21世纪,生物特征识别技术正逐渐替代以密码与证件的传统安全技术。指纹具有唯一性、永久性等特点,在生物识别系统中应用最为广泛。指纹库是识别认证的重要依据,进而成为黑客攻击的重要目标。2018年,存有指纹信息的印度公民数据库Aadhar就遭到攻击,隐私信息发生泄漏,对这类信息的保护势在必行。为了更好地保护图像,尤其是指纹图像,本论文在现有混沌密码学研究成果的基础上,研究并实现了基于混沌理论指纹图像加密技术,并且取得如下成果:（1）针对ZigZag变换不适用非方形矩阵和加密程度低的问题,提出Lorenz混沌映射和混沌移位变换的指纹图像加密算法。首先,对明文图像进行移位置乱以及第一轮异或扩散,改变明文图像的统计信息;其次,利用改进ZigZag变换对中间密文图像扫描变换,进行第二轮像素值扩散;最后,进行大量的实验。结果表明,该方法不仅能够实现任意形状的指纹图像加密,而且具有很好地图像保护功能。（2）针对一些混沌加密算法无法有效抵御选择明文攻击的问题,提出基于Lorenz超混沌系统和矩阵旋转的指纹图像加密算法。首先,由Lorenz超混沌系统产生用于子矩阵旋转置乱的混沌序列;子矩阵的大小、位置以及旋转方式由混沌序列值决定,再依次旋转所有子矩阵对整个明文图像进行置乱;最后,采用正向和反向的异或操作。在整个加密过程引入SHA-256哈希算法,将混沌系统生成的混沌序列与明文关联,实现一次一密。仿真实验结果表明,该算法能够抵抗常规攻击,同时密钥空间大。（3）针对DNA编码规则单一以及无法有效抵抗选择明文攻击的问题,提出基于Chen超混沌系统和DNA编码的指纹图像分块加密算法。首先,将Chen超混沌系统产生的混沌序列进行处理,使其适用于加密操作;然后选择其中一个混沌序列用于明文关联置乱;扩散过程中,对置乱的图像以及Logistic生成的随机矩阵进行均匀分块;最后,采用动态DNA编码以及运算,这一方法很好地解决DNA编码规则单一的问题。仿真实验结果表明,该算法具有密文统计特性好和较高的密钥灵敏度等特点,可以有效抵抗差分攻击。对提出的算法进行实验仿真,理论分析表明,上述三种算法均有良好的加密效果,具有信息熵高、密钥空间大、密钥敏感度高、易于实现等特点,应用于网络安全通信可解决指纹图像因传输过程中被窃取从而遭受到重放攻击的问题,具有一定的理论价值和广阔的应用前景。