光学图像加密技术是随着社会信息化发展而诞生的新信息安全技术,该技术利用光波在空间传播时的一些特性,如衍射,干涉,折射等对图像信息进行保密处理。自1995年Javidi等在国际上首次提出基于4 f系统的双随机相位编码技术后,光学图像加密开始得到了广泛的关注。与传统的图像加密系统相比,光学图像加密系统具有高运算效率、高并行度、高加密维度等优点。本文基于变分图像分解、约束优化算法和混沌理论提出了光学图像加密方面的新算法。本文的主要研究内容包括:(1)提出了基于变分图像分解的广义两步相移干涉数字全息术,并用于波前重构和三维形貌还原。该算法利用变分图像分解替代原方法中的均值法和低通滤波法以提取全息图的直流部分。实验结果表明新算法在处理复杂形貌和不规则波前等问题上有明显的优势。(2)提出了基于约束优化算法的单幅双随机相位编码数字全息加密算法,该算法不仅可以处理传统的复信息加密问题,还可以处理动态光学加密问题,而且光路设置简单易行。相比于传统的傅里叶方法拥有速度和质量两方面的优势。(3)提出了将混沌图像加密技术与广义两步相移干涉数字全息相结合的加密算法。新算法继承了两种算法的优点——低碰撞率和高加密维度,解决了传统双随机相位编码带来的高碰撞率问题。本文的目的是将不同领域的先进算法应用于光学图像加密处理中,提出了光学图像加密的新方法和新技术,对相移干涉数字全息加密算法的研究起到了一定的推动作用。