随着网络技术、云计算及大数据的发展,图像、语音、文本、视频等多媒体在互联网上广泛传播。数据传输更加快捷方便,我们的生活得到很大的改变。但是机遇与挑战是并存的,在快捷方便的同时,大量的信息数据通过多种渠道的传输,被非法的窃取信息、篡改信息等,对信息安全领域造成危害。而数字图像作为信息的载体,对其进行安全保护是信息安全的一种有效方法。与文本相比,图像具有容量大、冗余性高、像素相关性强等特点,传统的加密方法,如高级加密标准(AES)、数据加密标准(DES)等主要是针对文本进行加密,时间复杂度较高,通常不适合于图像加密。由于混沌具有伪随机性、遍历性及对初始值和控制参数高度敏感等特性,这些特性可实现良好的“混淆”和“扩散”效果,能够满足密码学的基本要求。因此,近年来人们提出了许多图像混沌加密算法。而混沌作为新型密码之一,在图像加密中有很好的应用。为了提高加密算法的安全性,本文提出两种不同的加密算法。论文的主要工作如下:(1)设计一个基于三维Logistic-Sine级联混沌映射(3D-LSCM)的图像加密算法。首先,设计一个混沌系统3D-LSCM,再进一步利用混沌系统3D-LSCM设计了一种图像加密算法。该图像加密算法采用两轮置乱-双向扩散,同时引入明文信息的像素和,将其作为密钥的一部分。其中,在置乱阶段,利用Arnold Cat对图像进行置乱加密操作;在扩散阶段,将置乱加密序列、扩散序列和密文序列进行异或运算。最后,对该加密算法进行安全性能分析。实验结果表明,该加密算法具有较高的安全性,能够抵御各种攻击,适合应用于信息安全领域。(2)设计一个基于三维离散时间混沌反控制系统的图像加密算法。首先,设计一个三维离散时间混沌反控制系统。然后利用三维离散时间混沌反控制系统设计一个新的图像加密算法。与现有用于加密的混沌系统相比,该离散时间混沌系统具有正李氏指数且足够大,所产生的混沌序列能够通过严格的NIST随机性测试。此外,该混沌加密算法采用两个状态变量相乘与一个状态变量相加的方法,从而提高攻击复杂度,同时将其反馈回到加密迭代方程形成闭环,进一步提高抵抗选择密文攻击的能力。(3)设计(2)的混沌加密算法在嵌入式ARM硬件平台的实现。硬件实验结果表明该混沌加密算法在ARM平台实现具有一定的有效性和实用性。