KR20010095817A - System and method for holographic-image encryption and decoding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 개인 정보를 디지털적으로 암호화하고, 암호화된 영상을 광학적으로 디코딩 하는 홀로 그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic image encryption and decoding system and method for digitally encrypting personal information and optically decoding an encrypted image.
일반적으로 여권, 신용 카드, 각종 ID 카드 등의 위조 여부를 확인하기 위한수단으로 사진, 얼굴, 지문 등이 사용되고 있으며, 최근에는 컴퓨터, 영상 처리 및 프린터 기술들의 발달과 더불어 각종 카드 등의 위조가 고도로 정교하게 이루어짐에 따라 현대 신용 사회에서 심각한 사회 문제로 대두되고 있다.In general, photographs, faces, and fingerprints are used as a means to check forgery of passports, credit cards, and various ID cards. Recently, with the development of computer, image processing, and printer technologies, forgery of various cards is highly advanced. As elaborated, it is a serious social problem in the modern credit society.
근래에는 보다 발전된 형태로 신용 카드와 여권 등에 홀로그램이 널리 이용되고 있으나, 이것은 사람의 눈에 의해 검색되는 것으로서 이론적으로는 복제될 수 없지만, 실제의 경우에는 홀로그램 패턴이 광세기 패턴으로 CCD(Charge-Coupled Device)와 같은 기존의 광 검출기로 쉽게 검출되어 새로운 홀로그램의 합성과 복제가 가능하게 되었다.In recent years, holograms are widely used in credit cards and passports, but they are searched by the human eye and cannot be reproduced in theory. However, in reality, the hologram pattern is a light intensity pattern. Existing photodetectors, such as coupled devices, can be easily detected, allowing the synthesis and duplication of new holograms.
따라서, 어떠한 경우에도 ID 카드 위조나 복제를 근본적으로 차단할 수 있는 새로운 접근 방법에 대한 많은 연구가 이루어지고 있으며, 최근에는 CCD와 같은 기존의 광세기 검출기로는 볼 수도 복제할 수도 없는 복합 함수 형태의 램덤 위상 패턴을 사용하는 새로운 광학적 보안 기법이 제시되고 있다.Therefore, much research has been conducted on a novel approach that can fundamentally block ID card forgery or duplication in any case, and recently, a complex function form that cannot be seen or duplicated by an existing light intensity detector such as a CCD New optical security techniques using random phase patterns have been proposed.
P. Refregier 「입력 플레인에 의한 광학 영상 암호화 및 퓨리에 플레인 랜덤 인코딩」은 원래의 영상에 두가지 랜덤 위상 마스크로 영상을 암호화하는 새로운 영상 암호화 기법을 제시하였다.P. Refregier's Optical Image Encryption and Fourier Plane Random Encoding by Input Plane proposed a new image encryption technique that encodes an image with two random phase masks on the original image.
즉, 두 랜덤 마스크 중 하나는 입력 평면에, 다른 하나는 공간 주파수 평면에 위치해서 궁극적으로 원영상이 정지(stationary) 백색 잡음 형태로 변환되며, 디코더 시스템에서는 암호 카드 영상을 광학적으로 퓨리에 변환한 후, 변환된 값에 암호키에 해당하는 랜덤 위상 마스크의 공액 복소수값을 곱하게 된다.That is, one of the two random masks is located in the input plane and the other in the spatial frequency plane, ultimately transforming the original image into stationary white noise, and the decoder system optically Fourier transforms the cryptographic card image. Then, the converted value is multiplied by the conjugate complex value of the random phase mask corresponding to the encryption key.
그러나, 상기 방법은 암호화된 영상이 복소수값을 가지므로 카드를 제작하기어려울 뿐만 아니라, 디코더에는 복소수값을 나타낼 수 있는 실시간 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)가 요구되는 문제점이 제시되고 있다.However, this method is difficult to manufacture a card because the encrypted image has a complex value, and the problem that the decoder requires a real-time spatial light modulator (SLM) that can represent a complex value has been presented.
한편, B. Javidi 「유효 및 보안 검증을 위한 광학 패턴 인식」은 원영상 위에 랜덤 위상 마스크를 접착시킴으로써 암호화하는 단순한 방법을 제시하였다.On the other hand, B. Javidi's Optical Pattern Recognition for Validation and Security Verification presented a simple method to encrypt by attaching a random phase mask on the original image.
디코더에서는 암호 카드와 랜덤 위상 마스크에 해당하는 기준 영상을 JFT(Joint Fourier Transform)시키고, JTPS(Joint Transform Power Spectrum)을 검출한 후, 이것을 다시 역 퓨리에 변환시키게 된다.The decoder performs a joint fourier transform (JFT) on a reference image corresponding to an encryption card and a random phase mask, detects a joint transform power spectrum (JTPS), and then inversely transforms it.
따라서, 카드의 위조 여부는 상관 첨두값을 검사함으로써 판정할 수 있는데, 상기 방법은 Refregier의 방법에 비해 시스템 정렬(Alignment)에 그다지 민감하지 않기 때문에 디코더의 제작이 용이한 장점을 갖지만, 데이터에 손상을 주지 않으면서 교묘하게 위상 마스크를 떼어 내면 카드를 위조할 수 있는 단점을 갖고 있다.Therefore, the forgery of the card can be determined by checking the correlation peak value, which has the advantage that the decoder is easy to manufacture because it is not as sensitive to system alignment as that of the Refregier method. Artfully removing the phase mask without giving it the disadvantage of forging cards.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 안출한 것으로, 카드 위조를 근본적으로 차단하고 실질적으로 구현이 가능한 접근방법으로 원영상을 실수값으로 암호화시킬 수 있고, 암호키로 실수값 패턴을 이용할 수 있는 새로운 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to fundamentally block card forgery and to encrypt the original image with a real value in an approach that can be practically implemented, and to use a real value pattern as an encryption key. It is an object of the present invention to provide a new holographic image encoding and decoding system and method.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 블록도.1 is a block diagram of a holographic image encryption and decoding system in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호화를 위한 조인트 퓨리에 변환 시스템의 블록도.2 is a block diagram of a joint Fourier transform system for encryption of a holographic image encryption and decoding system according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호 해독을 위한 디코딩 시스템의 블록도.3 is a block diagram of a decoding system for decryption of a holographic image encryption and decoding system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4(a)는 암호화시킬 원영상,도 4(b)는 암호키 영상의 진폭 분포를 나타낸 예시도.Figure 4 (a) is an original image to be encrypted, Figure 4 (b) is an exemplary view showing the amplitude distribution of the encryption key image.
도 5(a)는 양의 실수값으로 암호화된 영상,도 5(b)는 위상 타입으로 암호화된 영상을 나타낸 예시도.5 (a) is an example of an image encrypted with a positive real value, Figure 5 (b) is an illustration showing an image encrypted with a phase type.
