混沌是非线性动力学系统所特有的一种运动形式,它广泛的存在于自然界,诸如物理、化学、生物学、地质学,以及技术科学、社会科学等各个科学领域。由于混沌具有特征:确定性、有界性、对初值的极端敏感性、长期不可预测性、正的最大Lyapunov 指数、遍历性等,它的应用也越来越广泛,目前主要应用包括:图像数据加密、保密通信、计算机图形处理、信号处理和通信、控制系统和优化等越来越多的领域和方向。其中,把混沌应用于信息安全中是近十几年来引起了学者们的极大关注,并已在信息安全领域获得了广泛的应用,并取得了一些较好的结果。本论文围绕混沌理论与信息安全的原理及其应用,就一些诸如:混沌在数字图像信息加密解密中的应用;混沌系统的设计与实现;混沌在数字图像水印和信息隐藏技术中的应用;混沌同步控制技术及其在保密通信中的应用进行详细地研究与讨论。本文的主要研究成果包括: 1、提出了一种基于混沌的数字图像加密解密新算法。该方法将混沌直接引入图像加密算法中,真正的充分利用一种特殊混沌系统的简单性,以及对初始条件极其敏感性的特性,对以前图像加密解密算法进行了全面的改进。本算法具有加密算法简单、速度快、效果好和安全性高等特点。2、提出了一种广义分段线性映射的概念,并对其进行改进与分析。先给出了广泛意义上的一维分段线性混沌映射的定义,和该混沌影射的特性。然后设计了一种四分段非对称的混沌系统,证明了其混沌性,并利用实验详细地分析了所设计系统的特性。最后,将生成的混沌序列转换成0-1 二进制混沌序列码,结果表明输出的混沌序列码具有良好的自相关性和互相关性。3、提出了一些基于混沌的数字图像信息隐藏和水印算法。提出了一种基于混沌映射和图像融合的数字隐藏技术。用混沌映射结合图像融合,将隐藏信息隐藏在载体图像的不同位置,提高了隐藏的视觉效果,保证了隐藏信息的安全性。提出了一种结合数字签名技术和混沌的水印系统。在该方法中,用混沌序列从原始图像中随机选取象素生成水印信号,如不知混沌初始值就难得到水印信号;再通过第三方数字签名认证系统签名认证,而没把水印真正的嵌入到宿主图像中,有很好的不可感知性,保证水印系统的安全。提出了基于混沌序列模运算的水印算法。该方法利用一个特殊混沌映射生成的整数值混沌序列,并通过混沌序列模运算决定二值水印信号的嵌入位置,因此