随着互联网技术和多媒体技术的飞速发展,数字图像在网络中的传输已经变得越来越普遍,同时图像信息的安全和保密问题亦显得越来越突出。由于图像自身的数据量庞大、冗余度高等特点,使得传统的加密算法并不适合于图像的加密。近年来学者们根据混沌理论和数字图像的特点提出了多种专用于图像的加密方案,但是它们还不够完善,随着密码学分析理论的深入研究,很多加密方案受到了有效地攻击。并且在数字图像逐渐作为电子商品进行销售的同时,学者们提出了以退化为目的的加密模式。即先将图像进行可逆地退化处理降低图像的视觉效果,发送给用户进行预览体验,待用户决定购买后,再提供解密密钥恢复原始图像。因此在图像处理技术应用日益广泛的今天,研究图像的混沌加密和退化具有重要的理论和现实意义。本文主要的工作及贡献体现在以下几个方面:①分别对常用的几种图像加密技术和基于选择加密的图像退化算法进行了细致地研究和分析,并针对其存在的缺陷提出了改进方案。②在保密加密方面,结合传统加密算法与混沌密码学提出了基于S盒和Feistel结构的图像加密算法并进行了安全性能分析。理论分析和仿真结果表明,该加密算法具有严格的雪崩效应,且扩散性能和扰乱性能理想,能够有效地抵抗差分、统计分析和选择性明文攻击。③在退化加密方面,分析了利用信息熵对图像进行纹理区和平滑区的缺陷,提出了基于矩阵奇异值分解的图像退化算法;进而又提出了一种基于图像直方图均衡化的图像退化算法,并对该退化算法进行安全性分析。实验结果和分析表明了本算法能够快速的实现图像退化和恢复,并有很好的抵抗各种攻击的能力。④分析加密算法与哈希构造的区别,提出了一种基于图像加密算法的哈希函数构造算法。首先分析了标准帐篷映射的缺陷,根据构造出的非线性混沌映射并将其引入到Feistel结构中,然后按照一定的规则提取长度为128位的哈希值。并通过MATLAB对该算法的敏感性、混乱与扩散、碰撞等性能进行仿真,理论分析和仿真试验表明该算法可以满足哈希函数的各项性能要求。