当前,中国互联网的应用正在变得多元化,人们每天的各种活动高度依赖互联网。我们通过网络传输各种数据实现信息的交互,其中,图像具有形象、生动、直观等特点,被广泛使用。但是,图像在传输时容易遭受网络黑客的攻击和破坏,信息泄露等安全事件频繁发生,一些机密图片,例如军事、商业类图片,一旦被窃取,后果十分严重。因此,需要设计和使用图像加密技术来保护图像的传输和存储安全。混沌系统具有的不可预测性、内随机性等优异性能为其在数字图像加密领域提供了优势。常规的加密方案是对图像的所有像素进行加密,得到的密文图像大小和原始图像一样。此外,当图像尺寸较大时,需要对图像进行压缩加密,来减小传输和存储的数据量,用压缩感知对图像进行压缩加密,在采样的过程中能同时实现压缩和加密,受到了人们的广泛关注。基于此,本文提出了两种图像加密算法,具体为:(1)提出了一种基于拉丁方置乱的彩色图像加密算法。首先,将彩色明文图像分为R、G、B三分量,对各分量采用基于拉丁方和混沌序列的块置乱策略(Block scrambling based on Latin squares and chaotic sequence,BSLSCS),随机的使每个块的像素置乱到不同的行和列;然后,采用依赖明文和置乱图像的扩散操作(Diffusion operations dependent on the plaintext and scrambled image,DODPSI)来改变各分量像素值,获得密文图像。其中,在扩散G、B两个分量前做了预处理:用R分量最后一个像素异或G分量第一个像素,用G分量最后一个像素异或B分量第一个像素,将扩散从一个通道传递到另一个通道,提高了算法的安全性。此外,本文提出了一种基于明文和数字排列的混沌序列选取机制(Chaotic sequence selection mechanism based on the plaintext and digital permutation,CSSMPDP),动态的生成置乱和扩散序列,用于R、G、B分量的置乱和扩散中,序列的选取过程与明文密切关联,增加了算法的抗攻击能力。最后,通过实验仿真和安全性分析,验证了本算法的安全有效性。(2)提出了一种基于忆阻混沌系统和压缩感知的图像加密算法。本文利用一种新型磁控忆阻混沌系统,并结合初等元胞自动机,设计了一种压缩加密算法,在实现图片压缩的同时能够对图像加密,降低传输的数据量。首先,原始图像经过离散小波变换,得到稀疏系数矩阵;接着,在用zigzag置乱方法对稀疏系数矩阵置乱后,再利用初等元胞自动机置乱,然后用忆阻混沌系统产生的测量矩阵对置乱后的图像进行压缩感知,得到最终的密文图像。最后,通过实验仿真和安全性分析,验证了本算法的安全有效性。