数字图像以其生动直观、视觉冲击力强等特点得到了越来越广泛的应用,但其传输过程中的安全问题也正变得日益突出,对图像进行加密是解决此类问题的关键技术之一。由于图像具有信息量大、冗余度高的特点使得传统的AES、DES等应用于文字、数字的加密方法无法奏效。混沌因其与密码学具有天然的相似性,如对初始值的极端敏感性、遍历性、非周期性、伪随机性以及迭代速率非常高等特点,使得混沌在图像领域的加密将比传统的加密方式更加优秀,成为解决图像加密问题的新方向,但是计算机精度的有限也会降低混沌序列的随机性,为了弥补这一缺陷,本文采用复合加密思想以设计更加安全高效的混沌加密算法。首先,针对单混沌加密系统存在密钥空间小,安全性低的问题,本文采用一种基于一维混沌与三维混沌复合的图像加密算法,先迭代产生两组Logistic混沌序列用来进行像素置换,并产生Bao系统的初始值,然后通过明文像素值和Bao系统共同产生用来进行像素替换和扩散的混沌序列,最后通过加解密公式实现明文图像的加解密。复合混沌加密算法增强了混沌序列的随机性,增大了密钥空间,提高了加密系统的安全性,使得算法的性能指标更好。其次,为了能够既利用超混沌动力学特性更加复杂的优点,又保证加密速率,提出了二维超混沌与三维混沌复合的图像加密算法。Kawakami超混沌系统产生的混沌序列用来进行置换,置换采用了当前像素只与其位置之后的像素交换的方式,只需一轮置换就能产生较好的效果;同时对利用三维吕系统进行替换的方式做了改进,使其与明文像素值、置换后图像像素值以及当前密文均有联系,加密参数的设置也更加随机和复杂。仿真结果显示该算法的抗攻击能力较强且加密速率较快。最后进行了传输加解密实验和实时加解密实验。传输加解密实验在两台电脑上测试,一台机器进行加密,然后传输到另一台机器进行解密,结果显示在加解密密钥完全一致时可正确解密,而且图像保真度分析得到其均方误差保持在10^-5以下;实时加解密实验是通过连接相机,实时取图进行加密和解密,实验结果验证了算法的高效性,推进了其在实际生活中的应用。