随着网络技术和多媒体的快速发展,在日常生活中所使用的信息越来越数字化。数字化信息在我们生活当中无处不在。其中以图片形式的数字化信息所占的比率最大。当今是信息化时代,也是信息爆炸的时代。图片保密工作小的牵扯到个人隐私,大的会牵扯到国家安全。在关键时刻,一幅图像比原子弹还危险。因此图片保密工作越来越引起重视。彩色图像与其他类型的图像相比,其所含的信息量更多,加密过程更复杂,适用范围更广。采用普通的彩色图像加密方案远远满足不了现时需求。本论文就是在分析混沌特性的基础上,基于混沌理论、DNA编码以及混沌加密技术进行研究和应用,本文的主要工作和主要贡献体现在以下几个方面。第一个算法是把DNA编码与正弦混沌映射相结合,设计了一种彩色图像加密算法。在对图像进行加密操作之前,简单证明了正选映射的超混沌特性。在该算法当中使用正弦映射对图像进行像素替换,利用特殊的取补规则进行像素的扩散。实验结果表明该加密方案的加密速度快、加密解密过程可逆、加密系统的抵抗统计攻击能力强,适用于RGB彩色空间的任何彩色图片。第二个算法是把DNA编码与双超混沌系统相结合,设计了一种新的彩色图像加密算法。加密过程中,首先,把明文图像的R,G,B三层分开,对各层进行独立加密,然后合并得其密文图。对各层独立加密时首先,利用了Logistic混沌映射产生的六组随机序列的六个索引对像素进行置乱;其次,利用正选混沌映射和碱基序列的编码序列对像素进行变换;然后,利用特殊的碱基对取补规则对图像进行像素扩散。由于在计算过程中使用了两个超混沌映射和DNA编码,该方法具备了密钥空间大和并行计算能力强的优点。从而系统的安全性能和加密解密速度大大提高了。实验及仿真结果表明该算法密钥空间大、对初始值敏感、抗攻击性强、加密方法的可逆、计算速度快,能够安全、高效地抵抗了一系列攻击方法。从而保证了彩色图像的安全传输使用,解决了大数据时代的传统的加密和解密技术在操作图像时的困难。这方法完全可以应用于灰度图像、索引图像和二值图像等图像的加密工作。此方法是需要大量拍摄或收集图片,并且单位时间内在安全的基础上高速加密图片资料的一些领域的首选。因而此方法是航海、军事、天文、医学、新闻媒体等图像保密通信领域具有巨大的应用潜力。第三个加密计算方案是结合lorenz映射,logistic映射和碱基序列的同或和异或运算的优势,提出了一种更复杂,更安全的彩色图像加密算法。在该算法的加密过程中,首先,应用lorenz映射产生混沌索引,并对彩色图像各层分别进行置乱过程;其次,利用文中给出的碱基序列编码规则,分是对彩色图像各层分别进行DNA编码的过程;然后,根据logistic映射产生的0-1矩阵,在彩色图像各层像素之间进行异或运算或同或运算,进而对彩色图像各层的像素进行替换与扩散的过程;最后,对替换与扩散之后的密文进行碱基序列解码,并重新组合得到最终密文图像。实验及安全性分析结果显示,该加密方案的加密系统对初始值和参数具有高度敏感性,较高的鲁棒性,能够有效抵抗穷举攻击和统计攻击。本文从密钥敏感性、统计特性、明文敏感性,鲁棒性等方面对新提出的算法进行了安全性分析。并对上述各算法进行了仿真实验,从实验结果可得,本文提出的这三种加密方案都有很好的加密效果,能够有效地抵抗明文攻击。