WO2005114849A1 - Encrypted data transmission method, data transmission system and data reception system using digital holography - Google Patents

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WO2005114849A1
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data
bit
bits
bit data
image
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PCT/JP2004/007412
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Nobukatsu Takai
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Hokkaido Technology Licensing Office Co., Ltd.
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    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • GPHYSICS
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    • G09CCIPHERING OR DECIPHERING APPARATUS FOR CRYPTOGRAPHIC OR OTHER PURPOSES INVOLVING THE NEED FOR SECRECY
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    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • G03H1/0011Adaptation of holography to specific applications for security or authentication
    • G03H2001/0016Covert holograms or holobjects requiring additional knowledge to be perceived, e.g. holobject reconstructed only under IR illumination
    • G03H2001/0022Deciphering being performed with numerical or optical key, e.g. with the optical scrambler used during recording

Definitions

  • the present invention relates to an encrypted data transmission method using digital holography, a data transmission system, and a data reception system.
  • the present invention provides a digital hologram creation method, a digital hologram creation device, a digital hologram restoration device, a data transmission method using digital holography, a data transmission system using digital holography, and encrypted data using digital holography.
  • the present invention relates to a transmission method and a digital hologram data receiving system.
  • a target object is irradiated with coherent light, and a reference wave is added to the light wave (object wave) from the target object to record the interference intensity.
  • a hologram is created, and the recorded light wave is reproduced (restored) in perfect form. . If the object is a diffuse object that scatters light randomly, the light wave will undergo a random phase change there, and the hologram will record a completely random, usually fine speckle fringe. Then, the target information can be reproduced regardless of the random phase. That is, such an optical hologram can be considered as a recording medium for target information in a random form.
  • the same processing as holography developed in the field of optics can be realized by digital computation using a computer.
  • This is digital holography.
  • the target of this digital holography is often an image, it can be essentially any two-dimensional array data. It can be taken inside the computer This is because the array of numerical values does not change regardless of the data handled.
  • the process of recording and reproducing information in optical holography can be executed by a digital computer. Specifically, two-dimensional array data is treated as image data, and random-phase modulation is performed on the data using random numbers, followed by Fourier transform. You can get it. —
  • the resulting digital hologram is a two-dimensional random signal with a statistically uniform intensity distribution.
  • the digital hologram can always reproduce the image information in perfect form. Therefore, if the spread hologram is used as a substitute for the original image information, the hologram signal itself is a completely random signal, so the original image information is concealed as it is, and the digital hologram itself is encrypted by one. Can be used for technology.
  • diffusion holograms have the property of being a recording medium with a certain degree of redundancy because information is uniformly distributed and recorded over the entire hologram surface. That is, it is possible to embed additional information in a part of the hologram. Therefore, if this characteristic is used, it can be applied to digital watermarking technology.
  • the diffusion digital hologram has the potential to be used on both sides as information encryption technology or digital watermarking technology. That is, when digital content is converted into a hologram and distributed, even if the content is intercepted during transmission, the content information is random hologram data, so that information can be transmitted with high security.
  • converting digital content into a hologram form means treating it as a two-dimensional array of data similar to image data. In other words, the content information is converted into a hologram in the form of image data and transmitted.
  • the data reproduced from it must exactly match that of the original information. .
  • the reproduction error includes a reproduction data error and a mouthgram defect.
  • the error in the reproduced data is a numerical difference between the reproduced image data and the original image data for each pixel.
  • a hologram defect is an error that newly occurs in the reconstructed image due to the operation of replacing a part of the hologram with other data, assuming that digital watermark information is embedded in the part of the hologram. is there. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such conventional technical problems, and it is an object of the present invention to provide an encryption technology applying digital holography that can completely reproduce the original data while eliminating the influence of a reproduction error. With the goal.
  • a first feature of the present invention is that information of each pixel of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data. and, the upper 4 bits, each lower 4-bit data and the upper 4-bit data, to create each of the lower four bits (1 0 0 0) 8-bit data group by adding 2 Damide data, the 8 A digital hologram creation method for dividing a bit data group into data groups for one screen and creating a digital hologram for each data group for one screen.
  • the data group in a predetermined area is replaced with respect to the digital hologram, and the encrypted digital hologram is Can be created.
  • 8-bit data of a character code is assigned as 8-bit data of each pixel of image data, and a character document file can be converted into a digital hologram.
  • two-pixel 16-bit data adjacent to image data can be divided by: 1- to 6-bit data of 2 pi ..
  • the file can be digitally hologramized.
  • a second feature of the present invention is that an image processing unit that expresses information of each pixel of image data of one screen by 8-bit data, and decomposes each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits data The upper 4 bits and lower 4 bits of data as upper 4 bits of data, and add (100 0) 2 dummy data to each lower 4 bits to generate 8 bits of data.
  • An 8-bit data group creation unit that creates groups; and a digital holography processing unit that divides the 8-bit data group into data groups for one screen and creates a digital hologram for each data group for one screen.
  • Digital hologram making equipment is an image processing unit that expresses information of each pixel of image data of one screen by 8-bit data, and decomposes each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits data The upper 4
  • the image processing unit may assign 8-bit data of a character code as 8-bit data of each pixel of the image data.
  • the image processing unit may assign 16-bit data of a 2-byte character code as 16-bit data of two pixels adjacent to the image data.
  • the image data is image data
  • 8-bit data is assigned to each pixel, and an 8-bit 1-bit character code is assigned.
  • each character is assigned as an 8-bit character code for each pixel.
  • each character is assigned as a 16-bit character code for two adjacent pixels.
  • each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data, and the decomposed upper 4 bits and lower 4 bits of data are each set as upper 4 bits, and each of the lower 4 bits is processed. (1. 0 0—0> 2 ) ⁇
  • Add one piece of data to create an 8-bit transmission data group.
  • a digital hologram is created for each data group for one screen pixel.
  • a third feature of the present invention is that an 8-bit data decomposing unit that decomposes digital hologram data into an original 8-bit data group, and that data of lower 4 bits is provided for each of the decomposed 8-bit data.
  • the image restoration processing unit can restore an 8-bit 1-byte character code with one 8-bit data.
  • the image restoration processing unit can restore a 16-bit 2-byte character code with two adjacent 8-bit data.
  • the digital hologram data created by the digital hologram creation device is decomposed into an original 8-bit data group, and each of the decomposed 8-bit data is divided into lower 4 bits. Dummy data is deleted, the upper 4-bit data group from which the lower 4-bit data has been deleted is divided into the original upper 4-bit and lower 4-bit data, and the 8-bit data group of the original image is restored from these. I do. Then, the 8-bit data group of the restored original image is assigned to each pixel and displayed as an original image for each screen.
  • dummy data is added to the lower 4 bits that are likely to cause an error during transmission, and the original data is all data of the upper 4 bits.
  • the original hologram data can be restored without errors by deleting the dummy data and restoring the original data, especially when the document data is converted to digital hologram data.
  • the original document data can be restored without errors.
  • a fourth feature of the present invention is that information of each pixel of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data.
  • the upper 4 bits and lower 4 bits of data are each set to upper 4 bits, and (10000) 2 dummy data is added to each lower 4 bits to create an 8-bit transmission data group.
  • a digital hologram that divides an 8-bit data group into data groups for one screen, creates a digital hologram for each of the one-screen data groups, and transmits the digital hologram There is a data transmission method using luffy.
  • a digital hologram to be transmitted can be transmitted after a data group in a predetermined area is replaced.
  • a public key cryptosystem can be used for encryption.
  • 8-bit data of a character code can be assigned as 8-bit data of each pixel of image data.
  • 16-bit data of a 2-byte character code can be allocated as 16-bit data of two pixels adjacent to image data.
  • a fifth feature of the present invention is that an image processing unit that expresses information of each pixel of image data of one screen by 8-bit data, and decomposes each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits data 4-bit decomposition processing unit, and the upper 4 bits and lower 4 bits of data are converted to upper 4 bits,
  • a transmission data creation unit that creates a transmission 8-bit data group by adding (10000) 2 dummy data to 4 bits, and divides the transmission 8-bit data group into a data group for each screen
  • a transmission system using digital holography comprising: a digital holography processing unit that creates a digital hologram for each data group for one screen; and a transmission unit that transmits the digital hologram.
  • the data group of a predetermined area is replaced with respect to the digital hologram.
  • an encryption processing unit for transmitting the data.
  • the encryption processing unit may perform encryption processing using a public key in a public key cryptosystem.
  • the image processing unit may assign .8-bit data of a character code as 8-bit data of each pixel of the image data.
  • the image processing unit may assign 16-bit data of a 2-byte character code as 16-bit data of two pixels adjacent to the image data.
  • 8-bit data is assigned to each pixel in the case of image data, and each character is assigned to each pixel in the case of 8-bit 1-byte character code document data. If the document data is 16-bit 2-byte character code, each character is allocated as a 16-bit character code for two adjacent pixels, and the image data for one screen unit is assigned. create. Then, each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data, and the decomposed upper 4 bits and lower 4 bits of data are each converted into upper 4 bits, and each of the lower 4 bits is converted into lower 4 bits.
  • a sixth feature of the present invention is that information of each pixel of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data. The upper 4 bits and the lower 4 bits are each set to the upper 4 bits, and (100 0) 2 dummy data is added to the lower 4 bits to create an 8-bit transmission data group.
  • Digital holography that divides the 8-bit data group into data groups for one screen, creates a digital hologram for each data group for one screen, and transmits the digital hologram itself as encrypted data In the method of transmitting encrypted data.
  • the digital hologram itself of an image or document data created in a manner that is unlikely to cause an error during transmission is transmitted as encrypted data, and is received. Only a receiving system equipped with a hologram restoration device can accurately restore the original image or document data.
  • a seventh feature of the present invention is that a receiving unit that receives digital hologram data, a transmission 8-bit data decomposing unit that decomposes the digital hologram data into an original transmission 8-bit data group, A dummy data deletion processing unit that deletes data of lower 4 bits for each of the 8-bit data for transmission, and a data group of upper 4 bits from which the data of lower 4 bits are deleted is converted into an original data group.
  • An 8-bit data restoration processing unit that divides the data into upper 4 bits and lower 4 bits and restores the original 8-bit data group, and assigns the restored 8-bit data group to each pixel, and image data for each screen
  • a digital hologram receiving system comprising: an image restoration processing unit to be described below; and an image display unit for displaying the image data.
  • the encrypted and transmitted It can be provided with a decoding processing section for decoding digital hologram data to be received.
  • the image restoration processing unit can restore a 16-bit 2-byte character code using two adjacent 8-bit data.
  • the digital hologram data sent by the digital hologram transmission system is received, and the received digital hologram data is decomposed into the original transmission 8-bit data group.
  • the lower 4 bits of dummy data are deleted, and the upper 4 bits of the data group from which the lower 4 bits of data are deleted are replaced with the original upper 4 bits and lower 4 bits.
  • the data is divided into bit data, and the 8-bit data group of the original image is restored from these data.
  • the 8-bit data group of the restored original image is assigned to each pixel and displayed as image data for one screen.
  • Digital hologram data is sent from the transmission system, and dummy data is added to the lower 4 bits of data that are likely to cause errors during transmission, and all original data is transmitted as upper 4 bits of data.
  • the original hologram data can be restored without error.
  • the document data is converted to digital hologram data and transmitted. In such a case, the original document data can be restored without errors such as garbled characters.
  • Figure 1 is an illustration of general digital holography.
  • Figure 2A shows the original image used for general digital holography.
  • Figure 2B shows an image of a digital hologram by general digital holography.
  • Fig. 2C shows a reproduced image of a digital hologram by general digital holography.
  • Figure 3 shows a graph that represents the value of the standard deviation ⁇ ⁇ ⁇ of the image difference between the original image and the reproduced image obtained in the experiment as a function of the amount obtained by normalizing the random deviation of the standard deviation ⁇ ⁇ by 2 ⁇ . rough.
  • Figure 4 is a graph of the reconstructed image error as a function of the number of hologram defects.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the effect of the number of hologram defects ⁇ on a bit plane of reproduced image data.
  • Fig. 6 ⁇ is an explanatory diagram comparing the values of six consecutive pixel values of the original data and a part of the reproduced data in decimal notation when the hologram data was reproduced without any change.
  • FIG. 6B is an explanatory diagram comparing binary values of six consecutive pixel values of the original data and a part of the reproduced data when the hologram data is reproduced without any change.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a digital hologram creation procedure and a reproduction procedure thereof in a transmission method using digital holography according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of a transmission system used in the transmission method according to the above embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of a receiving system for hologram data transmitted by the transmitting system according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart of hologram data transmission processing by the transmission system.
  • Fig. 11 is a flowchart of the character reproduction process from hologram data by the receiving system.
  • FIG. 12 is a pattern diagram of a hologram transmitted in the above embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of an encryption method for the hologram.
  • Figure 14A shows a hologram pattern of a text document embedded in the original image.
  • Figure 1.4B is a pattern diagram of a hologram reproduced from the hologram of the text document.
  • Figure 14C is a pattern diagram of the hologram reproduced from the encrypted hologram of the text document.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a functional configuration of a digital hologram creation device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a functional configuration of a digital hologram restoration device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a flowchart of digital hologram data creation processing by the digital hologram creation device.
  • FIG. 18 is a flowchart of a process of restoring an original image from a digital hologram by the digital hologram restoring device.
  • optical holography is an optical technique that completely preserves both the amplitude and phase of an object and reconstructs a three-dimensional object as it is.
  • all information on the amplitude and phase of the object is stored as a hologram on a recording medium such as a photographic plate.
  • the This record is an intensity record of the interference pattern of the diffracted light wave (object wave) from the object and the reference light wave (reference wave). An interference pattern results.
  • Figure 1 shows the procedure for creating a digital hologram for two-dimensional array data.
  • two-dimensional array data g. (x, y) is called image data.
  • image data is not limited to image data, but may be an array of numerical data or text data.
  • g is used in both cases as image data.
  • (X, y) is non-negative numerical data.
  • the procedure for creating a digital hologram is as follows. After modulating (x, y) with a random phase ⁇ (x, y), two-dimensional Fourier transform is performed using fast Fourier transform (FFT).
  • FFT fast Fourier transform
  • a and b are constants that give the slope of the reference wave signal.
  • the reconstructed image g R (x, y) from the digital hologram can be obtained by multiplying the reconstructed wave signal.
  • the reconstructed image is obtained by the inverse Fourier transform of equation (5).
  • FIG. 2 is an example of a digital hologram of image data obtained by such an arithmetic processing and a reproduced image from the digital hologram.
  • Figure 2A shows the original image
  • Figure 2B shows the digital hologram
  • Figure 2C shows the reproduced image.
  • the reproduced image in FIG. 2C visually looks like the original image shown in FIG. 2A is correctly reproduced.
  • an arithmetic precision of 64 bits (double precision) is used, an original image having a negligible error can be reproduced with high accuracy as in the equation.
  • this is not always the case if we take into account realistic factors.
  • the hologram is used as an encrypted medium of the original image data, it must be treated as 8-bit data, like general-purpose image data, and the quantization error becomes a problem.
  • the error of the reproduced image strongly depends on the random phase applied to the original image data.
  • the random phase is actually given by a Gaussian random number.
  • the error of the reproduced image greatly changes.
  • this dependency results in "the larger the random phase amount ⁇ , the smaller the error".
  • a large fluctuation often causes a large error in the result, whereas in digital holography, the error is small.
  • the cause of the error is that the horror Due to quantization errors in the data.
