多媒体通信在人们的日常生活中扮演着重要的角色。它给我们的生活带来了便利,但也带来了安全性问题,比如多媒体数据容易被非法复制、篡改、窃取和传播。作为一种新的信息获取技术,压缩感知理论实现了采样数据的同时压缩数据。采样者对数据进行随机投影得到测量值。接收者利用少量的测量值,通过求解凸优化问题来重构原始信号。压缩感知具有同时采样、压缩和加密数据的良好特性,在图像安全方面引起了研究人员的广泛关注。本论文从图像安全的应用背景出发,对融合压缩感知的图像加密、图像哈希、数据隐藏和安全图像检索技术进行研究。针对目前研究中存在的问题,给出一些解决方案,推动压缩感知在图像安全方面的应用和发展。目前已经有一些图像压缩与图像加密联合方案,但方案存在复杂性较高、图像压缩程度不够的问题。本文将压缩感知与图像加密有机融合,提出融合压缩感知的图像加密算法。首先对图像分块,对分块的图像进行离散小波变换,用混沌置乱技术置乱小波系数。然后生成结构化随机矩阵,作为压缩感知测量矩阵进行压缩感知过程,最后进行相位编码和分数阶傅里叶变换得到密文图像。实验证明算法具有较好的图像恢复性能,较高的安全性,能对抗已知明文攻击和选择明文攻击,能对抗噪声攻击。图像哈希是一种有效的用来验证内容的完整性和检测篡改的图像认证技术。目前已有的图像哈希算法,对于内容保留的常用操作和恶意篡改的区分能力不强。如果篡改不能有稀疏表示,算法就只有有限的篡改恢复能力。本文提出融合压缩感知和低秩表示的图像哈希算法。首先对图像预处理,用低秩表示提取首要特征,对首要特征进行离散小波变换得到特征向量。然后用混沌压缩感知过程加密和压缩特征向量。最后量化测量值和灰色编码生成图像哈希。接收方对接收到的图像使用与发送方相同的步骤提取特征向量,用压缩感知过程加密和压缩特征向量。然后向认证服务器请求图像哈希值并进行灰色解码,进行图像认证。最后利用压缩感知恢复算法恢复首要特征,用低秩表示恢复篡改。实验证明提出的哈希算法对内容保留的操作,如旋转、剪切、加性噪声、过滤和JPEG压缩,都具有较好的健壮性。与已有图像哈希算法比较,有更好的对内容保留操作和恶意篡改的区分能力,篡改恢复性能更好。将密文图像和信息隐藏结合起来,既能有效地保护传输图像内容的安全,也能实现版权保护、内容完整性的功能。已有的密文数据隐藏方案存在健壮性不够的问题,不能用于有损信道的数据传输。一些基于压缩感知的水印方法被提出来,它们可以用于有损信道的数据传输,但是水印提取精度不够。本文提出对融合压缩感知加密的图像进行水印嵌入的方案。首先提出融合压缩感知的图像加密算法。对图像使用离散小波变换得到低频、中频和高频小波系数。分别采用猫映射置乱小波系数。然后使用混沌压缩感知测量矩阵分别压缩和加密低频、中频和高频系数。最后联合三部分的测量值得到密文图像。利用Scalar Costa Scheme方法嵌入水印到中频对应的压缩感知测量值中。方案实现了可交换的解密和水印提取。接收者可以从接收到的图像中提取水印,然后解密和恢复图像。接收者也可以直接解密接收到的图像得到含水印的图像,然后提取水印。该方案具有嵌入容量大、水印提取正确率高、对抗剪切攻击和噪声攻击、分级安全性的优点,为压缩感知在密文图像数据隐藏方面的融合应用做了新的探索。在隐私保护的基于内容的图像检索中,如何有效地、高效地构建图像特征保护方法和图像检索方法是基于内容的图像特征检索关注的问题。基于同态加密的图像特征保护方法借助同态加密算法,算法的安全性高,但计算复杂度和通信复杂度高,加密后图像特征大小膨胀。基于距离恒定的三种特征保护算法,并不是密码学加密算法,而只是随机置乱技术。针对已有方案不能很好地兼顾有效性和高效性的问题,提出了融合压缩感知的加密图像特征的隐私保护图像检索方案。首先提出融合压缩感知的图像特征加密算法。提取图像特征,对图像特征进行离散小波变换,利用猫映射置乱小波系数,利用混沌压缩感知测量矩阵进行压缩感知过程得到测量值,利用猫映射对测量值进行置乱得到加密的图像特征。然后提出图像特征查询信息生成算法和数据库索引的生成算法。最后提出基于加密图像特征的数据库检索算法。实验证明方案的安全性高,检索性能在有效性和高效性方面取得了较好的折中。本文还提出了融合压缩感知的加密图像的隐私保护图像检索方案。首先提出了融合压缩感知的图像加密算法,然后采用结构相似性系数去度量两幅密文图像的相似性。实验证明与已有方案相比,此方案安全性高、检索性能较好。