KR100349520B1 - System and method for holographic-image encryption and decoding - Google Patents

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KR100349520B1 KR1020000019211A KR20000019211A KR100349520B1 KR 100349520 B1 KR100349520 B1 KR 100349520B1 KR 1020000019211 A KR1020000019211 A KR 1020000019211A KR 20000019211 A KR20000019211 A KR 20000019211A KR 100349520 B1 KR100349520 B1 KR 100349520B1
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Abstract

본 발명은 개인 정보를 디지털적으로 암호화하고, 암호화된 영상을 광학적으로 디코딩 하는 홀로 그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic image encryption and decryption system and method for digitally encrypting private information and optically decrypting an encrypted image.

홀로 그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템에 있어서, 디지털 암호화 시스템은 원영상을 가공 처리하여 암호화 데이터로 변환시키는 프로세서 및 프로세서에 의한 암호화 데이터를 기록하는 메모리로 구성된다.In a holographic image encryption and decryption system, a digital encryption system is composed of a processor for processing an original image and converting the original image into encrypted data, and a memory for recording encrypted data by the processor.

또한, 디코딩 시스템은 암호키 영상을 출력시키는 2차 입력 플레인, 출력된 암호키 영상을 퓨리에 변환시키는 2차 퓨리에 변환 렌즈, 조인트 파워 스펙트럼과 곱으로 출력시키는 암호화 카드, 퓨리에 변환 값과 조인트 파워 스펙트럼의 곱을 역 퓨리에 변환시키는 역 퓨리에 변환 렌즈 및 역 퓨리에 변환 값이 기록되는 2차 광 검출기로 구성된다.The decoding system includes a secondary input plane for outputting a cryptographic key image, a secondary Fourier transform lens for Fourier transforming the output cryptographic key image, a cryptographic card for outputting a product of the joint power spectrum and a Fourier transform value and a joint power spectrum An inverse Fourier transform lens for performing inverse Fourier transform on the product, and a secondary optical detector for recording the inverse Fourier transform value.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명은 디지털적으로 영상을 암호화하고, 실시간적으로 원영상을 복원할 수 있고, 디지털적으로 암호화를 할 때는 두 개의 파라미터 값의 선택에 의해 원영상에서 간섭 잡음을 분리할 수 있다.According to the present invention, it is possible to digitally encrypt an image and restore an original image in real time, and when digitally encrypting, interference noise is separated from an original image by selection of two parameter values can do.

Description

홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템 및 방법{System and method for holographic-image encryption and decoding}[0001] System and method for holographic image encryption and decoding [0002]

본 발명은 개인 정보를 디지털적으로 암호화하고, 암호화된 영상을 광학적으로 디코딩 하는 홀로 그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic image encryption and decryption system and method for digitally encrypting private information and optically decrypting an encrypted image.

일반적으로 여권, 신용 카드, 각종 ID 카드 등의 위조 여부를 확인하기 위한수단으로 사진, 얼굴, 지문 등이 사용되고 있으며, 최근에는 컴퓨터, 영상 처리 및 프린터 기술들의 발달과 더불어 각종 카드 등의 위조가 고도로 정교하게 이루어짐에 따라 현대 신용 사회에서 심각한 사회 문제로 대두되고 있다.Generally, photographs, faces, fingerprints and the like are used as means for checking forgery of passports, credit cards, various ID cards, etc. Recently, with the development of computers, image processing and printer technologies, It is becoming a serious social problem in modern credit society as it is elaborated.

근래에는 보다 발전된 형태로 신용 카드와 여권 등에 홀로그램이 널리 이용되고 있으나, 이것은 사람의 눈에 의해 검색되는 것으로서 이론적으로는 복제될 수 없지만, 실제의 경우에는 홀로그램 패턴이 광세기 패턴으로 CCD(Charge-Coupled Device)와 같은 기존의 광 검출기로 쉽게 검출되어 새로운 홀로그램의 합성과 복제가 가능하게 되었다.In recent years, holograms have been widely used in credit cards and passports, but they can not be reproduced theoretically because they are searched by human eyes. However, in actual cases, the hologram pattern is a CCD (Charge- Coupled Device), it is possible to synthesize and replicate new holograms.

따라서, 어떠한 경우에도 ID 카드 위조나 복제를 근본적으로 차단할 수 있는 새로운 접근 방법에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 최근에는 CCD와 같은 기존의 광세기 검출기로는 볼 수도 복제할 수도 없는 복합 함수 형태의 램덤 위상 패턴을 사용하는 새로운 광학적 보안 기법이 제시되고 있다.Therefore, in recent years, existing optical intensity detectors, such as CCDs, have not been able to reproduce or reproduce a complex function type A new optical security technique using a random phase pattern is proposed.

P. Refregier 「입력 플레인에 의한 광학 영상 암호화 및 퓨리에 플레인 랜덤 인코딩」은 원래의 영상에 두가지 랜덤 위상 마스크로 영상을 암호화하는 새로운 영상 암호화 기법을 제시하였다.P. Refregier, "Optical Image Encryption and Fourier Plane Random Encoding by Input Plane", presents a new image encryption scheme that encrypts the original image with two random phase masks.

즉, 두 랜덤 마스크 중 하나는 입력 평면에, 다른 하나는 공간 주파수 평면에 위치해서 궁극적으로 원영상이 정지(stationary) 백색 잡음 형태로 변환되며, 디코더 시스템에서는 암호 카드 영상을 광학적으로 퓨리에 변환한 후, 변환된 값에 암호키에 해당하는 랜덤 위상 마스크의 공액 복소수값을 곱하게 된다.That is, one of the two random masks is located on the input plane and the other is located on the spatial frequency plane, and ultimately the original image is converted into a stationary white noise form. In the decoder system, the cryptographic card image is optically Fourier transformed , And the converted value is multiplied by the conjugate complex value of the random phase mask corresponding to the cryptographic key.

그러나, 상기 방법은 암호화된 영상이 복소수값을 가지므로 카드를 제작하기어려울 뿐만 아니라, 디코더에는 복소수값을 나타낼 수 있는 실시간 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)가 요구되는 문제점이 제시되고 있다.However, since the encrypted image has a complex number, it is difficult to produce a card, and a decoder requires a spatial light modulator (SLM) capable of displaying a complex value.

한편, B. Javidi 「유효 및 보안 검증을 위한 광학 패턴 인식」은 원영상 위에 랜덤 위상 마스크를 접착시킴으로써 암호화하는 단순한 방법을 제시하였다.On the other hand, B. Javidi "Optical Pattern Recognition for Validation and Security Verification" presented a simple method of encrypting by attaching a random phase mask on the original image.

디코더에서는 암호 카드와 랜덤 위상 마스크에 해당하는 기준 영상을 JFT(Joint Fourier Transform)시키고, JTPS(Joint Transform Power Spectrum)을 검출한 후, 이것을 다시 역 퓨리에 변환시키게 된다.In the decoder, a reference image corresponding to a cryptographic card and a random phase mask is JFT (Joint Fourier Transform), detects JTPS (Joint Transform Power Spectrum), and then transforms the reference image into inverse Fourier transform.

