小波能有效地表示信号的零维奇异特征,由于小波的方向选择性有限,并且各向同性,其不能有效地表示图像的边缘、轮廓和纹理等几何特征。但对于二维图像,边缘、轮廓和纹理等具有高维奇异性的几何特征包含了图像的主要信息,因此小波不再是表示图像的最优基。多尺度几何分析能有效克服小波变换的方向选择性和各项同性的缺点,能很好地表示图像的高维几何特征,是图像处理的有效工具,但是多尺度几何分析的高计算复杂度制约了其应用的进一步发展。而光信息处理与电子信息处理相比的最大优势就在于其高速度、并行性及互连性。本文研究如何将非下采样塔式变换与光学信息处理方法结合起来,形成非下采样塔式变换的光学实现方法。目前,非下采样塔式变换的光学实现方法及其相应的滤波器设计方法还没有出现,但是小波变换已有一些较为成熟的光学实现方法,只不过这些实现方法没有考虑非下采样塔式变换的特点。因此,结合光学系统特点和非下采样塔式变换的理论,建立非下采样塔式变换与光学滤波器关系的数学模型,设计满足光学实现条件的光学非下采样塔式变换,然后研究光学4f系统的实现过程及原理,利用已设计好的光学非下采样塔式滤波器以及光学4f系统得到光学非下采样塔式变换的实现方法。为此,本文阐述多尺度几何分析、光学信息处理以及光学非下采样塔式变换的发展概况；介绍非下采样塔式变换理论及其滤波器设计原理以及光学4f系统的工作原理。根据光学系统的特点,设计适合加载在SLM上的光学非下采样塔式滤波器,结合光学4f系统和光学非下采样塔式滤波器,得到非下采样塔式变换的光学实现方法。仿真实验和光学实验说明了本文提出的光学非下采样塔式变换的实现方法的有效性。