KR101225741B1 - Ｂｃ-ｃｇｈ을 이용한 컬러코드의 생성 및 복원방법 - Google Patents

Ｂｃ-ｃｇｈ을 이용한 컬러코드의 생성 및 복원방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 복원 과정에서 에러를 검출하여 복구할 수 있는 컬러코드의 생성 및 복원 방법에 관한 것으로서, 데이터 생성부를 통해 입력 데이터와 랜덤 마스크를 논리 연산하여 암호화 데이터를 생성하는 단계와 암호화 데이터를 제1 바이너리 컨볼루션 연산부를 통해 인접한 바이트간에 논리 관계를 생성하는 단계 및 제1 바이너리 컨볼루션된 암호화 데이터를 푸리에 변환부를 통해 푸리에 변환하여 컬러코드를 생성하는 단계를 포함하는 컬러코드의 생성방법을 일 실시예로 제안한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 랜덤하게 발생된 에러를 효율적으로 검출 및 복구함으로써 데이터 복원의 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

ＢＣ-ＣＧＨ을 이용한 컬러코드의 생성 및 복원방법{Method of encoding and decoding color code using Binary Convolution-Computer Gegerated Hologram}
본 발명은 BC-CGH을 이용한 컬러코드 생성 및 복원 방법에 관한 것으로, 컬러코드 복원 과정에서 에러를 검출 및 복구할 수 있는 컬러코드의 생성 및 복원 방법에 관한 것이다.
최근 개인정보 유출에 따른 다양한 문제 발생으로 개인정보보호에 대한 인식이 높아지고 있다.
이에 따라 정보 보호 기술에 대한 중요도가 높아지고 있으며 특히 바코드 및 홀로그램 기술과 같이 다량의 정보 저장이 가능하고 위조를 방지할 수 있는 광 정보 처리 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.
바코드 기술은 크기가 서로 다른 막대기 배열의 조합에 의해 문자를 형성하여 광학 스캐너를 통해 판독하는 기술로 한 방향으로 정보를 저장하는 1차원 바코드와 2차원의 공간에 정보를 나열하는 2차원 바코드(QR코드 또는 매트릭스 코드 등) 및 4종류의 길이를 가지는 바의 조합으로 이루어지는 4상 바코드가 있다.
상기 2차원 바코드와 4상 바코드의 경우 1차원 바코드보다 더 많은 정보를 저장할 수 있다는 점에서 다양한 분야에 널리 활용되고 있다.
그러나 최근 컴퓨터, 프린터, 스캐너 및 카메라와 같은 하드웨어 기술과 소프트웨어 기술의 발달로 위조 및 변조가 정교하게 이루어지고 있어 정보 보안성이 낮아지고 있다. 또한, 바코드 기술의 경우 데이터 손실시 복구가 불가능하기 때문에 정보 저장에 대한 신뢰성이 낮다는 문제점을 가진다.
이로 인하여 금융기관 및 국가기관 등과 같이 높은 정보 보안성을 요구하는 곳에서는 데이터를 홀로그램 형태로 저장하고 손상된 데이터를 쉽게 복구할 수 있는 홀로그램 기술 개발에 대한 필요성이 높아지고 있다.
도 1은 종래 컴퓨터생성홀로그램의 활용을 도시한다.
도 1에서 보듯, 상품에 대한 데이터(디지털 입력 데이터)를 컴퓨터생성홀로그램(CGH, Computer Generated Hologram)으로 변환하고 상기 컴퓨터생성홀로그램에 참조 데이터를 추가하여 컴퓨터생성홀로그램 태그를 생성한다.
상기 컴퓨터생성홀로그램 태그는 해당 상품에 부착되어 수신 측에 전달되며 수신 측에서는 디지털 촬상장치를 통해 컴퓨터생성홀로그램 태그를 촬상하고 원래의 입력 데이터를 복원함으로써 상품에 대한 정보를 취득할 수 있다.
이와 같이 컴퓨터생성홀로그램 기술은 생성, 변환 및 복원까지 여러 단계를 거쳐 이루어지므로, 컴퓨터생성홀로그램의 변환과 컴퓨터생성홀로그램 태그의 생성 및 촬상 과정과 같은 각 단계에서 에러가 발생하거나 코드가 손상되는 문제가 발생할 가능성이 높다.
