随着数字通信和计算机网络技术的迅猛发展,社会进入信息时代。信息技术给人们带来巨大便利的同时也对信息安全提出了更高的要求。以密码学为基础的传统的数字加密技术面对海量信息和高速处理的要求力不从心,而光学信息处理以光速进行,而且具有并行的特点;光波具有很高的时间频率以及相应的短波长,能处理的信息量很大。所以,光学信息技术为有效解决目前信息技术面临的海量信息与处理速度受限的困难提出新的希望。把光学系统的高速、大容量特点和现有的密码学理论与技术有效结合起来,需要信息光学、密码学和计算机科学的紧密结合。而具体应用有赖于切实可行的算法的研究以及高集成度、便携式、节能、耐用的微光电子器件的发展。 基于光学信息处理的数字全息技术可以成功地用数学的方法模拟光学信息处理的过程,如光的传播、干涉、衍射、透镜的傅里叶变换以及全息记录和重建等,它具有变换灵活、实施方便、自由度大等优点,已成为信息光学的一个重要分支。研究者提出了种种数字全息图像加密方法,其中随机相位板的引入为实现图像加密提供了极高的安全性,得到广泛的应用。 本文总结了基于信息光学的多种数字图像加密和水印技术,并从实际应用中对加密图像在传输过程中的要求着手,进行了深入研究,提出了一系列便于网络传输的新的数字图像加密和水印方法。本文工作主要包括以下几个方面: (1) 将双相位板调制与三步相移干涉术结合,对图像实现了加密;并引入水印技术进一步隐藏加密图像。 (2) 利用随机相位板匹配,实现了用同一套传输图像对多幅图像的同时加密,它可以大大提高传输图像的利用率。 (3) 对分别单独利用加密衍射场的实部、虚部和相位图恢复原图像进行了系统的对比研究,发现相位图携带更多的图像信息,恢复效果最好。基于这一事实,提出了纯相位图像加密及水印技术,它可以显著降低处理和传输所需信息量。