随着计算机网络技术和通信技术的发展,以图像、视频为代表的多媒体数据指数爆炸式的增长。如何保障多媒体数据的安全性成为了一个重要的研究课题。其中,图像加密作为一种关键的多媒体信息安全技术,可以阻止攻击者获取到图像内容。通过研读大量文献,从中总结出大部分算法会出现的两类缺陷:第一类缺陷为一般算法类缺陷,分别是混沌单一性使得破解难度降低;计算机有限数字精度的限制导致混沌序列的混沌性能退化;加密算法不能抵抗噪声、剪切及压缩的攻击;加密算法对明文的敏感度不高;加密算法不能抵御选择明文攻击。第二类缺陷为针对彩色图像的对象性缺陷。相对灰度图像,彩色图像具有更强烈的表达性,和更大的维度空间。真彩色图像可分解为RGB共3个基色分量,分解后增大了加密对象空间,研究人员们可以在密钥流复杂度和算法复杂度上发挥想象。但三个分量都具有与原图高相关性的特点,使得只要破解其中任意一层分量便相当于知晓了明文。文中,以密文域扩展为主要思想,以解决上述问题为主要目标,拟设计一种基于变参混沌和密文域扩展的图像加密算法。为解决一般算法类缺陷,设计基于变参混沌的异位异或图像加密算法,在该算法中,对于混沌单一性问题,构建由广义Henon映射控制的新型三维变参超混沌系统,对于加密算法不能抵抗噪声、剪切及压缩的攻击问题,在加密算法中加入了像素位置置乱算法,针对加密算法对明文的敏感度不高的问题,在算法中加入明文关联因素,使混沌系统产生序列的初始条件与明文图像相关,针对算法不能抵御选择明文攻击这一缺点,在加密算法中,对明文进行分块,采用密文反馈的方式依次按块加密。并且在扩散部分中,设计一种自定义分块异位异或的数值扩散算法,最终以密文域扩展为思想,将二维灰度图像转化成三维密文图像。为解决针对彩色图像的对象类缺陷,设计基于层间关联的复杂混沌彩色图像加密算法,依据层间关联的思想,在该算法中注入了一种新的置乱思想和扩散思想。首先,构造新四维超混沌和chen超混沌系统的四维变参混沌系统,在置乱部分,设计基于层间关联的空间平行置乱算法,在扩散部分,设计基于层间关联的空间有序扩散算法,并且依据密文域扩展的思想,使尺寸为N?N?3的明文图像转化为M1?M2?3的密文图像。层间关联模式使得攻击者无法单一的破解其中任意一层分量,使得破解难度大大增加。