따라서 이러한 문제 발생시 효율적으로 에러를 검출하여 복구하고 원본 데이터를 복원하는 기술이 필요하다.
본 발명의 실시예들이 해결하려는 과제는 데이터 간의 논리 관계를 이용하여 홀로그램 태그의 에러를 검출 및 복구하고 원본 데이터를 복원할 수 있는 컬러코드의 생성 및 복원 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 데이터 생성부를 통해 입력 데이터와 랜덤 마스크를 논리 연산하여 암호화 데이터를 생성하는 단계와 상기 암호화 데이터를 제1 바이너리 컨볼루션하여 인접한 바이트간에 논리 관계를 생성하는 단계 및 상기 제1 바이너리 컨볼루션된 암호화 데이터를 푸리에 변환하여 컬러코드를 생성하는 단계를 포함하는 컬러코드의 생성방법을 일 실시예로 제안한다.
여기서, 상기 암호화 데이터 생성 단계는 기 랜덤 마스크는 상기 입력 데이터를 암호화하기 위한 위상 정보를 가지며, 상기 입력 데이터와 배타적 논리합(XOR, Exclusive OR)으로 연산될 수 있다.
또한, 상기 논리 관계 생성 단계는 상기 암호화 데이터의 입력 바이트와 제1 바이너리 컨볼루션에 사용되는 n개의 입력 바이트 각각을 배타적 논리합(XOR, Exclusive OR)으로 연산할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 촬상부를 통해 광학태그의 컬러코드를 획득하는 단계와 상기 컬러코드를 역푸리에 변환하여 암호화 데이터로 복원하는 단계와 상기 암호화 데이터를 제2 바이너리 컨볼루션하여 에러를 검출 및 복구하는 단계 및 상기 에러가 복구된 암호화 데이터를 암호 해독키와 논리 연산하여 입력 데이터로 복원하는 단계를 포함하는 컬러코드의 복원방법을 일 실시예로 제안한다.
여기서, 상기 에러 검출 및 복구 단계는 상기 암호화 데이터에서 이웃하는 두 개의 바이트 간에 논리 연산을 수행할 수 있다.
또한, 상기 에러 검출 및 복구 단계는 두 개의 바이트 중 왼쪽 바이트를 1비트 왼쪽으로 쉬프트(shift) 연산하고, 상기 왼쪽 바이트와 오른쪽 바이트를 논리합(OR)으로 연산할 수 있다.
또한, 상기 입력 데이터 복원 단계는 상기 에러가 복구된 암호화 데이터와 암호 해독키를 배타적 논리합(XOR, Exclusive OR)으로 연산할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 컬러코드에 랜덤하게 발생된 에러를 효율적으로 검출 및 복구함으로써 에러 복구율과 데이터 복원의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 컴퓨터생성홀로그램의 활용을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 과정을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 장치를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 과정을 도시한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 장치를 도시한다.
도 2에서 보듯이, 컬러코드 생성 장치(10)는 데이터 입력부(11), 데이터 생성부(12), 제1 바이너리 컨볼루션 연산부(13) 및 푸리에 변환부(14)를 포함하여 이루어진다.
데이터 입력부(11)는 암호화하고자 하는 데이터를 입력받아 디지털 정보의 논리값 '0' 또는 '1'로 이루어지는 2차원 이미지를 생성한다.
또한, 입력 데이터를 암호화하기 위한 정보를 가지는 랜덤 마스크를 입력받아 데이터 생성부(12)로 전달한다.
데이터 생성부(12)는 데이터 입력부(11)에서 전달된 입력 데이터와 랜덤 마스크를 XOR(Exclusive OR, 배타적 논리합) 연산하여 암호화 데이터를 생성한다.
제1 바이너리 컨볼루션 연산부(13)는 상기 암호화 데이터로부터 상기 입력 데이터 복원하는 과정에서의 에러를 검출 및 검출된 에러 복구를 위하여 상기 암호화 데이터에서 인접한 바이트 간에 논리 연산자를 통해 관계를 생성한다.
푸리에 변환부(14)는 제1 바이너리 컨볼루션 연산부(13)를 통해 생성된 데이터를 푸리에변환(FFT, fast fourier transform)함으로써 컬러코드(컬러의 컴퓨터생성홀로그램 패턴)을 생성한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 과정을 도시한다.
아래에서는 도 3의 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 예를 참조하여 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 생성 과정을 설명한다.