도 6은 위상형의 암호 영상 및 암호키를 사용하여 복원된 영상을 나타낸 예시도.6 is an exemplary view showing a reconstructed image using a phase-type encrypted image and an encryption key.
도 7은 양의 실수 형태의 암호 영상과 위상형의 암호키로 복원된 원영상을 나타낸 예시도.7 is an exemplary view showing an original image restored with a positive real type encryption image and a phase type encryption key.
도 8은 위상형의 암호 영상과 양의 실수 형태의 암호키로 복원된 원영상을 나타낸 예시도.8 is an exemplary view showing a reconstructed original image with a phase-type encrypted image and a positive real type encryption key.
도 9는 양의 실수 형태의 암호 영상 및 암호키를 사용하여 복원된 영상을 나타낸 예시도.9 is an exemplary view showing a reconstructed image using an encryption image and an encryption key in a positive real form.
도 10은 정렬이 정확히 되지 않았을 때 복원된 영상을 나타낸 예시도.10 is an exemplary view showing a restored image when the alignment is not correct.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100 : 프로세서 110 : 메모리100: processor 110: memory
200, 300 : 1차, 2차 입력 플레인200, 300: primary and secondary input planes
210, 310 : 1차, 2차 퓨리에 변환 렌즈210, 310: primary and secondary Fourier transform lenses
220, 340 : 1차, 2차 광 검출기 320 : 암호화 카드220, 340: primary and secondary photo detector 320: encryption card
330 : 역 퓨리에 변환 렌즈330 Inverse Fourier Transform Lens
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 일실시예에 따르면, 원영상을 암호키 영상과의 곱으로 출력시키고, 상기 출력된 곱의 퓨리에 변환을 이용하여 조인트 파워 스펙트럼을 출력시키는 디지털 암호화 단계; 상기 암호키 영상의 퓨리에 변환으로 출력된 퓨리에 변환 암호키 영상과 상기 조인트 파워 스펙트럼의 곱을 역 퓨리에 변환시켜 원영상을 복원시키는 광학적 디코딩 단계를 포함하는 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 방법을 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, outputting the original image in the product of the encryption key image, and outputting the joint power spectrum using the Fourier transform of the output product Digital encryption step; And an optical decoding step of reconstructing the original image by performing a Fourier transform of the Fourier transform encryption key image output through the Fourier transform of the encryption key image and the joint power spectrum.
홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 방법이 제공된 바람직한 일실시예에서, 원영상을 상기 원영상에 상응되는 암호키 영상을 생성하여 상기 원영상과 상기 암호키 영상의 곱을 산출하는 단계; 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환시켜 조인트 파워 스펙트럼을 출력시키는 단계; 상기 출력된 조인트 파워 스펙트럼을 상기 메모리에 기록하는 단계를 더 포함하는 디지털 암호화 방법을 제공할 수 있다.In a preferred embodiment provided with a holographic image encryption and decoding method, generating an encryption key image corresponding to the original image and calculating the product of the original image and the encryption key image; Outputting a joint power spectrum by Fourier transforming the calculated product of the original image and the encryption key image; The method may further include recording the output joint power spectrum in the memory.
홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 방법이 제공된 바람직한 다른 실시예에서, 입력 플레인을 통해 출력된 암호키 영상을 렌즈를 이용하여 퓨리에 변환시키는 단계; 상기 퓨리에 변환된 퓨리에 변환 암호키 영상을 암호키 카드에 의해 조인트 파워 스펙트럼과의 곱으로 출력시키는 단계; 상기 출력된 곱을 렌즈를 이용하여 역 퓨리에 변환시켜 원영상을 복원하는 단계를 더 포함하는 상기 광학적 디코딩 방법을 제공할 수 있다.In another preferred embodiment provided with a holographic image encryption and decoding method, the method comprises the steps of: Fourier transforming an encryption key image output through an input plane using a lens; Outputting the Fourier transformed Fourier transform cryptographic key image by a product of a joint power spectrum by an encryption key card; The optical decoding method may further include reconstructing the original image by inverse Fourier transforming the output product using a lens.
본 발명의 다른 측면에 따른 일실시예에 따르면, 원영상을 가공 처리하여 암호화 데이터로 변환시키는 프로세서; 상기 프로세서에 의한 암호화 데이터를 기록하는 메모리를 포함하는 디지털 암호화 시스템을 제공할 수 있다.According to an embodiment according to another aspect of the present invention, a processor for processing the original image to convert it into encrypted data; It is possible to provide a digital encryption system including a memory for recording encrypted data by the processor.
디지털 암호화 시스템이 제공된 일측면에 따른 바람직한 실시예에서, 원영상을 상기 원영상에 상응되는 암호키 영상을 생성하여 상기 원영상과 상기 암호키 영상의 곱을 산출하는 산출 수단; 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환시켜 조인트 파워 스펙트럼을 출력시키는 출력 수단; 상기 출력된 조인트 파워 스펙트럼을 상기 메모리에 기록하는 기록 수단을 포함한다.In a preferred embodiment according to one aspect provided with a digital encryption system, calculating means for generating an encryption image of the original image corresponding to the original image to calculate the product of the original image and the encryption key image; Output means for Fourier transforming the calculated product of the original image and the encryption key image to output a joint power spectrum; And recording means for recording the output joint power spectrum in the memory.
