一、基础知识

1.BMP灰度图像

灰度图，又称灰阶图，位图的一种。把白色与黑色之间按对数关系分为若干等级，称为灰度。灰度分为256阶。用灰度表示的图像称作灰度图。除了常见的卫星图像、航空照片外，许多地球物理观测数据也以灰度表示。
bmp是微软公司推出的一种位图格式，也是数码相机拍出的格式，质量好但是数据量大。

2.位平面

一幅256个灰度级（0~255）的图像可以分解成8个位平面，原因就是2^8=256，每一个像素点的灰度值可以由8个二进制位来表示。所谓的位平面（bit plane）就是依次取出每个像素点的对应位（n位像素值则有n个位平面）的数值（0或1）组成一个位平面。可以发现，每一个位平面均为一个二值图，也就是说像素点的灰度值非0即1。
在这里插入图片描述

3.matlab基础语法

参考https://blog.csdn.net/baidu_25816669/article/details/106557473

4.提取位平面代码(matlab)

X=double(rgb2gray(imread('test.bmp')));%将原始图像转换为灰度图像，如果本身就是灰度图可以去掉rgb2gray函数
[h w] = size(X);%取图像的长宽像素点个数
subplot(3,3,1);%将多个图画到一个平面上的工具
imshow(X,[]);%matlab中显示图像的函数
title('原始图像');

%遍历每个位平面，画出八个图
for k=1:8 %k在1~8间循环
 %遍历每个像素点，取第k位
 for i=1:h 
     for j=1:w
      tmp(i,j) = bitget(X(i,j),k);%bitget函数首先将X(i,j)处灰度值分解为二进制串，然后取第k位
     end
 end
 subplot(3,3,k+1);%图排成3行3列，p表示图所在的位置，p=1表示从左到右从上到下的第一个位置。
 imshow(tmp,[]);
 ind = num2str(k); %把数值转换成字符串，用于标题
 imti = ['第',ind,'个位平面'];
 title(imti);
end

注意可将任何图像格式另存为.bmp , 效果如下：在这里插入图片描述

二、图像信息隐藏实验

1.实验背景

任何多媒体信息，在数字化时，都会产生物理随机噪，而人的感观系统对这些随机噪声不敏感。信息隐藏技术就是利用这个原理，通过使用秘密信息比特替换随机噪声，从而完成信息隐藏目标。
BMP 灰度图像的每个像素值为 8bit 二进制值，表示该点亮度。不同位平面对视觉影响不同，图像高位平面对图像感官质量起主要作用，去除图像最低位平面并不会造成画面质量的明显下降。利用这个原理可用秘密信息(或称水印信息)替代载体图像低位平面以实现信息嵌入。
本实验中算法选用最低位平面来嵌入秘密信息。最低位平面对图像的视觉效果影响最轻微，但很容易受噪声影响和攻击，解决办法可采用冗余嵌入的方式来增强稳健性。即在一个区域(多个像素)中嵌入相同的信息，提取时根据该区域中的所有像素判断。

2.LSB加密算法

①引入一张灰度图像作为载体对象
②引入一张二值图像作为需要隐藏的信息
③获取两个图像的大小信息
④for 二值图像的每一个像素点：将载体图像的二进制最低位与水印图像进行比对，相同则不变，不同则取反，
对于载体图像所有像素的最后一位。利用for循环遍历提取，这里采用判断像素值奇偶的方法，如果像素值是奇数，那么它的二进制码最低位肯定是1，偶数则相反。
对于二值图像的，由于只有两个值，直接提取最后一位即可
⑤返回伪装对象

3.LSB解密算法

for 伪装对象中二值图像内的每一个像素点：
若为奇，则信息为255，若为0，则信息为0.

三、实验源码

①LSB.m

function  piccover = LSB( piccover,pic2ray,M,N,m,n ) %piccover封面，pic2ray二值图，M,N封面行列，m，n二值图行列
if(m<=M&&n<=N)
    for i=1:m
        for j=1:n
            if bitget(pic2ray(i,j),8)==mod(piccover(i,j),2)%载体图像最后一位与二值图像最后一位相同
                %fprintf('不');
                continue;
            elseif bitget(pic2ray(i,j),8)~=mod(piccover(i,j),2) %载体图像最后一位与二值图像最后一位相同
                piccover(i,j)=piccover(i,j)+1;
                %fprintf('变');
            end
        end         
    end
else
    fprintf('封面大小不够！')
end
end

②inLSB.m

function pichide = inLSB(pichide,m,n)
    for i=1:m
        for j=1:n
            if mod(pichide(i,j),2)==1
                pichide(i,j)=255;
                fprintf('1');
            else
                pichide(i,j)=0;
                fprintf('0');
            end
        end
    end
end

③main.m

piccover=double(rgb2gray(imread('test.bmp')));%载体图像
pic2ray=double(im2bw(imread('message.bmp')));%隐藏信息

%获取两个图像的大小
[M,N] = size(piccover);
[m,n] = size(pic2ray);
%fprintf('M=%f',M);
%fprintf('N=%f',N);
%fprintf('m=%f',m);
%fprintf('n=%f',n);

subplot(1,3,1),imshow(piccover,[]); %展示封面和隐藏信息后图像的对比
title('隐藏前');

pichide=LSB(piccover,pic2ray,M,N,m,n);%M,N为封面行列，m，n为二值图行列，将二值图隐写进封面中
subplot(1,3,2),imshow(pichide,[]);%显示隐藏后图像
title('隐藏后');

picjie=inLSB(pichide,m,n);%提取出隐藏信息
subplot(1,3,3),imshow(picjie,[]);%显示提取信息
%imshow(picjie,[]);
title('提取信息');