数字图像的加密跟与传统信息的加密相比具有自身的一些特征,其所用的加密算法与传统相比也有所不同。混沌动力学系统是一类确定性的非线性系统,与密码学有着许多相对应的特征,所以在图像加密领域中有着广泛的研究和应用。本文是对基于混沌理论的图像加密中的一类具有“置乱-替代”结构的加密算法进行了重点的研究。首先,介绍了密码学和混沌理论的基础知识,分析了两者之间的联系和区别,对数字图像加密的一般技术和基于混沌系统的图像加密技术做了简单的归纳和总结,并对其以后的发展趋势进行了分析。对基于“置乱-替代”结构的几种常见的混沌加密算法进行了详细的介绍。其次,对一种典型的“置乱-替代”结构的混沌图像加密方案进行了密码分析,针对该密码系统设计出一种选择明文和选择密文相结合的攻击方案,该方案不仅可以完整地破译出该密码系统所使用的中间密钥,且相对于其它密码分析方法,本文的分析方法具有同时破解该密码系统加密的多份密文的功能。总结出该类密码系统所存在的致命缺陷,即如果一个加密系统的中间密钥仅跟其加密的密钥有关,则系统的安全性是有待进一步提高的。根据这一问题设计出中间密钥不仅跟加密的密钥有关且与待加密的明文也相关的加密算法,即在置乱和替换阶段都加入明文的影响,使得加密系统对于不同的明文加密所产生的中间密钥流是动态的,减少被破译的可能性,从而提高系统的安全性。仿真实验证明,改进的方案不仅保留了原算法的优点,同时具有更好的密码性能,特别是安全性方面的性能。最后,对自己的研究工作,以及在工作中所遇到的困难及有待改进的地方和后期的任务进行了简单的回顾和总结,并对将来的研究方向做了展望和规划。