随着信息网络技术的不断更新与发展,电子交易、信息传递、身份识别等网络算法逐渐司空见惯,人们不用借助传统意义上的面对面式沟通就能进行交易和通信,数字化传输手段快捷廉价的优势无疑为我们的日常生活和工作提供了很大便利,然而网络信息的全透明性和易操作性也使得网络系统各种各样的安全隐患不容小觑。如何正确识别通信对方的身份,并保证双方通信渠道的安全,防止不法分子窃取甚至篡改、伪造信息,已经逐渐成为信息安全领域研究的焦点。自1995年双随机相位编码技术(Double Random Phase Encoding, DRPE)被提出以来,越来越多的国内外研究人员将注意力投向光学信息安全这一全新领域,诸多光学信息处理技术被研究和发展以应对各种各样的安全问题。相位恢复算法,作为该项技术较具代表性的安全算法,一直被国内外的数字信息安全专家所认可,随着理论技术的不断革新,双随机相位编码技术成功与其他经典的光学信息处理技术相结合,将光学图像加密、认证算法由傅里叶变换域扩展到菲涅耳变换域、小波变换域、Gyrator变换域等其他变换域,同时由双随机相位编码衍生而来的迭代相位恢复算法、相位截断等新型加密技术手法也在实际当中得到广泛推广和应用。本论文系统地介绍了光学信息安全领域一些基本概念,并对一些常用的光学图像加密和认证技术进行了简单介绍,本论文在相位恢复算法的基础上结合光学信息处理相关领域的其他技术手段,设计并实现了一些新的安全系数较高的加密和认证系统,论文的主要工作包括：(1)结合(t,n)门限秘密共享和菲涅耳域迭代相位恢复算法,提出了一种多幅图像的分级认证系统,基于菲涅耳域迭代相位恢复算法将待认证图像编码到输入和变换平面的两块相位板中,将输入平面上的相位板基于(t,n)门限算法分成n份并分别发送给n个认证方,其中任意t(t<n)个认证者能准确恢复相位板信息,通过系统的强认证并获得较高的认证权限,而少于t对密钥无法获得相位板的有效信息,从而不能通过认证；使用一对正确的认证密钥能通过系统的弱认证并获得较低的认证权限,该认证系统的设计,克服了传统认证系统一对一的认证模式,弱认证环节的加入以及多人参与的认证模式在一定程度上提高了系统的安全系数。(2)提出了一种基于复振幅场信息复用和RSA算法的多幅图像认证方法,通过迭代相位恢复算法,依次生成多幅图像各自对应的输入平面的复振幅信息,通过各自的行、列向量随机数对原始二值振幅模板进行行、列循环移动置乱来获得每幅图像的采样模板,将多个复振幅场信息采样、叠加,行、列向量随机数被RSA公钥编码成密文,认证方使用自己的私钥将密文解码,使用解码出的行、列向量随机数获得各自的采样模板,当认证信息被放置在各自正确的位置时,通过计算、显示输出图像和认证图像的非线性相关系数来判断认证是否成功。该多幅图像认证方法减少了采样模板的数据存储量、提高了认证系统的传输效率及安全性。(3)提出了一种多幅图像分级认证系统,将低级认证图像作为变换平面振幅限制条件,基于相位恢复算法编码到输入和变换平面上的两个相位板中,提取输入平面复振幅信息的实数部分,经相应的正负调制模板调制、叠加后作为低级认证图像上传至系统,调制模板经采样后作为低级认证系统的认证密钥；将低级认证图像作为输出振幅限制条件,将与之对应的高级认证图像迭代编码到输入和变换平面上的两个相位板中,并对变换平面上的相位板信息进行叠加复用,并设计解复用密钥作为高级认证部分的认证密钥。该系统实现了多幅图像的分级认证过程,提高了系统的认证容量,在认证过程中,只有通过低级认证的用户才有权限进行高级部分的认证,这在一定程度上提高了系统的安全系数。(4)提出了一种基于菲涅耳域相位截断、矢量分解及图像异或算法的三幅图像加密系统,将三幅待加密图像中的任意两幅分别基于矢量分解编码到两个相位板,其中一块相位板为两幅图像所共享,第三幅图像与共享相位板异或后置于输入平面,两个非共享相位板分别置于输入和变换平面上,经菲涅耳域相位截断算法在输出平面得到振幅型密文图像,共享相位板和两个截断相位作为解密密钥,经安全通道分发给用户。我们对该加密系统的安全性进行了鲁棒性测试,相较传统的加密系统,该系统在一定程度上具有抗暴力攻击的能力。