隱寫術(shù)是在任何文件中隱藏秘密數(shù)據(jù)的藝術(shù)。

秘密數(shù)據(jù)可以是任何格式的數(shù)據(jù)，如文本甚至文件。簡(jiǎn)而言之，隱寫術(shù)的主要目的是隱藏任何文件（通常是圖像、音頻或視頻）中的預(yù)期信息，而不實(shí)際改變文件的外觀，即文件外觀看起來和以前一樣。

在這篇文章中，我們將重點(diǎn)學(xué)習(xí)基于圖像的隱寫術(shù)，即在圖像中隱藏秘密數(shù)據(jù)。

但在深入研究之前，讓我們先看看圖像由什么組成：

像素是圖像的組成部分。
每個(gè)像素包含三個(gè)值：（紅色、綠色、藍(lán)色）也稱為 RGB 值。
每個(gè) RGB 值的范圍從 0 到 255。

現(xiàn)在，讓我們看看如何將數(shù)據(jù)編碼和解碼到我們的圖像中。

編碼

有很多算法可以用來將數(shù)據(jù)編碼到圖像中，實(shí)際上我們也可以自己制作一個(gè)。在這篇文章中使用的一個(gè)很容易理解和實(shí)現(xiàn)的算法。

算法如下：

對(duì)于數(shù)據(jù)中的每個(gè)字符，將其 ASCII 值轉(zhuǎn)換為 8 位二進(jìn)制 [1]。
一次讀取三個(gè)像素，其總 RGB 值為 3*3=9 個(gè)。前八個(gè) RGB 值用于存儲(chǔ)一個(gè)轉(zhuǎn)換為 8 位二進(jìn)制的字符。
比較相應(yīng)的RGB值和二進(jìn)制數(shù)據(jù)。如果二進(jìn)制數(shù)字為 1，則 RGB 值將轉(zhuǎn)換為奇數(shù)，否則為偶數(shù)。
第 9 個(gè)值確定是否應(yīng)該讀取更多像素。如果有更多數(shù)據(jù)要讀取，即編碼或解碼，則第 9 個(gè)像素變?yōu)榕紨?shù)；否則，如果我們想停止進(jìn)一步讀取像素，那就讓它變得奇數(shù)。

重復(fù)這個(gè)過程，直到所有數(shù)據(jù)都被編碼到圖像中。

例子

假設(shè)要隱藏的消息是‘Hii’。

消息是三個(gè)字節(jié)，因此，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼所需的像素為 3 x 3 = 9。考慮一個(gè) 4 x 3 的圖像，總共有 12 個(gè)像素，這足以對(duì)給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

[(27, 64, 164), (248, 244, 194), (174, 246, 250), (149, 95, 232),(188, 156, 169), (71, 167, 127), (132, 173, 97), (113, 69, 206),(255, 29, 213), (53, 153, 220), (246, 225, 229), (142, 82, 175)]

第 1 步

H 的 ASCII 值為 72 ，其二進(jìn)制等效值為 01001000 。

第 2 步

讀取前三個(gè)像素。

(27, 64, 164), (248, 244, 194), (174, 246, 250)

第 3 步

現(xiàn)在，將像素值更改為奇數(shù)為 1，偶數(shù)為 0，就像在二進(jìn)制等效數(shù)據(jù)中一樣。

例如，第一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字是0，第一個(gè) RGB 值是 27 ，它需要轉(zhuǎn)換為偶數(shù)，這意味著 26 。類似地，64 被轉(zhuǎn)換為 63 因?yàn)橄乱粋€(gè)二進(jìn)制數(shù)字是1 所以 RGB 值應(yīng)該是奇數(shù)。

因此，修改后的像素為：

(26, 63, 164), (248, 243, 194), (174, 246, 250)

第4步

由于我們必須對(duì)更多數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，因此最后一個(gè)值應(yīng)該是偶數(shù)。同樣，i可以在這個(gè)圖像中進(jìn)行編碼。

通過執(zhí)行 +1 或 -1 使像素值成為奇數(shù)/偶數(shù)時(shí)，我們應(yīng)該注意二進(jìn)制條件。即像素值應(yīng)大于或等于 0 且小于或等于 255 。

新圖像將如下所示：

[(26, 63, 164), (248, 243, 194), (174, 246, 250), (148, 95, 231),(188, 155, 168), (70, 167, 126), (132, 173, 97), (112, 69, 206),(254, 29, 213), (53, 153, 220), (246, 225, 229), (142, 82, 175)]

解碼

對(duì)于解碼，我們將嘗試找到如何逆轉(zhuǎn)之前我們用于數(shù)據(jù)編碼的算法。

同樣，一次讀取三個(gè)像素。前 8 個(gè) RGB 值為我們提供了有關(guān)機(jī)密數(shù)據(jù)的信息，第 9 個(gè)值告訴我們是否繼續(xù)前進(jìn)。
對(duì)于前八個(gè)值，如果值為奇數(shù)，則二進(jìn)制位為 1 ，否則為 0 。
這些位連接成一個(gè)字符串，每三個(gè)像素，我們得到一個(gè)字節(jié)的秘密數(shù)據(jù)，這意味著一個(gè)字符。
現(xiàn)在，如果第 9 個(gè)值是偶數(shù)，那么我們繼續(xù)一次讀取三個(gè)像素，否則，我們停止。

