所需知识

二进制数
位（bit）
LSB概念

二进制

在计算机科学中，二进制数是一种数制，使用两个数字：0和1来表示所有的数值。

位

位是计算机科学中的一个基本概念，是二进制数的最小单位。每个位可以是0或1，代表电子设备的一个开关状态。

LSB的概念

LSB指的是一个二进制数中影响数值最小的那一位。在二进制数中，从右到左，每一位的值是前一位的两倍。也就是说，最右边的一位是2的0次方，左边的下一位是2的1次方，然后是2的2次方，依此类推。
即：LSB是指最右边的二进制数。

LSB在数值中的作用

当我们改变LSB的值时，数值的变化是最小的。例如，如果我们将二进制数1001中的LSB从1改为0，数值将从9变为8，变化了1。而如果我们改变最左边的位（MSB），数值将从9变为1，变化了8。

LSB在量化中的应用

在模拟到数字的转换（如音频信号转换为数字音频文件）中，LSB决定了转换的精度。每个量化步进的大小就是一个LSB。因此，如果一个信号的最小变化是1 LSB，那么它将具有更高的精度和分辨率。

小结

LSB是二进制数中最右边的位，它对数值的影响最小。在计算机科学中，理解LSB对于处理数据、优化存储和提高计算精度都非常重要。

LSB隐写

LSB隐写（Least Significant Bit Steganography）是一种信息隐藏技术，它通过在数字媒体（如图片、视频或音频文件）中的最低有效位嵌入秘密信息来实现隐蔽传输。LSB隐写的核心思想是利用人类视觉系统（HVS）对细微变化不敏感的特性，将信息隐藏在载体文件的像素值的最低位上。

原理

1.像素值的修改
在数字图像中，每个像素点的颜色通常由RGB三原色值（红、绿、蓝）表示，每个颜色通道通常是8位的，可以表示0到255的数值。LSB隐写技术通过修改每个颜色通道的最低有效位（即最低位，从右往左数的第一位）来嵌入信息。由于只修改最低位，因此对像素颜色的影响非常小，人眼几乎无法察觉。
2.信息的嵌入
秘密信息首先转换为二进制形式，然后，将这些二进制位按顺序替换到图像中每个像素的RGB值的最低有效位上。由于每个像素的三个颜色通道都可以携带一位信息，因此一个像素点可以隐藏三位秘密信息。
3.信息的提取
接收方收到含有隐写信息的图像后，需要从每个像素的RGB值的最低有效位提取出二进制数据，并将这些数据按顺序组合起来，还原成原始的秘密信息。

应用

1.数据保密和隐蔽传输
2.数字水印和版权保护
3.医疗图像和隐私保护

威胁与挑战

1.统计分析法
通过分析图像像素的统计特征，可能发现LSB隐写的痕迹。
2.隐写分析工具
可检测和提取隐秘信息
3.图像-处理攻击
压缩、缩放可造成隐写破坏

改进

1.量化调整
改变LSB替换时的量化步长，更加隐蔽
2.混合隐写
多种隐写方法一起使用
eg：DCT隐写、DWT隐写、语义隐写、混沌隐写、音频隐写、视频隐写、基于机器学习的隐写
3.嵌入策略
提高鲁棒性
eg：

• LLMs
• 随机嵌入（秘密信息的二进制位被随机地嵌入到图像的像素值中，而不是按照固定的顺序。这种随机性可以增加分析和检测隐写信息的难度。）
• 基于图像内容的嵌入（根据图像内容的特点（如纹理、颜色分布等）来选择嵌入位置。例如，在图像的边缘或纹理复杂的区域，人眼对像素值变化的敏感度较低，可以优先在这些区域嵌入信息。）
• 多级嵌入

补充资料

B站-隐写术鉴赏