数字水印 LSB信息隐藏算法实验内容(matlab) 嵌入1~3个位平面并提取

LSB信息隐藏算法实验内容(matlab)

1.将载体图片分成8个位平面，并显示。
2.制作水印图片，可以嵌入1个位平面的、2个位平面的、3个位平面的。
3.使用LSB信息隐藏算法，分别嵌入1bit/pixel、2bit/pixel、3bit/pixel，并显示伪装图像。
4.提取嵌入的秘密信息。

将载体图片分成八个位平面，并显示。

1. 载体图片

2. 相关代码

   %% 第一张 风车
   imgW = imread('7.bmp');
   imgW=imresize(imgW,0.5);
   imgWsize=size(imgW);
   %提取bitplane
   bitPlaneW=zeros(imgWsize(1),imgWsize(2),8);
   for i =1:8
   for ro=1:imgWsize(1)
       for co=1:imgWsize(2)
       bitPlaneW(ro,co,i)=bitget(imgW(ro,co), i);
       end        
   end    
   end
   % 绘制bitplane
   figure;
   for i =1:8
   subplot(2,4,i)
   imshow(uint8(255*bitPlaneW(:,:,i)))
   title(['Bitplane' num2str(i)])
   end
   

3. 八位平面展示

制作水印图片，嵌入1个位平面、嵌入2个位平面、嵌入3个位平面

1. 选择Lena图片作为想要隐藏的图片

• 相关代码段

• 分别读入载体照片和插入照片

  %% 第一张 摩天轮
  img = imread('7.bmp');
  img=imresize(img,0.5);
  imgsize=size(img);
  %提取bitplane比特平面
  bitPlane=zeros(imgsize(1),imgsize(2),8);
  for i =1:8
      for ro=1:imgsize(1)% ro: row图片行号，y
          for co=1:imgsize(2) %co: column图片,x
          bitPlane(ro,co,i)=bitget(img(ro,co), i);
          end        
      end    
  end
  % 绘制bitplane
  figure;
  for i =1:8
      subplot(2,4,i)
      imshow(uint8(255*bitPlane(:,:,i)))
      title(['Bitplane' num2str(i)])
  end
  %%  lena
  imgW = imread('9.bmp');
  imgW=imresize(imgW,0.5);
  imgWsize=size(imgW);
  [length,width,~]=size(imgW);
  %提取bitplane
  bitPlaneW=zeros(imgWsize(1),imgWsize(2),8);
  for i =1:8
      for ro=1:imgWsize(1)
          for co=1:imgWsize(2)
          bitPlaneW(ro,co,i)=bitget(imgW(ro,co), i);
          end        
      end    
  end
  % 绘制bitplane
  figure;
  for i =1:8
      subplot(2,4,i)
      imshow(uint8(255*bitPlaneW(:,:,i)))
      title(['Bitplane' num2str(i)])
  end
  

• 构造新的照片

  • 嵌入1个位平面

  	%% 构造新的bitPlane
  	newbitPlane=bitPlane;
  	newbitPlane(:,:,1) = bitPlaneW(:,:,8);
  

  • 嵌入2个位平面

  %% 构造新的bitPlane
  newbitPlane=bitPlane;
  newbitPlane(:,:,2) = bitPlaneW(:,:,8);
  newbitPlane(:,:,1) = bitPlaneW(:,:,7);
  

  • 嵌入3个位平面

  %% 构造新的bitPlane
  newbitPlane=bitPlane;
  newbitPlane(:,:,3) = bitPlaneW(:,:,8);
  newbitPlane(:,:,2) = bitPlaneW(:,:,7);
  newbitPlane(:,:,1) = bitPlaneW(:,:,6);
  

• 合成新图片及提取水印

  %% 产生新图片（含水印）
  newimg=zeros(256,256);
  for i =1:8
      newimg=newimg+newbitPlane(:,:,i)*2^(i-1);
  end
  newimg=uint8(newimg);
  figure;
  imshow(newimg),title('含水印的新图片');
  
  %% 效果展示
  %提取bitplane
  bitPlaneRec=zeros(imgsize(1),imgsize(2),8);
  for i =1:8
      for ro=1:imgsize(1)
          for co=1:imgsize(2)
          bitPlaneRec(ro,co,i)=bitget(newimg(ro,co), i);
          end        
      end    
  end
  % 绘制bitplane
  figure;
  for i =1:8
      subplot(2,4,i)
      imshow(uint8(255*bitPlaneRec(:,:,i)))
      title(['Bitplane' num2str(i)])
  end
  
  

• 加水印的效果图

• 嵌入1个位平面
  

  • 嵌入2个位平面
    

  • 嵌入3个位平面
    

提取嵌入的秘密信息

1. 提取图片的信息

%% 水印提取过程
%提取bitplane
bitPlaneRec=zeros(imgsize(1),imgsize(2),8);
for i =1:8
    for ro=1:imgsize(1)
        for co=1:imgsize(2)
        bitPlaneRec(ro,co,i)=bitget(newimg(ro,co), i);
        end        
    end    
end
% 绘制bitplane
figure;
for i =1:8
    subplot(2,4,i)
    imshow(uint8(255*bitPlaneRec(:,:,i)))
    title(['Bitplane' num2str(i)])
end

% 复原水印图
newimgW=zeros(imgsize(1),imgsize(2));
for i = 1 % 两个位平面时i=1:2  / 3个位平面时 i=1:3
    newimgW=newimgW+bitPlaneRec(:,:,i)*2^(4+i);
end

figure;imshow(uint8(newimgW)),title('提取出的图片')

• 从嵌入1个位平面图中提取图片

• 从嵌入2个位平面图中提取图片

• 从嵌入3个位平面图中提取图片

小结讨论

• 了解了LSB信息隐藏算法的原理。通过图片的权重分配，使得权重较小的位置可以藏匿我们想要的信息

• 对于低位来说：嵌入1个位平面时，受影响的值只有0_{1；嵌入2个位平面时，受影响的值有0}4；嵌入3个位平面时，受影响的值也仅有0_{11。这相对于常规图片的0}255来说影响不大。

• 而对于高位：嵌入1个位平面时，受影响的像素值就高达0_{127；嵌入2个位平面时，受影响的像素值达到了0}190；嵌入3个位平面时，受影响的值更是涨到0~221。可以说具有举足轻重的地位。

• 那么我们将嵌入照片的高位嵌入载体照片的地位，便可以保存嵌入照片的众多信息的同时对载体照片影响微乎其微。由此可以实现信息隐藏。
  平面时，受影响的值有0_{4；嵌入3个位平面时，受影响的值也仅有0}11。这相对于常规图片的0~255来说影响不大。

• 而对于高位：嵌入1个位平面时，受影响的像素值就高达0_{127；嵌入2个位平面时，受影响的像素值达到了0}190；嵌入3个位平面时，受影响的值更是涨到0~221。可以说具有举足轻重的地位。

• 那么我们将嵌入照片的高位嵌入载体照片的地位，便可以保存嵌入照片的众多信息的同时对载体照片影响微乎其微。由此可以实现信息隐藏。