例如

讓我們開始一次讀取三個(gè)像素。

考慮我們之前編碼的圖像。

[(26, 63, 164), (248, 243, 194), (174, 246, 250), (148, 95, 231),(188, 155, 168), (70, 167, 126), (132, 173, 97), (112, 69, 206),(254, 29, 213), (53, 153, 220), (246, 225, 229), (142, 82, 175)]

第1步

我們首先讀取三個(gè)像素：

[(26, 63, 164), (248, 243, 194), (174, 246, 250)

第2步

讀取第一個(gè)值：26，它是偶數(shù)，因此二進(jìn)制位是 0 。類似地，對(duì)于 63 ，二進(jìn)制位是 1 ，對(duì)于 164 它是 0 。這個(gè)過程一直持續(xù)到 8 個(gè) RGB 值。

第 3 步

將所有二進(jìn)制值連接后，我們最終得到二進(jìn)制值：01001000。最終的二進(jìn)制數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于十進(jìn)制值 72，在 ASCII 中，它代表字符 H 。

第 4 步

由于第 9 個(gè)值是偶數(shù)，我們重復(fù)上述步驟。當(dāng)遇到的第 9 個(gè)值是奇數(shù)時(shí)，我們停止。

結(jié)果，我們得到了原始信息，即 Hii 。

上述算法的 Python 程序如下：

# Python program implementing Image Steganography
# PIL module is used to extract# pixels of image and modify itfrom PIL import Image
# Convert encoding data into 8-bit binary# form using ASCII value of charactersdef genData(data):
        # list of binary codes        # of given data        newd = []
        for i in data:            newd.append(format(ord(i), '08b'))        return newd
# Pixels are modified according to the# 8-bit binary data and finally returneddef modPix(pix, data):
    datalist = genData(data)    lendata = len(datalist)    imdata = iter(pix)
    for i in range(lendata):
        # Extracting 3 pixels at a time        pix = [value for value in imdata.__next__()[:3] +                                imdata.__next__()[:3] +                                imdata.__next__()[:3]]
        # Pixel value should be made        # odd for 1 and even for 0        for j in range(0, 8):            if (datalist[i][j] == '0' and pix[j]% 2 != 0):                pix[j] -= 1
            elif (datalist[i][j] == '1' and pix[j] % 2 == 0):                if(pix[j] != 0):                    pix[j] -= 1                else:                    pix[j] += 1                # pix[j] -= 1
        # Eighth pixel of every set tells        # whether to stop ot read further.        # 0 means keep reading; 1 means thec        # message is over.        if (i == lendata - 1):            if (pix[-1] % 2 == 0):                if(pix[-1] != 0):                    pix[-1] -= 1                else:                    pix[-1] += 1
        else:            if (pix[-1] % 2 != 0):                pix[-1] -= 1
        pix = tuple(pix)        yield pix[0:3]        yield pix[3:6]        yield pix[6:9]
def encode_enc(newimg, data):    w = newimg.size[0]    (x, y) = (0, 0)
    for pixel in modPix(newimg.getdata(), data):
        # Putting modified pixels in the new image        newimg.putpixel((x, y), pixel)        if (x == w - 1):            x = 0            y += 1        else:            x += 1
# Encode data into imagedef encode():    img = input("Enter image name(with extension) : ")    image = Image.open(img, 'r')
    data = input("Enter data to be encoded : ")    if (len(data) == 0):        raise ValueError('Data is empty')
    newimg = image.copy()    encode_enc(newimg, data)
    new_img_name = input("Enter the name of new image(with extension) : ")    newimg.save(new_img_name, str(new_img_name.split(".")[1].upper()))
# Decode the data in the imagedef decode():    img = input("Enter image name(with extension) : ")    image = Image.open(img, 'r')
    data = ''    imgdata = iter(image.getdata())
    while (True):        pixels = [value for value in imgdata.__next__()[:3] +                                imgdata.__next__()[:3] +                                imgdata.__next__()[:3]]
        # string of binary data        binstr = ''
        for i in pixels[:8]:            if (i % 2 == 0):                binstr += '0'            else:                binstr += '1'
        data += chr(int(binstr, 2))        if (pixels[-1] % 2 != 0):            return data
# Main Functiondef main():    a = int(input(":: Welcome to Steganography ::\n"                        "1. Encode\n2. Decode\n"))    if (a == 1):        encode()
    elif (a == 2):        print("Decoded Word :  " + decode())    else:        raise Exception("Enter correct input")
# Driver Codeif __name__ == '__main__' :
    # Calling main function    main()

程序中使用的模塊是 PIL ，它代表Python 圖像庫(kù)，它使我們能夠在 Python 中對(duì)圖像執(zhí)行操作。

程序執(zhí)行

數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)解碼

輸入圖像

輸出圖像

局限性

該程序可能無法對(duì) JPEG 圖像按預(yù)期處理，因?yàn)?JPEG 使用有損壓縮，這意味著修改像素以壓縮圖像并降低質(zhì)量，因此會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。

參考

https://www.geeksforgeeks.org/program-decimal-binary-conversion/
https://www.geeksforgeeks.org/working-images-python/
https://dev.to/erikwhiting88/let-s-hide-a-secret-message-in-an-image-with-python-and-opencv-1jf5
A code along with the dependencies can be found here:?https://github.com/goelashwin36/image-steganography

END

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