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。

为了提高图像的加密效率和安全性，提出一种基于指纹密钥的光学双图像加密方法。首先，两幅待加密图像分别经置于输入平面和Gyrator变换域平面的两块指纹随机相位板的调制后，再经1次Gyrator变换，然后将Gyrator变换后的结果合成为一幅复振幅图像。最后，对得到的复振幅图像进行相位截断和振幅截断操作，得到加密图像和两个相位密钥。解密时，指纹、振幅截断得到的相位密钥、混沌系统的初值和控制参数、Gyrator变换参数均可作为解密过程中的密钥。在所提方法中，由于密钥与用户身份关联，加密系统的安全性得以进一步提高。此外，由于无需传输相位板密钥，密钥管理更为便捷。数值模拟结果表明，所提加密方法切实可行，具有较高的安全性和鲁棒性。

提出了一种基于光学柱面衍射的非对称双图像加密方法.首先对两幅灰度图像作离散余弦变换, 得到相应的频谱, 分别保留两幅离散余弦变换频谱的低频数据和任意1/3的高频数据, 并将其中一幅图的低频和任意1/3的高频融合为新的复合频谱, 对其进行柱面衍射后进行相位截断生成振幅和密钥.生成的振幅与第二幅图像的低频数据进行相同的加密过程产生新的振幅与密钥.最后将新生成的振幅与第二幅图的任意1/3的高频数据融合为新的复合频谱, 通过柱面衍射后的相位截断生成密文和新的密钥, 其中密文变成了原图的1/4.对两幅512×512的灰度图像进行加密测试, 结果表明重建图像的质量高, 相关系数值均高于0.97, 峰值信噪比均大于33 dB.基于柱面衍射的光学图像加密克服了传统平面衍射的对称性, 同时柱面衍射的内柱面半径、柱面高度、衍射距离可以作为加密系统的附加密钥, 扩大了密钥空间, 增加了系统的安全性.

为了实现对两幅图像进行同步加密, 降低传输负载并提高密文的抗明文攻击能力, 提出了离散分数阶随机变换与加权像素混沌置乱的双图像加密算法。将2个分阶参数引入到Tent映射中, 设计了新的Tent映射; 根据明文像素值, 构建加权像素直方图模型, 联合位外部密钥, 生成改进的Tent映射的初值; 再利用初值对分数阶Tent映射进行迭代, 输出2组随机序列, 对2幅明文进行位置交叉混淆, 获取2个置乱密文; 基于DWT(discrete wavelet transform)技术, 对2个置乱密文进行稀疏表示; 根据混沌序列, 定义随机循环矩阵, 联合稀疏表示, 获取2个置乱密文对应的测量矩阵。根据随机掩码与调制相位掩码, 建立数据融合模型, 将2个测量矩阵组合为复合矩阵; 基于离散分数阶随机变换, 对复合图像进行扩散, 获取密文。测试数据显示: 与已有的多图像加密方案相比, 该算法的抗明文攻击能力与用户响应值更理想, 密文的NPCR、UACI值分别达到了99.83%、34.57%。该算法具有较高的加密安全性, 能够有效抵御网络中的外来攻击, 确保图像安全传输。

为了实现对两个明文进行同步安全加密,提出了联合离散多参数分数阶角变换与低维映射的 双图像加密算法。基于离散余弦变换(DCT)与Zigzag扫描建立了复合系数矩阵模型,通过反离散余弦 变换(IDCT)将两个明文融合成一幅图像;通过耦合Logistic映射,利用明文像素均值与外部密钥计算 其初始条件值,并迭代该耦合映射,输出2个随机序列;分别对这2个随机序列进行排序,设计位置数 组扰乱机制对复合明文进行置乱;将置乱密文分解为2个新分量, 利用Logistic映射与初始明文分别生成混沌随机与调制相位掩码,将2个新分量融合成临时密文;基于 离散分数角变换构建了新的2D多参数分数阶角变换,设计加密模型并完成图像加密。结果表明,与已有 双图像加密机制相比所提算法的保密性更佳,有更好的抗明文攻击特性。