本文创造性地将《周易》中的两仪、四象、八卦、六十四卦等理论运用在图像加密领域,分别提出了基于四象(二爻)和重卦(六爻)的图像编码原则,基于相应的变爻变卦运算规则和八卦方位旋转运算规则,实现了针对单幅灰度图像、多幅灰度图像以及彩色图像的图像加密算法。通过对中国传统文化之源《周易》的挖掘,真正的实现习主席所提出“科技创新当坚持文化自信”的要求。主要工作可以概括为:一、提出了一种基于四象编码的图像加密方案。首先,对明文图像进行四象编码,通过混沌序列进行置乱。其次,对混沌序列生成的混沌矩阵进行四象编码,然后与置乱后的编码图像进行异或运算,实现图像的混淆。最后,对混淆后的图像再次进行四象编码得到密文图像。通过数据仿真和安全性分析,该加密算法能够扩展密钥空间,增长算法的随机性能,能够抵御各类型的攻击,算法的安全性得到提高。二、提出了一种基于四象编码和混沌系统的多图像加密方案。首先,针对多幅明文图像的组合图像进行四象编码,然后通过二维logistics混沌序列,对编码图像进行置乱和混淆。最后,再次进行四象编码,将编码后图像分解得到密文图像。通过数据仿真和安全性分析,该加密算法能够进一步扩展密钥空间。通过直方图分析、差分攻击分析、相关性分析等,证明该算法针对多幅图像的加密是安全可行的。三、提出了一种基于四象编码和分数阶混沌的彩色图像加密方案。首先,通过四象编码分别对彩色图像的颜色通道进行编码,然后通过Logistics级联混沌系统分别对通道编码图像进行置乱。其次,对分数阶混沌序列进行四象编码,然后与通道置乱图像进行异或运算。最后,再次进行四象编码,合并颜色通道数据得到密文图像。通过仿真和安全性分析,该算法的密钥空间进一步得到扩展,并且密钥的敏感性极强。通过直方图分析、差分攻击分析、相关性分析等,证明该算法针对彩色图像的加密是安全可行的。