Double Random Phase Encoding Method with a Poisson-Multinomial Distribution

Abstract

In this research, a new approach is proposed for authenticating digital color image where a new technique, Poisson-Multinomial Distribution (PMD) is introduced for integrating with Double Random Encryption method. The main goal of this study is to reduce the complexity of the application and propose a simplified way for applying the PCI scheme on three channels simultaneously. Getting the stationary white noise after applying DRPE on three channels individually and then applying PMD based PCI on the encrypted 3D image, the final output will be hard to break for an attacker. Unlike the previous system, the new scheme works precisely with the original digital RGB image. At first, the system encrypts those three channels of the image individually with DRPE method and the amplitude part of the encrypted image is photon counted using PMD. At last to obtain the compressed optimal result, a probability density function is used. On the authentication part, the reference digital image is encrypted by the same method and then both of the encrypted images are compared with a statistical nonlinear correlation method. The experiments say that, this proposed Poisson-multinomial distribution based method is proven to be a good and simplified one that can be used to encrypt digital color images and in addition even if the number of photons is really low, this new system can perfectly differentiate between true class and false class image.|본 연구에서는 포아송-다항 분포 (PMD) 기반 광자 계수 이미징 (PCI) 및 이중 랜덤 위상 부호화 (DRPE) 방식을 이용하는 새로운 컬러영상 인증 방법을 제안한다. 제안한 방법에서는 컬러영상의 효과적 인증을 위하여 우선 참조컬러영상에 기존의 DRPE을 적용하여 암호화된 영상 값을 생성한다. 이렇게 암호화된 영상에 새로운 방식의 PMD 기반 PCI기법을 적용하여 공격자가 해독하기 어려운 패턴의 암호화된 영상 값을 출력한다. 기존 DRPE시스템과 달리, 본 논문에서 제안한 인증방식은 RGB의 컬러영상을 단 한번의 DRPE 계산을 통하여 효율적으로 암호화할 수 있다는 것을 특징으로 한다. 마지막으로 제안한 새로운 암호기법으로부터 획득한 참조결과영상과 입력결과영상사이의 비선형 상관계수 값을 계산하여 효과적으로 컬러영상을 인증할 수 있음을 컴퓨터 실험결과를 통하여 입증한다.