We propose a new 2-step phase-shifting digital holographic optical encryption technique and analyze tolerance error for this cipher system. 2-step phase-shifting digital holograms 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. Digital hologram with the encrypted information is Fourier transform hologram and is recorded on CCD camera with 256 gray-level quantized intensities. The decryption performance of binary bit data and image data is analyzed by considering error factors. One of the most important errors is quantization error in detecting the digital hologram intensity on CCD. The more the number of quantization error pixels and the variation of gray-level increase, the more the number of error bits increases for decryption. Computer experiments show the results to be carried out encryption and decryption with the proposed method and the graph to analyze the tolerance of the quantization error in the system.
In this paper, we propose a novel optical implementation of a 3DES algorithm based on dual XOR logic operations for a cryptographic system. In the schematic architecture, the optical 3DES system consists of dual XOR logic operations, where XOR logic operation is implemented by using a free-space interconnected optical logic gate method. The main point in the proposed 3DES method is to make a higher secure cryptosystem, which is acquired by encrypting an individual private key separately, and this encrypted private key is used to decrypt the plain text from the cipher text. Schematically, the proposed optical configuration of this cryptosystem can be used for the decryption process as well. The major advantage of this optical method is that vast 2-D data can be processed in parallel very quickly regardless of data size. The proposed scheme can be applied to watermark authentication and can also be applied to the OTP encryption if every different private key is created and used for encryption only once. When a security key has data of $512{\times}256$ pixels in size, our proposed method performs 2,048 DES blocks or 1,024 3DES blocks cipher in this paper. Besides, because the key length is equal to $512{\times}256$ bits, $2^{512{\times}256}$ attempts are required to find the correct key. Numerical simulations show the results to be carried out encryption and decryption successfully with the proposed 3DES algorithm.
We propose an implementation scheme for an optical encryption system with hybrid-pattern random keys. In the encryption process, a pair of random phase keys composed of a white-noise phase key and a structured phase key are positioned in the input plane and Fourier-spectrum plane respectively. The output image is recoverable by digital reconstruction, using the conjugate of the encryption key in the Fourier-spectrum plane. We discuss the system encryption performance when different combinations of phase-key pairs are used. To measure the effectiveness of the proposed method, we calculate the statistical indicators between original and encrypted images. The results are compared to those generated from a classical double random phase encoding. Computer simulations are presented to show the validity of the method.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.13
no.4
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pp.280-285
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2015
Double random phase encryption (DRPE) is one of the well-known optical encryption techniques, and many techniques with DRPE have been developed for information security. However, most of these techniques may not solve the fundamental security problem caused by using fixed phase masks for DRPE. Therefore, in this paper, we propose a key phase mask updating scheme for DRPE to improve its security, where a spatial light modulator (SLM) is used to implement key phase mask updating. In the proposed scheme, updated key data are obtained by using previous image data and the first phase mask used in encryption. The SLM with the updated key is used as the second phase mask for encryption. We provide a detailed description of the method of encryption and decryption for a DRPE system using the proposed key updating scheme, and simulation results are also shown to verify that the proposed key updating scheme can enhance the security of the original DRPE.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.34
no.4C
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pp.380-387
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2009
In this paper, optical image encryption using integral imaging and pixel-scrambling technologies is proposed. In the encryption process, we use pixel scrambling to change the order of subsections into which the cover image is divided, and the utilize the integral imaging scheme to obtain the elemental image from the scrambled image. In order to achieve higher security, we reuse pixel scrambling to the elemental image. In the decryption process, we employ optical integral imaging reconstruction technique and inverse pixel scrambling methode. Computer simulation results prove the feasibility of the proposed method and robustness against data loss and noise.
In this paper, we propose an accumulation encoding scheme based on double random phase encryption (DRPE) for multiple-image transmission. The proposed scheme can be used for a low-complexity DRPE system due to the simple structure of the accumulation encoder and decoder. For accumulation encoding of multiple images, all of the previously encrypted data are added, and hence the accumulation encoding can improve the security of the DRPE-encrypted data. We present a scheme for encryption and decryption for DRPE-based accumulation encoding, and a method for accumulation encoding and decoding. Finally, simulation results verify that the DRPE-based accumulation encoding scheme for multiple images is powerful in terms of data security.
In this paper, we propose a modified optical CBC(Cipher Block Chaining) encryption method using optical XOR logic operations. The proposed method is optically implemented by using dual encoding and a free-space interconnected optical logic gate technique in order to process XOR operations in parallel. Also, we suggest a CBC encryption/decryption optical module which can be fabricated with simple optical architecture. The proposed method makes it possible to encrypt and decrypt vast two-dimensional data very quickly due to the fast optical parallel processing property, and provides more security strength than the conventional electronic CBC algorithm because of the longer security key with the two-dimensional array. Computer simulations show that the proposed method is very effective in CBC encryption processing and can be applied to even ECB(Electronic Code Book) mode and CFB(Cipher Feedback Block) mode.
A camouflaged encryption scheme based on Hadamard matrix and ghost imaging is proposed. In the process of the encryption, an orthogonal matrix is used as the projection pattern of ghost imaging to improve the definition of the reconstructed images. The ciphertext of the secret image is constrained to the camouflaged image. The key of the camouflaged image is obtained by the method of sparse decomposition by principal component orthogonal basis and the constrained ciphertext. The information of the secret image is hidden into the information of the camouflaged image which can improve the security of the system. In the decryption process, the authorized user needs to extract the key of the secret image according to the obtained random sequences. The real encrypted information can be obtained. Otherwise, the obtained image is the camouflaged image. In order to verify the feasibility, security and robustness of the encryption system, binary images and gray-scale images are selected for simulation and experiment. The results show that the proposed encryption system simplifies the calculation process, and also improves the definition of the reconstructed images and the security of the encryption system.
An image encryption scheme based on the quick response (QR) code as a data container has aroused wide interest due to the lossless recovery of the decrypted image. In this paper, we apply this method to multi-image encryption. However, since the decrypted image is affected by crosstalk noise, the number of multi-image encryptions is severely limited. To solve this problem, we analyzed the performance of QR code as a data container, and processed the decrypted QR code using the proposed method, so that the number of multi-image encryptions is effectively increased. Finally, we implemented a large image (256 × 256) encryption and decryption.
We propose an encryption method using visual cryptography and virtual phase images. In the encryption process, the original image is shared by virtual images and the decryption key image. We multiply the virtual phase images with each complex image, which has the constant value of its sum after performing the phase modulation of the virtual images and the decryption key. The encryption cards are made by Fourier transforming the multiplied images. It is possible to protect information about the original image because the cards do not have any information from the original image. To reconstruct the original image, all the encryption cards are placed on each path of a Mach-Zehnder interferometer and then the lights passing through them are summed. Since the summed image is inverse Fourier transformed by a Fourier lens, the phase image is multiplied with the decryption key and the output image is obtained in the form of intensity on the CCD plane. Computer simulations show a good performance of the pro-posed optical security system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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