基于LSB的信息隱藏技術(shù)及分析

摘 要：信息隱藏是利用數(shù)字媒體本身的數(shù)據(jù)冗余性以及人類感知能力的局限性，借助密碼學(xué)、混沌理論、編碼壓縮技術(shù)等對(duì)信息本身及隱藏位置進(jìn)行保密的技術(shù)，能夠使秘密信息嵌入到公開載體卻不為人知，從而以“存在級(jí)”的安全級(jí)別去完成信息的安全輸出，對(duì)信息起到有效的保護(hù)。本文主要介紹基于LSB（ Least Significant Bits）的信息隱藏技術(shù)的設(shè)計(jì)及性能分析。

關(guān)鍵詞：信息隱藏；LSB；數(shù)字水??；信息安全

0 前言

現(xiàn)階段，安全通信的實(shí)現(xiàn)方法主要是加密技術(shù)、安全信道技術(shù)和信息隱藏技術(shù)等，在考慮代價(jià)和安全性的情況下，信息隱藏技術(shù)的安全通信是最為安全、可靠、廉價(jià)的實(shí)現(xiàn)方法。信息隱藏技術(shù)不僅可以應(yīng)用公用信道，而且可以將明文隱藏到普通媒體中，使攻擊者難以發(fā)現(xiàn)秘密信息的存在，從而真正達(dá)到安全通信的目的。基于LSB的信息隱藏技術(shù)則是將秘密信息比特替換載體中的最低有效位，即將秘密信息替換載體中最不重要的部分，從而達(dá)到秘密信息不被發(fā)現(xiàn)的作用，達(dá)到安全通信的效果。

1 基于LSB的信息隱藏的概要設(shè)計(jì)

基于LSB的信息隱藏的設(shè)計(jì)主要考慮不可見性和容量性的原則，以下介紹一下算法設(shè)計(jì)兩個(gè)主要部分，隱藏算法和提取算法。

（1）隱藏算法：我們首先將載體圖像和預(yù)隱藏的圖像信息轉(zhuǎn)成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，每一個(gè)像素在RGB空間下都有一個(gè)坐標(biāo)值；然后我們對(duì)于載體圖像像素R、G、B分量每一分量的8個(gè)bit的最后一位進(jìn)行修改，每一像素總共修改3個(gè)LSB最低有效位，最后將秘密圖像信息按順序填入每一像素的3個(gè)最低有效位中，實(shí)現(xiàn)RGB圖像的信息隱藏。

（2）提取算法：是隱藏算法的逆過程。對(duì)隱藏后的結(jié)果圖像像素的后三位按順序進(jìn)行提取，并拼接成一個(gè)字符串，然后將其轉(zhuǎn)換為uint8型，最后將其輸出。

2 基于LSB的信息隱藏算法的可行性分析

LSB隱藏算法是基于最低位平面嵌入隱藏信息的算法，圖像高位平面對(duì)圖像感官質(zhì)量起主要作用，去除圖像最低幾個(gè)位平面并不會(huì)造成畫面質(zhì)量的明顯下降；最低位平面對(duì)圖像的視覺效果影響最輕微，滿足人類視覺冗余性，可以達(dá)到信息隱藏的不可見性。

本算法是順序選取像素點(diǎn)將需要隱藏的信息嵌入，算法本身不具備魯棒性，但我們可以將隱藏信息不斷地循環(huán)寫入載體圖像，當(dāng)遇到剪切攻擊的時(shí)候仍然能夠從載體圖像中提取出隱藏信息，達(dá)到抗剪切的能力，使算法具有良好的魯棒性。

算法的容量性是指載體圖像和三維模型能夠嵌入的欲隱藏的大小，本算法能夠?qū)崿F(xiàn)在載體圖像中嵌入多個(gè)載體圖像，能滿足較好的容量性。

3 基于LSB的信息隱藏技術(shù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

基于LSB的信息隱藏技術(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)主要分為信息嵌入算法設(shè)計(jì)和圖片信息提取算法設(shè)計(jì)。在信息嵌入設(shè)計(jì)中會(huì)將3段數(shù)據(jù)隱藏在載體圖片當(dāng)中，分別是嵌入圖片的完整數(shù)據(jù)、嵌入圖片的尺寸信息、尺寸信息的長度，從而使得提取信息的效率最大化。與隱藏的過程相反，圖片信息提取算法有2個(gè)重要部分和3個(gè)內(nèi)容。2個(gè)部分分別是圖片的完整數(shù)據(jù)和圖片的尺寸信息，需要這兩個(gè)數(shù)據(jù)的正確提取才能恢復(fù)出與原圖相同的圖像。而需要提取的內(nèi)容就是之前隱藏的嵌入圖片的完整數(shù)據(jù)、嵌入圖片的尺寸信息、尺寸信息的長度。根據(jù)LSB信息隱藏技術(shù)設(shè)計(jì)的思路，可以得到嵌入算法和提取算法的流程圖，如圖1和圖2所示。

4 結(jié)語

基于LSB的信息隱藏算法實(shí)現(xiàn)比較簡單，該算法是基于最低位平面嵌入隱藏信息的算法，能夠滿足良好的不可見性和容量性，能夠有效抵抗旋轉(zhuǎn)類型的攻擊，通過算法改良也能夠?qū)崿F(xiàn)算法的魯棒性，以達(dá)到抗剪切的能力，但是對(duì)壓縮、濾波、噪聲等類型的攻擊的防御性還是相對(duì)較弱。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃海波， 楊森. 基于LSB的圖像信息隱藏技術(shù)研究[J]. 辦公自動(dòng)化：綜合月刊， 2011（3）：32-34.

作者簡介：

鄒小敏 （1997.03.15），籍貫：陜西省西安市人，本科學(xué)歷，專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程。