21世纪是互联网信息化时代。互联网的快速发展使世界相通相连,解决了时间、空间限制等问题,对人们的生产、生活起到了显著的推动作用,但其发展也引发了许多安全问题亟待解决。多媒体数字图像是生动形象的信息载体,在人们的生产、生活中有着广泛的应用。与文本信息不同,数字图像拥有自身独特的特点,在传输过程中容易受到恶意攻击。除此之外,传输网络、云服务提供商等具有不可靠性,因此如何保证数字图像的安全值得我们深入研究。图像加密技术通过密钥和加密算法将图像转换为非授权用户无法知会的内容来保证图像的安全性。信息隐藏技术利用图像的自身冗余,将一些额外信息隐藏在图像中以达到版权保护、身份认证、隐蔽通信等作用。压缩感知是近年提出的一种新兴采样技术,它能够确保在采样的同时对信息进行加密。并且,相比于传统的奈奎斯特斯特采样定理,压缩感知能够通过较低的采样率恢复原始信号。这些优点使压缩感知技术具备了在图像信息隐藏研究中广泛运用的潜力。本文的主要工作包括以下三个方面:1)深入了解图像信息隐藏的研究现状,系统学习了图像加密、信息隐藏以及压缩感知理论知识,为后续的研究打下了坚实的基础。2)提出了一个融合压缩感知的鲁棒性交融双水印算法,该算法运用双水印解决了单水印功能单一的问题。实验结果表明,该算法具有较好的不可感知性。同时,算法中的鲁棒性水印相比于其他算法具备更强的鲁棒性,能够更好地抵抗常见攻击。算法中的半脆弱水印充分运用新兴压缩感知技术优势,实现了图像篡改定位和恢复。3)提出了一个融合压缩感知和数据预处理的可控大容量密文域信息隐藏方案,该方案是一个新颖的大容量图像密文域信息隐藏方案,能够解决云环境下的隐私保护问题和密文管理问题。方案中拥有三个角色。图像拥有者首先对图像进行二级小波分解,再运用压缩感知技术以及传统加密方式对小波系数进行加密得到密文图像,并将密文图像传送给信息嵌入者。接着,信息嵌入者对密文信息进行预处理并嵌入到接收到的密文图像中。最后,授权用户可以根据不同的密钥恢复图像和(或者)提取嵌入的秘密信息。相比于传统的算法,提出的算法实现了高质量图像恢复、大容量信息嵌入、图像恢复和信息提取可分离等优点。