基于图像的信息隐藏分析技术研究

实验三：LSB图像信息隐藏一、实验目的了解信息隐藏中最常用的LSB算法的特点，掌握LSB算法原理，设计并实现一种基于图像的LSB隐藏算法；了解如何通过峰值信噪比来对图像进行客观评价，并计算峰值信噪比值。

二、实验环境（1）Windows 7操作系统；（2）MATLAB R2012b版本软件；（3）BMP格式灰度图像文件。

三、原理简介任何多媒体信息在数字化时都会产生物理随机噪声，而人的感官系统对这些随机噪声并不敏感。

替换技术就是利用这个原理，通过使用秘密信息比特替换随机噪声，从而实现信息隐藏目的。

在BMP灰度图像的位平面中，每个像素值为8比特二进制，表示该点亮度。

图像高位平面对图像感官质量起主要作用，去除图像最低几个位平面并不会造成画面质量的明显下降。

利用这个原理可用秘密信息（或称水印信息）替代载体图像低位平面以实现信息嵌入。

本算法选用最低位平面来嵌入秘密信息。

最低位平面对图像的视觉效果影响最轻微，但很容易受噪声影响和攻击，可采用冗余嵌入的方式来增强稳健性加以解决，即在一个区域（多个像素）中嵌入相同的信息，提取时根据该区域中的所有像素判断。

四、实验步骤1. 隐藏提取及测试算法分为三个部分实现：（1）隐藏算法；（2）提取算法；（3）测试脚本。

1）隐藏算法源代码hide_lis.m如下：function o = hide_lsb(block,data,I)%function o = hide_lsb(block,data,I)%隐藏提取及测试%block:隐藏的最小分块大小%data:秘密信息%I:原始载体si = size(I);lend = length(data);N = floor(si(2)/block(2));%将图像划分为M*N个小块M = min(floor(si(1)/block(1)),ceil(lend/N));o = I;for i = 0 : M-1 %计算每小块隐藏的秘密信息rst = i*block(1) + 1;red = (i+1)*block(1);for j = 0 : N-1 %计算每小块隐藏的秘密信息的序号idx = i*N + j + 1;if idx > lendbreak;end%取每小块隐藏的秘密信息bit = data(idx);%计算每小块水平方向起止位置cst = j*block(2) + 1;ced = (j+1)*block(2);%将每小块最低位平面替换为秘密信息o(rst:red,cst:ced) = bitset(o(rst:red,cst:ced),1,bit);endend2）提取算法源代码dh_lsb.m如下：function out = dh_lsb(block,I)%function out = dh_lsb(block,I)%源代码dh_lsb.m如下：%block：隐藏的最小分块大小%I：携密载体si = size(I);%将图像划分为M*N个小块N = floor(si(2)/block(2));M = floor(si(1)/block(2));out = [];%计算比特1判决阀值：每小块半数以上元素隐藏是比特1时，判决该小块嵌入信息为1thr = ceil((block(1)*block(2) + 1)/2);idx = 0;for i = 0 : M-1%计算每小块垂直方向起止位置rst = i*block(1) + 1;red = (i+1)*block(1);for j = 0 : N-1%计算每小块将要数据的秘密信息的序号idx = i*N + j + 1;%计算每小块水平方向起止位置cst = j*block(2) + 1;ced = (j + 1)*block(2);%提取小块最低位平面，统计1比特个数，判决输出秘密信息 tmp = sum(sum(bitget(I(rst : red,cst : ced),1)));if (tmp >= thr)out(idx) = 1;elseout(idx) = 0;endendend3）测试脚本源代码test.m如下：fid = 1;len = 10;%随机生成要隐藏的秘密信息d = randsrc(1,len,[0 1]);block = [3,3];[fn,pn] = uigetfile({'* .bmp','bmp file(* .bmp)';},'选择载体');s = imread(strcat(pn,fn));ss = size(s);if (length(ss) >= 3)I = rgb2gray(s);elseI = s;endsi = size(I);sN = floor(si(1)/block(1))*floor(si(2)/block(2));tN = length(d);%如果载体图像尺寸不足以隐藏秘密信息，则在垂直方向上复制填充图像if sN < tNmultiple = ceil(tN/sN);tmp = [];for i = 1 : multipletmp = [tmp;I];endI = tmp;end%调用隐藏算法，把携密载体写至硬盘stegoed = hide_lsb(block,d,I);imwrite(stegoed,'hide.bmp','bmp');[fn,pn] = uigetfile({'*.bmp','bmp file(*.bmp)';},'选择隐蔽载体');y = imread(strcat(pn,fn));sy = size(y);if (length(sy) > 3)I = rgb2gray(y);elseI=y;end%调用提取算法，获得秘密信息out = dh_lsb(block,I);%计算误码率len = min(length(d),length(out));rate = sum(abs(out(1:len)-d(1:len)))/len;y = 1 - rate;fprintf(fid,'LSB:len:% d\t error rate:% f\t error num:% d\n',len,rate,len*rate);2. 计算峰值信噪比（1）峰值信噪比定义：2,2,,,,max ()x y x y x y x yx y p PSNR XY p p =-∑（2）峰值信噪比函数。

