数字图像作为多媒体通信的重要载体,在通信、医疗、军事等方面都发挥着重要作用。由于数字图像在国家安全防护、商业利益保障和个人隐私维护等都有举足轻重的影响。因此,探索安全、有效的图像加密技术成为网络与信息安全领域的重要研究课题。论文的研究主要针对现有图像加密算法安全性不高、鲁棒性不强、加密效率低以及密钥灵敏度低等问题,利用图像哈希、混沌系统、DNA加密、位平面分解等理论和方法对灰度图像、彩色图像、多个灰度图像的图像加密关键技术开展了研究。主要研究工作如下:1.为了改善现有灰度图像加密算法的安全性低、鲁棒性差等问题,以及降低加密算法对抵抗各种常规攻击存在的安全隐患,提出了一种基于图像哈希、改进混沌映射与DNA编码相结合的灰度图像加密算法。首先对明文图像进行预处理;然后通过图像哈希算法生成二进制哈希序列,作为加密算法的初始密钥;最后利用Chen′s混沌系统生成的随机序列对明文图像和混沌序列进行DNA计算和编码,最终得到密文图像。实验结果表明,该算法具有很好的安全性,密钥空间大(10¹²⁵)、密钥敏感性高,且对各种攻击具有很好的鲁棒性。2.为了提高彩色图像加密算法的密钥空间、明文图像的敏感性、抵抗常规攻击的鲁棒性,以及实现篡改定位分析,提出了一种基于图像哈希、六维超混沌和动态DNA编码相结合的彩色图像加密算法。该算法首先对彩色图像进行预处理,通过图像哈希算法生成混沌系统的初始值和控制参数;然后,对彩色图像RGB三种色彩通道进行行列变换;最后,采用六维超混沌系统生成随机序列,用来对彩色图像进行DNA动态编码和运算操作获得最终的密文图像。实验结果表明,该算法具有足够大的密钥空间(10¹⁶¹),密钥敏感性强,具有更好的统计和差分特性,且能对篡改图像进行篡改定位分析,具有很好的安全性和强鲁棒性。3.为了解决数字图像在互联网传输环境下,数据量大、传输速率慢、安全性低等问题,针对灰度图像,提出了一种基于图像哈希、位平面分解与动态DNA编码相结合的多图像加密算法。该算法首先将多个图像进行合并,经由图像哈希算法生成初始密钥;然后利用混沌映射将位平面分解后的图像进行像素置换;最后利用四维超混沌系统生成的随机序列对多个图像进行动态DNA编码和计算,生成最终的密文图像。实验结果表明,该算法密钥空间大(10¹⁴¹),传输效率和安全性高,能抵抗统计分析、差分攻击、穷举攻击、裁剪和噪声攻击等常规攻击。