  • Performing 8-bit quantization on a digital hologram means converting the hologram intensity value of each pixel into an integer value in 256 steps from 0 to 255, and the hologram data in this dynamic range Depends on value distribution. The fact that the random phase amount is related to this distribution governs the error of the reproduced image.
  • the digital hologram created by the 64-bit precision (double precision) operation is converted into 8-bit data, and the difference (error) between the original image and the reproduced image (one of the reproduced images) is calculated. Numerically examined. That is, the original image. riginal and reconstructed image
  • the error of the reproduced image was evaluated using, and the condition of the random phase amount that minimized the error was examined.
  • the effect of a defect on the hologram on the reconstructed image was numerically investigated.
  • This hologram defect was provided with the intention of clarifying the permissible amount of embedding an encryption key in a hologram when using information of image data as an encryption medium.
  • each of the two image data to be evaluated is 8-bit data.
  • FIG. 3 shows the value of the standard deviation ⁇ ⁇ ⁇ of the image difference between the original image and the reproduced image obtained in the experiment as a function of the amount obtained by normalizing the standard deviation ⁇ ⁇ of the random phase by 2 ⁇ .
  • the random phase is given using Gaussian random numbers, and ⁇ ⁇ is its standard deviation.
  • Marker ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in FIG. 3 indicates a case where there is no hologram defect, and markers ⁇ , + and ⁇ indicate cases where the number of hologram defects ⁇ is 20, 100, and 512, respectively.
  • the hologram defect number ⁇ is the number of pixels when a part of the hologram is replaced with another value, assuming that additional information is written. The following two things can be read from the results shown in FIG.
  • the second thing seen in Fig. 3 is the dependence of the reproduced image error on the number ⁇ of defects in the hologram.
  • the number of defects is defined as a defect by replacing the il pixel value in the middle of the hologram and the ⁇ pixel values in the part. -.
  • the error of the reconstructed image shows a substantially constant value for each number of defects ⁇ in the region of the error of the reconstructed image as a function of the number of hologram defects shown in Fig. 4. Is clearly observed to increase.
  • Fig. 4 shows the results of a detailed examination of this tendency using the average error obtained by averaging the errors of the reproduced images obtained in the region where the random phase amount is ⁇ ⁇ > ⁇ .
  • the average error when all ⁇ consecutive pixels of the hologram are replaced with zero is shown as a function of the number of defects ⁇ .
  • the reproduced image error monotonically increases with the number of defects ⁇ , but the important point is the magnitude of the error.
  • the average error shown in FIG. 4 is 0.5924, which is less than 1. That is, even if the value of the standard deviation is taken into account, even if the error of the reproduced image is largely estimated, it occurs in the 0-bit plane of the reproduced image data (8-bit data).
  • the average error was 0.9951. Since this is an error of about 1 or 2 in a decimal number, the value of the 0 to 1 bit plane fluctuates with high probability.
  • Figure 5 shows the effect of the number of hologram defects ⁇ (the number of pixels in which the negative part was replaced with another value) on the bit plane of the reproduced image data.
  • the average error obtained when the number of defects ⁇ is 300 is 2.035, and in this case, FIG. As shown in (2), error fluctuation also appears on the 2-bit plane.
  • Figures 6A and 6B compare the values of six consecutive pixel values of the original data and a part of the reproduced data in decimal and binary numbers when the hologram data was reproduced without any changes. Things. The numbers are compared in both decimal and binary numbers, and the reproduced data with errors is shaded. As can be seen, the reproduced data has an error in the range of 1 to 2 in the decimal notation shown in FIG. 6A. As described above, when the hologram data is not replaced, the error is extremely small.
  • step (1) the 8-bit data of one pixel of the original data is It is broken down into two bits: the upper 4 bits and the lower 4 bits.
  • step (3) a reproduction data group is obtained as a reproduced image of the hologram in step (2), and only the upper 4 bits are taken out.
  • the lower 4 bits (XXXX in Fig. 7) are discarded.
  • step (4) an 8-bit data group is reconstructed from the two sets of 4-bit data groups extracted in step (3) according to the data arrangement determined in step (2).
  • the upper 4 bits and lower 4 bits of the original data are omitted as upper bits in the processing process, so that the effect of the reproduction error appearing in the lower bits can be avoided.
  • character data is hologram-encrypted and transmitted using the above principle, The process of restoring the same will be described.
  • a text document can be converted into a digital hologram and then restored without a 1-bit error
  • the digital hologram can be used as an encryption medium for digital content.
  • character data is treated as an image, and it is encrypted as a digital hologram. Since all characters, whether Japanese or Western, are coded, if there is an error even in a single bit in the restoration result, garbled characters occur and accurate document information cannot be obtained. The following shows the case of a Japanese document.
  • FIG. 8 shows a data transmission system using holography
  • FIG. 9 shows a functional configuration of the data reception system
  • FIGS. 10 and 11 show flowcharts of data transmission processing and data reception processing using holography.
  • the data transmission system 100 shown in Fig. 8 divides each 16-bit 2-byte character code included in a Japanese document into upper 8 bits and lower 8 bits, and generates an 8-bit data string.
  • Pre-processing unit 11 upper and lower 4-bit division processing unit 12 that divides each 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits, and sets each 4-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits
  • Lower dummy data addition processing unit 13 that adds dummy data (10000) 2 to bits 13
  • Transmission data creation unit 1 that rearranges the 8-bit data string to which the dummy data is added and creates transmission data 4.
  • the hologram creation unit 15 by the arithmetic processing shown in FIG. 1, replace predetermined areas with each other from the created hologram, and perform predetermined encryption using a public key obtained in advance.
  • Hologram encryption processing unit 1 6 for executing processing, and the encrypted data from the transmit processor 1 7 transmits through the network.
  • the document decryption system 200 shown in FIG. 9 is a data receiving unit 21 that receives encrypted data via a network, decrypts the received encrypted data using a secret key, and restores the original hologram.
  • Decoding processing unit 22 Hologram decomposing unit 23 that extracts 8-bit data for each pixel from the restored hologram, Upper and lower 4-bit division processing unit that decomposes each of these 8-bit data into upper and lower 4 bits 2
  • Lower 4-bit discard processing unit 2.5 that discards lower 4 bits of dummy data of 4 and 8 bit data 2.5, upper 4 bits of remaining upper 4 bit data string, lower 4 bits of 8 bit data 8-bit data reconstructing unit 26, which restores to columns, and 16-bit 2-byte document data playback processing unit 27, which combines 16-bit 2-byte Japanese character codes by combining two 8-bit data It has been.
  • the document transmission processing by the data transmission system 100 using holography having the above configuration and the reception processing by the data reception system 200 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 10 and 11.
  • the preprocessing unit 11 decomposes one character into two 8 bits. To create a digital hologram, encrypt it, and transmit it. Note that this preprocessing is not required for European characters in which one character can be handled by 8 bits.
  • step S 1 the 16-bit character code of the Japanese document is divided into two 8-bit codes (step S 1), and then, according to the procedure shown in FIG. (Step S 3).
  • the created 8-bit data group is arranged in a predetermined order to create an 8-bit data string for transmission, and a hologram is created for this. For example, extract the image matrix data of 12 rows x 128 columns including the blank-white part of the last row. Therefore, for Japanese characters, the image data is four times the size of the number of characters (step S7).
  • an original image 256 x 256
  • a digital hologram is created by the above-described method (step S9).
  • FIG. 12 illustrates the created digital hologram. This hologram is created by applying random phase modulation with a standard deviation of 2 ⁇ to the entire surface of the original image based on Gaussian random numbers. Therefore, the fine structure of the hologram differs depending on the random number used.
  • a digital hologram as shown in FIG. 12 is subjected to encryption processing using a public key as a signal key previously obtained from the receiving side, and a predetermined address data receiving system 200 (Steps S11, S13).
  • a method of exchanging predetermined areas Rl and R2 of the digital hologram as shown in Fig. 13 can be adopted, but a general public key cryptosystem generally used for ordinary transmission data is used.
  • a public key based on a scheme can also be used.
  • step S21 If the encrypted data is received from the transmitting system 100 (step S21), decryption processing is performed using the secret ⁇ of the receiving system 200 to restore the original digital hologram data (step S21). S2 3). Then, the original transmission 8-bit data group is restored from the digital hologram, and the upper 4 bits are left from each 8-bit data, and the lower 4 bits dummy data are discarded (step S25, step S25). S27).
  • Step S29 the original Japanese document is restored by restoring 16-bit 2-byte data using the restored 8-bit data and arranging the 16-bit 2-byte data sequence in the original order. And output (steps S31, S33).
  • Figure 14A shows the imaging pattern of the text document embedded in the original image
  • Figures 14B and 14C show the images reproduced from the hologram
  • Figure 14B shows the hologram reproduced without any manipulation, and the character information can now be restored correctly
  • the pattern in Fig. 14C is a pattern in which the hologram is modified and character information cannot be restored.
  • the reproduced image in Fig. 14B is very similar to the original image in Fig. 14A, and the difference is visually indistinguishable, but has an error of about 1 or 2 bits as described above. .
  • the above-mentioned complete restoration method that avoids errors is applied, a restoration result that exactly matches the original text one by one can be obtained. Even if this digital hologram is reconstructed repeatedly by changing the value of the random phase used for its creation, if the standard deviation of the phase distribution is 2 ⁇ , accurate results can be obtained. .
  • holograms have the following characteristics: It is known that an image can be reproduced from a part of the image, but a high-precision reproduced image cannot be obtained beyond visual observation. Taking this into account, if a part of the hologram created is replaced with another part, the reproduced image can be changed to a random image while the entire digital hologram retains all digital content information.
  • the reconstructed image in FIG. 14C is a reconstructed image obtained after such replacement of the hologram data. Character data cannot be reproduced from a reconstructed image such as Muronko.
  • encryption technology is a technology that combines encryption and decryption.
  • a digital hologram When a digital hologram is used as an encryption medium, it must be accompanied by a decryption key that only a specific person can recover. In other words, the system must be able to decrypt without knowing the decryption key.
  • knowing the information of the exchange can return the hologram data to its original state. Wear. And then you can recover the encrypted data in perfect form.
  • the encryption and decryption methods shown here are the simplest case, but they are used as one encryption technique with the exchange parameter as the encryption key. And this technology can be used for all digital contents, not limited to two-dimensional array data represented by images.
  • the digital hologram is further encrypted and transmitted, and the receiving side decrypts the digital hologram using the decryption key.
  • a system and method for restoring document data that matches word by word has been described.
  • the technology is not limited to this, and is widely used as a digital hologram data transmission technology that does not involve encryption processing in fields that require restoration technology that transmits image data and that does not allow 1-bit errors on the receiving side. It can be used.
  • FIG. 15 shows the functional configuration of the digital hologram creation device 300
  • FIG. 16 shows the functional configuration of the digital hologram restoration device 400.
  • the digital hologram creation device 300 has almost the same configuration as the digital hologram creation device 100 shown in FIG. 8, but includes a data storage unit 31 for saving the data created by the hologram creation unit 15. It has a feature in that.
  • the digital hologram restoring device 400 has almost the same configuration as the digital hologram receiving device 200 shown in FIG. 9, but is created by the digital hologram creating device 300 and has some data storage medium. It is characterized by having a data storage section 21 'for reading and storing digital hologram data stored in the memory.
  • digital hologram data is created by the procedure shown in the flowchart of FIG. 17 and stored in the data storage unit 31.
  • This digital hologram creation procedure is almost the same as the processing procedure of the digital hologram transmitting apparatus 100 of the first embodiment shown in the flowchart of FIG. 10, except that the data storage processing is performed in step S11 '.
  • the points are different.
  • the digital hologram data created in this manner is stored on a recording medium such as a flexible disk or a magnetic storage disk, for example, as shown in FIG.
  • the data can be copied to the data storage unit 2 1 ′ of the program restoring device 400.
  • the restoration process of the original image from the digital hologram data by the digital hologram restoration device 400 is performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG. This procedure is almost the same as the processing procedure of the digital hologram receiver 200 shown in FIG. 11, but the digital hologram data is read from the data storage unit 21 ′ in the first step S21 ′. Is passed to the decryption processing section 22.
  • the procedure from step S23 is the same as that of the flowchart of FIG.
  • the digital hologram data created by the digital hologram creation device 300 of the second embodiment can be accurately restored by the digital hologram restoration device 400 by being restored by the digital hologram restoration device 400.
  • a document file in a format in which 8-bit 1-byte character codes are assigned to each pixel, or a Japanese document file in a format in which 16-bit 2-byte character codes are assigned to every two adjacent pixels Can be used for encrypted recording and playback.

Abstract

In an encrypted data transmission technology using digital holography, information of each pixel of image data of one picture is expressed by 8-bit data, and the 8-bit data is disassembled into data of four upper order bits and that of four lower order bits. Each of the data of four upper and four lower order bits is made into four-upper-order-bit data, to which dummy data of (1000)2 is added in the four lower order bit positions, thereby creating an 8-bit data group for transmission. The thus created 8-bit data groups are divided into data groups for one picture, and a digital hologram is created for the data groups of one picture for transmission, whereby the original data can be reassembled without occurrence of errors at the receiver end. In addition, this digital hologram itself is used as encrypted data.

Description

明 細 書  Specification
デジタルホログラフィを利用する暗号化データ送信方法、 データ送信システム及びデータ受信システム 技術分野  TECHNICAL FIELD The present invention relates to an encrypted data transmission method using digital holography, a data transmission system, and a data reception system.
本発明は、 デジタルホ口グラム作成方法、 -デジタルホログラム.作成装置、 デジタルホログラム復元装置、 デジタルホログラフィを利用するデータ送信 方法、 デジタルホログラフィを利用するデータ送信システム、 デジタルホロ グラフィを利用する暗号化データ送信方法及ぴデジタルホログラムデータ受 信システムに関する。 背景技術  The present invention provides a digital hologram creation method, a digital hologram creation device, a digital hologram restoration device, a data transmission method using digital holography, a data transmission system using digital holography, and encrypted data using digital holography. The present invention relates to a transmission method and a digital hologram data receiving system. Background art
対象物体にコヒーレントな光を照射し、 それからの光波 (物体波) に参照 波を加えて干渉強度を記録するとホログラムが作成され、 それから記録した ときの光波が完全な形で再生 (復元) される。 対象が光をランダムに散乱す る拡散物体であれば、.光波はそこでランダムな位相変化 受け、 ホログラム には全くランダムで、 通常、 微細なスペックル干渉縞が記録される。 そして 、 これからランダム位相に無関係に対象情報が再生できる。 つまり、 このよ うな光学的ホログラムはランダムな形態をした対象情報の記録媒体と考える ことができる。  A target object is irradiated with coherent light, and a reference wave is added to the light wave (object wave) from the target object to record the interference intensity. A hologram is created, and the recorded light wave is reproduced (restored) in perfect form. . If the object is a diffuse object that scatters light randomly, the light wave will undergo a random phase change there, and the hologram will record a completely random, usually fine speckle fringe. Then, the target information can be reproduced regardless of the random phase. That is, such an optical hologram can be considered as a recording medium for target information in a random form.
