隐写

2024年06月19日

柏拉文

越努力，越幸运

一、认识

通过 RGB 分量值的小量变动 来实现图片隐写术。

下面是一张看似普通的图片，但其中却藏有另一个肉眼无法识别的图像哦。

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这是如果把上图每个色彩空间和数字 3 进行逻辑与运算，再把亮度增强 85 倍，可以得到下图。

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简单的说，上述的处理过程可以理解为对图片像素的处理，也就是说，加密的信息散布在每个像素点上。

我们知道图片的像素信息里存储着 RGB 的色值，R、G、B 分别为该像素的红、绿、蓝通道，每个通道的分量值范围在 0~255，16 进制则是 00~FF。在 CSS 中经常使用其 16 进制形式，比如指定博客头部背景色为 #A9D5F4。其中 R（红色）的 16 进制值为 A9，换算成十进制为 169。这时候，对 R 分量的值+1，即为 170，整个像素 RGB 值为 #AAD5F4，别说你看不出差别，就连火眼金金的 像素眼设计师都察觉不出来呢。于此同时，修改 G、B 的分量值，也是我们无法察觉的。因此可以得出重要结论：RGB 分量值的小量变动，是肉眼无法分辨的，不影响对图片的识别。

基于 RGB 分量值最小变动思想, 我们通过 R 通道的奇偶加密规则实现像素合并与分离

二、思路

通过 R 通道的奇偶加密规则实现像素合并与分离思路如下:

imageData1 在 imageData2 中有像素点: 将 R 偶数的通道 +1 变为奇数
imageData1 在 imageData2 中没有像素点: 将 R 奇数的通道 +1 变为偶数

基于 R 通道的像素分离: 基于合并规则, imageData1的 R 通道像素点在 imageData2 中为奇数, 因此:

imageData2 的 R 通道像素点为奇数: 说明在 imageData1 中有像素点, 将 R 通道填充为 255
imageData2 的 R 通道像素点为偶数: 说明在 imageData1 中没有像素点, 将 R 通道关闭，更改为 0
imageData2 中的 G 通道和 B 通道为了达到分离效果，可以将其关闭，更改为 0

三、加密

3.1 JS

function mergeData(params) {
  const { ctx, imageData1, imageData2 } = params || {};

  const data1 = imageData1.data;
  const data2 = imageData2.data;

  for (let i = 0; i < data2.length; i += 4) {
    if (data1[i + 3] === 0 && data2[i] % 2 === 1) {
      // data1 alpha 通道值为 0，data2 通道值为奇数
      if (data2[i] === 255) {
        data2[i]--;
      } else {
        data2[i]++;
      }
    } else if (data1[i + 3] !== 0 && data2[i] % 2 === 0) {
      // data1 alpha 通道值不为 0，data2 通道值为偶数
      if (data2[i] === 255) {
        data2[i]--;
      } else {
        data2[i]++;
      }
    }
  }

  ctx.putImageData(imageData2, 0, 0);
}

function encodeImage(params) {
  return new Promise((resolve) => {
    const { src = "", text = "" } = params || {};

    let textData;
    let originalData;
    const img = new Image();

    img.onload = function () {
      const canvas = document.createElement("canvas");
      const ctx = canvas.getContext("2d");
      canvas.width = this.naturalWidth;
      canvas.height = this.naturalHeight;

      ctx.font = "30px Microsoft Yahei";
      ctx.fillText(text, 60, 130);
      textData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
      ctx.drawImage(img, 0, 0);
      originalData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
      mergeData({
        ctx,
        imageData1: textData,
        imageData2: originalData,
      });

      const encodeImg = canvas.toDataURL("image/png");
      resolve(encodeImg);
    };

    img.src = src;
  });
}

async function run() {
  const encodeImg = await encodeImage({
    src: "../../images/origin.png",
    text: "柏拉文的秘密",
  });

  const img = new Image();
  img.src = encodeImg;
  document.body.appendChild(img);
}

run();

3.2 HTML

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>隐写术-加密</title>
  </head>
  <body>
    <script src="./index.js"></script>
  </body>
</html>

四、解密

4.1 JS

function processData(params) {
  const { ctx, imageData } = params || {};
  const data = imageData.data;

  for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
    if (data[i] % 2 == 0) {
      data[i] = 0;
    } else {
      data[i] = 255;
    }

    data[i + 1] = 0; // 关闭其他分量, 不处理的话也可以, 会显示原图
    data[i + 2] = 0; // 关闭其他分量, 不处理的话也可以, 会显示原图
  }

  ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
}

function decodeImage(params) {
  return new Promise((resolve) => {
    const { src = "" } = params || {};

    let originalData;
    const img = new Image();

    img.onload = function () {
      const canvas = document.createElement("canvas");
      const ctx = canvas.getContext("2d");
      canvas.width = this.naturalWidth;
      canvas.height = this.naturalHeight;

      ctx.drawImage(img, 0, 0);
      originalData = ctx.getImageData(
        0,
        0,
        ctx.canvas.width,
        ctx.canvas.height
      );
      processData({
        ctx,
        imageData: originalData,
      });

      const decodeImg = canvas.toDataURL("image/png");
      resolve(decodeImg);
    };

    img.src = src;
  });
}

async function run() {
  const decodeImg = await decodeImage({
    src: "../../images/encode.png",
  });

  const img = new Image();
  img.src = decodeImg;
  document.body.appendChild(img);
}

run();

4.2 HTML

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>隐写术-解密</title>
  </head>
  <body>
    <script src="./index.js"></script>
  </body>
</html>

一、认识​

二、思路​

三、加密​

3.1 JS​

3.2 HTML​

四、解密​

4.1 JS​

4.2 HTML​