随着互联网与通信科技的快速进步,人类互相交流的媒介也日新月异,从最开始的文字到如今的语音、图像、视频等。数字图像在当今的生活中有着日益重要的影响,它能够生动形象的传递丰富多彩的信息,但是它在给人类带来方便、传递信息的同时也面临着被非法窃取和篡改的安全威胁。目前对图像进行加密是避免其遭受安全威胁的可行途径之一。空间域图像加密算法具有简单易实现,加密过程中不产生图形畸变等优点,但加密强度偏弱;相比于空间域算法,频域加密算法复杂度更高、安全性更好且便于实现数据的压缩。本文主要工作是利用不同的混沌和小波变换设计安全可靠的彩色图像加密方案,以实现抗干扰能力强、加密效果好、时效性强并且具有实用价值的数字图像加密算法为目标。在本文中应用混沌系统和小波变换设计出以下3种不同的加密方案:基于新型混沌的彩色图像加密算法。针对一维混沌系统密钥空间小、混沌性能不突出的问题,利用Lorenz和Tent混沌系统根据动态参数控制混沌系统模型构造新的混沌系统(Lorenz Control Tent,LCT),LCT具有更好的随机性和更大的密钥空间。该算法采用空域和变换域加密结合的方式对彩色图像加密,另外采用了重叠分块的方式对低频小波系数进行置乱,使低频小波系数在不同的子矩阵中被多次置乱。实验结果证实该算法具有运算速度快、抵抗非法攻击能力强等优点。基于时空混沌系统的彩色图像加密算法。针对离散小波变换后解密图像出现大量失真和计算复杂度高导致加密算法效率低、保真度不高的问题,采用整数提升小波变换和时空混沌系统设计一个彩色图像加密算法。该算法分别在空域和小波域运用伪随机序列对数字图像进行像素位置置乱,这既置乱了像素位置又令其灰度值得到相应地扩散。算法使用分块置乱的方式同时解决Zigzag扫描总有像素点位置不变和周期性问题。混沌系统初始值与明文信息相关,经仿真模拟实验证明图像经过本算法加密后具有良好的保密效果。基于混沌系统的多幅图像加密算法。针对多幅图像加密过程繁琐、效率不高的问题,设计一个可同时加密九张彩色图像的方案,将所有图像的R分量组合成一幅新图像,同理组合所有G分量和B分量。分别对新生成的图像进行整数小波变换,并且对低频系数执行分块置乱操作。运用Arnold映射设计新的置乱方案,令加密算法的安全性不会因Arnold映射固有的周期性而降低,同时实现像素的置乱与扩散。运用前面设计的置乱方案对图像像素执行置乱与扩散,最终让图像变得无法识别。经仿真实验证明该算法具有一次加密图像数量多、效率高、安全性好的特点。