따라서, 카드의 위조 여부는 상관 첨두값을 검사함으로써 판정할 수 있는데, 상기 방법은 Refregier의 방법에 비해 시스템 정렬(Alignment)에 그다지 민감하지 않기 때문에 디코더의 제작이 용이한 장점을 갖지만, 데이터에 손상을 주지 않으면서 교묘하게 위상 마스크를 떼어 내면 카드를 위조할 수 있는 단점을 갖고 있다.Therefore, it is possible to determine whether the card is falsified by checking the correlation peak value. This method is advantageous in that it is easy to manufacture a decoder because it is not so sensitive to system alignment as compared with the method of Refregier, It is possible to falsify the card if the phase mask is removed by a careless manner.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 안출한 것으로, 카드 위조를 근본적으로 차단하고 실질적으로 구현이 가능한 접근방법으로 원영상을 실수값으로 암호화시킬 수 있고, 암호키로 실수값 패턴을 이용할 수 있는 새로운 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION [0008] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a real- And to provide a novel holographic image encryption and decoding system and method.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 블록도.1 is a block diagram of a holographic image encryption and decryption system in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호화를 위한 조인트 퓨리에 변환 시스템의 블록도.2 is a block diagram of a joint Fourier transform system for encryption of a holographic image encryption and decryption system in accordance with another embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호 해독을 위한 디코딩 시스템의 블록도.3 is a block diagram of a decoding system for decrypting a holographic image encoding and decoding system in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 4(a)는 암호화시킬 원영상,도 4(b)는 암호키 영상의 진폭 분포를 나타낸 예시도.Fig. 4 (a) shows an original image to be encrypted, and Fig. 4 (b) shows an amplitude distribution of an encryption key image.

도 5(a)는 양의 실수값으로 암호화된 영상,도 5(b)는 위상 타입으로 암호화된 영상을 나타낸 예시도.Fig. 5 (a) is an image encrypted with a positive real value, and Fig. 5 (b) is an example of an image encrypted with a phase type.

도 6은 위상형의 암호 영상 및 암호키를 사용하여 복원된 영상을 나타낸 예시도.6 is an exemplary view showing an image reconstructed using a phase-type cryptographic image and an encryption key.

도 7은 양의 실수 형태의 암호 영상과 위상형의 암호키로 복원된 원영상을 나타낸 예시도.FIG. 7 is an exemplary view showing a coded image of a positive real number and an original image restored by a phase-type cryptographic key. FIG.

도 8은 위상형의 암호 영상과 양의 실수 형태의 암호키로 복원된 원영상을 나타낸 예시도.8 is an exemplary view showing a phase-type cryptographic image and an original image restored with a positive real-valued cryptographic key.

도 9는 양의 실수 형태의 암호 영상 및 암호키를 사용하여 복원된 영상을 나타낸 예시도.FIG. 9 is an exemplary view showing a reconstructed image using a cipher key and a cipher key in the form of a positive real number; FIG.

도 10은 정렬이 정확히 되지 않았을 때 복원된 영상을 나타낸 예시도.10 is an exemplary view showing a reconstructed image when the alignment is not made correctly.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

100 : 프로세서 110 : 메모리100: Processor 110: Memory

200, 300 : 1차, 2차 입력 플레인200, 300: primary, secondary input plane

210, 310 : 1차, 2차 퓨리에 변환 렌즈210, 310: primary and secondary Fourier transform lens

220, 340 : 1차, 2차 광 검출기 320 : 암호화 카드220, 340: primary and secondary photodetectors 320: encryption card

330 : 역 퓨리에 변환 렌즈330: inverted Fourier transform lens

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 개인 정보를 디지털적으로 암호화하고, 암호화 영상을 광학적으로 복원하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화하는 데에 있어서, 상기 개인 정보에 상응하는 원영상을 실수 형태의 암호키 영상을 이용하여 디지털 처리 장치에 의하여 실수 형태의 암호화 영상을 생성하는 디지털 암호화 단계, 상기 실수 형태의 암호키 영상을 이용하여 상기 실수 형태의 암호화 영상을 광학 장치에 의한 복호화 과정을 통하여 상기 원영상에 상응하는 복호화 영상을 추출하는 광학적 복호화 단계를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 방법을 제공할 수 있다.상기 디지털 암호화 단계는 상기 원영상과 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 단계, 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 단계, 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 상기 디지털 처리 장치에 결합된 저장 장치에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광학적 복호화 단계는 상기 광학 장치에 포함된 렌즈를 이용하여 상기 실수 형태의 암호키 영상을 퓨리에 변환하는 단계, 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상과 상기 실수 형태의 암호화 영상의 곱을 산출하는 단계, 상기 산출된 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상과 상기 실수 형태의 암호화 영상의 곱을 역퓨리에 변환하는 단계, 상기 역퓨리에 변환된 결과를 이용하여 상기 원영상에 상응하는 복호화 영상을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.본 발명의 다른 측면에 따르면, 개인 정보에 상응하는 원영상를 디지털적으로 암호화하는 디지털 처리 장치와 상기 암호화된 영상을 광학적으로 복호화하는 광학 장치로 구성되는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 장치에 있어서, 상기 디지털 장치는 프로그램이 저장되어 있는 메모리 및 상기 메모리에 결합되어 상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 프로그램에 의해, 상기 원영상에 상응하는 실수 형태의 암호키 영상을 추출하는 단계, 상기 원영상 및 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 단계, 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 단계 및 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 상기 메모리에 저장하는 단계를 실행하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 장치를 제공할 수 있다.여기서, 상기 광학 장치는 상기 실수 형태의 암호키 영상을 출력하는 입력 플레인, 상기 출력된 상기 실수 형태의 암호키 영상을 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환 렌즈, 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상을 곱으로 출력하는 암호화 카드, 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상의 곱을 역퓨리에 변환하는 역퓨리에 변환 렌즈 및 상기 역퓨리에 변환된 결과를 이용하여 상기 원영상에 상응하는 복호화 영상을 추출하는 광 검출기를 포함할 수 있다.또한, 상기 입력 플레인은 상기 원영상을 상기 실수 형태의 암호키 영상에 상응하여 배열하는 공간 광 변조기를 포함할 수 있다.본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 개인 정보에 상응하는 원영상를 디지털적으로 암호화하는 디지털 처리 장치에 있어서, 상기 원영상에 상응하는 실수 형태의 암호키 영상을 추출하는 수단, 상기 원영상 및 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 수단, 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 수단 및 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 저장하는 수단을 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 장치를 제공할 수 있다.여기서, 상기 암호키 영상과 상기 암호키 영상의 공액 암호키 영상의 컨벌루션은 임펄스 함수로 근사화될 수 있다. 또한, 상기 암호키 영상은 백색 잡음인 것이 바람직하다. 상기 원영상은 랜덤 위상 함수가 곱해진 형태이며, 상기 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상 중 적어도 하나는 양수 형태 및 위상 형태 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 개인 정보에 상응하는 원영상를 디지털적으로 암호화하는 디지털 처리 장치에서의 홀로그래픽 영상 암호화 방법에 있어서, 상기 원영상에 상응하는 실수 형태의 암호키 영상을 추출하는 단계, 상기 원영상 및 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 단계, 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 단계 및 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 디지털 처리 장치에 결합된 저장 장치에 저장하는 단계를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 방법을 제공할 수 있다.여기서, 상기 암호키 영상과 상기 암호키 영상의 공액 암호키 영상의 컨벌루션은 임펄스 함수로 근사화될 수 있다. 또한, 상기 암호키 영상은 백색 잡음인 것이 바람직하다. 상기 원영상은 랜덤 위상 함수가 곱해진 형태이며, 상기 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상 중 적어도 하나는 양수 형태 및 위상 형태 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of encrypting and digitally encrypting personal information and optically reconstructing an encrypted image, the method comprising: A digital encryption step of generating a real image by using a cryptographic key image of a real image type by using a digital processing device, a decryption step of decrypting the real image by an optical device And an optical decryption step of extracting a decrypted image corresponding to the original image through a process of decrypting the original image and an optical decryption step of decrypting the decrypted image corresponding to the original image, Calculating a product of the original image and the cipher key image, A may include the step of storing in a storage device coupled to the Fourier transform step, wherein the Fourier transformation of the real form of the encrypted image generated by the digital processing apparatus. The optical decryption step may include Fourier transforming the real key cryptographic key image using a lens included in the optical device, calculating a product of the Fourier transformed real key cryptographic key image and the real key cryptographic key Transforming the Fourier-transformed real-valued cryptographic key image and the real-valued cryptographic image to inverse Fourier transform, and extracting the decoded image corresponding to the original image using the inverse Fourier transformed result According to another aspect of the present invention, there is provided a holographic image encrypting method comprising: a digital processing device for digitally encrypting an original image corresponding to personal information; and an optical device for optically decrypting the encrypted image, And a decoding device, wherein the digital device has a program stored therein And a processor coupled to the memory and executing the program, wherein the processor is configured to extract, by the program, a real key cryptographic key image corresponding to the original image, Performing a Fourier transform on the product of the calculated original image and the cryptographic key image, and a step of storing the encrypted image of the real number generated by the Fourier transform in the memory, The optical device includes an input plane for outputting the real-key cryptographic key image, a Fourier transform lens for Fourier transforming the real cryptographic key image output from the input plane, A real-valued cryptographic key image in the form of a Fourier transform and an encrypted image in the real- An inverse Fourier transform lens for inverse Fourier transforming a product of the Fourier-transformed real-valued cryptographic key image and the real-valued cryptographic image, and an inverse Fourier transform The input plane may include a spatial light modulator that arranges the original image in correspondence with the real cryptographic key image. In another aspect of the present invention, A digital processing device for digitally encrypting an original image corresponding to personal information, the digital processing device comprising: means for extracting a real key cryptographic key image corresponding to the original image; Means for Fourier transforming the multiplication of the calculated original image and the cryptographic key image, The convolution of the conjugate cryptographic key image of the cryptographic key image and the cryptographic key image may be a function of an impulse function . &Lt; / RTI &gt; Preferably, the cryptographic key image is white noise. At least one of the real key cryptographic key image and the real cryptographic key image is at least one of a positive type and a phase type. There is provided a holographic image encrypting method in a digital processing apparatus for digitally encrypting an original image corresponding to personal information, the method comprising: extracting a real key cryptographic key image corresponding to the original image; A step of calculating a product of a cryptographic key image of a real number type, a step of Fourier transforming a product of the calculated original image and a cryptographic key image, and a step of storing the encrypted real image generated by the Fourier transform The method comprising the steps of: Standing, the convolution of the conjugated image encryption key of the encryption key image and the encryption key image can be approximated by an impulse function. Preferably, the cryptographic key image is white noise. Preferably, at least one of the real-valued cryptographic key image and the real-valued encrypted image is at least one of a positive type and a phase type.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 블록도를 나타낸다.1 shows a block diagram of a holographic image encoding and decoding system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 원영상 또는 암호키 영상을 처리하여 암호화 데이터를 산출하는 프로세서(100) 및 상기 원영상을 기록하는 메모리(110)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a processor 100 for processing an original image or an encryption key image to calculate encrypted data, and a memory 110 for recording the original image.

