图象信息隐藏是一种新颖的信息安全技术，在信息战、数字媒体的知识产权保护和票据防伪等方面有许多重要的应用。本文结合隐蔽通信和数字水印两个主要的应用背景，研究了图象信息隐藏的理论模型和若干关键技术。 通过考察图象信息隐藏与攻击的典型应用场景，从发信方和收信方的知识约束、隐写密钥管理、收信方的行为模式和攻击方的行为约束等几方面对Simmons提出的“囚犯问题”进行扩充，提出了一个扩展的理论模型。 基于信息论描述了图象信息隐藏及其攻击过程，提出三类典型的理论安全性，即明信安全性、密信安全性和宿主图象的安全性。定义了明信的绝对安全性、密信的绝对隐蔽性、增熵攻击、减熵攻击、信息隐藏的理论鲁棒性、信息隐藏的理想主动攻击、宿主图象的绝对安全、宿主图像的唯一解距离等概念，建立了信息隐藏与攻击的信息论描述框架。 通过将信息隐藏系统与通信系统的类比，建立了非盲信息隐藏的通信模型、盲信息隐藏系统的通信模型和广义的有边信息的通信模型。讨论了宿主信道和攻击信道的容量问题，揭示了图象信息隐藏与攻击中的一些基本理论关系。在推广Cox“具有边信息的通信模型”的基础上，分析了攻击信道边信息对非盲信息隐藏信量的影响和宿主信道边信息对盲信息隐藏信量的影响。 从感知重要性的角度分析了图象的结构，考察了在图象信息隐藏中常用的空域、DCT域和小波变换域宿主信号选择方案，阐明了在宿主信号选择问题上隐蔽性和鲁棒性之间的矛盾。研究了细节分量的统计模型，包括平稳高斯模型、平稳拉普拉斯模型、平稳广义高斯模型、局部平稳的高斯模型和高斯尺度混合模型，提出了一种广义高斯模型中形状参数的快速估计方法。 密信信号隐藏算法关系到信息隐藏系统许多重要设计目标的实现。本文分析了隐藏算法参数调节、攻击规避和性能评估之间的关系，提出了以“性能评估—自动调节”为核心的密信信号隐藏技术框架。研究了图象信息隐藏技术中普遍关注的几个典型性能的定量评估方法，得到了相应的隐藏算法参数调节策略和攻击规避准测。建立了分块DCT变换域密信信号嵌入深度与含密图象客观降质评估量之间的关系，得到了可以实现恒降质信息隐藏的嵌入深度估计公式。考察了密信信号隐藏后差值图象的频域特性、功率谱特性和局部方差分布特性，建立了频域特性与线性滤波攻击效率、功率谱特性与维纳滤波攻击效率、局部方差分布特性与最大后验估计攻击效率之间的关系。提出了基于二维自相关函数径向谱和随机性检验(包括顺序检验、游程检验和一维自相关检验)的LSB信息隐藏安全性评估方法。考察了空域信息隐藏导致的含密图象色彩直方图的变形，对“孪生峰”现象进行了理论解释，并提出国防科学技术大学研究生院学位论文了规避原则。研究了含密序列可视统计一失真现象的产生原因，并给出了规避策略。重点研究了含密序列统计可见性的定量评估，提出了基于峰度系数和微分墒的偏态评估、基于拟和优度检验的统计可见性评估和基于鉴别信息的统计可见性评估。 分析了非盲信息隐藏和盲信息隐藏中密信检测模型的差别，建立了隐藏信息盲检测和盲解码的技术框架。提出了鲁棒性远高于线性相关盲检测器的规整化线性相关盲检测器和符号相关盲检测器。基于局部最优检测理论得到了广义高斯分布模型下盲检测器的一般形式—幅度一符号相关检测器，通过计算幅度一符号相关检测器相对于线性相关检测器的渐进相对效率，建立了渐进相对效率与宿主信号形状参数之间的关系，从理论上证实了幅度一符号相关检测器的高效性。 实现了图象信息隐藏仿真系统，可用于图象信息隐藏的降质评估、信息隐藏安全性评估系统和检测解码系统的测试数据生成。实现了图象隐蔽通信安全性评估系统，可用于对含密图象进行视觉可见性和统计可见性评估。