压缩感知(Compressed sensing,CS)理论具有低采样和灵活压缩的特点使该信号处理方法在数字信号采集技术中得到广泛应用。目前,图像已经成为传递信息最普遍最直观的一种表达形式,且越清晰的图像携带的信息量越大所占空间也越大。与此同时,人们对图像中所含信息的保护意识也逐渐增强。因此,图像存储所占空间和安全的高效传输成为亟需考虑的问题。所以,针对图像信息安全传输和所占存储空间的问题,同时兼顾图像压缩和加密的需求,提出了一种基于混沌压缩感知的图像重构与加密方法研究,提高图像信息在传输时的安全性。本文的主要内容为:(1)提出了一种基于新三维超混沌的图像压缩感知与重构方案。首先,为解决随机类测量矩阵具有不稳定性的缺点,设计并提出了一种新的三维离散超混沌系统用于构造混沌测量矩阵。本文对新设计的混沌系统进行了动力学和混沌特性分析。其次,然后使用新混沌系统构造新的混沌测量矩阵,对其进行测量矩阵的RIP准则验证。最终对基于新三维超混沌的图像压缩感知与重构进行实验仿真,验证新测量矩阵方案的可行性,并分析图像信息的重构效果。(2)提出了一种基于超混沌图像压缩感知加密算法研究。本文为解决图像同时压缩和加密的需要,将置乱和扩散算法结合,提出了基于超混沌图像压缩感知加密算法。用Matlab完成加密方案的实验仿真对该方案进行可行性验证,同时分析加密算法的安全性。加密算法的安全性主要通过NIST测试、密钥空间、直方图分析、信息熵分析和相邻像素相关性等安全性分析指标进行分析。