分析联合变换相关器(JTC)光学加密系统解密图像噪音大、质量差的原因，提出一种非线性JTC 光学加密系统。将JTC 加密图像除以密钥功率谱作为新加密图像。一方面，新加密图像能够消除密钥傅里叶谱振幅分布不均匀引起的噪音，提高解密图像质量。仿真结果表明，Lena 图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数可由0.4104增加到0.7190，均方根(RMS)从0.8154减小到0.7089。二值文本图像的消噪音解密图像和原始图像的相关系数由0.8458 增加到0.9785，RMS 从0.6887 减小到0.4583；另一方面，新加密图像能抵御唯密文攻击(COA)算法的攻击，仿真结果表明，利用COA 算法能从JTC 加密图像恢复出高质量的原始图像信息，但不能从新加密图像恢复出任何原始图像信息，有效提高JTC加密系统的安全性。

针对超大视场红外凝视成像系统用于目标检测时存在的背景复杂、杂波干扰多、目标信息少等问题, 提出了基于空时域融合处理的目标检测方法。该方法在空域部分优化设计Robinson算子, 完成单帧图像的目标初始检测; 然后结合超大视场成像特性, 利用基于天地线检测的图像区域自动划分和空域虚警抑制方法, 有效滤除非目标检测区中的疑似目标。在时域部分则兼顾目标时域特征, 采用基于时域多特征约束的邻域判决法对真实目标进行时域确认。开展了月空背景下的空中目标检测试验, 验证了本文算法的有效性。试验表明: 经空域部分处理后, 原始图像中的背景杂波干扰大大减少, 目标局部信噪比提高了1.3倍以上, 而且疑似目标数目减少了70%; 经时域部分处理后, 可成功检测出红外弱小目标, 并输出其轨迹, 检测概率在95%以上, 而虚警率不足1.5%, 最低目标检测信噪比为2.86。实验表明: 本文方法适用于超大视场图像的红外弱小目标检测, 对地物背景、恒亮孤立点源、瞬时强噪声等干扰有较强的抑制能力, 对点状运动目标有良好的检测效能。

为了减少加密系统所用模板数, 简化隐藏图像对解密过程的影响, 采用球面波照明研究了基于傅里叶变换全息的多图像加密隐藏方法, 并进行了加密、加密图像隐藏和解密的理论分析和数值模拟, 加密图像和原始图像间的相关系数趋于0, 宿主图像和加密图像的叠加系数ρ<0.3时, 宿主图像和隐藏图像的相关系数趋于1, 解密图像和原始图像间的相关系数趋于1。结果表明, 该加密隐藏方法的加密、解密和隐藏效果良好。

为比较光学图像加密中随机模板的特性，分别利用随机相位模板和随机振幅模板对几种典型的光学图像加密系统进行了光学图像加密的数值模拟和加密效果分析。模拟结果表明，将随机振幅模板用于基于光学傅里叶变换的双随机模板图像加密系统时，原始图像和加密图像的相关系数大于05，不能有效加密原始图。但将其用于基于菲涅耳变换全息的光学图像加密系统时，原始图像和加密图像的相关系数趋于0，可获得与使用随机相位模板时非常接近的加密效果。