在信息技术和大数据技术不断深化和变革的今天,衍生出的云计算、云储存、物联网技术也得到了迅猛的发展,在各种领域中产生的信息数据存储和传输需要激增。而缺乏安全保障的信息容易遭到窃取,造成不可估量的损失。图像信息相较于文字信息,包含了更多的信息量,且在空间上也呈现出一定的规律。因此传统的加密方案对图像加密无法满足安全需要。混沌系统在图像加密中表现出了优越的性能,其与加密算法的结合设计得到广泛讨论。基于此,论文提出一种新型高维离散超混沌系统,基于此系统设计伪随机序列发生器,并将其应用到图像加密算法设计中。首先,提出一种新型闭环耦合调制模型,通过同时考虑不同维度、不同时刻序列的取值之间的相互影响,增加了耦合程度,通过该耦合模型,能够将一维离散混沌拓展到任意维。同时将其与级联操作结合,提高混沌的性能,构成一种的新型高维离散超系统构架。其次,为验证构架的有效性,以逻辑映射和正弦映射为种子映射构造CLS系统,以帐篷映射和正弦映射为种子映射构造CTS系统,从李雅普诺夫指数、分岔图、排列熵对比分析二维CLS和二维CTS的混沌效果,以验证构架对一般一维离散混沌系统的普遍适用性,且通过该构架能够增加原一维混沌的参数取值范围。从全局上对两个系统进行谱熵分析,给出了参数的取值范围,为伪随机序列发生器设计中的参数取值提供有力依据。最后,基于论文所构造的高维离散超混沌系统,设计一种对图像自适应的伪随机序列发生器,并将其应用于图像加密方案设计中。在加密方案的设计中,论文提出一种基于混沌序列的置乱、分块同时进行的方法,能够将图像的像素点随机分成两部分。并且提出改进的Feistel网络的扩散方法,能够减少加密算法对原图像信息的依赖性。通过仿真实验分析,论文设计的图像加密算法密钥空间足够大,密钥敏感且性强,能够抵抗穷举攻击;经过算法加密的图像的统计特性基本上被消除,能够抵御统计攻击;原图像仅发生微小变化就能使得加密后的像素点的值发生很大变化,算法的抗差分攻击能力较强;对含噪声和损失部分信息的加密图像解密仍能还原图像信息,加密算法有较强的鲁棒性。