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一，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b Windows XP操作系统2, Mat lab 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乂是相互促进的，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，茯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，我至只是指出媒体中 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

2、与代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0如果载体图像未经隐写，h2i和h2i+l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 分布的比持流，而且值为0与1的可能性都是l/2o如果秘密信息完全替 代载体图像的最低位，那么h2i和h2i+l的值会比较接近，可以根据这个 性质判断图像是否经

3、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+l的值，因为样值要么不改变，要么就在h2i和h2i+l 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+l .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+b 若所有样点都包含1比特的秘密信息，那么每个样点为21或2i+l的概率 就是0.5。当2h2i*较大时，根据中心极限定理，下式成立: 其中->N(0, 1)表示近似服从正态分布 所以 服从卡方分布。上式中

4、，k等于h2i和h2i+l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 计算函敎计算载体被隐写的可能性为: 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0.14, P值分析由所有的P值可以看出，当隐写率为0.3的时候，Pl-P40的值都接近h当隐写率为0.5的时候，Pl-P64的值都接近1；当隐写率为0.7的时候，PlP91的值都接近1。五

5、，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. mfiles (*. jpg)' ;' bmp',' BMPfn, pn=uigetfile( *. jpg',' JPEG files(*. bmp)/ select file to haide');narae=strcat(pn, fn);I=rgb2gray(imread(name);sz=size(I);rt=l: row=round(sz (1) *rt

6、);col=round (sz (2) *rt);msg=randsrc(row, col, O 1 ：0. 5 0.5);stg=I;stg(l:row, 1: col) =bitset (stg(l:row, 1: col), 1, msg): nl=sum(hist(I, 0:255), 2)'nS=sum(hist(stg» 0:255), 2)'X二80:99;figure;stem(X, nl(81:100);figure;stem(X, nS(81:100);2、Stgprb, m function p=StgPrb (x) n=sum(hist(X,

7、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=l:127辻 filter(i)=lidx (suni(fliter (1: i) =i ：end end r=sum( (h2i (idx) -h2is (idx) 2). / (h2is(idx);p=l-chi2cdf (r, k-1);test m clear all;files (* jpg)' ;' bmp* , ' BMPfn, pn=uigetfile(

8、 * jpg,' JPEG files(*. bmp)' / select file to haide');narae=strcat(pn, fn);t=imread(name);I=t(1:512, 1:512);sz=size(I);for k=l:3rt=0. 3+0. 2*(k-l);row=round(sz(1)*rt);col=round (sz (2) *rt);msg=randsrc(row, col, O 1 ：0. 5 0.5);stg=I;stg(l:row, 1: col) =bitset (stg(l:row, 1: col), 1, msg);imwrite (stg, strcat (pn, strcat (sprintf (，stg_%d_，floor (100*rt), fn),' bm