随着互联网技术的日益普及,其衍生出的多媒体数据的网络通信也得到广泛的发展。其中数字图像的传输无论在工作还是生活中都变得愈发重要,这也促使人们开始意识到对于传输信息保护的重要性。因此,对于传输图像数据的保护,使其免受非法攻击就变得更为重要。图像加密是保护图像传输的核心,但是目前所提出的诸多加密算法,存在安全性不高、通用性差、无法适用于大批量数据传输等缺陷,这也导致了这些方案对于暴力攻击的抵御能力不强、实用性差。混沌系统所具备的诸多优良特性使其广泛应用于图像加密中,基于此,本文在基于混沌的研究前提下,设计了三种基于高维混沌的图像加密算法。第一个是基于FCM模糊聚类算法提出一种新的图像加密方法,该方法是对传统通过硬聚类进行图像加密的改进,其主要思想是首先通过二维混沌迭代图像的像素点,所生产的像素坐标作为要聚类的元素。然后将这些元素通过FCM模糊聚类进行聚类操作,对聚类后的每个类根据其尺寸大小在外部进行排序。最后,通过设计的三维分段逻辑混沌所产生的混沌序列矩阵与置乱后的图像矩阵进行异或操作,完成扩散步骤。第二个是利用耦合映射格子,设计了一种基于分块的图像加密算法。该算法首先将明文图像按照合适的大小分块,对于每一块内的像素,将其分别插入到存储置乱图像的像素矩阵中。然后循环迭代每一块明文图像像素,完成图像的置乱操作。该思想类似于将一块糖溶解到一杯水中,将每一块像素都平均扩散到整个图像中。最后结合耦合映射格子完成图像的加密操作。第三个算法是通过设计的三维逻辑分段映射所具备的良好混沌动力学特性,并与彩色图像的R,G,B三个分量的完美切合,设计了一种基于改进的完美洗牌算法的彩色图像加密算法。该算法首先基于彩色图像的特性将图像分成R,G,B三个信道进行加密;然后按照完美洗牌算法分别对这三个通道进行两两置乱,迭代若干次后得到置乱图像;最后结合混沌系统对像素值扩散后得到最终的彩色密文图像。分别根据这三个方案对图像进行加密操作,通过将实验结果以及相关的安全性分析与其他算法对比可得:上述三个算法都具有很好的加密效果,安全性高且能够抵御几种典型攻击,可以有效的用于安全传输领域。