디지털 암호화 시스템이 제공된 일측면에 따른 바람직한 다른 실시예에서, 상기 암호키 영상은 백색 잡음인 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment according to one aspect provided with a digital encryption system, the encryption key image is characterized by white noise.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 일측면에 따른 또다른 실시예에서, 상기 암호키 영상이 균일하게 분포된 백색 잡음인 경우에, 원 영상의 진폭에 의한 이종 연상 루프를 이용하여 상기 암호키 영상 정보가 결정되는 것을 특징으로 한다.In another embodiment according to a preferred aspect provided with a digital encryption system, when the encryption key image is uniformly distributed white noise, the encryption key image information is determined using a heterogeneous loop based on the amplitude of the original image. It is characterized by.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 일측면에 따른 또다른 실시예에서, 상기 이종 연상 루프를 실행하는 시스템은 부분 진폭된 원영상을 이용하여 암호화된 영상의 진폭을 산출하는 제1 산출 수단; 상기 암호화된 영상의 진폭을 문턱값으로 조절하여 부분 랜덤 함수를 산출하는 제2 산출 수단; 상기 산출된 부분 랜덤 함수를 바탕으로 디코딩시키는 디코딩 수단; 상기 디코딩에 의해 상기 원영상과 다른 원영상을 추출하는 추출 수단을 포함한다.In another embodiment according to a preferred aspect provided with a digital encryption system, the system for executing a heterogeneous associative loop comprises: first calculating means for calculating an amplitude of an encrypted image using a partially amplitude original image; Second calculating means for calculating a partial random function by adjusting the amplitude of the encrypted image to a threshold value; Decoding means for decoding on the basis of the calculated partial random function; And extracting means for extracting the original image different from the original image by the decoding.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 다른 측면에 따른 일실시예에서, 상기 암호화된 영상에 상수를 더해주는 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to another preferred aspect provided with a digital encryption system, a constant is added to the encrypted image.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 또다른 측면에 따른 일실시예에서,상기 암호화된 영상 함수가 0보다 클 경우에는 0의 위상으로 암호화키고, 상기 출력 함수가 0보다 작을 경우에는 π의 위상으로 암호화시키는 것을 특징으로 한다.In one embodiment according to another preferred aspect provided with a digital encryption system, encrypting with a phase of zero if the encrypted image function is greater than zero and encrypting with a phase of π if the output function is less than zero. It features.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 또다른 측면에 따른 다른 실시예에서, 상기 암호화된 영상 함수가 0보다 크고 적음에 따라 위상을및또는및로 암호화시키는 것을 더 포함한다.In another embodiment according to another preferred aspect in which a digital encryption system is provided, the phase is increased as the encrypted imaging function is greater than or less than zero. And or And It further comprises encrypting.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 또다른 측면에 따른 일실시예에서, 암호화시킬 원영상을 입력받아 상기 원영상과 상응하는 암호키 영상을 배열시켜 상기 원영상과 암호키 영상의 곱으로 출력시키는 1차 입력 플레인; 상기 1차 입력 플레인에서 출력된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환시키는 1차 퓨리에 변환 렌즈; 상기 1차 퓨리에 변환 렌즈에 의한 조인트 파워 스펙트럼이 기록되는 1차 광 검출기를 더 포함하여 광학적으로 암호화하는 것을 더 구비한다.In an embodiment according to another preferred aspect provided with a digital encryption system, a primary input for receiving an original image to be encrypted and arranging an encryption key image corresponding to the original image to output as a product of the original image and the encryption key image Plain; A primary Fourier transform lens for Fourier transforming the product of the original image and the encryption key image output from the primary input plane; The apparatus further includes optically encrypting a primary light detector in which the joint power spectrum by the primary Fourier transform lens is recorded.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 또다른 측면에 따른 다른 실시예에서, 상기 1차 입력 플레인은 상기 원영상을 암호키 영상으로 배열시키는 공간 광 변조기를 포함한다.In another embodiment according to another preferred aspect provided with a digital encryption system, the primary input plane comprises a spatial light modulator for arranging the original image into an encryption key image.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 또다른 측면에 따른 또다른 실시예에서, 상기 1차 광 검출기는 전하 결합 소자인 것을 특징으로 한다.In another embodiment according to another preferred aspect in which a digital encryption system is provided, the primary light detector is characterized in that it is a charge coupled device.
디지털 암호화 시스템이 제공된 바람직한 또다른 측면에 따른 또다른 실시예에서, 상기 암호키 영상은 실수 함수인 암호키인 것을 특징으로 한다.In another embodiment according to another preferred aspect provided with a digital encryption system, the encryption key image is characterized in that the encryption key is a real function.
본 발명의 다른 측면에 따른 바람직한 다른 실시예에 따르면, 암호키를 수행하는 암호키 영상을 출력시키는 2차 입력 플레인; 상기 2차 입력 플레인으로부터 출력된 암호키 영상을 퓨리에 변환시키는 2차 퓨리에 변환 렌즈; 상기 2차 퓨리에 변환 렌즈로부터 출력된 퓨리에 변환 값을 암호화된 조인트 파워 스펙트럼과 곱으로 출력시키는 암호화 카드; 상기 출력된 퓨리에 변환 값과 조인트 파워 스펙트럼의 곱을 역 퓨리에 변환시키는 역 퓨리에 변환 렌즈; 상기 역 퓨리에 변환 값이 기록되는 2차 광 검출기를 포함하는 광학적 디코딩 시스템을 제공할 수 있다.According to another preferred embodiment according to another aspect of the present invention, a secondary input plane for outputting an encryption key image for performing an encryption key; A second Fourier transform lens for Fourier transforming an encryption key image output from the second input plane; An encryption card for outputting a Fourier transform value output from the second Fourier transform lens by a product of an encrypted joint power spectrum; An inverse Fourier transform lens for inverse Fourier transforming the product of the output Fourier transform value and the joint power spectrum; It is possible to provide an optical decoding system comprising a secondary light detector in which the inverse Fourier transform value is recorded.
광학적 디코딩 시스템이 제공된 일측면에 따른 바람직한 일실시예에서, 상기 2차 입력 플레인은 상기 원영상을 암호키 영상으로 배열시키는 공간 광 변조기를 포함한다.In a preferred embodiment according to one aspect provided with an optical decoding system, the secondary input plane comprises a spatial light modulator for arranging the original image into a cryptographic key image.
광학적 디코딩 시스템이 제공된 일측면에 따른 바람직한 다른 실시예에서, 상기 역 퓨리에 변환에 의해 암호키 영상은 상기 암호키 영상과 공액 관계인 공액 암호키 영상과의 컨벌루션으로 출력되는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment according to one aspect provided with an optical decoding system, the inverse Fourier transform is characterized in that the encryption key image is output in convolution with the conjugated encryption key image conjugated to the encryption key image.
광학적 디코딩 시스템이 제공된 일측면에 따른 바람직한 또 다른 일실시예에서, 상기 암호키 영상과 상기 공액 암호키 영상은 임펄스 함수로 근사화되는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment according to an aspect provided with an optical decoding system, the cryptographic key image and the conjugated cryptographic key image are approximated by an impulse function.
디코딩 시스템이 제공된 다른 측면에 따른 바람직한 또 다른 일실시예에서, 상기 프로세서에 의해, 암호키 영상을 퓨리에 변환시키는 단계; 상기 퓨리에 변환된 암호키 영상을 메모리에 기록된 조인트 파워 스펙트럼의 곱으로 출력시키는 단계; 상기 곱을 역 퓨리에 변환시켜 디코딩 되어 복원된 원영상을 상기 메모리에 기록시키는 단계가 더 실행되는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment according to another aspect provided with a decoding system, the processor comprises: Fourier transforming an encryption key image; Outputting the Fourier transformed cryptographic key image as a product of a joint power spectrum recorded in a memory; And performing an inverse Fourier transform on the product to write the decoded and reconstructed original image into the memory.
