在信息时代的今天，随着网络和通信技术的高速发展和广泛应用，越来越多的信息在网络上传输。信息的安全与保护问题显得愈发重要，使得密码学理论与技术成为信息科学与技术中的一个重要研究领域。一些新兴的密码学理论，如混沌密码学、量子密码学等，也引起了愈来愈多的学者的青睐。混沌系统对初始条件极端敏感，能够产生大量的具有类随机性、相关性、复杂性和较宽频谱等优良密码学性能的序列。本文主要研究基于混沌Logistic系统的序列加密算法改进与应用研究方面的问题。本论文首先介绍了现代密码学、序列密码学和混沌学的一些基本概念和相关原理，其中尤其重点介绍了决定序列密码安全性方面的几个重要因素。然后以理论分析和数学试验相结合的手段，给出了关于Logistic混沌系统的全面分析。接下来给出了传统单一型Logistic混沌序列加密算法的设计方法，并针对其存在的缺点，尤其分析了“有限精度下的动力学特征退化问题”，并在此基础上提出了改进算法：“结合m-序列扰动的复合型混沌Logistic序列加密算法”。并从改进算法生成序列的随机性、序列的线性复杂度以及序列的安全性方面做了全面的分析，并与传统算法和m-序列产生的序列进行了对比分析。通过分析和试验结果，证明了改进算法在序列的随机性和周期性方面较之传统算法有了明显的改善，达到了改进的预期效果。最后我将改进算法应用到了数字图像的加密中，设计了以改进算法为基础，结合数字图像置乱技术的数字图像加密算法。通过对512×512的24位数字图像进行加密实验，验证了该数字图像加密算法完全能够满足应用的需求。在整个论文当中，我广泛采用了理论分析和数学试验相结合的手段，在理论分析、统计分析以及加密算法的模拟实现等多方面均利用了Matlab6.0数学软件，给出了非常直观的分析和模拟结果，使问题的研究更加简化和明了。