当数字图像通过公共网络传输时,机密性是一个重要问题,加密是用于此目的的最有用的技术。针对传统数字图像加密技术存在的伪随机性、复杂性、周期短、精度有限等问题,此外,数字图像具有数据量大、信息熵低、相邻像素相关性高、原始数据图像冗余度大等缺点,传统的数字图像加密方法已不再适合于对数字图像进行加密。因此,本文提出了一种新的有效方法来处理快速和安全高效的图像加密的棘手问题,同时对混沌数字图像的研究现状和发展趋势进行了阐述,先根据混沌的概念从混沌映射中产生的随机序列,再根据加密算法的改进设计流程,最后进行仿真实验。混沌动力系统的特性,如对初始条件的高灵敏度和类似于白噪声的统计特性,适用于信息加密。混沌系统具有对初始条件、遍历性、内部随机性和控制参数的高度敏感性,它类似于密码扩散、加密轮、伪随机信号和密钥等概念,因此,随着混沌密码技术的发展,基于混沌的数字图像加密算法受到了广泛的关注。本文着重提出了两种图像加密算法:第一种是基于改进的3D猫图的图像加密算法;第二种是基于三维Arnold变换的图像置乱算法。新算法采用了混沌序列的Henon映射生成混洗控制参数,并采用改进的二维Logistic映射序列替代灰度值,使用Henon映射对阵位进行混洗,并使用改进的二维Logistic映射改变图像像素的灰度值。此外,该算法在抵抗穷举攻击,统计攻击和纯密文本攻击方面具有高度的安全性,所有这些都会给潜在的攻击者带来很大困难,即使攻击者知道算法,但如果他们不知道算法的参数,也无法获取图像的信息。从这个角度来看,加扰技术可以看作是用这些参数作为密钥的数字图像的加密手段。本文对已有的混沌数字图像的加密算法进行了改进,并且在效率上有了很大的提高。此外,为了进一步增强密码系统的安全性,通过根据密码像素扰动所采用的混沌系统的控制参数,在扩散过程中引入了与纯文本相关的混沌机制,使用密钥分析和密钥灵敏度分析,对提出的方案进行了广泛的密码分析。测试结果表明,本文中提出的新方案具有令人满意的安全级别和低计算复杂度,这使其成为实时安全图像传输应用的良好候选者。