본 발명의 또다른 측면에 따른 일실시예에 따르면, 1차 입력 플레인, 1차 퓨리에 변환 렌즈 및 1차 광 검출기를 포함하는 암호화 시스템과 2차 입력 플레인, 2차 퓨리에 변환 렌즈, 암호화 카드, 역 퓨리에 변환 렌즈 및 2차 광 검출기를 포함하는 디코딩 시스템 모두가 광학 소자로 이루어지는 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템을 제공할 수 있다.According to an embodiment according to another aspect of the present invention, an encryption system comprising a primary input plane, a primary Fourier transform lens and a primary light detector, and a secondary input plane, a secondary Fourier transform lens, an encryption card, an inverse Both decoding systems, including Fourier transform lenses and secondary light detectors, can provide holographic image encoding and decoding systems consisting of optical elements.
본 발명의 또다른 측면에 따른 다른 실시예에 따르면, 1차 입력 플레인, 1차 퓨리에 변환 렌즈 및 1차 광 검출기를 포함하는 암호화 시스템은 광학 소자로 이루어지고, 프로세서 및 메모리를 포함하는 디코딩 시스템은 전자 소자로 이루어지는 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템을 더 제공할 수 있다.According to another embodiment according to another aspect of the invention, an encryption system comprising a primary input plane, a primary Fourier transform lens and a primary optical detector consists of optical elements and a decoding system comprising a processor and a memory The present invention may further provide a holographic image encryption and decoding system composed of electronic devices.
본 발명의 또다른 측면에 따른 또다른 실시예에 따르면, 프로세서 및 메모리를 포함하는 암호화 시스템 및 디코딩 시스템 모두가 전자 소자로 이루어지는 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템을 더 제공할 수 있다.According to yet another embodiment according to another aspect of the present invention, it is possible to further provide a holographic image encryption and decoding system in which both an encryption system and a decoding system including a processor and a memory are made of electronic elements.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 블록도를 나타낸다.1 shows a block diagram of a holographic image encryption and decoding system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 원영상 또는 암호키 영상을 처리하여 암호화 데이터를 산출하는 프로세서(100) 및 상기 원영상을 기록하는 메모리(110)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the processor 100 includes a processor 100 for processing an original image or an encryption key image to calculate encrypted data, and a memory 110 for recording the original image.
먼저, 원영상을 암호화하기 위한 시스템(이를 디지털 암호화 시스템이라 한다)을 설명하기로 한다.First, a system for encrypting an original image (hereinafter referred to as a digital encryption system) will be described.
상기 디지털 암호화 시스템은 원영상을 상기 원영상에 상응되는 암호키 영상을 생성하여 상기 원영상과 상기 암호키 영상의 곱을 산출하는 산출 수단, 상기 산출된 상기 원영상과 암호키 영상의 곱을 퓨리에 변환시켜 조인트 파워 스펙트럼을 출력시키는 출력 수단 및 상기 출력된 조인트 파워 스펙트럼을 상기 메모리(110)에 기록하는 기록 수단을 포함한다.The digital encryption system generates means for calculating an encryption key image corresponding to the original image by calculating the product of the original image and the encryption key image, and Fourier transforms the product of the calculated original image and the encryption key image. Output means for outputting a joint power spectrum, and recording means for recording the output joint power spectrum in the memory 110.
여기서, 상기 암호키 영상은 암호키인 것이 바람직하다.Here, the encryption key image is preferably an encryption key.
더욱 바람직하기로는 상기 암호키 영상은 백색 잡음이다.More preferably, the encryption key image is white noise.
다음, 상기 디지털 시스템을 통해 상기 암호화된 영상을 복원(디코딩)시키는 상기 디코딩 시스템은 상기 프로세서(100)에 의해, 암호키 영상을 퓨리에 변환시키는 단계, 상기 퓨리에 변환된 암호키 영상을 메모리(110)에 기록된 조인트 파워 스펙트럼의 곱으로 출력시키는 단계 및 상기 곱을 역 퓨리에 변환시켜 디코딩되어 복원된 원영상을 상기 메모리(110)에 기록시키는 단계로 실행된다.Next, the decoding system for restoring (decoding) the encrypted image through the digital system comprises performing a Fourier transform of the encryption key image by the processor 100, and converting the Fourier transformed encryption key image into the memory 110. And outputting the product of the joint power spectrum recorded in the step 4 and inversely Fourier transforming the product to record the decoded and reconstructed original image in the memory 110.
한편, 본 발명에 따른 암호화 시스템은 도 2와 같이 광학적으로 실현할 수도 있다.Meanwhile, the encryption system according to the present invention may be optically realized as shown in FIG. 2.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호화를 위한 조인트 퓨리에 변환 시스템의 블록도를 나타낸다.2 illustrates a block diagram of a joint Fourier transform system for encryption of a holographic image encryption and decoding system according to another embodiment of the present invention.
상기 조인트 퓨리에 변환 시스템은 1차 입력 플레인(200), 1차 퓨리에 변환 렌즈(210) 및 1차 광 검출기(220)를 포함하여 이루어진다.The joint Fourier transform system includes a primary input plane 200, a primary Fourier transform lens 210, and a primary photo detector 220.
상기 1차 입력 플레인(200)은 암호화 시킬 원영상을 담고 있고, 상기 원영상과 대응되게 암호키 영상이 배치된다. 또한, 상기 원영상에 상응되는 암호키 영상을 생성하기 위해 공간 광 변조기를 이용하며, 원영상을라 하고 상기 1차 입력 플레인(200)의 상부의 소정 위치에 위치되고, 이에 따라 상기 암호키 영상이 상기 공간 광 변조기를 사이에 두고 하부에 상기 원영상에 대응되게 암호키 영상이 생성된다.The primary input plane 200 includes an original image to be encrypted, and an encryption key image is disposed to correspond to the original image. In addition, a spatial light modulator is used to generate an encryption key image corresponding to the original image. The encryption key image is positioned at a predetermined position on the upper portion of the primary input plane 200. Accordingly, the encryption key image is generated to correspond to the original image at the lower side with the spatial light modulator interposed therebetween.
상기 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)는 일반적인 볼록렌즈를 포함하는 렌즈로서, 상기 1차 입력 플레인(200)의 원영상과 암호키 영상을 퓨리에 변환시킨다.The primary Fourier transform lens 210 is a lens including a general convex lens, Fourier transform the original image and the encryption key image of the primary input plane 200.
상기 1차 광 검출기(220)는 상기 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)에 의해 퓨리에 변환된 값을 검출하는 것으로서, 통상 전하 결합 소자(CCD : Charge-Coupled Device)를 이용한다.The primary photodetector 220 detects a Fourier transformed value by the primary Fourier transform lens 210, and typically uses a charge-coupled device (CCD).