引言信息隐藏将在未来网络中保护信息不受破坏方面起到重要作用,信息隐藏是把机密信息隐藏在大量信息中不让对手发觉的一种方法。

信息隐藏的方法有很多种，基于图象的信息隐藏检测技术是隐写分析技术的基础，对于保障网络信息安全和提高信息隐藏算法的安全性具有重要意义。

最低有效位算法LSB（Least significant bit）是一种简单而通用的信息隐藏方法，大部分的多媒体文件（如图像、音频和视频文件等）都可作为LSB算法中的载体。

本文讨论以图像为载体的LSB隐藏算法。

第一章绪论1.1 信息隐藏技术的来源随着互联网的迅速发展，网上提供服务越来越丰富，人们如今可以通过因特网发布自己的作品、重要信息和进行网络贸易等，但是随之而出现的问题也十分严重：如作品侵权更加容易，篡改也更加方便。

计算机和通信网技术的发展与普及，数字音像制品以及其他电子出版物的传播和交易变得越来越便捷，但随之而来的侵权盗版活动也呈日益猖獗之势。

因此如何既充分利用因特网的便利，又能有效地保护知识产权，已受到人们的高度重视。

信息隐藏技术作为网络安全技术的一个重要新兴课题，内容涉及数据隐藏、保密通信、密码学等相关学科领域，作为隐蔽通信和知识产权保护等的主要手段，正得到广泛的研究与应用。

为了打击犯罪，一方面要通过立法来加强对知识产权的保护，另一方面必须要有先进的技术手段来保障法律的实施。

信息隐藏技术以其特有的优势，引起了人们的好奇和关注。

人们首先想到的就是在数字产品中藏入版权信息和产品序列号，某件数字产品中的版权信息表示版权的所有者，它可以作为侵权诉讼中的证据，而为每件产品编配的唯一产品序列号可以用来识别购买者，从而为追查盗版者提供线索。

此外，保密通信、电子商务以及国家安全等方面的应用需求也推动了信息隐藏研究工作的开展。

中国自古就有这样的谚语，叫做“耳听是虚，眼见为实”，“百闻不如一见”，英语中也有“Seeing is believing”的说法。

这些都表明人们往往过分相信自己的眼睛，而这正是信息隐藏技术得以存在和发展的重要基础，在这一研究领域，大量事实告诉人们：眼见不一定为实！1.2信息隐藏技术的发展1.2.1历史上的隐写术现代信息隐藏技术是由古老的隐写术(Steganography)发展而来的，隐写术一词来源于希腊语，其对应的英文意思是“Covered writing”。

