由于混沌序列长期演化的不可预测性和伪随机性,极具密码学应用价值。本文采用理论分析和数值实验相结合的研究方法,研究了基于混沌密码的数字图像和视频加密算法。通过分析和比较几种混沌流密码和混沌分组密码,得出了采用混沌密码进行图像和视频加密的可行性和优势的结论。通过混沌序列的性能分析,提出了构造优良混沌密码序列的改进措施。提出了一种基于OCML系统和TD-ERCS混沌系统的图像加密新算法。该算法将TD-ERCS混沌系统产生的伪随机数作为OCML系统的初值和藕合系数,利用时空混沌系统实现图像的置乱和灰度值扩散,消除了基于一般混沌迭代置乱所产生的周期性现象。该算法具有设计简单和保密性强的特点。设计了一种基于混沌映射的MPEG视频加密新算法。该算法用离散猫映射与离散分段线性混沌映射构造的混沌流密码加密压缩视频流中定长码字;将离散猫映射生成的混沌序列重新排后,对视频的每一帧进行帧内宏块置乱。在MPEG4开源编解码器xvidcore 1.1.2上的实验表明,该算法具有加密速度快、加密前后压缩格式不变和较高安全性特点。针对H.264压缩视频流的特性,提出了基于TD-ERCS混沌流密码的视频加密算法。该算法在合理分配密钥和迭代次数的基础上,对关键数据实施加密。在H.264参考软件JM平台上的实验研究表明,该算法具有安全性高、实时性好和基本不改变视频压缩效果等特点。