光学の分野で開発されたこのホログラフィと同様な処理は、 コンピュータ によるデジタル演算で実現することができる。 これがデジタルホログラフィ である。 このデジタルホログラフィの対象は画像の場合が多いが、 本来的に は任意の 2次元配列データが対象となり得る。 それは、 コンピュータ内で取 り扱うデータはいずれであっても数値の配列に変わりがないからである。 つ まり、 対象が画像のような 2次元配列データとして表現できるものであれば 、 光学的なホログラフィにおける情報の記録、 再生のプロセスをデジタルコ ンピュータによって実行できる。 具体的には、 2次元配列データを画像デー タとして扱い、 これに乱数を用いてランダム位相変調を施した後にフーリエ 変換す-ることに-よつて拡散型-のデジ-タルホ ·π.ダラ.ムを得—る—ことができ 。— こ うして得られるデジタルホログラムは統計的に一様な強度分布を持つ 2次元 のランダム信号である。 それにもかかわらず、 このデジタルホログラムから いつでも画像情報を完全な形で再生できる。 したがって、 拡散型ホ ύグラム を元の画像情報の代替として使用すると、 ホログラム信号自体は全くランダ ムな信号であるので、 そのままでは元の画像情報は秘匿され、 デジタルホロ グラム自体を 1つの暗号化技術に利用することができる。 The same processing as holography developed in the field of optics can be realized by digital computation using a computer. This is digital holography. Although the target of this digital holography is often an image, it can be essentially any two-dimensional array data. It can be taken inside the computer This is because the array of numerical values does not change regardless of the data handled. In other words, if the object can be represented as two-dimensional array data such as an image, the process of recording and reproducing information in optical holography can be executed by a digital computer. Specifically, two-dimensional array data is treated as image data, and random-phase modulation is performed on the data using random numbers, followed by Fourier transform. You can get it. — The resulting digital hologram is a two-dimensional random signal with a statistically uniform intensity distribution. Nevertheless, the digital hologram can always reproduce the image information in perfect form. Therefore, if the spread hologram is used as a substitute for the original image information, the hologram signal itself is a completely random signal, so the original image information is concealed as it is, and the digital hologram itself is encrypted by one. Can be used for technology.
—方、 拡散型ホログラムでは、 情報がホログラム面全面に一様に分散して 記録されるので、 ある程度の冗長性をもつ記録メディアとしての特性がある 。 つまり、 ホログラムの一部に付加的な情報を埋め込むことが可能である。 そこでこの特性を利用すると電子透かし技術にも応用できる。  —On the other hand, diffusion holograms have the property of being a recording medium with a certain degree of redundancy because information is uniformly distributed and recorded over the entire hologram surface. That is, it is possible to embed additional information in a part of the hologram. Therefore, if this characteristic is used, it can be applied to digital watermarking technology.
このように、 拡散型デジタルホログラムは、 情報の暗号技術として、 ある いは電子透かし技術として両面に利用できる可能性を持っている。 すなわち 、 デジタルコンテンツをホログラムに変換して配信すると、 たとえ伝送途上 で傍受されてもコンテンツ情報はランダムなホログラムデータであるので、 セキュリティの高い情報伝達ができるのである。 これを実現するために、 デ ジタルコンテンツをホログラムの形に変換するということは、 それを画像デ ータと同様な 2次元配列のデータとして扱うことになる。 つまり、 コンテン ッ情報を画像データの形でホログラムに変換して伝送することになる。 ところで、 画像情報にランダム位相変調を施して作成する拡散型フーリェ 変換ホログラムを画像情報の代替とするためには、 それから再生されるデー タが完全に元の情報のそれと一致するものでなければならない。 しかしなが ら、 デジタルホログラムを汎用の 8ビット画像として作成すると、 ビット落 ちによる再生誤差が生じることが避けられない問題がある。 この再生誤差に は、 再生データの誤差とホ口グラム欠陥がある-。 再生データの誤差とは再生 画像データと原画像データの画素ごとの数値差である。 また、 ホログラム欠 陥とは、 ホログラムの一部に電子すかし情報を埋め込むことを想定して、 そ の一部分をほかのデータで置き換える操作をすると、 これによつて再生像に 新たに生じる誤差である。 発明の開示 Thus, the diffusion digital hologram has the potential to be used on both sides as information encryption technology or digital watermarking technology. That is, when digital content is converted into a hologram and distributed, even if the content is intercepted during transmission, the content information is random hologram data, so that information can be transmitted with high security. To achieve this, converting digital content into a hologram form means treating it as a two-dimensional array of data similar to image data. In other words, the content information is converted into a hologram in the form of image data and transmitted. By the way, in order to use a diffuse Fourier transform hologram created by applying random phase modulation to image information as an alternative to image information, the data reproduced from it must exactly match that of the original information. . However, when a digital hologram is created as a general-purpose 8-bit image, there is an unavoidable problem that a reproduction error due to bit loss occurs. The reproduction error includes a reproduction data error and a mouthgram defect. The error in the reproduced data is a numerical difference between the reproduced image data and the original image data for each pixel. Also, a hologram defect is an error that newly occurs in the reconstructed image due to the operation of replacing a part of the hologram with other data, assuming that digital watermark information is embedded in the part of the hologram. is there. Disclosure of the invention
本発明は、 このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、 再生誤 差の影響を排除し、 完全な元データの再生が可能なデジタルホログラフィを 応用する暗号化技術を提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of such conventional technical problems, and it is an object of the present invention to provide an encryption technology applying digital holography that can completely reproduce the original data while eliminating the influence of a reproduction error. With the goal.
本発明の第 1の特徴は、 1画面の画像デ一タの各画素の情報を 8ビットデ ータで表現し、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビッ トのデ 一タに分解し、 前記上位 4ビット、 下位 4ビットのデータそれぞれを上位 4 ビットデータとし、 それぞれの下位 4ビットに (1 0 0 0 ) 2のダミーデー タを付加して 8ビットデータ群を作成し、 前記 8ビットデータ群を 1画面分 ごとのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタルホロダラ ムを作成するデジタルホログラフム作成方法にある。 A first feature of the present invention is that information of each pixel of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data. and, the upper 4 bits, each lower 4-bit data and the upper 4-bit data, to create each of the lower four bits (1 0 0 0) 8-bit data group by adding 2 Damide data, the 8 A digital hologram creation method for dividing a bit data group into data groups for one screen and creating a digital hologram for each data group for one screen.
上記のデジタルホログラム作成方法では、 デジタルホログラムに対して、 所定のエリアのデータ群の入れ替えを行い、 暗号化したデジタルホログラム を作成することができる。 In the above digital hologram creation method, the data group in a predetermined area is replaced with respect to the digital hologram, and the encrypted digital hologram is Can be created.
上記のデジタルホログラム作成方法では、 画像データの各画素の 8ビット データとして文字コードの 8ビットデータを割り付け、 文字文書ファイルを デジタルホログラム化することができる。  In the digital hologram creation method described above, 8-bit data of a character code is assigned as 8-bit data of each pixel of image data, and a character document file can be converted into a digital hologram.
また上記のデジタルホログラム作成方法では、 画像データの隣接する 2画 素 1 6ビッ—トデータ-として :2パイ..ト.文字ユード—の 1 -6ビットデータ.を割りせ け、 日本語文字文書ファイルをデジタルホログラム化することができる。 本発明の第 2の特徴は、 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデ ータで表現する画像処理部と、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下 位 4ビットのデータに分解するビットデータ分解処理部と、 前記上位 4ビッ ト、 下位 4ビットのデータそれぞれを上位 4ビットデータとし、 それぞれの 下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付加して 8ビットデータ群 を作成する 8ビットデータ群作成部と、 前記 8ビットデータ群を 1画面分ご とのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタルホログラム を作成するデジタルホログラフィ処理部とを備えたデジタルホログラム作成 装置にある。 Also, in the above digital hologram creation method, two-pixel 16-bit data adjacent to image data can be divided by: 1- to 6-bit data of 2 pi .. The file can be digitally hologramized. A second feature of the present invention is that an image processing unit that expresses information of each pixel of image data of one screen by 8-bit data, and decomposes each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits data The upper 4 bits and lower 4 bits of data as upper 4 bits of data, and add (100 0) 2 dummy data to each lower 4 bits to generate 8 bits of data. An 8-bit data group creation unit that creates groups; and a digital holography processing unit that divides the 8-bit data group into data groups for one screen and creates a digital hologram for each data group for one screen. Digital hologram making equipment.
上記デジタルホログラム作成装置において、 画像処理部が画像データの各 画素の 8ビットデータとして文字コードの 8ビットデータを割り付けるもの とすることができる。  In the above digital hologram creation apparatus, the image processing unit may assign 8-bit data of a character code as 8-bit data of each pixel of the image data.
上記デジタルホログラム作成装置において、 画像処理部が画像データの隣 接する 2画素 1 6ビットデータとして 2バイト文字コードの 1 6ビットデー タを割り付けるものとすることができる。  In the digital hologram creating apparatus, the image processing unit may assign 16-bit data of a 2-byte character code as 16-bit data of two pixels adjacent to the image data.
本発明のデジタルホログラム作成方法及び作成装置では、 画像データであ れば画素ごとに 8ビットデータを割り付け、 8ビット 1パイ ト文字コードの 文書データであれば各文字を各画素の 8ビットの文字コードとして割り付け 、 1 6ビット 2バイ ト文字コードの文書データであれば各文字を隣接する 2 画素分 1 6ビットの文字コードとして割り付け、 1画面単位の画像データを 作成する。 そして、 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデ ータに分解し、 分解された上位 4ビット、 下位 4ビットのデータそれぞれを 上位 4ビットデ—タとし、 それぞれの下位 4.ビッ卜に (. 1 0 0—0 > 2のダミ ^ 一データを付加して 8ビットの送信用データ群.を作成し、 8ビットのデータ 群を 1画面画素数分ごとのデータ群に分割し、 1画面画素数分のデータ群ご とにデジタルホログラムを作成する。 According to the digital hologram creation method and creation apparatus of the present invention, if the image data is image data, 8-bit data is assigned to each pixel, and an 8-bit 1-bit character code is assigned. For document data, each character is assigned as an 8-bit character code for each pixel.For document data with 16-bit 2-byte character code, each character is assigned as a 16-bit character code for two adjacent pixels. Create image data for one screen. Then, each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data, and the decomposed upper 4 bits and lower 4 bits of data are each set as upper 4 bits, and each of the lower 4 bits is processed. (1. 0 0—0> 2 ) ^ Add one piece of data to create an 8-bit transmission data group. Divide the 8-bit data group into data groups for each screen pixel. A digital hologram is created for each data group for one screen pixel.
こうして作成されたデジタルホログラムデータに対しては、 復元装置側で は上と逆の手順によって元の画像若しくは文書の内容が 1画面単位で復元さ れる。 この復元の際には、 エラーなく原画像、 原文書情報を復元できる。 本発明の第 3の特徴は、 デジタルホログラムデータを元の 8ビットデータ 群に分解する 8ビットデータ分解部と、 前記分解された 8ビットデータそれ ぞれに対して、 下位 4ビット分のデータを削除するダミーデータ削除処理部 と、 前記下位 4ビット分のデータが削除された上位 4ビット分のデータ群を 、 元の上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに分け、 元画像の 8ビットデー タ群を復元する 8ビットデータ復元処理部と、 前記復元された 8ビットデー タ群を各画素に割り当て、 1画面分ごとの画像データとする画像復元処理部 と、 前記画像データを表示する画像表示部とを備えたデジタルホログラム復 元装置にめる。■  For the digital hologram data created in this way, the original image or document content is restored on a screen-by-screen basis by the reverse procedure on the restoration device side. In this restoration, the original image and original document information can be restored without errors. A third feature of the present invention is that an 8-bit data decomposing unit that decomposes digital hologram data into an original 8-bit data group, and that data of lower 4 bits is provided for each of the decomposed 8-bit data. A dummy data deletion processing unit to be deleted, and a data group of the upper 4 bits from which the data of the lower 4 bits have been deleted is divided into original upper 4 bits and lower 4 bits of data, and an 8-bit data group of the original image An 8-bit data restoration processing unit for restoring image data, an image restoration processing unit that assigns the restored 8-bit data group to each pixel, and sets image data for each screen, and an image display unit that displays the image data To a digital hologram restoration device equipped with. ■
上記のデジタルホログラム復元装置において、 画像復元処理部が 8ビット データ 1つで 8ビット 1バイ トの文字コードを復元するものとすることがで きる。 上記のデジタルホログラム復元装置において、 画像復元処理部が隣接する 8ビットデータ 2つで 1 6ビット 2パイ トの文字コードを復元するものとす ることができる。 In the above digital hologram restoration apparatus, the image restoration processing unit can restore an 8-bit 1-byte character code with one 8-bit data. In the above-described digital hologram restoration apparatus, the image restoration processing unit can restore a 16-bit 2-byte character code with two adjacent 8-bit data.
本発明のデジタルホログラム復元装置では、 デジタルホログラム作成装置 によって作成されたデジタルホログラムデータに対して、 元の 8ビットデー タ群に分解し、 分解した 8ビットデータそれぞれに対して、 下位 4ビット分. のダミーデータを削除し、 下位 4ビット分のデータが削除された上位 4ビッ ト分のデータ群を元の上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに分け、 これら から元画像の 8ビットデータ群を復元する。 そして復元した元画像の 8ビッ トデータ群を各画素に割り当て、 1画面分ごとの元画像として表示する。 デジタルホログラム作成装置が作成したデジタルホログラムでは、 その転 送時にエラーが出やすい下位 4ビットデータについてはダミーデータが付加 され、 元データはすべて上位 4ビット分のデータとされているので、 復元装 置側でこのダミーデータを削除してから元のデータを復元することによって エラーなく元のホログラムデータを復元することができ、 特に文書データが デジタルホログラムデータに変換されている場合に、 文字化け等のエラーな く元の文書データを復元することができる。  In the digital hologram restoration device of the present invention, the digital hologram data created by the digital hologram creation device is decomposed into an original 8-bit data group, and each of the decomposed 8-bit data is divided into lower 4 bits. Dummy data is deleted, the upper 4-bit data group from which the lower 4-bit data has been deleted is divided into the original upper 4-bit and lower 4-bit data, and the 8-bit data group of the original image is restored from these. I do. Then, the 8-bit data group of the restored original image is assigned to each pixel and displayed as an original image for each screen. In the digital hologram created by the digital hologram creation device, dummy data is added to the lower 4 bits that are likely to cause an error during transmission, and the original data is all data of the upper 4 bits. The original hologram data can be restored without errors by deleting the dummy data and restoring the original data, especially when the document data is converted to digital hologram data. The original document data can be restored without errors.
本発明の第 4の特徴は、 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデ 一.タで表現し、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデ ータに分解し、 前記上位 4ビット、 下位 4ビットのデータそれぞれを上位 4 ビットデータとし、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデー タを付加して 8ビットの送信用データ群を作成し、 前記 8ビットのデータ群 を 1画面分ごとのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタ ルホログラムを作成し、 前記デジタルホログラムを送信するデジタルホログ ラフィを利用するデータ送信方法にある。 A fourth feature of the present invention is that information of each pixel of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data. The upper 4 bits and lower 4 bits of data are each set to upper 4 bits, and (10000) 2 dummy data is added to each lower 4 bits to create an 8-bit transmission data group. A digital hologram that divides an 8-bit data group into data groups for one screen, creates a digital hologram for each of the one-screen data groups, and transmits the digital hologram There is a data transmission method using luffy.
上記デジタルホログラフィを利用するデータ送信方法においては、 送信す べきデジタルホログラムに対して、 所定のエリアのデータ群の入れ替えを行 つてから送信するものとすることができる。  In the above data transmission method using digital holography, a digital hologram to be transmitted can be transmitted after a data group in a predetermined area is replaced.
上記デジタルホログラフィを利用するデータ送信方法においては、 暗号化 に公開鍵暗号方式を利用することができる。  In the data transmission method using digital holography, a public key cryptosystem can be used for encryption.
上記デジタルホログラフィを利用するデータ送信方法においては、 画像デ 一タの各画素の 8ビットデータとして文字コードの 8ビットデータを割り付 けるものとすることができる。  In the data transmission method using digital holography, 8-bit data of a character code can be assigned as 8-bit data of each pixel of image data.
