混沌序列因其随机性和复杂性较好且难以被分析和预测，在进行流加密方面有着极大的优势，因此近些年学术界掀起了研究“混沌序列密码”的热潮。然而，从实用的角度来看，混沌系统应该是数字的而非模拟的，这样的话，混沌系统就出现了退化现象。目前，数字混沌系统主要存在两个问题需要考虑和解决。第一，系统涉及的所有运算都将受计算机有限字长效应的影响。因此相比于理想的实值混沌系统，数字化后混沌系统出现了系统特性的减弱、类短周期、退化的轨道分布和非理想的相关特性等问题。因此，本文在所建立的Logistic数字混沌平台上，对数字混沌序列的类短周期性以及相关性强的问题进行了深入研究，提出对Logistic数字混沌序列进行K-L和双重K-L变换的理论方法。第二，较传统的密码学而言，对于数字混沌系统的安全性、可靠性和复杂性的评估更为重要。因此，为了评估这两种改进之后的数字混沌密钥序列的安全性，本文不仅对改进后的Logistic序列进行了自相关分析、周期分析、复杂度分析以及频谱分析等，而且利用LS_SVM(最小二乘支持向量机)对序列进行了预测分析。在图像加密中，数字混沌系统可作为伪随机序列发生器来产生混沌密钥序列，从而完成图像的加密。这种方法加密速度快，性能稳定，因此更适合于实际通信系统。然而数字图像具有数据量冗杂的致命弱点，这与网络有限的传输能力形成了一对显著的矛盾。因此本文设计了基于DCT变换和小波变换的图像压缩技术，用改进后的数字混沌密钥序列对压缩后的图像进行加密。仿真结果显示该加密方法具有一定的可行性和安全性，可安全应用到数字图像的加密中。最后本文在硬件平台DSP TMS320DM6437上实现了这一改进的数字混沌密钥序列的图像加解密。