光学加密技术作为一种新的加密手段，近年得到快速发展，其中图像加密不光针对单幅图像，多图像加密也成为研究热点。论文对目前几种多图像加密方法包括位相抽取、计算全息、基于分区复用的相位恢复算法和波分复用做了调研与讨论。目前的多图像加密方法大部分由于图像的纵向叠加而产生加性串扰，影响解密质量。研究多图像纵向叠加过程的原理，并讨论其有效性。比较其与多图像横向叠加的效果，通过matlab仿真证实多图像的横向叠加相对纵向叠加更有效，提高加密系统的解密质量。本文提出以改进后的基于虚拟成像的多维数据加密系统（VOI）为基础的横向叠加多图像光学加密算法。构造多幅图像横向叠加结果作为改进后VOI系统的加密对象，避免图像的纵向叠加产生的串扰及噪声，结合改进后的VOI光学加密系统完成加密。其中，对VOI系统的改进包括三方面：1.加密图像编码为相位信息，提高图像的可分辨性和系统的解密效果。2.随机相位板与随机振幅板结合，提升系统的密钥空间和对抗暴力攻击的能力。3.像平面前增添随机相位板，增强系统的安全性。本文提出峰值信噪比（PSNR）评价算法加密效果，采用matlab仿真证实算法的有效性、鲁棒性和安全性，证实提出的以改进后的基于虚拟成像的多维数据加密系统（VOI）为基础的多图像加密算法是可行的。其中鲁棒性的分析包括算法对抗高斯噪声的能力分析和对抗泊松噪声的能力分析；安全性分析包括原VOI系统的基本密钥失真时解密效果的分析，和改进后VOI的附加密钥失真时解密效果的分析。模拟仿真证实改进后VOI算法提高了系统的安全性,解决了原有VOI系统安全性不高的问题。