随着社会信息技术的快速发展,多媒体信息已成为人们日常生活中不可或缺的重要元素。与此同时,也带来了严重的信息安全方面的问题。数字图像是多媒体信息的重要组成部分,具有信息冗余性强、像素相关性高等特征,在卫星图片、军用设施图样、远程医疗诊断图像、犯罪现场照片等领域有着广泛应用。因此,数字图像在存储和传输过程中的安全保证,成为重要的研究课题。针对常规的加密算法对于图像加密不适用的问题,有学者将混沌学与密码学相结合,提出混沌密码学理论,并将其用于图像加密中。由于混沌系统具有对初值极端敏感、遍历的特性,且能够产生大量的具有随机特性序列,符合密码设计最重要的扩散和混乱两个原则。因此将混沌学与密码学相结合可构造出高效、安全的加密方案。本文在研究课题背景及现状的基础上,介绍了混沌理论和密码学基础,并对几种典型的混沌系统进行了模拟仿真及分析,着重分析了混沌与密码学的联系以及混沌应用于密码学中的优势。最后总结了现有的图像加密算法,并对基于混沌的图像加密系统的方案构建提出了指导性原则。针对基于混沌的彩色图像加密问题,本文结合采用置乱-扩散的架构提出了两种方案,分别是基于耦合混沌映射的彩色图像加密算法和基于混沌映射的自适应彩色图像加密算法。在基于耦合混沌映射的彩色图像加密算法中,利用混沌序列进行选择排序的置乱方案,并在扩散过程中利用耦合映像格子产生伪随机数和可逆整数矩阵,通过对分组后的图像进行矩阵相乘和异或操作完成加密过程。在基于混沌映射的自适应彩色图像加密算法中,利用陈氏混沌系统迭代产生混沌序列对RGB分量置乱,在扩散过程中融合自适应的加密算法,完成对彩色图像的加密。通过对本文提出的基于耦合混沌映射的彩色图像加密算法和基于混沌映射的自适应彩色图像加密算法的实验和安全分析,证明了算法在密钥空间、密钥敏感性、相邻像素相关性、统计特性、差分攻击等方面都有优秀的表现,具有安全性和可靠性。综上所述,本课题对基于混沌的彩色图像加密算法开展的研究具有重要的理论意义和现实意义。