基于matlab和python的LSB隐写实现
2021-04-06 本文已影响0人
奈何缘浅wyj
将字符串嵌入图片可以顺序选取像素点，也可以随机选取像素点。下面我们依次来实现每种算法。
1. 顺序嵌入
顺序嵌入很简单，遍历每个像素点，然后将二进制嵌入最后一位即第八位即可。
为了写报告，我还画了一个流程图，这里贴上来方便理解：
1.1 python版本
首先我用python实现了一个,主要是对matlab不熟悉，利用python3的PIL库写起来还是很简单的。直接看代码吧
# coding:utf-8
# python 3.6.6
from PIL import Image
import time
# 将字符串转为二进制
def str_convert_bin(s):
result = ''
for c in s:
b = bin(ord(c)).replace('0b', '')
b = '0'*(7-len(b))+b
result = result+b
return result
# 将二进制转化为字符串
def bin_convert_str(b):
str=''
# 将二进制字符串每7位分割，成列表
b1 = [b[i:i+7] for i in range(0, len(b), 7)]
for i in range(len(b1)):
b2 = chr(int(b1[i],2))
str = str+b2
return str
# 将二进制字符串嵌入图片像素B通道 im:Image()、bin1:要嵌入的二进制串
def insert(im,bin1):
size = im.size
length = len(bin1)
k=0
flag=0
for i in range(size[0]):
for j in range(size[1]):
# im.getpixel((i,j))读取像素点(i,j)的像素值
pixel_b=bin(im.getpixel((i,j))[2]).replace('0b', '')
if pixel_b[-1:]<bin1[k]:
# im.putpixel((i,j),(x,y,z))设置像素点(i,j)的RGB值为(x,y,z)
im.putpixel((i,j),(im.getpixel((i,j))[0],im.getpixel((i,j))[1],im.getpixel((i,j))[2]+1))
if pixel_b[-1:]>bin1[k]:
im.putpixel((i,j),(im.getpixel((i,j))[0],im.getpixel((i,j))[1],im.getpixel((i,j))[2]-1))
k=k+1
if k==length:
flag=1
break
if flag==1:
break
print("字符串嵌入完成\n\n")
# 提取字符串 im:Image()、length:二进制字符串长度
def extract(im,length):
size = im.size
k=0
result=''
flag=0
for i in range(size[0]):
for j in range(size[1]):
pixel_b=bin(im.getpixel((i,j))[2]).replace('0b', '')
result=result+pixel_b[-1:]
k=k+1
if k==length:
flag=1
break
if flag==1:
break
print("提取完成，二进制字符串为：\n%s"%result)
str = bin_convert_str(result)
print("转换完成，结果为：\n%s"%str)
def main():
test_str=input("请输入字符串:\n")
result = str_convert_bin(test_str)
print("待嵌入字符串转化为二进制为:\n%s"%result)
print("开始嵌入....")
im = Image.open("2.bmp")
insert(im, result)
time.sleep(5)
print("开始提取字符串：")
extract(im, len(result))
if __name__=='__main__':
main()
1.2 matlab 版本
后续更复杂的隐写还是需要用到matlab，于是乎还是转matlab吧。
matlab就不介绍了，我也是先学先用，代码写得粗糙，勉强贴上代码：
% By gengyanqing
% LSB隐藏（顺序隐藏）
% 可以隐藏数字、字母、英文字符 ex: hello,world.111
% jpg失真！用png/bmp
clear all;clc;
data=imread('1.png'); % 读入图片
str=input('请输入要潜入的字符串:','s'); % 接收字符串
str_bin_mat=dec2bin(str); % 字符串转二进制矩阵
% 二进制矩阵转字符串
l_str_bin_mat=size(str_bin_mat); %二进制矩阵
str_bin='';
for i=1:l_str_bin_mat(1)
for j=1:l_str_bin_mat(2)
str_bin=[str_bin,str_bin_mat(i,j)];
end
end
disp('待嵌入的字符串二进制形式为');
disp(str_bin);
% 检测是否能够完全嵌入
[l,w,h]=size(data);
if length(str_bin)>=l*w*h
error('字符长度超出!!!');
end
%嵌入程序
data1=data;
disp('开始嵌入');
flag1=1; %输入字符二进制长度，判断嵌入是否结束
flag2=1;
flag3=1;
for i=1:l
if flag3==0
break
end
for j=1:w
if flag2==0
flag3=0;
break
end
for k=1:h
if flag1>length(str_bin)
disp('over');
flag2=0;
break
end
a=dec2bin(data1(i,j,k),8);%数字取二进制
data1(i,j,k)=bin2dec([a(1:7),str_bin(flag1)]);%二进制相加，再取十进制
flag1=flag1+1;
end
end
end
%保存图片
imwrite(data1,'1-2.png')
disp('嵌入完成,保存为1-2.png');
%以下为提取程序
disp('开始提取...')
data2 = imread('1-2.png');
[l,w,h]=size(data2);
str_bin1='';%提取到的二进制字符串
locationx=[];
locationy=[];
locationxy=[];
m=length(str_bin);
flag1=1;
flag2=1;
flag3=1;
for i=1:l
if flag3==0
break
end
for j=1:w
if flag2==0
flag3=0;
break
end
for k=1:h
if flag1>length(str_bin)
flag2=0;
break
end
a=dec2bin(data2(i,j,k),8);%十进制转二进制
str_bin1=[str_bin1,a(8)];% 取最后一个数
flag1=flag1+1;
end
end
end
disp('提取完成!');
disp('提取到的二进制字符串为：');
disp(str_bin1);
disp('开始转换...')
