随着互联网技术和网络通信的高速发展,图像由于具有生动、形象、直观性强、信息量丰富等特征,成为人们信息交流的重要载体之一。在促进人们交流的同时,它也给会话信息带来了安全问题。由于传统的DES和AES算法主要是针对文本加密,适用图像加密效率低和实时性差,因此,探索安全、高效的图像加密算法显得尤为重要。混沌系统作为一种非线性动力系统,与密码学存在诸多相似特性,它对初值和混沌参数极其敏感,且产生的序列难以分析,具有伪随机性好、复杂性高等特点,这些特性使得它在图像加密中具有广泛的应用前景。本文对基于混沌的图像加密算法进行了一系列地分析与研究,主要内容如下:(1)概述了本课题的研究背景与意义,总结分析了当前一些学者在图像加密领域研究的国内外现状。接着阐述了混沌理论和密码学基础以及两者之间的联系,然后介绍了混沌图像加密的相关技术,其中对混沌系统特征进行了大量数值仿真实验来验证混沌的可行性。(2)针对基于Arnold映射的一些加密算法易受选择明文攻击、周期性恢复至初始状态以及Henon映射密钥空间小和存在空白窗口等问题,提出了基于复合混沌的图像加密算法。该算法选用广义Arnold映射对像素点多次混迭和置乱,且混迭和置乱的控制参数不同,大大增加了密钥空间和避免了周期性恢复问题,置乱的次数与像素值密切相关,解决了无法抵抗选择明文攻击的问题。通过使用高维广义Henon映射产生更复杂的序列,有效降低了二维Henon映射因存在空白窗口引起序列散失伪随机性的安全性隐患。最后又引入了模和异或相结合的扩散变换,不仅替换了单个像素值,还间接影响了后续点的像素灰度值的加密效果,密码分析者很难有效地获取混沌序列。实验仿真结果表明该算法安全性能高。(3)针对Logistic映射存在周期空白窗口、产生的混沌序列分布不均匀以及一些分数阶变换算法直方图不够平滑等问题,提出了一种基于变换域的混沌图像加密算法。通过选择非周期性好的量子Logistic映射,因为它末尾处存在干扰校正量,使序列每次迭代更新不会消失,所以产生的混沌序列更均匀、伪随机性更高,同时,将分数阶Fourier变换和混沌映射相结合,实现了图像数据在变换域充分地改变,解决了直方图不够平滑问题。分数阶Fourier变换的两个阶数?、?能够给加密方案增添更多的自由度,增大了密钥空间。通常图像关键信息保存在低频部分,使用变换域方法对图像加密还有利于更好的保护图像低频信息。实验仿真结果表明该算法安全性能高。