영상집적 기반의 다시점 부호화 기술을 이용한 디지털 홀로그램의 압축 기술

최현준,서영호,배진우,유지상,김화성,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Bae, Jin-Woo,Yoo, Ji-Sang,Kim, Hwa-Sung,Kim, Dong-Wook 한국통신학회 2006 韓國通信學會論文誌 Vol.31 No.10C

In this paper, we proposed an efficient coding method for digital hologram (fringe pattern) acquired by a CCD camera or by computer generation using multi-view prediction technique and MPEG video compression standard technique. It proceeds each R, G, or B color component separately. The basic processing unit is a partial image segmented into the size of $N{\times}N$. Each partial image retains the information of the whole object. This method generates an assembled image for a row of the segmented and frequency-transformed partial images, which is the basis of the coding process. That is, a motion estimation and compensation technique of MPEG is applif:d to the reconstructed images from the assembled images with the disparities found during generation of assembled image and the original partial images. Therefore the compressed results are the disparity of eachpartial image to form the assembled image for the corresponding row, assembled image, and the motion vectors and the compensated image for each partial image. The experimental results with the implemented algorithm showed that the proposed method has NC (Normal Correlation) values about 4% higher than the previous method, by which ours has better compression efficiency. Consequently, the Proposed method is expected to be used effectively in the application areas to transmit the digital hologram data. can be identified in comparison with the previous researches and commercial IPs. 본 논문에서는 다시점 예측기법과 MPEG 동영상 압축 표준 기법을 이용하여 CCD 카메라로부터 광학적으로 획득되거나 컴퓨터에 의해 생성된 디지털 홀로그램(프린지 패턴)을 효율적으로 압축하는 방법을 제안하였다. 이 방법은 RGB의 각 색차신호를 분리하여 처리하고, 각 색차신호의 객체영상을 $N{\times}N$ 크기로 분할한 부분영상들을 기본단위로 하며, 이때의 각 부분영상은 객체 전체에 대한 정보를 보유하고 있다. 본 논문의 방법은 분할되고 주파수 변환된 한 열의 부분영상들을 다시점 예측기법을 이용하여 집적영상을 만들고, 이 영상을 기준으로 데이터압축을 수행한다. 즉, 이 집적영상에서 역으로 생성된 부분영상과 원 부분영상에 대해 MPEG의 움직임 예측/보상방법으로 데이터를 압축한다. 따라서 압축된 데이터는 집적영상을 만들기 위한 각 부분영상의 변위벡터, 집적영상, 각 부분영상에 대한 움직임벡터 및 보상영상이다. 이 방법을 구현하여 실험한 결과 기존의 방법에 비해 동일 압축율에서의 NC(Normal Correlation) 값이 약 4% 이상 높은 값을 보여 압축효율이 더 좋음을 알 수 있었다. 따라서 본 논문의 방법은 디지털 홀로그램 데이터를 전송하여야 하는 응용분야에서 보다 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

디지털 홀로그램을 위한 부분 암호화 기법

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.1C

본 논문에서는 홀로그램 영역과 주파수 영역(DCT-영역, DWT-영역)에서 프린지 패턴을 분석하고, 이를 기반으로 가장 효율적인 디지털 홀로그램(프린지 패턴) 암호화 기법들을 제안하였다. 제안한 기법으로 홀로그램 영역과 주파수 영역에서 프린지 패턴 전체 데이터량의 25%, 1.5625%, 그리고 0.0244% 만큼을 각각 암호화하여 복원 영상을 효율적으로 은닉하였다. 결과적으로 주파수 영역에서의 암호화 기법 중에서 2차원 영상의 에너지를 한곳으로 집중시키는 DCT-영역에서의 암호화 기법이 가장 효율적임을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 프린지 패턴의 부분 암호화 기법과 분석결과는 추후 이 분야를 연구하는 연구팀들에게 좋은 지표가 될 것으로 생각된다. The purpose of this paper is to find an efficient encryption scheme for digital holograms (fringe patterns) with low encryption cost. Therefore, we introduced several encryption attempts in both hologram-domain and frequency-domain (both DCT-domain and DWT-domain) on the bases of the results from analyzing the properties of the coefficients in each domain. To effectively hide the image information, 25%, 1.5625%, and 0.0244% of the original fringe pattern need to be encrypted for hologram-domain scheme, DWT-domain scheme, and DCT-domain scheme, respectively. Consequently the DCT-domain scheme was the most efficient and it is caused by the fact that the ability for DCT to concentrate the energy of a given 2-dimensional image into a small area is the best. The encryption schemes and the analyses in this paper are expected to be used effectively on the researches on encryption and others for digital holograms.

