信息隐藏实验十LSB信息隐藏的卡方分析

1、实验十LSB信息隐藏的卡方分析,实验目的:了解什么是隐写分析，隐写分析与信息隐藏和数字水印的关系。掌握基于图 像的LSB隐写的分析方法，设计并实现一种基于图像的LSB卡方隐写分析方法。二，实验环境1， Windows XP操作系统2， Matlab 软件3， BMP格式图片文件三，实验原理隐写术和隐写分析技术是互相矛盾又是相互促进的，隐写分析是指对可疑的载体信息进行攻击以达到检测、破坏，甚至提取秘密信息的技术，它的主要目标 是为了揭示媒体中隐蔽信息的存在性，甚至只是指出媒体中存在秘密信息的可疑 性。图像LSB信息隐藏的方法是用嵌入的秘密信息取代载体图像的最低比特位， 原来图像的7个高位平面与代

2、表秘密信息的最低位平面组成含隐蔽信息的新图 像。虽然LSB隐写在隐藏大量信息的情况下依然保持良好的视觉隐蔽性，但使 用有效的统计分析工具可判断一幅载体图像中是否含有秘密信息。目前对于图像LSB信息隐藏主要分析方法有卡方分析、信息量估算法、 RS 分析法和GPC分析法等。卡方分析的步骤是：设图像中灰度值为 j的象素数为 hj，其中0255。如果载体图像未经隐写，h2i和h2i+1的值会相差很大。秘 密信息在嵌入之前往往经过加密，可以看作是 0、1随机分布的比特流，而且值h2i h2i 1h -h为0与1的可能性都是1/2。如果秘密信息完全替代载体图像的最低位，那么h2i和h2i+1的值会比较接近

3、，可以根据这个性质判断图像是否经过隐写。定量分析载体图像最低位完全嵌入秘密信息的情况：嵌入信息会改变直方图的分布，由差别很大变得近似相等，但是却不会改变 h2i+h2i+1的值，因为样值要么不改变， 要么就在h2i和h2i+1之间改变。令显然这个值在隐写前后是不会变的。如果某个样值为2i，那么它对参数q的贡献为1/2 ;如果样值为2i+1，对 参数q的贡献为-1/2。载体音频中共有2h2i*个样点的值为2i或2i+1，若所有样 点都包含1比特的秘密信息，那么每个样点为2i或2i+1的概率就是0.5。当2h2i*较大时，根据中心极限定理，下式成立：h2i也12宀”、肌0,1)；2h2ih2i其中

4、->N(0,1)表示近似服从正态分布所以第(h2i -恼亍i 二0i服从卡方分布。上式中，k等于h2i和h2i+1所组成数字对的数量，h2i*为0的情况不计在内 r越小表示载体含有秘密信息的可能性越大。结合卡方分布的密度计算函数计算载体被隐写的可能性为:1rt m 斗P=1iklexp(-；)t2 dt2 k -1 022 2 - ( ) 0如果p接近于1,则说明载体图像中含有秘密信息。四，实验结果1，原图像2，直方图由于所有的数据画出的直方图过于密集，所以选取80:99这之间的像素值原图80:99隐写后80:993,不同隐写率下的图像隐写率0.3隐写率0.5隐写率0.74, P值分析1

5、23*501B吕LDJIJ2L3L4151Q.99990.9993091111s11111|11111iq11111111110.99S60.99940.999o.ssee0.99960.999i1D.9TO111i1114171819SO25E2E3EtE7ES2111111111111111110.999709364099550 9993O99W1111111111111111111111113£S3353&37383S40uo45111111111o0JG630.SE4-5.ETO1111111111111111111111111111*£C7905LS253

6、&i959&ST5859&or0.903BO.0S73o.ei血63的0757110.69510.7271O.CT450.510.2044(k3i4£iiii|0.99990.99990.99990.999B0.999B0.9993O.997B0.99310.995511l|i1l|i|i|i|i|i|i|i|*1嘘g口岛鴨TO73M750204501107201300；01351a ioii 1760 156Ea.17320.2435a.i5iiaifiszHOEiD.0G73D®39D111E4Q97B70L91910.91380.9113oa&

7、amp;i.9205aKr330.B725a.BSffia ED 33a.BsaD5EM 63S2D65221110.9999i|.5999a.®gga.gggaa.9995.EES2a.372.ua 9609DJ7H2D9625nTVT?Qiw0*91091maD 1441D 1274D 悝DlffilD 1(WD10C&DCei9>ELQ9I&。的&认DS?I4D&I7am強Cl空DLgl£2OlGCffim 呂 IEID%££-0舷D6&2ID6&23D97科a 963&01如鹦a%D%

8、£41197710抽0妙由所有的P值可以看出，当隐写率为0.3的时候，P1 P40的值都接近1 ;当隐写率为0.5的时候，P1 P64的值都接近1 ;当隐写率为0.7的时候，P1 P91 的值都接近 1 。五，实验结果完成实验之后，可以得出如下结论：依据卡方分析函数， 可以判定载体图像中是否含有秘密信息。 但是这要求秘密 信息必须嵌满所有像素。六，代码附录1， hist_change.mfn,pn=uigetfile('*.jpg','JPEG files(*.jpg)''*.bmp','BMP files(*.bmp)'

9、;,'select file to haide'); name=strcat(pn,fn);I=rgb2gray(imread(name);sz=size(I);rt=1;row=round(sz(1)*rt);col=round(sz(2)*rt);msg=randsrc(row,col,0 1;0.5 0.5);stg=I;stg(1:row,1:col)=bitset(stg(1:row,1:col),1,msg);nI=sum(hist(I,0:255),2)'nS=sum(hist(stg,0:255),2)'x=80:99;figure;stem(x

10、,nI(81:100);figure;stem(x,nS(81:100);2,Stgprb.mfunction p=StgPrb(x)n=sum(hist(x,0:255),2);h2i=n(3:2:255);h2is=(h2i+n(4:2:256)/2;filter=(h2is=0);k=sum(filter);idx=zeros(1,k);for i=1:127if filter(i)=1idx(sum(filter(1:i)=i;endendr=sum(h2i(idx)-h2is(idx)42)./(h2is(idx);p=1-chi2cdf(r,k-1);3,test.mclear a

11、ll;fn,pn=uigetfile('*.jpg','JPEG files(*.jpg)''*.bmp','BMP files(*.bmp)','select file to haide'); name=strcat(pn,fn);t=imread(name);I=t(1:512,1:512);sz=size(I);for k=1:3rt=0.3+0.2*(k-1);row=round(sz(1)*rt);col=round(sz(2)*rt);msg=randsrc(row,col,0 1;0.5 0.5);stg=I;stg(1:row,1:col)=bitset(stg(1:row,1:col),1,msg); imwrite(stg,strcat(p