随着计算机技术的飞速发展,网络所承载的信息量日益增加,网络上各种信息的安全问题逐渐得到重视。众多多媒体信息中,数字图像是其最主要组成部分。因此,设计更有效的数字图像加密算法具有重要意义。混沌理论的提出和应用,使得数字图像加密得到飞速发展。尽管基于混沌的数字图像加密方法已经取得一定进展,但仍然存在以下问题:(1)传统加密算法无法解决数字图像冗余度高和数据量大的问题;(2)低维混沌加密安全性弱;(3)高维混沌加密效率低。本文首先对数字图像加密的相关方法进行了简要介绍,并介绍了数字加密算法的评估方法。接着针对已有的基于混沌的数字加密算法的缺陷从改进时空混沌和DNA加密结合的方向和改进混沌与ELLA结合的方向分别进行深入研究,其主要工作如下:(1)提出一种基于改进混沌-CML的彩色图像DNA加密算法。针对传统混沌加密中,高维混沌复杂度高和低维混沌加密效果差的问题,利用改进混沌-CML进行加密,同时进行RGB像素级别的混淆,再利用DNA编码和运算,对图像进行分块加密,以解决数字图像冗余度高和数据量大的问题,以及低维混沌安全性差的问题。安全性分析和仿真实验表明,本方法相较于已有方法提高了抗攻击能力,同时能够达到平均1.25s每张的加密速度。(2)提出一种基于改进混沌-ELLA的彩色图像DNA加密算法。针对高维混沌加密中,加密效率低、运算速度普遍较慢不能达到实时加密的问题,将改进混沌与终身学习ELLA进行结合;再利用RGB像素级混淆、DNA编码和运算,对图像进行分块加密,以解决数字图像冗余度高和数据量大的问题,以及低维混沌安全性差和高维混沌加密效率低的问题。安全性分析和仿真实验表明,本方法相较于已有方法提高了抗攻击能力,同时能够达到平均0.99s每张的加密速度,能够满足实时加密。