随着全球网络科技的发展，信息技术越来越成为人们关注的焦点，信息安全已成为人们不可忽略的一个重点课题。由于光学图像加密技术本身具有处理速度快、并行传输性、生产成本低等特点，这使得应用光学处理图像数据加密更加快捷高效。传统的基于4f系统双随机相位编码技术要求空间上个元件精准对齐，所以导致系统不是很稳定，并且在解密时需要制作复共轭相位掩膜形式的密钥，这样很不利于直接打印和输出。基于光学联合变换相关器(JTC)的加密系统及水印系统就很好的克服了这一问题。但是，随着科技的发展，图像数据量也越来越大，不利于传输和存储。压缩感知作为一种新进的采样理论，以远低于奈奎斯特采样速率采集信号的非自适应线性投影值，然后通过求解一个最优化问题，精确地重构出原始信号，从本质上提升了现有全息成像系统性能。传统的全息成像采用面阵的CCD或CMOS成像，在高分辨率或者特定波长条件下，硬件成本非常高。而采用基于压缩感知的单像素成像仅用一个光电检测器就能完成物体的压缩成像，可以大大降低成像器件成本，同时大大降低数据传输量，因此这是一种可行的方案。　　本文以压缩感知和全息成像为理论基础，结合光学联合变换相关器，采用单像素压缩采样方式，提出一种压缩光学图像加密及水印系统。首先在联合变换相关器中将目标图像加密成全息图，利用数字相移全息图的稀疏特性，研究了压缩感知重建数字相移全息图的可行性。这不仅克服了马赫曾德尔结构对元件精度的要求，同时，压缩感知算法能够根据部分相移全息图数据重建原始图像，有利于数字全息图的数据传输和存储。在全息图像获取过程中不再需要传统记录全息图方法的CCD或CMOS，使得成像过程不再受CCD分辨率的限制。可以大大降低成像系统的数据量，减少误差，同时提高系统的实时性。本文的研究内容主要包括以下方面:　　1、介绍了光学信息安全的研究背景及发展现状，以及以后研究的主要方向，并且简单介绍了几种加密方法并比较了它们的优缺点;　　2、介绍了压缩感知理论和数字全息技术的研究背景及发展现状，以及压缩感知技术在数字全息中的应用;　　3、结合单像素相机原理与光学联合变换相关器提出新的光学图像加密系统，即基于联合变换相关器的压缩光学图像加密系统。主要从图像加密、压缩全息及压缩全息图的解密三个方面详细阐述系统的加密解密原理，并通过仿真实验证明该方法的可行性和优势;　　4、结合单像素相机原理与光学联合变换相关器提出新的光学图像压缩水印系统，即基于光学联合变换相关器的压缩光学图像水印系统。主要从图像水印过程、压缩全息及压缩全息图的解密三个方面详细阐述系统的加密解密原理，并通过仿真实验结果证明了该方法的可行性与优势。　　5、通过实验仿真的结果总结系统的不足，介绍下一步改进的工作。