데이터 입력부(11)를 통해 암호화하고자 하는 데이터와 암호화 정보를 가지는 랜덤 마스크(22)가 입력되면, 상기 데이터를 디지털 정보를 가지는 이미지로 변환하여 랜덤 마스크(22)와 함께 데이터 생성부(12)로 전달한다(S11).
데이터 생성부(12)에서는 상기 입력 데이터(21)와 랜덤 마스크(222)를 XOR(Exclusive OR, 배타적 논리합) 연산하여 암호화 데이터(23)을 생성한다(S12).
이때 랜덤 마스크(22)는 입력 데이터(21)를 암호화시키기 위한 암호화 키를 의미하며, 위상정보를 가진다.
다음으로 암호화 데이터(23)를 대상으로 제1 바이너리 컨볼루션 연산을 수행하여 암호화 데이터(23)의 인접한 바이트간에 논리 연산을 통해 관계를 만든다(S13).
예를 들어, 6개의 바이트를 이용하여 제1 바이너리 컨볼루션 연산을 수행한다고 가정하였을 경우 암호화 데이터(23)의 제1 바이너리 컨볼루션 연산 과정은 다음과 같다.
먼저, 암호화 데이터(23)의 현재 입력 바이트와 6번째 이전의 입력 바이트, 5번째 이전의 입력 바이트 및 이전 입력 바이트끼리 각각 XOR(Exclusive OR) 연산한 값을 현재 결과 바이트에 넣는다.
다음으로 상기 결과 바이트에 현재 바이트와 5번째 이전의 바이트, 4번째 이전의 바이트 및 그 이전 바이트를 각각 XOR(Exclusive OR) 연산한 값을 결과 바이트에 넣는다.
이와 같은 과정을 모든 입력 바이트에 대하여 반복하여 수행함으로써 최종 결과 바이트(24)를 얻는다.
상기 최종 결과 바이트(24)는 도 3의 실시예에서 보듯이 암호화 데이터(23)의 배열보다 2배 큰 결과 바이트 배열이 된다.
이때 컬러코드 복원시 사용하기 위하여 상기 결과 바이트에 마지막 6개의 입력 바이트를 2개씩 덧붙임으로써 결과 바이트 배열의 최종 크기는 암호화 데이터의 바이트 배열의 2배에 6을 더한 값이 된다.
이후 제1 바이너리 컨볼루션 연산부(13)의 결과 데이터를 푸리에변환(FFT, fast fourier transform)함으로써(S14) 컬러코드를 생성한다(S15).
상기 컬러코드는 간섭계를 이용하는 광학적 또는 레이저 빔의 출력을 이용하는 전자적 방식으로 광학태그에 기록된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 장치를 도시한다.
도 5와 같이 컬러코드 복원 장치(30)는 촬상부(31), 역푸리에 변환부(32), 제2 바이너리 컨볼루션 연산부(33) 및 데이터 복원부(34)를 포함하여 이루어진다.
촬상부(31)는 광학태그에 기록되어 있는 컬러코드를 획득하는 역할을 하며, CCD(charge-doupled device) 센서 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 센서를 구비한 카메라 및 상기 카메라를 포함하는 컴퓨터 형태로 구현된다.
역푸리에 변환부(32)는 촬상부(31)를 통해 획득한 컬러코드를 역푸리에 변환(IFFT, inverse fast fourier transform)하여 암호화 데이터를 복원한다.
제2 바이너리 컨볼루션 연산부(33)는 역푸리에 변환부(32)를 통해 복원된 암호화 데이터에서 촬상 과정에서 발생한 에러 및 컬러코드가 손상되어 발생한 에러 등을 검출하여 복원한다.
데이터 복원부(34)는 제2 바이너리 컨볼루션 연산부(33)를 통해 에러가 복구된 데이터와 복호키를 XOR(Exclusive OR) 연산하여 입력 데이터를 복원한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 과정을 도시한다.
아래에서는 도 6의 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 예를 참조하여 컴퓨터생성홀로그램 기반의 컬러코드 복원 과정을 설명한다.
먼저, 촬상부(31)를 통해 광학태그에 기록되어 있는 컬러코드(25)를 인식한다(S21).
인식된 컬러코드(25)는 역푸리에 변환부(IFFT, inverse fast fourier transform)(32)를 통해 암호화 데이터(41)로 복원된다(S22).