웨이블릿 영역에서의 상위 부대역 탐색정보를 이용한 EBCOT의 연산량 감소 방법

최현준,백영민,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Paik, Yaeung-Min,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2009 한국정보통신학회논문지 Vol.13 No.8

본 논문에서는 JPEG2000의 연산 시간을 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 웨이블릿 변환의 특성인 상관관계를 기반으로 상위 부대역에서 예측한 계수들의 정보를 이용하여 하위 부대역의 탐색 횟수를 줄인다. 이 방법은 컨텍스트 추출을 위한 연산량과 출력 데이터양이 줄어드나 화질의 열화가 심해지는 연산량과 화질 또는 데이터량간의 상보적 관계가 성립된다. 실험결과 제안한 알고리즘을 적용하였을 경우 표준에 비해 탐색 횟수가 35% 이상 감소함을 보여 수용할 만한 화질의 열화를 대가로 상당한 연산량 감소를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. This Paper Propose a method to reduce the calculation time in JPEG2000. That is, if a coefficient is estimate a upper-level subband and its descendents skip the scan process. There is a trade-off relationship between the calculation time and the image quality or the amount of output data, the calculation time and the amount of output data decreases, but the image degradation increases. The experimental results showed that in calculation time was 35% in average, which means that ls ge ses. The ein calculation time and output data can be obtls ed with a cost of an acceptlble image quality degradation.

히스토그램 변환기법을 이용한 디지털 홀로그램의 잡음제거 알고리듬

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.4

본 논문에서는 디지털 홀로그램의 획득 및 전송과정에서 발생하는 잡음을 효율적으로 제거하는 알고리듬을 제안한다. 제안한 알고리듬은 디지털 홀로그램을 DCT(Discrete Cosine Transform)하여 주파수영역으로 변환한 후 객체영역과 배경영역으로 분리한다. 이 후, 객체영역은 히스토그램 변환기법을 적용하고 배경영역은 '0'으로 치환하였다. 제안한 알고리듬을 적용한 결과 PSNR이 6dB이상 향상되었다. In this paper, we propose an efficient noise reduction algorithm for digital hologram during acquisition and transmission. The proposed algorithm segment a digital hologram with object region and background region after DCT. Then, we adopt a histogram transition method for object region and zero-value change method for background region. The experimental results show that our algorithm has beuer performance than a natural image denoising algorithm.

다중 마스터를 위한 고성능의 범용 메모리 제어기의 구조

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.1

본 논문은 비디오 처리를 위한 SoC 내에서 다수 개의 프로세싱 블록(마스터)들을 처리할 수 있는 고성능의 메모리 제어기를 설계하였다. 메모리 제어기는 마스터 중재기에 의해 중재되며 이것은 메모리 접근을 요구하는 마스터들의 요구 신호를 받아 데이터를 전송하는 역할을 해주게 된다. 구현된 메모리 제어기는 마스터 선택기, 마스터 중 재기, 메모리 신호 생성기, 명령어 디코더, 데이터 버스, 그리고 메모리 신호 생성기로 구성된다. 제안한 메모리 제어기는 VHDL을 이용하여 설계하였고, 삼성의 메모리 모델을 이용하여 동작을 검증하였다. FPGA 합성 및 검증을 위해서는 ATERA사의 Quartus II를 이용하였고, 구현된 하드웨어는 Cyclone II 칩을 사용하였다. 시뮬레이션을 위해서는 Cadence사의 ModelSim을 이용하였고, FPGA 환경에서 174.28MHz의 주파수로 동작하여, SDRAM의 규격을 모두 만족할 수 있었다. In this paper, we implemented a high-performence memory controller which can accommodate processing blocks(multiple masters) in SoC for video signal processing. The memory controller is arbitrated by the internal arbiter which receives request signals from masters and sends grant and data signals to masters. The designed memory controller consists of Master Selector, Mster Arbiter, Memory Signal Generator, Command Decoder, and memory Signal Generator. It was designed using VHDL, and verified using the memory model of SAMSING Inc. For FPGA synthesis and verification, Quartus II of ATERA Inc. was used. The target device is Cyclone II. For simulation, ModelSim of Cadence Inc was used. Since the designed H/W can be stably operated in 174.28MHz, it satisfies the specification of SDRAM technology.

