随着数据传输量的大幅度增加,人们对于信息安全的要求也越来越高,保护数据的方法多种多样,如水印、身份验证、图像隐藏以及密钥交换等。这些方法将秘密信息隐藏在单一的载体中,如果隐藏信息丢失,则秘密无法恢复。相较于传统的密码体制,视觉密码一直以共享图像的形式进行信息传输,它隐蔽性强,安全性高,解密时无需复杂的数学计算。为此,本文基于视觉密码方案结合信息隐藏技术、光学处理技术以及半色调技术提出了图像加密算法,本文主要内容如下:（1）提出了一种基于视觉密码和隐写术的图像加密算法。首先将秘密图像分为若干个位平面,使用位平面编码算法将其嵌入载体图像的RGB分量图像,直至位平面图像全部嵌入,则得到一个隐写图像。接着利用视觉密码方案将隐写图像分成若干个共享图像。最后使用LSB算法将所有共享图像隐藏到信封图像中。该算法经过两次数据隐藏并且利用视觉密码方案对图像进行加密,提升了秘密图像的安全性与鲁棒性。（2）设计了一种基于单像素成像的QR码视觉加密算法。首先将生成的QR码处理为2i×2i像素大小的图像。接着与秘密图像按4×4像素大小进行分块,计算各块的像素强度并重新组合。最后将秘密图像生成多个二维码模式的共享图像,这些图像被多组相同光照模式照亮时用同一单像素检测器记录,从记录的序列中重建秘密图像。该算法使用QR码作为共享图像不容易引起攻击者察觉,且叠加后无法确定共享的像素值,具有很高的安全性。（3）提出了一种基于扩展视觉密码的半色调图像加密算法。首先使用Stucki误差扩散对灰度图像进行半色调处理,接着将生成的半色调秘密图像利用扩展视觉密码方案分存到半色调掩盖图像中,最后得到有意义的共享子图。同样将该算法应用于彩色图像中,首先将彩色秘密图像与掩盖图像进行RGB颜色分解,并通过Stucki误差扩散算法生成半色调图像。接着用最大类间方差得到合适的阈值将半色调颜色分量转化为二值图像。最后使用扩展视觉密码方案生成两个有意义的共享图像。该方法可以生成具有较高视觉质量的有意义共享图像,相较于无意义的共享,有意义的共享图像不易引起攻击者的察觉,具有较高的安全性。