随着信息技术的飞速发展,越来越多信息需要通过互联网络来传输、交换和存储,信息的安全问题成为了计算机研究的重点。由于数字图像比较直观,能够被人们所接受,并且在传输的过程中不容易出错,这就使得其成为传输过程中最重要的载体。然而数字图像信息具有丰富的信息数据,相邻像素值的相关性比较强,还有较高的信息冗余度等独特的特点,使得传统的加密技术无法满足加密的要求。利用图像的矩阵特性,对一幅M?N的图像可以进行位分解,用于扩散和置乱。对于置乱的序列一般采用的都是混沌序列,因为其具有好的伪随机性,复杂的空间结构,控制参数多,以及更高的保密性能。目前低维的混沌特性在加密技术上受到多种攻击,使得其保密性能有待提高。随着高维混沌的发展,其有更复杂的结构和更多的参数,再加上其不可预测的运动轨迹使其更受研究者的推崇。本文采用了高维的超混沌系统来对图像进行置乱和扩散,结合了分块加密的方法,最终使得加密算法有更高的安全性和可行性。本文的主要研究内容如下:(1)针对课题研究的背景、意义及国内外现状进行了概述,并简要介绍了混沌及密码学,研究分析不同加密技术。(2)对位平面加密算法进行了仿真,观察分析仿真图和相关性数据,对其存在的问题进行了可行的分析和改进。(3)在分析研究了位平面加密后,设计了一种新的基于矩阵扩散超混沌序列位平面加密算法,将明文图像按像素位权重分解成位平面,从其明文图像中提取生成超混沌系统所需要的初值,通过龙格库塔函数迭代得到密钥序列;然后对得到的序列进行处理得到相应大小的矩阵,利用同样的办法对超混沌序列矩阵进行位分解得到密钥位矩阵。由于高四位包含大多数信息,只对高四位进行处理分离置乱操作,将置乱后的高四位位平面与低四位位平面进行整合得到置乱后的矩阵。对置乱后的矩阵进行分块,分成2?2小块进行扩散。最后对密文进行安全性测试,结果表明,所得密文对密钥与明文敏感性强,可有效抵抗多种攻击,提高了方案的安全保密性。