数字全息技术的提出使得精准捕获物体的三维图像成为了可能。光学扫描全息技术是一种特殊的基于单像素记录的非相干数字全息技术,该技术以光学扫描的方式获得物体的信息,用单像素光电传感器代替电荷耦合器件将光信号转换成电信号。使系统不在受限于三维物体的大小和分辨率,能够捕获宏观和微观的数字全息图,以及高精度的荧光生物标本。可以广泛的应用于光学遥感、干涉计量、生物医学、形貌检测等领域。边缘特征是图像最基本的特征之一,实现边缘特征的提取可以有效地应用于图像分割、图像识别、图像匹配等领域。常用的边缘提取算子,在提取图像的边缘特征时,受到计算机等设备的限制,难以实现实时检测。在光学扫描全息中通过光学的方式直接获得物体的边缘信息,通过数字重建可以免去复杂的算法,直接得到物体的边缘特征,消除了复杂的边缘提取算子带来的时间损耗。基于以上分析,本文对光学扫描全息在非相干模式下的边缘特征提取技术进行了研究,实现了对二维和三维物体选择性边缘提取的功能。本文首先详细的论述光学扫描技术的理论基础和数学模型,然后着重阐述光学扫描中的边缘特征提取技术。接着研究光学扫描全息中的双光瞳外差扫描系统,为了在光学扫描全息中实现对二维和三维物体的边缘提取,对外差扫描系统中的两个光瞳做出改进,提出了基于环形光瞳实现选择性边缘提取的方法。分析了环形光瞳中的归一化半径对二维物体边缘特征提取的影响,介绍了“单线型”和“双线型”边缘提取的方法,并对环形光瞳在三维物体的断层边缘提取技术中的效果进行分析。然后在环形光瞳的基础上,对于三维物体断层成像中的离焦噪声,提出环形光瞳和随机相位光瞳相结合的光学扫描全息系统。该系统可以在三维物体的边缘特征提取中去除离焦噪声对重建断层的影响。最后研究了基于环形光瞳和随机相位光瞳实现光学扫描全息系统在光学加密领域的应用,实现了对多层图像的并行加密和解密。