随着信息技术的快速发展,信息安全越来越受到人们的重视。而图像作为传输信息的重要媒介,对其安全性和保密性的研究也吸引了大批学者。此外,混沌系统具有许多适用于密码学的特性,如对初始值的敏感性,伪随机性,对参数的敏感性,这些可以保证当混沌系统用于加密时,算法具有充足的密钥空间,出色的抗暴力破解能力以及良好的统计学表现。因此,将混沌系统用于图像加密,无疑是个很好的解决图像保密性和安全性的方法。而本文就结合时空混沌系统的一类—耦合映射格子模型,提出了如下三种基于耦合映射格子模型的图像加密算法,这些算法从不同的方面弥补了传统方法在加密效果或者加密效率层面的缺陷。(1)提出了动态耦合的思想,即以混沌动态的耦合系数替代原模型中静态的耦合系数。并将其应用于耦合映射格子(Coupled map lattice,CML)模型,通过对其Lyapunov指数,分岔图,时空行为的分析可以发现其较传统CML模型具有更好的混沌动力学表现。然后结合此模型,提出一种结合bit流交叉循环移位置乱和像素bit矩阵异或扩散的图像加密算法。该算法通过Hash-512对明文提取出秘钥,以此来提升加密算法对明文的敏感性。(2)将动态耦合的思想,应用于非相邻耦合映射格子模型。通过对其混沌动力学行为的分析,发现动态耦合依旧能够改善非相邻耦合映射格子模型的缺陷。并且在此基础上,提出一种快速图像加密算法。该算法,通过bit流的0,1分布得到循环移位值及行列移位控制从而确定置乱过程,通过密文像素依赖于前两个密文像素得到对明文更加敏感的扩散算法。(3)将图像加密算法的扩散操作由传统的串行化操作改进为并行化操作,在保证抗选择明文攻击的基础上极大的提升了扩散算法的执行效率。此外,结合排序与循环移位,提出一种安全性和效率都较传统全排序置乱,单一循环移位置乱,Arnold置乱等更加优良的置乱算法,最后给出了支持本加密算法的并行加密框架。