본 논문에서는 원 영상의 컴퓨터 생성 홀로그램(computer generated hologram; CGH) 패턴을 위상 변조한 후, 위상 부호화한 무작위 키 영상들의 프레넬 회절(Fresnel difftaction) 위상 패턴과 곱하여 암호화함으로써 외부 교란이나 절단에 강하고, 암호화 수준이 높은 광 암호화 방법을 제안하였다. 암호화시 원 영상의 이진 CGH패턴을 위상 변조한 후, 이를 위상 키 영상들의 프레넬 회절 공액 위상정보와 곱하며, 복호화시 암호화 영상에 위상 키 영상들의 프레넬 회절 위상 정보를 다시 곱한 후 푸리에 변화시켜 원 영상 정보를 얻는다. 암호화 영상은 CGH 패턴 특성을 가지므로, 절단이나 외부 잡음에 강하며 프레넬 회절 정보를 이용하여 암호화함으로 높은 암호화 수준을 가진다. 컴퓨터 모의 실험을 통해 제안한 방법의 타당성을 확인하였으며 절단과 잡음에 대한 영향을 분석하였고, 위상 변조 특성이 있는 LCD를 사용하여 광학적으로 구현하였다.
In this paper, we propose a high-level optical encryption system, which is tolerant with noises and cropping, by encrypting the phase-encoded CGH pattern of original image with the phase-encoded Fresnel diffraction pattern of random key images. For encryption, the phase-encoded CGH pattern of original image is multiplied by conjugate components which are the phase-encoded Fresnel diffraction patterns of random key images. The original information can be reconstructed by multiplying encrypted image by phase-encoded Fresnel diffraction pattern of random key images and performing Fourier transform of the multiplication result. The proposed system is robust to noises and cropping due to characteristics of CGH pattern and can guarantee high-level encryption by using Fresnel diffraction information. We verified the validity of proposed system by computer simulations, numerical analysis of noises and cropping effect and optical experiment.