따라서, 상기 조인트 퓨리에 변환 시스템을 이용하여 상기 원영상을 암호화시켜 상기 1차 광 검출기(220)에서 검출된 조인트 파워 스펙트럼 값은 하기의 수학식 1과 같다.Therefore, the joint power spectrum value detected by the primary photodetector 220 by encrypting the original image using the joint Fourier transform system is represented by Equation 1 below.
여기서,과는 공간 주파수 상의 좌표를 나타내는 것으로서 임의로 선택할 수 있는 상수이고, *는 공액 복소수를 나타내며,는 공간 주파수를 나타내고,와는와의 퓨리에 변환을 각각 나타내고,와은 입력 함수이고,와는 출력 함수를 나타낸다.here, and Is a constant that can be arbitrarily selected as a coordinate on a spatial frequency, * denotes a conjugate complex number, Represents the spatial frequency, Wow Is Wow Each represents a Fourier transform of, Wow Is an input function, Wow Represents an output function.
우선, 상기 1차 입력 플레인(200)의 전단에서 광(예 : 레이저 광)이 입사되면, 1차 입력 플레인(200)에 포함된 원영상과 암호키 영상을 곱하여져 출력되고, 상기 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)에 의해 퓨리에 변환되어 조인트 파워 스펙트럼 값이 출력되며, 이렇게 출력된 상기 조인트 파워 스펙트럼 값은 1차 광 검출기(220)에서 검출되어 각종 카드에 기록된다.First, when light (eg, laser light) is incident at the front end of the primary input plane 200, the primary image and the encryption key image included in the primary input plane 200 are multiplied and output, and the primary Fourier Fourier transformed by the conversion lens 210 to output the joint power spectrum value, the output joint power spectrum value is detected by the primary light detector 220 is recorded on the various cards.
여기서, 상기 암호키 영상는 상기 원영상을 위장하기 위해 사용된 함수로서, 상기 원영상을 상기 암호키 영상에 의해 암호화시켜 줌으로써, 다른 카드 사용자가 상기 원영상의 정보를 취득하는 것을 방지할 수 있다.Here, the encryption key image Is a function used to disguise the original image, and by encrypting the original image by the encryption key image, it is possible to prevent other card users from acquiring the information of the original image.
상기 수학식 1은 계산상에서 일부가 빠진 식으로서, 본래는 실수 함수와 허수 함수가 산출되지만, 불필요한 정보를 담고 있는 허수 항을 삭제하고 실수 항만 나타낸 것이다.Equation 1 is a formula missing part of the calculation, but the real function and the imaginary function is originally calculated, but the imaginary term containing unnecessary information is deleted and only the real term is shown.
상기와 같이 원영상을 암호화시키는 방법으로는 광학 시스템과 디지털 시스템 모두가 가능하지만, 광학 시스템을 사용하는 경우에는 랜덤 위상 함수를 곱해줘야 하므로 랜덤 마스크를 이용하기 때문에 디지털 시스템을 이용하는 것이 바람직하다.As described above, both an optical system and a digital system may be used to encrypt the original image. However, since an optical system needs to be multiplied by a random phase function, it is preferable to use a digital system because a random mask is used.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상 암호화 및 디코딩 시스템의 암호 해독을 위한 디코딩 시스템의 블록도를 나타낸다.3 shows a block diagram of a decoding system for decryption of a holographic image encryption and decoding system according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 디코딩 시스템은 2차 입력 플레인(300), 2차 퓨리에 변환 렌즈(310), 암호화 카드(320), 역 퓨리에 변환 렌즈(330) 및 2차 광 검출기(340)를 포함한다.The decoding system includes a secondary input plane 300, a secondary Fourier transform lens 310, an encryption card 320, an inverse Fourier transform lens 330, and a secondary photo detector 340.
상기 2차 입력 플레인(300)은 도 1의 1차 입력 플레인(200)과 동일할 수도 있고, 편의에 따라서는 다른 플레인 일 수도 있으며, 상기 2차 입력 플레인(300)에는 암호해독을 위한 암호키 영상 함수를 담고 있다.The secondary input plane 300 may be the same as the primary input plane 200 of FIG. 1, may be another plane for convenience, and the secondary input plane 300 may have an encryption key for decryption. Video function Contains.
상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)는 상기 2차 입력 플레인(300)의 암호키 영상을 퓨리에 변환을 시키기 위한 렌즈로서, 상기 암호키 영상은 상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)에 의해 퓨리에 변환되어 지수함수 형태로 출력된다.The secondary Fourier transform lens 310 is a lens for Fourier transforming an encryption key image of the secondary input plane 300, and the encryption key image is Fourier transformed by the secondary Fourier transform lens 310. Output is in exponential form.
상기 암호화 카드(320)는 암호가 저장되어 있는 카드로서, 상기 조인트 퓨리에 변환 시스템에 의해 암호화된 상기 수학식 1의 조인트 파워 스펙트럼이 저장되어 있다.The encryption card 320 is a card in which a password is stored, and the joint power spectrum of Equation 1 encrypted by the joint Fourier transform system is stored.
상기 역 퓨리에 변환 렌즈(330)는 상기 2차 입력 플레인(300)에 있는 암호키 영상과 상기 암호화 카드(320)에 있는 암호화 함수를 역 퓨리에 변환시켜 암호를 해독하여 원영상을 복원시켜 준다.The inverse Fourier transform lens 330 inversely transforms an encryption key image in the secondary input plane 300 and an encryption function in the encryption card 320 to inversely decrypt and restore the original image.
상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)와 상기 역 퓨리에 변환 렌즈(330)는 상기 도 1의 1차 퓨리에 변환 렌즈(210)와 동일한 렌즈 또는 다른 렌즈를 사용해도 상관 없다.The second Fourier transform lens 310 and the inverse Fourier transform lens 330 may use the same lens as or different from the first Fourier transform lens 210 of FIG. 1.
상기 2차 광 검출기(340)는 상기 역 퓨리에 변환 렌즈(330)에 의해 역 퓨리에 변환되어 복원된 원영상을 검출한다.The secondary photo detector 340 detects an original image which is inverse Fourier transformed and restored by the inverse Fourier transform lens 330.
또한, 상기 2차 광 검출기(340)는 도 1의 상기 1차 광 검출기(220)와 동일한 것으로 전하 결합 소자를 사용할 수 있다.In addition, the secondary photo detector 340 may be the same as the primary photo detector 220 of FIG. 1 and may use a charge coupled device.
따라서, 상기 디코딩 시스템에 의해 암호화된 영상에서 암호키 영상을 제거하여 원영상을 복원시킨 수식은 하기의 수학식 2와 같이 컨벌루션(Convolution) 형태로 나타난다.Therefore, the equation for restoring the original image by removing the encryption key image from the image encrypted by the decoding system is represented in the form of convolution as shown in Equation 2 below.
