过去的几十年间，计算机技术和通信网络快速发展，通信系统已发生了翻天覆地的变化.现如今，大量机密信息通过不安全的信息交流渠道传递，很容易被人拦截.图像因为直观性强，包含的信息量大等优点被广泛使用在互联网中，那么如何保障图像信息的安全已成为众多学者研究的重点问题.第三章介绍的混沌系统具有良好的性能如伪随机性，对初始值和初始参数敏感，遍历性等，这些性能使得其在加密方面更优于传统加密方法，因此研究者开始设计基于混沌系统的加密算法.　　本文介绍了一些混沌映射，并重点对具有马尔科夫性质的映射做了分析，证明该类映射具有如初值敏感性，遍历性，伪随机性等优良的混沌性质.之后提出了两种算法.第四章针对灰度图像，设计了一个基于具有马尔科夫性质的混沌映射和比特位平面的自适应加密算法.在置乱阶段，采用逆3D猫映射和3D猫映射设计出一个双随机映射的置乱算法；为提高算法抵御明文，选择明文等攻击的能力，算法将密钥流设计成与明文图像的内容相关；置乱是基于比特位的，在改变像素位置的同时也使得像素灰度值发生变化.在扩散阶段，利用具有马尔科夫性质的映射产生的混沌序列与置乱后的图像做异或运算，其密钥流也依赖于图像内容，所以具有很好的自适应性质，达到一文一密的效果.论文对算法的安全性和性能做了详细的分析以证实算法的各项性能的有效性.　　第五章针对彩色图像，设计了一个基于具有马尔科夫性质的混沌映射和三颜色分量交叉扩散的自适应加密算法.对于加密彩色图像，算法一的扩散过程就显得过于简单，因此本章算法二对加密算法一的基础上做了改进，使其可以更好地实现彩色图像的颜色分量通道之间的交叉加密效果.首先提取彩色图像的三个通道，做比特平面的交换，置乱过程与算法一类似，在扩散过程，采用交叉的自适应算法，使得每个通道的扩散相互影响，增强算法安全性.最后给出仿真结果和性能分析，分析结果表明本文算法有很好的实用性及安全性.