基于图像处理的信息隐藏技术研究与改进现代社会信息的传递方式日益多样化和便捷化，人们常常需要通过网络或者其他途径传递一些敏感的信息，例如个人隐私、商业秘密等。

然而，为了保证信息的安全性和隐私性，人们需要采用一些加密和隐藏技术来保护信息免受未经授权的访问。

基于图像处理的信息隐藏技术是一种常见且有效的信息保护方式之一。

它通过将需要隐藏的信息嵌入到数字图像中，使得只有授权人员才能从图像中提取出相关的隐藏信息。

在过去的几十年里，学术界和工业界对该领域进行了广泛的研究和实践，并取得了一些显著的成果。

然而，目前的图像处理信息隐藏技术仍然存在一些问题和挑战，需要进一步研究和改进。

首先，当前的信息隐藏技术在嵌入和提取的过程中会对图像的质量产生一定的损失。

虽然这种损失对一般图像来说可能并不明显，但是对于一些特殊的应用场景，例如医学影像和航空图像等，要求图像的质量和清晰度非常高，因此需要改进现有的信息隐藏算法，减少对图像质量的影响。

其次，目前的信息隐藏技术在隐藏的容量和安全性之间存在一定的平衡问题。

一方面，为了能够隐藏更多的信息，算法需要增加隐藏容量，但是增加隐藏容量可能会降低信息的安全性。

另一方面，在追求更高的安全性时，隐藏容量可能会减小，限制了实际应用的效果。

因此，研究人员需要在隐藏容量和安全性之间寻找一个平衡点，为不同应用场景提供最优的解决方案。

另外，当前的信息隐藏技术在抵抗一些特定攻击手段方面还有一定的局限性。

例如，针对针对图像的压缩、裁剪、旋转等操作，隐藏的信息容易被破坏或者无法提取出来。

因此，研究人员需要进一步研究和改进信息隐藏算法，提高其在面对各种攻击手段时的鲁棒性和有效性。

此外，当前的信息隐藏技术还面临着一些可扩展性和实用性的挑战。

例如，对于大规模图像的处理以及实时性要求较高的应用场景，现有的信息隐藏算法可能需要更多的计算资源和时间成本，影响实际应用的效果和效率。

因此，研究人员需要设计更加高效和可扩展的信息隐藏算法，满足不同场景下的需求。

基于二进制编码的图像信息隐藏技术研究一、前言随着信息技术的不断发展，隐私保护问题越来越受到重视。

在数字图像信息中，常常包含着私人隐私，如何保护这些隐私信息成为了非常重要的问题。

基于二进制编码的图像信息隐藏技术因为其简单、高效和安全的特点，正在受到越来越多人的关注。

本文将会探讨这种技术的背景、原理、应用以及未来的发展。

二、背景在数字图像技术的应用中，有时候需要将一些信息写入图像文件中隐藏起来，比如在数字水印领域、版权保护领域、医学领域等。

在隐私保护中，图像隐写术被广泛应用，它实现了在载体图像中隐藏一定数量的消息，这些消息可以是文本、图片、音频、视频等多媒体格式，而且通常是人类无法读取的二进制格式。

基于二进制编码的图像信息隐藏技术可以有效地提高信息嵌入的安全性，防止别有用心的人恶意地篡改其内容，从而保证信息的保密性和完整性。

三、原理基于二进制编码的隐藏技术的基本原理是将二进制码以高位优先的顺序嵌入到图像像素值的低位中。

具体地说，将二进制数据写为一个二进制数列，再将这个数列逐位嵌入到载体图像像素信息的最后一位，这样可以不改变图像的外在形态，同时也不会引起明显的失真。

图像信息隐藏技术的密度取决于图像的像素数以及嵌入数据的长度，相较于其他技术，它的嵌入潜力更大。

四、应用基于二进制编码的图像信息隐藏技术可以应用于多个领域，例如：1.版权保护：数字图像通常用于艺术作品和照片，在照片的底部或角落中嵌入版权信息，这可以有效地保护文化遗产。

