计算机网络和通信技术的迅猛发展使全球进入信息化时代。因此,如何在开放的网络环境下保护信息的安全传输和存储成为目前研究的一个热点问题。保证信息安全的一个重要手段是加密技术。近年来,各种新的密码攻击手段的出现和信息安全功能的复杂化使人们迫切需要研究出更加安全、高效的加密算法。混沌与密码学之间的相似性,启示着人们把混沌应用于密码学以改善加密系统的安全性,基于混沌的加密算法应运而生。由于混沌系统中的多涡卷系统比双涡卷具有更复杂的动力学行为,已被广泛应用和研究。本文分别对多涡卷混沌吸引子的产生方法和基于混沌的图像加密方法进行了研究。首先在现有的多涡卷和多翅膀混沌吸引子的基础上分析了多涡卷和多翅膀混沌吸引子的产生方法,提出了一个非线性分段指数函数产生双涡卷、多涡卷和网格多涡卷混沌吸引子的方法,并对其动力学特性进行了分析,然后对基于混沌的图像加密方法进行研究,分析了一种新的基于混沌的交替图像加密算法和一种对其改进后的算法在实用性和安全性上存在的缺陷,进而对二者的缺点进行了改进,并通过仿真测试验证了改进后加密算法的安全性。论文主要包括以下两个方面的内容:1)在一个三维自治系统的基础上,通过构造分段指数函数产生了双涡卷混沌吸引子。把分段指数函数扩展成多分段指数函数序列,可以产生多涡卷和网格多涡卷混沌吸引子。通过数值仿真分析了系统的吸引子相图、平衡点、李雅谱诺夫指数、分岔图、庞加莱截面等动力学行为,证明了系统的混沌特性。2)对一种新的基于混沌的交替图像加密算法和对此算法的一种改进算法的安全性进行了分析,明确两种算法优点和缺点,在保留二者优点的同时改进了算法的置乱和扩散过程。通过算法实用性、统计分析、密钥敏感性和密钥空间、抗差分攻击性能分析、信息熵、加密效率等对本文改进后的加密算法进行安全性分析表明:改进后的算法克服了原算法中实用性不佳和加密效率低等缺点,具有良好的加密效果,在图像加密应用中具有很好的应用前景。