近年来,随着互联网和信息技术的快速发展,数字内容的非法获取、传播、篡改和分发问题日益严重。信息安全作为网络空间安全的重要组成部分,如何在网络传输的过程中保护信息不被非法窃取、篡改和破坏,已成为关系国家安全和经济发展的关键问题。信息隐藏,又被称为水印或隐写术,是一种无形地改变载波信号以嵌入隐藏信息的技术。传统的数字信息隐藏方法是利用了宿主图像的冗余,将秘密图像在空间域或频域内嵌入到宿主图像中,变换成可以用于传输的载密图像。即攻击者有可能从载密图像中找到秘密图像的某些信息,并将其提取出来。传统且单一的数字信息隐藏方法不仅处理速度慢、效率低,最重要的是安全性不够高。相对而言,光信息安全技术具有并行性、处理和传输速度快、容量大等优点,并且光学系统中所涉及的相位、振幅、波长、偏振态等各种参数所提供的密钥更是大大加强了信息隐藏的安全性,可以满足人们日益增长的信息安全需求。更重要的是,在实际生活应用中,将秘密信息嵌入到宿主图像后,生成的载密图像经过开放网络信道传输时,如Facebook、Twitter、微信等社交平台,载密图像通常会遭受压缩、缩放等有损操作,在传输的过程中还可能会引入噪声,从而造成严重的图像降质和信息损失。因此,适应开放网络信道的图像信息隐藏技术不仅要追求载密图像与自然图像的不可区分,还要保证嵌入信息在遭受网络信道中可能存在的有损图像操作后的完全正确提取。本论文设计了两种融合叠层成像和视觉密码的光学图像隐写系统,实现了高安全性、强鲁棒性以及操作简单,容易实现的光学信息处理方法。论文主要的工作和研究内容如下:（1）介绍了一种理论上拥有无限大视场的叠层衍射成像技术。该技术利用记录交叠的衍射图案,通过相应的迭代算法可以重建样品的相位信息。我们通过使用叠层衍射成像技术对相位型光学元件的表面形貌进行测量,从而验证该技术的成像视场大以及识别精度高等特性。（2）提出了一种基于叠层成像与视觉密码相结合大容量无损的图像隐写系统。使用视觉密码方案将秘密信息分解后,通过空间光调制器加载到衍射光路中进行分块衍射,实现二次加密。本文通过光学实验证明了系统的可行性。（3）提出了一种基于叠层成像和衍射散斑的图像隐写系统。不同于传统视觉密码的编码方式,我们利用基于散斑的视觉密码编码方案,对通过散射体衍射得到的散斑图直接进行编码,不需加工特定的光学元件,极大的降低的信息隐写的成本。然后我们将该算法与衍射光路结合,构建了一种高度安全且容易实现的光学图像隐写系统。