上記デジタルホログラフィを利用するデータ送信方法においては、 画像デ ータの隣接する 2画素 1 6ビットデータとして 2パイ ト文字コードの 1 6ビ ットデータを割り付けるものとすることができる。  In the data transmission method using digital holography, 16-bit data of a 2-byte character code can be allocated as 16-bit data of two pixels adjacent to image data.
本発明の第 5の特徴は、 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデ ータで表現する画像処理部と、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下 位 4ビットのデータに分解する 4ビット分解処理部と、 前記上位 4ビッ ト、 下位 4ビットのデータそれぞれを上位 4ビットデータとし、 それぞれの下位 A fifth feature of the present invention is that an image processing unit that expresses information of each pixel of image data of one screen by 8-bit data, and decomposes each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits data 4-bit decomposition processing unit, and the upper 4 bits and lower 4 bits of data are converted to upper 4 bits,
4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付加して送信用 8ビットデータ 群を作成する送信用データ作成部と、 前記送信用 8ビットデータ群を 1画面 分ごとのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタルホログ ラムを作成するデジタルホログラフィ処理部と、 前記デジタルホログラムを 送信する送信部とを備えたデジタルホログラフィを利用する送信システムに あ 。 A transmission data creation unit that creates a transmission 8-bit data group by adding (10000) 2 dummy data to 4 bits, and divides the transmission 8-bit data group into a data group for each screen A transmission system using digital holography, comprising: a digital holography processing unit that creates a digital hologram for each data group for one screen; and a transmission unit that transmits the digital hologram.
上記のデジタルホログラフィを利用する送信システムにおいては、 前記デ ジタルホログラムに対して、 所定のエリァのデータ群の入れ替えを行ってか ら送信する暗号化処理部を備えることができる。 In the above-mentioned transmission system using digital holography, the data group of a predetermined area is replaced with respect to the digital hologram. And an encryption processing unit for transmitting the data.
上記のデジタルホログラフィを利用する送信システムにおいては、 前記喑 号化処理部は、 公開鍵暗号方式における公開鍵を用いて暗号化処理するもの とすることができる。  In the above transmission system using digital holography, the encryption processing unit may perform encryption processing using a public key in a public key cryptosystem.
上記のデジタルホログラフィを利用する送信システムにおいては、 前記画 像処理部は、 画像データの各画素の 8ビットデータとして文字コードの .8ビ ットデータを割り付けるものとすることができる。  In the above transmission system using digital holography, the image processing unit may assign .8-bit data of a character code as 8-bit data of each pixel of the image data.
上記のデジタルホログラフィを利用する送信システムにおいては、 前記画 像処理部は、 画像データの隣接する 2画素 1 6ビットデータとして 2バイ ト 文字コードの 1 6ビットデータを割り付けるものとすることができる。  In the transmission system using digital holography, the image processing unit may assign 16-bit data of a 2-byte character code as 16-bit data of two pixels adjacent to the image data.
本発明のデジタルホログラフィを利用するデータ送信方法及び送信システ ムでは、 画像データであれば画素ごとに 8ビットデータを割り付け、 8ビッ ト 1パイ ト文字コードの文書データであれば各文字を各画素の 8ビットの文 字コードとして割り付け、 1 6ビット 2パイ ト文字コードの文書データであ れば各文字を隣接する 2画素分 1 6ビッ トの文字コードとして割り付け、 1 画面単位の画像データを作成する。 そして、 8ビットデータ各々を上位 4ビ ット、 下位 4ビットのデータに分解し、 分解された上位 4ビット、 下位 4ビ ットのデータそれぞれを上位 4ビットデータとし、 それぞれの下位 4ビット に ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付加して 8 ビッ トの送信用データ群を作 成し、. 8ビッ トのデータ群を 1画面画素数分ごとのデータ群に分割し、 1画 面画素数分のデータ群ごとにデジタルホログラムを作成し、 デジタルホログ ラムを送信する。 In the data transmission method and transmission system using digital holography of the present invention, 8-bit data is assigned to each pixel in the case of image data, and each character is assigned to each pixel in the case of 8-bit 1-byte character code document data. If the document data is 16-bit 2-byte character code, each character is allocated as a 16-bit character code for two adjacent pixels, and the image data for one screen unit is assigned. create. Then, each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data, and the decomposed upper 4 bits and lower 4 bits of data are each converted into upper 4 bits, and each of the lower 4 bits is converted into lower 4 bits. (10000) Adds 2 dummy data to create an 8-bit transmission data group, divides the 8-bit data group into data groups for each screen pixel, and A digital hologram is created for each data group corresponding to the number of surface pixels, and the digital hologram is transmitted.
こうして送信されるデジタルホログラムデータは受信側で受信され、 上記 送信側と逆の手順によつて元の画像若しくは文書の内容が 1画面単位で復元 される。 この復元の際には、 エラーなく原画像、 原文書情報を復元できる。 本発明の第 6の特徴は、 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデ 一タで表現し、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデ 一タに分解し、 前記上位 4ビット、 下位 4ビットのデータそれぞれを上位 4 ビットデータとし、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデー タを付加して.8-ビッ トの送信用データ群を作成し、 前記 8 ビッ -トのデータ群 を 1画面分ごとのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタ ルホログラムを作成し、 前記デジタルホログラム自体を暗号化データとして 送信するデジタルホログラフィを利用する暗号化データ送信方法にある。 本発明のデジタルホログラフィを利用する暗号化データ送信方法では、 送 信時にエラ の発生しにくい仕方で作成した画像あるいは文書データのデジ タルホログラム自体を暗号化データとして送信することにより、 これを受信 したホログラム復元装置を具備した受信システムだけが、 精確に元画像ある いは文書データを復元することができる。 本発明の第 7の特徴は、 デジタ ルホログラムデータを受信する受信部と、 前記デジタルホログラムデータを 元の送信用 8 ビットデータ群に分解する送信用 8 ビットデータ分解部と、 前 記分解された送信用 8ビットデータそれぞれに対して、 下位 4ビット分のデ ータを削除するダミーデータ削除処理部と、 前記下位 4ビット分のデータが 削除された上位 4ビット分のデータ群を、 元の上位 4ビット、 下位 4ビット のデータに分け、 元の 8ビットデータ群を復元する 8ビットデータ復元処理 部と、 前記復元された 8ビットデータ群を各画素に割り当て、 1画面分ごと の画像データとする画像復元処理部と、 前記画像データを表示する画像表示 部とを備えたデジタルホログラム受信システムにある。 The digital hologram data transmitted in this way is received by the receiving side, and the original image or document contents are restored in units of one screen by the procedure reverse to that of the transmitting side. Is done. In this restoration, the original image and original document information can be restored without errors. A sixth feature of the present invention is that information of each pixel of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits of data. The upper 4 bits and the lower 4 bits are each set to the upper 4 bits, and (100 0) 2 dummy data is added to the lower 4 bits to create an 8-bit transmission data group. Digital holography that divides the 8-bit data group into data groups for one screen, creates a digital hologram for each data group for one screen, and transmits the digital hologram itself as encrypted data In the method of transmitting encrypted data. In the method of transmitting encrypted data using digital holography of the present invention, the digital hologram itself of an image or document data created in a manner that is unlikely to cause an error during transmission is transmitted as encrypted data, and is received. Only a receiving system equipped with a hologram restoration device can accurately restore the original image or document data. A seventh feature of the present invention is that a receiving unit that receives digital hologram data, a transmission 8-bit data decomposing unit that decomposes the digital hologram data into an original transmission 8-bit data group, A dummy data deletion processing unit that deletes data of lower 4 bits for each of the 8-bit data for transmission, and a data group of upper 4 bits from which the data of lower 4 bits are deleted is converted into an original data group. An 8-bit data restoration processing unit that divides the data into upper 4 bits and lower 4 bits and restores the original 8-bit data group, and assigns the restored 8-bit data group to each pixel, and image data for each screen A digital hologram receiving system comprising: an image restoration processing unit to be described below; and an image display unit for displaying the image data.
上記のデジタルホログラム受信システムにおいては、 暗号化されて送信さ れてくるデジタルホログラムデータを復号する復号処理部を備えたものとす ることができる。 In the above digital hologram receiving system, the encrypted and transmitted It can be provided with a decoding processing section for decoding digital hologram data to be received.
上記のデジタルホログラム受信システムにおいては、 前記画像復元処理部 は、 隣接する 8ビットデータ 2つで 1 6ビット 2パイ トの文字コードを復元 するものとすることができる。  In the digital hologram receiving system described above, the image restoration processing unit can restore a 16-bit 2-byte character code using two adjacent 8-bit data.
本発明のデジタルホログラム受信システムでは、 デジタルホ—口ダラム送信 システムによつて送られてきたデジタルホ口グラムデータを受信し、 受信し たデジタルホログラムデータを元の送信用 8ビットデータ群に分解し、 分解 した送信用 8ビットデータそれぞれに対して、 下位 4ビット分のダミーデー タを削除し、 下位 4ビット分のデータが削除された上位 4ビット分のデータ 群を元の上位 4ビット、 下位 4ビッ トのデータに分け、 これらから元画像の 8ビットデータ群を復元する。 して復元した元画像の 8ビットデータ群を 各画素に割り当て、 1画面分ごとの画像データとして表示する。  In the digital hologram receiving system of the present invention, the digital hologram data sent by the digital hologram transmission system is received, and the received digital hologram data is decomposed into the original transmission 8-bit data group. For each of the decomposed transmission 8-bit data, the lower 4 bits of dummy data are deleted, and the upper 4 bits of the data group from which the lower 4 bits of data are deleted are replaced with the original upper 4 bits and lower 4 bits. The data is divided into bit data, and the 8-bit data group of the original image is restored from these data. The 8-bit data group of the restored original image is assigned to each pixel and displayed as image data for one screen.
送信システム側からはデジタルホログラムデータが、 その送信時にエラ一 が出やすい下位 4ビットデータについてはダミーデータを付加され、 元デー タはすべて上位 4ビット分のデータにして送信されてくるので、 受信システ ム側でこのダミーデータを削除してから元の送信データを復元することによ つてエラーなく元のホログラムデータを復元することができ、 特に文書デー タがデジタルホログラムデータに変換されて送信されてきた場合に、 文字化 け等のエラーなく元の文書データを復元することができる。 図面の簡単な説明  Digital hologram data is sent from the transmission system, and dummy data is added to the lower 4 bits of data that are likely to cause errors during transmission, and all original data is transmitted as upper 4 bits of data. By deleting the dummy data on the system side and then restoring the original transmission data, the original hologram data can be restored without error.In particular, the document data is converted to digital hologram data and transmitted. In such a case, the original document data can be restored without errors such as garbled characters. Brief Description of Drawings
図 1は、 一般的なデジタルホログラフィの説明図。  Figure 1 is an illustration of general digital holography.
図 2 Aは、 一般的なデジタルホログラフィに用いる原画像。 図 2 Bは、 一般的なデジタルホログラフィによるデジタルホログラムの画 像。 Figure 2A shows the original image used for general digital holography. Figure 2B shows an image of a digital hologram by general digital holography.
図 2 Cは、 一般的なデジタルホログラフィによるデジタルホログラムの再 生像。  Fig. 2C shows a reproduced image of a digital hologram by general digital holography.
図 3は、 実験で得られた原画像と再生像の画像差の標準偏差 σ Δ Ιの値を 、 ランダム位相の—標準偏差 σ ρを 2 πで規格化した量の関 :として表したグ ラフ。 Figure 3 shows a graph that represents the value of the standard deviation σ Δ の of the image difference between the original image and the reproduced image obtained in the experiment as a function of the amount obtained by normalizing the random deviation of the standard deviation σ ρ by 2π. rough.
図 4は、 ホログラムの欠陥数の関数としての再生像の誤差のグラフ。 図 5は、 ホログラム欠陥数 ηが再生像データのビットプレーンに与える影 響を示した説明図。  Figure 4 is a graph of the reconstructed image error as a function of the number of hologram defects. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the effect of the number of hologram defects η on a bit plane of reproduced image data.
図 6 Αは、 ホログラムデータに何も変更を加えずに再生した場合に、 元デ ータと再生データの一部分の連続する 6個の画素値の数値を 1 0進数で比較 した説明図。  Fig. 6Α is an explanatory diagram comparing the values of six consecutive pixel values of the original data and a part of the reproduced data in decimal notation when the hologram data was reproduced without any change.
図 6 Bは、 ホログラムデータに何も変更を加えずに再生した場合に、 元デ ータと再生データの一部分の連続する 6個の画素値の数値を 2進数で比較し た説明図。  FIG. 6B is an explanatory diagram comparing binary values of six consecutive pixel values of the original data and a part of the reproduced data when the hologram data is reproduced without any change.
図 7は、 本発明の 1つの実施の形態のデジタルホログラフィを利用する送 信方法におけるデジタルホログラムの作成手順及びその再生手順の説明図。 図 8は、 上記実施の形態の送信方法に用いる送信システムの機能構成を示 すブロック図。  FIG. 7 is an explanatory diagram of a digital hologram creation procedure and a reproduction procedure thereof in a transmission method using digital holography according to one embodiment of the present invention. FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of a transmission system used in the transmission method according to the above embodiment.
図 9は、 上記実施の形態の送信システムにより送られたホログラムデータ に対する受信システムの機能構成を示すプロック図。  FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of a receiving system for hologram data transmitted by the transmitting system according to the embodiment.
図 1 0は、 上記送信システムによるホログラムデータの送信処理のフロー チヤ一ト。 図 1 1は、 上記受信システムによるホログラムデータからの文字再生処理 のフ口一チヤ一ト。 FIG. 10 is a flowchart of hologram data transmission processing by the transmission system. Fig. 11 is a flowchart of the character reproduction process from hologram data by the receiving system.
図 1 2は、 上記実施の形態で送信されるホログラムのパターン図。  FIG. 12 is a pattern diagram of a hologram transmitted in the above embodiment.
図 1 3は、 上記ホログラムに対する暗号化方法の説明図。  FIG. 13 is an explanatory diagram of an encryption method for the hologram.
図 1 4 Aは原画像に組み込んだテキスト文書のホログラムのパターン図。 図 1. 4 Bは、 上記テキスト文書のホログラムから再生されたホログラムの パターン図。  Figure 14A shows a hologram pattern of a text document embedded in the original image. Figure 1.4B is a pattern diagram of a hologram reproduced from the hologram of the text document.
図 1 4 Cは、 上記テキスト文書のホログラムを暗号化したものから再生さ れたホログラムのパターン図。  Figure 14C is a pattern diagram of the hologram reproduced from the encrypted hologram of the text document.
図 1 5は、 本発明の第 2の実施の形態のデジタルホログラム作成装置の機 能構成を示すプロック図。  FIG. 15 is a block diagram showing a functional configuration of a digital hologram creation device according to a second embodiment of the present invention.
図 1 6は、 本発明の第 2の実施の形態のデジタルホログラム復元装置の機 能構成を示すプロック図。  FIG. 16 is a block diagram showing a functional configuration of a digital hologram restoration device according to a second embodiment of the present invention.
図 1 7は、 上記デジタルホログラム作成装置によるデジタルホログラムデ ータ作成処理のフローチャート。  FIG. 17 is a flowchart of digital hologram data creation processing by the digital hologram creation device.
