随着大数据、云计算和人工智能等技术被广泛应用在各行各业中,网络空间的信息安全面临着诸多威胁,因此信息安全技术逐渐被民众所重视。由于网络具有开发性和共享性的特点,因此在进行通讯时造成了极大安全隐患。其中,图像作为信息传输的重要载体,其安全特性和在传输过程中的保密性也被逐渐重视。混沌作为密码学中一种新型学科,因为其特有的对初始条件敏感性、伪随机特性、遍历性等特点和密码学中重要特性相近所以被应用在图像加密。针对解决由于混沌系统动力学退化,加密方式传统,以及伪随机序列正态化等问题,作者通过改善混沌系统,结合人脸识别、多态性等,设计了新的图像加密算法结构,提出了如下三种安全性能较好的混沌图像加密算法:(1)提出了一种将图片区分成重点信息和非重点信息,进而分别进行加密的基于混沌的图像加密算法。具体体现在,使用RSA算法,与明文大小信息相结合,计算改进后CML系统的初始值。同时也计算出Logistics映射和Chebyshev多项式的初始值与控制参数,作为加密算法的密钥;在完整的明文图片中提取关键信息并对关键信息进行加密,并且对非关键信息和关键信息进行不同参数扩散和置乱;在安全机制的设计上利用CML系统与排序函数,按照从扩散到置乱的方式进行加密;仿真结果与安全分析表明基于改进后的混沌系统的隐私加密算法密钥空间大,密钥敏感性良好和对明文图像敏感,且可以抵御常见的攻击方式。(2)提出了一种新的基于多态性的CML的彩色图像加密算法,具体体现在:扩展了一种扩散矩阵;并且提出了一种新的像素替换方式,利用Haffman函数,对灰度值进行替换,并且在高位进行补0;利用多态性的思想,对时空混沌系统中的f(x)进行选择,让伪随机序列更加多样化,并对此序列进行均一化处理,使其伪随机性效果更好;仿真结果与安全分析表明基于多态CML映射的图像加密算法密钥空间大,密钥敏感性良好和对明文图像敏感,且可以抵御常见的攻击方式。(3)提出了一种利用Hash函数与明文结合的混沌图像加密算法,利用不同种类的Hash函数多重混合制作密钥与并设计密码本用作一次一密函数的异或序列。具体体现在,混合使用了SHA256和SHA512的Hash算法相互结合,并与混沌序列相结合来计算初始值和明文位置信息。利用Logistic映射来生成图像置乱阶段的参考序列;针对解决由于Hash函数不可逆,导致对于利用明文信息计算时无法解密的现象,提出改进,并且利用Hash值计算Logistic映射所需要的初始值序列。仿真结果与安全分析表明基于多重Hash函数和一次一密的图像加密算法密钥空间大,密钥敏感性良好和对明文图像敏感,且可以抵御常见的攻击方式。