随着多媒体信息技术的发展,图像已成为人们获取各种类型的有效信息的主要途径之一,图像中所包含的信息可能涉及各种类型的秘密信息或个人隐私信息。因此,如何有效保护图像的安全,尤其是军事、医疗等特殊领域的图像的安全,是我们必须关注的问题。对经典图像安全的保护方式主要有图像加密技术。但是随着量子技术的快速发展,目前在经典计算机上安全的图像加密算法在量子计算机的威胁下可能将不再安全。所以,本文着力于利用量子技术去保证图像的安全。本文的主要研究内容包括以下三个方面:首先,本文提出了一种新型的基于交替量子漫步的伪随机数生成器的构造方案,该伪随机数生成器理论上是绝对安全的。利用该伪随机数生成器生成的伪随机数,是后续的彩色图像加密方案的重要组成部分。第二,本文提出了一种基于交替量子漫步生成的伪随机数和DNA序列操作的彩色图像加密算法。通过理论分析和模拟仿真,验证了该算法出色的加密效果。第三,本文提出了一个基于交替量子漫步生成的伪随机数的量子彩色图像加密方案,以一次性密码本方法对量子图像进行加密。通过理论分析,证明了该方案是一个无条件安全的量子图像加密方案,理论上可以抵抗量子计算机攻击。此外,该方案的量子线路复杂度与经典图像加密所需要的复杂度相比,效率有指数的提升。与其他量子图像加密方案相比,此方案在安全性和资源消耗上有较大优势。总的来说,本文提出了理论上绝对安全的基于交替量子漫步的伪随机数生成器,在此基础上,设计了安全的经典彩色图像加密方案与量子彩色图像加密方案,在未来有很大的应用潜力。