随着信息技术的迅速发展,多媒体信息因其综合性、交互性、直观性等特点成为信息交流的重要手段,但其在传输过程中所面临的安全问题日益严峻。图像作为信息的有效载体,也同样面临着非法窃取、监听、以及被恶意传播等问题。因此,如何安全、高效的对图像加密,成为了信息安全领域的一项热点研究。近年来,光学信息变换技术因具有大容量、多维数、高自由度、强鲁棒性,适用于并行数据处理与高速计算、以及多参数控制能力等诸多优点,被越来越多的应用到图像信息安全领域。本文针对目前光学信息变换技术的研究现状与不足之处,提出了相应的图像加密以及数字水印方案,主要工作概括如下:一、提出基于回转域内涡旋光束照明下结构相位掩模的多图像加密方案。首先,在两个结构相位掩模的使用下,采用回转域内涡旋光束照明下的非线性迭代相位恢复算法将每幅原始图像加密成为两个相位掩模并当作密钥;然后,将所有图像的第二个密钥调制成为白色噪声分布的密文。由于基于混沌的结构相位掩模的使用,该方案解决了光学设置中轴对称的问题。此外,两个密钥直接与每一幅明文图像相关,这使得该方案具有抵抗各种潜在攻击的能力。仿真实验验证了本方案的可行性和健壮性。二、提出基于回转域内压缩感知与人眼视觉特性的光学彩色图像水印方案。首先,通过人眼视觉特性将灰度宿主图像分割为非重叠块,并选取有效的块组合作为参考图像。同时,将彩色的水印图像分解为三个分量并采用压缩感知技术分别进行压缩;其次,将压缩后的三部分组合成为实际灰度水印图像,再对水印图像与参考图像进行GT变换,将变换后的水印图像的频率系数融合到变换后的参考图像的频率数据中。最后,对融合后的结果进行逆GT变换,再进行重分块并回嵌到宿主图像中,即可得到嵌入水印的宿主图像。仿真实验验证了本方案的可行性,以及抵抗噪声和闭塞等攻击的健壮性。三、在回转域内对基于鬼成像技术的光学图像水印算法提出了改进。在该方案中,。采用基于双层架构的鬼成像技术来实现水印算法。在第一层,通过使用计算鬼成像将水印加密为测量强度矩阵,从而形成具有与宿主图像相同尺寸的临时图像。在第二层,将GT变换分别应用于宿主图像和临时图像,再利用加权因子将变换后的临时图像嵌入到变换后的宿主图像中,然后通过逆GT变换得到嵌入水印的宿主图像。仿真结果表明了本方案的有效性、可靠性以及抵抗各种攻击的健壮性。