针对现有基于深度网络的图像压缩感知重建算法存在信息丢失，从而导致重建模糊的问题，提出一种基于协同对抗优化网络的图像压缩感知重建算法。将图像观测值输入生成器中，采用多尺度结构特征提取模块，对图像的多层次结构进行精细化重构；引入对抗机制，利用图像非局部相似特征对生成器的生成图像进行对抗约束，实现对原始图像的精确重构。实验结果表明，重建图像的客观评价指标与现有算法相比，峰值信噪比（PSNR）提高了1.68～2.33 dB，结构相似度（SSIM）提高了0.037 6～0.059 2，图像视觉效果表现突出，能够有效构建更精细的图像特征。