数字全息是一种记录波场三维信息的新型方法,它利用数字摄像机代替全息胶片并以数字化的方式存储和捕获物体波,然后用计算机仿真光源再次照射全息图重建出物体波,从而获得物体原始复振幅信息。相比基于胶片的全息技术,数字全息不仅可以重建物体相位信息,而且成像方便、快速且简单,在图像处理技术方面蕴含着强大性以及可操纵光场的技能,因此广泛应用于信息加密、显微观测、医学诊断、元器件检测等领域。数字全息的主要研究内容包含成像光路、图像增强算法以及实际应用。本文研究数字全息的知识背景与最新进展,分析数字全息成像的理论和方法步骤,研究如何抑制数字全息重建中的斑点噪声和共轭像,实现数字全息在信息加密领域的应用。论文的主要研究内容和创新点如下:1)研究数字全息中的“斑点”现象,总结斑点噪声的特征和模型;利用计算机模拟实现无透镜数字全息显微光路,采集到的全息图像容易存在影响图像分辨率的斑点噪声;分析现有的图像增强算法,给出一种融合算法,并与其它算法的实验数据展开比对分析。2)提出利用高斯过程回归求解TIE方程算法来抑制全息图像中的共轭像,利用计算机仿真实验过程,实验结果证实提出方法比传统的GS方法去噪性能好。3)研究一种多平面菲涅尔数字全息与Arnold变换相融合的图像加密方法,给出详细的加密理论和过程,仿真实验结果证实该方法具有可操作性、稳定性和安全性。