图像加密是指将原始图像的信息有效地进行加密和隐藏,并且能够在几乎无损失的情况下将原始图像信息从加密图像中还原出来。在数字灰度图像中,其灰度级可以通过分解成一组二进制数,因此可以通过位平面分解技术实现对图像信息的分解。而基于位平面的分解技术,目前被广泛用于图像处理领域,如图像增强、图像压缩、图像加密等。本论文则是利用数字图像的位平面信息实现对图像不同层次的加密。论文的主要工作如下:1.基于位平面遍历和非线性S盒的图像加密算法。提出的加密算法中,利用位平面分解算法将原始图像分解成位平面图,并且对位平面图利用比特位向量遍历置乱运算,再将置乱后的位平面图利用位平面合成转换成S盒替换过程中的系数矩阵。再利用混沌系统和非线性方程组构造的S盒对系数矩阵做替换操作,最后利用混沌系统生成的扩散矩阵对替换矩阵做双向扩散,实现图像的加密。该算法在置乱和替换过程中通过与明文相关联,进一步的提升算法抵御差分攻击的性能。2.基于压缩感知和多重比特位置乱的图像加密算法。为了减少原始图像在比特位置乱过程中的数据量,通过混沌系统和非线性函数生成的随机测量矩阵对原始图像的稀疏表示压缩采样,得到原始图像的测量值图像,再得到测量值图像的位平面矩阵,再对位平面矩阵利用不同的切割重组的方式,利用比特位置乱算法做比特置乱运算,这样可以更好的降低图像内像素之间及其内部的相关性。通过实验仿真表明,该算法具有良好的加密效果,能够抵抗多种攻击。