직교성을 이용한 계층적 영상 암호화 = Hierarchical Image Encryption System Using Orthogonal Method

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In recent years, a hierarchical security architecture has been widely studied because it can efficiently protect information by allowing an authorized user access to the level of information. However, the conventional hierarchical decryption methods require several decryption keys for the high level information. In this paper, we propose a hierarchical image encryption using random phase masks and Walsh code having orthogonal characteristics. To decrypt the hierarchical level images by only one decryption key, we combine Walsh code into the hierarchical level system. For encryption process, we first perform a Fourier transform for the multiplication results of the original image and the random phase mask, and then expand the transformed pattern to be the same size and shape of Walsh code. The expanded pattern is finally encrypted by multiplying with the Walsh code image and the binary phase mask. We generate several encryption images as the same encryption process. The reconstruction image is detected on a CCD plane by a despread process and Fourier transform for the multiplication result of encryption image and hierarchical decryption keys which are generated by Walsh code and binary random phase image. Computer simulations demonstrate that the proposed technique can decrypt hierarchical information by using only one level decryption key image and it has a good robustness to the data loss such as random cropping.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 직교성의 특성을 가진 Walsh code 영상과 무작위 위상 영상을 이용하여 계층적인 영상의 암호화 및 복호화로 영상 정보의 수준에 따른 효율적인 정보보호와, 암호화의 수준을 향상시키는 방법을 제안하였다. 제안한 암호화 과정은 각각의 원 영상과 무작위 위상 영상을 곱한 영상을 푸리에 변환 후, Walsh code 영상과 이진 무작위 위상영상을 곱한 영상에 확산시켜 암호화한다. 복호화 키는 암호화 과정에 사용된 Walsh code 영상을 정보의 수준에 따라 더함으로써 계층적인 복호화 키를 생성한다. 그러므로 하나의 복호화 키로도 정보 보호의 수준에 따라 각 암호화 영상을 복호화할 수 있다. 또한 이진 무작위 위상과 무작위 위상 영상은 암호화 영상을 백색 잡음의 패턴과 유사하여 암호화 수준이 높은 장점을 가진다. 컴퓨터 실험과 고찰을 통하여 암호화의 적합함을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

1 "Robust transparent image watermarking system with spatial mechnisms" 50 : 107-116, 2000.

2 "Robust image watermarking in the spatial domain" 66 (66): 384-403, 1998.

3 "Random phase encoding for optical security" 35 (35): 2464-2469, 1996.

4 "Optolectronic information encryption with phase-shifting interferometry" 39 (39): 2313-2320, 2000.

5 "Optical security system whth Fourier plan encoding" 37 (37): 6247-6255, 1998.

6 "Optical image encryption based on input plane and Fourier plane random encoding" 20 (20): 767-769, 1995.

7 "Introduction to Fourier Optics, 2nd ed" McGraw-Hill 1996.

8 "Information hiding technique with double phase encoding" 41 (41): 5462-5470, 2002.

9 "Encrypted optical memory using double-random phase encoding" 36 (36): 1054-1058, 1997.

10 "Digital Image Processing, 2nd ed" Prentice-Hall 2002.

11 "Design of caseaded phase Keys for a hierarchical security system" 41 (41): 6128-6314, 2002.

12 "2-D Walsh coding for robust digital image watermarking" 302-305, 2004.