信息安全数字水印作业设计 题 目： LSB算法实现位图图象中的信息隐.doc

信息安全数字水印作业设计 题 目： LSB算法实现位图图象中的信息隐藏和提取 姓 名：陈志文 陈杭 蔡艺军 邱榕杰 黄莘程 学 号： 2606484 532 531 552 539 学 院： 工程技术学院 专 业： 数字水印 年 级： 2006级 指导教师：（签名） 2007年 12月 28 日一、 实验原理LSB是L.F.Turner和R.G.van Schyndel等人提出的一种典型的空间域信息隐藏算法。考虑人视觉上的厄不可见性缺陷，信息一般嵌入到图像最不重要的像素位上，如最低几位。利用LSB算法可以在8色、16色、256色以及24位真彩色图像中隐藏信息。对于256色图像，在不考虑压缩的情况下，每个字节存放一个像素点，那么一个像素点至少可以隐藏1位信息，一张640*480像素的256色图像至少可隐藏640*480=307200位（38400字节）的信息。对于真彩色图像，同样可以按照如上的方法计算可以隐藏的信息量。二、 实验目的通过对LSB算法的编程实现，实现对信息的隐藏和提取。三、 实验环境（1）系统环境： CPU：Inter Celeron(R) CPU 1.80GHz RAM：526M（2）开发环境：IDE：Microsoft Visual Studio 2005Language：Microsoft C#四、 实验内容在上述系统环境和开发环境中编程实现LSB算法，包括信息的隐藏和提取。五、 程序说明(1) 程序运行界面如下图所示： 图1 信息隐藏界面 图2 信息提取界面(2) 程序功能说明 自动计算最大隐藏信息量并给出提示 可以在24位位图中隐藏大小不超过最大隐藏信息量的任意类型文件 自动备份原始图片 自动检测伪装图片中是否包含隐藏信息 正确提取出LSB中的隐藏信息并还原出文件六、 实现过程(1) LSBEncrypt类该类用于实现LSB的信息嵌入算法，类中各字段及方法说明如下：l 字段 private string _originalPicPath原始图片路径 private string _hidingInfoPath 隐藏信息路径 private FileStream _picStream原始图片的文件流private FileStream _infoStream 隐藏信息的文件流l 方法 private void HideInfoLength();输入：无输出：无功能：将图像的第55至第66字节的LSB替换为隐藏信息文件的长度 private void HideInfoContent();输入：无输出：无功能：将隐藏信息以每3个字节写入原始图像从第67字节开始的每12字节块的LSB中 private byte ConvertToBinaryArray(long x);输入：long x要转换的长整型数，这个数的大小不会超过2的24次方输出：byte二进制表示的字节数组功能：将长整型数转换为24位二进制表示的字节数组 private byte ConvertToBinaryArray(byte array);输入：byte array长度为3的字节数组输出：byte二进制表示的字节数组功能：将隐藏信息以每3个字节写入原始图像从第67字节开始的每12字节块的LSB中 public void ExecuteEncrypt();输入：无输出：无功能：执行信息隐藏操作(2) LSBDecrypt类该类用于实现LSB的信息提取算法，类中各字段及方法说明如下：l 字段 private string _camouflagePicPath伪装图片的路径 private string _infoSavePath 还原出的隐藏信息的保存路径 private FileStream _camouflageStream伪装图片的文件流private FileStream _infoSaveStream 还原出的隐藏信息的文件流l 方法 private int GetInfoLength();输入：无输出：int隐藏信息长度功能：从伪装图片的第55至第66字节中提取出隐藏信息的长度 private byte ExtractHidingBits(byte arr);输入：byte arr长度为12的字节数组，含有隐藏信息输出：byte从12字节块中提取出的3字节隐藏信息功能：利用位操作提取伪装文件流中每12字节的LSB位 public bool ExecuteDecrypt();输入：无输出：bool执行成功返回true，失败返回false功能：执行信息提取操作七、 实验小结及思考(1) 程序测试 信息隐藏载体位图图像：C:Documents and Settingsmaliang桌面527527.bmp图3 载体图像要隐藏的信息：C:Documents and Settingsmaliang桌面527527.txt图4 待隐藏的信息执行信息隐藏算法：才图 5 隐藏信息成功 信息隐藏选择伪装图片和还原出的隐藏信息的保存路径：图 6 信息提取还原出的文本文件test.txt：图7 还原出的文件(2) 实验思考在信息隐藏的研究中，主要研究信息隐藏算法与隐蔽通信。在信息隐藏算法中，主要有空间域算法和变换域算法。最典型的空间域信息隐藏算法为LSB算法（本文也属于LSB算法），最典型的变换域算法是小波变换算法。LSB算法因其基本原理限制，所隐藏的信息极为脆弱，无法经受一些无损和有损的信号处理。由于LSB算法的鲁棒性比较差，相关的研究改进工作都是提高其鲁棒性。对于小波变换算法，由于小波变换具有良好的视频局部特性，加上JPEG2000和MPEG4压缩标准使用小波变换算法取得了更高的压缩率，使得基于小波变换的信息隐藏技术成为目前研究的热点。信息隐藏可以分为四个阶段：预处理阶段、嵌入阶段、传输阶段和提取阶段。预处理阶段通过一些优秀的加密算法先对机密信息进行加密处理，在嵌入阶段，使用基于LSB或小波的隐藏信息的算法，将加密过的机密信息嵌入宿主载体信息中，进行二级安全保护，在传输阶段，以隐藏通信的发送方和接收方来进行隐蔽通信，进行三级安全保护，从而使信息通信的整个过程都是比较安全的，在提取信息阶段，先通过提取算法进行机密信息的提取，再用相应的解密算法（或私钥）进行解密以便恢复原机密信息。本文只对简单的LSB算法的实现，并没有对算法进行优化，因此鲁棒性比