二值信息隐藏（分块和游程编码实现）

Posted 2020-11-21 ykang

使用分块进行信息隐藏，因为在对角线上的分块上进行的隐藏，所以

可以明显看到在对角线上有一条线，

200*200的二值图像

 

 

512*512的二值图像

 

 

 

 

 

（二）使用游程编码，书上的代码逻辑上有错误，还有一些函数错误，根本不能运行出结果

自己修改了得到以下结果

 

 

 

200*200的隐藏160位，可以看到微小的变化

 

 

512*512的隐藏160位，基本看不到变化

 

 

二值对角线分块隐藏代码

clc;
clear;

msgfid = fopen(‘hidden.txt‘,‘r‘); % 隐藏信息
[msg, count] = fread(msgfid);
fclose(msgfid);

msg = dec2bin(msg,8);   %将读入的每个字节转换成二进制
msg = str2num(msg(:));
watermarklen = count*8;    % 需要隐藏的数目

[fn,pn] = uigetfile({‘*.bmp‘,‘bmpfile(*.bmp)‘;},‘chose file‘);  
filename = strcat(pn,fn);
I = imread(filename);  % 将载体分成 count*count 个小块，在对角线隐藏信息
[row,col] =size(I);

block(1) = floor(row/watermarklen);  % block的row
block(2) = floor(col/watermarklen);  % block的col
pixelcount = block(1)*block(2); % 一块的像素数

% 阈值,1的个数必须大于等于此值才能说明隐藏的是1
% 0 的个数必须大于等于此值才能说明隐藏的是 0
if mod(pixelcount, 2) == 0 
    threshold = pixelcount/2 + 1;
else
    threshold = ceil(pixelcount/2);
end
    
carrier = I;  % 修改的操作都在carrier上

zeroCount = zeros(1,watermarklen) ;    % 用来记录每小块上0的个数
oneCount = zeros(1,watermarklen);    % 用来记录每小块上1的个数

% 统计对角线上的小块的0和1
for n=1:watermarklen
    %使用求和来算出每个小块有多少个·1
    oneCount(1,n) = sum(sum(I(block(1)*(n-1)+1:block(1)*n, block(2)*(n-1)+1:block(2)*n)));
    zeroCount(1,n) = pixelcount - oneCount(1,n);
end
%隐藏信息
for n=1:watermarklen
    
    if msg(n,1) == 1; % 嵌入1
        
        if oneCount(1,n) < threshold; % 但是1小于阈值
            modifycount = threshold - oneCount(1,n);  % 需要修改的数目
            k =1;
            for i =block(1)*(n-1)+1:block(1)*n
                for j =block(2)*(n-1)+1:block(2)*n
                    if(carrier(i,j) == 0 && k<=modifycount)
                        carrier(i,j) = 1;
                        k = k+1;
                    end
                end
            end
        end
    else % 嵌入0
        if zeroCount(1,n) < threshold;  % 0的个数小于阈值时需要改
            modifycount = threshold - zeroCount(1,n);
            k =1;
            for i =block(1)*(n-1)+1:block(1)*n
                for j =block(2)*(n-1)+1:block(2)*n
                     if(carrier(i,j) ==1 && k<=modifycount)
                        carrier(i,j) = 0;
                        k = k+1;
                     end
                end
            end
        end
    end
end

%显示结果
imwrite(carrier,‘bwmarked.bmp‘);  
figure;
imshow(filename);
title(‘原图‘);
figure;
imshow(‘bwmarked.bmp‘);
title(‘载体‘);

View Code

提取代码

clc;
clear;

[fn,pn] = uigetfile({‘*.bmp‘,‘bmpfile(*.bmp)‘;},‘chose file‘);  
filename = strcat(pn,fn);
I = imread(filename);  % 将载体分成 count*count 个小块，在对角线隐藏信息
watermarklen = 160;  % 隐藏的数目
[row,col] =size(I);

block(1) = floor(row/watermarklen);  % block的row
block(2) = floor(col/watermarklen);  % block的col
pixelcount = block(1)*block(2); % 一块的像素数

% 阈值,1的个数必须大于等于此值才能说明隐藏的是1
% 0 的个数必须大于等于此值才能说明隐藏的是 0
if mod(pixelcount, 2) == 0 
    threshold = pixelcount/2 + 1;
else
    threshold = ceil(pixelcount/2);
end

%提取出的隐藏信息
hideInfo = zeros(1,watermarklen);

for n=1:watermarklen
    
    %使用求和来算出每个小块有多少个·1
    oneCount = sum(sum(I(block(1)*(n-1)+1:block(1)*n, block(2)*(n-1)+1:block(2)*n)));
    if oneCount >= threshold % 1的数目大于阈值，则隐藏的信息为1
        hideInfo(1, n) = 1;
    else                      % 0的数目大于阈值，则隐藏的信息为0
        hideInfo(1, n) = 0;
    end
end


hideInfo = reshape(hideInfo,length(hideInfo)/8,8);  %将二进制字符串分成n行，8列
bin = num2str(hideInfo); % 二进制数值转变成二进制字符串
dec = bin2dec(bin);%二进制字符串转换成十进制数组
recoverdata = native2unicode(dec);% 本机编码转换成unicode
fprintf(1, ‘恢复出的信息： %s
‘,recoverdata);

