结合环域可逆矩阵变换和随机非标准正交基的多信道图像信息分存算法研究

传统图像信息分存对整份分存子信息进行认证，存在甄别粒度过大、抵御信道攻击能力有限、分存子信息利用率不高且恢复秘密图像必须无损等问题。针对以上问题，我们将多信道图像信息分存作为项目研究内容，用以解决秘密图像在不可靠信道中的分发与重构问题。在分发阶段，该项目将秘密图像的普适分存模型建立在环域可逆矩阵变换和环域最小二乘算法上；在嵌入阶段，该项目植根于随机非标准正交基，将与压缩标准松耦合的嵌入过程可公开的分存子信息稳健嵌入策略作为研究内容，并通过稀疏表示和无损嵌入来解决分存子信息和甄别信息的嵌入容量问题；在重构阶段，该项目将所有回收到分存子信息都用于秘密图像恢复，并对恢复出的多份秘密图像进行最佳重构。以上项目的完成，将有助于对现实环境下公有不可靠信道中的秘密信息传递问题提供可借鉴的研究思路，将会对传统信息分存领域研究提供崭新思路，也会为数字水印、信息隐藏和图像融合等领域的研究和发展起促进作用。

信息的非法窃取和篡改，信息在使用过程中的有意或无意的遭受破坏，作为信息的主要载体图像，其安全性也倍受关注。对图像的不当使用和恶意篡改，不仅涉及到个人隐私、媒体公信和政府诚信，同时也会导致社会动荡和诱发军事冲突。本项目主要以多信道图像信息安全为研究重点，研究和解决在公有信道传输过程中，对重要图像进行保护的技术和方法，其研究工作包括以下研究内容：1）如何对图像进行有效的加密以阻止信息被非法窃取和篡改；2）如何对图像进行有效的分存，减少分发影子图像的膨胀率，提高抗攻击能力，利用较短的甄别信息对图像进行小粒度和细粒度的认证和定位；3）如何对图像植入重要信息，提高嵌入容量，所植入的信息可以耐受攻击而较难提取，信息提取后，待嵌入的载体可以高效地恢复；4）如何对图像进行有效的伪装并高质量的重构，使伪装后的非密图像在信道中的传输质量可以辨识，且重构密图视觉质量清晰。..针对1)给出了由小置换构造大置换、迷宫置换、约瑟夫遍历映射、S盒、耦合映射格子和双尺度矩形映射的图像加密方法；针对2）给出基于DCT、 GF(23)、调整差值变换和双变量单向函数以及矩阵乘法的图像分存方法，所提分存方法具有较小的膨胀率或免膨胀率，我们也给出了用于2值音频的可听密码，同时也对较短的甄别码认证问题进行了细致的研究，设计实现了先认证后分存和3重备份的信息分存方法；针对3）给出基于直方图分组和容错区间、SVD和几何纠错以及基于Gaussian-hermit矩的抗几何形变水印算法，基于小波加权均值的半脆弱水印，基于DCT和分形码的自恢复水印和基于图像分段和差值扩展以及均值调整整数变换的可逆水印算法；针对4)研究了基于七巧板算法图像重构方法，并对其进行了改进，相对于既有研究计算效率和伪装质量都有较大提升。...整个项目在实施阶段，发表和录用了26篇研究论文，包含录用论文5篇，被SCI索引4篇，EI索引16篇，ISTP索引3篇。申请了16项发明专利，其中3项进入实质审查阶段。申请到软著授权12项，一本关于图像信息安全领域的著作《数字图像置乱技术》即将在科学出版社出版。