의 내용에 기반하여 추출되는 것이기 때문에 signature 추출기술은 디지털 저작권 보호의 도구로서 이용될 수 있다. 즉, 원본을 그대로 복사해서 유통하는 경우는 물론이고 원본에 적당한 조작을 가하여 유통시키는 경우에도 이를 적발해 낼 수가 있기 때문에 기존의 워터마킹이나 암호화에 기반한 DRM과는 다른 응용 분야에서 저작권 보호에 이용될 수 있는 것이다. 예를 들어 모나리자 원화를 디지털 카메라로 찍어서 가로 대 세로 비를 다르게 해서 인터넷에 유포하더라도 signature 도구를 이용하여 찾아낼 수가 있는 것이다.

Image signature/ Video signature의 표준화 현황

2006년 1월 Bangkok 회의에서 image identifier가 VCE(Visual Core Experiment)로 정식 채택된 뒤 수많은 알고리즘이 제안되고 평가되어 괄목할 만한 성과를 나타내고 있으나 보다 많은 국가에서 더 많은 연구 인력이 참석해달라는 의미로 2007년 7월 MPEG 81차 Lausanne회의에서는 CfP(Call for Proposal)을 전체 회의에서 공표하고 전세계 관련분야 연구자에게 전달하기로 하였다(Output 문서번호: N 9216). CfP에 의하면 image signature는 2007. 10.10까지 결과물을 제출해야 하고 2009년 1월까지 AMD를 완료하는 것으로 되어 있다. Video signature는 2008.1.18까지 실험 환경과 실험 조건을 확정하고 2008.4.16까지 결과물을 제출해서 2009년 7월까지 AMD를 완료하는 일정으로 되어 있다.

Ÿ Image signature(identifier)의 표준화 -> MPEG-7 VCE-6

MPEG-7 visual 그룹에서는 2006년 1월의 Bangkok회의에서 image identifier를 정식 의제로 채택하고 VCE-6 초안을 만들었으며 그 후 4월 Montreux 회의에서 VCE-6를 확정하고 공개 경쟁에 들어갔으며 2007년 4월 San Jose회의에서 identifier란 용어를 signature로 변경하였다.

VCE-6 문서에 따르면 image signature 기술의 평가는 4가지의 factor를 고려하여 이루어진다. 4가지 factor는 SR(success ratio)로 나타내지는 검색의 정확도, 1 ppm의 false positive rate를 확보하기 위한 independence test와 threshold 값, 추출된 signature meta data의 size(1K bit/image Max), extraction/matching speed 등이다. 따라서 XM 문서에 채택되기 위한 기술은 4가지의 관점에서 평가를 하고 한 개 이상의 기술이 경쟁할 경우에는 어디에 우선 순위를 두고 평가할지에 대한 세부사항이 VCE-6에 명시되어 있다.

2007년 7월 현재 주어진 실험 조건 하에서의 정확도가 99.5%를 상회해서 금번 7월 Lausanne 회의에서 실험조건을 크게 강화시킨 VCE-6를 제안하여 전체 회의에서 인준을 받고 확정되었다(Output 문서번호: N 9218). N9218에 따르면 false positive rate를 1ppm에서 0.05ppm으로 강화했으며 matching speed는 초당 200만 pair, 실험 영상의 DB size를 5만장에서 10만장으로, 그리고 실제 변형을 가하여 SR을 계산하는 영상 DB는 4천장에서 1만장으로 늘렸다.

Ÿ Video signature(identifier)의 표준화 -> MPEG-7 VCE-7

Video signature는 2007년 1월의 Marrakech 회의에서 표준화 작업이 정식으로 채택되면서 VCE-7의 초안을 만들었고 이번 7월의 Lausanne 회의에서도 계속해서 보완하는 중으로 VCE-7은 아직 완성되지 못한 상태이다. Video signature란 현재 VCE-6로 표준화 작업 중에 있는 image signature를 비디오로 확장시키는 것으로서 기존에 MPEG-7이 가지고 있던 descriptor나 descriptor scheme의 개념으로서는 도저히 할 수 없는 다양한 응용분야를 염두에 두고 개발하는 것이다.  

Video signature는 image signature와 개념은 같지만 비디오이기 때문에 시간 개념과 프레임의 개념이 추가되어서 실험 조건이나 성능 평가 과정이 훨씬 복잡해진다. MPEG output 문서 N 9216에 따르면 2008년 1월의 83차 회의에 가서야 실험 조건을 확정하고 필요한 DB를 확보하는 것으로 되어 있어서 아직은 유동적이긴 하지만 기본적으로 비디오 프레임을 어떻게 변형시킬지, 어떤 식으로 비교를 할 지, 비교 결과를 어떻게 판단할 지에 대한 개략적인 아이디어는 담고 있다고 보여진다.

그림 3에서 보듯이 original clip은 최소 3분 이상을 요구하고 있고 이러한 original로부터 query clip을 잘라내고 또 임의로 다른 내용을 추가하기도 하여 1 ppm false positive rate를 계산하고 필요한 threshold를 얻으며 이를 이용하여 SR(success ratio)를 계산한다는 것이 기본 아이디어이다.

<그림 3> Different Query Scenarios (The 6 different query types are shown)

Video signature 기술의 평가도 image signature의 경우와 동일하게 4가지의 factor를 고려하여 이루어진다. 4가지 factor는 SR(success ratio)로 나타내지는 검색의 정확도, 1 ppm의 false positive rate를 확보하기 위한 independence test 와 threshold 값, 추출된 signature meta data의 size(30K bit/sec Max), extraction/matching speed 등이다. 세부적인 수치는 아직 확정된 것은 아니고 유동적이라고 할 수 있다. XM 문서에 채택되기 위한 기술은 위의 4가지의 관점에서 평가를 하게 되고 한 개 이상의 기술이 경쟁할 경우에는 어디에 우선 순위를 두고 평가할지에 대한 세부사항은 아직은 미정이다.

결 언

2007년 9월 현재 image signature의 simple 그룹은 어느 정도 가시적인 성과를 얻고 있는 반면 complex 그룹은 아직도 알고리즘 개발 경쟁 중에 있고 video signature의 경우는 이제 겨우 실험조건을 조율하고 DB를 구성 중인 단계에 있다. 국내의 관련 전문가들이 좀 더 관심을 가지고 지금부터라도 표준화 활동에 적극 참여하여 우리 기술을 국제표준에 많이 반영할 수 있기를 기대해 본다.