Optical encryption and decryption technique using virtual image in frequency domain

In this paper, we propose an improved image encryption and decryption method using a virtual image and a joint transform correlator (JTC). The encrypted image is obtained by the Fourier transform of the product of a virtual-phase image and a random-phase image, and a Fourier transform of the decrypting key generated by the proposed phase assignment rule is used as the Fourier decrypting key. Based on the solution, the original image is reconstructed using JTC in the frequency-domain. The proposed method using a virtual image, which does not contain any information from the original image, prevents the possibility of counterfeiting by unauthorized people. And also the auto-correlation terms, which are the drawback of a JTC system, contribute to reconstructing the original image rather than to disturbing its identification. But because phase-only encryptions are sensitive to noise and scratches, phase errors can be generated in fabricating the encrypted image or the Fourier decrypting key so the errors that are responsible for degradation of the quality of the reconstructed image are analyzed and the solution is demonstrated. Computer simulations show the solution, and the proposed method is very useful for JTC architecture.

가상 영상을 이용한 주파수 영역에서의 광학적 암호화 및 복호화 방법

본 논문에서는 위상 변조된 가상 영상과 결합변환상관기를 이용하여 암호화 및 복호화 수준을 향상시키는 방법을 제안하였다. 원 영상은 주파수 영역에서 가상 위상 영상과 무작위 위상 영상의 곱을 퓨리에 변환하여 만든 암호화 영상과 제안한 위상 대응 규칙으로 만든 퓨리에 복호화 키를 퓨리에 변환하여 출력 평면에서 간단히 복원된다. 제안한 방법은 암호화된 영상을 허가되지 않은 사람들이 분석함으로써 있을 수 있는 복제 가능성을 원 영상의 어떤 정보도 포함하지 않은 가상 영상을 사용함으로써 배제할 수 있다. 또한 위상 변조된 영상의 자기상관성분의 세기는 1이므로 원 영상은 이 자기상관성분을 이용하여 재생되므로 결합변환상관기의 가장 큰 문제점인 자기상관성분을 제거해야 하는 문제를 해결할 수 있다 하지만 위상 암호화방법은 잡음이나 흠집에 민감하여 복원영상의 왜곡이 발생할 수 있으므로 본 논문에서는 이 문제를 분석하고 해결책을 제시하였다. 검증 실험을 통하여 분석의 타당성을 확인하고 제안한 암호화 방법이 광 암호화 시스템에 적용 가능함을 확인하였다.