信息隐藏实验报告lsb及dct

华北电力大学实验报告实验名称基于LSB及DCT技术的信息隐藏技术课程名称信息隐藏技术专业班级：信安1001班学生姓名：学号：201009040成绩：指导教师：袁和金实验日期：2013.5.9（实验报告如打印，纸张用A4，左装订；页边距：上下2.5cm,左2.9cm,右2.1cm；字体：宋体小四号，1.25倍行距。）验证性、综合性实验报告应含的主要内容：一、实验目的及要求二、所用仪器、设备三、实验原理四、实验方法与步骤五、实验结果与数据处理六、讨论与结论（对实验现象、实验故障及处理方法、实验中存在的问题等进行分析和讨论，对实验的进一步想法或改进意见）七、所附实验输出的结果或数据设计性实验报告应含的主要内容：一、设计要求二、选择的方案三、所用仪器、设备四、实验方法与步骤五、实验结果与数据处理六、结论（依据“设计要求”）七、所附实验输出的结果或数据*封面左侧印痕处装订一、实验目的及要求学会把把一个有意义的信息（秘密信息）隐藏在另一个称为载体(Cover)的信息（非机密信息）中得到隐蔽载体(StegoCover)。本实验是借助图片这个载体借助LSB(最低有效位)及DCT(离散余弦变换)两种思想，把一个秘密图像信息进行隐藏，并最终还原。二、所用仪器、设备一台PC、MicrosoftVisualstudio2008编辑环境。三、基于最低有效位的信息隐藏1、原理：每个像素值为8bit二进制值，表示该点亮度。不同位平面对视觉影响不同。人的视觉和听觉系统对于图像和声音的最低比特位是不敏感的。因此，可以利用这些位置隐藏信息。设c表示载体对象，ic表示载体对象的取样值。ic的取值范围根据载体信号的不同而不同。对于二值图像，其值为0或1，对于量化的图像或声音，它的可能取值是0到255的整数，对于归一化的图像或声音，可能取值为[-1,1]的任意值。载体的大小用L(c)表示。要隐藏的秘密信息用序列im表示，L(m)表示其长度。由于任何秘密信息（如口令、实现、徽标）都可以转化为比特串，所以一般都假定im的取值为0或1。将秘密信息嵌入载体后，输出的对象就是伪装载体，用S表示。同样，S也是一个长度等于载体对象长度L(c)的序列is。把载体划分成几个不相重叠的区域，在一个载体区域（而非单个元素）中存储一个比特的信息。具体方法是，首先选择L(m)个不重叠区域，计算每一个区域的所有最低比特的奇偶校验位。嵌入信息时，是在对应区域的奇偶校验位上嵌入信息比特im，如果奇偶校验位与im不匹配，则将该区域中所有元素的最低比特位进行翻转，导致奇偶校验位与im相同。2、分析与总结:优点：基于最低有效位的信息隐藏方法算法简单，容易实现，隐藏的容量较大，大部分都是基于私钥隐藏或无密钥隐藏。缺点：其安全性不高，从隐蔽性的角度来讲，如果没有故意破坏或压缩等处理，隐藏的信息不易觉察。但从安全性的角度来讲，如果伪装对象上叠加了一些邹爱生，或为了适应信息传输，对其进行了有损压缩或攻击者有意破换，都会擦除隐藏信息，使得接收者无法正确恢复出秘密信息。改进之处：对秘密信息先加密后隐藏；隐藏信息时，多次重复嵌入，以提高信息的冗余度，从而可以抵抗一些破坏；引入纠错编码技术，在秘密信息嵌入之前先进行纠错编码，这样，即使出现少量的干扰，也可以正确恢复出秘密信息。IjjcLSBIp2mod)()(3、隐藏算法的主要代码：voidbitget(int*dataget,IplImage*in,intlendata){//将提取出来的二进制数据保存到binSecret2.txt中FILE*fp4=fopen(binSecret2.txt,w);intloc=0;//当前正要提取的bit位在data中的位置for(inty=0;yin-height;y=y+3){//uchar*ptr=(uchar*)(in-imageData+y*in-widthStep);for(intx=0;xin-width;x=x+3){//将每小块最低位平面替换为秘密信息cvSetImageROI(in,cvRect(x,y,3,3));intnump=0;for(intj=0;j9;j++){intpixel1=(int)cvGetReal1D(in,j);if(pixel1%2==1){nump++;}//cvSetReal1D(src,j,0);}if(nump%2==1){//奇偶校验为奇dataget[loc]=1;}elseif(nump%2==0){//奇偶校验为偶dataget[loc]=0;}cvResetImageROI(in);fprintf(fp4,%d,dataget[loc]);if((loc+1)%8==0)fprintf(fp4,);loc++;if(loc==lendata)//已经提取到最后一位{return;}}}fclose(fp4);}voidbitset(IplImage*src,int*in,intlendata){intloc=0;//当前正要插入的bit为在data中的位置for(inty=0;ysrc-height;y=y+3){uchar*ptr=(uchar*)(src-imageData+y*src-widthStep);for(intx=0;xsrc-width;x=x+3){//将每小块最低位平面替换为秘密信息cvSetImageROI(src,cvRect(x,y,3,3));intnump=0;for(intj=0;j9;j++){intpixel1=(int)cvGetReal1D(src,j);if(pixel1%2==1){nump++;}}if(nump%2==1){//奇偶校验为奇if(in[loc]==0)//而要隐藏的值最低位为{//将个像素最低有效位翻转for(inti=0;i9;i++){intpixel2=(int)cvGetReal1D(src,i);if(pixel2%2==