多光谱关联成像与传统点到点的成像方式不同，该技术是采用调制、解调的方式获取目标的图像信息。搭建了一套基于固定相位板的单次曝光多光谱关联成像系统，完成了多光谱关联成像系统中薄膜器件的研制。选择BK7玻璃作为基底材料，氧化铌(Nb₂O₅)和二氧化硅(SiO₂)为高、低折射率材料。根据光学薄膜基础理论，结合膜系设计软件进行膜系设计和模拟分析，通过建立膜系优化评价函数，实现了0°~30°入射450~700 nm带通滤光膜的设计，并在OZZSQ900型箱式真空镀膜机上完成了该薄膜的研制。通过优化SiO₂膜沉积速率，改善了薄膜表面缺陷，降低了散射损耗。对膜层的残余蒸镀进行分析，利用最小二乘法建立膜层厚度与残余蒸镀量之间拟合函数，调整监控方式，减小残余蒸镀，提高了制备过程中膜厚控制精度。采用安捷伦Cary5000分光光度计测试，在350~440 nm和710~800 nm波段透过率 T＜0.5%，450~700 nm范围内，光线入射角0°~30°时平均透过率 T >98%的带通滤波器，满足系统使用要求，该研究具有重要的实际意义和工程价值。

针对现有光学加密方法进行彩色图像加密时加密容量低、解密图像失真度高等问题，提出一种基于压缩全息和空分复用的多彩色图像加密方法.在光学加密阶段，结合改进的Mach-Zehnder干涉仪与空分复用技术，通过不同的随机相位掩膜对多幅彩色图像进行同时加密，仅需单次曝光即可得到由多幅彩色图像加密的全息图.在解密过程中，由于记录全息图的过程可建模为压缩感知过程，使用两步迭代收缩/阈值算法即可求解.实验结果表明，提出的加密系统加密容量大，解密重建图像质量高，结合压缩感知理论，有效地消除了同轴全息中平方场项对解密重建性能的影响，解密图像平均峰值信噪比仅下降约2~5 dB；密钥安全性高，随机相位掩膜与传播距离均起到密钥的作用，在随机相位掩膜错误或传播距离仅偏移0.25%时，便无法解密出原始彩色图像；且对噪声与遮挡性攻击具有良好的鲁棒性，解密重建性能随噪声增大下降趋势缓慢，加密全息图80%信息受到遮挡性攻击时，仍可取得良好的解密重建结果.

针对推扫模式下多光谱关联成像重构图像模糊、信噪比低问题，提出了一种利用探测信号叠加提高重构图像信噪比的多光谱关联成像方案.该方案基于稀疏约束关联成像光谱相机实验系统，通过单次曝光获得一帧探测信号，对前后帧连续探测信号进行错位叠加，计算出系统总探测矩阵，结合标定测量矩阵，采用压缩感知算法得到待测目标物体重构图像.数值模拟和实验结果表明：适当延迟曝光时间可以提高系统重构图像质量；相同曝光时间条件下，利用探测信号错位叠加的推扫10帧重构图像信噪比明显高于单帧多光谱重构图像.