在计算机网络技术高速发展的背景下,信息安全问题日益严峻,文本、图像和视频等多媒体数据在开放性网络中传输时,易于被窃听或恶意破坏。其中,数字图像作为一种普遍应用的信息载体,为了保证其信息安全,行之有效的加密技术必不可少。图像信息加密的最新研究动态在于将混沌系统与传统图像加密框架相结合,利用混沌密钥发生器生成的大量密码,实现对图像信息的置乱与扩散处理。为了进一步突破传统的置乱与扩散加密架构,本文将研究基于混沌系统和提升结构的图像加密算法,以得到加密速率快、加密安全性强的新型图像加密系统。在研究提升变换理论的基础上,提出一种新型的基于提升变换的图像加密算法,该算法借助密钥使用混沌系统产生伪随机序列,其中密钥作为混沌系统的初始值,迭代混沌系统生成的状态序列经过S盒变换和循环位移技术得到等价密钥。基于提升变换的加密框架将明文图像进行奇、偶分裂,两个序列之间相互预测和更新,在变换过程中借助于等价密钥实现信息扩散。经过对图像数据的两次分裂、预测和更新过程,将扰乱后的两个序列还原为与原始图像相同大小的矩阵,即为密文图像。经大量的仿真实验证实,提出的算法生成的密文图像统计特性好,系统的各项敏感性测试值都趋近于理论值,加密解密速度快,是一种优秀的图像加密方案。在上述提升变换图像加密算法的研究基础上,将统一加密理论与其相互融合,提出基于混沌系统和提升变换的统一图像密码算法。同时,考虑到低维混沌系统的密钥空间小、产生的序列分布不均,混沌区间内出现断点等问题。所以在该统一图像加密算法中,利用两个低维混沌系统的复合运算产生算法所使用的混沌序列。对此算法而言,它最大的特点是加密过程与解密过程完全相同。若输入密钥和原始图像时,经过系统处理后输出结果为密文图像;若输入密钥和密文图像,则经系统处理后输出结果为原始图像。提出的图像密码系统可以节省一半的硬件资源和软件资源。仿真实验和安全性能分析证实,提出的统一密码系统具有处理速度快、密钥空间大和系统敏感性强等优点,可作为网络图像信息安全的备选图像加密方案。