近些年来,随着多媒体和网络技术的迅速发展,越来越多的数字图像通过网络进行传输。数字图像逐渐成为人们获取信息的主要途径,同时图像的安全性问题得到了广泛的关注。在众多的解决方法中,图像加密是保障图像安全的首要方法。与文本信息不同,图像数据由于具有像素之间有很高的冗余度和相关性、图像的数据量巨大等特点,使得传统的数据加密方法,例如IDEA、AES、DES和RSA,难于应用于图像加密。近些年来,混沌系统由于具有初值敏感性、遍历性和伪随机性等优点而吸引了越来越多研究人员的关注。混沌的这些特性与传统密码学中的混乱和扩散具有结构上的某种相似性,因此人们尝试把混沌应用于加密系统,特别是图像加密算法的设计,并且取得了良好的加密效果。本文首先总结了前人关于混沌加密的研究工作,并对基于混沌的图像加密算法的安全性进入深入研究,最后设计一种基于小波变换的快速图像加密算法。本文主要的研究工作包括以下两个方面：1)对Wei Zhang等人提出的基于反向二维混沌映射(reverse two-dimensional chaotic map)和依赖性扩散(dependent diffusion)的两种图像加密算法进行安全性分析。本文采用选择明文攻击对这两种算法的安全性进行分析,并且指出两个算法存在的安全漏洞。对于第一个算法,在某些情况下,通过选择明文攻击能够获得密钥对应的参数而不需要获得密钥本身。通过仿真验证了攻击方法的有效性,并且给出了第一个算法的安全使用范围。对于第二个算法,我们采取选择明文攻击的方法获得所有的密钥信息,因此第二个算法由于其较低的安全性而不建议被使用,并且提出对算法二的改进意见。2)基于小波变换的轻量级的图像加密算法的设计。根据小波变换在图像处理方面的应用,设计一种基于小波变换的轻量级图像加密算法。首先对图像进行整数小波变换,并利用密钥产生的混沌序列对低频子带进行扩散操作,然后对修改后的小波系数作小波逆变换。最后对小波逆变换后的图像像素值利用同一混沌序列进行空间域扩散。对所设计的算法进行了安全性分析和执行效率测试。实验数据表明,该算法具有良好的加密效果,密钥空间足够大,密钥和明文均具有高度的敏感度,具有优良的扩散性能,而且该算法具有较快的执行速度。