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近年来,随着计算机和网络技术的成熟发展,人们的通信方式随之也发生了改变,即信息交流的手段逐渐转变为多媒体通信。由于网络具有开放性和共享性,也因此对多媒体通信的安全性造成了隐患。其中,图像的安全与保密也显得越来越重要。混沌具有对初始条件敏感性、伪随机性、遍历性等特点,使得混沌与密码学之间有着密切的联系。与传统加密算法相比,一些基于混沌理论的图像加密算法的研究,无论是在安全性、复杂性、还是速度等方面更具有优越性,近些年来逐渐成为一种热点学科研究。本文在分析了混沌图像加密算法缺陷的基础之上,进行了如下研究工作:(1)基于多重混合Hash函数与循环移位函数的图像加密算法被提出。该算法混合使用SHA1与MD5的Hash算法,并与混沌序列相结合来计算初始值;利用非线性方程组与Logistic映射来生成置乱序列;针对传统Baptista算法的不足及其改进算法的基础上,使用循环移位函数将每一次移位个数带有混沌的特性与分段线性混沌映射(Piece wise linear chaotic maps,PWLCM)来扩散图像。安全分析表明新算法具有良好的效果,它能抵抗常见的攻击方式。(2)基于约瑟夫遍历和混合混沌映射的图像加密算法被提出。该算法使用了一种数学模型来产生初始值,并由其作为密钥生成实数混沌序列;将图像由约瑟夫遍历方法置乱后,再进行相邻行与列置乱,最后由Logistic映射生成混沌坐标对进行第三轮置乱;使用4种一维混沌映射对图像进行扩散处理;其中用密钥生成的实数混沌序列对混沌映射中的控制参数进行线性变换。在保证安全性的前提下,本算法在速度上更具有优势。(3)基于耦合映射格子和DNA扩散序列的图像加密算法被提出。该算法使用SHA-256哈希算法,结合明文信息来计算耦合映射格子(Coupled map lattices,CML)和Logistic映射的初始值与控制参数,作为一次一密的密钥;在像素级利用CML与排序函数,按照从扩散到置乱的方式进行加密;将每个像素点进行随机DNA编码,即在DNA级一个像素点由4个碱基编码组成,并利用汉明距离与循环移位函数进行置乱,将DNA编码规则、互补规则、运算法则等操作结合混沌映射进行扩散处理。实验分析表明新算法加密效果良好。