먼저, 원영상을 암호화하기 위한 시스템(이를 디지털 암호화 시스템 또는 디지털 처리 장치라 한다)을 설명하기로 한다.First, a system (referred to as a digital encryption system or a digital processing device) for encrypting an original image will be described.

상기 디지털 암호화 시스템은 원영상을 상기 원영상에 상응되는 암호키 영상을 생성하여 상기 원영상과 상기 암호키 영상의 곱을 산출하는 산출 수단, 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환시켜 조인트 파워 스펙트럼을 출력시키는 출력 수단 및 상기 출력된 조인트 파워 스펙트럼을 상기 메모리(110)에 기록하는 기록 수단을 포함한다.The digital encryption system includes a calculation unit that calculates a product of the original image and the cryptographic key image by generating an original image cryptographic key image corresponding to the original image, a Fourier transform unit that multiplies the product of the calculated original image and the cryptographic key image An output means for outputting a joint power spectrum, and a recording means for recording the outputted joint power spectrum in the memory 110. [

여기서, 상기 암호키 영상은 암호키인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the cryptographic key image is a cryptographic key.

더욱 바람직하기로는 상기 암호키 영상은 백색 잡음이다.More preferably, the cryptographic key image is white noise.

다음, 상기 디지털 시스템을 통해 상기 암호화된 영상을 복원(디코딩)시키는 상기 디코딩 시스템은 상기 프로세서(100)에 의해, 암호키 영상을 퓨리에 변환시키는 단계, 상기 퓨리에 변환된 암호키 영상을 메모리(110)에 기록된 조인트 파워 스펙트럼의 곱으로 출력시키는 단계 및 상기 곱을 역 퓨리에 변환시켜 디코딩되어 복원된 원영상을 상기 메모리(110)에 기록시키는 단계로 실행된다.The decoding system for restoring (decoding) the encrypted image through the digital system may further include the steps of Fourier transforming the cipher key image by the processor 100, converting the cipher key image into the memory 110, And outputting the decoded original image to the memory 110. The step of outputting the decoded original image to the memory 110 may be performed by performing the inverse Fourier transform on the product.

한편, 본 발명에 따른 암호화 시스템은 도 2와 같이 광학적으로 실현할 수도 있다.On the other hand, the encryption system according to the present invention may be optically realized as shown in FIG.

도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호화를 위한 조인트 퓨리에 변환 시스템의 블록도를 나타낸다.2 shows a block diagram of a joint Fourier transform system for encryption of a holographic image encoding and decoding system according to another embodiment of the present invention.

상기 조인트 퓨리에 변환 시스템은 1차 입력 플레인(200), 1차 퓨리에 변환 렌즈(210) 및 1차 광 검출기(220)를 포함하여 이루어진다.The joint Fourier transform system includes a primary input plane 200, a primary Fourier transform lens 210, and a primary photodetector 220.

상기 1차 입력 플레인(200)은 암호화 시킬 원영상을 담고 있고, 상기 원영상과 대응되게 암호키 영상이 배치된다. 또한, 상기 원영상에 상응되는 암호키 영상을 생성하기 위해 공간 광 변조기를 이용하며, 원영상을라 하고 상기 1차 입력 플레인(200)의 상부의 소정 위치에 위치되고, 이에 따라 상기 암호키 영상이 상기 공간 광 변조기를 사이에 두고 하부에 상기 원영상에 대응되게 암호키 영상이 생성된다.The primary input plane 200 contains an original image to be encrypted, and a cryptographic key image is arranged corresponding to the original image. Also, a spatial light modulator is used to generate an encryption key image corresponding to the original image, and an original image And is located at a predetermined position on the primary input plane 200. Accordingly, a cryptographic key image corresponding to the original image is generated in the lower portion of the cryptographic key image through the spatial light modulator.

