数据信息安全对于人们的信息交流至关重要。而图像数据是数据信息的一种最常见的形式,其包含的信息量大,且在传输或存储的过程中都可能出现非授权的访问、篡改以及破坏等安全问题。同时,图像数据在传输时往往包含了大量的不必要冗余,对其进行数据压缩可有效降低数据空间和提高传输效率。近年来,压缩感知加密因为可同时对数据进行压缩和加密,且加密过程的计算成本相对较低而受到学界的关注。另一方面,激光混沌作为一种新型的混沌类型,具有可长距离传输的优势,还有的突出宽谱特性,也受到了研究者的关注。本论文尝试结合压缩感知、混沌理论以及图像加密知识,将硅微腔中的激光混沌应用于图像压缩与加密的领域,主要研究内容如下:（1）提出了一种采用硅微腔激光混沌的二维图像与三维图像压缩方法。采用硅微腔中产生的激光混沌来构建性能足够随机的压缩测量矩阵。将图像数据经离散小波变换后,与压缩测量矩阵进行相乘而进一步获得了测量值矩阵,从而对图像数据进行了的压缩。进一步的,通过与高斯随机测量矩阵进行对比,在自相关、概率密度等方面对所使用的硅微腔激光混沌的测量矩阵进行了性能评估。（2）提出了采用硅微腔激光混沌的测量值矩阵的加密和解密重构方法。在前述测量值矩阵的基础上,再次对激光混沌进行采样与量化,分离测量值矩阵的整数与小数。对激光混沌的整数序列与测量值矩阵的整数序列进行异或操作,再叠加测量值矩阵的小数矩阵。然后进行Anold置乱操作,从而实现对测量值矩阵的加密。在解密部分,使用了加密的逆变换操作,正交匹配追踪算法来重构图像的稀疏信息,使用了离散小波的反变换完成对图像信息的重构。最后本文还对图像加解密的峰值信噪比、平均结构相似度、统计攻击、差分攻击以及鲁棒性等进行了分析。这些结果可以为开发集成式的新型光电图像加密提供可能的借鉴。