LSB数字图像加密技术
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实验一：LSB 信息隐藏实验
【实验目的】：
一、熟悉MATLAB 基本操作 二、完成LSB 实验
【实验内容】：（请将你实验完成的项目涂“■”）
实验完成形式：
■ 用MA TLAB 函数实现LSB 信息隐藏和提取
■ 用MA TLAB 命令行方式实现LSB 信息隐藏和提取 □ 其它：（请注明） 实验选择载体： ■ 256×256灰度图像 ■ 256×256RGB 图像 ■ 任意大小的RGB 图像 实验效果和分析：
■ 分析了LSB 算法的抗攻击能力
■ 能随机选择嵌入位（考虑安全性因素） ■ 嵌入位均匀分布于载体 □ 信息提取的检错
/纠错 □ 其它：（请注明）
【实验工具及平台】：
■ Windows+Matlab ■ 其它：（请注明） WinHex
【实验涉及到的相关算法】： 1、RGB 图像的每个像素有三个颜色分量（r,g,b ）构成，且r,g,b 三个颜色分量
都是取值（0,1）内的，为了便于计算机的“位”概念相联系，进行LSB 操作，我们想（0,1）与（0,255）进行对应。
1
0255
double
uint8
图一
在uint8中修改单位1，实际上就是相应修改像素值1/256=0.0039。
嵌入过程：
for (i=1;i<=像素序列个数;i++)
综合评分：
i i s c →
For(i=1;i<=秘密消息长度;i++)
//将选取的像素点的最不重要位依次替换成秘密信息 i i j j i s c m →↔
图二
提取过程:
For(i=1;i<=秘密消息长度;i++) {
i i j ↔ //序选取 ()i i j m LSB c ← }
图三
本实验中LSB 认为是图片中每个像素的最低位bit 值
【实验分析】：
1、顺序隐藏，256*256灰度图，LSB=1
原始图
像
隐藏信息的图像
ＬＳＢ空域信息隐秘
ＬＳＢ空域信息隐秘位置
隐秘消息的像素
未隐秘消息的像素
隐藏的信息：
左图是原始图像与隐写图像的区别，可以看到左边的白色部分是两幅图的不一样之处，也就是隐秘消息的地方，因为是顺序隐秘，所以很容易检测出。
提取的信息：
局部矩阵验证：
提取成功！
2、随机嵌入与提取
原始图
像隐藏信息的图像
随机控制下的ＬＳＢ空域信息隐秘
随机控制下的ＬＳＢ空域信息隐秘
3、随机嵌入与提取，隐藏位lsb 的选取与隐写图像不可见性的关系 为了使效果明显，我们将隐藏信息加长，存为alphabet.txt 。
经验证，提取无误，验证方法如上，不再赘述。
隐藏位lsb = 6 时的隐藏信息的图像
观察结论：
本试验中LSB 表示的是每像素的像素值的最后一位，即默认的LSB=1,加入将LSB 值改为2，3，...，8，明显发现随便修改位的增加，图像的失真越来越明显。
隐藏位lsb = 8 时的隐藏信息的图像
4、JPEG压缩与隐秘信息误码率的关系，顺序嵌入与提取。[msg,result]=jpgandlsb('lenna_gray_256_jpg.jpg','alphabet.txt','alphabet2.txt'); [msg,result]=jpgandlsb('lena_gray_256_tif.tif','alphabet.txt','alphabet2.txt'); [msg,result]=jpgandlsb('lenna_gray_256_bmp.bmp','alphabet.txt','alphabet2.txt');
jpeg压缩对lsb算法的破坏是毁灭性的。
0102030
405060708090100
0.10.20.30.40.50.60.7
0.80.9
1载体图像jpeg 压缩率
隐藏信息误码率
载体图像JPEG 压缩率与隐藏信息误码率的关系
10
20
30
40506070
80
90
100
00.10.20.30.40.50.60.7
0.80.9
1载体图像jpeg 压缩率
隐藏信息误码率
载体图像JPEG 压缩率与隐藏信息误码率的关系
10
20
30
40506070
80
90
100
00.10.20.30.40.50.60.7
0.80.9
1载体图像jpeg 压缩率
隐藏信息误码率
载体图像JPEG 压缩率与隐藏信息误码率的关系
JPEG 压缩对LSB 算法的影响
5% 10%
15% 20%
30% 45%
85% 100%
5、各种大小和类型（RGB）
lenna_gray_512_jpg.jpg
原始图像隐藏信息的图像
lenna_color_256_jpg.jpg
原始图像隐藏信息的图像
lenna_color_512_jpg.jpg
原始图像隐藏信息的图像
归纳一下LSB的优缺点：
LSB (LSB:least significant bits) :将信息嵌入到随机选择的图像点中最不重要的像素位上，这可保证嵌入的隐写信息是不可见的。
优点：
操作简单，实现容易，隐藏信息量相对比较大。
缺点：
由于使用了图像不重要的像素位，算法的鲁棒性差，隐写信息很容易为滤波、图像量化、几何变形的操作破坏。