0)cvSetReal1D(src,i,pixel2+1);elsecvSetReal1D(src,i,pixel2-1);}}}if(nump%2==0){//奇偶校验为偶if(in[loc]==1)//而要隐藏的值为{//将个像素最低有效位翻转for(inti=0;i9;i++){intpixel3=(int)cvGetReal1D(src,i);if(pixel3%2==0)cvSetReal1D(src,i,pixel3+1);elsecvSetReal1D(src,i,pixel3-1);}}}cvResetImageROI(src);loc++;//printf(loc:%d\n,loc);if(loc==lendata)//已经隐藏到最后一位{return;}}}}voidImgbit2byte(IplImage*out,int*in,intlen){intbytelen=len/8;//返回大于或者等于num/8的最小整数int*byteArray=newint[bytelen];memset(byteArray,0,bytelen*sizeof(int));for(inti=0;ilen;i++){byteArray[i/8]+=(int)(in[i]*pow(2.0,double(7-i%8)));}for(intj=0;jbytelen;j++){cvSetReal1D(out,j,double(byteArray[j]));}}BOOLImgbyte2bit(int*out,IplImage*in,intlendata){//判断秘密信息长度是否过大if(!judge(src,lendata)){returnFALSE;}FILE*fpSecret=fopen(binSecret.txt,w);intpixel=0;for(inti=0;ilendata;i++){pixel=(int)cvGetReal1D(in,i/8);out[i]=(pixel(7-i%8))&1;fprintf(fpSecret,%d,out[i]);if((i+1)%8==0)fprintf(fpSecret,);}fclose(fpSecret);returnTRUE;}voidwriteGrayImg(IplImage*img,FILE*fp){//将灰度图像的数据写到txt文件中。for(inty=0;yimg-height;y++){uchar*ptr=(uchar*)(img-imageData+y*img-widthStep);for(intx=0;ximg-width;x++){fprintf(fp,%d,ptr[x]);}fprintf(fp,\n);}}BOOLjudge(IplImage*img,intdatalen){//判断秘密信息长度是否过大if(datalen(img-width/3)*(img-height/3)){returnFALSE;}returnTRUE;}4、运行效果图：四、DCT信息隐藏技术1、原理在信号的频域（变换域)中隐藏信息要比在时域中嵌入信息具有更好的鲁棒性。一幅图像经过时域到频域的变换后，可将待隐藏的信息嵌入到图像的显著区域，这种方法比LSB以及其他一些时域水印算法更具有抗攻击的能力，而且还保持了对人类感官的不可觉察性。常用的变换域方法有离散余弦变换、离散小波变换和离散傅里叶变换等。二维DCT变换是目前使用的最著名的有损数字图像压缩系统—JPEG系统的核心。因此，在DCT域中隐藏信息，可以有效地抵抗有损压缩。DCT首先把图像分成8X8的像素块，然后进行二维DCT变换，得到8X8的DCT系数，这些DCT系数从低频到高频按照Zig-Zag次序排列，第一个值(左上角)为直流系数，其余为交流系数。DCT系数中左上角为直流和低频部分，右下角为高频部分，中间区域为低频系数。低频代表图像像素之间得的慢变化，高频代表快变化。因此，高频部分代表图像中的噪声部分，这些部分很容易通过有损压缩或者滤波被去掉，而中低频部分则包含了图像的大部分能量，是对人的视觉最重要的部分。而低频部分的改变有可能引起图像较大的变动，所以，为了将隐藏的信息与载体图像的视觉重要部分绑定，一般都将隐藏信息嵌入在载体的中频部分，达到既不引起视觉变化、又不会被轻易破坏的目的。不需要原始载体的信息隐藏方法，主要是利用载体中两个特定数的相对大小来代表隐藏信息。以DCT域为例，将载体图像分成8X8的块，每一块只精确地对一个秘密信息比特进行编码。嵌入过程开始时，首先伪随机地选择一个图像块ib，它经二维DCT变换后得到iB，用它对第im个消息比特进行编码。2、隐藏算法发送者和接收者事先约定嵌入过程中使用的两个DCT系数的位置（为了达到隐藏的健壮性和不可觉察性，应该在DCT的中频系数中选择），比如用),(11vu和),(22vu代表所选定的两个系数的坐标。嵌入过程为：如果就代表隐藏信息”1”，如果Bi),(11vuBi),(22vu就代表隐藏信息”0”。如果需要隐藏的信息位为1，但是Bi),(11vuBi),(22vu那么就把这两个系数交换，最后发送者做二维逆DCT变换，将图像变回空间域进行传输。提取算法：接收者接收到图像后，同样进行二维DCT变换，并且比较每一块中约定位置的DCT系数，根据其相对大小，得到隐藏信息的比特串，从而恢复出秘密信息。3、部分代码voiddctProc(IplImage*dct_Img){//把dct_Img分成n个X8的块，分别对它们进行dct变换//IplImage*tmp=cvCreateImage(cvGetSize(dct_Img),IPL_DEPTH_64F,1);for(inty=0;ydct_Img-height;y+=8){for(intx=0;xdct_Img-width;x+=8){cvSetImageROI(dct_Img,cvRect(x,y,