光学信息处理是近二十年来发展起来的一门新兴学科，与其他信号处理方案和模式相比，它具有高度并行、高速度、大容量等优点，因而一直保持迅猛发展，成为信息科学的一个重要分支，并在信息安全，模式识别等领域得到广泛的应用。近年来，随着计算机、全息学和数字图像处理等技术的进步，一方面防伪和加密技术得到了迅猛的发展，然而同时也相应加速了伪造技术的发展，利用以上提到的先进技术，通过打印及复印等手段，信用卡、护照、纸币及商标的伪造已变得越发容易，这给一些银行、企业及消费者带来了很大的经济损失。由此伪造和防伪领域的斗争也日趋激烈。从90年代初期开始，发达国家便非常重视防伪技术的开发利用以保护本国知识产权和高附加值产品，在短短几年里，防伪技术迅猛发展，一大批防伪技术政府实验室和研究机构相应建立，许多大财团投资这一领域以支持这一领域的发展。国际光学工程学会(SPIE)已连续多年举办光学防伪技术座谈会，美国国家基金会(NSF)、美国国防部高级研究计划局(DARPA)和美国空军(USAF)也多次联合举行专题研讨会，讨论光学在安全、加密和防伪中的作用，向政府和财团对这一领域的投资提供指导。这一领域的研究成为当前的热点。　　 在本文中，提出了级联菲涅耳全息和菲涅耳联合变换相关器(FNJTC)结构，基于级联菲涅耳全息术的图像加密，可以进一步提高加密度，在结构上要比4f系统更加紧凑简单。菲涅耳联合变换相关器结构在光学加密中，则使得加密过程和解密过程变得更加灵活，可以充分利用现有的空间带宽积，由于是空变相关结构，密钥与加密图像之间的相对空间位置也可以作为密钥因子，从而提高加密度。本论文在研究菲涅耳全息结构及菲涅耳联合变换相关器过程中，主要开展了以下几项工作：　　 1.提出了级联菲涅耳全息结构，研究了在光学加密上的可行性，完成了级联菲涅耳全息加密和解密的计算机模拟过程，及相位的量化分析。　　 2.基于级联菲涅耳全息结构，采用POCS迭代算法，可以将某些可视信息隐藏在一幅图像的相位中，加密过程完成后，将复振幅图像作二值化处理，这样就将可视信息进一步隐藏到了一幅半色调图像像素点与点之间的相对位置中。所得到的半色调图像被称作隐匿谱，图像编码处理后，只有拥有密钥的授权人才可以解译出被隐藏的信息。本文中完成了图像隐藏过程，并将编码后的复图像作二值化处理，模拟仿真了解密过程，验证了该方法在信息隐藏中的可行性。　　 3.提出了菲涅耳联合变换相关器(FNJTC)结构，对其作了理论分析及计算机模拟验证。仿真分析了FNJTC的空变特性，与传统联合变换相关器及分数傅立叶联合变换相关器作了比较分析，显示了FNJTC的突出特色，比如局部相关特性、相关峰间距可调等特点。　　 4.根据FNJTC的两个新颖的特性，对其在模式识别中的优势，及在光学加密中应用的可行性，做了仿真分析，验证了FNJTC在模式别及光学加密中的特有优势。比如，在多模式识别中，由于FNJTC的局域相关特性，使得能够充分利用有限的空间带宽积，并且能够有选择的使参考信号与某个特定的目标信号发生相关，而在输出面上，参考信号与其他项的相关峰则被严重削弱。在光学加密中，则可以在载体图像的不同位置中隐藏不同的秘密信息，密钥可以是同一个也可以根据不同位置选择不同的密钥；在解密时，则可以通过密钥的不同空间位置或选择不同的线性相位调制函数，解译出不同位置上隐藏的信息，而这一点在身份证、信用卡等信息的保护中具有重要的意义。在本文中，采用迭代技术将三个数字图像隐藏在了载体图像中，模拟演示了加密和解密过程。　　 5.光学方法在信息融合技术中的应用作了初步的研究工作，提出了采用传统联合变换相关器结构实现D-S证据理论的计算，验证了光学方法应用于信息融合技术的可行性。