View Code

 

游程编码隐藏代码

clc;
clear;

threshold = 10;
[fn,pn] = uigetfile({‘*.bmp‘,‘bmpfile(*.bmp)‘;},‘chose file‘);  
filename = strcat(pn,fn);
oi = imread(filename);
si = size(oi); % 保存读入图像的行列,以便恢复图像
oi = oi(:);  % 变成一列, 按列变
[len, col] = size(oi); %len= row,1
carrier = oi;   % 以后数据的修改都在carrier上

j=1;
i=1;
%统计游程长度
while(i <= len)
    last = oi(i); % 依次取出每个数
    count = 1;
    while( i+1 <= len && oi(i+1)== last) % 下一个与上一个相同
        i = i + 1;
        count = count + 1;
    end
    RLE(j) = count;
    j = j + 1;
    i = i + 1;
end

msgfid = fopen(‘hidden.txt‘, ‘r‘);
[msg, msgcount] = fread(msgfid);
fclose(msgfid);

msg = dec2bin(msg,8);   %将读入的每个字节转换成二进制
msg = str2num(msg(:));  % 
msgcount = msgcount*8;    % 需要隐藏的数目

i = 1; % msg 的索引
count = 1; % RLE的索引,只为奇数 1 3 5...
sum = 0;
while count < length(RLE)-1
    addSum = RLE(count) + RLE(count+1);   %相邻两个数相加的和，从1开始
    
    if count >= 3  
        sum = sum + RLE(count - 1) + RLE(count - 2); % 当前count的在数组中的下标-1
    end
    
    if(addSum >= threshold)  % 只有当相邻游程和大于给定数的时候,才隐藏信息
        
        if RLE(count) >= RLE(count+1)
            modifyPoint = sum + RLE(count); % 修改两个游程的临界值,长的那边的
        else
            modifyPoint = sum + RLE(count) + 1;
        end
        
        if(msg(i) == 0)  % 嵌入的信息为0，但是游程为奇数，需要修改
            if(mod(RLE(count), 2) == 1) %RLE(count) == ‘奇数‘   
                carrier(modifyPoint) = mod(carrier(modifyPoint)+1 ,2); % 修改点的值取反 mod(carrier(modifyPoint)+1 ,2)
            end
        else  % 嵌入的信息为1，但是游程为偶数，需要修改
            if mod(RLE(count), 2) == 0 %RLE(count) == ‘偶数‘ 
                carrier(modifyPoint) = mod(carrier(modifyPoint) + 1 ,2); % 修改点的值取反 mod(carrier(modifyPoint)+1 ,2)
            end
        end
        
        i = i + 1; % 隐藏一个位后， msg索引加1
    end
    
    count = count + 2; %不管有没有隐藏信息，count都要增加
    
    if i == msgcount  % 所有的信息都已隐藏就退出循环
        break;
    end
end

if i < msgcount
    error(‘不能隐藏全部信息！‘);
end

imwrite(reshape(carrier, si(1),si(2)), ‘hide.bmp‘);
figure;
subplot(121);
imshow(reshape(oi, si(1),si(2)));
title(‘原图‘);
subplot(122);
imshow(‘hide.bmp‘);
title(‘载体‘);
    

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提取代码

clc;
clear;


%也可以增大隐藏信息的间隔 count 1 5 9 13 以后实现
threshold = 3;
[fn,pn] = uigetfile({‘*.bmp‘,‘bmpfile(*.bmp)‘;},‘chose file‘);  
filename = strcat(pn,fn);
oi = imread(filename);
oi = oi(:);  % 变成一列, 按列变
[len, col] = size(oi); %len= row,1

j=1;
i=1;
%统计游程长度
while(i <= len)
    last = oi(i); % 依次取出每个数
    count = 1;
    while( i+1 <= len && oi(i+1)== last) % 下一个与上一个相同
        i = i + 1;
        count = count + 1;
    end
    RLE(j) = count;
    j = j + 1;
    i = i + 1;
end

i = 1; 
msgcount = 160;
msg = zeros(msgcount,1);
count = 1; % RLE的索引,只为奇数 1 3 5...
while i <= msgcount
   
    addSum = RLE(count) + RLE(count+1);   %相邻两个数相加的和，从1开始   
    if(addSum >= threshold)  % 只有当相邻游程和大于给定数的时候,才隐藏信息
        if mod(RLE(count),2) == 0
            msg(i) = 0;
        else
            msg(i) = 1;
        end
        i = i + 1;
    end
    count = count + 2;     
end

hideInfo = reshape(msg,length(msg)/8,8);  %将二进制字符串分成n行，8列
bin = num2str(hideInfo); % 二进制数值转变成二进制字符串
dec = bin2dec(bin);%二进制字符串转换成十进制数组
recoverdata = native2unicode(dec);% 本机编码转换成unicode
fprintf(1, ‘恢复出的信息： %s
‘,recoverdata);

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