随着互联网技术和数字通信技术的飞速发展,数字图像作为一种最常见的信息表达方式,在传输过程中进行怎样的安全保护措施的研究具有重要的意义,其传输的安全性也受到越来越多研究人员的关注。近几十年,光学图像加密技术快速发展成为信息安全领域中重要的加密手段,该技术主要以其具有的高速并行性、复用容量大、自由度更多等优点引人注目,使得应用光学的方法对图像进行加密更加快捷高效,目前已经广泛应用于信息处理领域。目前,国内外已经提出多种光学图像加密算法,但是仍处于探索和实验阶段,对系统进行更加深入的研究是有重要意义的。本文研究利用分数傅里叶变换对双相位编码技术加以改进,并结合图像置乱技术、θ调制和非对称加密系统,从而提高了系统的保密性能。首先,介绍图像光学加密的相关基础理论知识基础上,针对基于傅里叶变换的光学图像双随机相位加密系统,通过计算机仿真,分析其局限性。研究了多参数分数傅里叶变换(DMPFRFT)对图像进行加密,扩大密钥空间,并结合图像置乱技术,提高系统稳定性。其次,引入θ调制,设计一种基于θ调制和DMPFRFT的多图像加密系统。每幅图像经过振幅型正弦光栅,振幅型正弦光栅的作用相当于对图像进行调制,将多个图像复合成一个图像,结合图像置乱技术,再进行多参数分数傅里叶变换得到加密图,解密过程是加密过程的一个逆过程,使用分数傅里叶变换的参数和加密所相对应的随机相位函数作为解密密钥才可以恢复出原图像信息。最后,指出传统的双随机相位加密系统是对称加密体制,具有自身的局限性,一是双随机相位编码技术固有的线性性质,容易受到攻击;二是由于典型的双随机相位编码系统的安全性主要取决于密钥的安全性,所以要保证收发方密钥交换方式是可靠的,同时还要防止密钥泄密,以上两点使得系统仍然存在安全隐患,利用分数傅里叶变换中相位截断的非对称多图像加密系统结构扰乱了传统系统的线性性质,因此该算法的研究提高了系统抗攻击能力。