2.医学图像：医学图像中隐含许多机密和机要信息，通过图像隐写术，可以保证这些数据的私密性和完整性。

3.安全通信：在通信领域，图像隐写术可以用于隐藏加密密钥、密码及其他安全信息以及进行安全认证等。

5、未来发展随着信息技术的不断发展，信息隐藏技术也在不断创新和完善。

基于二进制编码的图像信息隐藏技术也有许多新的发展方向。

1.深度学习技术：通过深度学习技术，可以对图像进行端到端的分析和处理，大幅提升隐藏信息的效率和安全度。

第1篇一、实验目的1. 了解信息隐藏技术的基本原理和实现方法。

2. 掌握信息隐藏技术在图像、音频和视频等数字媒体中的应用。

3. 通过实验验证信息隐藏技术的有效性和安全性。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3. 库：OpenCV、scikit-image、numpy、matplotlib三、实验内容1. 图像信息隐藏2. 音频信息隐藏3. 视频信息隐藏四、实验步骤1. 图像信息隐藏（1）选择一幅图像作为宿主图像，并选择一幅图像作为水印图像。

（2）将水印图像转换为二值图像。

（3）对宿主图像进行分块处理，将每个块转换为二值图像。

（4）根据密钥对水印图像进行置乱，提高安全性。

（5）将置乱后的水印图像嵌入到宿主图像的对应块中。

（6）提取水印图像，并与原始水印图像进行对比。

2. 音频信息隐藏（1）选择一段音频作为宿主音频，并选择一段音频作为水印音频。

（2）对宿主音频和水印音频进行分帧处理。

（3）根据密钥对水印音频进行置乱，提高安全性。

（4）将置乱后的水印音频嵌入到宿主音频的对应帧中。

（5）提取水印音频，并与原始水印音频进行对比。

3. 视频信息隐藏（1）选择一段视频作为宿主视频，并选择一段视频作为水印视频。

（2）对宿主视频和水印视频进行帧提取。

（3）根据密钥对水印视频进行置乱，提高安全性。

（4）将置乱后的水印视频嵌入到宿主视频的对应帧中。

（5）提取水印视频，并与原始水印视频进行对比。

五、实验结果与分析1. 图像信息隐藏实验结果表明，嵌入水印后的图像与原始图像在视觉效果上几乎没有差异，水印的嵌入效果良好。

同时，提取的水印图像与原始水印图像完全一致，证明了信息隐藏技术的有效性。

2. 音频信息隐藏实验结果表明，嵌入水印后的音频与原始音频在音质上几乎没有差异，水印的嵌入效果良好。

同时，提取的水印音频与原始水印音频完全一致，证明了信息隐藏技术的有效性。

3. 视频信息隐藏实验结果表明，嵌入水印后的视频与原始视频在视觉效果上几乎没有差异，水印的嵌入效果良好。

本科生毕业设计基于DCT变换的图像信息隐藏技术独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。

除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。

与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：年月日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。

本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。

本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：签名：年月日指导教师签名：年月日摘要随着因特网和多媒体技术的飞速发展，多媒体信息的交流日益广泛，信息技术给人们的生活带来了很大的便利，但是由此引发的安全问题也越来越严重。

