光学信息处理具有容量大、速度快、并行性及装置简单等优点,并且信息可以被隐藏在诸如相位或空间频率等多种参数中,因此利用光学信息处理对光学图像进行安全加密是一种行之有效的方法。近年来,分数傅里叶变换作为新兴的数学变换备受人们重视,它在光学领域,信息处理等方面的优点逐渐被发现并得到广泛应用,尤其在图像加密方面的应用是其中比较热门的领域。而与此相比,同属于线性正则积分变换的Gyrator变换作为信息处理的手段还没有被大家所熟知。Gyrator变换和分数傅里叶变换一样是常规傅里叶变换的推广形式,从而进一步扩展了变换的种类。本文将傅里叶变换系统扩展到Gyrator变换系统,主要研究了以双随机相位编码技术和像素置乱技术为基础的基于Gyrator变换的光学图像加密方法。首先,简单回顾了光学图像加密技术的研究现状及发展趋势,重点介绍了其中有广泛应用的双随机位相编码加密技术。之后,讨论了Gyrator变换的数学物理特性,主要包括其定义、基本性质、光学实现方法及数值实现算法,为Gyrator变换的进一步应用作了理论上的准备。接着我们对单幅灰度图像和多幅图像使用不同的算法进行加密,随机设置多重密钥,且每重密钥都极其重要,使得破译的难度提高,因此图像加密的结果更加安全。最后用计算机模拟实验进行了验证。本文提出的基于Gyrator变换结合双随机相位编码技术,可实现多幅图像的加密,还有在Gyrator变换谱域添加数字水印的算法,在防伪及安全认证方面具有应用前景。最后对比分数傅里叶变换和Gyrator变换在图像加密方面的优劣,通过两种变换同时结合双随机相位编码技术对一幅灰度图像进行加密,然后比较解密结果,做出解密图像和原始图像的均方差曲线,比较出Gyrator变换更具灵活性和优越性。