随着网络的普及和通讯技术的不断发展,数据信息被窃取、非法复制和传播的频率越来越高。图像作为信息的主要载体,其面临的安全问题也变得日益严重。近年来,由于光学信息处理技术多维性、高并行性和以不同的参数形式如波长,偏振态,焦距和透镜间距等来体现的多自由度优势,越来越多的图像安全研究学者逐渐被其所吸引。因此,本文研究了几种基于光学信息处理技术的图像加密算法,主要研究工作可概括如下:一、提出基于级联离散分数随机变换的非对称双图像加密方案。通过对明文图像进行组合、置乱和分解,将得到的第一个分量分解为两个相位模板作为加密密钥使用,对另一个分量使用级联的离散分数随机变换进行加密。使用相位截断技术提取变换结果的相位函数作为解密密钥。加密之后的密文图像是实值函数,便于存储和传输。仿真实验表明该方案对噪声攻击、闭塞攻击、统计分析攻击以及选择明文攻击等具有较强的抵抗能力。二、提出新的离散多参数分数角度变换,并将该变换应用于双图像加密方案中。该方案避免随机相位模板作为密钥使用,密钥的存储、传输等容易实现。由于离散多参数分数角度变换的分数阶、矢量参数等具有高敏感性,将其作为密钥使用能够进一步提高方案的安全性。同时,利用离散多参数分数角度变换具有线性可加性的特点,在夏米尔三通道协议的框架下提出双图像共享机制,仿真结果验证了该共享机制的可行性和有效性。该共享机制能够抵制噪声攻击、闭塞攻击以及统计分析攻击等,而且对中间人攻击和类型攻击具有鲁棒性。三、在分数傅里叶变换域(FrFT)中对基于传统集成成像技术的图像加密方案进行改进。改进后的方案使用计算集成成像技术(CⅡ)获得明文的元素图像阵列(EIA),使用Logistic映射函数产生的随机序列对其置乱后,与随机相位模板进行调制。调制得到的复函数图像使用FrFT进行变换得到最后的密文图像。仿真实验结果证明该加密方案的可行性和有效性。同时,由于EIA具有的数据冗余特性,使改进的方案对噪声攻击、闭塞攻击等具有很强的鲁棒性。