LSB信息隐藏

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2024-07-17 15:25| 来源: 网络整理| 查看: 265

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文章目录系列文章目录前言实验方法实验环境实验内容实验步骤1.LSB原理2.确定设计模块Lsb——embdedLsb——extract 实验结果实验心得完整代码

前言

1）了解图像平面位 2）掌握LSB信息隐藏的实现

实验方法

根据给出的LSB算法的描述，用所熟悉的语言，完成实验内容并简要描述实验操作步骤。

实验环境

计算机语言：Python 开发环境：Pycharm

实验内容

根据LSB算法完成LSB信息隐藏的实现。包括：信息嵌入、信息取出。

实验步骤 1.LSB原理

每个像素点的颜色RGB可以用十进制0~255的数值表示。LSB隐写就是修改RGB颜色分量的最低二进制位也就是最低有效位（LSB），而且每一个像素位点携带了一位信息，那么就可以利用八个字节的最低位存储一个比特信息，而该比特信息则可以转化为ASCII字符，从而达到隐写信息的目的。

2.确定设计模块

1.lsb_embed 2.lsb_extract 3.main函数（主程序）

项目架构：

Pic：存放图片 Txt：存放待嵌入信息和提取后信息 LSB-main：运行程序文件在这里插入图片描述

Lsb——embded

1.用PIL库的Image读取图片像素信息 2.利用numpy库将读取的像素信息处理为矩阵在这里插入图片描述

3.输入路径，读取待隐写的文件，将之前读取的图片一并拷贝在这里插入图片描述

4.对每位字符进行ASCII处理，取到的二进制数由6位填充至8位自定义函数cover_lsb进行lsb隐写操作对于最低有效位LSB，用if判断进行替换选择二进制为0还是1 在这里插入图片描述 5.剩余未填充位进行补充填位，使得图像能够恢复 6.再使用处理后的新矩阵来生成嵌入图片

Lsb——extract

1.用PIL库的Image读取图片像素信息 2.利用numpy库将读取的像素信息处理为矩阵在这里插入图片描述

3.提取过程中寻找最低位在这里插入图片描述

4.用到lsb_decode来找寻最低位并返回在这里插入图片描述

5.得到的数据进行二进制转ASCII的操作

实验结果

开启程序在这里插入图片描述

1.隐写

在这里插入图片描述

进行人眼观察，嵌入信息后的图片与原图看不出明显差别在这里插入图片描述

2.提取

在这里插入图片描述

提取的信息与原信息进行比对后，确认提取信息成功。在这里插入图片描述

实验心得

本次实验做了关于LSB信息隐藏的实现，接触到了LSB作为一种隐写术的优缺点，比如它的原理十分简单，可以通过一些脚本快速实现嵌入信息，且嵌入后的图片psnr值得到保证的情况下就不容易被人眼看出，实现数据隐写；但同时它的鲁棒性不佳，相对于数字水印，容易通过工具如stegsolve进行分析得出或者脚本程序进行信息提取。对于本次实验的代码，在提取部分是通过原始信息的长度来确定遍历的次数，在实际过程中一般是不知道提取信息的长度，这时候就需要尽量将遍历长度设置大一些，这样就算超过原始信息长度也可以通过无意义字符进行排除，从而获取最后的有效信息。

完整代码 # -*- coding: utf-8 -*- # @Time : 2022/10/17 14:38 # @Author : 4v1d # @File : LSB-main.py # @Software: PyCharm import numpy as np import PIL.Image as Image def lsb_embed(pic_src,file_src): # 读取图片的像素信息 picture = Image.open('{}'.format(pic_src)) pic_data = np.array(picture) # 读取要隐写的文件 with open('{}'.format(file_src), encoding="utf-8") as file: secrets = file.read() # 将图片拷贝一份，作为最终的图片数据 im_data = np.array(picture.copy()).ravel().tolist() def cover_lsb(bin_index, data): ''' :param bin_index: 当前字符的ascii的二进制 :param data: 取出数组像素的八个数值 :return: LSB隐写后的字符 ''' res = [] for i in range(8): data_i_bin = bin(data[i])[2:].zfill(8) if bin_index[i] == '0': data_i_bin = data_i_bin[0:7] + '0' elif bin_index[i] == '1': data_i_bin = data_i_bin[0:7] + '1' res.append(int(data_i_bin, 2)) return res pic_idx = 0 # 采用LSB隐写技术，横向取数据，每次取9个数据，改变8个像素最低位 res_data = [] for i in range(len(secrets)): # 拿到隐写文件的字符ascii数值, 并转换为二进制,填充成八位 index = ord(secrets[i]) bin_index = bin(index)[2:].zfill(8) # 对数据进行LSB隐写，替换操作 res = cover_lsb(bin_index, im_data[pic_idx * 8: (pic_idx + 1) * 8]) pic_idx += 1 res_data += res # 对剩余未填充的数据进行补充填充，防止图像无法恢复 res_data += im_data[pic_idx * 8:] # 将新生成的文件进行格式转换并保存，此处一定保存为压缩的png文件 new_im_data = np.array(res_data).astype(np.uint8).reshape((pic_data.shape)) res_im = Image.fromarray(new_im_data) res_im.save('./pic/res_encode.png') print("在pic中已生成res_encode.png") def lsb_extract(pic_src,file_src): # 打开隐写文件 picture = Image.open('{}'.format(pic_src)) pic_datas = np.array(picture).ravel().tolist() with open('{}'.format(file_src), encoding="utf-8") as file: secrets = file.read() str_len = len(secrets) # print('字符的长度为：', str_len) # 将图片拷贝一份，作为最终的图片数据 im_data = np.array(picture.copy()).ravel().tolist() def lsb_decode(data): ''' :param bin_index: 当前字符的ascii的二进制 :param data: 取出数组像素的八个数值 :return: LSB隐写后的字符 ''' str = '' for i in range(len(data)): print(bin(data[i])[2:]) data_i_bin = bin(data[i])[2:][-1] str += data_i_bin return str pic_idx = 0 # 采用LSB隐写技术，横向取数据，每次取9个数据，改变8个像素最低位 res_data = [] for i in range(str_len): # 拿到第i个数据,转换成二进制 data = im_data[i * 8: (i + 1) * 8] data_int = lsb_decode(data) # 找到最低位 res_data.append(int(data_int, 2)) # 将二进制数据转换成ASCII str_data = '' for i in res_data: temp = chr(i) str_data += temp print("提取成功，输出下列解密结果") print(str_data) with open('./txt/secret_out.txt', 'w',encoding="utf-8") as file: file.write(str_data) print('已保存在txt/secret_out.txt中') if __name__ == '__main__': title = """ .____ ___________________ __ .__ | | / _____/\______ \ _/ |_ ____ ____ | | | | \_____ \ | | _/ ______ \ __\/ _ \ / _ \| | | |___ / \ | | \ /_____/ | | ( | ) |__ |_______ \/_______ / |______ / |__| \____/ \____/|____/ \/ \/ \/ """ print(title) print("当前目录下pic文件夹中存放图片，txt文件夹存放待加密信息和解密信息") while True: choice = input("请输入数字选择功能：1.隐写 2.提取 3.退出：") if choice=='1': img_src = input('请输入图片路径：') file_src = input('请输入文件路径：') lsb_embed(img_src,file_src) elif choice=='2': img_src = input('请输入图片路径：') file_src = input('请输入文件路径：') lsb_embed(img_src,file_src) lsb_extract(img_src,file_src) else: print("感谢使用，请自行到相应文件夹查看结果") break

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