% 二进制转字符串
str2='';
for q=1:length(str_bin1)/l_str_bin_mat(2)
w=str_bin1((q-1)*l_str_bin_mat(2)+1:q*l_str_bin_mat(2));%w为每七位
a=bin2dec(w); % 转换为十进制
if a>9
str2=[str2,char(a)];
end
if a<9
str2=[str2,a];
end
end
disp('转换完成');
disp('最终结果为：');
disp(str2);
可以嵌字符，数字，字母，结果如下：
2. 随机LSB隐写
其实这个和顺序差不多，无非就是在遍历像素点的时候，将（i,j)改为随机的点，我们可以写个随机函数随机生成列表X和Y,当要嵌入(i，j)时我们就将其变为(X(i+j), Y(i+j))，为什么不是（X(i), Y(j))读者可以想想（这样不随机）。
这个我也画了一个流程图，但是好像有问题，时间紧急就暂且这样吧。
接下来看生成随机列表的函数 randomxy.m：
% 随机生成两个列表
% l为长，w为宽，len_str_bin为嵌入二进制长度，key为随机种子
function [x,y]=randxy(l,w,len_str_bin,key)
%设置随机种子，生成一串随机数
rand('seed',key);
disp('hhhhhhhhh');
x=randperm(l,len_str_bin);
y=randperm(w,len_str_bin);
%x = unique(x); %去重处理
%y = unique(y) ;%去重处理
end
然后看主要代码：
% By gengyanqing
% LSB隐藏（随机隐藏）
% 可以隐藏数字、字母、英文字符 ex: hello,world.111
% jpg失真！用png/bmp
clear all;clc;
data=imread('1.png'); % 读入图片
str=input('请输入要潜入的字符串:','s'); % 接收字符串
str_bin_mat=dec2bin(str); % 字符串转二进制矩阵
% 二进制矩阵转字符串
l_str_bin_mat=size(str_bin_mat); %二进制矩阵
str_bin='';
for i=1:l_str_bin_mat(1)
for j=1:l_str_bin_mat(2)
str_bin=[str_bin,str_bin_mat(i,j)];
end
end
disp('待嵌入的字符串二进制形式为');
disp(str_bin);
% 检测是否能够完全嵌入
[l,w,h]=size(data);
if length(str_bin)>=l*w*h
error('字符长度超出!!!');
end
%嵌入程序
data1=data;
disp('开始嵌入');
flag1=1; %输入字符二进制长度，判断嵌入是否结束
flag2=1;
flag3=1;
% 调用randxy函数
[x,y]=randxy(l,w,length(str_bin),88);
for i=1:l
if flag3==0
break
end
for j=1:w
if flag2==0
flag3=0;
break
end
for k=1:h
if flag1>length(str_bin)
disp('over');
flag2=0;
break
end
a=dec2bin(data1(x(i+j),y(i+j),k),8);%数字取二进制
data1(x(i+j),y(i+j),k)=bin2dec([a(1:7),str_bin(flag1)]);%二进制相加，再取十进制
flag1=flag1+1;
end
end
end
%保存图片
imwrite(data1,'1-2.png')
disp('嵌入完成,保存为1-2.png');
%以下为提取程序
%这里提供了x和y，提取二进制字符串位数的信息
disp('开始提取...')
data2 = imread('1-2.png');
[l,w,h]=size(data2);
str_bin1='';%提取到的二进制字符串
locationx=[];
locationy=[];
locationxy=[];
m=length(str_bin);
flag1=1;
flag2=1;
flag3=1;
for i=1:l
if flag3==0
break
end
for j=1:w
if flag2==0
flag3=0;
break
end
for k=1:h
if flag1>length(str_bin)
flag2=0;
break
end
a=dec2bin(data2(x(i+j),y(i+j),k),8);%十进制转二进制
locationx=[locationx,x(i+j)];%随机点x坐标
locationy=[locationy,y(i+j)];%随机点y坐标
locationxy=[locationxy;x(i+j),y(i+j),k];
str_bin1=[str_bin1,a(8)];% 取最后一个数
flag1=flag1+1;
end
end
end
disp('提取完成!');
disp('提取到的二进制字符串为：');
disp(str_bin1);
disp('开始转换...')
% 二进制转字符串
str2='';
for q=1:length(str_bin1)/l_str_bin_mat(2)
w=str_bin1((q-1)*l_str_bin_mat(2)+1:q*l_str_bin_mat(2));%w为每七位
a=bin2dec(w); % 转换为十进制
if a>9
str2=[str2,char(a)];
end
if a<9
str2=[str2,a];
end
end
disp('转换完成');
disp('最终结果为：');
disp(str2);
disp('随机位置分别为');
disp(locationxy);
plot(locationx,locationy);
下图为隐藏点的图（可以看出来确实是随机的）
