We propose a method generating elemental images for the integral imaging using 4-step phaseshifting digital holography. Phase shifting digital holography is a way recording the digital hologram by changing the phase of the reference beam and extracting the complex field of the object beam. Since all 3D information is captured by phase-shifting digital holography, the elemental images for any specifications of the lens array can be generated from single phase-shifting digital holography. In experiment, phase-shifting is achieved by rotating half- and quarter- wave plates and the resultant interference patterns are captured by a $3272{\times}2469$ pixel CCD camera with $27{\mu}m{\times}27{\mu}m$ pixel size.
In this paper, double encryption technique of binary image using random phase mask and 2-step phase-shifting digital holography is proposed. After phase modulating of binary image, firstly, random phase mask to be used as key image is generated through the XOR operation with the binary phase image. And the first encrypted image is encrypted again through the fresnel transform and 2-step phase-shifting digital holography. In the decryption, simple arithmetic operation and inverse Fresnel transform are used to get the first decryption image, and second decryption image is generated through XOR operation between first decryption image and key image. Finally, the original binary image is recovered through phase modulation.
보안 시스템에서 2-단계 위상 천이 홀로그래피를 이용하여 이진 정보 광 암호화 기법을 제안하였다. 위상 천이 디지털 간섭계는 CCD 카메라를 이용하여 위상과 크기 정보를 기록할 수 있는 기법이다. 2-단계 위상 천이는 0과 ${\pi}/2$의 위상 천이 각을 갖도록 PZT 거울을 움직여서 구현하였다. 이진 정보와 암호키는 랜덤 코드와 랜덤 위상으로 표현하였고, 디지털 홀로그램은 푸리에변환 홀로그램으로 간섭무늬는 CCD를 이용하여 256 레벨의 양자화 된 광세기로 획득되었다. 데이터 복원 시 DC 성분 제거 방법을 사용하였다. 컴퓨터 모의실험을 통하여 데이터 복원과 양자화 과정에서의 양자화 레벨 변화량과 디지털 홀로그램 간섭무늬의 오차 픽셀수에 따른 오차 분석을 수행하였다. 이 결과를 이용하여 정보의 광학적 암호화에 적용이 가능함을 확인하였다.
Li, Jun;Pan, Yang Yang;Li, Jiao sheng;Li, Rong;Zheng, Tao
Journal of the Optical Society of Korea
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제18권3호
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pp.230-235
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2014
Two-step quadrature phase-shifting digital holography based on the calculated intensity of a reference wave is proposed. In the Mach-Zehnder interferometer (MZI) architecture, the method only records two quadrature-phase holograms, without reference-wave intensity or object-wave intensity measurement, to perform object recoding and reconstruction. When the reference-wave intensity is calculated from the 2D correlation coefficient (CC) method that we presented, the clear reconstruction image can be obtained by some specific algorithm. Its feasibility and validity were verified by a series of experiments with 2D objects and 3D objects. The presented method will be widely used in real-time or dynamic digital holography applications.
We propose a method synthesizing elemental images and sub-images for the integral imaging using phase-shifting digital holography. From acquired single 4-step phase-shifting digital holography, we can generate elemental images and sub-images for any lens array specifications.
In this paper, we propose a new dual optical encryption method for binary data and secret key based on 2-step phase-shifting digital holography for a cryptographic system. Schematically, the proposed optical setup contains two Mach-Zehnder type interferometers. The inner interferometer is used for encrypting the secret key with the common key, while the outer interferometer is used for encrypting the binary data with the same secret key. 2-step phase-shifting digital holograms, which result in the encrypted data, are acquired by moving the PZT mirror with phase step of 0 or ${\pi}/2$ in the reference beam path of the Mach-Zehnder type interferometer. The digital hologram with the encrypted information is a Fourier transform hologram and is recorded on CCD with 256 gray level quantized intensities. Computer experiments show the results to be encryption and decryption carried out with the proposed method. The decryption of binary secret key image and data image is performed successfully.
A new optical one-time password (OTP) authentication method using digital holography is proposed, which enhances security strength in the authentication system. A challenge-response optical OTP algorithm based on two-factor authentication is presented using two-step phase-shifting digital holography, and two-way authentication is also performed using challenge-response handshake in both directions. Identification (ID), password (PW), and OTP are encrypted with a shared key by applying phase-shifting digital holography, and these encrypted pieces of information are verified by each party by means of the shared key. The encrypted digital holograms are obtained by Fourier-transform holography and are recorded on a CCD with 256 quantized gray-level intensities. Because the intensity pattern of such an encrypted digital hologram is distributed randomly, it guards against a replay attack and results in higher security level. The proposed method has advantages, in that it does not require a time-synchronized OTP, and can be applied to various authentication applications. Computer experiments show that the proposed method is feasible for high-security OTP authentication.
A new secret-key-sharing cryptosystem using optical phase-shifting digital holography is proposed. The proposed secret-key-sharing algorithm is based on the Diffie-Hellman key-exchange protocol, which is modified to an optical cipher system implemented by a two-step quadrature phase-shifting digital holographic encryption method using orthogonal polarization. Two unknown users' private keys are encrypted by two-step phase-shifting digital holography and are changed into three digital-hologram ciphers, which are stored by computer and are opened to a public communication network for secret-key-sharing. Two-step phase-shifting digital holograms are acquired by applying a phase step of 0 or ${\pi}/2$ in the reference beam's path. The encrypted digital hologram in the optical setup is a Fourier-transform hologram, and is recorded on CCDs with 256 quantized gray-level intensities. The digital hologram shows an analog-type noise-like randomized cipher with a two-dimensional array, which has a stronger security level than conventional electronic cryptography, due to the complexity of optical encryption, and protects against the possibility of a replay attack. Decryption with three encrypted digital holograms generates the same shared secret key for each user. Schematically, the proposed optical configuration has the advantage of producing a kind of double-key encryption, which can enhance security strength compared to the conventional Diffie-Hellman key-exchange protocol. Another advantage of the proposed secret-key-sharing cryptosystem is that it is free to change each user's private key in generating the public keys at any time. The proposed method is very effective cryptography when applied to a secret-key-exchange cryptosystem with high security strength.
In this paper, we implemented a hierarchical encryption system using two-step phase-shifting digital holography(PSDH) technology based on XOR and scramble operations. The proposed encryption system is a system that authenticates access through the issuance of an encryption key for access to individual laboratories, department offices, and universities. In the encryption process, we proposed a double encryption method using XOR and scramble operation with digital technology and two-step phase-shifting digital holography with optical technology. In the two-step PSDH process, an new method of determining the reference wave intensity without measuring it by using random common object image gererated from digital encryption process was also proposed. In the decryption process, the process is performed in the reverse order of encryption process. And only when the various key information used in the encryption process is correct, the encrypted information can be decrypted, so that the user can access the desired place. That is, there is a feature that can hierarchically control the space that can be accessed according to the type of key issued in the proposed encryption system. Through the computer simulation, the feasibility of the proposed hierarchical encryption system was confirmed.
We propose a new technique for the optical encryption of gray-level optical images digitized into 8-bits binary data by ASCII encoding followed by QPSK modulation. We made an encrypted digital hologram with a security key by using 2-step phase-shifting digital holography, and the encrypted digital hologram is recorded on a CCD camera with 256 gray-level quantized intensities. With these encrypted digital holograms, the phase values are reconstructed by the same security key and are decrypted into the original gray-level optical image by demodulation and decoding. Simulation results show that the proposed method can be used for cryptosystems and security systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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