计算机和互联网技术的飞速发展,使得信息全球化成为当今世界的一个重要特征,信息安全的重要性日益突出。如何对信息快速、有效的加密,也随之成为当今信息处理的研究热点之一。光学加密技术是近年来发展起来的一门新兴的信息加密技术,因其具有能够高速并行处理图像数据、利用多维度（即多自由度）加密信息等优点,获得了广泛关注。由于散射介质的光散射效应,使入射光波原本有序的光波前发生畸变,通过它的光场变得随机且紊乱。入射光波透过散射介质后,在观测面上只能接收到由其散射作用“编码”的散斑图案,难以实现对被散射介质遮挡或隐藏的目标的观测或成像。因此,散射介质在传统成像领域被视为成像的障碍。然而,基于散射介质的光学加密技术巧妙地利用了散射介质的光散射效应,将待加密的明文“编码”为类白噪声的散斑,实现了从明文到密文的加密过程。但是,2014年Ori Katz等人发现,在散射介质记忆效应范围内,物体的自相关函数和散斑的自相关函数近似相等,导致此类基于单随机相位屏的加密技术,易受相位恢复全密文攻击,严重威胁此类加密系统的安全性。针对这一问题,本课题提出利用散射介质的几种相关特性,结合明文随机采样策略,实现加密安全性提升,以有效抵御相位恢复全密文攻击。提出通过人为引入噪声,降低密文信噪比,进一步增强所提出方案对相位恢复全密文攻击的抵御能力。此外,还提出了一种离线加密的方案,以增强系统的灵活性。主要创新如下:（1）提出了一种利用人工动态散射介质的空间或频谱不相关特性结合随机采样的光学加密方法,解决了易受相位恢复全密文攻击的问题;（2）提出了一种利用自然动态散射介质的自身内部结构不相关特性的光学加密方法,进一步提升了加密安全性能;（3）提出了离线实现动态散射介质光学加密的方法,简化了所提出加密方案的实施,使得提出方法实施更简单、灵活且易于实现。本文从以下几个方面展开研究:（1）从理论上分析了光学加密的基本原理,介绍了光学加密的主要方法,对各类光学加密方法的特点进行了分析。针对对系统安全最具威胁的基于相位恢复算法的攻击,首次提出并论证了基于散射介质的不相关特性的光学加密方法,该方法可使得相位恢复全密文攻击几乎完全失效。（2）依据散射介质的空间不相关特性、频谱不相关特性和结构不相关特性,分别提出了三种具体的加密方案,并设计了系统的总体方案,根据总体方案选型器件,设计并搭建了相应的光学加密装置。（3）利用相位恢复算法相较于反卷积算法对噪声更加敏感的特性,提出通过人为添加伪噪声和引入环境宽带噪声降低密文信噪比,以提高抵御相位恢复全密文攻击能力,并进行了加密解密和模拟全密文攻击实验,验证了其有效性;（4）提出了一种离线加密的方案,即在记录不相关点扩散函数密钥后,仅利用点扩散函数与待加密明文卷积,实现对其加密,并从实验上验证了该方案的有效性。研究表明:所提出基于散射介质不相关特性的光学加密方法,可以有效抵御相位恢复全密文攻击,能够对图像安全加密。此外,系统简易灵活,在图像、视频信息的加密方面具有重要的应用潜力和广阔的前景。