随着智能手机、数码相机、平板电脑等数码产品的广泛普及,数字图像信息的采集和传输达到了前所未有的深度和广度,数字图像在存储和传输过程中的信息安全问题引起了人们的高度关注,已成为信息安全领域内的重要研究课题。图像信息的安全保护不仅涉及到国家安全,比如卫星侦察图像、军事图纸等;也涉及到一般民用领域,如个人隐私图像、医学图像等。因此,对数字图像信息的安全保护研究具有重要的学术意义及实际应用价值。图像加密是保护图像信息安全的主要手段之一。大多数传统密码算法在处理文本数据时具有较高的安全性和效率,但由于数字图像具有数据信息量大、相邻像素相关性强以及冗余度高等问题,使得传统的密码算法存在效率过低且安全性弱等问题。混沌系统具有对初始条件及参数的极端敏感性、伪随机性和长期不可预测性等优良特性,这使得混沌系统特别适用于设计图像加密算法。基于频域的图像加密算法由于其效率和安全性均高于其他类型的加密算法,因此被应用在图像加密领域。基于以上分析,利用混沌系统、离散小波变换和离散余弦变换技术等,本文设计了两种彩色图像加密算法,并给出了数值仿真结果和加密算法的性能分析。本文主要工作和研究如下:1、结合SCAN方法与二维离散小波变换技术,提出了一种新的彩色图像加密算法。首先,将彩色明文图像分解为红、绿、蓝三基色分量,将每个分量划分为若干无重叠的子块,并继续细分每个子块。然后,利用LSS和2D-LASM混沌系统产生随机序列,其中一部分随机序列作为SCAN方法的扫描路径进行图像置乱操作和图像置乱后的扩散操作。其次,通过二维离散小波变换(DWT)将图像从空间域变换到频域,得到四个子带矩阵,根据上述得到的混沌序列对子带矩阵进行置乱。最后,对图像执行离散小波逆变换,得到最终的密文图像。通过实验分析得出本方案有较低的像素相关性,较强的密钥敏感性,而且加密时间短,是一种安全高效的彩色图像加密算法。2、设计了一种将离散小波变换与离散余弦变换相结合的彩色图像加密方案。首先将原始彩色图像划分为三个基色分量,并分别对其进行离散余弦变换(DCT)变换,得到DC序列和AC序列,并对序列进行更新,得到扰乱序列,并对图像进行置乱操作;接下来,将二维十进制置乱矩阵转化为三维二进制矩阵,同时将得到的置乱矩阵进行二维离散小波变换(DWT),得到四个子带,通过扰乱序列对子带进行置乱,再采用二维逆离散小波变换(DWT)得到中间二进制矩阵,然后对上述二进制矩阵进行异或运算,得到三维二进制矩阵,将其转化为二维十进制矩阵,并对其进行离散余弦变换,获取DC序列;其次使用DC序列构造SHA-256哈希函数的初始值,将返回的256位十六进制哈希值作为混沌映射的初始值;最后,使用单轮扩散操作改变图像像素值最终获得密文图像。实验仿真结果表明,本算法是一种无损的彩色图像加密方案,具有较强的抗攻击性。