使用PIL的Python隐写器

Question

我使用Python图像库制作了一个Python隐写器。它基本上对图像每个像素中红色内容的最后n个比特中的二进制文本进行编码。这是我的代码，请提出一些改进建议。

from PIL import Image

import os

def str2bin(message):
    binary = bin(int.from_bytes(message.encode('utf-8'), 'big'))
    return binary[2:]

def bin2str(binary):
    n = int(binary, 2)
    return n.to_bytes((n.bit_length() + 7) // 8, 'big').decode()

def hide(filename, message, bits=2):
    image = Image.open(filename)
    binary = str2bin(message) + '00000000'

    if (len(binary)) % 8 != 0:
        binary = '0'*(8 - ((len(binary)) % 8)) + binary

    data = list(image.getdata())

    newData = []

    index = 0
    for pixel in data:
        if index < len(binary):
            pixel = list(pixel)
            pixel[0] >>= bits
            pixel[0] <<= bits
            pixel[0] += int('0b' + binary[index:index+bits], 2)
            pixel = tuple(pixel)
            index += bits

        newData.append(pixel)

    image.putdata(newData)
    image.save('\\'.join(filename.split('\\')[0:-1]) + '/coded-'+os.path.basename(filename), 'PNG')

    return len(binary)

def unhide(filename, bits=2):
    image = Image.open(filename)
    data = image.getdata()

    binary = ''

    index = 0

    while not (len(binary) % 8 == 0 and binary[-8:] == '00000000'):
        value = '00000000' + bin(data[index][0])[2:]
        binary += value[-bits:]
        index += 1

    message = bin2str(binary)
    return message


if __name__ == '__main__':

    file = open('tmiab.txt', encoding='utf-8')

    hide('E:\\Python\\Steganography\\img.png', file.read(), 2)
    print(unhide('E:\\Python\\Steganography\\coded-img.png', 2)[:10000])

我能够编码小说中的三个人在一艘船在1600乘1200像素的图像，只需更换最后两位。

我正在寻找一些改进，如减少时间消耗。

请帮帮忙。谢谢。

Answer 1

时间消耗建议

执行list(Image.open(filename).getdata())意味着在开始任何处理之前读取整个图像。这意味着时间和内存开销按像素的顺序排列。看起来，您每次只需要处理一个像素，因此您可以直接迭代getdata()的结果，将像素视为流。在处理更大的数据结构时，这一点变得非常重要，特别是当整个数据无法存储在内存中时。如果getdata()的结果对您的目的不是最好的，那么就会有许多对图像中像素进行迭代的其他方法。迭代文本数据可能不是那么重要(因为数据应该要小得多)，但也会比一次性阅读更好。

您目前正在进行许多值转换，从UTF-8字符串到二进制和back，二进制到int和back，以及像素到列表(大概是分离颜色值)。避免这些转换会大大提高程序的速度。一般来说，确定一个单一的“数据交换类型”是个好主意，在这种情况下，整数是一个显而易见的选择--它们很容易映射到文本和像素值，而且处理起来非常快。

一般建议

您有可选的参数，这些参数除了默认值之外，从来不与任何其他参数一起使用。这增加了混乱，并使我怀疑函数是否会做正确的事情，如果调用其他任何东西。

使用argparse允许指定输入数据文件和图像文件。这使得程序更加通用，可测试性更强。

驱动此代码的测试应该指出该程序的一些限制：

• 如果数据不适合内存呢？
• 如果图像太小，无法对整个文本进行编码，该怎么办？
• 如果用户指定bits > 8怎么办？
• 为什么假设UTF-8而不是仅仅编码任意字节值？UTF-8的额外限制使确保数据被正确编码和解码变得更加困难，并限制了程序的实用性。例如，您可能希望在另一个图像中编码图像。
• 如果图像不是每像素8位呢？
• 未经修改的像素与隐写像素之间的最大感知颜色距离是多少？也就是说，一个人是否能够察觉到颜色的差异，例如在一张高质量的照片上，上面有大的均匀的补丁，或者一张颜色一致的照片？

pep8是一个很好的工具，可以确保您的代码是惯用的Python。例如:在Python变量中，按约定名总是under_scored。