이후 제2 바이너리 컨볼루션 연산부(33)를 통해 암호화 데이터(41)를 바이너리 컨볼루션하여 에러를 검출하고 검출된 에러를 복구한다(S23).
이때 제2 바이너리 컨볼루션은 암호화 데이터(41)의 바이트 쌍에서 왼쪽 바이트를 1비트 왼쪽으로 쉬프트(shift) 연산하고, 상기 왼쪽 바이트를 오른쪽 바이트와 OR 연산하는 순서로 이루어진다.
다음으로 데이터 복원부(34)에서 제2 바이너리 컨볼루션을 통해 에러가 복구된 데이터(42)와 복호키(43)의 XOR(Exclusive OR) 연산을 수행한다.
이때 복호키(43)는 암호화 데이터(41)의 원래 데이터 즉, 입력 데이터(21)를 복원할 수 있는 암호 해독 키를 의미하며, 도 5에서는 도 3의 컬러코드 생성 과정에서 데이터 암호화에 사용된 위상 정보를 의미한다.
에러가 복구된 데이터(42)와 복호키(43)를 XOR(Exclusive OR) 연산한 결과 입력 데이터(44)를 복원한다(S24).
상기와 같이 바이너리 컨볼루션은 이웃하는 바이트 간에 논리적 연산을 통해 에러를 복구함으로써 여러 개의 에러가 일부 지역에 편중된 형태의 에러보다 여러 군데 무작위로 발생한 에러를 복구하는데 효율적이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위에 한정되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
11 : 데이터 입력부 12 : 데이터 생성부
13 : 제1 바이너리 컨볼루션 연산부 14 : 푸리에 변환부
31 : 촬상부 32 : 역푸리에 변환부
33 : 제2 바이너리 컨볼루션 연산부 34 : 데이터 복원부

Claims (7)

  1. 데이터 생성부를 통해 입력 데이터와 랜덤 마스크를 논리 연산하여 암호화 데이터를 생성하는 단계;
    상기 암호화 데이터를 제1 바이너리 컨볼루션하여 인접한 바이트간에 논리 관계를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 바이너리 컨볼루션된 암호화 데이터를 푸리에 변환하여 컬러코드를 생성하는 단계;
    를 포함하는 컬러코드의 생성방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 암호화 데이터 생성 단계에서,
    상기 랜덤 마스크는 상기 입력 데이터를 암호화하기 위한 위상 정보를 가지며, 상기 입력 데이터와 배타적 논리합(XOR, Exclusive OR)으로 연산되는 것을 특징으로 하는 컬러코드의 생성방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 논리 관계 생성 단계는,
    상기 암호화 데이터의 입력 바이트와 제1 바이너리 컨볼루션에 사용되는 n개의 입력 바이트 각각을 배타적 논리합(XOR, Exclusive OR)으로 연산하는 것을 특징으로 하는 컬러코드의 생성방법.
  4. 촬상부를 통해 광학태그의 컬러코드를 획득하는 단계;
    상기 컬러코드를 역푸리에 변환하여 암호화 데이터로 복원하는 단계;
    상기 암호화 데이터를 제2 바이너리 컨볼루션하여 에러를 검출 및 복구하는 단계; 및
    상기 에러가 복구된 암호화 데이터를 암호 해독키와 논리 연산하여 입력 데이터로 복원하는 단계
    를 포함하는 컬러코드의 복원방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 에러 검출 및 복구 단계는,
    상기 암호화 데이터에서 이웃하는 두 개의 바이트 간에 논리 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 컬러코드의 복원방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 에러 검출 및 복구 단계는,
    두 개의 바이트 중 왼쪽 바이트를 1비트 왼쪽으로 쉬프트(shift) 연산하고, 상기 왼쪽 바이트와 오른쪽 바이트를 논리합(OR) 연산하는 것을 특징으로 하는 컬러코드의 복원방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 입력 데이터 복원 단계는,
    상기 에러가 복구된 암호화 데이터와 암호 해독키를 배타적 논리합(XOR, Exclusive OR)으로 연산하는 것을 특징으로 하는 컬러코드의 복원방법.
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KR101081001B1 (ko) 2010-10-21 2011-11-09 한국과학기술원 진폭위상형 컴퓨터 홀로그램의 생성 및 복원방법

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