数字隐写将隐秘信息嵌入到数字图像、音频、视频等媒体中,通过公开信道传递,从而实现隐蔽通信,在军事、安全、个人隐私等领域具有广泛的应用前景。近年来,隐写检测技术、智能移动设备的快速发展和广泛应用,给数字图像隐写的研究带来了许多新的挑战,如何设计更安全、高效且适应于新型公开信道的数字隐写算法是目前信息隐藏领域亟待研究的问题。本文以一个公开的图像隐写检测特征选取问题入手,重点对如何提高JPEG图像隐写算法的抗检测性和抗JPEG压缩性等问题展开研究,主要工作及创新点如下:1、针对概率密度函数（PDF）矩与特征函数（CF）矩这两类常见隐写检测特征的选取问题,对PDF矩与CF矩在图像对数预测误差（LPE）小波子带上的隐写检测性能进行了理论分析与比较。首先,对隐写检测算法中广泛使用的对数预测误差小波子带的系数分布进行建模,根据图像高频小波系数满足的高斯分布和对数预测误差子带的定义,推导出了LPE小波子带系数的特定分布;然后,给出了在此分布下PDF矩和CF矩满足的四个引理及相应证明;最后,基于这些引理证明了LPE小波子带一阶PDF矩的检测性能优于一阶CF矩,而二阶CF矩优于PDF矩的结论,从而澄清了Moulin等人2007年发表于IEEE TIFS论文的一个实验推断。基于BOSSbase图像库进行了大量实验,结果验证了上述理论结果的可靠性。2、针对现有二元嵌入边信息JPEG图像自适应隐写的嵌入效率和抗检测性较低的问题,提出了一种基于载荷动态分配双层分解嵌入的±1边信息JPEG图像自适应隐写方法。首先,对边信息JPEG自适应隐写算法进行了抗检测性分析,得出了三元嵌入优于二元嵌入的结论;其次,给出了三元嵌入失真函数的初步设计,并基于大量实验指出三元嵌入失真函数需精心设计,否则一个不合理的设计反而可能降低隐写的抗检测性;然后,提出了可保持最小失真的载荷动态分配双层分解嵌入算法,在此基础上提出了三元嵌入失真函数的通用设计思路并设计了3种现有二元边信息JPEG自适应隐写的三元嵌入失真函数;最后,基于创新点1的检测特征理论分析方法提出了三元嵌入失真函数参数的优化设置策略。与现有的3种代表性边信息JPEG自适应隐写进行了对比实验,结果表明:提出的三元边信息JPEG图像自适应隐写具有更强的抗统计检测能力。3、针对现有的DCRAS这一抗JPEG压缩的鲁棒隐写算法难以完全正确提取嵌入信息的问题,提出了一种具有高提取正确率的抗JPEG压缩鲁棒隐写方法。首先,基于变换域相对系数关系和有损信道压缩质量因子给出了鲁棒虚拟载体的概念及一种构建方法;然后,基于鲁棒隐写框架设计了能适应鲁棒隐写的串行级联纠错码,该纠错码由卷积码和RS码通过交织级联得到,同时满足了高码率和连续纠错性能的要求。对隐写算法的原理分析和基于BOSSbase图像库的实验结果表明:新提出的抗JPEG压缩鲁棒隐写的嵌入信息提取正确率非常接近于100%(错误率约为1.77?10^-22),且拥有较好的抗统计检测性能。4、针对现有抗JPEG压缩鲁棒隐写在有损信道边信息缺失条件下的算法失效问题,提出了一种无边信息抗JPEG压缩鲁棒隐写方法。首先,分析了现有自适应隐写常用的STCs编码存在的含错载密图像译码错误扩散而导致的信息提取失败现象;其次,给出了一种无边信息条件下鲁棒虚拟载体的构建方法,解除了鲁棒虚拟载体的鲁棒性对有损信道边信息的依赖;最后,提出了STCs译码错误扩散差错控制算法,进一步保证了信息提取的正确率。与现有JPEG自适应隐写、鲁棒水印、抗JPEG压缩鲁棒隐写进行了抗JPEG压缩性能和抗统计检测性能的对比实验,结果表明:新提出的抗JPEG压缩鲁棒隐写能够在无有损信道边信息条件下以牺牲少量抗统计检测性能为代价达到抵抗JPEG压缩的目的。5、为了在有损信道边信息缺失条件下进一步提高隐写算法的抗JPEG压缩鲁棒性和抗检测性,提出了一种基于嵌入区域选择和级联纠错码的无边信息鲁棒隐写方法。首先,基于Harris-Laplacian变换寻找出图像中抗检测性较强的不变特征点,并给出嵌入区域半径的设置方法;其次,在无边信息条件鲁棒虚拟载体生成方法的基础上,基于虚拟载体嵌入修改与实际载体的对应关系消除了一些会以高概率修改低安全元素的情况,设计出更合理的失真函数;最后,结合级联纠错码和STCs编码差错控制算法实现了信息的嵌入。基于BOSSbase图像库的大量实验结果表明:提出的抗JPEG压缩鲁棒隐写大幅度提高了有损信道边信息缺失情况下的隐秘信息提取正确率。最后对全文工作进行了总结,并对下一步可能的研究方向进行了展望。