基于双m序列的图像信息隐藏算法

摘 要 为改进传统LSB信息隐藏算法的安全性和不可见性，提出了基于双m序列的LSB信息隐藏算法。把m序列发生器的初始状态和本原多项式作为密钥，利用两个m序列发生器不同时刻的状态来分别确定秘密信息嵌入位置的行值和列值，再进行LSB信息隐藏。介绍了算法原理，并仿真实现了LSB（低4bit）的改进算法，实验结果表明：改进算法的图像降质更小，安全性更高。

关键词 m序列；信息隐藏；LSB（低4比特）算法；安全性

中图分类号：TN918 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-050-01

信息隐藏也称为数据隐藏，其首要目标是隐藏技术要好，使人无法看到和听到隐藏的数据，达到令人难以察觉的目的。LSB算法因其良好的不可见性成为了最经典的时空域信息隐藏算法，但是LSB算法最大的缺点是安全性差。

本文通过引入双m序列发生器，改进了传统LSB算法，利用双m序列分别控制秘密信息嵌入位置的行值和列值，将秘密信息伪随机的嵌入到载体当中去，从而加大主动攻击者提取秘密信息的难度，提高算法的安全性能。

1 隐藏算法原理

发端首先对载体图像和密文数据进行预处理，载体图像分割成8 x8的子图像块，密文数据每32比特作为一组分割，第i组数据嵌入到载体图像的第i个子图像块中选中的8个像素点上，每一个具体的像素点上嵌入算法采用LSB（低4bit）隐藏算法。

算法中涉及到的m序列发生器用来确定隐藏位置选取，m1序列和m2序列的发生器均由3级线性移位寄存器构成，初始态分别为001和110，本原多项式分别为[2 3]和[1 3]，相当于隐藏算法中涉及到的密钥。用m1来确定嵌入位置的行值，用m2确定列值，控制生成7个具体的嵌入位置（1，6）、（4，7）、（2，3）、（5，5）、（6，2）、（7，1）、（3，4），此外每个子图像块的第（8，8）个像素点上也作为一个嵌入位置。

接收端收到伪装图像后，按照与发端同样的方法找到隐秘位置，将所有嵌入点的后4位比特信息进行重组就可以得到嵌入的密文。

2 仿真结果

载体图像选用128x128的灰度“lena.bmp”图像，改进的低4bit隐藏算法仿真结果如图1所示。

3 算法性能分析

3.1 峰值信噪比分析

我们这里把秘密信息视为噪声，对LSB（低4bit）隐藏算法及其改进算进行MSE和PSNR分析，结果如表1所示。

对于LSB（低4bit）隐藏算法来说我们在载体图像的前64行选择4种具体信息嵌入位置，得到的PSNR值均小于改进算法得到的PSNR值，平均来看改进算法比原始算法的PSNR值提高0.4dB左右，即改进算法伪装图像降质较小，即算法不可见性更好一些。

3.2 图像局部熵分析

对原始图像采用LSB（低4bit）隐藏算法及其改进算法生成的伪装图像进行局部熵（图像中像素9×9邻域的熵值）分析，结果如图2所示。

此时低4bit隐藏算法选取隐秘位置为1～16行，改进算法隐秘位置分布在所有子图像块中。由仿真结果可以清楚看到，改进算法的伪装图像和原始图像的局部熵信息相似，也就是说两幅图像相似度较大。而LSB（低4bit）算法生成的伪装图像局部熵视图中在隐秘位置附近变化较为明显，因为改进算法隐秘位置中每8*8子图像块中只选用了8个较为分散的像素点作为嵌入点，所以对图像的局部熵影响不大。

4 结束语

本文利用两个m序列发生器的状态来确定秘密信息的依次嵌入位置，完成了对LSB低4bit隐藏算法的改进，改进算法的抗检测性能更好。基于双m序列的信息隐藏算法思路，还可以应用到数字水印技术和文本替换等其他信息隐藏技术中，从而提高信息隐藏方法的安全性和应用范围。

基金项目

华北科技学院教育科学研究基金资助《《信息安全技术》实验教学体系的研究》（项目编号：hkzd201013）

参考文献

[1]王丽娜，张焕国.信息隐藏技术与应用[M].武汉大学出版社，2003.

[2]王丽娜，郭迟，.信息隐藏技术实验教程[M].武汉大学出版社，2004.