近年来,智能设备走进千家万户,万物互联使得各行各业都产生了海量的信息,其中不乏含有小到个人的隐私图像,大至国家的机密图像在互联网上进行传输,这也随之而然地出现一系列问题,其中最严重的当属在公共信道传输过程中的数据安全问题。当数字图像在公共信道上传输时,保护图像数据信息最简单而又有效措施是利用某种技术将图像加密之后再进行传输。发送方使用图像加密算法将原始图像加密成为一幅无意义的噪声图像,而接收方使用预先协商好的密钥将密文图像解密为原始明文图像。混沌系统因其自身具有的优良特点,与数字图像加密领域所要求的随机性不谋而合。DNA计算拥有低能耗、大存储、高并行的特性,许多研究人员根据其固有的良好特性,将DNA技术与混沌系统相结合,设计出了更高效的图像加密算法。为了保证图像的数据安全以及提高图像加密算法的效率,本文主要研究内容是基于混沌系统与DNA编码的图像加密算法,具体内容如下:1.针对经典的Sine Map和Logistic Map存在的不足进行改进,得到了伪随机性更好、混沌参数范围较大的二维混沌映射Improved 2D Sine-Logistic Map（I2DSLM）。利用此混沌映射结合DNA编码,设计了一种高效的图像加密算法。首先利用位平面置乱对明文图像进行初次加密,将图像划分为8个位平面进行分离,实现了位平面分离置乱。然后将I2D-LSM产生的序列进行处理后,用来确定DNA编码规则,分别利用不同的DNA编码规则对分离后的位平面进行编码,整个编码过程是完全随机的。最后借助DNA计算进行扩散操作,通过对角线的扩散和逆对角线的扩散,将图像划分为上下左右4块,在4个分块内部分别进行扩散操作。实验结果表明该算法具有良好的安全性,使用该算法加密图像时所需要时间较少,在运行效率方面有了显著的提升。2.为了改善图像加密过程中置乱阶段与扩散阶段的安全性问题,提出一种基于混沌映射与双向交换扩散的图像加密算法。首先,通过明文图像的SHA256值计算出I2D-LASM的初始值和参数,迭代产生混沌序列,利用DNA技术高效的安全特性,动态的进行DNA随机编码,提高了算法与明文的相关性。然后进行位平面置乱操作,将明文图像的像素划分为8位,采用奇偶分离的策略得到奇位模块和偶位模块,实现了位平面分离。使用异或操作对奇位模块进行预扩散,对偶位模块进行正向扩散预处理。最后,通过混沌映射控制随机交换奇偶模块,对交换后的模块进行逆向扩散完成整个加密流程。实验结果表明,该算法安全性能优异,能够非常有效地抵抗各种典型攻击。3.最后,对本文的研究工作进行总结,分析这两种算法的优劣势,结合时代的发展,展望未来可能研究的内容。