図 1 8は、 上記デジタルホログラム復元装置によるデジタルホログラムか ら元画像の復元処理のフローチヤ一ト。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 18 is a flowchart of a process of restoring an original image from a digital hologram by the digital hologram restoring device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。 まず拡散型フーリエ 変換デジタルホログラムについて説明する。 よく知られているように、 光学 的なホログラフィは、 物体の振幅と位相の両方を完全に保存し、 3次元物体 をあるがままの姿で立体的に再生する光学技術である。 このとき、 物体の振 幅と位相の全情報はホログラムとして写真乾板のような記録媒体に保存され る。 この記録は、 物体からの回折光波 (物体波) と参照光波 (参照波) の干 渉パターンの強度記録であるので、 拡散反射する物体からの光波をホロダラ ムとして記録すると、 それは複雑でランダムな干渉パターンとなる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the diffusion type Fourier transform digital hologram will be described. As is well known, optical holography is an optical technique that completely preserves both the amplitude and phase of an object and reconstructs a three-dimensional object as it is. At this time, all information on the amplitude and phase of the object is stored as a hologram on a recording medium such as a photographic plate. The This record is an intensity record of the interference pattern of the diffracted light wave (object wave) from the object and the reference light wave (reference wave). An interference pattern results.
ここでは、 まず、 この光学的なプロセスをコンピュータ内で実行するデジ タルホログラフィについて説明する。 図 1は、 2次元配列データに関するデ ジタルホログラムの作成手順である。 以下では、 この—2次元配列データ g。 (x, y) を画像データと呼ぶ。 しかしながら、 これは画像データに限られ るものではなく、 数値データやテキストデータを配列したものでもよい。 た だし、 いずれの場合も画像データとして取り扱われるので、 g。 (x, y) は非負の数値データである。  Here, digital holography, in which this optical process is performed in a computer, will be described first. Figure 1 shows the procedure for creating a digital hologram for two-dimensional array data. Below, this — two-dimensional array data g. (x, y) is called image data. However, this is not limited to image data, but may be an array of numerical data or text data. However, g is used in both cases as image data. (X, y) is non-negative numerical data.
デジタルホログラムの作成手順は、 まず画像データ g。 (x, y) をラン ダム位相 ψ (x, y) で変調したのち高速フーリエ変換 (F FT) 演算を用 いて 2次元フーリエ変換する。  The procedure for creating a digital hologram is as follows. After modulating (x, y) with a random phase ψ (x, y), two-dimensional Fourier transform is performed using fast Fourier transform (FFT).
次に、 その結果に斜め照射の参照波平面波信号を加えて強度検出すると 2 次元配列データの拡散型フーリエ変換ホログラムが得られる。 つまり、 g( , y) = g0 ( , y) exp [ΐφ(χ, y)] ひ) Next, if the intensity is detected by adding the obliquely illuminated reference wave plane wave signal to the result, a diffuse Fourier transform hologram of two-dimensional array data is obtained. That is, g (, y) = g 0 (, y) exp [ΐφ (χ, y)] h)
のフーリェ変換 Fourier transform of
Θ{ξ, η) = ||g( , y) exp [ΐ (χ, y) I exp dxdy (2)Θ {ξ, η) = || g (, y) exp [ΐ (χ, y) I exp dxdy (2)
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
を求め、 これに参照波信号
Figure imgf000015_0002
And the reference signal
Figure imgf000015_0002
を加える。 ここで、 a及ぴ bは参照波信号の傾きを与える定数である。 その結果をホログラムとして強度検出すると、
Figure imgf000016_0001
Add. Here, a and b are constants that give the slope of the reference wave signal. When the intensity is detected as a hologram,
Figure imgf000016_0001
+G (ξ, η)Κ{ξ, η) + β(ξ, rf)R* (ξ, η) (4) が得られる。 ここで、 *は複素共役を表す。  + G (ξ, η) Κ {ξ, η) + β (ξ, rf) R * (ξ, η) (4). Here, * represents a complex conjugate.
次に、 コンピュータ処理では、 最終的に再生像に関係しない項を除去する- 後処理によって、 式 (4) の末尾の 2項 Η{ξ, η) = G (ξ, η)Πξ, η) + β(ξ, η) (ξ, η) (5) が得られる。 これがデジタルホログラムの表式である。 これはランダム位相 φ ( X , y ) に関係する G ( , 77 ) から成るので、 拡散型フーリエ変換ホ ログラムとなっている。 したがって、 φ ( x, y ) の分布がある程度大きけ れば、 通常、 統計的に均一な強度分布として得られる。  Next, the computer processing finally removes terms that are not related to the reconstructed image. By post-processing, the last two terms in equation (4) Η {ξ, η) = G (ξ, η) 式, η) + β (ξ, η) (ξ, η) (5) is obtained. This is the expression of the digital hologram. Since it consists of G (, 77) related to the random phase φ (X, y), it is a diffuse Fourier transform hologram. Therefore, if the distribution of φ (x, y) is large to some extent, it can usually be obtained as a statistically uniform intensity distribution.
デジタルホログラムからの再生像 g R ( x , y ) は、 再生波信号を乗じて 得られるが、 簡単な場合として単に振幅 1の平面波を用いると、 再生像は式 (5) の逆フーリエ変換であり、 gR ix,y) = g0'(x- ,y-b) exp The reconstructed image g R (x, y) from the digital hologram can be obtained by multiplying the reconstructed wave signal.In a simple case, simply using a plane wave of amplitude 1, the reconstructed image is obtained by the inverse Fourier transform of equation (5). Yes, g R ix, y) = g 0 '(x-, yb) exp
+go -(x + a), -(y + (6) + go-(x + a),-(y + (6)
Figure imgf000016_0002
として得られる。 この式 (6) の結果はランダム位相 φを むけれども、 右 辺の 1項目と 2項目が完全に空間分離しているときには、 各々の項の絶対値 をとることによって、
Figure imgf000016_0002
Is obtained as Although the result of this equation (6) is for random phase φ, when the one item and the two items on the right side are completely spatially separated, the absolute value of each item is obtained by
\gR (x, = go* ( — , — b) + g。 [一 0c + a),-(y + b) 、') \ g R (x, = go * (—, — b) + g. [one 0c + a),-(y + b), ')
となる。 ここでは、 2次元配列データ g。 (X , y ) が非負のデータである ことを用いた。 この結果から、 再生像は (x, y ) 座標面において座標点 (a, b ) 及ぴ (一 a , - b ) を中心として、 原点の周りで中心対称な 2つの像から成り、 ホログラム作成時に用いたランダム位相 φ ( X , y ) に依存しないことがわ かる。 そして、 これら 2つの像は、 各々光学的なホログラムからの再生像の 実像と虚像に対応している。 It becomes. Here, two-dimensional array data g. We used that (X, y) is non-negative data. From these results, the reconstructed image is composed of two images that are symmetrical about the origin at the coordinate points (a, b) and (-a, -b) on the (x, y) coordinate plane, and are hologram-created. It is clear that it does not depend on the random phase φ (X, y ) used at that time. And these two images correspond to the real and virtual images of the reconstructed image from the optical hologram, respectively.
図 2は、 このような演算処理によって得られた画像デーダのデジタルホロ グラムとそれからの再生像の一例である。 図 2 Aは原画像、 図 2 Bはデジタ ルホログラム、 図 2 Cは再生画像を示している。  FIG. 2 is an example of a digital hologram of image data obtained by such an arithmetic processing and a reproduced image from the digital hologram. Figure 2A shows the original image, Figure 2B shows the digital hologram, and Figure 2C shows the reproduced image.
次に、 再生像の誤差評価について述べる。 図 2 Cの再生像は、 視覚的には 図 2 Aに示す原画像が正しく再生されているように見える。 確かに、 デジタ ルホログラムを作成するとき、 6 4ビットの演算精度 (倍精度) を用いると 、 数式通りに無視できるほどの誤差から成る原画像が高精度に再生される。 しかし、 現実的な要素を考慮して処理すると必ずしもそのようにはならない 。 つまり、 ホログラムを原画像データの暗号化された媒体として利用するこ とを考えると、 汎用の画像データと同様に 8ビットデータとして扱う必要が あり、 これに伴って量子化誤差が問題になる。  Next, error evaluation of a reproduced image will be described. The reproduced image in FIG. 2C visually looks like the original image shown in FIG. 2A is correctly reproduced. Certainly, when a digital hologram is created, if an arithmetic precision of 64 bits (double precision) is used, an original image having a negligible error can be reproduced with high accuracy as in the equation. However, this is not always the case if we take into account realistic factors. In other words, considering that the hologram is used as an encrypted medium of the original image data, it must be treated as 8-bit data, like general-purpose image data, and the quantization error becomes a problem.
この再生像の誤差は、 原画像データに施したランダム位相に強く依存する 。 ここではランダム位相は実際にはガウス乱数で与えているが、 このランダ ム位相の標準偏差 σ ρを変えると再生像の誤差が大きく変化する。 ところが 、 この依存性は、 後述するように、 「ランダム位相量び ρが大きいほど誤差 が小さい」 という結果になる。 一般に、 ゆらぎを伴う現象ではゆらぎが大き くなると結果に大きな誤差を生じることが多いのに反して、 デジタルホログ ラフィでは誤差が小さくなるのである。 The error of the reproduced image strongly depends on the random phase applied to the original image data. Here, the random phase is actually given by a Gaussian random number. However, if the standard deviation σ ρ of the random phase is changed, the error of the reproduced image greatly changes. However, as will be described later, this dependency results in "the larger the random phase amount ρ, the smaller the error". In general, in a phenomenon involving fluctuation, a large fluctuation often causes a large error in the result, whereas in digital holography, the error is small.
誤差の原因は、 処理の演算精度が十分であるとすると、 上述したホロダラ ムデータの量子化誤差に起因する。 デジタルホログラムに対して 8ビット量 子化を行うということは、 画素ごとのホログラム強度値を 0〜 2 5 5の 2 5 6段階の整数値に変換することであり、 このダイナミックレンジにおけるホ ログラムデータ値の分布に依存する。 そして、 この分布にランダム位相量が 関係していることが再生像の誤差を支配する。 The cause of the error is that the horror Due to quantization errors in the data. Performing 8-bit quantization on a digital hologram means converting the hologram intensity value of each pixel into an integer value in 256 steps from 0 to 255, and the hologram data in this dynamic range Depends on value distribution. The fact that the random phase amount is related to this distribution governs the error of the reproduced image.
これについては極端な σ ρ = 0の場合を考えると分かりやすい。 つまり、 ランダム位相変調を与えない場合である。 このときには、 ホログラムとして 記録されるのは原画像データのフーリエスぺク トルと参照波信号の干渉パタ ーンである。 通常、 図 2 Αの画像データのような場合にはそのフーリエスべ タ トルの分布は低周波領域に集中する。 そして、 これと参照信号の干渉パタ ーンを 8ビットで量子化すると、 低周波数領域の強い部分は良い精度で量子 化されるけれども、 高周波数領域の成分は量子化によつて事実上無視される (除去される) 。 そのため再生像の劣化が著しく、 結果として誤差が大きく なる。 他方、 ランダム位相量がある程度大きく、 スペク トル領域で統計的に 均一な強度分布から成るホログラム強度が記録された場合には、 すべての周 波数成分に対して同程度の精度で量子化処理がなされるために、 誤差の小さ い再生像が得られる。 This can be easily understood by considering the extreme case of σ ρ = 0. That is, no random phase modulation is applied. At this time, what is recorded as a hologram is the interference pattern between the Fourier spectrum of the original image data and the reference wave signal. Normally, in the case of the image data in Fig. 2 (2), the distribution of the Fourier vector is concentrated in the low frequency region. Then, when the interference pattern of this and the reference signal is quantized with 8 bits, the strong part in the low frequency region is quantized with good accuracy, but the components in the high frequency region are virtually ignored by the quantization. (Removed). As a result, the reproduced image is significantly degraded, resulting in a large error. On the other hand, when the random phase amount is large to some extent and hologram intensity consisting of a statistically uniform intensity distribution in the spectral region is recorded, quantization processing is performed with the same degree of accuracy for all frequency components. Therefore, a reproduced image with a small error can be obtained.
' このことは、 次の実験結果によって裏付けられている。 まず、 6 4ビット 精度 (倍精度) の演算で作成したデジタルホログラムを 8ビットデータに変 換し、 それからの原画像と再生像 (再生像の 1つを取り出したもの) の差違 (誤差) を数値的に調べた。 すなわち、 原画像ェ。 riginalと再生像  'This is supported by the following experimental results. First, the digital hologram created by the 64-bit precision (double precision) operation is converted into 8-bit data, and the difference (error) between the original image and the reproduced image (one of the reproduced images) is calculated. Numerically examined. That is, the original image. riginal and reconstructed image
丄 reconstructedの^ 、 丄 reconstructed ^,
J reconstructed original の 1画面の全画素値にわたる標準偏差 -. = ^ ) (8) J reconstructed original Standard deviation over all pixel values of one screen of-. = ^) ( 8 )
を用いて再生像の誤差を評価し、 誤差が最小になるランダム位相量の条件を 調べた。 このとき、 同時にまた、 原画像データが正確に再生される手法を考 察した。 また、 同時に、 ホログラムに欠陥がある場合に再生像に与える影響 を併せて数値的に調べた。 このホログラム欠陥は、 画像データの情報を暗号 媒体として利用する際に、 ホログラムに暗号キーを埋め込む許容量を明らか にすることを意図して与えた。 なお、 ここでは、 評価する 2つの画像データ は、 いずれも 8ビットデータである。 The error of the reproduced image was evaluated using, and the condition of the random phase amount that minimized the error was examined. At this time, we also considered a method for accurately reproducing the original image data. At the same time, the effect of a defect on the hologram on the reconstructed image was numerically investigated. This hologram defect was provided with the intention of clarifying the permissible amount of embedding an encryption key in a hologram when using information of image data as an encryption medium. Here, each of the two image data to be evaluated is 8-bit data.
図 3は、 実験で得られた原画像と再生像の画像差の標準偏差 σ Δ Ιの値を 、 ランダム位相の標準偏差 σ ρを 2 πで規格化した量の関数として示してい る。 ここで、 ランダム位相はガウス乱数を用いて与えており、 σ ρはその標 準偏差である。 図 3におけるマーカ〇はホログラム欠陥がない場合であり、 マーカ□、 +、 ◊はそれぞれ、 ホログラム欠陥数 ηが 2 0、 1 0 0、 5 1 2 の場合である。 ここで、 ホログラム欠陥数 ηとは、 付加的な情報を書き込む ことを想定して、 ホログラムの一部分を別の値に置き換えたときの画素数で ある。 この図 3に示す結果から次の 2つのことが読みとれる。 FIG. 3 shows the value of the standard deviation σ Δ の of the image difference between the original image and the reproduced image obtained in the experiment as a function of the amount obtained by normalizing the standard deviation σ ρ of the random phase by . Here, the random phase is given using Gaussian random numbers, and σ ρ is its standard deviation. Marker に お け る in FIG. 3 indicates a case where there is no hologram defect, and markers □, + and ◊ indicate cases where the number of hologram defects η is 20, 100, and 512, respectively. Here, the hologram defect number η is the number of pixels when a part of the hologram is replaced with another value, assuming that additional information is written. The following two things can be read from the results shown in FIG.