상기 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)는 일반적인 볼록렌즈를 포함하는 렌즈로서, 상기 1차 입력 플레인(200)의 원영상과 암호키 영상을 퓨리에 변환시킨다.The primary Fourier transform lens 210 is a lens including a general convex lens and performs Fourier transform on the original image and the cryptographic key image of the primary input plane 200. [

상기 1차 광 검출기(220)는 상기 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)에 의해 퓨리에 변환된 값을 검출하는 것으로서, 통상 전하 결합 소자(CCD : Charge-Coupled Device)를 이용한다.The primary photodetector 220 detects a value Fourier transformed by the primary Fourier transform lens 210, and typically uses a charge-coupled device (CCD).

따라서, 상기 조인트 퓨리에 변환 시스템을 이용하여 상기 원영상을 암호화시켜 상기 1차 광 검출기(220)에서 검출되는 암호화 영상인 조인트 파워 스펙트럼 값은 하기의 수학식 1과 같다.Therefore, the joint power spectral value, which is the encrypted image detected by the primary optical detector 220 by encrypting the original image using the joint Fourier transform system, is expressed by Equation (1).

여기서,는 공간 주파수 상의 좌표를 나타내는 것으로서 임의로 선택할 수 있는 상수이고, *는 공액 복소수를 나타내며,는 공간 주파수를 나타내고,의 퓨리에 변환을 각각 나타내고,은 입력 함수이고,는 출력 함수를 나타낸다. 또한,는 암호화 영상이며, 위 수학식 1의 우변 두항이 공액 관계이므로 실수이다. 본 발명에서,가 실수인 이유는 ID 카드 등에 부착될 암호화 영상의 제조를 보다 용이하게 하기 위함이다.here, and Is a constant that can be arbitrarily selected as representing coordinates on the spatial frequency, * denotes a conjugate complex number, Represents a spatial frequency, Wow The Wow Respectively, and &lt; RTI ID = 0.0 &gt; Wow Is an input function, Wow Represents an output function. Also, Is an encrypted image, and since the right side binomial of Equation 1 is a conjugate relation, it is a real number. In the present invention, This is to make it easier to manufacture the encrypted image to be attached to the ID card or the like.

우선, 상기 1차 입력 플레인(200)의 전단에서 광(예 : 레이저 광)이 입사되면, 1차 입력 플레인(200)에 포함된 원영상과 암호키 영상을 곱하여져 출력되고, 상기 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)에 의해 퓨리에 변환되어 조인트 파워 스펙트럼 값이 출력되며, 이렇게 출력된 상기 조인트 파워 스펙트럼 값은 1차 광 검출기(220)에서 검출되어 각종 카드에 기록된다.First, when light (for example, laser light) is incident on the front end of the primary input plane 200, the original image included in the primary input plane 200 is multiplied by the cryptographic key image and output, The joint power spectral value thus output is detected by the primary optical detector 220 and recorded on various cards.

여기서, 상기 암호키 영상는 상기 원영상을 위장하기 위해 사용된 함수로서, 상기 원영상을 상기 암호키 영상에 의해 암호화시켜 줌으로써, 다른 카드 사용자가 상기 원영상의 정보를 취득하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 암호키 영상는 실수이다. 본 발명에서,가 실수로 한정하는 이유는 상기 암호키 영상인가 SLM에 보다 용이하게 표현될 수 있도록 하기 위함이다.Here, Is a function used to camouflage the original image. By encrypting the original image with the encryption key image, it is possible to prevent another card user from acquiring the information of the original image. In a preferred embodiment of the present invention, Is a mistake. In the present invention, Is limited to a real number, To be more easily represented in the SLM.

상기와 같이 원영상을 암호화시키는 방법으로는 광학 시스템과 디지털 시스템 모두가 가능하지만, 광학 시스템을 사용하는 경우에는 랜덤 위상 함수를 곱해줘야 하므로 랜덤 마스크를 이용하기 때문에 디지털 시스템을 이용하는 것이 바람직하다.Although the optical system and the digital system can be used for encrypting the original image as described above, it is preferable to use a digital system because a random mask is used because an optical system must be multiplied by a random phase function.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호 해독을 위한 디코딩 시스템의 블록도를 나타낸다.3 shows a block diagram of a decoding system for decrypting a holographic image encoding and decoding system according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 디코딩 시스템은 2차 입력 플레인(300), 2차 퓨리에 변환 렌즈(310), 암호화 카드(320), 역 퓨리에 변환 렌즈(330) 및 2차 광 검출기(340)를 포함한다.The decoding system includes a secondary input plane 300, a secondary Fourier transform lens 310, an encryption card 320, an inverse Fourier transform lens 330, and a secondary photodetector 340.

상기 2차 입력 플레인(300)은 도 1의 1차 입력 플레인(200)과 동일할 수도 있고, 편의에 따라서는 다른 플레인 일 수도 있으며, 상기 2차 입력 플레인(300)에는 암호해독을 위한 암호키 영상 함수를 담고 있다.The secondary input plane 300 may be the same as the primary input plane 200 of FIG. 1 and may be another plane for convenience. The secondary input plane 300 is provided with a cryptographic key Video function .

상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)는 상기 2차 입력 플레인(300)의 암호키 영상을 퓨리에 변환을 시키기 위한 렌즈로서, 상기 암호키 영상은 상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)에 의해 퓨리에 변환되어 지수함수 형태로 출력된다.The second Fourier transform lens 310 is a lens for Fourier transforming the cryptographic key image of the secondary input plane 300. The cryptographic key image is Fourier transformed by the second Fourier transform lens 310 It is output in the form of an exponential function.

상기 암호화 카드(320)는 암호가 저장되어 있는 카드로서, 상기 조인트 퓨리에 변환 시스템에 의해 암호화된 상기 수학식 1의 조인트 파워 스펙트럼이 저장되어 있다.The encryption card 320 is a card in which a cipher is stored. The joint power spectrum of Equation (1) encrypted by the joint Fourier transform system is stored.

상기 역 퓨리에 변환 렌즈(330)는 상기 2차 입력 플레인(300)에 있는 암호키 영상과 상기 암호화 카드(320)에 있는 암호화 함수를 역 퓨리에 변환시켜 암호를 해독하여 원영상을 복원시켜 준다.The inverse Fourier transform lens 330 transforms the cryptographic key image in the secondary input plane 300 and the cryptographic function in the cryptographic card 320 into an inverse Fourier transform to decode the cryptogram to restore the original image.

상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)와 상기 역 퓨리에 변환 렌즈(330)는 상기 도 1의 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)와 동일한 렌즈 또는 다른 렌즈를 사용해도 상관 없다.The secondary Fourier transform lens 310 and the inverse Fourier transform lens 330 may use the same lens as the primary Fourier transform lens 210 of FIG. 1 or another lens.

상기 2차 광 검출기(340)는 상기 역 퓨리에 변환 렌즈(330)에 의해 역 퓨리에 변환되어 복원된 원영상을 검출한다.The secondary photodetector 340 detects the original image reconstructed by inverse Fourier transform by the inverse Fourier transform lens 330.

또한, 상기 2차 광 검출기(340)는 도 1의 상기 1차 광 검출기(220)와 동일한 것으로 전하 결합 소자를 사용할 수 있다.The secondary photodetector 340 is the same as the primary photodetector 220 of FIG. 1, and a charge coupled device can be used.

따라서, 상기 디코딩 시스템에 의해 암호화된 영상에서 암호키 영상을 제거하여 원영상을 복원시킨 수식은 하기의 수학식 2와 같이 컨벌루션(Convolution) 형태로 나타난다.Accordingly, the expression for recovering the original image by removing the cryptographic key image from the image encrypted by the decoding system appears as a convolution form as shown in Equation (2) below.

