随着互联网及多媒体等技术的飞速发展,使得信息尤其是图像的传输越来越普遍,因此信息安全变得格外重要,然而数字图像的数据量巨大,数据冗余信息量高,相邻像素相关性强,所以传统的加密技术,比如AES,DES这些数据加密技术并不适用于图像加密,混沌理论作为非线性科学的一个重要分支,具有自己独有的特征:初始条件的极度敏感性;伪随机性;遍历性等,这与传统密码学有很多相似之处,因此人们开始利用混沌理论来研究图像加密技术,提出了大量的加密算法。本文简要介绍了混沌密码学的研究背景与意义,分析了基于混沌数字图像加密的发展历程,并对几种常见的混沌数字图像加密方案存在的优缺点进行了总结,基于以上工作,提出了两个混沌数字图像加密方案,主要工作如下:(1)提出了一个基于位平面矩阵旋转的超混沌图像加密算法,首先利用MD5哈希算法结合超混沌Lorenz系统生成与图像密切相关的序列,然后分别利用这些伪随机序列进行如下加密步骤:第一步是先对明文图像进行像素位置置乱;第二步将一个像素平面进行位平面分解,利用混沌序列控制产生空间中每一位的旋转矩阵的位置、大小和旋转角度,逐位进行旋转;第三步合并位平面并进行扩散操作。整个过程算法依赖明文,因此能有效抵御差分攻击。实验结果和理论分析表明,算法不仅有效避免了低维混沌安全性低的缺陷,同时密钥敏感性强,密钥空间大,安全性很高。(2)提出了一个新的基于超混沌chen系统的比特置乱图像加密方案。算法的创新是在原有像素置乱和扩散的之间进行了两轮不同的比特置乱,一轮空间位平面中8位为单位在混沌控制下进行移位异或,另一轮以像素为单位在不同的混沌控制下进行同样的运算,整个加密过程依赖明文并且利用了超混沌系统的优良特性。实验仿真结果表明,算法抵抗统计特性分析和选择明文攻击的能力很强,具有密钥空间大,密钥敏感性强,加密效果好等优点。