级联双相位密码（CDPE）系统是一种包含两个纯相位板（密文板和密钥板）的重要光学密码系统，为了提升该系统的加密效率，提出一种双图像加密方法。加密时，将密钥板的轴向距离作为控制参数，提出一种新的迭代加密算法，该算法可将两幅明文图像加密至同一个密文板中，将传统的CDPE系统的加密效率提升了1倍。解密时，当密钥板分别处于两个设定的轴向位置时，可以在输出平面得到两幅不同的明文图像。采用数值仿真和实验验证了所提方法的有效性，并研究了密钥板两个位置之间的距离对解密结果的影响。对所提方法安全性的分析表明，所提方法对于暴力破解和选择明文攻击均具有稳健性。此外，所提方法可方便地推广至多图像加密，因此CDPE系统的加密效率可以得到进一步提升。

为了简化加密系统光学结构以及提高安全性，本文利用相位板抽取方法提出了一种基于衍射成像模型的光学加密方法。该方法在光路中放置三个随机相位板，在输出平面上利用CCD 记录衍射光强分布作为密文。在加密时，每次均抽取出其中一个随机相位板，由另外两个随机相位板进行光学加密，一共记录三幅衍射光强分布。解密过程采用数字方法，利用相位恢复迭代算法即可由密文和密钥恢复原始图像。该光学加密方法在加密过程中不需要移动光学器件，只需记录光强分布作为密文，因而便于光学实现。仿真实验表明该光学加密方法可以实现灰度图像的加密，具有多重加密密钥，安全性较高。同时，该加密方法具有一定的抗噪声和剪切攻击的能力，因而该方法可以用于传输环境比较恶劣的条件下。

为了避免使用复数来密文记录和传输彩色图像, 提出一种基于附加密钥复用的彩色图像加密方法。先把彩色图像分成三基色分量: 红、绿、兰; 选取3个独立的附加密钥分别对这3个分量使用改进的光学联合相关变换法加密, 得到3个联合功率谱。把这3个联合功率谱进行叠加, 得到的复合联合功率谱即加密结果, 其包含了原始彩色图像的全部信息。解密时, 使用加密时所用的3个附加密钥分别对此复合联合功率谱进行解密, 即可正确地重建原始图像的红、绿、蓝分量, 进而恢复出原始图像。计算机仿真结果表明, 本方法可以将一幅原始彩色图像隐藏于单幅强度图像之中。由于记录强度图像无需参考光波, 因此本方法在加密过程中成功地避免了干涉装置, 降低了对加密环境的要求。此外, 相比于其他彩色图像隐藏方法需要加密至复数密文之中, 本方法的密文大小仅为其二分之一, 加密效率提高了一倍。

基于位置和波长参量的并行复用,提出一种高加密容量的光学干涉多图像加密系统.加密时，待加密图像分为两组，每组均利用位置复用技术解析地加密到两个纯相位板中,将所获取的四个相位板再经波长复用技术融合到两个光学相位元件中.加密过程采用数字技术，无需使用迭代算法，而解密过程既可以采用数字技术也可以采用纯光学方法.实验中利用波长与位置的并行复用及相关系数对系统的加密容量进行评估，同时研究了系统对于噪音攻击和剪切攻击的稳健性.结果表明：加密容量较已有方法有较大提高；对于噪音攻击的稳健性较强，但是对于剪切攻击的稳健性较弱.

提出一种新的虚拟光学加密方法，该方法分3个步骤将两幅图像隐藏于3个随机相位板中。将两幅图像分别作为相位和幅度信息隐藏于一个复数场中，利用随机相位板作为参考光，并采用数字全息术将该复数场转换成平稳随机白噪声，利用干涉加密原理进一步将此白噪声储存于2个随机相位板中，从而将两幅图像信息隐藏于3个纯随机相位板中。该方法原理简单，无需进行迭代操作。计算机模拟结果显示：任何一个密钥错误，均无法得到原始图像的任何信息。同时，解密过程对系统中距离及波长等参数非常敏感，较大地提升了系统的安全性。

在一种改进的光学联合变换相关加密系统中，将附加密钥改为圆形并提出了基于附加密钥旋转复用而实现多幅二值图像加密的方法。加密时，对于不同的待加密的图像，将附加密钥旋转至不同的角度，生成相应的联合功率谱。将这些得到的联合功率谱进行叠加，得到的复合联合功率谱即为最终的密文。解密时，将附加密钥旋转至加密时所处于的对应角度，对复合联合功率谱进行解密，即得到相应的解密结果。理论分析和计算机模拟结果表明，解密结果对附加密钥的旋转角度非常敏感，因而该旋转角度可作为一个有效的参数来实现多图像加密。同时，也分析了加密图像的数量对于解密结果的影响。

提出了一种基于光波非相干叠加原理的光学加密系统。该光学加密系统采用将图像信息隐藏于三个随机相位板中，其中一个随机相位板使用计算机生成，另外两个通过相位恢复方法得到。解密时，使用不同波长的光波照射由这三个随机相位板构成的两组随机相位板，并通过分束镜将两个衍射场进行非相干叠加，叠加后干涉场的强度即为原始图像，可以采用 CCD等图像传感器件直接记录。本方法不但系统对于暴力攻击具有鲁棒性，也消除了先前提出的基于干涉原理光学加密方法存在的“轮廓像”问题，具有较高的安全性。计算机模拟结果证实了本方法的有效性。

将光学中的干涉与衍射原理相结合，提出了一种新的光学加密系统。该光学加密系统将图像信息隐藏于两个相位板(POM)及一个振幅板(AOM)中，其中振幅板使用计算机随机生成，两个相位板则通过解析方法得到。解密时，使用相干光照射两个相位板，并通过分束镜使二者的衍射光场进行相干叠加，此干涉场被振幅板调制，再经衍射一段距离后所得衍射场强度即为原始图像，此图像可以采用CCD等图像传感器件直接记录。本方法不但消除了先前提出的基于干涉原理加密方法存在的“轮廓像”问题，也对部分密钥泄露攻击具有很强的稳健性，具有较高的安全性。此外，本方法原理简单，加密过程无需迭代，解密系统易于物理实现。计算机模拟结果证实了本方法的有效性。

提出了一种虚拟光学加密系统。该光学加密系统采用了同轴全息技术的基本架构，将被加密图像作为被记录物体，而在参考光波及干涉场光路中分别引入两个独立的随机相位板,全息面上的输出即为加密结果，这两个随机相位板即为加密及解密所用密钥。理论分析表明，在恰当设置物光波与参考光波衍射场比例的情况下，任意一灰度图像均可被加密为平稳的复随机白噪声，可以抵御盲反卷积攻击。采用计算机模拟，证实了该系统的加密效果及对抗暴力攻击的能力。研究了解密时附加参数及噪音攻击对解密结果的影响，结果表明本系统抗噪音攻击能力一般，但对附加参数有极高的敏感性。

提出了一种在相移数字全息中提取相移角的方法.该方法通过在相移数字全息中引入随机相位板对物光波的相位进行调制，使得物光波在全息面上的相位分布成为近似理想的随机分布，进而根据这种随机分布的统计性质对相移角进行提取.计算机模拟结果表明，该方法提取出的相移角与设定的相移角之间的相对误差小于千分之一.同时，经过对比采用随机相位板和不采用随机相位板的计算结果发现，物体衍射光波在全息面上的相位分布具有一定的相关性.