图像加密是保护图像安全的一种重要手段。但图像本身具有信息量大、冗余度高和相邻像素相关性高的特质,导致传统加密方式不适用于图像加密。混沌系统具有的伪随机性、不可预测性和对初值的极端敏感性非常符合密码学中密码系统的要求,也适用于图像加密。由于混沌系统本身的有限精度问题,仅利用混沌系统设计的加密算法容易被破译。将DNA序列与混沌系统相结合设计出的图像加密算法在相关性、信息熵等方面具有良好性能,但在抵抗差分攻击等攻击上性能较差。本文基于混沌系统和DNA序列设计两种图像加密算法,增强算法的安全性。主要研究工作如下:给出了一种由DNA序列组成S-box的设计方法,并提出一种基于混沌系统和DNA S-box的图像加密算法。为能有效地抵挡选择明文攻击和已知明文攻击,该算法采取了两种措施:一是构造与明文相关的S-boxes,二是产生与明文相关的混沌序列用于DNA序列分组。因此,不同的明文图像通过加密算法后得到的密文图像差异巨大。为了抵挡已知密文攻击,将密文DNA子序列的最后4个DNA碱基用于控制DNA S-box的构造。仿真结果表明该算法具有较大的密钥空间和较高密钥敏感性且能够有效抵抗各种攻击。提出了一种基于超混沌系统和DNA序列的位图像加密算法。构造了DNA位矩阵,利用高位DNA位矩阵携带原图像94%以上的信息,而低位DNA位矩阵只携带不到6%的信息这一特性,增强算法的抗噪声性能。仿真结果验证本算法提高了抗噪声攻击的能力,具有抵抗差分攻击的能力。