随着计算机发展的多极化、智能化、网络化,因特网让我们不受时间和空间限制,随时随地知晓天下事,在网上共享信息快捷又方便。然而,由于因特网的通信协议TCP/IP存在安全漏洞,具有运行自动分析或拦截程序的高性能计算机每秒能够完成百万条底层代码的搜索,所以当没有经过加密处理的图像在网络上共享时,受到巨大的安全威胁。因此,在共享图像前对图像进行安全有效的加密,能够保护图像内容,保障用户隐私,具有重要的科研价值和现实意义。本文通过对图像信息安全问题、混沌系统及压缩感知的研究,将混沌系统和猫映射进行结合,设计安全有效的图像加密算法。又针对图像数据量大,传输效率低的问题,提出将并行压缩感知融入到图像加密方案中。主要内容如下:（1）综合考虑混沌系统的运行效率与安全性,设计一种基于猫映射的图像灰度值加密方案。起初先用改进的猫映射按照一定的规则变换图像像素灰度值。改进的猫映射对明文图像的大小不再作要求,而且每组像素灰度值变换时猫映射的控制系数矩阵都会随混沌序列发生改变。这个操作可以变换明文图像的像素灰度值,使明文图像视觉上转化为一系列随机噪声,能抵御统计攻击。接着使用coupled logistic映射迭代生成的加密序列打乱图像像素点的位置坐标,破坏图像内部相邻或相近的像素点之间的密切相关关系。最后通过双向扩散得到密文图像,提升整个算法的安全性。从多个层面对算法进行仿真,验证了所提算法能有效抵御噪声攻击,且具有高度敏感性和理想的运行效率。（2）为了提高传输速率,降低带宽负担,提出一种基于压缩感知和超混沌系统的图像灰度值加密方案。首先利用用户输入的随机正整数和部分明文图像信息构造混沌系统迭代时的初始值,提高混沌序列的随机性及密文对明文的敏感性;并利用超混沌系统迭代生成加密序列,使该加密方案的安全性得到提高。接着通过加密序列的随机组合对图像稀疏系数矩阵进行行列随机置乱,并对置乱后的稀疏系数矩阵进行并行测量,有效提高了算法的压缩性能和重构图像的质量,显著降低了算法的计算复杂度。并行压缩后对矩阵进行二次加密,在加密过程中使用双向加模扩散操作,并在扩散操作中引入加密序列和明文的反馈,使扩散效应得到加强的同时削弱了误差累积的影响。经多个层面的仿真模拟实验,验证了所提算法能有效抵御剪切攻击,且具有比较高的安全性和良好的压缩性。