여기서, *는 컨벌루션을 나타내며,의 역 퓨리에 변환은이나는 실수 함수이므로 공액 표시(*)는 생략하였고,는 입력 함수이고,는 상기 원영상을 복원하기 위한 출력 함수를 나타낸다.Where * represents convolution, Inverse Fourier Transform of or Since is a real function, the conjugate notation (*) is omitted. Is an input function, Denotes an output function for reconstructing the original image.
상기 수학식 2를 참조하면, 암호키인에 가장 이상적인 패턴은 자기 상관 함수가 임펄스(Impulse) 함수에 가장 가깝도록 하는 함수로써, 만일 자기 상관 함수가라면, 수학식 2의 오른쪽 첫 번째 항은이 됨을 알 수 있다.Referring to Equation 2, the encryption key The ideal pattern for the autocorrelation function Impulse function Is the closest function to, if the autocorrelation function , The first term on the right side of Equation 2 is It can be seen that.
우선, 상기 2차 입력 플레인(300)에 포함되어 있는 암호키 영상 함수를 광으로 조사하면, 상기 2차 입력 플레인(300)으로부터 출력된 암호키 영상 함수는 상기 2차 퓨리에 변환 렌즈(310)에 의해 퓨리에 변환되어 지수 형태로출력되고, 상기 2차 퓨리에 변환 렌즈에 의해 퓨리에 변환된 값은 암호화된 카드에 포함되어 있는 상기 수학식 1의 조인트 파워 스펙트럼 값과 곱해져 출력되고, 상기 출력 값은 역 퓨리에 변환 렌즈(330)에 의해 역 퓨리에 변환되어 2차 광 검출기(340)로 검출된다.First, an encryption key image function included in the secondary input plane 300. When irradiated with light, the encryption key image function output from the secondary input plane 300 is Fourier transformed by the secondary Fourier transform lens 310 to be output in exponential form, and the secondary Fourier transform lens The Fourier transformed value is multiplied by the joint power spectrum value of Equation 1 included in the encrypted card and outputted, and the output value is inverse Fourier transformed by the inverse Fourier transform lens 330 and the secondary light detector 340. ) Is detected.
그러므로, 상기 수학식 2와 같은 함수가 상기 2차 광 검출기(340)로부터 출력되며, 이 때 암호키 영상 함수는 임펄스 함수에 가까울수록 이상적이다.Therefore, a function such as Equation 2 above Is output from the secondary photodetector 340, where the encryption key image function The closer to the impulse function, the better.
또한, 상기 암호키 영상 함수는 백색 잡음인 것이 바람직하다.In addition, the encryption key image function Is preferably white noise.
만일 상기 암호키 영상 함수가 백색 잡음인 경우, 서로 다른 위치에서 표본화된 임의의 두 값은 완전히 상관 관계가 없게 되므로 암호키 함수로서 가장 바람직하게 된다.If the encryption key image function If is white noise, any two values sampled at different locations are most desirable as cryptographic key functions since they are not completely correlated.
결국, 상기 암호키 영상 함수가 백색 잡음인 경우, 상기 수학식 2의 오른쪽의 두 번째 항에서는 결과적으로 균일하게 분포된 또 다른 백색 잡음이 되며, 상기 출력 함수는 기저 대역 필터의 역할을 하는를 통과하면서 부드럽게 된다.After all, the encryption key image function Is a white noise, the second term on the right side of Equation 2 Results in another uniformly distributed white noise, the output function acting as a baseband filter It will soften as it passes through.
또한,함수의 유한한 개구를 고려할 경우에, 상기 잡음 성분은 (0,-d1+2d2)에 중심을 두고 비교적 균일하게 퍼지게 되며, 상기 잡음은 d1과 d2값을 적절히 선택함으로써 원영상으로부터 분리될 수 있다.Also, Considering the finite opening of the function, the noise component spreads relatively uniformly centered at (0, -d 1 + 2d 2 ), which is obtained from the original image by appropriate selection of d 1 and d 2 values. Can be separated.
그러므로, 상기 잡음 성분이 분리되면, 출력 평면상의 좌표 (0,d1)에 위치한 광 검출기의 중심에서 원영상을 검출할 수 있다.Therefore, when the noise component is separated, the original image can be detected at the center of the photo detector located at the coordinate (0, d 1 ) on the output plane.
상기와 같이 상기 암호화된 원영상을 복원하는 방법도 광학적 및 디지털 시스템을 이용하여 모두 가능하지만, 평면상에서 실시간으로 구현이 가능한 광학 시스템이 더욱 바람직하다.As described above, the method of restoring the encrypted original image may be performed using both an optical and digital system, but an optical system capable of real-time implementation on a plane is more preferable.
한편, 원영상을 랜덤 위상 코딩시켜 암호화하는 방법을 설명하기로 한다.Meanwhile, a method of encrypting the original image by random phase coding will be described.
상기 원영상는 실수 함수이고 암호 함수인 암호키 영상 함수는 균일하게 분포된 백색 잡음으로 주어진 경우,에 관한 부분적인 정보는 예측이 불가능하나는 개인 신원에 관한 정보이므로 부분적인 진폭 정보는 우연히 예측할 수 있다.The original image Is a cryptographic key image function that is a real function and a cryptographic function Is given by uniformly distributed white noise, Partial information about is unpredictable Since is about personal identity, partial amplitude information can be predicted by chance.
우선, 상기 부분적인 진폭 정보로부터 암호키 해독, 더 나아가 ID 카드의 복제가 가능한지를 알아보기로 한다.First, it is determined whether the encryption key can be decrypted from the partial amplitude information, and further, the ID card can be duplicated.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 이종 연산 루프(Hetero-Associative Loop)를 이용하기로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, a hetero-associative loop is used.
가 부분적 진폭 패턴을 나타낸다고 가정하고 상기 디코딩 시스템에서 상기 암호키 영상대신에를 이용하여 상기 수학식 2에 대입하여 보면 하기의 수학식 3과 같이 표현된다. The cryptographic key image in the decoding system assuming that a represents a partial amplitude pattern. Instead of By substituting into Equation 2 using Equation 2, Equation 3 is expressed.
여기서,는 역 퓨리에 변환을 나타내고,가 입력 함수의 퓨리에 변환 값을 나타내고,은 부분적인 진폭 함수인의 퓨리에 변환 값을 나타내는 출력 함수이다.here, Represents the inverse Fourier transform, Input function Represents the Fourier transform of, Is a partial amplitude function Output function representing the Fourier transform of.
상기 수학식 3에서 첫째항은 잡음 성분을 나타내고, 둘째항은 부분적인 진폭 함수가 우연히 원영상 함수라면로 주어진다.In Equation 3, the first term represents a noise component, and the second term is a partial amplitude function. Accidentally original image function Ramen Is given by
이때, 상기 부분적인 진폭 함수는 원영상의 분분 함수를 나타내므로 상기 원영상은 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.Wherein the partial amplitude function Since represents the division function of the original image, the original image can be expressed as Equation 4 below.
