Several applications in the fields of optical pattern recognition and image processing using multiplexing techniques have been presented. Using wavelength multiplexing, we have improved the detection capabilities of a white-light optical correlator that now detects simultaneously different scaled reference objects up to a magnification factor equal to 2. The color of the correlation peak indicates us directly the scale factor of the detected reference object. As an additional application, the same experimental setup permits to obtain, in real time, the different wavelet components of an input function, in the same spatial region, and each one codified in a different interval of wavelengths. The interval of wavelengths in which each wavelet component appears can be selected by changing some characteristics of the system. We have also presented a new full-optical system to localize a reference object in the three-dimensional space. The system multiplexes each different depth position in a different wavelength, and so, the color of the obtained correlation peak permits to know without confusedness the exact localization of the object in the three-dimensional scene. Additionally, using the spatial multiplexing technique, we have presented a new full-optical system to recognize three-dimensional objects. The detection process can be performed in real time, because no digital processing of the input image is needed. The optical system, that is based on the Fourier transform profilometry technique, can be implemented using a joint-transform correlator or a classical convergent correlator. We have also extended the recognition capabilities of the new introduced technique to obtain rotation-invariant three-dimensional object recognition, and scale-invariant three-dimensional object recognition. All the results we present have been obtained experimentally, and demonstrate the good performance of all the applications and proposed systems.En este trabajo se han desarrollado varias aplicaciones, empleando técnicas de multiplexado, dentro de los campos del procesado óptico de imágenes y del reconocimiento óptico de objetos. En concreto, empleando el multiplexado en longitud de onda como técnica que permite aumentar el caudal de información que se puede transmitir a través de un sistema óptico, hemos extendido las capacidades de reconocimiento de un correlador óptico iluminado con luz blanca al caso de la invariancia a escala del objeto de referencia hasta una relación de escalas de 2:1. Esto ha sido posible ampliando el espectro de detección hasta el infrarrojo cercano y empleando un filtro sólo de fase que aumenta las capacidades discriminativas del sistema. El dispositivo experimental multiplexa cada factor de escala del objeto de referencia en una longitud de onda diferente, por lo que el color del pico de detección que aparece en el plano de correlación nos indica automáticamente el tamaño que presenta el objeto de referencia. Empleando el mismo correlador iluminado con luz blanca hemos propuesto una aplicación que permite obtener, en la misma posición espacial y en tiempo real, las diferentes componentes wavelet de una función de entrada. Cada componente wavelet aparece en un intervalo distinto de longitudes de onda, que se puede seleccionar variando las características del sistema. En el caso presentado en la memoria, una cámara CCD en color con tres canales cromáticos RGB permite separar de forma automática cada componente wavelet en un canal cromático diferente. También se ha propuesto un dispositivo experimental que permite detectar la distancia a la que se encuentra un objeto de referencia sobre una escena tridimensional. La localización se realiza en tiempo real sin necesidad de ningún procesado intermedio de la imagen de entrada. La idea en la que se basa esta aplicación es que un cambio en la distancia a la que se encuentra un objeto sobre una escena tridimensional implica únicamente un cambio en su escala en una proyección bidimensional de la escena. Por otra parte, empleando la técnica de multiplexado espacial, en la que se busca aumentar la cantidad de información codificada espacialmente en la imagen de entrada para transmitirla simultáneamente por el sistema, hemos propuesto un sistema óptico que permite reconocer objetos tridimensionales. El dispositivo experimental, que está basado en la técnica de la perfilometría por transformada de Fourier, es extraordinariamente sencillo, y la detección se puede obtener en tiempo real, ya que no se necesita ningún procesado intermedio de la imagen de entrada. La información tridimensional del objeto se introduce en el sistema utilizando los patrones distorsionados que se obtienen al proyectar una red uniforme sobre la superficie de los objetos tridimensionales. El sistema detecta la presencia de un objeto tridimensional de referencia correlacionando la información tridimensional codificada en estos patrones distorsionados. El dispositivo experimental se puede construir empleando tanto un correlador óptico de transformada conjunta como un correlador óptico de VanderLugt. Además, se han propuesto dos extensiones de las capacidades de reconocimiento de objetos tridimensionales de este sistema óptico. Por un lado, empleando el desarrollo en armónicos circulares, hemos extendido el reconocimiento de objetos tridimensionales al caso de la invariancia a rotaciones, por lo que podemos detectar, en tiempo real, un objeto tridimensional independientemente de la orientación que éste presente sobre la escena de entrada. Por otro lado, empleando tanto el desarrollo en armónicos radiales de Mellin como el filtro de armónicos logarítmicos radiales, hemos extendido el reconocimiento de objetos tridimensionales al caso de la invariancia a escala. Podemos detectar, también en tiempo real, un objeto tridimensional independientemente del tamaño que éste presente, dentro de unos ciertos límites, sobre la escena de entrada. Todos los resultados que se presentan a lo largo del trabajo han sido obtenidos experimentalmente, y demuestran el buen comportamiento de todas las aplicaciones y los sistemas propuestos. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------