여기서, *는 컨벌루션을 나타내며,의 역 퓨리에 변환은이나는 실수 함수이므로 공액 표시(*)는 생략하였고,는 입력 함수이고,는 상기 원영상을 복원하기 위한 출력 함수를 나타낸다.Here, * denotes a convolution, The inverse Fourier transform of or (*) Is omitted because it is a real function, Is an input function, Represents an output function for restoring the original image.

상기 수학식 2를 참조하면, 암호키인에 가장 이상적인 패턴은 자기 상관 함수가 임펄스(Impulse) 함수에 가장 가깝도록 하는 함수로써, 만일 자기 상관 함수가라면, 수학식 2의 오른쪽 첫 번째 항은이 됨을 알 수 있다.Referring to Equation (2) above, The most ideal pattern for Is an impulse function , And if the autocorrelation function is &lt; RTI ID = 0.0 &gt; , The first term to the right of equation (2) .

우선, 상기 2차 입력 플레인(300)에 포함되어 있는 암호키 영상 함수를 광으로 조사하면, 상기 2차 입력 플레인(300)으로부터 출력된 암호키 영상 함수는 상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)에 의해 퓨리에 변환되어 지수 형태로출력되고, 상기 2차 퓨리에 변환 렌즈에 의해 퓨리에 변환된 값은 암호화된 카드에 포함되어 있는 상기 수학식 1의 조인트 파워 스펙트럼 값과 곱해져 출력되고, 상기 출력 값은 역 퓨리에 변환 렌즈(330)에 의해 역 퓨리에 변환되어 2차 광 검출기(340)로 검출된다.First, the encryption key image function included in the secondary input plane 300 The cryptographic key image function output from the secondary input plane 300 is Fourier transformed by the secondary Fourier transform lens 310 and output in an exponential form, and the secondary Fourier transform lens The Fourier transformed value is multiplied by the joint power spectral value of Equation 1 included in the encrypted card, and the output value is inverse Fourier transformed by the inverse Fourier transform lens 330, ).

그러므로, 상기 수학식 2와 같은 함수가 상기 2차 광 검출기(340)로부터 출력되며, 이 때 암호키 영상 함수는 임펄스 함수에 가까울수록 이상적이다.Therefore, the function &lt; RTI ID = 0.0 &gt; Is output from the secondary optical detector 340, and the cryptographic key image function Is closer to the impulse function.

또한, 상기 암호키 영상 함수는 백색 잡음인 것이 바람직하다.Also, the encryption key image function Is preferably white noise.

만일 상기 암호키 영상 함수가 백색 잡음인 경우, 서로 다른 위치에서 표본화된 임의의 두 값은 완전히 상관 관계가 없게 되므로 암호키 함수로서 가장 바람직하게 된다.If the encryption key image function Is white noise, any two sampled values at different positions are completely uncorrelated, and thus are most preferable as a cryptographic key function.

결국, 상기 암호키 영상 함수가 백색 잡음인 경우, 상기 수학식 2의 오른쪽의 두 번째 항에서는 결과적으로 균일하게 분포된 또 다른 백색 잡음이 되며, 상기 출력 함수는 기저 대역 필터의 역할을 하는를 통과하면서 부드럽게 된다.As a result, Is white noise, in the second term on the right side of Equation (2) Resulting in another white noise that is uniformly distributed, and the output function serves as a baseband filter And becomes smooth.

또한,함수의 유한한 개구를 고려할 경우에, 상기 잡음 성분은 (0,-d1+2d2)에 중심을 두고 비교적 균일하게 퍼지게 되며, 상기 잡음은 d1과 d2값을 적절히 선택함으로써 원영상으로부터 분리될 수 있다.Also, Considering a finite aperture of the function, the noise component spreads relatively uniformly centered on (0, -d 1 + 2d 2 ), and the noise is obtained from the original image by appropriately selecting the values of d 1 and d 2 Can be separated.

그러므로, 상기 잡음 성분이 분리되면, 출력 평면상의 좌표 (0,d1)에 위치한 광 검출기의 중심에서 원영상을 검출할 수 있다.Therefore, when the noise components are separated, the original image can be detected from the center of the photodetector located at the coordinates (0, d 1 ) on the output plane.

상기와 같이 상기 암호화된 원영상을 복원하는 방법도 광학적 및 디지털 시스템을 이용하여 모두 가능하지만, 평면상에서 실시간으로 구현이 가능한 광학 시스템이 더욱 바람직하다.As described above, a method for restoring the encrypted original image can be performed using optical and digital systems, but an optical system capable of realizing real time on a plane is more preferable.

한편, 원영상을 랜덤 위상 코딩시켜 암호화하는 방법을 설명하기로 한다.A method of encrypting an original image by random phase coding will be described.

상기 원영상는 실수 함수이고 암호 함수인 실수 형태의 암호키 영상 함수는 균일하게 분포된 백색 잡음으로 주어진 경우,에 관한 부분적인 정보는 예측이 불가능하나는 개인 신원에 관한 정보이므로 부분적인 진폭 정보는 우연히 예측할 수 있다.The original image Is a real-valued function and a real-valued cryptographic key image function Is given as a uniformly distributed white noise, Partial information about the Is information about the individual identity, partial amplitude information can be predicted by chance.

우선, 이종 연산 루프(Hetero-Associative Loop) 등을 이용하여 상기 부분적인 진폭 정보로부터 암호키 해독, 더 나아가 ID 카드의 복제가 가능한지를 알아보기로 한다.First, it will be examined whether a cryptographic key can be decrypted from the partial amplitude information using a heterogeneous loop (Hetero-Associative Loop) or the like and furthermore, the ID card can be duplicated.

가 부분적 진폭 패턴을 나타낸다고 가정하고 상기 디코딩 시스템에서 상기 암호키 영상대신에를 이용하여 상기 수학식 2에 대입하여 보면 하기의 수학식 3과 같이 표현된다. Is a partial amplitude pattern, and in the decoding system the cryptographic key image Instead of (2) using Equation (3). &Quot; (3) &quot;

여기서,는 역 퓨리에 변환을 나타내고,가 입력 함수의 퓨리에 변환 값을 나타내고,은 부분적인 진폭 함수인의 퓨리에 변환 값을 나타내는 출력 함수이다.here, Represents an inverse Fourier transform, Input function Lt; RTI ID = 0.0 &gt; Fourier &lt; / RTI & Is a partial amplitude function Is an output function representing the Fourier transform value of the input signal.

상기 수학식 3에서 첫째항은 잡음 성분을 나타내고, 둘째항은 부분적인 진폭 함수가 우연히 원영상 함수라면로 주어진다.In Equation (3), the first term represents a noise component, the second term represents a partial amplitude function Accidental original image function Ramen .

이때, 상기 부분적인 진폭 함수는 원영상의 분분 함수를 나타내므로 상기 원영상은 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.At this time, the partial amplitude function Represents the fractional function of the original image, the original image can be expressed by the following equation (4).

여기서, 상기는 원영상에서 부분적인 진폭 함수를 밴 나머지 함수이다.Here, Is a partial residual function in the original image.

상기 수학식 4를 이용하여 상기 수학식 3의 둘째항을 정리하면 하기의 수학식 5와 같이 표현된다.The second term of Equation (3) can be summarized as Equation (5) below using Equation (4).

상기 수학식 5의 첫째항은로 나타나고, 둘째항은 잡음 형태를 갖게 된다.The first term of Equation (5) And the second term has a noise form.