디지털 홀로그램을 위한 Fresnel 변환 기반의 디지털 워터마킹 알고리즘

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.5

This paper propose a digital watermarking algorithm for a digital hologram which is the most valuable image content. It is highly necessary to protect the ownership of a digital hologram. This paper introduces a watermarking scheme, a method to protect the ownership of digital holograms using the Fresnel transform domain data as the ones to be watermarked. Experiment results indicated that the proposed scheme was very imperceptible in the digital hologram and in the reconstructed holographic image. Also, they showed quite strong resistance to most of the attacks. we expect that the conclusions of this paper can be the basis for further research on the digital watermarking for digital holograms. 본 논문에서는 생성 및 획득하는데 상당히 많은 자원이 소요되는 고부가가치 영상 콘텐츠인 디지털 홀로그램을 위한 디지털 워터마킹 알고리즘을 제안한다. 제안한 워터마킹 알고리즘은 디지털 홀로그램의 Fresnel 변환 영역에서 워터마크를 삽입하여 저작권을 보호하는 기법이다. 실험결과 제안한 워터마킹 알고리즘은 디지털 홀로그램과 홀로그래픽 복원영상 모두에서 악의적인 공격들에 대해 상당히 높은 비가시성을 보였다. 또한, 대부분의 공격들에 대해 매우 강한 내성(강인성)을 보였다. 따라서 본 논문에서 제안한 디지털 워터마킹 알고리즘은 디지털 홀로그램의 워터마킹 연구에 좋은 기초자료가 될 것으로 기대된다.

블록암호화 알고리듬 KASUMI의 하드웨어 설계 및 응용

최현준,서영호,문성식,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Moon, Sung-Sik,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.1

In this paper, we are implemented the kasumi cipher algorithm by hardware. In this work, kasumi was designed technology-independently for application such as ASIC or core-based design. The hardware is implemented to be able to calculate both confidentiality and integrity algorithm, and a pipelined KASUMI hardware is used for a core operator to achieve high operation frequency. The proposed block cipher was mapped into EPXA10F1020C1 from Altera and used 22% of Logic Element (LE) and 10% of memory element. The result from implementing in hardware (FPGA) could operate stably in 36.35MHz. Accordingly, the implemented hardware are expected to be effectively used as a good solution for the end-to-end security which is considered as one of the important problems. 본 논문에서는 KASUMI 암호화 알고리즘을 하드웨어로 구현하였다. 이는 ASIC이나 코어-기반 설계와 같은 여러 응용분야에 적합하도록 범용적으로 구현하였다. 또한 기밀성 알고리즘과 무결성 알고리즘을 모두 수행할 수 있도록 설계하였으며, 파이프라인 구조를 사용하여 높은 동작 주파수에서도 구동될 수 있도록 하였다. 본 논문에서 설계한 하드웨어를 Altera사의 EPXA10F1020C1을 타겟으로 구현한 결과 최대 동작 주파수 36.35MHz에서 안정적으로 동작함을 확인하였다. 따라서 구현된 하드웨어는 현재 중요한 문제로 대두되고 있는 종단간(end-to-end) 보안에 대한 좋은 해결책으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

Fresnel 변환영역에서 디지털 홀로그램의 주파수 특성분석

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.7

컴퓨터 생성 홀로그램을 통해 생성된 디지털 홀로그램은 그 데이터량이 방대하기 때문에 저장, 전송 및 처리를 위해서는 데이터량을 줄일 필요성이 있다. 하나의 객체를 나타내기 위한 디지털 홀로그램의 데이터량을 줄이는 가장 효율적인 방법은 부호화를 수행하는 것이다. 본 논문에서는 효율적인 부호화를 위해 디지털 홀로그램을 Fresnel 변환을 도입하여 주파수 영역에서 분석하였다. 이 분석결과는 추후 디지털 홀로그램을 위한 부호화 기술의 개발 시 중요한 데이터가 될 것이다. Since digital hologram includes an amount of data as can be seen at the process of digitization, it is necessary that the data representing digital hologram is reduced for storing, transmission, and processing. As the efforts that are to handle hologram with a type of digital information have been increased, various methods to compress digital hologram called by fringe pattern are groped. Suitable proposal is encoding of digital hologram. This paper analyzed the properties of digital hologram using tools of frequency transform, assuming that a generated digital hologram is a 2D image by introducing Fresnel Transform. The analysis results of digital hologram to be proposed in this paper are being expected to be used as the core techniques for an encoding of digital hologram.

