随着现代网络信息技术的普及应用,信息安全问题受到广泛关注。图像信息和文本、音频以及视频一样,成为人们日常生活中获取信息的主要媒介。因此,探索新的加密技术,实现图像的安全传输,成为研究加密学的热点问题。混沌因其具有良好的密码学特性,开始逐渐走进安全研究人员的视野,被广泛应用在信息保密通讯中。在研究混沌密码学中,混沌图像加密是其中重要的研究领域。提出混沌性能更优越的混沌映射,才能提高整体混沌系统的混沌特性,才能确保基于混沌系统的图像加密算法的安全性。提升混沌系统的复杂性,对保证基于混沌的加密算法的安全性有重要的意义。为满足加密安全的需要,研究发现Logistic混沌映射具有良好的混沌特性,但是映射本身仍然存在低维、结构简单的缺陷。以此为研究基础,提出一种分段Logistic混沌映射形式(PLM)和无限折叠迭代混沌映射(ICMIC)的改进形式,并将其运用到设计图像加密算法中。为此,本文主要研究工作包括以下几个方面:(1)当前已有混沌映射存在不足,即在有限空间内有限次折叠,造成它们在相空间结构上过于简单,使得基于这些混沌映射设计的加密方案在安全方面存在缺陷。针对以上问题,结合无限折叠迭代混沌映射,提出一种改进的ICMIC混沌映射。(2)根据提出的改进ICMIC混沌映射,进而提出一种基于改进ICMIC混沌映射的图像加密算法,并对改进后的图像加密算法的加密效果进行安全性分析。(3)为解决Logistic映射在安全方面存在的固有缺陷,本文提出了一种基于PLM的时空混沌系统,即将PLM作为CML模型的局部映射,得到基于PLM的时空混沌系统模型。基于此模型本文提出一种基于混沌系统的彩色图像加密方案。仿真实验结果表明该算法具有更好的图像加密安全性,能够有效满足图像加密需求。