混沌密码学和光学信息安全技术都是目前信息加密领域的重点研究方向,两者各具优缺点,并被广泛用于图像加密算法设计,但主要针对灰度图像,关于三维场景加密研究的显著性成果也不多见。研究表明,光学理论中基于光波衍射、干涉计算的数字全息（或称计算全息CGH）本身就具有一定加密性质,并能通过空域叠加、频谱分离可对彩色图像RGB通道分量进行整体处理、通过2D计算全息图生成实现三维信息的维度压缩并具有更容易保存、传输和重建真实和虚拟三维场景的优势;通过混沌系统对全息图像素值的置换、扩散将全息图加密为一幅无意义的白噪声图像,则有助于增强密文对统计攻击与唯密文攻击的抵御能力,混沌加密采用的非线性操作也有助于抵抗选择明文攻击,且扩散机理增强了密文对明文变化的敏感性,进一步提升安全性。有鉴于此,本文结合计算全息与混沌加密理论,针对现有彩色图像及三维场景信息在存储传输过程存在的安全性问题及密钥密文过大等缺点开展研究并提出新的加密方法、方案,主要工作内容如下:1、简要介绍了二维图像与三维物体的计算全息图生成与再现的基本原理。其次介绍了现代图像加密技术,主要介绍了基于全息的加密、基于混沌系统的加密。2、提出了一种基于傅里叶全息与混沌系统结合的彩色图像加密方案,该方案通过对复用计算全息生成过程中的入射角、波长、衍射距离等参数,将彩色图像加密并叠加为一张灰度计算全息图,再通过Logistic混沌系统对计算全息图进行第二次加密。之后通过数值模拟,对提出方法进行可行性分析,并验证了该方法对于原彩色图像的色彩及灰度信息损失极少,再现效果好。通过分析加密全息图的相邻像素相关性,密钥敏感度和信息熵等各项指标评价加密方法的安全性。3、针对三维信息加密后密文或密钥体积变大不利于存储及数据传输的缺点,提出了一种基于计算全息与混沌系统结合的三维场景加密方案。该方案通过点源法将三维场景编码为计算全息图,然后利用三维GS算法将计算全息图加密为三个纯相位图,最后利用Lorenz超混沌系统与矢量运算,得到最终的加密结果。通过数值模拟,对提出方法进行可行性与安全性验证。