随着计算机、网络和通信技术的飞速发展，特别是Internet的普及，基于计算机和网络的信息交换为多媒体数字作品的使用、传播提供了便利的途径，然而数字作品极易被复制和篡改的特性，使得数字作品的保护成为一个迫切需要解决的问题。对大量图像信息传输需求的日益增加使得图像加密与数字水印技术显得越来越重要。本文通过对傅里叶变换、分数傅里叶变换和图像置乱技术的分析与讨论，提出了结合混沌置乱技术和分数傅里叶变换图像加密技术和盲数字水印技术，并且对这些方法进行了理论分析和数值计算。本文主要内容如下：(1)详细介绍了分数傅里叶变换的特性，并以Namias型分数傅里叶变换理论为基础，编写了分数傅里叶变换的MATLAB数值模拟系统，仿真计算的角度论证了该分数傅里叶变换算法的可行性和可靠性。充分利用混沌系统具有形式简单，初始条件的敏感性和具备白噪声的统计特性等诸多特性，将混沌理论引入图像加密算法，提高了数字图像信息保护的安全性。(2)利用不对称分数傅里叶变换的特性，可实现图像加密变换。对图像的x，y方向分别实施不同级次的一维分数傅里叶变换，得到加密图像，解密方法就是对变换后的图像实施对应级次的分数傅里叶逆变换，只有当x，y方向的逆变换级次分别与原变换级次都相同或者满足周期条件时，能恢复原图像加密变换。但通过实验发现当逆变换级次分别与原变换级次接近时，可以看到原始图像的部分信息。本文提出采用混沌序列的特性和分数阶傅里叶变换技术，实现图像双重加密。由密钥生成实数值混沌序列，对数字图像进行空域置乱，然后进行分数傅里叶变换，实现图像的双重加密，只有同时清楚混沌序列和分数傅里叶变换阶次才可能对加密图像进行有效解密，计算机模拟表明该方法的有效性，具有很好的加密效果。(3)提出了一种基于混沌加密的分数傅里叶域盲数字图像水印算法。将含有版权信息的二值图像作为水印，为了增加水印的安全性，我们引入了混沌序列来调制水印信号，实验结果良好。对原始图像进行一定阶次的分数傅里叶变换，通过密钥和水印图像之间的对应关系，将水印信息嵌入到原始图像的中频系数中，中，分数傅里叶逆变换得到嵌入了水印的图像。仿真实验结果表明，实现的水印具有不可见性，而且对于常见的噪声、裁剪、JPEG压缩具有较好的健壮性。