여기서, 상기는 원영상에서 부분적인 진폭 함수를 밴 나머지 함수이다.Where Is the remainder function of the partial image obtained from the partial amplitude function.
상기 수학식 4를 이용하여 상기 수학식 3의 둘째항을 정리하면 하기의 수학식 5와 같이 표현된다.If the second term of Equation 3 is summarized using Equation 4, Equation 5 is expressed.
상기 수학식 5의 첫째항은로 나타나고, 둘째항은 잡음 형태를 갖게 된다.The first term of Equation 5 The second term has a noise form.
결국, 부분적인 진폭 함수를 이용함으로써, 상기 원영상만큼은 안 돼도 암호키인 암호키 영상 함수를 연상 유추할 수 있다.Finally, partial amplitude function By using, the original image Encryption key image function that is not encryption key Can be inferred.
즉, 부분적인 진폭 함수를 이용하여 출력 함수를 구한 후, 상기 출력 함수의 진폭을 적절히 문턱값으로 조절함으로서와 유사한를 얻을 수 있고, 다시 상기를 이용하여 디코딩 시스템을 통해보다 원영상에 가까운 또 다른 부분적인 진폭 패턴을 복원할 수 있다.That is, partial amplitude function Output function using After obtaining, by adjusting the amplitude of the output function appropriately to the threshold Similar to You can get it again Through the decoding system using Original image We can restore another partial amplitude pattern close to.
한편, 보다 바람직하기로는 랜덤 위상 함수를 이용할 수 있다.On the other hand, more preferably, random phase function Can be used.
즉, 원영상의 부분 함수를라 하면, 상기는로 정의된다.That is, the partial function of the original image If you say Is Is defined as
따라서, 암호화된 영상 출력은 하기의 수학식 6과 같이 표현된다.Therefore, the encrypted image output is expressed as in Equation 6 below.
여기서,는 입력 함수의 퓨리에 변환 값이고,은 출력 함수를 나타낸다.here, Is an input function Is the Fourier transform of, Represents an output function.
한편, 상기 수학식 1의 출력 함수가 실수 함수이긴 해도 반드시 양의 실수 함수인 것만은 아니므로 이를 이용하여 ID 카드를 제작시 많은 어려움이 따른다.Meanwhile, the output function of Equation 1 Although is a real function, it is not necessarily a positive real function, so it is difficult to produce an ID card using it.
본 발명에서는 이를 해결하기 위해 두가지 방법을 이용한다.In the present invention, two methods are used to solve this problem.
첫 번째 방법은 하기의 수학식 7로 표현된다.The first method is represented by Equation 7 below.
여기서,는 암호화시킨 조인트 파워 스펙트럼이고,은 상수를 부가한 출력 함수를 나타낸다.here, Is the encrypted joint power spectrum, Is a constant Represents an output function with
상기 수학식 7과 같이, 상기 조인트 퓨리에 변환 시스템의 출력 함수에 양의 정수를 더해주어 항상 상기 출력 함수를 양의 값으로 유도할 수 있다.As shown in Equation 7, an output function of the joint Fourier transform system Positive integer Can always be derived as a positive value.
상기 수학식 7을 바탕으로 디코딩 시스템에 의해 원영상을 복원하게 되면 하기의 수학식 8과 같이 표현된다.When the original image is restored by the decoding system based on Equation 7, Equation 8 is expressed as follows.
여기서,는 복원된 원영상의 출력 함수를 나타내고,는 복원된 원영상의 출력 함수에 잡음 성분이 포함된 출력 함수를 나타낸다.here, Denotes the output function of the restored original image, Denotes an output function including a noise component in the output function of the reconstructed original image.
상기 수학식 8을 참조하면, 우변 둘째항의 바이어스로 인한 잡음은 (0, -d2)에 위치시키게 되므로,가 복원되는 영역에서 분리될 수 있다.Referring to Equation 8, since the noise due to the bias of the right side second term is located at (0, -d 2 ), Can be separated in the area to be restored.
다음, 두 번째 방법은 출력 함수를 위상형으로 변형시키는 방법으로써,일 때로,일 때로 각각 코딩할 수 있다.Next, the second method output function By transforming into phase type when in, when Can be coded separately.
또한, 상기 출력 함수는과대신와로 코딩하는 것이 바람직하다.In addition, the output function is and instead Wow Coding is preferred.
더욱 바람직하기로는와로 코딩하는 것이다.More preferably Wow To code.
만일와로 코딩된다면, 양자화 잡음이 없는 경우 디코더 출력 함수는로 주어짐으로써 광 세기 함수와 같게 된다.if Wow If coded with, the decoder output function is Light intensity function given by Becomes the same as
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 시뮬레이션을 통해 검증하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiment of the present invention will be verified through simulation.
본 발명에서는 원영상의 디지털 계산에 의한 암호화 과정과 광학적 디코딩 과정을 시뮬레이션을 수행하였다.In the present invention, the encryption process and the optical decoding process by digital calculation of the original image are simulated.
도 4(a) 및 도 4 (b)와 같이 원영상은 128×128 크기를 갖는 "YHG"이다.As shown in Figs. 4A and 4B, the original image is " YHG " having a size of 128 x 128.
상기 도 4(a)는 원영상 함수가 512×512 널(Null) 어레이에 위치해 있는 경우의 진폭 분포를 나타낸다.FIG. 4 (a) shows an amplitude distribution when the original image function is located in a 512 × 512 null array.
또한, 도 4(b)의 백색 잡음인 암호키 영상은 128×128 크기를 갖고 1과 -1이 랜덤하게 분포된다.In addition, the encryption key image of the white noise of FIG. 4 (b) has a size of 128 × 128 and 1 and -1 are randomly distributed.
여기서, 암호키 영상의 진폭 값은 모두 1로서 같지만, 디스플레이를 위해서 도 4(b)에서는 1과 -1을 그레이 레벨 0과 255로 각각 나타내었다.Here, the amplitude values of the encryption key image are all the same as 1, but for display, 1 and -1 are represented as gray levels 0 and 255, respectively, in FIG.
를 구하기 위해 512×512 어레이에 위해 2차원 FFT(Fast Fourier Transform)를 취하였다. 또한,도 유사하게 계산할 수 있으며,평면상의 두 2차원 함수를 이용해서를 계산하였다. A two-dimensional fast fourier transform (FFT) was taken on a 512 × 512 array to obtain. Also, Can be calculated similarly, Using two two-dimensional functions on the plane Was calculated.
