背景

上学期刚开学的时候，在软件工程导论课（网课，在中国大学MOOC上）上，战德臣老师曾经讲过一个信息隐藏问题，可以利用人眼对颜色的微小变化不敏感这一特点，将信息隐藏在图片之中，从而掩人耳目。但我曾经尝试过用Ｃ、Pascal去处理图片，但那个难度是有的，不可能简单百度一下就去应用，所以就没有去尝试。

这几天正在学着使用MATLAB，发现它处理起图像是如此的轻松加愉快，于是就想拿战老师讲的这个信息隐藏的方法试试。

方法

图片在MATLAB中存储为一个三维矩阵[height, width, 3(RGB)]，数据类型是8位无符号整形（uint8），也就是0~255之间。

将信息存储在每个数的最后一位（二进制位），只有这样，颜色的变化才是人眼看不出来的。也就是说，在存储的时候，每个数相当于1位。因为每个像素都有R、G、B三个值，所以每个像素可以存储3位。

每一个字符占16位（若只有ASCII码，8位），为了方便写代码，用三的整数倍，18位（9位）表示一个字符，也就是说，每6个（3个）像素，表示一个字符。

具体方法如下（图片都是放大后的）：

例：要将字符’例’存入某图片的前6个像素

在MATLAB中存储为

[092 217 205] [234 247 134] [255 181 161]
[184 255 184] [184 244 255] [095 217 205]

排在一列

０９２
２１７
２０５
２３４
２４７
１３４
２５５
１８１
１６１
１８４
２５５
１８４
１８４
２４４
２５５
０９５
２１７
２０５

二进制即

０１０１１１００
１１０１１００１
１１００１１０１
１１１０１０１０
１１１１０１１１
１００００１１０
１１１１１１１１
１０１１０１０１
１０１００００１
１０１１１０００
１１１１１１１１
１０１１１０００
１０１１１０００
１１１１０１００
１１１１１１１１
０１０１１１１１
１１０１１００１
１１００１１０１

字符’例’在matlab中的编码（Unicode）是20363，二进制为100,1111,1000,1011，补位18位，即00,0100,1111,1000,1011，用这18个数依次替换上面那18个RGB值的最后一位，得到

０１０１１１００
１１０１１０００
１１００１１００
１１１０１０１１
１１１１０１１０
１００００１１１
１１１１１１１１
１０１１０１０１
１０１００００１
１０１１１００１
１１１１１１１１
１０１１１０００
１０１１１０００
１１１１０１００
１１１１１１１１
０１０１１１１０
１１０１１００１
１１００１１０１

重新转化成RGB值，得到

[092 216 204] [235 246 134] [255 181 161]
[185 255 184] [184 244 255] [094 217 205]

对应的图片为

变换前后是看不出什么变化的。

实现

实现和上面方法稍有不同的是，并没有直接替换最后一位，而是如果最后一位本来就是想存的数，则不处理；否则，将这个数减1（如果是0，变为1）。效果和上面的方法是一样的。

下面是用MATLAB的写的两个函数：

imageEncrypter，将st的内同存进im中

function I = imageEncrypter(st, im)

array = [abs(st) 0];
n = length(array);

im = double(im);
x = size(im, 1); y = size(im, 2);

fprintf('This image can save %.0f chars at most.\n', x*y/6);
if n > x*y/6
  fprintf('Sorry, you can''t save %.0f chars in this image\n', n);
  I = im;
  return;
end

k = 1;
p = 5;
for i = 1:x
  for j = 1:y
    if bitxor(1&bitand(2^(3*p+2), array(k)), bitand(im(i, j, 1), 1))
      im(i, j, 1) = im(i, j, 1) - 1 + 2*(im(i, j, 1) == 0);
    end
    if bitxor(1&bitand(2^(3*p+1), array(k)), bitand(im(i, j, 2), 1))
      im(i, j, 2) = im(i, j, 2) - 1 + 2*(im(i, j, 2) == 0);
    end
    if bitxor(1&bitand(2^(3*p), array(k)), bitand(im(i, j, 3), 1))
      im(i, j, 3) = im(i, j, 3) - 1 + 2*(im(i, j, 3) == 0);
    end

    p = p-1;
    if p == -1
      p = 5;
      k = k + 1;
    end
    if k > n
      break;
    end
  end
  if k > n
    break;
  end
end

I = uint8(im);

end

imageDecrypter，将im中存的信息提取出来

function st = imageDecrypter(im)

im = double(im);
x = size(im, 1); y = size(im, 2);

num = [];

p = 0;
k = 0;
for i = 1:x
  for j = 1:y
    k = k*2 + bitand(im(i, j, 1), 1);
    k = k*2 + bitand(im(i, j, 2), 1);
    k = k*2 + bitand(im(i, j, 3), 1);
    p = p + 1;
    if p == 6
      if k == 0
	k == -1;
	break;
      end
      p = 0;
      num = [num k];
      k = 0;
    end
  end
  if k == -1
    break;
  end
end

st = char(num);

end

另外，为了解决换行的问题，还写了一个函数getStringFromFile，可以读取整个txt

function st = getStringFromFile(s)

f = fopen(s, 'r');

st = [];
s = fgets(f);

while s ~= -1
  st = [st char(13, 10)' s];
  s = fgets(f);
end

fclose(f);
end

其他

这样，以后就可以藏各种文本信息了，就算藏到头像里，也没人能发现(●ˇ∀ˇ●)

但其实我并没有发现什么可存的(-__-)!

在开始的时候，我误以为添加过信息的图片看起来会多多少少有些不自然。但没想到，完全看不出来的有木有！！！比如下面这两张图，前者是原图，后者在里面隐藏了整篇千字文，完全看不出区别。

藏于图片的信息

背景

方法

实现

其他

before

after