Python 图像隐写术：将数据隐藏在图片中

简介

在本文中，我们将介绍如何使用 Python 对图像进行隐写术操作，即将数据隐藏在图片中的技术。我们将使用 PIL 库（Python Imaging Library）来实现这一目的。

实现步骤

1. 安装 PIL 库

确保已安装 PIL 库，如果未安装，可通过以下命令进行安装：

pip install Pillow

2. 定义函数

我们将定义以下几个函数：

3. 编码数据到图片

通过调用 encodeDataInImage() 函数，我们可以将指定的字符串数据编码到选定的图片中，并保存为新的图片。示例代码如下：

# 调用函数对图片进行数据编码并保存
encodeDataInImage(Image.open("coffee.png"), '隐藏的字符串数据').save('encodeImage.png')

4. 解码图片中的数据

使用 decodeImage() 函数可以解码隐藏在图片中的数据，并将其打印出来。示例代码如下：

# 解码图片中隐藏的数据并打印
print(decodeImage(Image.open("encodeImage.png")))

结论

通过本文的示例代码和解释，我们了解了如何利用图像隐写术将数据隐藏在图片中，并成功地对隐藏的数据进行解码。

这个技术有许多潜在的应用，如信息隐藏、加密通信等领域。在实际应用中，需要注意数据大小与图片容量的匹配，以及保证隐藏数据的安全性。

代码

from PIL import Image

def makeImageEven(image):
    """
    将图像像素值变为偶数值（最低有效位为0）
    """
    # 获取图像所有像素值的列表：[(r,g,b,t),(r,g,b,t)...]
    pixels = list(image.getdata())
    # 将所有像素值变为偶数（通过移位）
    evenPixels = [(r>>1<<1,g>>1<<1,b>>1<<1,t>>1<<1) for [r,g,b,t] in pixels]
    # 创建一个与原图像大小相同的副本
    evenImage = Image.new(image.mode, image.size)
    # 将偶数像素值放入副本中
    evenImage.putdata(evenPixels)
    return evenImage

def constLenBin(int):
    """
    返回固定长度的二进制字符串，替代内置函数bin()
    """
    # 使用二进制表示整数，不足8位在左侧补0
    binary = "0"*(8-(len(bin(int))-2))+bin(int).replace('0b','')
    return binary

def encodeDataInImage(image, data):
    """
    将字符串编码到图片中
    """
    # 获取最低有效位为0的图片副本
    evenImage = makeImageEven(image) 
    # 将需要隐藏的字符串转换成二进制字符串
    binary = ''.join(map(constLenBin, bytearray(data, 'utf-8'))) 
    if len(binary) > len(image.getdata()) * 4:
        # 若无法编码全部数据，抛出异常
        raise Exception("Error: Can't encode more than" + len(evenImage.getdata()) * 4 + " bits in this image. ")
    # 将二进制信息编码进像素值中
    encodedPixels = [(r+int(binary[index*4+0]), g+int(binary[index*4+1]), b+int(binary[index*4+2]), t+int(binary[index*4+3])) if index*4 < len(binary) else (r,g,b,t) for index,(r,g,b,t) in enumerate(list(evenImage.getdata()) )]
    # 创建新图片以存放编码后的像素
    encodedImage = Image.new(evenImage.mode, evenImage.size)
    # 添加编码后的数据
    encodedImage.putdata(encodedPixels)
    return encodedImage

def binaryToString(binary):
    """
    从二进制字符串转为 UTF-8 字符串
    """
    index = 0
    string = []
    rec = lambda x, i: x[2:8] + (rec(x[8:], i-1) if i > 1 else '') if x else ''
    fun = lambda x, i: x[i+1:8] + rec(x[8:], i-1)
    while index + 1 < len(binary):
        chartype = binary[index:].index('0') # 存放字符所占字节数，一个字节的字符会存为0
        length = chartype*8 if chartype else 8
        string.append(chr(int(fun(binary[index:index+length],chartype),2)))
        index += length
    return ''.join(string)

def decodeImage(image):
    """
    解码隐藏数据
    """
    pixels = list(image.getdata()) #获取像素列表
    #提取图片中所有最低有效位中的数据
    binary = ''.join([str(int(r>>1<<1!=r))+str(int(g>>1<<1!=g))+str(int(b>>1<<1!=b))+str(int(t>>1<<1!=t)) for (r,g,b,t) in pixels])
    #找到数据截止处的索引
    locationDoubleNull = binary.find('0000000000000000')
    endIndex = locationDoubleNull+(8-(locationDoubleNull %8)) if locationDoubleNull%8 != 0 else locationDoubleNull
    data = binaryToString(binary[0:endIndex])
    return data

# 调用函数对图片进行数据编码并保存
encodeDataInImage(Image.open("coffee.png"), '哆啦A梦的世界，Doraemon World!').save('encodeImage.png')
# 解码图片中隐藏的数据并打印
print(decodeImage(Image.open("encodeImage.png")))

作者：hulnnn