第 1に、 ランダム位相量 σ ρが小さいときに、 再生像の誤差は非常に大き く、 およそ σ ρ > πの領域では欠陥数 ηに依存するが、 ほぼ一定の値をとる ことがわかる。 このランダム位相量が小さいときに誤差が大きく、 それが増 加するにつれて誤差が急激に減少する現象は一見奇異な振る舞いであるが、 この理由は、 前述したようにホログラムの量子化誤差によると考えられる。 つまり、 8ビット量子化のデジタルホログラフィで、 この誤差を小さくし良 質な再生像を得るためには、 図 2に見られるような定常な強度分布をもつホ ログラムとなることが必要条件になる。 したがって、 ランダム位相量に対し て σ ρ > πの条件を満足することが必要である。 First, when the random phase amount σ ρ is small, the error of the reconstructed image is very large. In the region where σ ρ > π, it depends on the number of defects η, but the value is almost constant. The phenomenon that the error is large when the amount of random phase is small, and the error decreases rapidly as the amount increases is seemingly strange behavior, but this is thought to be due to the quantization error of the hologram as described above. Can be In other words, digital holography with 8-bit quantization can reduce this error In order to obtain a high quality reconstructed image, a hologram having a steady intensity distribution as shown in Fig. 2 is a necessary condition. Therefore, it is necessary to satisfy the condition of σ ρ > π for the amount of random phase.
図 3に見られる第 2のことは、 再生像誤差のホログラムの欠陥数 ηの依存 性である。 ここでは、 欠陥数とはホログラムの中' il、部分の η個の画素値をゼ 口 4こ置き換えて欠陥としてある。 ― .  The second thing seen in Fig. 3 is the dependence of the reproduced image error on the number η of defects in the hologram. Here, the number of defects is defined as a defect by replacing the il pixel value in the middle of the hologram and the η pixel values in the part. -.
再生像の誤差は、 図 4に示すホログラムの欠陥数の関数としての再生像の 誤差の領域では欠陥数 ηごとにほぼ一定の値を示しているが、 ホログラムの 欠陥数 ηが大きくなると再生像の誤差が増大することが明確に認められる。 図 4は、 この傾向をランダム位相量が σ ρ > πの領域で得られた再生像の誤 差を平均した平均誤差によつて詳細に調べた結果を示している。 この図 4で はホログラムの中心部の一続きの η個の画素をすベてゼロに置き換えたとき の平均誤差を欠陥数 ηの関数として示している。 The error of the reconstructed image shows a substantially constant value for each number of defects η in the region of the error of the reconstructed image as a function of the number of hologram defects shown in Fig. 4. Is clearly observed to increase. Fig. 4 shows the results of a detailed examination of this tendency using the average error obtained by averaging the errors of the reproduced images obtained in the region where the random phase amount is σ ρ > π. In Fig. 4, the average error when all η consecutive pixels of the hologram are replaced with zero is shown as a function of the number of defects η.
図 4から、 再生像の誤差が欠陥数 ηとともに単調に増加する当然な結果が 見られるが、 重要な点はその誤差の大きさである。 まず、 欠陥がない場合に は、 図 4に示されている平均誤差は 0 . 5 9 2 4であって 1以下の値である 。 すなわち、 標準偏差の値であることを考慮に入れても、 再生像の誤差は大 きく見積もっても、 再生像データ (8ビットデータ) の 0ビットプレーンで 起きることを意味している。 欠陥数 ηが 5 0の場合には、 平均誤差は 0 . 9 9 5 1と得られた。 これは 1 0進数で 1ないし 2程度の誤差であるので 0〜 1ビットプレーンの値が高い確率で変動することになる。  From Fig. 4, it can be seen that the reproduced image error monotonically increases with the number of defects η, but the important point is the magnitude of the error. First, when there are no defects, the average error shown in FIG. 4 is 0.5924, which is less than 1. That is, even if the value of the standard deviation is taken into account, even if the error of the reproduced image is largely estimated, it occurs in the 0-bit plane of the reproduced image data (8-bit data). When the number of defects η was 50, the average error was 0.9951. Since this is an error of about 1 or 2 in a decimal number, the value of the 0 to 1 bit plane fluctuates with high probability.
図 5はホログラム欠陥数 η (—部を別の値に置き換えた画素数) が再生像 データのビットプレーンに与える影響を示したものである。 欠陥数 ηが 3 0 0のときに得られた平均誤差は 2 . 0 3 3 5であって、 この場合には、 図 5 に示すように 2ビットプレーンにも誤差変動が現れる。 Figure 5 shows the effect of the number of hologram defects η (the number of pixels in which the negative part was replaced with another value) on the bit plane of the reproduced image data. The average error obtained when the number of defects η is 300 is 2.035, and in this case, FIG. As shown in (2), error fluctuation also appears on the 2-bit plane.
次に、 上記の誤差変動に影響されずに、 ビット操作によって完全再生する 方法について説明する。 図 6A、 図 6 Bは、 ホログラムデータに何も変更を 加えずに再生した場合に、 元データと再生データの一部分の連続する 6個の 画素値の数値を 10進数、 2進数それぞれで比較したものである。 数値は、 10進数と 2進数の両方で比較されていて、 誤差が生じている再生データ-は 網掛けで示してある。 これに見られるように、 再生データには図 6 Aに示す 10進数表示では、 1〜 2の範囲で誤差が現れる。 このように、 ホログラム データに置き換えがない場合には誤差は極めて小さい。  Next, a description will be given of a method of performing complete reproduction by bit operation without being affected by the above-mentioned error fluctuation. Figures 6A and 6B compare the values of six consecutive pixel values of the original data and a part of the reproduced data in decimal and binary numbers when the hologram data was reproduced without any changes. Things. The numbers are compared in both decimal and binary numbers, and the reproduced data with errors is shaded. As can be seen, the reproduced data has an error in the range of 1 to 2 in the decimal notation shown in FIG. 6A. As described above, when the hologram data is not replaced, the error is extremely small.
しかし、 図 6 Bに示す 2進数表示ではこのような小さい誤差でも、 桁上が りや桁下がりが起きると、 すべてのビットプレーンの値が影響を受ける。 た とえば、 図 6 Bの下から 2番目の場合のように、 元データが 63 (10進数 ) で再生データが 65 (10進数) であると、 誤差は 2 (10進数) である ので、 63= (01 1 1 1 1 1) 2に誤差 2 = (1 0) 2が加わって 6 5 = ( 1000001) 2となり、 下位ビットでの桁上がりの影響が上位ビット にまで及ぶ。 However, in the binary notation shown in Fig. 6B, even if such a small error causes carry-up or carry-down, the values of all bit planes are affected. For example, if the original data is 63 (decimal) and the reproduced data is 65 (decimal), as in the second case from the bottom of Fig. 6B, the error is 2 (decimal). 63 = (01 1 1 1 1 1) 2 plus error 2 = (1 0) 2 to give 65 = (1000001) 2 , and the carry of the lower bits affects the upper bits.
この誤差は、 元データにランダム位相変調を用いて作成した 8ビットデー タの拡散型ホログラムでは避けられない問題である。 したがって、 この手法 によつて元データを完全な形で再生するためには、 上述した誤差の特性を踏 まえた工夫が必要になる。 これを解決するのが本発明である。  This error is an unavoidable problem with a diffusion hologram of 8-bit data created using random phase modulation on the original data. Therefore, in order to reproduce the original data in a perfect form by using this method, it is necessary to devise a method that takes account of the above-mentioned error characteristics. The present invention solves this.
以下に、 本発明の 1つの実施の形態として、 8ビットから成る元データを 完全に再生する手法について説明する。 図 7はこの手法を示すもので、 その 手順は次の通りである。  Hereinafter, as one embodiment of the present invention, a method of completely reproducing original data consisting of 8 bits will be described. Figure 7 shows this method, and the procedure is as follows.
手順 (1) に示すように、 まず、 元データの 1画素の 8ビットデータを上 位 4ビッ トと下位 4ビットの 2つに分解する。 First, as shown in step (1), the 8-bit data of one pixel of the original data is It is broken down into two bits: the upper 4 bits and the lower 4 bits.
続く手順 (2 ) では、 分解した 2つデータの各々を上位 4ビットとし、 そ れらの下位 4ビットはすべて (1 0 0 0 ) とする 8ビットデータ群を作る。 そして、 これらの配列を決め、 それを元データとして拡散型デジタルホログ ラムを作る。  In the following procedure (2), an 8-bit data group is created in which each of the decomposed two data is set to the upper 4 bits, and the lower 4 bits are all set to (10000). Then, these arrangements are determined, and a diffusion-type digital hologram is created using the arrangement as the original data.
再生に際しては、 手順 (3 ) に示すように、 手順 (2 ) のホログラムの再 生像として再生データ群を獲得し、 その上位 4ビットだけを取り出す。 下位 4ビット (図 7の X X X Xの部分) は放棄する。  At the time of reproduction, as shown in step (3), a reproduction data group is obtained as a reproduced image of the hologram in step (2), and only the upper 4 bits are taken out. The lower 4 bits (XXXX in Fig. 7) are discarded.
続く手順 (4 ) において、 手順 (2 ) で決めたデータ配列に従って、 手順 ( 3 ) で取り出した 2組の 4ビットデータ群から 8ビットデータ群を再構築 する。  In the following step (4), an 8-bit data group is reconstructed from the two sets of 4-bit data groups extracted in step (3) according to the data arrangement determined in step (2).
以上の操作を実行すると、 元データの上位 4ビットも下位 4ビットも処理 過程では上位ビットとして抜われるために、 下位ビットに現れる再生誤差の 影響を回避することができる。 このとき、 手順 (2 ) ですベてのデータの下 位 4ビットを ( 1 0 0 0 ) 2とするビット操作が重要である。 こうすること によって、 たとえ 1 0進数で + 7という大きな誤差が生じても、 その部分は ( 1 1 1 1 ) 2となるだけで、 上位 4ビッ トへの桁上がりは起きない。 また 、 逆に、 一 8の大きな誤差が生じたときには (0 0 0 0 ) 2となり、 やはり 上位 4ビットへの桁下がりの影響が生じない。 つまり、 下位 4ビットを (1 0 0 0 ) 2とすることによって 1 0進数で一 8〜十 7の範囲の誤差をこの部 分で吸収することができる。 その結果、 上位 4ビットの値は誤差に影響され ることなく完全の形で再生され、 2つの再生データの組を再構成することで 元データが完全な形で再生できることになる。 By performing the above operation, the upper 4 bits and lower 4 bits of the original data are omitted as upper bits in the processing process, so that the effect of the reproduction error appearing in the lower bits can be avoided. At this time, it is important to perform the bit operation of setting the lower 4 bits of all the data in step (2) to (10000) 2 . By doing so, even if a large error of +7 occurs in base 10, the part is only (1 1 1 1) 2 and the carry to the upper 4 bits does not occur. Conversely, when a large error of 18 occurs, it becomes (0 0 0 0) 2 , so that there is no influence of the borrow to the upper 4 bits. In other words, by setting the lower 4 bits to (10000) 2 , an error in the range of 18 to 17 in base 10 can be absorbed by this part. As a result, the values of the upper 4 bits are reproduced in perfect form without being affected by errors, and the original data can be reproduced in perfect form by reconstructing the two sets of reproduced data.
次に、 上記の原理を利用して文字データをホログラム暗号化して送信し、 それを復元する処理について説明する。 テキスト文書をデジタルホログラム 化し、 それから 1ビットの誤差も持たないテキスト文書が復元できると、 デ ジタルホログラムはデジタルコンテンツの暗号媒体として利用できる。 そこ で、 テキスト文書 (文字データ) をホログラムの形に暗号化し、 それから正 確に文書情報を復元する手法について説明する。 このとき、 文字データを画 像として扱い、 それをデジタルホログラムとして暗号化する。 和文であれ、 欧文であれ文字はすべてコード化されているので、 もし復元結果に 1ビット でも誤差があると文字化けが生じて正確な文書情報は得られない。 以下、 日 本語文書の場合を示す。 Next, character data is hologram-encrypted and transmitted using the above principle, The process of restoring the same will be described. If a text document can be converted into a digital hologram and then restored without a 1-bit error, the digital hologram can be used as an encryption medium for digital content. Here, we explain a method of encrypting a text document (character data) in the form of a hologram and then accurately restoring the document information. At this time, character data is treated as an image, and it is encrypted as a digital hologram. Since all characters, whether Japanese or Western, are coded, if there is an error even in a single bit in the restoration result, garbled characters occur and accurate document information cannot be obtained. The following shows the case of a Japanese document.
図 8はホログラフィを利用するデータ送信システム、 図 9はデータ受信シ ステムの機能構成を示し、 図 1 0、 図 1 1はホログラフィを利用するデータ 送信処理、 データ受信処理のフローチャートを示している。 図 8に示したデ ータ送信システム 1 0 0は、 日本語文書に含まれる 1 6ビッ ト 2パイ トの各 文字コードを上位 8ビット、 下位 8ビットのデータに分割し、 8ビットデー タ列にする前処理部 1 1、 各 8ビットデータを上位 4ビット、 下位 4ビット に分割する上下位 4ビット分割処理部 1 2、 分割された各 4ビットデータを 上位 4ビットとし、 これに下位 4ビットにダミーデータ ( 1 0 0 0 ) 2を付 加する下位ダミーデータ付加処理部 1 3、 このダミーデータが付加された 8 ビットデータ列を再配列し、 送信データを作成する送信データ作成部 1 4、 送信データからホログラムを作成する図 1に示した演算処理によってホログ ラム作成部 1 5、 作成されたホログラムから所定エリア同士を入れ替える等 、 あらかじめ入手している公開鍵を用いて所定の暗号化処理を実行するホロ グラム暗号化処理部 1 6、 暗号化データをネットワークを通じて送信する送 信処理部 1 7から構成される。 図 9に示す文書復号システム 2 0 0は、 暗号化データをネットワークを通 じて受信するデータ受信部 2 1、 受信した暗号化データを秘密鍵を用いて復 号し、 元のホログラムを復元する復号処理部 2 2、 復元されたホログラムか ら画素ごとの 8ビットデータ列を取り出すホログラム分解部 2 3、 この 8ビ ットデータ各々を上位、 下位 4ビットずつに分解する上下位 4ビット分割処 理部 2 4、 8ビットデータそれぞれの下位 4ビットのダミーデータを廃棄す る下位 4ビット廃棄処理部 2 .5、 残された上位 4ビットデータ列を上位 4ビ ット、 下位 4ビットの 8ビットデータ列に復元する 8ビットデータ再構築部 2 6、 8ビットデータ 2つずつ組み合わせて 1 6ビット 2バイ トの日本語文 字コードを復元する 1 6ビット 2バイ ト文書データ再生処理部 2 7から構成 されている。 8 shows a data transmission system using holography, and FIG. 9 shows a functional configuration of the data reception system. FIGS. 10 and 11 show flowcharts of data transmission processing and data reception processing using holography. The data transmission system 100 shown in Fig. 8 divides each 16-bit 2-byte character code included in a Japanese document into upper 8 bits and lower 8 bits, and generates an 8-bit data string. Pre-processing unit 11 1, upper and lower 4-bit division processing unit 12 that divides each 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits, and sets each 4-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits Lower dummy data addition processing unit 13 that adds dummy data (10000) 2 to bits 13 Transmission data creation unit 1 that rearranges the 8-bit data string to which the dummy data is added and creates transmission data 4. Create a hologram from the transmitted data. The hologram creation unit 15 by the arithmetic processing shown in FIG. 1, replace predetermined areas with each other from the created hologram, and perform predetermined encryption using a public key obtained in advance. Hologram encryption processing unit 1 6 for executing processing, and the encrypted data from the transmit processor 1 7 transmits through the network. The document decryption system 200 shown in FIG. 9 is a data receiving unit 21 that receives encrypted data via a network, decrypts the received encrypted data using a secret key, and restores the original hologram. Decoding processing unit 22, Hologram decomposing unit 23 that extracts 8-bit data for each pixel from the restored hologram, Upper and lower 4-bit division processing unit that decomposes each of these 8-bit data into upper and lower 4 bits 2 Lower 4-bit discard processing unit 2.5 that discards lower 4 bits of dummy data of 4 and 8 bit data 2.5, upper 4 bits of remaining upper 4 bit data string, lower 4 bits of 8 bit data 8-bit data reconstructing unit 26, which restores to columns, and 16-bit 2-byte document data playback processing unit 27, which combines 16-bit 2-byte Japanese character codes by combining two 8-bit data It has been.
