BMP图像位图法隐藏信息

BMP图像

● BMP是bitmap的缩写形式，bitmap顾名 思义，就是位图也即Windows位图。它般由4部分组成: 文件头信 息块、图像描述信息块、颜色表(在真彩色模式无颜色表)和图像数据区组成。在系统中以BMP为扩展名保存。

● BMP图像文件格式是微软公司为Windows环境设置的标准图像格式，并且内含了一套图像处理的API函数。随着WINDOWS在世界范围内的普及，BMP文件格式越来越多
地被各种应用软件所支持。打开Windows的 画图程序，在
保存图像时，可以看到以下选项: 2色位图(黑白)、16色位图、256色位图和24位位图，这是最普通的生成位图的方法。

● BMP文件由以下4部分组成，其中前2部分合称为BMP文件头，储存了BMP图像一些基本信息;后2部分则用于放置图像的数据信息。作为BMP图像中的一一种，24位BMP图像文件的结构特点为:
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1,每个文件只能非压缩地存放一~幅彩色图 像
2,文件头通常由54个字节的数据段组成，包含下面介绍的图像文件头和图像信息头两部分，其中有该图像文件的类型、大小、图像尺寸及打印格式等信息;
3,从第55个字节开始，是该文件的图像数据部分，数据的排列顺序以图像的左下角为起点，每连续3个字节便描述图像一个像素点的颜色信息，这三个字节分别代表蓝、绿、红三基色在此像素中的亮度，若某连续三个字节为: 00H，00H，FFH， 则表示该像素的颜色为纯红色。

信息隐藏

● 信息隐藏是将需保密的信息隐藏到另外一个可以公开的媒体之中，具体来说，就是把指定的信息隐藏于数字化的图像、声音或文本中，充分利用人们的“所见即所得”的心
理，来迷惑恶意的攻击者。通常，我们称这个媒体为掩护
媒体(cover-media) ，隐藏的动作称为嵌入(embedding)，掩护媒体经嵌入信息后变成一个伪装媒体(stego-media)。
● 近年来，随着计算机和Internet的迅速发展，信息隐藏问题越来越引起人们的关注。信息隐藏与信息加密是不尽相同的，信息加密是隐藏信息的内容，而信息隐藏是隐藏信息的存在性，信息隐藏比信息加密更为安全，因为它不容易引起攻击者的注意。
● 图像信息隐藏是近年信息隐藏技术中新起的研究课题，它以数字图像为掩护媒体，将需要保密的信息按照某种算法嵌入数字图像中，并且要求:
(1)嵌入信息后的图像与原始图像相比，在人的视觉上没有什么区别;
(2)数据隐藏要不改变掩护媒体的数据量，即直接对媒体数据的某些部分进行修改，而不增加掩护媒体的数据。

信息的嵌入

● 信息嵌入是把待隐藏信息加入到掩护媒体中。
● 一幅24位BMP图像，由54字节的文件头和图像数据部分组成，其中文件头不能隐藏信息，从第55字节以后为图像数据部分，可以隐藏信息。图像数据部分是由一- 系列的8位二进制数所组成，由于每个8位二进制数中“1”的个数或者为奇数或者为偶数，约定:若一个字节中“1”的个数为奇数，则称该字节为奇性字节，用“1”表示;若一个字节中“1”的个数为偶数，则称该字节为偶性字节，用“0”表示。我们用每个字节的奇偶性来表示隐藏的信息。
举例:
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设一-段24位BMP文件的数据为: 01 100110，00111100，
10001111， 00011010， 00000000， 10101011，00111110,101 10000，则其字节的奇偶排序为: 0，0, 1，1, 0, 1,1，1。现在需要隐藏16进制信息4F，由于4F转化为8位二进制为01001111，将这两个数列相比较，发现第2，3, 4,5位不一-致，于是对这段24位BMP文件数据的某些字节的奇偶性进行调制，使其与4F转化的8位二进制相一-致:
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第2位:将00111100变为00111101， 则该字节由偶变为奇;
第3位:将10001111变为10001110,则该字节由奇变为偶;
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第4位:将0001 1010变为00011011，则该字节由奇变为偶;
第5位:将00000000变 为00000001，则该字节由偶变为奇。
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经过这样的调制，此24位BMP文件数据段字节的奇偶性便
与4F转化的8位二进制数完全相同，这样，8个字节便隐藏
了一个字节的信息。