결국, 부분적인 진폭 함수를 이용함으로써, 상기 원영상만큼은 안 돼도 암호키인 암호키 영상 함수를 연상 유추할 수 있다.Finally, the partial amplitude function , The original image Cryptographic keys that are not even enough Can be inferred.

즉, 부분적인 진폭 함수를 이용하여 출력 함수를 구한 후, 상기 출력 함수의 진폭을 적절히 문턱값으로 조절함으로서와 유사한를 얻을 수 있고, 다시 상기를 이용하여 디코딩 시스템을 통해보다 원영상에 가까운 또 다른 부분적인 진폭 패턴이 복제될 수도 있다.That is, the partial amplitude function Using the output function By adjusting the amplitude of the output function appropriately to a threshold value Similar to Can be obtained, and the above Through the decoding system More original video Another partial amplitude pattern close to &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 원영상에 랜덤 위상 함수를 곱한 값을 이용할 수 있다.In order to solve the above problem, a random phase function Can be used.

즉, 원영상의 부분 함수를라 하면, 상기로 정의된다.That is, the partial function of the original image In this case, The .

따라서, 암호화된 영상 출력은 하기의 수학식 6과 같이 표현된다.Therefore, the encrypted image output is expressed by Equation (6) below.

여기서,는 입력 함수의 퓨리에 변환 값이고,은 출력 함수를 나타낸다.위와 같이 랜덤 위상 함수를 코딩함으로써, 원영상이 결코 예측되거나 추정할 수 없다.here, Input function &Lt; / RTI &gt; Represents the output function. By coding the random phase function as above, the original image can never be predicted or estimated.

한편, 상기 수학식 1의 출력 함수가 실수 함수이긴 해도 반드시 양의 실수 함수인 것만은 아니므로 이를 이용하여 ID 카드를 제작시 많은 어려움이 따른다.On the other hand, the output function Is a real number function, it is not necessarily a positive real number function.

본 발명에서는 이를 해결하기 위해 두가지 방법을 이용한다.In the present invention, two methods are used to solve this problem.

첫 번째 방법은 하기의 수학식 7로 표현된다.The first method is expressed by Equation (7) below.

여기서,는 암호화시킨 조인트 파워 스펙트럼이고,은 상수를 부가한 출력 함수를 나타낸다.here, Is an encrypted joint power spectrum, Constant To the output function.

상기 수학식 7과 같이, 상기 조인트 퓨리에 변환 시스템의 출력 함수에 양의 정수를 더해주어 항상 상기 출력 함수를 양의 값으로 유도할 수 있다.As shown in Equation (7), the output function of the joint Fourier transform system Positive integer So that the output function can always be derived as a positive value.

상기 수학식 7을 바탕으로 디코딩 시스템에 의해 원영상을 복원하게 되면 하기의 수학식 8과 같이 표현된다.If the original image is reconstructed by the decoding system based on Equation (7), it can be expressed as Equation (8).

여기서,는 복원된 원영상의 출력 함수를 나타내고,는 복원된 원영상의 출력 함수에 잡음 성분이 포함된 출력 함수를 나타낸다.here, Represents the output function of the reconstructed original image, Represents an output function including a noise component in the output function of the reconstructed original image.

상기 수학식 8을 참조하면, 우변 둘째항의 바이어스로 인한 잡음은 (0, -d2)에 위치시키게 되므로,가 복원되는 영역에서 분리될 수 있다.Referring to Equation (8), since the noise due to the bias of the second term on the right side is positioned at (0, -d 2 ) Lt; / RTI &gt; can be separated in the area where it is restored.

다음, 두 번째 방법은 출력 함수를 위상형으로 변형시키는 방법으로써,일 때로,일 때로 각각 코딩할 수 있다.Next, the second method uses the output function Is transformed into a phase type, when in, when Respectively.

또한, 상기 출력 함수는대신로 코딩하는 것이 바람직하다.Also, the output function and instead Wow Lt; / RTI &gt;

더욱 바람직하기로는로 코딩하는 것이다.More preferably, Wow Lt; / RTI &gt;

만일로 코딩된다면, 양자화 잡음이 없는 경우 디코더 출력 함수는로 주어짐으로써 광 세기 함수와 같게 된다.위와 같은 두가지 방식에 의하여, ID 카드에 포함될 원영상을 보다 용이하게 제작할 수 있는 이점이 있다.SLM에 표현되어질 암호키 영상인도 위와 같은 두가지 방식에 의한 양수 형태 또는 위상 형태를 취할 수 있다.if Wow , Then the decoder output function, in the absence of quantization noise, The light intensity function The two methods described above have an advantage in that the original image to be included in the ID card can be more easily produced. May take a positive form or a phase form by the above two methods.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 시뮬레이션을 통해 검증하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be verified through simulation.

본 발명에서는 원영상의 디지털 계산에 의한 암호화 과정과 광학적 디코딩 과정을 시뮬레이션을 수행하였다.In the present invention, the encryption process and the optical decoding process using the digital calculation of the original image are simulated.

도 4(a) 및 도 4 (b)와 같이 원영상은 128×128 크기를 갖는 "YHG"이다.4 (a) and 4 (b), the original image is "YHG" having a size of 128 × 128.

상기 도 4(a)는 원영상 함수가 512×512 널(Null) 어레이에 위치해 있는 경우의 진폭 분포를 나타낸다.4 (a) shows the amplitude distribution when the original image function is located in a 512 × 512 null array.

또한, 도 4(b)의 백색 잡음인 암호키 영상은 128×128 크기를 갖고 1과 -1이 랜덤하게 분포된다.The cryptographic key image shown in Fig. 4 (b) has a size of 128 x 128, and 1 and -1 are randomly distributed.

여기서, 암호키 영상의 진폭 값은 모두 1로서 같지만, 디스플레이를 위해서 도 4(b)에서는 1과 -1을 그레이 레벨 0과 255로 각각 나타내었다.Here, the amplitude values of the cryptographic key image are all equal to 1, but for display, 1 and -1 are shown as gray levels 0 and 255 in Fig. 4 (b), respectively.

를 구하기 위해 512×512 어레이에 위해 2차원 FFT(Fast Fourier Transform)를 취하였다. 또한,도 유사하게 계산할 수 있으며,평면상의 두 2차원 함수를 이용해서를 계산하였다. Dimensional FFT (Fast Fourier Transform) for a 512 × 512 array. Also, Can also be calculated similarly, Using two two-dimensional functions on a plane Respectively.

본 시뮬레이션에서는은 어레이내의 64개의 표본 간격에 해당하는 거리라 가정했으며,과 같게 하였다.In this simulation Is assumed to be a distance corresponding to 64 sample intervals in the array, The Respectively.

상기는 실질적인 구현을 위해 양의 실수형과 위상형으로 데이터를 변형하였다.remind Transformed the data to positive real and topological form for practical implementation.

도 5(a) 및 도 5(b)는 양의 실수값과 위상 값으로 각각 표현된의 분포를 나타낸다.5 (a) and 5 (b) are graphs respectively showing positive real values and phase values .

위상 형태의 데이터는 도 4(b)에서처럼 두 개의 그레이 레벨 0과 255로 나타낸다.The data in phase form is represented by two gray levels 0 and 255 as shown in FIG. 4 (b).

암호키 영상 함수는 +1과 -1로 구성된 2진 위상 함수이기 때문에 이미 위상 형태를 취하고 있다.Cryptographic key image function Is a binary phase function consisting of +1 and -1, and thus takes a phase form.

