基于LSB的信息隱藏技術及分析

摘 要：信息隱藏是利用數字媒體本身的數據冗余性以及人類感知能力的局限性，借助密碼學、混沌理論、編碼壓縮技術等對信息本身及隱藏位置進行保密的技術，能夠使秘密信息嵌入到公開載體卻不為人知，從而以“存在級”的安全級別去完成信息的安全輸出，對信息起到有效的保護。本文主要介紹基于LSB（ Least Significant Bits）的信息隱藏技術的設計及性能分析。

關鍵詞：信息隱藏；LSB；數字水印；信息安全

0 前言

現階段，安全通信的實現方法主要是加密技術、安全信道技術和信息隱藏技術等，在考慮代價和安全性的情況下，信息隱藏技術的安全通信是最為安全、可靠、廉價的實現方法。信息隱藏技術不僅可以應用公用信道，而且可以將明文隱藏到普通媒體中，使攻擊者難以發現秘密信息的存在，從而真正達到安全通信的目的。基于LSB的信息隱藏技術則是將秘密信息比特替換載體中的最低有效位，即將秘密信息替換載體中最不重要的部分，從而達到秘密信息不被發現的作用，達到安全通信的效果。

1 基于LSB的信息隱藏的概要設計

基于LSB的信息隱藏的設計主要考慮不可見性和容量性的原則，以下介紹一下算法設計兩個主要部分，隱藏算法和提取算法。

（1）隱藏算法：我們首先將載體圖像和預隱藏的圖像信息轉成二進制數據，每一個像素在RGB空間下都有一個坐標值；然后我們對于載體圖像像素R、G、B分量每一分量的8個bit的最后一位進行修改，每一像素總共修改3個LSB最低有效位，最后將秘密圖像信息按順序填入每一像素的3個最低有效位中，實現RGB圖像的信息隱藏。

（2）提取算法：是隱藏算法的逆過程。對隱藏后的結果圖像像素的后三位按順序進行提取，并拼接成一個字符串，然后將其轉換為uint8型，最后將其輸出。

2 基于LSB的信息隱藏算法的可行性分析

LSB隱藏算法是基于最低位平面嵌入隱藏信息的算法，圖像高位平面對圖像感官質量起主要作用，去除圖像最低幾個位平面并不會造成畫面質量的明顯下降；最低位平面對圖像的視覺效果影響最輕微，滿足人類視覺冗余性，可以達到信息隱藏的不可見性。

本算法是順序選取像素點將需要隱藏的信息嵌入，算法本身不具備魯棒性，但我們可以將隱藏信息不斷地循環寫入載體圖像，當遇到剪切攻擊的時候仍然能夠從載體圖像中提取出隱藏信息，達到抗剪切的能力，使算法具有良好的魯棒性。

算法的容量性是指載體圖像和三維模型能夠嵌入的欲隱藏的大小，本算法能夠實現在載體圖像中嵌入多個載體圖像，能滿足較好的容量性。

3 基于LSB的信息隱藏技術的詳細設計

基于LSB的信息隱藏技術詳細設計主要分為信息嵌入算法設計和圖片信息提取算法設計。在信息嵌入設計中會將3段數據隱藏在載體圖片當中，分別是嵌入圖片的完整數據、嵌入圖片的尺寸信息、尺寸信息的長度，從而使得提取信息的效率最大化。與隱藏的過程相反，圖片信息提取算法有2個重要部分和3個內容。2個部分分別是圖片的完整數據和圖片的尺寸信息，需要這兩個數據的正確提取才能恢復出與原圖相同的圖像。而需要提取的內容就是之前隱藏的嵌入圖片的完整數據、嵌入圖片的尺寸信息、尺寸信息的長度。根據LSB信息隱藏技術設計的思路，可以得到嵌入算法和提取算法的流程圖，如圖1和圖2所示。

4 結語

基于LSB的信息隱藏算法實現比較簡單，該算法是基于最低位平面嵌入隱藏信息的算法，能夠滿足良好的不可見性和容量性，能夠有效抵抗旋轉類型的攻擊，通過算法改良也能夠實現算法的魯棒性，以達到抗剪切的能力，但是對壓縮、濾波、噪聲等類型的攻擊的防御性還是相對較弱。

參考文獻：

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[2]張登銀， 鄧蘭蘭. 信息隱藏技術及其應用性能分析[J]. 南京郵電大學學報（自然科學版）， 2004， 24（3）：63-69.

[3]黃海波， 楊森. 基于LSB的圖像信息隱藏技術研究[J]. 辦公自動化：綜合月刊， 2011（3）：32-34.

作者簡介：

鄒小敏 （1997.03.15），籍貫：陜西省西安市人，本科學歷，專業：物聯網工程。