信息嵌入总结

将信息嵌入BMP文件的步骤为:
(1)将待隐藏信息转化为二进制数据码流;
(2)将BMP文件图像数据部分的每个字节的奇偶性与，上述二进制数码流进行比较;
(3)通过调整字节最低位的“0”或“1”，改变字节的奇偶性，使之与上述二进制数据流一致，即将信息嵌入到24位BMP图像中。

信息提取
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(1)判断BMP文件图像数据部分每个字节的奇偶性，若字节中“1”的个数为偶数，则输出“0”;若字节中“1”的个数为奇数，则输出“1”;
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(2)每判断8位输出数，便将其组成一个二进制数(先输出的为高位) ;
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(3)经过上述处理，得到一系列8位二进制数， 便是隐藏信息的代码，将代码转换成文本、图像或声音，就是隐藏的信息。

结论
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(1)由于原始24位BMP图像文件隐藏信息后，其字节数
值最多变化1 (因为是在字节的最低位加“1”或减“1”)，该字节代表的颜色浓度最多只变化了1/256，所以，已隐藏信息的BMP图像与未隐藏信息的BMP图像，用肉眼是看不出差别的;
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(2)将信息直接嵌入像素RGB值的优点是嵌入信息的容量与所选取的掩护图像的大小成正比，而不再仅仅局限于调色板的大小;
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(3)使用这种方法，一.个大小为32k的24位BMP图像文件，可以隐藏约32k/8= =4k的信息(忽略文件头不能隐藏数据的54个字节)，该方法具有较高的信息隐藏率;
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(4)由于信息都被隐藏在最低位，所以攻击者可以轻易地将隐藏的信息去除掉。所以这种方法只有在第三方未知的情况下隐藏信息才有效，也就只能作为一种信息隐藏的方法。因为不具有鲁棒性也就不能称为水印。

位图法说明
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虽然位图法现在已经不太被使用了，但作为一-种非常基础的信息隐藏的方法，具有的操作简单，信息量大的特点，仍然有很高的实验价值。由于传输限制，我们必须将所要传输的明文转变为二进制代码。对于汉字，按照汉字unicode编码表转化为十六进制编码，然后再转为二进制代码;对于英文字母和符号，按照ASCII码对照表转化为十六进制编码，然后再转化为二进制代码。这样才能将数据嵌入图像中传输出去。

在具体实验中还需要在所传输的实验数据之前添加两个标识符:
第一个用来标识所传输文字的类型，称为“文字标识符”，占用1个字节，如果是英文，则置为00;如果是中文，则置为01。
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第二个用来标识传输的明文数据长度，称为“数据标识符”，在做实验时这个标识符选择1个字节来进行存储，也就是说我们要传输的明文最多可以有99个(采用10进制)汉字或英文字母、符号。在提取信息时，如果传输的是汉字，数据标识符X4X4为后面传输的二进制代码位数，如果传输的是英文和符号，则数据标识符的值X2X4为后面传输的二进制代码位数。

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举个例子，如果我们要传输中文“你好”，查得对应的Unicode码是: 4F60 597D。因为是中文，所以文字标识符取为: 01;因为只有两个汉字，所以数据标识符取为: 02(即后面传输的二进制数据代码有2X4X4=32位)。所以我们要传输的数据应该是: 01024F60597D, 变为二进制就是
00000001000000100100111101 1000000101100101111101,按照位图法的方法嵌入图像中即可。