一、实验目的

了解调色板图像的特点，掌握基于调色板图像的信息隐藏原理，设计并实现一种基于调色板图像的信息隐藏算法。

二、实验环境

  • Windows XP或Vista操作系统；
  • Matlab 7.1版本软件；
  • 调色板图像。

三、原理简介

调色板图像含有一个不超过256种颜色的调色板，并对应每种颜色的R、G、B三种分量的值，图像内容中的每个像素存储的是一个不超过8比特的索引值，其指向调色板中的对应颜色就是图像的真实色彩。大部分图像用到的颜色数小于256种，甚至小于128种，因此可以在调色板中隐藏秘密信息。
调色板图像的调色板中最多包含256种颜色，若改变这些颜色的排列顺序并相应地改变图像像素数据，不会对图像内容造成任何影响。因此隐藏秘密信息最简单的方法就是重新排列调色板中的这些颜色，同时修改索引值，但是许多软件生成的调色板都是按照亮度和使用频率排列的，如果在调色板中打乱颜色会使其毫无隐藏可言。如果调色板颜色小于128种，可复制一个调色板，得到一个扩展的周色板，隐藏0使用原始索引值，隐藏1使用扩展索引值，但是重复颜色的调色板会引起使用者怀疑。
本节中使用另外一种方法来隐藏信息，对于调色板中的每-种颜色，可以通过修改颜色的蓝色分量（人眼对于绿色分量最为敏感，对蓝色分量最不敏感）来增加一种接近的但不完全相同的颜色，这样就形成一个扩展的调色板。嵌人算法如下:对调色板中所有颜色，把像素点的蓝色分量增加，然后将这种颜色添加到调色板中形成一个扩展调色板。根据需要嵌人的消息长度，随机选取隐藏的位置，当嵌人0时，使用原调色板中的颜色，当嵌人1时，使用扩展后调色板中的颜色。
提取时，需要知道原始调色板的长度、随机选择的种子数和隐藏的信息数量，对于选中的像素点，如果使用原调色板中的颜色，提取信息0，如果使用扩展调色板中的颜色，提取信息1。

四、实验步骤

待加密信息为 you find me!

1、嵌入秘密信息

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clc;
clear;

[x,map] = imread('lenaindex.bmp','bmp');
wx = x;
[row col] = size(wx);
wmap = map;

msgfid = fopen('hidden.txt','r');
[msg,count] = fread(msgfid);
fclose(msgfid);
count = count * 8;
msg = str2bit(msg);
msg = msg';

%构造扩展map
oplength = 0;
for i = 1:256
    if map(i,1) ~= 0&&map(i,2) ~= 0&&map(i,3) ~= 0
        oplength = oplength + 1;
    end
end
for i = oplength + 1:oplength * 2
    wmap(i,1) = map(i - oplength, 1);
    wmap(i,2) = map(i - oplength, 2);
    %蓝色分量加0.0001
    wmap(i,3) = map(i - oplength, 3) + 0.0001; 
end

%确定隐藏位置
key = 1234;
[row col] = randselect(x,count,key);

for i = 1:count
    if str2num(msg(i,1)) == 1
        wx(row(i),col(i)) = x(row(i),col(i)) + oplength;
    end
end
imwrite(wx,map,'lenaindex1.bmp','bmp');
figure;
subplot(1,2,1);imshow('lenaindex.bmp');title('原始图像');
subplot(1,2,2);imshow('lenaindex1.bmp');title('携密图像');

2、提取秘密信息

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clc;
clear;

%读入载体图像
[x,map] = imread('lenaindex1.bmp','bmp');
key = 1234;
count = 96;
for i = 1:count
    msg(i, 1) = 0;
end

% 找到扩展起始颜色位置
oplength = 64;

[row col] = randselect(x,count,key);
for i = 1:count
    if x(row(i),col(i))>oplength
        msg(i,1) = 1;
    else
        msg(i,1) = 0;
    end
end
out = bit2str(msg);
fid = fopen('message.txt','wt');
fwrite(fid,out);
fclose(fid);

3、随机位置函数

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function [row col] = randselect(x,count,key)
[m,n] = size(x);
distance1 = ceil(m*n/count);
distance2 = distance1 - 2;
if distance2 == 2
    error('载体太小');
end
rand('state',key);
a = rand(1,count);
row = zeros([1 count]);
col = zeros([1 count]);
r = 1;
c = 1;
row(1,1) = r;
col(1,1) = c;
for i=2:count
    if a(i)>=0.5
        c=c+distance1;
    else
        c=c+distance2;
    end
    if c>n
        r=r+1;
        if r>m
            error('载体太小');
        end
        c = mod(c,n);
        if c==0
            c=1;
        end
    end
    row(1,i)=r;
    col(1,i)=c;
end

4、bit2str

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function [msg] = bit2str(bin)
[row col] = size(bin);
bin = reshape(bin,[8 row/8]);
bin = bin';
bin = num2str(bin);
msg = bin2dec(bin);
end

5、str2bit

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function [bin] = str2bit(msg)
bin = dec2base(msg,2,8);
[row col] = size(bin);
bin = reshape(bin.',[1 row*col]);
end