近些年随着信息技术的飞速发展,信息在网络上无障碍地传输,信息安全隐患亦越来越多,如信息的非法窃取、篡改和传播等。图像作为重要的信息载体之一,在传播过程中存在着很多的安全风险。近年来由于光学系统具有参数可选自由度高、鲁棒性高,在图像加密领域具有非常可观的应用前景,越来越多的光学图像加密方案被广大学者们提出。本文提出了计算全息图的快速生成算法以及基于计算全息图的图像加密和验证算法。主要内容包含:1、提出了基于查找表的计算全息图快速生成算法。首先,计算不同深度平面中心点处的菲涅尔波带片的径向线值,将不同深度平面的径向线值组成查找表;其次对生成的查找表使用模块化主成分分析方法进行降维压缩和存储;在生成计算全息图时,每一行的径向线值通过圆的对称性获取到该行对应深度平面中心点的菲涅尔波带片,将不同深度平面中心点处的菲涅尔波带片通过平移,和对应点处的强度值相乘并累加得到计算全息图。2、提出了基于纯相位全息图的多图像加密验证算法。首先,将生成的复数全息图通过双向误差扩散生成纯相位全息图,其次随机地从纯相位全息图中获取固定数目的采样点,将多组采样数据嵌入到一个随机相位掩码中,最后通过Logistic混沌映射加密得到最终的密文图像。该算法可以在不恢复出原始图像相关信息的情况下通过计算解密图像与原始图像的非线性相关峰值对原始图像进行验证,对闭塞攻击和噪声攻击具有很强的抵抗能力。3、提出了基于混沌和纯相位全息图的彩色图像加密算法。首先,采用分块计算全息图的思想将彩色图像的红、绿、蓝分量分割成图像块,分别在不同衍射距离下使用参考光进行干涉得到全息图,并通过误差扩散过程转换成纯相位全息图。其次,对图像块的纯相位全息图使用Arnold变换和随机相位掩码进行整合加密,通过二维Logistic混沌映射,对加密结果进行置乱。该算法能够提高加密方案的安全性,通过仿真实验证明该加密方案具有较高的有效性。