是否可以使用 LockBits 隐藏位图中的数据？

Question

我正在用 C# 编写一个小型隐写术应用程序，并且能够隐藏图像中的文本。但是我使用的方法是GetPixel/SetPixel 方法，它对于较大的图像要慢得多，我在尝试隐藏图像中的 mp3 文件后注意到了这一点。经过一些谷歌搜索，我发现了LockBits。虽然速度确实大幅提高，但我发现我无法提取隐藏在图像中的加密数据（密文）。

我不确定问题出在我如何插入数据或提取数据时。尝试提取 Base64 密文时，它会被损坏（随机符号和字符）并引发异常，说明它不是 Base64String。我最终按照LockBits 文档中的内容更改了代码，我将其粘贴在下面。

合并密文

public static unsafe void MergeEncryptedData(string data, Bitmap bmp, string output) {
    State s = State.HIDING;

    int height = bmp.Height;
    int width = bmp.Width;

    var bitmapData = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.WriteOnly, bmp.PixelFormat);
    byte * scan0 = (byte * ) bitmapData.Scan0;

    int bytesPerPixel = 4;
    int dataIndex = 0;
    byte dataValue = 0;
    long colorUnitIndex = 0;
    int zeros = 0;
    byte R, G, B;

    Parallel.For(0, height, (i, loopState) = > {

        byte * currentLine = scan0 + (i * bitmapData.Stride);

        for (int j = 0; j < (bitmapData.Width * bytesPerPixel); j += bytesPerPixel) {
            R = currentLine[i + 2];
            G = currentLine[i + 1];
            B = currentLine[i];

            for (int n = 0; n < 3; n++) {

                if (colorUnitIndex % 8 == 0) {
                    if (zeros == 8) {
                        if ((colorUnitIndex - 1) % 3 < 2) {
                            currentLine[i + 2] = R;
                            currentLine[i + 1] = G;
                            currentLine[i] = B;
                            //bmp.SetPixel(j, i, Color.FromArgb(R, G, B));
                        }
                        loopState.Stop();
                    }

                    if (dataIndex >= data.Length) {
                        s = State.FILL_WITH_ZEROS;
                    } else {
                        dataValue = (byte) data[dataIndex++];
                    }
                }

                switch (colorUnitIndex % 3) {
                case 0:
                    {
                        if (s == State.HIDING) {
                            B += (byte)(dataValue % 2);
                            dataValue /= 2;
                        }
                    }
                    break;
                case 1:
                    {
                        if (s == State.HIDING) {
                            G += (byte)(dataValue % 2);
                            dataValue /= 2;
                        }
                    }
                    break;
                case 2:
                    {
                        if (s == State.HIDING) {
                            R += (byte)(dataValue % 2);
                            dataValue /= 2;
                        }
                        currentLine[i + 2] = R;
                        currentLine[i + 1] = G;
                        currentLine[i] = B;
                        //bmp.SetPixel(j, i, Color.FromArgb(R, G, B));
                    }
                    break;
                }

                colorUnitIndex++;

                if (s == State.FILL_WITH_ZEROS) {
                    zeros++;
                }
            }
        }
    });

    bmp.UnlockBits(bitmapData);
    bmp.Save(output, ImageFormat.Png);
}

提取密文

public static unsafe string ExtractData(Bitmap bmp) {
    int height = bmp.Height;
    int width = bmp.Width;

    var bitmapData = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadOnly, bmp.PixelFormat);
    byte * scan0 = (byte * ) bitmapData.Scan0.ToPointer();

    int bytesPerPixel = 4;
    int colorUnitIndex = 0;
    int charValue = 0;
    string extractedText = String.Empty;

    Parallel.For(0, height, (i, loopState) = > {

        byte * currentLine = scan0 + (i * bitmapData.Stride);

        for (int j = 0; j < (bitmapData.Width * bytesPerPixel); j += bytesPerPixel) {

            for (int n = 0; n < 3; n++) { //this particular loop feels incorrect

                switch (colorUnitIndex % 3) {
                case 0:
                    {
                        charValue = charValue * 2 + currentLine[i] % 2;
                    }
                    break;
                case 1:
                    {
                        charValue = charValue * 2 + currentLine[i + 1] % 2;
                    }
                    break;
                case 2:
                    {
                        charValue = charValue * 2 + currentLine[i + 2] % 2;
                    }
                    break;
                }

                colorUnitIndex++;

                if (colorUnitIndex % 8 == 0) {
                    charValue = reverseBits(charValue);

                    if (charValue == 0) {
                        loopState.Stop();
                    }

                    char c = (char) charValue;
                    extractedText += c.ToString();
                }
            }
        }
    });

    bmp.UnlockBits(bitmapData);
    return extractedText;
}

抛出错误时提取的密文的示例： I$I$I$I$I$I$I$I$I$I$I$I$I$I䥉II!J$$。 它应该是一个 Base-64 字符串

仅供参考，我使用 LUT PNG 图像来隐藏数据，因此与原始图像相比，我可以看到颜色略有不同。所以我知道 RGB 值确实在改变。

Answer 1

你需要考虑：

• 步幅 - 图像数据的图像宽度可能不同。 More info here。
• 颜色/数据通道的图像数量
  • 8 bpp（1 通道）
  • 24 bpp（3 通道 RGB）
  • 32 bpp（4 通道 ARGB，其中 A 表示 alpha，透明度）

您提到了 RGB PNG，但您在代码中使用了 4 个通道 (ARGB)，请仔细检查。

这是一个示例方法，它将获得与使用慢速 Bitmap GetPixel 相同的数据，但速度非常快。根据此示例，您可以修复您的代码，如下所示：

• 如何计算每像素位数
• 如何正确使用步幅
• 如何读取多个频道

代码：

/// <summary>
/// Get pixel directly from unmanaged pixel data based on the Scan0 pointer.
/// </summary>
/// <param name="bmpData">BitmapData of the Bitmap to get the pixel</param>
/// <param name="p">Pixel position</param>
/// <returns>Pixel value</returns>
public static byte[] GetPixel(BitmapData bmpData, Point p)
{
    if ((p.X > bmpData.Width - 1) || (p.Y > bmpData.Height - 1))
       throw new ArgumentException("GetPixel Point p is outside image bounds!");
    
    int bitsPerPixel = ((int)bmpData.PixelFormat >> 8) & 0xFF;
    int channels = bitsPerPixel / 8;

    byte[] data = new byte[channels];
    int id = p.Y * bmpData.Stride + p.X * channels;
    unsafe
    {
        byte* pData = (byte*)bmpData.Scan0;
        for (int i = 0; i < data.Length; i++)
        {
            data[i] = pData[id + i];
        }
    }
    return data;
}