随着信息技术的高速发展，大量的数据信息在互联网上广泛传播。然而许多信息安全问题，严重阻碍了信息技术的发展。在这样的背景下，信息加密技术应运而生。光学信息处理技术具有高处理速度、可选自由度(相位、波长、空间频率和偏振等)、多种变换和特殊运算等优点。因此将光学信息处理技术与信息加密技术相结合成为信息安全领域研究的重要分支。　　 本文主要研究了基于虚拟光学对图像加密的技术，总结了二元随机相编码技术、迭代加密技术、分数傅里叶变换、数字全息技术以及图像随机像素置乱等，实现了三种图像加密的算法。主要的研究工作包括以下几个方面：　　 (1)实现了基于虚拟光学彩色图像加密和解密的复用算法。该算法采用两层加密技术，改进了传统的二元随机相加密算法，实现了图像序列的复用加密。算法第一层是将被加密的彩色图像分解成三个信道的图像序列，然后采用迭代傅里叶变换将这些图像与引入的密钥图像一起进行复用加密，在加密图像幅值的同时也对图像的相位进行调节，从而将图像序列加密成白噪声，最终将图像序列加密成一幅图像。算法第二层是采用传统二元随机相加密，对第一层加密的结果进一步进行变换加密。实验结果表明两层加密算法得到的结果具有更高的安全性，而且所有的安全密钥都具有敏感性。　　 (2)实现了用迭代分数傅里叶变换和像素随机置乱加密彩色图像的算法。将一幅彩色图像分割成三通道图像序列，然后将每个通道作为一幅灰度图像运用不同的置乱密钥进行随机像素的置乱，对置乱加密后的三幅灰度图像再采用迭代分数傅里叶变换进行加密。通过将多幅图像加密到不同阶次的分数傅里叶域上，实现多幅图像加密。实验结果证明了该算法的有效性。　　 (3)基于光学全息技术与数字水印技术，实现了数字全息的水印算法。该算法一方面将水印信息运用虚拟光学的技术制作成全息图，另一方面将彩色宿主图像进行低通滤波，将滤波后的结果分解成三个不同的图像序列，再将水印全息图按照一定的嵌入系数嵌入进这三个图像序列中，最后将含有水印信息的三个图像序列合成为具有良好不可见性的彩色图像。水印的提取过程利用了全息图的重构技术。实验结果是水印嵌入、剪切以及旋转测试，证明了算法具有良好的鲁棒性。