21世纪是一个科技高速发展的信息化时代,数字图像作为最直观生动的载体,被普遍应用于各个领域中。因此,保护图像数据的安全性刻不容缓。图像数据具有自身独有的特点,单纯的传统加密已经不能满足现代图像信息安全性的要求,需要对其研究新的图像加密算法。混沌理论由于其出色的特性,为图像加密技术带来了新的契机。在一些特殊的商业用途中需要加密的仅仅是一些用户感兴趣的图像区域。虽然先后出现了一些基于用户感兴趣区域的图像加密算法,而真实的用户感兴趣的图像区域往往是一些不规则,目前还很少有人针对这样的区域研究特有的图像加密算法。同时,在存储或者传输图像中都会花费较大的资源,所以需要对图像数据进行压缩处理。为了保证图像的完整性,有必要对这些被传输的图像信息进行消息认证。本文主要做了以下几项的工作:(1)研究了目前的主流图像加密算法,对图像加密算法有了系统的认识。接着又深入研究了针对用户感兴趣区域的图像加密算法,分析了现有的算法的优缺点;同时,系统研究了现今主要的消息认证码的构造方法,为开展后续的改进和创新奠定了基础。(2)深入研究了本文所提方案所涉及的基础知识,主要包括混沌理论、图像加密理论,并阐述了混沌在图像加密中的应用;接着学习了图像压缩编码以及消息认证码的基本知识。(3)提出了一种基于混沌的非链式消息认证码的构造算法。该算法改进了传统的链式算法带来的缺点,采用并行模式来处理消息。通过使用可变参数和自同步机制,为密钥流与消息内容、算法密钥以及消息的序号建立了紧密联系。实验证明,该算法能够满足消息认证码的要求并且适用于并行计算平台上操作。(4)提出的是一种基于混沌的用户感兴趣区域的图像加密算法。该算法是针对用户感兴趣的不规则图像区域设计的。算法首先基于混沌映射函数并结合3个S盒对用户感兴趣的非规则图像区域进行了加密。为了提高其在存储或者传输中的效率,对部分加密图像进行了Huffman编码。最后,为确保消息的完整性,对压缩图像进行了消息认证。通过理论分析和大量实验证明,提出的算法具有良好的安全性,能抵抗多种攻击。在保证图像完整性的同时提高了传输或存储的效率。文章的末尾对全文的主要工作进行了总结和展望,并提出了工作中的一些不足之处。