次に、 上記構成のホログラフィを利用するデータ送信システム 1 0 0によ る文書送信処理、 データ受信システム 2 0 0によるその受信処理を、 図 1 0 、 図 1 1のフローチャートを用いて説明する。 データ送信システム 1 0 0で は、 日本語文書の場合、 和文の 1文字は 1 6ビット 2バイ トでコード化され ているので、 前処理部 1 1において 1文字を 2つの 8ビットに分解して画像 化し、 その拡散型デジタルホログラムを作成し、 暗号化して送信する。 なお 、 1文字が 8ビットで扱える欧文文字ではこの前処理は必要としない。  Next, the document transmission processing by the data transmission system 100 using holography having the above configuration and the reception processing by the data reception system 200 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 10 and 11. In the data transmission system 100, in the case of a Japanese document, one character of a Japanese sentence is coded with 16 bits and 2 bytes, so the preprocessing unit 11 decomposes one character into two 8 bits. To create a digital hologram, encrypt it, and transmit it. Note that this preprocessing is not required for European characters in which one character can be handled by 8 bits.
以下の説明では、 3 6 3文字から構成される日本語文書の暗号化送信、 受 信復号処理について説明する。 まず、' .日本語文書の 1 6ビットの文字コード を 2つの 8ビットコードに分けたのち (ステップ S 1 ) 、 図 7に示した手順 にしたがって、 それを上位 4ビット下位 4ビットの 2つに分解する (ステツ プ S 3 ) 。  In the following description, the encrypted transmission and reception decryption processing of a Japanese document composed of 363 characters will be described. First, the 16-bit character code of the Japanese document is divided into two 8-bit codes (step S 1), and then, according to the procedure shown in FIG. (Step S 3).
続いて、 これら上位 4ビット、 下位 4ビットそれぞれを上位 4ビットとし 、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付加し 8ビッ トデータを作成する (ステップ S 5 ) 。 Then, these upper 4 bits and lower 4 bits are respectively set as upper 4 bits. Then, (10000) 2 dummy data is added to the lower 4 bits of each to create 8-bit data (step S5).
次に、 作成した 8ビットデータ群を所定の順序に並べて送信用 8ビットデ 一タ列を作成し、 これに対してホログラムを作成する。 例えば、 最終行の空 - 白部分を含めて 1 2行 X 1 2 8列の画像行列データとして抜う。 したがって 、 日本語文字では、 文字数の 4倍のサイズの画像データになる (ステップ S 7 ) 。 続いて、 画像化文字データを組み込んで原画像 (2 5 6 X 2 5 6サイ ズ) を作成し、 上述の方法でデジタルホログラムを作成する (ステップ S 9 ) 。 図 1 2には、 作成したデジタルホログラムが例示してある。 このホログ ラムは、 原画像の全面に、 ガウス乱数を基にして標準偏差が 2 πのランダム 位相変調を施して作成したものである。 そのため、 用いられる乱数によって ホログラムの微細構造は異なるものになる。  Next, the created 8-bit data group is arranged in a predetermined order to create an 8-bit data string for transmission, and a hologram is created for this. For example, extract the image matrix data of 12 rows x 128 columns including the blank-white part of the last row. Therefore, for Japanese characters, the image data is four times the size of the number of characters (step S7). Subsequently, an original image (256 x 256) is created by incorporating the imaged character data, and a digital hologram is created by the above-described method (step S9). FIG. 12 illustrates the created digital hologram. This hologram is created by applying random phase modulation with a standard deviation of 2π to the entire surface of the original image based on Gaussian random numbers. Therefore, the fine structure of the hologram differs depending on the random number used.
図 1 2に示すようなデジタルホログラムに対して、 あらかじめ受信側から 得ている喑号鍵としての公開鍵を利用して暗号化処理を実施し、 所定のァド レスのデータ受信システム 2 0 0に対して送信する (ステップ S 1 1, S 1 3 ) 。 この暗号化には、 図 1 3に示すようにデジタルホログラムの所定のェ リア R l, R 2を入れ替える方法が採用できるが、 通常の送信データに対し て汎用されている一般的な公開鍵暗号方式による公開鍵を用いることもでき る。  A digital hologram as shown in FIG. 12 is subjected to encryption processing using a public key as a signal key previously obtained from the receiving side, and a predetermined address data receiving system 200 (Steps S11, S13). For this encryption, a method of exchanging predetermined areas Rl and R2 of the digital hologram as shown in Fig. 13 can be adopted, but a general public key cryptosystem generally used for ordinary transmission data is used. A public key based on a scheme can also be used.
次に、 受信システム 2 0 0による復号処理とデジタルホログラムからの元 の文書情報の復元処理について、 図 1 1のフローチャートを用いて説明する 。 送信システム 1 0 0から暗号化データを受信すれば (ステップ S 2 1 ) 、 受信システム 2 0 0側が持っている秘密鐽を用いて復号処理を行い、 元のデ ジタルホログラムデータを復元する (ステップ S 2 3 ) 。 続いてこのデジタルホログラムから元の送信用 8ビットデータ群を復元し 、 さらに各 8ビットデータから上位 4ビットを残し、 下位 4ビッ トのダミー データを廃棄する処理を実施する (ステップ S 2 5, S 2 7 ) 。 Next, the decoding process by the receiving system 200 and the restoration process of the original document information from the digital hologram will be described with reference to the flowchart of FIG. If the encrypted data is received from the transmitting system 100 (step S21), decryption processing is performed using the secret 鐽 of the receiving system 200 to restore the original digital hologram data (step S21). S2 3). Then, the original transmission 8-bit data group is restored from the digital hologram, and the upper 4 bits are left from each 8-bit data, and the lower 4 bits dummy data are discarded (step S25, step S25). S27).
次に、 残された上位 4ビットデータ群に対して、 送信側と逆の手順で元の 上位 4ビット、 下位 4ビッ トのデータ群に分け、 さらに元の 8ビットデータ の-組を復元する (ステップ S 2 9 ) 。 またさらに、 復元された 8 ビッ トデー タ 2つで 1 6ビット 2バイ トのデータを復元し、 この 1 6ビット 2バイ トデ 一タ列を元の順序に並べることで元の日本語文書を復元して出力する (ステ ップ S 3 1, S 3 3 ) 。  Next, the remaining upper 4-bit data group is divided into the original upper 4-bit and lower 4-bit data group by the reverse procedure of the transmitting side, and the original 8-bit data group is restored. (Step S29). Furthermore, the original Japanese document is restored by restoring 16-bit 2-byte data using the restored 8-bit data and arranging the 16-bit 2-byte data sequence in the original order. And output (steps S31, S33).
図 1 4 Aは原画像に組み込んだテキスト文書の画像化パターンであり、 図 1 4 B、 図 1 4 Cはそのホログラムから再生された画像である。 図 1 4 Bは ホログラムに何も操作を加えずに再生したもので、 これからは文字情報が正 しく復元できる。 一方、 図 1 4 Cのパターンはホログラムに細工を加えて文 字情報が復元できない場合のパターンである。  Figure 14A shows the imaging pattern of the text document embedded in the original image, and Figures 14B and 14C show the images reproduced from the hologram. Figure 14B shows the hologram reproduced without any manipulation, and the character information can now be restored correctly. On the other hand, the pattern in Fig. 14C is a pattern in which the hologram is modified and character information cannot be restored.
図 1 4 Bの再生画像は、 図 1 4 Aの原画像と酷似しており、 視覚的には差 違は判別できないが、 前述したように 1ビットあるいは 2ビット程度の誤差 を持つものである。 これに対して上で述べた誤差を回避する完全復元方法を 適用すれば、 一字一句完全に原文に一致する復元結果が得られる。 そしてこ のデジタルホログラムからの復元は、 その作成に用いるランダム位相の値を 変えて繰り返し実行しても、 位相分布の標準偏差が 2 πであるときには、 正 確な結果を与える。 .  The reproduced image in Fig. 14B is very similar to the original image in Fig. 14A, and the difference is visually indistinguishable, but has an error of about 1 or 2 bits as described above. . On the other hand, if the above-mentioned complete restoration method that avoids errors is applied, a restoration result that exactly matches the original text one by one can be obtained. Even if this digital hologram is reconstructed repeatedly by changing the value of the random phase used for its creation, if the standard deviation of the phase distribution is 2π, accurate results can be obtained. .
デジタルホログラムから文字データが完全に復元できることは、 言うまで もなく文字データの全ての情報がランダムな状態でホログラムの中に分散し て存在していることになる。 一般に、 ホログラムの特性として、 ホログラム の一部分から像が再生できることが知られているが、 視覚的な観察を超えて 、 高精度な再生像が得られるわけではない。 このことを考慮に入れて、 作成 したホログラムの一部分を他の部分と入れ替えると、 ホログラム全体ではデ ジタルコンテンツの情報をすベて保存したまま、 再生像をランダムなものに 変えることができる。 図 1 4 Cの再生像は、 そのようなホログラムデータの 入れ替えを行った後に得られた再生像である。 むろんこ.のような再生像から は文字データを再現することはできない。 意味不明な記号の羅列が得られる だけである。 そこで、 解読鍵を有していない受信者が正確に復元できない暗 号化されたホログラムデータを送信すれば、 たとえそれをデジタルホロダラ ムの再生手段を用いて復元作業をしたとしてもこの意味不明な記号の羅列が 得られるだけになり、 元の文書内容を解読することはできなくなる。 The fact that character data can be completely restored from a digital hologram means, of course, that all information of the character data is present in the hologram in a random state. Generally, holograms have the following characteristics: It is known that an image can be reproduced from a part of the image, but a high-precision reproduced image cannot be obtained beyond visual observation. Taking this into account, if a part of the hologram created is replaced with another part, the reproduced image can be changed to a random image while the entire digital hologram retains all digital content information. The reconstructed image in FIG. 14C is a reconstructed image obtained after such replacement of the hologram data. Character data cannot be reproduced from a reconstructed image such as Muronko. You only get a list of symbols that have no meaning. Therefore, if a receiver who does not have a decryption key transmits encrypted hologram data that cannot be accurately restored, even if the data is restored using digital holo-drama reconstructing means, this meaning is unknown. You will only be able to obtain a series of symbols and you will not be able to decipher the original document content.
一般に、 暗号技術は、 暗号化と復号化が組になった技術である。 デジタル ホログラムを暗号媒体とするときには、 特定な人だけが復元できる復号鍵を 伴わなければならなレ、。 つまり、 復号鍵を知らなければ復号ができない仕組 みでなければならない。 上で示したホログラム面でのデータの入れ替え (配 置換え) でいうと、 その入れ替えの情報 (入れ替える 2つの領域を指定する パラメータ) を知っていると、 ホログラムデータを元の状態に戻すことがで きる。 そして、 それから暗号化されたデータを完全な形で復元できる。 つま り、 ここで示した暗号化と復号化の手法は、 最も単純な場合であるが、 入れ 替えパラメータを暗号鐽とする 1つの暗号化技術として利用する。 そして、 この技術は、 画像に代表される 2次元配列のデータに限らず、 すべてのデジ タルコンテンツに利用できる。  In general, encryption technology is a technology that combines encryption and decryption. When a digital hologram is used as an encryption medium, it must be accompanied by a decryption key that only a specific person can recover. In other words, the system must be able to decrypt without knowing the decryption key. In the case of data exchange (replacement) on the hologram surface shown above, knowing the information of the exchange (parameters specifying the two areas to be exchanged) can return the hologram data to its original state. Wear. And then you can recover the encrypted data in perfect form. In other words, the encryption and decryption methods shown here are the simplest case, but they are used as one encryption technique with the exchange parameter as the encryption key. And this technology can be used for all digital contents, not limited to two-dimensional array data represented by images.
なお、 上記の実施の形態ではデジタルホログラムをさらに暗号化して送信 し、 また受信側ではそれを復号鍵を用いて復号し、 それから元文書データと 一字一句一致する文書データを復元するシステム及び方法について説明した 。 しかしながら、 これに限らず、 画像データとして送信し、 受信側で 1ビッ トのエラーも許されない復元技術が要求される分野において、 暗号化処理を 伴わないデジタルホログラムデータの送信技術としても広く応.用できるもの である。 In the above embodiment, the digital hologram is further encrypted and transmitted, and the receiving side decrypts the digital hologram using the decryption key. A system and method for restoring document data that matches word by word has been described. However, the technology is not limited to this, and is widely used as a digital hologram data transmission technology that does not involve encryption processing in fields that require restoration technology that transmits image data and that does not allow 1-bit errors on the receiving side. It can be used.
- 次に、 本発明の第 2の実施の形態のデジタルホログラム作成装置及びデジ タルホログラム復元装置について説明する。 図 1 5はデジタルホログラム作 成装置 3 0 0の機能構成を示し、 図 1 6はデジタルホログラム復元装置 4 0 0の機能構成を示している。  -Next, a digital hologram creation device and a digital hologram restoration device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 shows the functional configuration of the digital hologram creation device 300, and FIG. 16 shows the functional configuration of the digital hologram restoration device 400.
デジタルホログラム作成装置 3 0 0は、 図 8に示したデジタルホログラム 送信装置 1 0 0とほぼ共通の構成であるが、 ホログラム作成部 1 5の作成し たデータを保存するデータ保存部 3 1を備えたことに特徴を有している。 他 方、 デジタルホログラム復元装置 4 0 0は、 図 9に示したデジタルホログラ ム受信装置 2 0 0とほぼ共通の構成であるが、 デジタルホログラム作成装置 3 0 0にて作成され、 何らかのデータ記憶媒体に記憶されているデジタルホ ログラムデータを読み出して保存するデータ保存部 2 1 ' を備えたことに特 徴を有している。  The digital hologram creation device 300 has almost the same configuration as the digital hologram creation device 100 shown in FIG. 8, but includes a data storage unit 31 for saving the data created by the hologram creation unit 15. It has a feature in that. On the other hand, the digital hologram restoring device 400 has almost the same configuration as the digital hologram receiving device 200 shown in FIG. 9, but is created by the digital hologram creating device 300 and has some data storage medium. It is characterized by having a data storage section 21 'for reading and storing digital hologram data stored in the memory.
本実施の形態のデジタルホログラム作成装置では、 図 1 7のフローチヤ一 トに示す手順にてデジタルホログラムデータを作成してデータ保存部 3 1に 保存する。 このデジタルホログラム作成手順は、 図 1 0のフローチャートに 示した第 1の実施の形態のデジタルホログラム送信装置 1 0 0の処理手順と ほぼ同様であるが、 ステップ S 1 1 ' においてデータ保存処理を行う点が異 なる。 こうして作成されたデジタルホログラムデータは、 例えばフレキシブ ルディスク、 磁気記憶ディスク等の記録媒体にて図 1 6に示したデジタルホ ログラム復元装置 4 0 0のデータ保存部 2 1 ' へコピーすることができる。 デジタルホログラム復元装置 4 0 0によるデジタルホログラムデータから 元画像の復元処理は図 1 8のフローチャートに示した手順で行われる。 この 手順は、 図 1 1に示したデジタルホログラム受信装置 2 0 0の処理手順とほ ぼ同様であるが、 最初のステップ S 2 1 ' にてデータ保存部 2 1 ' からデジ タルホログラムデータを読み出して復号処理部 2 2に渡す点が異なる。 ステ ップ S 2 3以降の手順は図 1 1のフローチヤ一トと共通である。 In the digital hologram creating apparatus of the present embodiment, digital hologram data is created by the procedure shown in the flowchart of FIG. 17 and stored in the data storage unit 31. This digital hologram creation procedure is almost the same as the processing procedure of the digital hologram transmitting apparatus 100 of the first embodiment shown in the flowchart of FIG. 10, except that the data storage processing is performed in step S11 '. The points are different. The digital hologram data created in this manner is stored on a recording medium such as a flexible disk or a magnetic storage disk, for example, as shown in FIG. The data can be copied to the data storage unit 2 1 ′ of the program restoring device 400. The restoration process of the original image from the digital hologram data by the digital hologram restoration device 400 is performed according to the procedure shown in the flowchart of FIG. This procedure is almost the same as the processing procedure of the digital hologram receiver 200 shown in FIG. 11, but the digital hologram data is read from the data storage unit 21 ′ in the first step S21 ′. Is passed to the decryption processing section 22. The procedure from step S23 is the same as that of the flowchart of FIG.
