提出了一种基于压缩感知的光学数字图像加密方案，利用压缩感知理论及特点，借助双随机相位编码技术，实现了对数字图像的多重加密。通过压缩感知使用随机测量矩阵作为密钥对原始图像加密，然后对加密图像利用Arnold变换置乱二次加密，并通过4f光学系统进行双随机相位编码再次对图像加密，从而实现了对图像的多次加密。考虑实际应用中传输过程的安全性，将加密图像融合于载体图像。在接收端，对加密图像进行解密重构。实验结果表明，该加密方案能够有效降低采样数据量，具有高稳健性，对密钥响应敏感并可以抵御较强的攻击。