깊이정보의 변환 및 합성 기법을 이용한 디지털 홀로그래픽 콘텐츠 저작

최현준,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 한국정보통신학회 2013 한국정보통신학회논문지 Vol.17 No.4

최근 완전한 3차원 입체시를 구현하는 홀로그램에 대한 연구가 활발해지고 있으나, 홀로그램은 생성 비용이 많이 들어 콘텐츠의 확보가 어려운 단점을 갖고 있다. 이에 본 논문에서는 생성된 디지털 홀로그램 콘텐츠를 저작하여 새로운 디지털 홀로그램 콘텐츠를 확보하는 방법을 제시한다. 이 방법은 깊이정보를 조작하거나 합성하여 새로운 디지털 홀로그램 콘텐츠를 저작하는 방법이다. 제안한 방법을 검증하기 위해 여러 종류의 깊이정보를 조작하여 위치와 거리를 변경하고, 이를 컴퓨터-생성 홀로그램으로 만든 후 복원한 결과 조작한 위치와 거리에 정확히 물체상이 복원되는 것을 확인하였다. Recently, research on hologram, which can realize perfect 3-dimensional imaging, becomes more active. But hologram has the defect that it costs a lot in generation. Thus, this paper proposes a method to generate a new digital hologram contents by manipulating the existing digital hologram contents. That is, this paper proposes the method to manipulating the digital hologram contents by manipulating and/or synthesizing the depth information to get a new digital hologram contents. The proposed methods have been experimented with various depth informations and digital hologram contents. For each kind of depth information, it has been manipulated for its position and distance. The result was converted to a digital hologram by the computer-generated hologram method and the resulting hologram was reconstructed.

3차원 카오스 캣맵을 이용한 JPEG2000 영상의 암호화 기술

최현준,김수민,서영호,김동욱,Choi, Hyun-Jun,Kim, Soo-Min,Seo, Young-Ho,Kim, Dong-Wook 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.5

본 논문에서는 JPEG2000 표준에서 주파수 변환기법으로 채택된 이산 웨이블릿 변환을 기반으로 영상의 부분 데이터만을 암호화하여 계산량을 줄이는 방법을 제안하였다. 또한 계산량이 많은 암호화 알고리즘 대신 비교적 계산량이 적은 캣맵(cat mad)과 카오스 시스템을 이용함으로써 계산량을 더욱 감소시켰다. 이 방법은 영상의 압축비를 유지하기 위해서 양자화와 엔트로피 코딩 사이에서 암호화를 수행하며, 부대역의 선택과 카오스 시스템을 이용한 무작위 변환방법을 사용한다. 영상에 대한 실험방법은 우선 암호화할 부대역을 선택하여 영상데이터를 3차원 블록으로 만든 후 캣맵에 의해 3차원으로 영상의 픽셀값을 교환 하는 방법과 캣맵에 의해 암호화된 부대역을 카오스 시스템을 이용하여 모듈러 연산에 의해 암호화하였다. 또한, JPEG2000의 점진적 전송(Progressive transmission)에 적합하게 암호화하기 위해서 비트 평면을 선택하여 암호화하였다. 제안한 방법을 소프트웨어로 구현하여 500개의 영상을 대상으로 실험한 결과 원 영상 데이터를 부분적으로 암호화함으로써 원 영상을 인식할 수 없을 정도의 암호화효과를 얻을 수 있었다. 본 논문에서는 여러 방식을 제안하였으며, 이들의 암호화 수행시간과 암호화 효율 사이에는 상보적인 관계가 있음을 보여, 적용분야에 따라 선택적으로 사용할 수 있음을 보였다. In this paper, we proposed the image hiding method which decreases calculation amount by encrypt partial data using discrete wavelet transform(DWT) and linear scale quantization which were adopted as the main technique for frequency transform in JPEG2000 standard. Also we used the chaotic system and cat map which has smaller calculation amount than other encryption algorithms and then dramatically decreased calculation amount. This method operates encryption process between quantization and entropy coding for preserving compression ratio of images and uses the subband selection method. Also, suggested encryption method to JPEG2000 progressive transmission. The experiments have been performed with the Proposed methods implemented in software for about 500 images. Consequently, we are sure that the proposed is efficient image encryption methods to acquire the high encryption effect with small amount of encryption. It has been shown that there exits a relation of trade-off between the execution time and the effect of the encryption. It means that the proposed methods can be selectively used according to the application areas.