面向加密图像的信息隐藏模型与方法

Information hiding is a hot topic of information security and can be used in secure communication, content authentication, copyright protection, and so on. Currently, there are still many challenging issues in information hiding based on encrypted image, such as hiding method with high capacity, secure hiding model, and hiding method based on multiple images. Aiming at these issues, our project will exploit steganographic coding, optimization technique and interpolation theory, and investigate new models and new methods of information hiding based on encrypted image. The main research contents are as follows. We will design high capacity information hiding methods based on single encrypted image by exploiting some efficient techniques, such as steganographic coding, and data embedding with multiple bit-planes. We will take histogram of encrypted image as optimum object, investigate mathematical model between statistical features and data embedding, and then develop novel information hiding methods preserving histogram of cover image. We will exploit interpolation theory and statistical characteristic of encrypted image to develop new interpolation theory and methods, and then propose reversible information hiding models and methods based on encrypted image. We will investigate some useful techniques for improving security and embedding capacity, such as data partition, data re-organization, and embedding strategy, and then design efficient information hiding methods based on multiple encrypted images. We will develop information hiding software for mobile phone. The project results will provide new theory and useful techniques for constructing innovative information security system of our country, and have important theoretical value and practical significance.

信息隐藏是信息安全领域的热点研究课题，可用于隐蔽通信、内容认证、版权保护等方面。当前，加密域上的信息隐藏在大容量隐藏方法、安全隐藏模型、多载体隐藏方法等方面存在诸多问题，为此本项目提出采用隐写编码、优化技术和数据插值等理论和技术，研究面向加密图像的信息隐藏新模型与新方法。主要内容包括：运用隐写编码和多层位平面嵌入等技术，设计基于单幅加密图像的大容量隐藏方法；以加密图像的直方图为优化目标，研究统计特征与嵌入操作的数学模型，设计保持直方图不变的安全隐藏方法；根据数据插值理论并结合加密图像特点，发展面向加密图像的插值理论与方法，探索加密域上的可逆信息隐藏模型与方法；以提高安全性和嵌入容量为目标，研究秘密信息自动分割及重组、嵌入策略等关键技术，实现基于多幅加密图像的隐藏方法；开发信息隐藏手机软件。项目成果将为我国构建具有自主创新的信息安全系统提供理论与关键技术支援，具有重要理论价值和实际应用意义。

信息隐藏是信息安全领域的热点研究课题，可用于隐蔽通信、内容认证、版权保护等方面。本项目以加密图像为研究对象，采用编码技术、数据插值、直方图平移、预测技术、差分压缩、多层位平面嵌入等理论与技术，研究面向加密图像的信息隐藏新模型与新方法，主要研究内容和研究结果如下。利用编码技术、直方图平移、差分压缩、多层位平面嵌入、同态加密等理论与技术，提出多种基于单幅加密图像的大容量图像信息隐藏方法，如基于方向编码和二维置乱的加密图像可逆信息隐藏方法、基于自适应编码策略的加密图像可逆信息隐藏方法、基于编码压缩的加密图像可逆信息隐藏方法、基于稀疏编码和预测误差的加密图像可逆信息隐藏方法、基于差分压缩的加密图像可逆信息隐藏方法、基于块像素差值直方图平移的加密图像可逆信息隐藏方法、基于像素预测和加性同态的加密图像可逆信息隐藏方法、基于二层像素差值的加密图像可逆信息隐藏方法、基于多层位平面嵌入的加密图像大容量可逆信息隐藏方法等。研究随机插值技术，建立可保持加密图像直方图近似均匀分布的随机插值方法，在此基础上，利用多层位平面嵌入技术研究信息隐藏模型及方法，设计出基于加密图像随机插值的信息隐藏方法。研究抛物线插值、曲面插值、改进线性插值等插值理论与技术，建立基于数据插值的图像可逆信息隐藏模型及方法，如基于抛物线插值的图像可逆信息隐藏模型及方法、基于曲面插值的加密图像可逆信息隐藏模型及方法、基于插值技术和参考矩阵的图像可逆信息隐藏方法等。研究秘密数据分割、分段秘密数据格式及自动重组、预测误差平移等技术，建立面向多图像的信息隐藏方法，如基于预测误差平移的双图像可逆信息隐藏方法、基于位移坐标的双图像可逆信息隐藏方法、基于最小失真像素坐标选择的改进双图像可逆信息隐藏方法、面向大文件的多载体图像信息隐藏方法、基于权重的多备份图像隐藏方法等。研制多个图像信息隐藏软件，为实际应用提供工具支持。项目成果促进了加密图像信息隐藏的发展，为我国构建具有自主创新的信息安全系统提供理论与关键技术支援，具有重要理论价值和实际应用意义。