随着互联网和通信的迅速发展,数字图像作为多媒体数据的直观形式,应用日益广泛。由于当今网络前所未有的开放性和计算机的日益强大的处理功能,对涉及个人隐私和秘密数据的数字图像的安全性造成了一定的威胁,因此针对图像的加密算法应运而生并且取得了不少的研究成果,加密算法在安全性上也不断提高和加强。目前针对图像加密的算法主要是图像置乱和像素替换。图像置乱是在不改变像素值本身的情况下,对图像像素的位置进行改变,达到加密的目的；而像素替换是采用一种可逆计算机制,对像素本身进行改变,以实现加密。早期图像加密算法是采用其中的一种,后来演变成结合此两种算法实现。随着混沌理论的发展和数字变换的引入,图像加密算法进入了一个新的阶段,安全性能也得到了很大的提升。本文首先利用当前研究热点——忆阻器的相关理论,结合蔡氏电路系统,分析了带有忆阻器的蔡氏电路的混沌系统。忆阻器是被誉为继电阻、电容、电感之后的第四个基本电子元件,是具有记忆性能的电阻器,表现出能够根据流过它的电荷大小而改变电阻值的特性。蔡氏电路能够表现出混沌特性,忆阻器在替换蔡氏二极管后,新的蔡氏电路同样具有混沌特性,而且具有一定的电路性能优越性。基于此混沌系统,本文提出了一种图像加密算法,结合了图像置乱和像素置换的算法,此两种算法均基于混沌序列实现。从仿真的结果可以看出,本算法具有良好的安全性,能够抵抗密钥穷举攻击,直方图统计分析,相邻像素相关性统计分析,熵值分析,几何攻击等多种攻击。另外,随着分数阶微分理论的普遍发展,混沌微分动力学系统以及数字变换理论也进入了新的研究领域,分数阶混沌系统和分数阶数字变换得到了较快的发展并应用于多媒体信息安全。本文从分数阶微分的特性出发,结合当前常见的混沌系统,仿真实现了分数阶混沌系统及其混沌吸引子,并基于分数阶变换理论和分数阶混沌置乱算法,设计了一种分数阶次的图像加密算法,从仿真的结果可以看出,本算法在统计分析,明文敏感性,均值误差和峰值信噪比等方面均具有良好的性能。