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。

为了提高可见光和红外图像融合效果,采用支持度变换的可见光与红外图像融合算法,首先对可见光和红外图像进行支持度变换,低频系数采用局部能量比例调制加权的方法进行融合,高频系数采用局部方差比例加权的方法进行融合,最后通过重构算法得到融合图像,并由理论分析得到融合图像的性能指标数据.结果表明,该算法同小波算法、Contourlet变换算法以及文献算法相比较,在图像细节信息、包含的信息量以及清晰度上都得到显著提高,达到了预期效果.

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。

提出一种在四步相移数字全息中消除随机相移误差及CCD噪声的方法。通过多次重复四步相移数字全息的实验过程,使得每一步的相移都有多幅全息图像与之对应,把每一步对应的多幅全息图像进行数学平均就会得到4幅全息均值图像。理论分析表明,使用这4幅全息均值图像进行数字全息的重建,可以得到精确的物光波的分布,有效地消除随机相移误差及CCD噪声的影响。计算机模拟结果表明：该方法有助于提高数字全息重建光场质量。

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。

通过对双随机相位编码光学加密系统中空域的随机相位模板进行置换，提出采用随机振幅 -相位模板对图像进行加密的新方法。理论分析表明，当随机振幅板为零均值白噪声且与频域相位板统计独立时，被加密图像的自相关函数为二维冲击函数，表明原始图像被加密为平稳的复随机白噪声，因而可以抵御盲反卷积攻击。采用计算机进行模拟，证实了所提方法的有效性。最后讨论了该方法相对于双随机相位编码系统的优越性：对空域密钥的统计学要求更低、在频域密钥泄露情况下系统鲁棒性更强。但是，由于物理上不存在幅度为负值的光波，因此该系统只能使用数字虚拟的方法来实现。

相移数字全息中的相移准确性决定了重建结果的质量，本文提出了在二步相移数字全息中实现准确相移的方法.该方法使用数字电压源开环控制普通的压电陶瓷微位移器，通过连续以微小的间隔来改变施加在压电陶瓷微位移器上的电压，可以获得一系列对应于不同相移角的全息图像，进而可以利用这些全息图像重建出来物光波在全息面上的强度分布.实验中采用已被CCD直接记录的物光波在全息面上的强度分布作为标准来评价前面重建结果的质量，计算了这些重建结果和评价标准之间的相关系数，结果表明相关系数达到最大时对应的全息图具有准确的相移角π/2.实验中比较了使用所确定准确相移角和理论相移角分别重建出来物光波的质量，计算机模拟和实验的结果证实了该方法的有效性.