한국산업정보학회논문지 (Journal of Korea Society of Industrial Information Systems)

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위상 천이 디지털 홀로그래피 및 디지털 워터마킹 기반 디지털 홀로그램의 이중 암호화

Double Encryption of Digital Hologram Based on Phase-Shifting Digital Holography and Digital Watermarking

  • 김철수 (경주대학교 전기에너지컴퓨터공학과)
  • 투고 : 2017.07.05
  • 심사 : 2017.08.29
  • 발행 : 2017.08.31
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초록

본 논문에서는 위상 천이 디지털 홀로그래피(PSDH; Phase-Shifting Digital Holography) 및 디지털 워터마킹(Digital Watermarking) 기반 디지털 홀로그램의 이중 암호화 기술을 제안한다. 이를 위해 먼저 디지털 워터마크에 사용할 로고 영상을 정하고, 이 영상에 대한 이진 위상 컴퓨터형성 홀로그램(CGH; Computer Generated Hologram)을 반복 알고리즘을 이용하여 설계한다. 그리고 랜덤하게 발생시킨 이진 위상 마스크를 워터마크로 정하고, 설계된 이진 위상 CGH와 XOR 논리연산을 통해 워터마크 정보에 대한 키 영상을 생성한다. 그리고 물체 영상을 위상 변조하여 세기가 일정한 함수로 만든 후, 워터마크인 랜덤하게 발생시킨 이진 위상 마스크를 곱하여 물체파를 생성한다. 이 물체파는 워터마크 정보가 포함된 잡음과 유사한 패턴을 가지는 1차 암호화된 영상이라고 할 수 있다. 이를 2-단계 PSDH기술을 적용하여 기준파와 간섭을 시키면 가시성이 향상된 최종 간섭무늬를 얻는다. 이 간섭패턴이 최종적으로 구하고자 하는 물체 영상의 2차 암호화된 영상이 된다. 암호화된 영상의 복호화는 2-단계 PSDH기술을 통한 암호화된 영상들을 이용하여 적절한 산술연산 처리한 후, 프레즈넬 변환 및 1차 암호화 과정의 역순으로 진행하면 된다. 제안된 방법의 암호화 및 복호화 기술은 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 검증된다.

In this Paper, Double Encryption Technology Based on Phase-Shifting Digital Holography and Digital Watermarking is Proposed. For the Purpose, we First Set a Logo Image to be used for Digital Watermark and Design a Binary Phase Computer Generated Hologram for this Logo Image using an Iterative Algorithm. And Random Generated Binary Phase Mask to be set as a Watermark and Key Image is Obtained through XOR Operation between Binary Phase CGH and Random Binary Phase Mask. Object Image is Phase Modulated to be a Constant Amplitude and Multiplied with Binary Phase Mask to Generate Object Wave. This Object Wave can be said to be a First Encrypted Image Having a Pattern Similar to the Noise Including the Watermark Information. Finally, we Interfere the First Encrypted Image with Reference Wave using 2-step PSDH and get a Good Visible Interference Pattern to be Called Second Encrypted Image. The Decryption Process is Proceeded with Fresnel Transform and Inverse Process of First Encryption Process After Appropriate Arithmetic Operation with Two Encrypted Images. The Proposed Encryption and Decryption Process is Confirmed through the Computer Simulations.

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