1994年,Naor和Shamir首次介绍了视觉密码方案的概念.由于其简洁的解密过程,视觉密码方案迅速发展为新的研究热点.视觉密码方案本质上是一种将图像与秘密共享相结合的加密技术.在加密阶段,该方案将一幅黑白秘密图像加密为n份杂乱无章的份额.在解密阶段,秘密恢复者只需叠加充足的份额,便可以直接重构出秘密图像.基于前人的研究成果,本论文主要在以下两方面给出改进方案:（1）提高多解密（k,n）门限视觉密码方案中重构图像的对比度,并给出理论对比度的计算公式;（2）提出一种新型的防欺骗（k,n）门限视觉密码方案、优化已有的防欺骗（k,n）门限视觉密码方案.第一章,我们较为详细地介绍了视觉密码方案的起源、产生以及发展现状,并就视觉密码方案的发展做了较为详细的概括.本章的最后,简要总结了本论文的主要贡献.第二章,我们给出了一些有关视觉密码方案的必要预备知识:包括数学基础知识、现代密码学基本原理、存取结构与秘密共享的基本概念、视觉密码方案的相关理论知识.第三章,我们提出了一种提高对比度的多解密（k,n）门限视觉密码方案,且该方案没有像素扩展.更重要的是,我们找到了理论对比度的简洁计算公式,从而进一步完善了此类方案的理论研究.其中多解密的意思是:如果身边没有计算设备,秘密恢复者可以通过直接叠加充足的份额来重构秘密图像;当身边有可用的计算设备时,秘密恢复者便可以借助计算设备将份额做“异或”运算来重构秘密图像,并且“异或”运算下重构的秘密图像质量要优于直接叠加的结果.由于我们的方案是基于奇偶基矩阵的概率算法,所以该方案没有像素扩展.本章最后,我们给出了相关的理论分析和仿真模拟实验.第四章,我们利用基于随机格的（k,n）门限视觉密码方案生成n份初始份额,然后将认证图像嵌入到初始份额中以得到份额（可验证真伪的份额）,其中认证图像为三个相邻且不相交的同心实黑色圆环.在认证阶段,通过旋转其中一份份额再与另外一份份额相叠加,便可以分别重构出三个相邻且不相交的同心实黑色圆环.这里旋转份额的角度包括:逆时针旋转90°,180°和270°.本方案主要贡献在于实现防欺骗的同时又避免了已有防欺骗视觉密码方案的不足.由于方案基于随机格,因此方案没有像素扩展.本章最后,我们给出此方案的理论分析和仿真模拟实验.第五章,我们改进了Ren等人[60]提出的利用拉丁方实现防欺骗视觉密码方案.更为具体地说,为了易于判断认证条件是否满足,我们将有意义的字符图像嵌入到每份分组中随机选择的认证区域上.在认证阶段,通过人眼观察字符图像是否完整和是否满足认证规则,认证者便可以完成认证过程.此外,我们还修复了原有方案的安全漏洞.该安全漏洞为当秘密图像为白色并且叠加自身的份额Sg和验证份额Verg时,叠加结果存在泄露认证区域位置的风险,其中1≤g≤n.由于方案基于随机格,因此生成的份额没有像素扩展.最后,为评估方案的有效性和安全性,我们分析和仿真模拟了此方案.最后,在第六章,我们简要总结了本论文的主要工作,并对未来的研究重点做出一些展望.