양의 실수형으로의 데이터 수정은 +1만 전체 데이터에 더함으로서 간단히 얻을 수 있다.Data modification to positive real numbers can be obtained simply by adding +1 to all data.

도 6은 위상형 데이터로 영상 및 암호키를 코딩한 경우 디코딩된 복원 영상을 나타낸다.FIG. 6 shows a decoded restored image when the image and cryptographic keys are coded with phase-type data.

여기서, 원영상 성분은 (0,-d1)에서 복원되었으며, 상기 수학식 2의 둘째항 때문에 생기는 간섭 잡음은 (0,-d1+2d2)와 일치하는 위치에 중심을 두고 있다.Here, the original image component is reconstructed at (0, -d 1 ), and the interference noise caused by the second term of Equation ( 2 ) is centered at a position coincident with (0, -d 1 + 2d 2 ).

도 7은 양의 실수로 영상을 코딩하고, 암호키를 위상 타입의 데이터를 사용했을 때 디코딩된 결과를 나타낸다.FIG. 7 shows a decoded result when a picture is encoded with a positive real number and the cryptographic key is data of a phase type.

상기 수학식 8에서 예상했듯이, 사각형 형태의 간섭 잡음이 (0,d2)를 중심으로 해서 발생함을 보여 준다. 상기 도 7에서 잡음이 까맣게 나오는 이유는의 진폭이 균일하게 1이기 때문이다.As expected from Equation (8), it is shown that a square-shaped interference noise occurs around (0, d 2 ). The reason why the noise is black in FIG. 7 The amplitude is uniformly 1.

도 8은 암호키가 0과 2로 구성된 양의 실수 함수이며, 영상이 위상 타입으로 인코딩된 경우에 복원된 영상이다.Fig. 8 is a positive real function of the encryption key consisting of 0 and 2, and is a reconstructed image when the image is encoded in the phase type.

여기서는 원영상이외에 두 개의 간섭 성분이 존재하게 되며, 이것은 하나의 성분은 원영상 성분이 복원되는 위치와 일치하는 (0,d1)에 중심을 두고 다른 하나는 (0,-d1+2d2)에 위치하여 나타난다.Here, In addition, there are two interference components, one of which is centered at (0, d 1 ) where the original image component is reconstructed and the other is located at (0, -d 1 + 2d 2 ) Respectively.

도 9는 영상 및 암호키를 모두 양의 실수 형태로 코딩하였을 때 복원된 결과의 영상을 나타낸다.FIG. 9 shows an image of a reconstructed result when both the image and the encryption key are coded in a positive real form.

도9에 나타난 바와 같이, 두 개의 간섭 성분을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 9, two interference components can be identified.

이러한 경우, 대부분의 에너지가 잡음 성분을 출력시키는데 소모되므로,의 광세기는 아주 낮게 나타난다.In this case, since most of the energy is consumed to output the noise component, The intensity of the light is very low.

도 10에서는 암호 영상 및 암호키가 위상 타입으로 코딩되어 있고 공간 광 변조기가 원래의 위치에서만큼 비껴나서 있을 때 디코딩된 결과를 나타낸다.In Fig. 10, the coded image and the encryption key are coded in phase type, and the spatial light modulator is in the original position And the result is decoded.

도 10에서 보는 바와 같이, 복원 영상의 선명도는 같지만, 원래 복원 위치에서만큼 비껴나서 출력되었다.As shown in FIG. 10, although the sharpness of the restored image is the same, .

만일 카드가 (0, d1)에서만큼 비겨 나서 입력되었다면만큼 이동하여 원영상이 복원되는 것이 아니라 희미해진다. 이는 암호 카드와 암호키가 주파수 평면에서 곱해지기 때문이며, 따라서 암호 영상과 암호키 사이에 이동 불변 복원 특성은 보장할 수 없게 된다.If the card is at (0, d1) If the input The original image is not reconstructed but becomes blurred. This is because the cryptographic card and the cryptographic key are multiplied in the frequency plane, and thus the motion invariant restoration characteristic between the cryptographic image and the cryptographic key can not be guaranteed.

상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, FFT루틴에 이용해서 디지털적으로 영상을 암호화하고, 암호화할 때 사용했던 백색 잡음 형태의 암호키를 이용해서 실 시간적으로 원영상을 복원할 수 있다.According to the present invention as described above, an original image can be reconstructed in real time using a white noise type encryption key used for encrypting an image digitally using an FFT routine.

또한, 디지털적으로 암호화를 할 때는 두 개의 파라미터 값을 적절히 선택하므로써, 원영상에서 간섭 잡음을 분리할 수 있다.또한, 실수 형태의 암호키 영상을 사용함으로써, 실질적으로 용이하게 SLM에 암호키 영상을 표현할 수 있다. 더욱이, 암호키 영상을 양수 형태 또는 위상 형태로 변형함으로써, SLM에 암호키 영상을 보다 용이하게 표현할 수 있다.또한, 실수 형태의 암호키 영상과 원영상을 곱한 후, 퓨리에 변환한 값인 암호화 영상이 실수 형태이므로, 암호화 영상이 포함된 ID 카드를 용이하게 제작할 수 있다. 더욱이, 암호화 영상을 양수 형태 또는 위상 형태로 변형함으로써, ID 카드에 포함되는 암호화 영상을 보다 용이하게 제작할 수 있다.In addition, when digital encryption is used, the interference noise can be separated from the original image by appropriately selecting two parameter values. Also, by using the real key cryptographic key image, Can be expressed. Further, by transforming the cryptographic key image into a positive number or a phase value, the cryptographic key image can be more easily represented in the SLM. Further, an encrypted image obtained by multiplying the real number cryptographic key image by the original image, Since it is a real number format, an ID card including an encrypted image can be easily produced. Furthermore, by transforming the encrypted image into a positive form or a phase form, an encrypted image included in the ID card can be produced more easily.

또한, 원영상에 랜덤 위상 함수를 곱함으로서, 암호 해독 및 위조 가능성을 원척적으로 방지할 수 있다.또한, 시뮬레이션을 통해 암호 영상과 암호키에 위상 타입의 데이터를 사용해서 얻은 복원 영상이 가장 이상적이라는 것을 확인하였다.In addition, the reconstruction image obtained by using the phase type data in the cryptographic image and the encryption key through simulation can be used as the ideal image for the cryptographic image and the cryptographic key by multiplying the original image by the random phase function. .

또한, 원영상을 암호키 영상에 의해 암호화시켜 줌으로써, 다른 카드 사용자가 원영상의 정보의 취득을 방지할 수 있다.Further, by encrypting the original image with the encryption key image, it is possible for another card user to prevent the information of the original image from being acquired.

