随着计算机网络和多媒体技术的迅速发展,数字图像变得更容易获取、传输和修改。数字图像安全随即引起了人们的广泛关注,针对军事布防图纸、产品设计图纸及个人敏感图像等重要秘密图像信息的保护变得尤其重要。相比于图像加密和信息隐藏,秘密分享技术具有无条件安全、权限控制、丢失容忍和解密简单等特性。在图像安全保护领域有不少研究者对秘密图像分享技术进行了深入的研究,并产生了广泛的应用。针对秘密图像分享的相关理论研究相对缺乏以及具体方案性能指标有待提高等问题,本文围绕秘密图像分享技术从一般模型研究、通用方法设计和具体方案构建等三个方面展开研究:从秘密分享的基本定义入手对一般模型进行研究,有助于加深对秘密分享本质的理解,指导后续相关的属性研究和方法设计;基于秘密分享共性特征——分享过程随机性,给出了随机性利用的通用方法,为后续具体方案设计提供通用设计框架和性能评估依据;针对特定应用场景需求,基于随机性利用通用方法,构建了具有关键功能特性的秘密图像分享方案。具体研究内容如下:1.从理想完美门限秘密分享方案的基本定义入手,对门限方案应满足的形态特征进行分析论证,构建了基于分享映射表描述的秘密分享一般模型。基于该一般模型,证明了门限方案与拉丁超立方之间的等价关系,为秘密分享研究找到了新的数学工具——拉丁超立方,能够有效对一般整数空间上的非线性门限秘密分享方案进行研究,有助于加深对秘密分享本质的理解。2.基于分享映射表描述的一般模型,分析了分享过程随机性利用原理,提出了针对理想完美门限秘密分享方案的分享过程随机性利用通用方法。随机性利用通用方法以线性门限方案为基本方案,通过约束设计和筛选操作等核心步骤,在分享值与秘密值对应取值空间一致的前提下,以灵活多样的形式对附加信息进行分享和恢复。进一步,对随机性利用通用方法的基本性能进行理论分析,给出了附加信息理论上限、安全性及可行性等关键属性的相关结论,可用于指导具有关键功能特性的具体方案设计和评估。3.基于随机性利用通用方法,提出了高视觉质量的加权扩展秘密图像分享方案。为生成高视觉质量影子图像,本方案在通用方法基础上增加了约束衰减步骤,可在较高权重总和情况下保证单次分享的可行性。另外,参与者可根据实际需要设置权重值,实现对不同影子图像视觉质量的灵活调控,同时也保证影子图像在恢复操作中的等价性。可理解影子图像的加权特性系本文首次提出,有效回避了信息率和影子图像整体视觉质量之间的限制关系,适用于参与者可信程度存在差异的应用场景。相比已有扩展方案,该方案具有无像素扩张以及恢复简单等优势。4.基于随机性利用通用方法,提出了二合一多解密秘密图像分享方案。该方案将多项式秘密分享方案和可视加密方案深度融合,能够以（k1,k2,n）门限结构对两个无关秘密图像进行分享,单幅影子图像具有两种解密能力:在计算设备缺乏的情况下,直接叠加能够恢复二值秘密图像;借助计算设备,能够无损恢复灰度秘密图像。相比已有多解密方案,该方案具有无像素扩张以及叠加恢复图像质量较高等优势。5.基于随机性利用通用方法,提出了万花筒状的多秘密图像分享方案,该方案是随机性利用通用方法的在图像安全保护领域的具体实现。方案给出了可能的附加秘密图像分享方式和对应约束设计方法,定义了具有万花筒性状的多秘密访问结构,进一步对所提方案的应用场景进行了讨论,肯定了方案的有效性和应用价值。相比已有多秘密方案,该方案具有无像素扩张、公开信息较少以及访问结构灵活多样等优势。