信息隐藏技术是20世纪90年代中后期发展起来的信息安全领域的一门新兴交叉学科，是信息安全领域的一个重要分支，现已成为信息技术领域的一大研究热点。

本文主要研究以数字图像为载体的信息隐藏技术。

本文的主要内容如下：（1）首先对信息隐藏技术的概念、理论、特点及其发展历史和国内外现状进行分析和论述。

（2）对目前流行的信息隐藏的实现方法做了简介及比较。

（3）提出了一种具体的信息隐藏算法：离散余弦变换（DCT），是一种基于频域的图像水印技术，它的隐藏效果好，人眼几乎无法察觉与原始图像的区别。

关键词：图像；信息隐藏技术；数字水印技术；DCTAbstractWith rapid development of the Internet and the multimedia technology, the exchange of multimedia information increasingly widespread, the information technology is a big convenience to people's lives, but safety is sues arising more and more serious.Information Hiding technology developed in late 90s is a interdisciplinary of information security field, it is an important branch of information technology and has become a major research focus. This paper studies digital images as carriers of information hiding technology.The main contents are as follows:(1)First of all, give the concept, theories, characteristics and development history and current situation analysis and discussion of information hiding technology.(2)Make introduction and comparison of implementation of the current popular methods of information hiding.(3)Proposed a specific algorithm of information hiding: discrete cosine transform(DCT),is based on frequency domain image watermark technology, it has good hidden effect, the discrimination to original image is almost unobservable to human eyes.Keywords: Image; Information hiding; Digital Watermark; DCT目录1 绪论 (1)引言 (1)信息隐藏的国内外研究现状 (1)信息隐藏的应用领域 (1)本文的主要内容、构成及研究方法 (2)2 信息隐藏技术综述 (3)信息隐藏技术的概念和特点 (3)信息隐藏技术的基本概念 (3)信息隐藏技术的特点 (3)信息隐藏的主要方法技术 (4)数字水印 (4)隐写术 (4) (5)版权标识 (5)信息隐藏技术的研究方法 (5)本章小结 (6)3 基于图像的信息隐藏方法概述 (6)数字水印概述 (6)数字水印的基本原理和模型 (6)数字水印的特点 (7)数字水印的应用 (8)数字水印的经典算法 (9)空域嵌入数字水印算法 (9) (10)两种嵌入域算法的比较 (10)本章小结 (11)4 基于DCT系数的信息隐藏算法 (11)离散余弦DCT变换 (11)信息隐藏嵌入位置的选定 (12) (12)嵌入隐秘信息位置的选取 (13)基于DCT隐秘信息的嵌入算法研究 (14)基于DCT隐秘信息的提取算法 (14)仿真结果分析 (15)仿真实验结果 (15)算法性能分析 (16) (18)5 总结 (18)参考文献 (19)附录Ａ源程序 (20)致谢 (26)1 绪论引言随着数字技术的快速应用和互联网技术的普及，使人们的工作及生活得到了很大的便利。

《新技术讲座》课程课程大作业作业名称：基于数字图像LSB隐写算法的研究姓名：其他组员：学号：班级：完成时间：2013年11月2日基于图像LSB隐写算法的研究（XX大学XX学院XX XX地联系方式）摘要:本文先对信息隐藏技术、隐藏模型、隐写术、隐写算法等进行了简单介绍，然后借助软件matlab7.0，采用空域隐写算法LSB将秘密信息嵌入数字图像，完成隐写；接着将嵌入的秘密信息提取出来，通过计算其峰值信噪比PSNR来评估该隐写算法的不可感知性，证实了LSB嵌入时在图像的最不重重要位加载秘密信息,一定程度上加强了秘密信息的不可感知性；再通过缩小和放大二倍来分析隐写算法的鲁棒性，试验结果表明,该算法计算量低,在低嵌入率时检测结果准确,优势明显,而对嵌入率较高的载秘图像,需要修正后才能达到常规检测的标准；最后，在实验总结基础上提出了一些建议，并对未来进行了展望。

关键词:信息隐藏技术隐写算法LSB信息嵌入信息提取PSNR不可感知性鲁棒性第一部分1.引言随着计算机技术、信息处理技术和计算机网络技术的飞速发展,Intemet在世界范围内得到了大力推广,各种数字信息的制作、传输、存储和处理由此变得越来越简单。

通过互联网,人们可以快捷高效地获得图像、声音和文本等各种多媒体数据,分享海量的信息资源。

各种机密信息,如个人的信用卡账号逐渐在网络通信中出现。

然而,全球互联网是一个开放的系统,虽然普通用户可以通过网络方便、快捷地交流信息,但是随之而出现的问题也十分严重：个人的隐私的安全如帐号、个人信息、密码口令、电子邮件等能否得到保障；多媒体作品的版权能否得到应有的保护；电子商务中的企业机密能否不被商业间谍所窃取；涉及到国家安全、政府绝密的文件在网络中能否被安全地传输等。

因此,蓬勃发展的网络使得信息传输和交流更加简单易行的同时,也对关系国家安全、经济发展乃至个人隐私等方而的信息安全提出了更高的要求。

国内外各界已经高度重视如何在既能有效地保证各种信息的安全这个大前提下，也能充分利用Internet便利的问题，由此一门新兴的交叉学科——信息隐藏诞生了。

基于DCT域水印技术的图像信息隐藏方法研究摘要：数字水印是将特定的数字信息(水印)隐藏于数字化的多媒体数据(如图像、声音、视频和文本等)中，而不影响原数据的效果，并且可以从这些数据信息中部分地或全部地恢复出来，以达到版权保护的目的。

