随着通信技术和计算机技术的飞速发展,人们对图像信息安全问题越来越重视。图像加密是确保机密图像在公共信道中安全传输的最有效手段之一。由于图像具有体积大、数据冗余度高和相邻数据相关性强的特点,所以基于文本数据的经典加密方法(如DES和AES等)不再适合图像加密。密码学者发现混沌系统具有对初始条件和参数的极端敏感性、非周期性和遍历性等固有属性,这些属性在某种程度上与图像加密系统的属性相对应。近年来,涌现了大量基于混沌系统的图像密码系统。与传统的加密方式相比,基于混沌的图像加密方法具有更高的安全性和更好的加密效果。本文首先介绍混沌图像加密的研究背景与意义,然后分析了基于混沌图像加密的研究现状,并且对几种常见的混沌图像加密系统存在的弊端进行了总结。本文通过分析研究并结合最新的混沌理论,设计出加密解密效率更高、安全性更好的新型图像加密算法。本文内容和主要工作包括以下两个方面:首先,提出了一种基于Logistic映射和超混沌Lorenz系统的明文关联的快速图像加密算法,利用Logistic映射对图像像素进行位置置乱,再利用随机产生的三个伪随机序列和超混沌Lorenz系统对图像进行明文无关的扩散与明文相关的置乱操作。仿真实验结果表明研究的图像加密算法具有密钥空间大、密文图像分布均匀和相邻像素间相关性低等特点,是一种良好的图像加密算法。然后,基于分段线性混沌映射和立体S盒,提出了一种加密算法和解密算法相同的图像加密算法,利用PWLCM映射产生两个序列,通过查找立体S盒之后,对图像进行前向扩散、置乱、后向扩散和四次旋转180度操作,生成密文图像。仿真实验结果表明新图像加密算法具有加/解密速度快、密钥空间大且抗差分攻击能力较强的特点,是优秀的图像加密算法。