JPEG图像可逆信息隐藏

This project will focus on the research on theory, methodology and applications on reversible data hiding in JPEG images (JPEG-RDH). Firstly, we will develop new theory about the relationship on “embedding rate-image distortion-file expansion”, and give a theoretical bound on “rate-distortion” performance with a given rate of file expansion. Secondly, we will construct a general framework of JPEG-RDH with cover-signal selection based on multiple object programming, and solve the equilibrium problem on embedding rate, image distortion and file expansion. Then, we will propose several JPEG-RDH methods by modifying the histogram of DCT coefficients, and a lossless data hiding method based on VLC mapping. At last, in order to protect the privacy in cloud environment and social networks, we will develop the joint coding of reversible data hiding and image encryption. The achievements of this project will be significantly meaningful for research on reversible data hiding in JPEG images. In addition, the achivements can also help to extend the application of image reversible data hiding.

可逆信息隐藏在提取嵌入数据的同时无损重构原始载体，在媒体标注、版权保护、完整性认证等领域有重要应用。近20年非压缩图像可逆信息隐藏发展迅速但针对JPEG主流图像格式的研究严重不足。本项目针对JPEG图像，理论方面结合可逆信息隐藏已有率失真理论，研究嵌入率-图像失真-文件扩展度之间的定量关系，给出文件扩展度约束下可达率失真性能。方法方面通过数据嵌入对应的信号修改引起的图像失真与文件扩展度量，借助多目标优化构建基于载体信号选择的统一数据嵌入框架，解决嵌入率-图像失真-文件扩展度三方面指标均衡问题，并在此框架下发展基于量化DCT系数直方图修改优化的可逆数据嵌入方法和基于变长编码VLC映射优化的无损数据嵌入方法。应用方面为适应隐私保护需求，进一步拓展JPEG可逆数据嵌入与图像内容加密的联合应用。旨在推动可逆信息隐藏的均衡发展和图像可逆信息隐藏在多媒体文件管理、传输、认证等领域的实际应用。

可逆信息隐藏在提取嵌入数据的同时无损重构原始载体，在媒体标注、版权保护、完整性认证等领域有重要应用。近20年非压缩图像可逆信息隐藏发展迅速但针对JPEG主流图像格式的研究严重不足。本项目针对JPEG图像，理论方面结合可逆信息隐藏已有率失真理论，研究嵌入率-图像失真-文件扩展度之间的定量关系，给出了文件扩展度约束下可达率失真性能；方法方面通过数据嵌入对应的信号修改引起的图像失真与文件扩展度量，借助多目标优化构建基于载体信号选择的统一数据嵌入框架，解决了“嵌入率-图像失真-文件扩展度”三方面指标均衡问题，并在此框架下发展了基于量化DCT系数直方图修改优化的可逆数据嵌入方法、基于变长编码VLC映射优化的无损数据嵌入方法以及JPEG多域可逆信息隐藏和载荷分配算法；应用方面为适应隐私保护需求，进一步拓展了JPEG可逆数据嵌入与图像内容加密的联合应用。研究成果推动了可逆信息隐藏的均衡发展和图像可逆信息隐藏在多媒体文件管理、传输、认证等领域的实际应用。