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为了改进图像加密算法的安全性和效率，提出了一种基于三维混沌系统和位运算的数字图像加密算法，利用三维混沌序列的坐标分量分别产生置换序列和二值序列，在对待加密图像进行预处理的基础上，先应用混沌置换序列对预处理的结果图像进行基于灰度值位序列的置换操作，然后再应用产生的二值序列对结果图像的灰度值位序列进行位异或加密运算。实验结果表明，该算法具有良好的安全性和加密效果。