Claims (25)

개인 정보를 디지털적으로 암호화하고, 암호화 영상을 광학적으로 복원하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 방법에 있어서,A holographic image encryption and decryption method for digitally encrypting personal information and optically restoring an encrypted image, 상기 개인 정보에 상응하는 원영상을 실수 형태의 암호키 영상을 이용하여 디지털 처리 장치에 의하여 실수 형태의 암호화 영상을 생성하는 디지털 암호화 단계;A digital encryption step of generating an encrypted image in the form of a real number by using a digital processing device using a cipher key image of a real number corresponding to the original image corresponding to the personal information; 상기 실수 형태의 암호키 영상을 이용하여 상기 실수 형태의 암호화 영상을 광학 장치에 의한 복호화 과정을 통하여 상기 원영상에 상응하는 복호화 영상을 추출하는 광학적 복호화 단계An optical decryption step of extracting a decrypted image corresponding to the original image through a process of decrypting the real image by using an optical device using the real key cryptographic key image 를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 방법.The method comprising the steps of: 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 디지털 암호화 단계는The digital encryption step 상기 원영상과 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 단계;Calculating a product of the original image and the real-valued cryptographic key image; 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 단계;Performing a Fourier transform on the product of the original image and the cipher key image; 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 상기 디지털 처리 장치에 결합된 저장 장치에 저장하는 단계Storing the real image encrypted image generated by the Fourier transform in a storage device coupled to the digital processing device 를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 방법.The method comprising the steps of: 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 광학적 복호화 단계는The optical decoding step 상기 광학 장치에 포함된 렌즈를 이용하여 상기 실수 형태의 암호키 영상을 퓨리에 변환하는 단계;Performing a Fourier transform on the real key cryptographic key image using a lens included in the optical device; 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상과 상기 실수 형태의 암호화 영상의 곱을 산출하는 단계;Calculating a product of the Fourier-transformed real-valued cryptographic key image and the real-valued cryptographic image; 상기 산출된 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상과 상기 실수 형태의 암호화 영상의 곱을 역퓨리에 변환하는 단계;Transforming the product of the Fourier-transformed real-valued cryptographic key image and the real-valued cryptographic image computed by the Fourier transform; 상기 역퓨리에 변환된 결과를 이용하여 상기 원영상에 상응하는 복호화 영상을 추출하는 단계Extracting a decoded image corresponding to the original image using the inverse Fourier transformed result 를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 방법.The method comprising the steps of: 개인 정보에 상응하는 원영상을 디지털적으로 암호화하는 디지털 처리 장치와 상기 암호화된 영상을 광학적으로 복호화하는 광학 장치로 구성되는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 장치에 있어서,A holographic image encrypting and decrypting apparatus comprising a digital processing apparatus for digitally encrypting an original image corresponding to personal information and an optical apparatus for optically decrypting the encrypted image, 상기 디지털 장치는The digital device 프로그램이 저장되어 있는 메모리; 및A memory in which a program is stored; And 상기 메모리에 결합되어 상기 프로그램을 실행하는 프로세서A processor coupled to the memory and executing the program, 를 포함하되,, &Lt; / RTI & 상기 프로세서는 상기 프로그램에 의해,The processor, by means of the program, 상기 원영상에 상응하는 실수 형태의 암호키 영상을 추출하는 단계;Extracting a real key cryptographic key image corresponding to the original image; 상기 원영상 및 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 단계;Calculating a product of the original image and the real-valued cryptographic key image; 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 단계; 및Performing a Fourier transform on the product of the original image and the cipher key image; And 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 상기 메모리에 저장하는 단계Storing the real image of the encrypted image generated by the Fourier transform in the memory 를 실행하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 장치.The holographic image encrypting and decrypting apparatus. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 광학 장치는The optical device 상기 실수 형태의 암호키 영상을 출력하는 입력 플레인;An input plane for outputting the real key cryptographic key image; 상기 출력된 상기 실수 형태의 암호키 영상을 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환 렌즈;A Fourier transform lens for Fourier transforming the output coded real key image; 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상을 곱으로 출력하는 암호화 카드;An encryption key for outputting the Fourier-transformed real-valued encryption key image and the real-valued encrypted image as a product; 상기 퓨리에 변환된 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상의 곱을 역퓨리에 변환하는 역퓨리에 변환 렌즈; 및An inverse Fourier transform lens for inverse Fourier transforming a product of the Fourier-transformed real-valued cryptographic key image and the real-valued cryptographic image; And 상기 역퓨리에 변환된 결과를 이용하여 상기 원영상에 상응하는 복호화 영상을 추출하는 광 검출기A photodetector for extracting a decoded image corresponding to the original image using the inverse Fourier transformed result; 를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 장치.And decrypting the encrypted image. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 입력 플레인은 상기 원영상을 상기 실수 형태의 암호키 영상에 상응하여 배열하는 공간 광 변조기Wherein the input plane is a spatial light modulator for arranging the original image in correspondence with the real- 를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 복호화 장치.And decrypting the encrypted image. 개인 정보에 상응하는 원영상을 디지털적으로 암호화하는 디지털 처리 장치에 있어서,A digital processing apparatus for digitally encrypting an original image corresponding to personal information, 상기 원영상에 상응하는 실수 형태의 암호키 영상을 추출하는 수단;Means for extracting a real key cryptographic key image corresponding to the original image; 상기 원영상 및 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 수단;Means for calculating a product of the original image and the real-valued cryptographic key image; 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 수단; 및Means for Fourier transforming the product of the original image and the cryptographic key image; And 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 저장하는 수단Means for storing the real image of the encrypted image generated by the Fourier transform 을 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 장치.The holographic image encrypting device comprising: 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 암호키 영상과 상기 암호키 영상의 공액 암호키 영상의 컨벌루션은 임펄스 함수로 근사화되는 것The convolution of the conjugate cryptographic key image of the cryptographic key image and the cryptographic key image is approximated by an impulse function 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 장치.And the holographic image encrypting device. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 암호키 영상은 백색 잡음인 것The encryption key image is a white noise 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 장치.And the holographic image encrypting device. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 원영상은 랜덤 위상 함수가 곱해진 것The original image is obtained by multiplying the random phase function 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 장치.And the holographic image encrypting device. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상 중 적어도 하나는 양수 형태 및 위상 형태 중 적어도 하나인 것Wherein at least one of the real-valued encryption key image and the real-valued encrypted image is at least one of a positive type and a phase type 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 장치.And the holographic image encrypting device. 개인 정보에 상응하는 원영상을 디지털적으로 암호화하는 디지털 처리 장치에서의 홀로그래픽 영상 암호화 방법에 있어서,A holographic image encrypting method in a digital processing apparatus for digitally encrypting an original image corresponding to personal information, 상기 원영상에 상응하는 실수 형태의 암호키 영상을 추출하는 단계;Extracting a real key cryptographic key image corresponding to the original image; 상기 원영상 및 상기 실수 형태의 암호키 영상의 곱을 산출하는 단계;Calculating a product of the original image and the real-valued cryptographic key image; 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환하는 단계; 및Performing a Fourier transform on the product of the original image and the cipher key image; And 상기 퓨리에 변환에 의하여 생성된 상기 실수 형태의 암호화 영상을 디지털 처리 장치에 결합된 저장 장치에 저장하는 단계Storing the real image of the encrypted image generated by the Fourier transform in a storage device coupled to the digital processing device 를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 방법.The holographic image encrypting method comprising: 제12항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 암호키 영상과 상기 암호키 영상의 공액 암호키 영상의 컨벌루션은 임펄스 함수로 근사화되는 것The convolution of the conjugate cryptographic key image of the cryptographic key image and the cryptographic key image is approximated by an impulse function 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 방법.And encrypting the holographic image. 제12항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 암호키 영상은 백색 잡음인 것The encryption key image is a white noise 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 방법.And encrypting the holographic image. 제12항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 원영상은 랜덤 위상 함수가 곱해진 것The original image is obtained by multiplying the random phase function 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 방법.And encrypting the holographic image. 제12항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 실수 형태의 암호키 영상 및 상기 실수 형태의 암호화 영상 중 적어도 하나는 양수 형태 및 위상 형태 중 적어도 하나인 것Wherein at least one of the real-valued encryption key image and the real-valued encrypted image is at least one of a positive type and a phase type 을 특징으로 하는 홀로그래픽 영상 암호화 방법.And encrypting the holographic image. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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