中文摘要：

在数字图像中隐藏与自身相关的信息，利用嵌入数据进行完整性认证并恢复被篡改的原始内容，是数字图像内容保护的有效手段之一。该思路提出至今，尚缺乏系统的理论分析，许多学术问题有待深入研究。本项目从信息论出发，建立图像自嵌入与恢复的理论模型，研究嵌入引起的载体失真、篡改程度、恢复质量三者之间相互制约的规律。并在此基础上实现自嵌入与恢复的方法创新和技术突破发展对局部特性自适应的非均匀自嵌入策略与恢复方法，改变单一的均匀数据表示方式，实现非均匀参考数据的生成与嵌入，并在自恢复中结合图像修复的思想，从而有效提高参考数据编码的嵌入效率和篡改区域的恢复质量；发展具有弹性恢复（flexible recovery）能力的嵌入与恢复方法，打破交叉嵌入与等质恢复的局限，充分利用载体的嵌入容量，实现恢复质量随篡改或攻击程度动态变化的自适应恢复。项目成果对数字图像保护和多媒体信息安全具有重要意义。

结论摘要：

本项目开展基于自嵌入与恢复的数字图像内容保护技术研究，对多媒体信息安全有重要意义。项目组围绕图像自嵌入与恢复主题展开理论与方法研究，取得了一系列研究成果。在自嵌入与恢复的理论和编码研究中，从嵌入容量与恢复两方面分析了嵌入与图像恢复的基本原理，提出的数据嵌入与纠错理论，可为自嵌入问题中的篡改恢复提供理论支持；发展了系列可用于自嵌入与恢复的数据隐藏编码方法，其中大容量可逆数据隐藏编码方案，在提取数据的同时可无损恢复原始图像，其性能优于以往的嵌入方法。在自嵌入与恢复的方法研究方面，项目组首先提出了基于局部特性自适应的非均匀自嵌入与恢复方法，使用显著性分类算法来界定图像各区域的不同特点，相应地采用不同的编码方法生成参考数据，数据嵌入时在不同区域隐藏非均匀的数据量，可避免含密图像中出现伪轮廓等现象，接收端对篡改图像进行恢复时，通过提取参考数据并重构图像，可对具有不同显著性程度的区域实现不同质量的恢复。在此基础上，项目组先后提出了两种基于弹性恢复原理的自嵌入与恢复方法，即基于分层编码的弹性恢复、结合嵌入式小波零树编码和喷泉码的弹性自恢复，在表示参考数据时使用采用分层编码的思想来提升压缩性能，结合嵌入式小波零树与Fountain编码来抵抗“篡改巧合”问题，接收端从未被篡改区域提取数据可有效恢复原始内容，且恢复质量随篡改面积的大小而动态变化篡改越少恢复质量越高；与以往基于分块DCT的同类型方法相比，克服了传统方法在重建图像时出现的块效应问题，有效地提高了恢复图像的视觉效果。另外，项目组提出密文图像的可逆数据隐藏方法，在隐私保护的前提下，允许云服务器实现附加信息的嵌入，并保证接收端在提取附加信息的同时可无损恢复原始图像；还提出了基于局部能量特性的数字图像篡改取证方法、基于质量优化的JPEG图像反取证方法、自适应JPEG隐写与隐写分析方法等，推动了多媒体信息安全的发展。