作为一门新兴的学科，数字水印有许多理论与实际技术问题善待解决。

本文主要是改进目前许多图像隐形水印算法在嵌入强度和含水印图像的质量评价等方面存在的问题，设计了一个较完整的基于DCT域的图像隐形水印算法，使该算法较好地兼顾不可感知性、稳健性和安全性。

本算法在充分考虑人类视觉系统掩蔽特性的基础上，首先把原图像各8×8块按Hilbert扫描顺序排列, 然后在原图像分块的Hilbert序列中选取一块图像的DCT域的三个中频分量之间嵌入水印。

嵌入水印具有很好的透明性，水印嵌入强度是与原图像特征相自适应的。

同时，水印的提取无须求助于原图像。

此外，实验结果也证明，该方法对图像调整、JPEG压缩和锐化图像等攻击具有较高的鲁棒性，是一种行之有效的水印嵌入方法。

关键词：DCT；水印；信息隐藏；鲁棒性；不可见性，嵌入强度;离散余弦变换;DCT-based domain of information hiding technologyimage watermarking method researchAbstract: Digital watermarking is a particular digital information (watermark) hiding in digital multimedia data (such as images, sounds, video and text, etc.), without affecting the original data, results, and information from these data, in part or All resume out in order to achieve the purpose of copyright protection. As an emerging discipline, digital watermarking has many theoretical and practical kind to solve technical problems. Of this paper is to improve the current number of invisible image watermarking algorithm in the containing watermark embedding strength and image quality evaluation of existing problems, designed a more complete image based on DCT domain invisible watermarking algorithm, so that the algorithm has better balance can not be perceived Xing, robustness and security.The algorithm taking full account of the human visual system masking, based on the first of the original image of 8 × 8 Kuai by Hilbert scan order, and then in the original image sub-block Hilbert select an image sequence of DCT-3 IF components of the between the embedded watermark. Embedded watermark has good transparency, watermark embedding strength is adaptive characteristics of the original image. Meanwhile, the watermark extraction is no need to resort to the original image. In addition, the experimental results also show that the method of image adjustment, JPEG compression, and sharpening images have a high attack robustness, is an effective method of watermark embedding.Keywords: DCT; watermark; information hiding; robustness; invisibility, embedding strength; discrete cosine transform;目录1引言............................................................................................................................................. - 4 -1.1数字水印信息隐藏技术简介. (4)1.2课题的研究背景 (5)1.3行业发展现状 (6)1.4本课题的研究目标和主要内容 (7)2图像隐形水印技术..................................................................................................................... - 7 -2.1DCT变换的基本原理：.. (8)2.2DCT域水印算法的特点 (10)2.3图像隐形水印的性能评估 (11)2.3.1水印的稳健性分析 ................................................................................................... - 11 -2.3.2图像质量评价方法 .................................................................................................. - 12 -2.3.3水印的性能测试 ...................................................................................................... - 13 -3基于DCT域的图像隐形水印算法实现 ................................................................................ - 15 -3.1问题分析 (15)3.1.1水印嵌入位置的选择 .............................................................................................. - 15 -3.1.2含水印图像的质量评价 .......................................................................................... - 16 -3.2水印的制作 .. (20)3.2.1水印信号的预处理 .................................................................................................. - 20 -3.2.2水印的嵌入.............................................................................................................. - 21 -3.3水印的提取 .. (23)3.4水印的检测 (24)4仿真分析................................................................................................................................... - 24 -4.1水印的性能测试 (25)4.2实验结果分析 (26)4.3水印图像抗攻击性能实验 (27)5小结与致谢............................................................................................................................... - 28 -5.1致谢 .. (28)6参考文献................................................................................................................................... - 29 -1引言1.1 数字水印信息隐藏技术简介随着信息科技的不断发展，信息隐藏技术作为隐蔽通信和知识产权保护的重要手段而被广泛应用。