본 시뮬레이션에서는은 어레이내의 64개의 표본 간격에 해당하는 거리라 가정했으며,는과 같게 하였다.In this simulation Is assumed to be the distance corresponding to 64 sample intervals within the array. Is It was made as follows.
상기는 실질적인 구현을 위해 양의 실수형과 위상형으로 데이터를 변형하였다.remind Transforms the data into positive real and phase forms for practical implementation.
도 5(a) 및 도 5(b)는 양의 실수값과 위상 값으로 각각 표현된의 분포를 나타낸다.5 (a) and 5 (b) are each represented by a positive real value and a phase value, respectively. Indicates the distribution of.
위상 형태의 데이터는 도 4(b)에서처럼 두 개의 그레이 레벨 0과 255로 나타낸다.The phase data is represented by two gray levels 0 and 255 as shown in FIG.
암호키 영상 함수는 +1과 -1로 구성된 2진 위상 함수이기 때문에 이미 위상 형태를 취하고 있다.Cryptographic Key Image Function Is already in phase form because it is a binary phase function of +1 and -1.
양의 실수형으로의 데이터 수정은 +1만 전체 데이터에 더함으로서 간단히 얻을 수 있다.Correction of positive real data can be obtained simply by adding only +1 to the entire data.
도 6은 위상형 데이터로 영상 및 암호키를 코딩한 경우 디코딩된 복원 영상을 나타낸다.6 shows a decoded reconstructed image when an image and an encryption key are coded with phase data.
여기서, 원영상 성분은 (0,-d1)에서 복원되었으며, 상기 수학식 2의 둘째항 때문에 생기는 간섭 잡음은 (0,-d1+2d2)와 일치하는 위치에 중심을 두고 있다.Here, the original image component is reconstructed at (0, -d 1 ), and the interference noise generated by the second term of Equation 2 is centered at a position coinciding with (0, -d 1 + 2d 2 ).
도 7은 양의 실수로 영상을 코딩하고, 암호키를 위상 타입의 데이터를 사용했을 때 디코딩된 결과를 나타낸다.FIG. 7 illustrates a result of decoding an image with a positive real number and using an encryption key with phase type data.
상기 수학식 8에서 예상했듯이, 사각형 형태의 간섭 잡음이 (0,d2)를 중심으로 해서 발생함을 보여 준다. 상기 도 7에서 잡음이 까맣게 나오는 이유는의 진폭이 균일하게 1이기 때문이다.As expected in Equation 8, it is shown that the interference interference of the square form occurs around (0, d 2 ). The reason why the noise is black in FIG. This is because the amplitude of is uniformly 1.
도 8은 암호키가 0과 2로 구성된 양의 실수 함수이며, 영상이 위상 타입으로 인코딩된 경우에 복원된 영상이다.8 is a positive real function consisting of 0 and 2 encryption keys, and is a reconstructed image when the image is encoded in a phase type.
여기서는 원영상이외에 두 개의 간섭 성분이 존재하게 되며, 이것은 하나의 성분은 원영상 성분이 복원되는 위치와 일치하는 (0,d1)에 중심을 두고 다른 하나는 (0,-d1+2d2)에 위치하여 나타난다.Here is the original video In addition, there will be two interference components, one of which is centered at (0, d 1 ), which coincides with the position from which the original image is restored, and the other is located at (0, -d 1 + 2d 2 ). Appears.
도 9는 영상 및 암호키를 모두 양의 실수 형태로 코딩하였을 때 복원된 결과의 영상을 나타낸다.9 illustrates an image of a result of reconstruction when both an image and an encryption key are coded in a positive real form.
도9에 나타난 바와 같이, 두 개의 간섭 성분을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 9, two interference components can be identified.
이러한 경우, 대부분의 에너지가 잡음 성분을 출력시키는데 소모되므로,의 광세기는 아주 낮게 나타난다.In this case, most of the energy is consumed to output the noise component, Light intensity is very low.
도 10에서는 암호 영상 및 암호키가 위상 타입으로 코딩되어 있고 공간 광 변조기가 원래의 위치에서만큼 비껴나서 있을 때 디코딩된 결과를 나타낸다.In FIG. 10, the encryption image and encryption key are coded in phase type and the spatial light modulator is in its original position. When decoded by, it shows the decoded result.
도 10에서 보는 바와 같이, 복원 영상의 선명도는 같지만, 원래 복원 위치에서만큼 비껴나서 출력되었다.As shown in Figure 10, the sharpness of the restored image is the same, but in the original restored position As far as output was output.
만일 카드가 (0, d1)에서만큼 비겨 나서 입력되었다면만큼 이동하여 원영상이 복원되는 것이 아니라 희미해진다. 이는 암호 카드와 암호키가 주파수 평면에서 곱해지기 때문이며, 따라서 암호 영상과 암호키 사이에 이동 불변 복원 특성은 보장할 수 없게 된다.If the card is at (0, d1) If it is entered after By moving as much as the original image is not restored but faded. This is because the encryption card and the encryption key are multiplied in the frequency plane, and therefore, the invariant restoration characteristic between the encryption image and the encryption key cannot be guaranteed.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, FFT루틴에 이용해서 디지털적으로 영상을 암호화하고, 암호화할 때 사용했던 백색 잡음 형태의 암호키를 이용해서 실 시간적으로 원영상을 복원할 수 있다.According to the present invention made as described above, the original image can be reconstructed in real time using an encryption key in the form of a white noise used in digitally encrypting the image using the FFT routine.
또한, 디지털적으로 암호화를 할 때는 두 개의 파라미터 값을 적절히 선택하므로써, 원영상에서 간섭 잡음을 분리할 수 있다.In addition, when encrypting digitally, interference noise can be separated from the original image by appropriately selecting two parameter values.
또한, 원영상에 랜덤 위상 함수를 곱함으로서, 이종 연상 루프를 이용하여 영상 암호를 실질적으로 디코딩할 수 없는 것을 해결하기 위해 양의 실수 혹은 위상 형태를 갖는 데이터를 이용해서 암호 영상이나 암호키를 표현할 수 있다.In addition, by multiplying a random phase function by the original image, an encrypted image or an encryption key may be represented by using data having a positive real number or a phase form in order to solve a problem that the video encryption cannot be decoded substantially using a heterogeneous associative loop. Can be.
또한, 시뮬레이션을 통해 암호 영상과 암호키에 위상 타입의 데이터를 사용해서 얻은 복원 영상이 가장 이상적이라는 것을 확인하였다.In addition, the simulation confirmed that the reconstructed image obtained by using the phase type data for the encryption image and the encryption key is the most ideal.
또한, 원영상을 암호키 영상에 의해 암호화시켜 줌으로써, 다른 카드 사용자가 원영상의 정보의 취득을 방지할 수 있다.Further, by encrypting the original video by the encryption key video, it is possible to prevent other card users from acquiring the information of the original video.
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