數字水印 LSB信息隱藏算法實驗內容(matlab) 嵌入1~3個位平面並提取

LSB信息隱藏算法實驗內容(matlab)

https://github.com/SKPrimin/HomeWork/tree/main/DigitalWatermarking/BworkLSB%E4%BF%A1%E6%81%AF%E9%9A%90%E8%97%8F%E7%AE%97%E6%B3%95%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E5%86%85%E5%AE%B9

1.將載體圖片分成8個位平面，並顯示。
2.制作水印圖片，可以嵌入1個位平面的、2個位平面的、3個位平面的。
3.使用LSB信息隱藏算法，分別嵌入1bit/pixel、2bit/pixel、3bit/pixel，並顯示偽裝圖像。
4.提取嵌入的秘密信息。

將載體圖片分成八個位平面，並顯示。

1. 載體圖片

2. 相關代碼

   %% 第一張 風車
   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
   % 繪制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

制作水印圖片，嵌入1個位平面、嵌入2個位平面、嵌入3個位平面

1. 選擇Lena圖片作為想要隱藏的圖片

• 相關代碼段

• 分別讀入載體照片和插入照片

  %% 第一張 摩天輪
  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圖片行號，y
          for co=1:imgsize(2) %co: column圖片,x
          bitPlane(ro,co,i)=bitget(img(ro,co), i);
          end        
      end    
  end
  % 繪制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
  % 繪制bitplane
  figure;
  for i =1:8
      subplot(2,4,i)
      imshow(uint8(255*bitPlaneW(:,:,i)))
      title(['Bitplane' num2str(i)])
  end
  

• 構造新的照片

  • 嵌入1個位平面

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

  • 嵌入2個位平面

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

  • 嵌入3個位平面

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

• 合成新圖片及提取水印

  %% 產生新圖片（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('含水印的新圖片');
  
  %% 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
  % 繪制bitplane
  figure;
  for i =1:8
      subplot(2,4,i)
      imshow(uint8(255*bitPlaneRec(:,:,i)))
      title(['Bitplane' num2str(i)])
  end
  
  

• 加水印的效果圖

• 嵌入1個位平面
  

  • 嵌入2個位平面
    

  • 嵌入3個位平面
    

提取嵌入的秘密信息

1. 提取圖片的信息

%% 水印提取過程
%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
% 繪制bitplane
figure;
for i =1:8
    subplot(2,4,i)
    imshow(uint8(255*bitPlaneRec(:,:,i)))
    title(['Bitplane' num2str(i)])
end

% 復原水印圖
newimgW=zeros(imgsize(1),imgsize(2));
for i = 1 % 兩個位平面時i=1:2  / 3個位平面時 i=1:3
    newimgW=newimgW+bitPlaneRec(:,:,i)*2^(4+i);
end

figure;imshow(uint8(newimgW)),title('提取出的圖片')

• 從嵌入1個位平面圖中提取圖片

• 從嵌入2個位平面圖中提取圖片

• 從嵌入3個位平面圖中提取圖片

小結討論

• 了解了LSB信息隱藏算法的原理。通過圖片的權重分配，使得權重較小的位置可以藏匿我們想要的信息

• 對於低位來說：嵌入1個位平面時，受影響的值只有0_{1；嵌入2個位平面時，受影響的值有0}4；嵌入3個位平面時，受影響的值也僅有0_{11。這相對於常規圖片的0}255來說影響不大。

• 而對於高位：嵌入1個位平面時，受影響的像素值就高達0_{127；嵌入2個位平面時，受影響的像素值達到了0}190；嵌入3個位平面時，受影響的值更是漲到0~221。可以說具有舉足輕重的地位。

• 那么我們將嵌入照片的高位嵌入載體照片的地位，便可以保存嵌入照片的眾多信息的同時對載體照片影響微乎其微。由此可以實現信息隱藏。
  平面時，受影響的值有0_{4；嵌入3個位平面時，受影響的值也僅有0}11。這相對於常規圖片的0~255來說影響不大。

• 而對於高位：嵌入1個位平面時，受影響的像素值就高達0_{127；嵌入2個位平面時，受影響的像素值達到了0}190；嵌入3個位平面時，受影響的值更是漲到0~221。可以說具有舉足輕重的地位。

• 那么我們將嵌入照片的高位嵌入載體照片的地位，便可以保存嵌入照片的眾多信息的同時對載體照片影響微乎其微。由此可以實現信息隱藏。