随着网络技术的蓬勃发展,特别是移动互联时代的来临,个人移动设备持有量不断增加,消费者对于图像、视频等多媒体的消费需求越来越多。特别是近年来,随着高清数字设备逐渐普及,图像也越来越频繁地通过网络传输和存储,相应需要的存储空间和占用的网络开销随之增大,这带来了两方面的需求。一方面,由于世界上主流网络——因特网的特性决定,为了确保通信便利,因特网主要使用的是公共信道,随着计算机和网络的使用量不断增大,通过公共信道传输的数据量不断增大,给窃听甚至篡改数据留下了可乘之机,而许多通过网络传输的内容具有保密要求,不希望被其他人获取,如政府间的合作、企业间的商务谈判、涉及到用户隐私的相关内容等都迫切需要实现安全传输,因此图像的安全传输变得越来越重要,另一方面,随着用户的增多,高清图像将占据更多的网络开销,如何在保护图像隐私的前提下,同时加强图像的压缩以尽可能减少网络带宽需要,对于用户而言也变得更加迫切。因此本论文的研究重点是:主要针对图像编码环节,设计图像快速加密算法,通过实验分析,确保所设计的图像快速加密算法在保护图像安全的前提下尽可能提高效率。本论文主要包括以下几部分工作:(1)分析整理了密码学以及混沌加密相关的理论,总结了图像处理研究进展;(2)提出一个自动获取感兴趣区域图像加密算法,该算法自动评估图像的ROI,设计了一种存储隐私像素的策略,利用空间数据隐藏方法将加密像素嵌入到平面图像的非隐私区域。实验结果表明,与已有的ROI图像加密方案相比,该算法在安全性和与HVS(Human Visual System)的一致性方面具有一定优势。(3)分析了基于区间收缩的安全二进制算术编码(AC)方案的安全性。将区间收缩策略简化为单向收缩和对称双向收缩两类,证明了特定条件下,区间收缩的算术编码的无法保证保密安全性。基于单向收缩和双向收缩分类和所给定的条件,分析了静态、基于内容和自适应AC模型中的单向收缩和对称双向收缩的安全性,进而提出了抵抗攻击的改进方案。(4)分别提出了与JPEG2000图像编码相结合的加密思想,并针对MQ算法和区间编码算法进行了实现。该算法采用密钥控制编码寄存器C的指向,没有正确的密钥将无法正确解码,因此算法可以有效抵御暴力攻击;算法在密钥流的生成过程,采用一次一密的方式,可以抵抗选择明文攻击。论文还通过大量的仿真实验与理论分析来验证与评估算法性能,确认该算法几乎不影响压缩性能。最后是全文的总结,并给出了论文的可改进之处以及今后进一步研究的方向。