TY - BOOK AU - Zakaria Elsayed Abdelhamid Ahmed, AU - Yasser Attia Attia AU - Rania Mohammed Abdelazeem AU - Mostafa Ahmed ALY Agour AU - Twafik Abelhamid Khattab TI - Development of novel triple-mode approach for security authentication of valuable documents using holograms printed with photochromic inks U1 - 541.35 PY - 2025/// KW - Photochemistry KW - الكيمياء الضوئية KW - Hologram KW - CGH KW - valuable documents KW - encryption KW - photochromic ink KW - VSC KW - الهولوجرام KW - التشفير N1 - Thesis (Ph.D.)-Cairo University, 2025; Bibliography: pages 100-127; Issues also as CD N2 - We present a novel approach for securing valuable documents using a complementary approach based on the encryption of computer-generated holograms (CGHs) printed by self-healing hydrogel adhesives photochromic ink. First step: The proposed approach utilizes the well- known iterative Fourier transform algorithm (IFTA) to generate a phase-only CGH for valuable digital and/or physical documents. The generated CGH is then secured by binary phase randomization, which is implemented using the symmetric encryption technique, exclusive OR (XOR). The reconstruction process for the calculated secured CGHs varied slightly depending on whether the documents were digital or physical. For digital documents, reconstruction was performed using a symmetric decryption key followed by an inverse Fourier transform (IFFT). On the other hand, the reconstruction of the physical document involved two additional processes: printing and scanning. Also, constructed experimental setups used the phase-only spatial light modulator (SLM) to reconstruct the calculated CGHs optically. To evaluate the quality of the digital reconstruction, the speckle signal-to-noise ratio (SSNR) was estimated for both printed grayscale and binary CGHs. The security analysis of the XOR-encrypted CGH was v quantitatively evaluated to ensure the level of protection against various cryptographic attacks such as plaintext and brute-force attacks. The results revealed that the combination of phase CGHs and the XOR encryption/decryption provides robust cryptographic protection for valuable documents, benefiting document security and anti-counterfeiting. The current study establishes a new developed ink`s paste contain a strontium aluminate-based phosphorescent pigment (SrAl₂O₄:Er³⁺,Dy³⁺). The recently developed paste composition enables the excitation by visible light wavelengths range to generate strong luminescence compared to standard UV-excitation emission ink. The ink achieves strong fluorescence emission at 661 nm that results in 99.67% intensity which creates a white emission color that enhances document security capabilities. The ink operates more efficiently under visible light since its emission property surpasses that of conventional UV-excited pigment. The ink paste included a binder and dispersant and thickener that were used to affect the required viscosity levels while ink paste concentrations between 2% and 3% were adjusted and viscosity was optimized for stamping needs. The investigation confirms that an integration of photochromic ink with CGH encryption mechanics produces additional document defense mechanisms. The distinctive physical characteristics of this ink provide a successful method to prevent counterfeiting which can detected under UV and visible light illumination. The controlled luminescence features of this ink generate novel opportunities to protect and verify documents through covert security features and add physical security layer for CGH protection.; نقدم طريقة جديدة لتأمين المستندات ذات القيمة باستخدام منهج تكاملي يعتمد على تشفير الصور المجسمة التي يتم إنشاؤها بواسطة الحاسوب (CGHs) ثم طباعتها بواسطة الحبر غير المرئي المتغير بصرياً للمواد اللاصقة للهلام المائي ذاتية التجانس. الخطوة الأولى: استخدم في الطريقة المقترحة خوارزمية تحويل فورييه التكرارية المعروفة (IFTA) لإنشاء CGH (المستخدم فيه الطور فقط ) للوثائق الرقمية و/أو المادية القيمة. ثم يتم تأمين CGH الذي تم إنشاؤه عن طريق التوزيع العشوائي للطور الثنائي، والذي يتم تنفيذه باستخدام تقنية التشفير المتماثل، الحصري OR (XOR). تختلف خطوات عملية إعادة البناء لـ CGHs المؤمن المنشأ بالحاسوب اختلافًا طفيفًا اعتمادًا على ما إذا كانت الوثائق رقمية أو مادية. بالنسبة للمستندات الرقمية، تم إجراء إعادة البناء باستخدام مفتاح فك تشفير متماثل متبوعاً بتحويل فورييه العكسي (IFFT). من ناحية أخرى، تضمنت إعادة بناء المستند المادي عمليتين إضافيتين: الطباعة والمسح الضوئي. كما تم بناء الإعداد التجريبي باستخدام معدل الضوء المكاني للطور فقط (SLM) لإعادة بناء CGHs المحسوبة بصريا. ولتقييم جودة إعادة البناء الرقمي، تم قياس جودة إعادة البناء والضوضاء (SSNR) لكل من التدرج الرمادي المطبوع الثنائي للهولوغرام المنشأ بواسطة الحاسوب CGH. كما تم تقييم التحليل الأمني لـ CGH المشفر بـ XOR كميًاً لضمان مستوى الحماية ضد هجمات التشفير المختلفة مثل هجمات القاموس والقوة الغاشمة. كشفت النتائج أن الجمع بين CGHsالطوري وتشفير/فك تشفير XOR يوفر حماية تشفير قوية للمستندات الهامة، مما يفيد أمن المستندات ومكافحة التزوير.كما أثبتت الدراسة الحالية أن عجينة الحبر المُطوّرة حديثًا تحتوي على صبغة فسفورية تدخل في تركيبها وهي ألوميناتالسترونشيوم (SrAl₂O₄:Er³⁺,Dy³⁺). تُمكّن تركيبة الحبر المُطوّرة من إتاحة نطاق أخر للإثارة بموجات الضوء المرئي لتوليد لمعان قوي مقارنةً بالصبغة التي تحدث الإثارة بالأشعة فوق البنفسجية فقط. يُحقق الحبر المطور انبعاثًا قويًا للفلورسنت عند 661 نانومتر، مما ينتج عنه كثافة 99.67%، مما يُنتج لونًا أبيضًا يُعزز قدرات تأمين المستندات. يعمل الحبر بكفاءة أكبر تحت الضوء المرئي نظرًا لأن خاصية انبعاثه تتجاوز خاصية الصبغة التقليدية المُثارة بالأشعة فوق البنفسجية التقليدية. تحتوي عجينة الحبر على مادة رابطة ومشتتًا ومُكثّفًا، استُخدمت للتحكم في مستويات اللزوجة المطلوبة، بينما تم ضبط تركيزات معجون الحبر بين 2% و3%، وتم تحسين اللزوجة لتلبية احتياجات الختم. يؤكد البحث أن دمج الحبر الفوتوكروميّ مع آليات تشفير CGH يُنتج آليات حماية إضافية للوثائق. تُوفر الخصائص الفيزيائية المميزة لهذا الحبر طريقةً ناجحةً لمنع التزوير، حيث يُمكن اكتشافه تحت الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي. تُتيح خصائص اللمعان المُتحكّم بها لهذا الحبر فرصًا جديدةً لحماية الوثائق والتحقق منها من خلال ميزات أمان خفية، كما تُضيف طبقة أمان مادية لحماية CGH ER -