随着航空航天技术的快速发展,深空探测中的图像采集占有越来越重要的地位。深空图像数据量庞大,传输负荷重,硬件条件受限,现有的图像压缩和加密技术已经逐渐无法满足获取深空图像信息的高效性和安全性。本文针对这一问题进行了基于压缩感知的图像压缩加密算法研究。基于压缩感知的压缩加密算法具有压缩和加密同时实现、压缩加密的计算复杂度低和密文鲁棒性的优势,同时易于软硬件实现。然而当压缩感知用于加密时存在着不可避免的弊端,即泄露明文图像能量信息,以及作为密钥的测量矩阵不可重复使用。本文从理论研究和实用性的角度,对基于压缩感知的加密算法进行了研究,主要研究工作如下:(1)深入研究了压缩感知理论用于图像压缩加密的方法。总结了目前压缩感知与其他加密算法结合时的优势和劣势。同时分析了设计基于压缩感知的图像压缩加密方法时的安全性问题,为研究和实现压缩感知分别与混沌系统以及分数阶傅里叶变换结合提供坚实的理论基础。(2)首先,本文针对压缩感知用于加密时,密钥消耗过大的问题,设计了基于混沌系统的测量矩阵构造算法,。将密钥大小缩小为仅有两个参数,同时保证足够大的密钥空间。其次,研究了基于压缩感知的加密方法不能抵抗选择明文攻击的弱点,结合了计数器模式对不同图像使用不同测量矩阵,做到“一次一密”。然后考虑到图像数据量庞大,提出了分块并行和采样率自适应的方法,提高压缩比和压缩加密效率。最后,针对压缩感知的加密方法会泄露明文能量信息的问题,提出了结合扩散的加密方法。(3)设计和实现了基于压缩感知和傅里叶变换的图像压缩加密方法。为了提高压缩感知加密方法的安全性,同时保证结合的加密方式不会破坏压缩感知密文鲁棒性的优势,提出了压缩感知与分数阶傅里叶变换结合的压缩加密方法。将明文分实部和虚部经过复数域的分数阶傅里叶双随机变换进行加密。最后对图像压缩加密方法的安全性进行测试和分析,验证了本文算法具有抵御选择明文攻击、统计性攻击和篡改攻击的高安全性。本文对压缩感知理论和图像压缩加密技术展开了深入研究,并提出了侧重于压缩性能和安全性的图像压缩加密方法,最后通过实验结果验证压缩加密性能。