Los sistemas caóticos son vitales en el diseño de sistemas criptográficos contemporáneos. Este estudio propone un método innovador para construir una caja de sustitución efectiva utilizando un mapa caótico tridimensional. Además, impulsados por la eficiencia de las cajas de sustitución basadas en el caos propuestas, presentamos un nuevo criptosistema de imagen basado en el caos que combina la destreza de los códigos Gray, un sistema hipercaótico no lineal y sensible, y la S-box propuesta. La clave secreta generada a partir del criptosistema está correlacionada con la imagen de entrada para producir una clave única para cada imagen. Los extensos resultados experimentales demuestran la utilidad, efectividad y alto rendimiento del criptosistema resultante.