压缩域图像大容量无损信息隐藏技术研究

无损信息隐藏不仅可从载体数据中提取完整的隐藏数据, 还可得到原始的不含隐藏数据的准确拷贝，在军事、法律和医学领域有重要应用价值。现有无损信息隐藏方法大多基于空域和变换域，目的是在提取隐藏信息的同时恢复未压缩的原始图像。然而，随着图象压缩技术的发展，网络上传输的和介质上存储的图像大多都是压缩格式的，我们得不到原始未压缩版本。据此，本项目以JPEG、JPEG2000、VQ、BTC、分形压缩域图象为嵌入对象，开展两大方面研究：（1）JPEG、JPEG2000压缩域大容量无损信息隐藏方法，特点是不增加码流长度或不改变码流结构，在不提取隐藏数据的情况下可正常解码。（2）VQ、BTC和分形压缩图象数据的联合无损编码和无损信息隐藏，特点是相对于原始压缩数据，在减少编码比特率的同时还嵌入大量信息。本项目目的是实现一种图像压缩新模式，达到图像压缩和无损信息隐藏的完美联合，拟发表SCI论文8篇、出版著作1部。

与普通信息隐藏相比，从无损信息隐藏后的伪装载体能同时将水印和载体媒体完整而精确地恢复。现有大多数无损信息隐藏技术都在时空域和变换域进行的，即无损性是针对原始未压缩的载体而言的。近二十年来，压缩格式的多媒体数据已经普遍存在于网络和存储介质中，原始的未压缩版本通常已经无法得到，在这种背景下有必要深入研究以压缩版本的多媒体为载体对象的无损信息隐藏技术。另外，目前已存的可逆水印方法都没有达到嵌入容量的理论上限，嵌入容量还有进一步提高的空间。本项目以JPEG、JPEG2000、VQ、BTC、分形压缩域图象为嵌入对象，开展两大方面研究：（1）JPEG、JPEG2000 压缩域大容量无损信息隐藏方法，主要特点是不增加码流长度和不改变码流结构，在不提取隐藏数据的情况下也可正常解码。（2）VQ、BTC 和分形压缩图象数据的联合无损编码和无损信息隐藏，主要特点是相对于原始压缩数据，在减少编码比特率的同时还嵌入大量信息。本项目获得的几个代表性成果包括：（1）提出一种对BTC压缩数据进行进一步联合邻近编码的同时嵌入秘密数据的高性能BTC压缩域图像无损信息隐藏算法。提出一种基于高低均值进行2×2分块无损编码的BTC压缩域图像无损信息隐藏算法，在进一步降低比特率的同时嵌入秘密信息。（2）提出基于修改量化表和量化DCT系数的高容量JPEG图像无损数据隐藏方法。提出基于霍夫曼表变长码（VLC）的JPEG图像无损数据隐藏方法，通过将一个或多个未使用的VLCs映射到一个用过的VLC上来实现较高容量数据隐藏。（3）通过分析JPEG2000图像编解码流程，提出基于高频子带小波系数分块直方图自适应移位的可逆信息隐藏方案。（4）提出基于修改图像分形码参数的可逆信息隐藏方案。（5）提出基于纠错和矩阵编码混合方案的二进VQ索引码流的无损信息隐藏。提出大容量的基于VQ索引差值编码的可逆信息隐藏算法。（6）提出基于混合预测和交织直方图修改的无损信息隐藏方法。上述成果的主要意义在于实现图像压缩和无损信息隐藏的完美联合，实现压缩域图像的大容量无损信息隐藏、联合无损压缩和无损信息隐藏、信息提取和解码恢复独立的无损信息隐藏以及不增加码流长度和不改变码流结构的无损信息隐藏，推动无损信息隐藏在压缩域图像格式中的广泛应用。本项目共发表论文34篇、专著2部，19篇被SCI 收录，15篇被EI收录，获省部科技三等1项、厅级一等1项。