信息隐藏技术课件第三章图像信息隐藏与水印

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1、第三章图像信息隐藏与水印3.1LSB图像信息隐藏【实验目的】【实验环境】【原理简介】【实验步骤】【思考题】【实验目的】了解信息隐藏中最常用的LSB算法特点，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质量进行客观评价，并计算峰值信噪比。【实验环境】(1)WindowsXP或Vista操作系统(2)MATLAB7.1科学计算软件(3)BMP灰度图像文件【原理简介】多媒体信息在数字化时，会产生物理随机噪声，而人的感观系统对这些随机噪声不敏感。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，从而完成信息隐藏目标。BMP灰度图像的位平

2、面图如右，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，可用下面系列图像表示。去除第一位平面的图像和第一位平面去除第1-4位平面的图像和第1-4位平面去除第1-7位平面的Lena图像和第1-7位平面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。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，解决办法可采用冗余嵌入的方式来增强稳健性。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

3、所有像素判断。【实验步骤】(1)隐藏算法(2)计算峰值信噪比(1)隐藏算法算法分为三个部分实现：隐藏算法提取算法测试脚本(2)计算峰值信噪比峰值信噪比定义：峰值信噪比函数测试脚本【思考题】1.LSB算法可以替换最低位，也可以采用随机算法来替换低第四位中的任何一位，因为图像低四位中的任意一位的改变不影响图像文件的视觉效果，自行设计一个LSB隐写算法，将秘密信息随机嵌入到原始载体每个像素的低四位中的任意一位。2.设计一种算法，用水印信息（二值图像）的高四位替换载体图像（灰度图像）的低四位，并提取水印信息。3.2二值图像信息隐藏【实验目的】【实验环境】【原理简介】【实验步骤】【思考题】【实

4、验目的】了解二值图像的特点，掌握基于二值图像的信息隐藏原理，设计并实现两种基于二值图像的信息隐藏方法。【实验环境】(1)WindowsXp或Vista操作系统(2)MATLAB7.1科学计算软件(3)二值图像文件【原理简介】二值图像又称为单色图像或黑白图像，一般用1或者0表示黑色或白色像素点，利用二值图像信息隐藏的方法主要是根据二值图像中黑白像素的数量的比较来隐藏信息。方法是把一个二值图像分成一系列矩形图像区域B，某个图像区域B中黑色像素的个数大于一半，则表示嵌入0；如果白色像素的个数大于一半，则表示嵌入1，但是当需要嵌入的比特与所选区域的黑白象素的比例不一致时，为了达到希望的像素关

5、系，则需要修改一些像素的颜色。该方法存在一定的缺陷，没有明确界定哪些像素可以修改以便于隐藏秘密信息，二值图像中某些像素的修改可能会引起二值图像视觉效果上的较大变化，相应的水印嵌入算法可能在较大程度破坏图像的质量。为达到较好的隐藏效果，可以采用游程编码方法在二值图像中隐藏信息。游程编码的概念在图像压缩的过程中经常使用，如下图所示的编码为：<0,3>,<1,5>,<0,4>,<1,2>,<0,1>。其中0表示白色像素点，1表示黑色像素点。游程编码像素分布图秘密信息嵌入的时候修改二值图像的游程长度，如果秘密信息位是0，则修改该游程长度为偶数；如果为1，则修改游程长度为奇数；如果秘密信息的取

6、值与游程长度的奇偶性相匹配，则不改变游程长度。提取的时候根据游程长度奇偶性提取出秘密信息。在隐藏信息的时候，改变游程的奇偶性是通过对下一个游程的第一个像素的像素值进行修改，因此当下一个游程的值为1的时候不能修改。修改后的游程长度不能隐藏信息，因此隐藏信息的位置是选取游程长度数组的偶数位来隐藏。【实验步骤】1.嵌入秘密信息2.提取秘密信息提取秘密信息时，提取方需知道隐藏的秘密信息的数量，使用隐藏的秘密信息的数量值来对载体图像进行分块。3.游程编码方法在二值图像中隐藏信息携秘载体在视觉效果上和原始载体有很大变化，通过不断修改hidden.txt文本的值来增加隐藏的信息容量。隐藏的信息越多

7、，图像的分块就越细，隐藏的效果就越好。方案中修改像素的位置非常固定，都是修改每个图像块的所有行前面的像素，这样隐藏信息后的图像在视觉效果上和原始图像存在较大差别，违背了信息隐藏不改变视觉效果的原则。为改变上述算法，可以采用游程编码方法在二值图像中隐藏信息。采用游程编码方式隐藏的信息量较大，而且隐写后的载体图像和原始载体图像从视觉效果上看差别不大，是较好的一种二值图像信息隐藏方法。【思考题】1.二值图像信息隐藏另一种方法原理如下：将二值图像分块，使用一个与图