随着多媒体技术、信息技术以及互联网的迅速发展，数据量庞大而且难以存储和传输的图像越来越频繁的出现在计算机屏幕上，图像信息在网络存储和传输过程中很容易受到非法攻击者的截取，从而导致比较严重的后果和损失，因此，信息的安全性和有效性越来越成为人们关注的焦点，对数字图像进行可靠的加密处理进而显得尤为必要。而数字图像置乱技术是一种有效的信息隐藏预处理方法和图像加密手段。数字图像置乱是一种较为重要的图像加密算法，其主要目的是将给定的图像进行扰乱，从而使得人们无法通过人类视觉系统和计算机系统来发现原始图像表达的真正含义。研究者经过长期的探索，提出了很多相关的置乱算法，这些算法主要有两类——像素位置置乱和像素值置乱。其中，像素位置置乱研究居多，但现有的这种算法存在诸多不足，例如：存在变换周期性恢复的安全性问题、置乱对图像尺寸要求较高、置乱程度不甚理想、置乱不稳定、置乱迭代重复严重、置乱效率较低等；另外，像素值置乱研究相对较少，但这种算法较前者效果好。因此，本文基于已有算法存在的诸多不足提出了两种图像置乱算法；同时，通过对置乱算法性能的深入且细致的分析，提出了一种有效的置乱程度评价算法。一种索玛立方体方块匹配的图像置乱算法，其是针对图像像素位置置乱算法存在的不足并基于索玛立方体方块匹配的思想提出的。索玛立方体是由27个大小相同的块组成，这27块又是按照7个不同且有规则的索玛组件拼接而成，这种拼接方式有很多种，而且它是三维模型，所以将其用于图像置乱中需要在三维模型中操作，这样可以大大提高置乱程度。算法首先按照索玛方块的组成对原始图像进行分块，选择索玛立方体的任意两种拼接方式，其中一种看作是原始图像元素的拼接方式，另一种是置乱图像的拼接方式，将两种拼接方式对应转换，这样便可实现图像的置乱。经实验结果以及定性定量分析，相对已有的像素位置置乱算法，该算法在视觉效果、置乱程度、抗攻击效果等方面有较大提高。一种局部堆和Gray码的图像置乱算法，其是基于像素值置乱的一种方法。算法首先对原始图像进行局部堆调整，然后对调整后的图像施加Gray码变换，这样就改变了图像的像素值，实现了图像的灰度置乱。经实验证实和定性定量分析，该算法在置乱效果、置乱程度、抗攻击能力以及白噪声化程度上都达到了理想的效果，真正实现了图像置乱。小波域局部标准差的图像置乱评价方法，其是基于已有图像置乱算法计算量大且复杂的基础上提出的。算法将局部标准差应用于小波域，在频率域里分析图像置乱程度，此方法简单且有效，相对众多已有的空间域置乱程度评价算法而言，该算法精确度更高。并经实验证实，算法在用不同置乱算法对不同图像进行置乱的效果评价都能准确地反映置乱次数与置乱程度的关系，而且与人的视觉感知基本一致，这就证明了算法的有效性和合理性。