随着互联网科学技术的蓬勃发展,网络通信越来越成为人们主要的沟通方式,其中数字图像由于其富含信息量大的原因而被人们频繁使用。但如何防止其在通讯传输过程中产生隐私外泄的问题受到了人们的重视,由于图像所具有的相邻像素相关性强和信息量大等特点,使得针对文本的传统加密算法不再适用于图像加密。因而本文将混沌理论引入密码学,将其对初始值敏感度高,序列遍历性强等特点应用于图像加密,并针对传统混沌系统有效参数范围小、输出序列复杂度低和分布不均匀的缺陷以及加密算法对明文信息敏感度低的不足做出了以下研究:（1）提出了一种基于混合粒子群优化算法和DNA序列的混沌图像加密。在所提加密算法中,使用基础的Logistic混沌系统,采用费雪耶兹置乱和DNA编码的加密算法,在实现快速加密的同时保证了密文的安全性,并在加密算法中引入粒子群算法,来选择最优密钥,最终产生安全度高的密文图像。通过一系列的密码学分析证明,密文图像具有高的安全性。（2）提出了一种新一维混沌系统,并将其应用到了图像加密中。提出了新的一维正弦混沌系统,克服了一维混沌系统初始值范围小以及分布不均匀的缺点,并将其应用于图像加密算法。所提加密算法采用了动态位移重组和非线性扩散策略对图像执行同步置乱扩散的操作,具有较快加密速度。（3）提出了一种基于级联混沌系统的高敏感度图像加密算法,本算法提出了一种取值范围更大、产生的混沌序列复杂度更高的级联混沌系统,具可扩展性。本加密算法利用明文图像扰动初始参数和修正混沌序列,用修正的混沌序列对明文图像分块。然后,用明文像素扰动的费雪耶兹算法对各块执行置乱操作,最后,对置乱后的像素执行扩散操作获得加密图像。加密算法的置乱和扩散阶段都有明文像素和中间密文像素的干扰,生成的密文具有高的敏感度和安全性,适合于实际应用。