将RGB图像读入二进制并在Matlab中显示为RGB

Question

这个问题是基于之前提出的Understanding image steganography by LSB substitution method

为了使代码高效并减少均方误差 (MSE)，建议是：“按原样读取文件并将其转换为带有 de2bi(fread(fopen(filename)), 8) 的位。将这些位以最小需要 k 因子，可能是 1 或 2。当您提取秘密时，您将能够重建原始文件。这是我一直在尝试的，但在某处我做错了，因为我没有得到任何显示。但是，MSE确实降低了。基本上，我对如何将图像转换为二进制、对该数据执行算法并在提取后显示图像感到困惑。

有人可以帮忙吗？

Answer 1

我已经对您的代码进行了一些修改，以使其能够正常工作，而不管实际图像是什么。但是，它们都需要是彩色或灰度的。还有一些错误，您的代码不允许我在我的 MATLAB 版本上运行它。

首先，您没有正确阅读图像。您正在为图像打开一个字节流，然后在字节流上使用imread 来读取图像。这是错误的 - 只需提供实际文件的路径即可。

其次，图像已经在uint8 中，因此您可以在此本地执行位的置换和移位。

您的代码的其余部分与以前相同，除了图像大小调整。您无需指定通道数。此外，bitcmp 存在语法错误。我使用 'uint8' 而不是值 8 因为我的 MATLAB 版本要求您指定预期数据类型的字符串。 8 这里的值我假设你的意思是 8 位，所以把 'uint8' 放在这里是有意义的。

我还将直接从 Stack Overflow 读取您的图片。我假设恐龙图像是封面，而花朵是信息：

%%% Change
x = imread('https://i.stack.imgur.com/iod2d.png');         % cover message
y  = imread('https://i.stack.imgur.com/Sg5mr.png');    % message image
n = input('Enter the no of LSB bits to be subsituted- ');

                                     %%% Change
S = uint8(bitor(bitand(x,bitcmp(2^n-1,'uint8')),bitshift(y,n-8))); %Stego
E = uint8(bitand(255,bitshift(S,8-n))); %Extracted

origImg = double(y);   %message image
distImg = double(E);   %extracted image

[M N d] = size(origImg);
distImg1=imresize(distImg,[M N]); % Change

figure(1),imshow(x);title('1.Cover image')
figure(2),imshow(y);title('2.Message to be hide')
figure(3),imshow((abs(S)),[]);title('3.Stegnographic image')
figure(4),imshow(real(E),[]); title('4.Extracted image');

这为我运行，我设法重建消息图像。将位数选择为 4 左右可以让您在封面和消息图像之间取得良好的折衷。

Answer 2

加载字节流而不是秘密的像素数组将导致更小的有效负载。它会变得多小取决于图像格式和颜色的重复程度。

imread() 需要一个文件名并加载一个像素数组，如果该文件名是一个有效的图像文件。加载文件的字节流并将其传递给imread() 是没有意义的。你要的是这个

% read in the byte stream of a file
fileID = fopen(filename);
secretBytes = fread(fileID);
fclose(fileID);

% write it back to a file
fileID = fopen(filename);
fwrite(fileID, secretBytes);
fclose(fileID);

请注意，封面图像是作为像素数组加载的，因为您需要对其进行修改。

您的有效载荷大小为length(secretBytes) * 8，它必须适合您的封面图片。如果您决定为所有颜色平面嵌入k 每像素位，则必须满足以下要求

secretBytes * 8 <= prod(size(coverImage)) * k

如果您只想嵌入一个颜色平面，无论您的覆盖介质是RGB还是灰度，您都需要将其修改为

secretBytes * 8 <= size(coverImage,1) * size(coverImage,2) * k

如果不满足此要求，您可以选择

• 停止进程
• 要求用户嵌入更小的文件
• 增加k
• 包括更多颜色平面（如果有）

以下是仅在最低有效位 (k = 1) 中嵌入一个颜色平面的原型。

HEADER_LEN = 24;

coverImage = imread('lena.png');
secretBytes = uint8('Hello world'); % this could be any byte stream

%% EMBEDDING
coverPlane = coverImage(:,:,1);     % this assumes an RGB image
bits = de2bi(secretBytes,8)';
bits = [de2bi(numel(bits), HEADER_LEN) bits(:)'];
nBits = length(bits);
coverPlane(1:nBits) = bitset(coverPlane(1:nBits),1,bits);
coverImage(:,:,1) = coverPlane;

%% EXTRACTION
nBits = bi2de(bitget(coverPlane(1:HEADER_LEN),1));
extBits = bitget(coverPlane(HEADER_LEN+1:HEADER_LEN+nBits),1);
extractedBytes = bi2de(reshape(extBits',8,length(extBits)/8)')';

除了您的消息字节，您还必须嵌入密钥的长度，以便提取器知道要提取多少位。

如果您嵌入 k > 1 或多个颜色平面，逻辑会变得更加复杂，您必须小心如何实现更改。

例如，您可以选择一次嵌入每个颜色平面，直到用完要隐藏的位，或者您可以使用 coverImage(:) 展平整个像素阵列，这将嵌入每个像素的 RGB，一次一个像素，直到用完比特。

如果嵌入 k > 1，则必须用 0 填充 bits 向量，直到其长度可被 k 整除。然后你可以将你的位组合成 k 组与

bits = bi2de(reshape(a',k,length(bits)/k)')';

要嵌入它们，您需要重新使用 bitand() 和 bitor()。

coverPlane(1:nBits) = bitor(bitand(coverPlane(1:nBits), bitcmp(2^k-1,'uint8')), bits);

还有更多细节，例如准确提取 24 位的消息长度，我不能强调您必须非常仔细地考虑如何实现所有这些内容。您不能只从不同的代码 sn-ps 拼接部分并期望一切都按照您的意愿去做。