提出了一种基于光学衍射的二值图像加密方法。该方法仅需记录单幅衍射强度图像，加密过程避免了干涉装置，提高了记录效率，且单幅密文的传输更为方便。在加密前，先提取原始二值图像的冗余数据作为密钥保存，再使用光学衍射图像加密方法对原始二值图像加密，得到的衍射强度图像即为密文。解密时使用相位恢复算法进行迭代运算，把先前提取的冗余数据作为输入平面的部分振幅支撑，使算法能够快速收敛，从而完全恢复明文。计算机模拟结果证实了该方法的有效性，也分析了其对剪切和噪音攻击的稳健性。

为了克服双随机相位编码系统的局限性, 提出基于光学衍射成像原理的图像加密方法.该方法在光学衍射加密系统中加入可变光阑, 形成透光面积不同的振幅板, 对明文进行加密, 得出多个密文.解密时, 通过相位恢复算法, 从多幅衍射强度图像中恢复原始明文.仿真表明, 由于只需要记录光波的衍射强度, 在密文记录过程无需使用干涉装置, 通过可变光阑可以方便地调节振幅板的透光面积, 无需改变光学结构或者移动光学器件, 因此, 大大降低了加密过程实施的难度.

在传统的双随机相位光学加密系统的基础上, 提出一种新的单强度记录光学加密技术。在加密时, 将原始图像置于4-f系统的输入平面上进行双随机相位光学加密, 利用CCD等感光器件记录输出平面上的光强分布作为密文, 该光学加密过程只需一次曝光, 在解密时, 利用相位恢复算法进行迭代计算就可以由密文恢复原始图像。由于解密过程采用数字方式, 因此可以在解密过程中引入各种数字图像处理技术来抑制散斑噪声, 进一步改善解密图像质量。通过一系列仿真实验, 证明该光学加密系统可以实现对二值图像和灰度图像的光学加密, 并且能够很好地抵御“已知明文攻击”、“选择明文攻击”等方法的攻击。理论分析和计算机仿真表明, 该光学加密技术系统结构简单, 实现方便, 并且不易受到各种攻击, 安全性较高。

为了解决解密图像之间的串扰噪声，在基于干涉原理的多图像加密系统中引入了快速响应矩阵(QR)码。该光学加密系统加密过程使用计算机进行数字运算实现，而解密过程可以使用数字实现，也可以使用光学方法实现。加密时多组原始信息首先被转换为相应的QR码，然后多组QR码被解析地隐藏于两个纯相位板中。解密时，使用相干光照射两个纯相位板，并通过分束镜使二者的衍射光场进行叠加，再经不同的衍射距离后所得的衍射强度即为解密图像，把得到的几组解密图像直接用智能手机进行扫描，即可完全恢复原始信息。相较于原来的基于干涉原理的多图像加密方法，该加密方法成功地解决了串扰噪声问题，实现了信息的高质量恢复。计算机模拟结果证实了该方法的有效性，也分析了对裁剪和噪音攻击的稳健性。

采用集成模型法研究了航天器微振动对空间相机像质的影响，针对探测器CCD曝光积分时间内动态成像系统像移等价于静态像点模糊，提出动态成像评价指标，并进行了动态成像分析.介绍了空间相机受到的各种微振动干扰源，利用有限元软件建立了相机的有限元模型，并对相机进行动力学分析，获取了光学元件的微振动量，将其输入到光学软件CODE V，得到系统退化的像面点列图、调制传递函数、像移量等分析结果.这种方法适用于任何振幅、频率形式的复杂微振动，且有效减少运算量.利用该方法完成微振动干扰对空间相机像质退化的仿真模拟，结合动态成像评价标准分析判断微振动对系统像质的影响程度，得到光学元件微振动与像质退化之间的关系，为系统优化设计和隔振补偿措施提供参考依据.

为了实现对彩色图像的加密，提出一种基于傅里叶变换和非对称密钥加密系统的加密方法。把彩色图像分成三基色分量: 红，绿，蓝。然后对这3帧灰度图像的傅里叶频谱进行截取，合成一个目标图像，该目标图像包含了原始彩色图像的大部分信息。对此目标图像的幅度和相位分别用非对称密钥加密系统加密，即实现了彩色图像的加密。 给出了理论分析和计算机模拟结果，实验结果证实了该方法的可行性。

针对一般粒子滤波算法容易受到相似背景干扰和遮挡影响的问题,提出一种新的融合反馈的改进粒子滤波跟踪算法。该算法将最近的观测信息融入建议分布函数,便于粒子搜索目标最可能的位置,根据相对位移的变化自适应调整跟踪窗口尺度的变化,降低了计算的复杂度,一定程度上保持了粒子的多样性。实验结果表明：该算法有效地解决了遮挡、相似背景混乱以及目标尺寸变化问题,整体跟踪性能优于粒子滤波算法。

通过对双随机相位编码光学加密系统中空域的随机相位模板进行置换，提出采用随机振幅 -相位模板对图像进行加密的新方法。理论分析表明，当随机振幅板为零均值白噪声且与频域相位板统计独立时，被加密图像的自相关函数为二维冲击函数，表明原始图像被加密为平稳的复随机白噪声，因而可以抵御盲反卷积攻击。采用计算机进行模拟，证实了所提方法的有效性。最后讨论了该方法相对于双随机相位编码系统的优越性：对空域密钥的统计学要求更低、在频域密钥泄露情况下系统鲁棒性更强。但是，由于物理上不存在幅度为负值的光波，因此该系统只能使用数字虚拟的方法来实现。