基于 MATLAB 和 Python 的 LSB 隐写实现指南

人工智能

2023-09-05 22:03:08

LSB 隐写术：在图像中秘密隐藏信息的艺术

随着数字化时代的到来，信息安全变得越来越重要。隐写术作为一种信息隐藏技术，以其巧妙性和隐蔽性脱颖而出。本文将深入探讨 LSB 隐写术，一种将秘密信息嵌入图像中的技术。

LSB 隐写术的原理

LSB 隐写术基于一个简单的原理：每个图像像素由三个通道组成：红色、绿色和蓝色，每个通道由 8 位二进制值表示。LSB（最低有效位）是每个通道中最不重要的位，修改它不会显著影响图像的视觉质量。

顺序嵌入算法

顺序嵌入是最基本的 LSB 隐写算法。它逐个遍历图像的像素，将信息比特嵌入每个像素的 LSB 中。这个过程简单易懂，但容易受到统计攻击。

步骤：

将信息转换为二进制比特流。
遍历图像像素。
将信息比特嵌入每个像素的 LSB 中。

随机嵌入算法

为了提高安全性，随机嵌入算法应运而生。它使用随机数序列选择要嵌入信息的像素点，从而防止攻击者预测嵌入位置。

步骤：

生成一个随机数序列。
使用随机数序列选择像素点。
将信息比特嵌入所选像素的 LSB 中。

MATLAB 实现

MATLAB 提供了强大的图像处理工具箱，非常适合 LSB 隐写术的实现。

顺序嵌入：

function embedded_image = sequential_lsb(image, message)
    bitstream = dec2bin(message, 8);
    image = bitset(image, 8, bitstream);
    return embedded_image;
end

随机嵌入：

function embedded_image = random_lsb(image, message)
    bitstream = dec2bin(message, 8);
    sequence = randperm(numel(image));
    image = bitset(image(sequence), 8, bitstream);
    return embedded_image;
end

Python 实现

Python 凭借其丰富的图像处理库，也是 LSB 隐写术的绝佳选择。

顺序嵌入：

def sequential_lsb(image_path, message):
    bitstream = bin(message)[2:].zfill(8)
    image = Image.open(image_path)
    pixels = list(image.getdata())
    for i in range(len(bitstream)):
        pixels[i] = (pixels[i][0] & ~1) | int(bitstream[i])
    image.putdata(pixels)
    return image

随机嵌入：

def random_lsb(image_path, message):
    bitstream = bin(message)[2:].zfill(8)
    image = Image.open(image_path)
    pixels = list(image.getdata())
    sequence = list(range(image.width * image.height))
    random.shuffle(sequence)
    for i in range(len(bitstream)):
        index = sequence[i]
        pixels[index] = (pixels[index][0] & ~1) | int(bitstream[i])
    image.putdata(pixels)
    return image