混沌是非线性动力学领域的一个重要组成部分,它具有非常复杂的动力学行为。近年来随着学者们对混沌理论及其应用研究日渐深入,混沌理论已经成为当前非线性科学领域中的热门研究课题之一。混沌系统具有初值敏感性、有界性、遍历性、伪随机性、分数维等特性,与加密系统存在许多相似之处,因此混沌理论被广泛应用于图像加密领域,新型混沌系统构建以及混沌图像加密算法应用逐渐成为热门研究课题。本文以混沌系统的构建为基础,针对彩色图像设计了两种图像加密算法,并对其进行了安全性能评估。具体工作如下:（1）采用荷控和广义压控忆阻器模型,设计了一个具有双忆阻器的四维混沌系统,并建立了系统数学模型。利用常规动力学方法进行分析,发现该系统存在丰富的动力学行为,非常适合保密通信应用。采用集成运放和常用电子器件实现了该双忆阻混沌系统的MULTISIM等效电子电路,电路实验结果与数值仿真结果相吻合,证实了该系统的物理可实现性。（2）将构建的双忆阻四维混沌系统与Logistic映射、动态DNA编码相结合,设计了一种新的分块图像加密算法。混沌随机序列确定了各个子块的DNA编解码规则和子块间的运算方式,使算法的安全性和复杂性在一定程度上得到了提高。仿真实验结果验证了该图像加密方案的有效性和可行性。（3）以四维激光实混沌系统模型为基础,设计了一个新的激光复混沌系统,利用常规动力学分析方法和MATLAB仿真软件,研究了该系统的耗散性、平衡点、Lyapunov指数谱、相图、分岔图等基本动力学特性。仿真结果表明,该系统具有丰富的动力学行为,在一定参数下具有蝴蝶结型混沌吸引子,非常适用于混沌加密领域。（4）基于构建的七维激光混沌系统,设计了一种新的图像加密算法。在置乱和扩散阶段,考虑到典型Logistic映射参数范围窄的缺点,引入改进的Logistic映射和分数阶傅里叶变换,拓宽了密钥的选择范围。仿真结果表明,所提算法在密钥空间和密钥敏感性方面具有独特的优势,具有良好的随机性和安全性。