数字图像作为一种可以客观反应自然事物的信息载体,是获取信息的重要来源,因此被人们广泛地应用到日常生活中。然而,愈发庞大的数据量给图像的传输和存储带来了很大的压力,并伴随着信息泄露的风险。为此,研究图像无损压缩和加密技术来保证图像的传输和存储效率以及信息内容的安全性,具有很重要的研究价值和现实意义。本文首先研究了混沌理论和图像无损压缩算法的编码原理,构造了安全的无损编码算法。为了进一步提高安全性,本文针对编码算法的输入数据和输出码流分别设计了小波系数加密算法和码流加密算法。本文的主要研究内容如下。（1）针对传统混沌系统存在着密钥空间小、周期窗口、Lyapunov指数值较低等问题,本文设计了新的一维混沌映射和四维超混沌系统,并从Lyapunov指数、分岔图、相点轨迹图等角度对混沌系统进行测试。测试结果表明本文提出的混沌系统具有较复杂的动力学行为,量化后的混沌序列也具备较好的伪随机性,可以应用到图像加密算法的设计中。（2）对于密码算法中小波系数处理不够精细的问题,比如忽略了小波系数低频和高频幅值的分布特征,本文针对性的设计了小波系数加密算法。在小波系数矩阵中,高频系数占据着较大的比重,其幅值影响着算法的压缩性能。因此,本文详细分析了加密高频系数的不同位数对压缩性能的影响,并选择影响较小的比特位数完成密码算法的设计。（3）针对图像无损压缩与加密算法结合的不够紧密的问题,本文采用压缩与加密相互嵌套的方式来设计密码算法。使用小波系数加密算法处理压缩算法的输入,码流加密算法被用来处理压缩算法的输出,并在压缩过程中嵌入加密点以提高安全性。同时,混沌系统产生的伪随机序列参与了算法的压缩加密全过程。为了验证无损压缩加密算法的性能,本文从密钥空间分析、密钥敏感性分析、压缩率、无损复原测试等方面进行测试。实验结果表明,本文提出的密码算法具备较好的安全性和压缩性能。（4）本文设计并实现了一个基于混沌的图像无损压缩加密系统,该系统具有图像加密压缩、解密解压缩和性能测试等功能,在对图像质量和保密性要求较高的应用场景中具有重要的应用意义。