针对光学多图像认证方法中,多路复用图像中的串扰噪声,以及不同认证级别下的信息安全问题,提出了一种基于超混沌振幅型掩模和Gyrator变换域下相位信息复用的光学多图像认证方法。利用分数阶超混沌Rabinovich系统构造超混沌随机振幅掩模;基于改进的Gerchberg-Saxton算法对原始图像进行低级或高级编码,利用超混沌掩模作为振幅约束,迭代获得目标图像,并将得到的N个目标图像编码成复合图像;再次通过Gerchberg-Saxton迭代将复合图像转化为两个便于传输的纯相位掩模。实验结果表明:在认证过程中,不同安全级别的用户拥有各自的认证密钥,低级认证过程中可以通过检索图像与原始图像的非线性相关峰值,判断认证图像的正确性,而高级认证过程中则可以获得与原始图像相似度较高的认证图像,峰值信噪比和相关系数分别可达25.2817 dB和0.9844。所提方法对遮挡攻击和噪声攻击具有良好的稳健性,为多幅图像在不同级别下的光学认证提供了新的思路。

为提高光学认证技术的安全性及实用性，提出了基于三维空间正交偏振态复用的光学多级安全认证方法。用所设计的多衍射平面多信号窗口相位恢复算法，生成两个相位模板，使由认证图像分割得到的子块图像分布于其三维菲涅耳衍射场的特定位置。一个相位模板作为系统锁，另一个作为认证密钥。用正交偏振光分别照明两相位模板，实现了三维空间衍射场内不同位置强度分布和偏振态分布的控制。只有同时具备认证密钥和三维空间正交偏振态映射密钥，才能恢复认证图像，模拟及实验结果与认证图像的相关系数分别为0.93 和0.79，表明该系统结构紧凑、安全等级高,可以实现分级认证。

基于三只参数相近的半导体激光器及单一光纤信道仿真并实验实现了全双工混沌激光保密通信。当两端发送的数据速率均为1.25 Gb/s时，在一条标准单模光纤中全双工保密传输距离达25 km，正反向恢复数据的Q因子分别为2.1和2.0。该方案大幅度节省了光纤链路和设备、降低了实现成本，提高了数据传输的保密安全性。

提出了双随机相位不对称分数傅里叶变换计算全息.首先用一随机相位函数乘以输入图像信息,然后沿x方向实施α级次的一维分数傅里叶变换,再乘以第2个随机相位函数,最后沿y方向实施β级次的一维分数傅里叶变换.采用迂回位相编码法对变换后的结果编码,绘出计算全息图.为了恢复原图像,需要知道变换级次和随机相位函数.利用这种方法进行图像加密,使加密图像的密钥由原来两重增加到四重,从而提高了系统的保密性能.

提出了不对称分数傅里叶变换计算全息,并给出了相应算法.将输入图像信息分别经过x,y不同方向实施不同级次的分数傅里叶变换,采用迂回位相法对其分数域谱编码,绘出计算全息图.再现时需用两个特定的柱面透镜才能再现出所记录的图像信息,利用其再现方式的特殊性可制成一种安全认证系统,计算机上模拟演示结果表明,利用该方法进行安全认证,在防伪力度提高的同时,实际应用也更为方便,具有很高的安全性.

为了提高现有光学安全系统的安全性能,首次提出"空域-分频域(分数傅里叶域)"混合编码的光学图像加密方法.该方法对图像分别进行一次菲涅耳变换和分数傅里叶变换,并在图像的菲涅耳域和分数傅里叶域上分别利用随机相位版施行相位编码.在加密过程中,上述两次变换的参数均可以设计成密钥,波长因子也可以引入加密过程,这样系统密钥被设计在两个不同的变换域上,提高了系统的安全性能.计算机仿真试验表明,该加密方法能够成功实现图像的加密和解密,系统对密钥参数十分敏感,非授权认证在不知道密钥参数的情况下几乎不可能对加密图像进行解密。

提出了双重分数傅里叶变换计算全息。在这种方法中,将两个图像的信息分别经不同阶的分数傅里叶变换后,记录在同一张分数傅里叶变换计算全息图上。它需要两个特定的分数傅里叶变换系统才能再现出所记录的图像信息,利用其再现方式的特殊性,可制成一种新的安全认证系统。

提出一种利用纯位相计算全息图实现光学安全和防伪方法。这种方法将记录相息图时在全息图面上对应的位相分解成两部分,分别制成两张纯位相计算全息图。单独再现每一张全息图时无法观察到原物体信息,而将两全息图对准合在一起时,则可在计算全息图的观察面上得到原来的物体信息。可以将其中的一张全息图作为解码标准,从而依据是否可以与之共同解出某一特定的信息来判断全息图的真伪。