こうして、 第 2の実施の形態のデジタルホログラム作成装置 3 0 0により 作成されるデジタルホログラムデータは、 デジタルホログラム復元装置 4 0 0によって復元することによって精確に元画像の復元を可能にし、 元画像デ ータとして 8ビット 1バイ トの文字コードを画素ごとに割り当てた形式の文 書ファイル、 あるいは 1 6ビット 2バイ トの文字コードをが隣接する 2画素 ごとに割り当てた形式の日本語文書ファイルの暗号化した記録と再生に利用 できる。  Thus, the digital hologram data created by the digital hologram creation device 300 of the second embodiment can be accurately restored by the digital hologram restoration device 400 by being restored by the digital hologram restoration device 400. As a data, a document file in a format in which 8-bit 1-byte character codes are assigned to each pixel, or a Japanese document file in a format in which 16-bit 2-byte character codes are assigned to every two adjacent pixels Can be used for encrypted recording and playback.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデータで表現し、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに 分解し、  1.1 Express the information of each pixel of the image data of one screen with 8-bit data, decompose each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits,
前記上位 4ビット、 下位 4ビッ トのデータそれぞれを上位 4ビット データとし、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付 加して 8ビットデータ群を作成し、 The upper 4 bits and lower 4 bits of data are defined as upper 4 bits of data, and (100 0) 2 dummy data is added to each lower 4 bits to create an 8-bit data group.
前記 8ビットデータ群を 1画面分ごとのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタルホログラムを作成すること を特徴とするデジタルホログラム作成方法。  A method for creating a digital hologram, comprising: dividing the 8-bit data group into data groups for one screen, and creating a digital hologram for each data group for one screen.
2 . 前記デジタルホログラムに対して、 所定のエリアのデータ群の入れ 替えを行うことを特徴とする請求項 1に記載のデジタルホログラム作成方法  2. The digital hologram creation method according to claim 1, wherein a data group in a predetermined area is exchanged with respect to the digital hologram.
3 . 前記画像データの各画素の 8ビットデータとして文字コードの 8ビ ットデータを割り付けることを特徴とする請求項 1又は 2に記載のデジタル ホログラム作成方法。 3. The digital hologram creation method according to claim 1, wherein 8-bit data of a character code is allocated as 8-bit data of each pixel of the image data.
4 . 前記画像データの隣接する 2画素 1 6ビットデータとして 2バイ ト 文字コードの 1 6ビットデータを割り付けることを特徴とする請求項 1又は 2に記載のデジタルホログラム作成方法。  4. The digital hologram creation method according to claim 1, wherein 16-bit data of a 2-byte character code is allocated as 2-pixel 16-bit data adjacent to the image data.
5 . 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデータで表現する画 像処理部と、  5.1 An image processing unit that expresses information of each pixel of image data of one screen with 8-bit data,
前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに 分解するビットデータ分解処理部と、  A bit data decomposition processing unit for decomposing each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits of data;
前記上位 4ビット、 下位 4ビットのデータそれぞれを上位 4ビット データとし、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付 加して 8ビットデータ群を作成する 8ビットデータ群作成部と、 The upper 4 bits and lower 4 bits of data are converted to the upper 4 bits An 8-bit data group creation unit that creates 8-bit data groups by adding dummy data of (10000) 2 to the lower 4 bits of each as data,
前記 8ビットデータ群を 1画面分ごとのデータ群に分割し、 前記 1 画面分のデータ群ごとにデジタルホログラムを作成するデジタルホログラフ ィ処理部とを備えたことを特徴とするデジタルホログラム作成装置。  A digital holographic processing apparatus, comprising: a digital holographic processing unit that divides the 8-bit data group into data groups for one screen and generates a digital hologram for each data group for one screen.
6 . 前記画像処理部は、 画像データの各画素の 8ビットデータとして文 字コードの 8ビットデータを割り付けることを特徴とする請求項 5に記載の デジタルホログラム作成装置。  6. The digital hologram creation device according to claim 5, wherein the image processing unit assigns 8-bit data of a character code as 8-bit data of each pixel of the image data.
7 . 前記画像処理部は、 画像データの隣接する 2画素 1 6ビットデータ として 2パイ ト文字コードの 1 6ビットデータを割り付けることを特徴とす る請求項 5に記載のデジタルホログラム作成装置。  7. The digital hologram creating apparatus according to claim 5, wherein the image processing unit assigns 16-bit data of a 2-byte character code as 16-bit data of adjacent two pixels of the image data.
8 . デジタルホログラムデータを元の 8ビットデータ群に分解する 8ビ ットデータ分解部と、  8. An 8-bit data decomposing unit that decomposes digital hologram data into an original 8-bit data group,
前記分解された 8ビットデータそれぞれに対して、 下位 4ビット分 のデータを削除するダミーデータ削除処理部と、  A dummy data deletion processing unit that deletes data of lower 4 bits for each of the decomposed 8-bit data;
前記下位 4ビット分のデータが削除.された上位 4ビット分のデータ 群を、 元の上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに分け、 元画像の 8ビット データ群を復元する 8ビットデータ復元処理部と、  8-bit data restoration process for restoring the original 4-bit data group by dividing the upper 4-bit data group into the original upper 4-bit and lower 4-bit data Department and
前記復元された元画像の 8ビットデータ群を各画素に割り当て、 1 画面分ごとの画像データとする画像復元処理部と、  An image restoration processing unit that assigns the 8-bit data group of the restored original image to each pixel and generates image data for each screen,
前記画像データを表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする デジタルホログラム復元装置。  A digital hologram restoring device, comprising: an image display unit that displays the image data.
9 . 前記画像復元処理部は、 8ビットデータ 1つで 8ビット 1バイ トの 文字コードを復元することを特徴とする請求項 8に記載のデジタルホロダラ ム復元装置。 9. The digital hodala according to claim 8, wherein the image restoration processing unit restores an 8-bit 1-byte character code with one 8-bit data. System restoration device.
1 0 . 前記画像復元処理部は、 隣接する 8ビットデータ 2つで 1 6ビット 10. The image restoration processing unit is 16 bits with two adjacent 8-bit data.
2バイ トの文字コードを復元することを特徴とする請求項 8に記載のデジタ ノレホ口グラム復元装置。 9. The digital no-regram gram restoration device according to claim 8, wherein a two-byte character code is restored.
1 1 . 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデータで表現し、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに 分解し、 11.1 Each pixel information of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits,
前記上位 4ビット、 下位 4ビットのデータそれぞれを上位 4ビット データとし、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付 加して 8ビットの送信用データ群を作成し、 The upper 4 bits and lower 4 bits of data are set as upper 4 bits of data, and (10000) 2 dummy data is added to each lower 4 bits to create an 8-bit transmission data group.
前記 8ビットのデータ群を 1画面分ごとのデータ群に分割し、 ' 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタルホログラムを作成し、 前記デジタルホロダラムを送信することを特徴とするデジタルホロ グラフィを利用するデータ送信方法。  The digital holography is characterized in that the 8-bit data group is divided into data groups for one screen, a digital hologram is created for each data group for one screen, and the digital hologram is transmitted. The data transmission method to use.
1 2 . 前記デジタルホログラムに対して、 所定のエリアのデータ群の入れ 替えを行ってから送信することを特徴とする請求項 1 1に記載のデジタルホ ログラフィを利用するデータ送信方法。 12. The data transmission method using digital holography according to claim 11, wherein the digital hologram is transmitted after a data group in a predetermined area is exchanged.
1 3 . 前記暗号化に公開鍵暗号方式を利用することを特徴とする請求項 1 2に記載のデジタルホログラフィを利用するデータ送信方法。  13. The data transmission method using digital holography according to claim 12, wherein a public key cryptosystem is used for the encryption.
1 4 . 前記画像データの各画素の 8ビットデータとして文字コードの 8ビ ットデータを割り付けることを特徴とする請求項 1 1 〜 1 3のいずれかに記 載のデジタルホログラフィを利用するデータ送信方法。 14. The data transmission method using digital holography according to any one of claims 11 to 13, wherein 8-bit data of a character code is assigned as 8-bit data of each pixel of the image data.
1 5 . 前記画像データの隣接する 2画素 1 6ビットデータとして 2ノ ィ ト 文字コードの 1 6ビットデータを割り付けることを特徴とする請求項 1 1 〜 1 3のいずれかに記載のデジタルホログラフィを利用するデータ送信方法。 15. The method according to claim 11, wherein 16-bit data of 2-bit character code is allocated as 2-bit 16-bit data adjacent to the image data. 13. A data transmission method using digital holography according to any one of 3.
1 6 . 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデータで表現する画 像処理部と、 16.1 an image processing unit that expresses information of each pixel of image data of one screen with 8-bit data,
前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに 分解する 4ビット分解処理部と、  A 4-bit decomposition processing unit for decomposing each of the 8-bit data into upper 4 bits and lower 4 bits of data;
前記上位 4ビッ ト、 下位 4ビッ トのデータそれぞれを上位 4 ビット データとし、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付 加して送信用 8ビットデータ群を作成する送信用データ作成部と、 The upper 4 bits and lower 4 bits of data are set as upper 4 bits of data, and (10000) 2 dummy data is added to each lower 4 bits to create an 8-bit data group for transmission. A transmission data creation unit;
前記送信用 8ビットデータ群を 1画面分ごとのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタルホログラムを作成するデジタルホロ グラフィ処理部と、  A digital holography processing unit that divides the transmission 8-bit data group into data groups for one screen, and creates a digital hologram for each data group for one screen;
前記デジタルホログラムを送信する送信部とを備えたことを特徴と するデジタルホログラフィを利用する送信システム。  A transmission system using digital holography, comprising: a transmission unit that transmits the digital hologram.
1 7 . 前記デジタルホログラムに対して、 所定のエリアのデータ群の入れ 替えを行ってから送信する暗号化処理部を備えたことを特徴とする請求項 1 17. The digital hologram further includes an encryption processing unit that transmits a data group of a predetermined area after exchanging the data group.
6に記載のデジタルホログラフィを利用する送信システム。 A transmission system using digital holography described in 6.
1 8 . 前記暗号化処理部は、 公開鍵暗号方式における公開鍵を用いて暗号 化処理することを特徴とする請求項 1 7に記載のデジタルホログラフィを利 用する送信システム。  18. The transmission system using digital holography according to claim 17, wherein the encryption processing unit performs an encryption process using a public key in a public key cryptosystem.
1 9 . 前記画像処理部は、 画像データの各画素の 8ビットデータとして文 字コードの 8ビットデータを割り付けることを特徴とする請求項 1 6〜1 8 のいずれかに記載のデジタルホログラフィを利用する送信システム。 19. The digital holography according to any one of claims 16 to 18, wherein the image processing unit allocates 8-bit data of a character code as 8-bit data of each pixel of the image data. Sending system.
2 0 . 前記画像処理部は、 画像データの隣接する 2画素 1 6ビットデータ として 2パイト文字コードの 1 6ビットデータを割り付けることを特徴とす る請求項 1 6〜 1 8のいずれかに記載のデジタルホログラフィを利用する送 信システム。 20. The image processing unit is characterized in that 16-bit data of 2-bit character code is allocated as 2-pixel 16-bit data adjacent to image data. A transmission system using digital holography according to any one of claims 16 to 18.
2 1 . 1画面の画像データの各画素の情報を 8ビットデータで表現し、 前記 8ビットデータ各々を上位 4ビット、 下位 4ビットのデータに 分解し、  2.1.1 Each pixel information of image data of one screen is represented by 8-bit data, and each of the 8-bit data is decomposed into upper 4 bits and lower 4 bits,
前記上位 4ビット、 下位 4ビッ トのデータそれぞれを上位 4ビット データとし、 それぞれの下位 4ビットに ( 1 0 0 0 ) 2のダミーデータを付 加して 8ビットの送信用データ群を作成し、 The upper 4 bits and lower 4 bits of data are defined as upper 4 bits of data, and (10000) 2 dummy data is added to each lower 4 bits to create an 8-bit transmission data group. ,
前記 8ビットのデータ群を 1画面分ごとのデータ群に分割し、 前記 1画面分のデータ群ごとにデジタルホログラムを作成し、 前記デジタルホログラム自体を暗号化データとして送信することを 特徴とするデジタルホログラフィを利用する暗号化データ送信方法。  Dividing the 8-bit data group into data groups for one screen, creating a digital hologram for each data group for one screen, and transmitting the digital hologram itself as encrypted data. A method of transmitting encrypted data using holography.
2 2 . デジタルホログラムデータを受信する受信部と、 2 2. A receiver for receiving digital hologram data,
前記デジタルホログラムデータを元の送信用 8ビットデータ群に分 解する送信用 8ビットデータ分解部と、  A transmission 8-bit data decomposing unit for decomposing the digital hologram data into an original transmission 8-bit data group,
前言己分解された送信用 8ビットデータそれぞれに対して、 下位 4ビ ット分のデータを削除するダミーデータ削除処理部と、  A dummy data deletion processing unit that deletes the lower 4 bits of data for each of the transmitted 8-bit data that has been self-decomposed;
前記下位 4ビット分のデータが削除された上位 4ビット分のデータ 群を、 元の上位 4ビット、 下位 4ビッ トのデータに分け、 元画像の 8ビット データ群を復元する元画像 8ビットデータ復元処理部と、  The original 4-bit data group from which the lower 4-bit data is deleted is divided into the original upper 4-bit and lower 4-bit data, and the original 8-bit data group of the original image is restored. A restoration processing unit;
前記復元された元画像の 8ビットデータ群を各画素に割り当て、 1 画面分ごとの画像データとする画像復元処理部と、  An image restoration processing unit that assigns the 8-bit data group of the restored original image to each pixel and sets image data for each screen;
前記画像データを表示する画像表示部とを備えたことを特徴とする デジタルホログラム受信システム。 A digital hologram receiving system, comprising: an image display unit that displays the image data.
2 3 . 暗号化されて送信されてくるデジタルホログラムデータを復号する 復号処理部を備えたことを特徴とする請求項 2 2に記載のデジタルホロダラ ム受信システム。 ' 23. The digital holo-drum receiving system according to claim 22, further comprising a decoding processing unit for decoding digital hologram data transmitted after being encrypted. '
2 4 . 前記画像復元処理部は、 隣接する 8ビットデータ 2つで 1 6ビット 2パイ トの文字コードを復元することを特徴とする請求項 2 2又は 2 3に記 載のデジタルホログラム受信システム。  24. The digital hologram receiving system according to claim 22, wherein the image restoration processing unit restores a 16-bit 2-byte character code using two adjacent 8-bit data. .
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