今回は画像に隠しメッセージを仕込める技術
ステガノグラフィーのご紹介です。


解説動画はこちら



ステガノグラフィーとは


ステガノグラフィー(Steganography)
画像、音声、動画などのデジタルデータに
別の情報を隠す技術のことです

これにより、情報を目に見えない形で
秘匿することができます。

早速情報を仕込んだ画像を作成してみましょう



ステガノグラフィーの仕組み

画像への埋め込み

最下位ビット(LSB)を利用して
画像の色をわずかに変更しメッセージを隠します。

最下位ビット(Least Significant Bit):
二進数の右端に位置する値

バイナリ変換:
メッセージをバイナリ形式に変換し終了ビットを追加

ピクセルの変更:
各ピクセルのRGB成分の最下位ビットを変更して
メッセージを埋め込み



ビット演算

変更対象のRGB値の各成分は0から255の範囲の整数
~1 は、ビット反転演算子

1 のビットを反転すると、全てのビットが反転し
...11111110 というビット列になる

RGB値 が 5の場合(バイナリで 00000101)
~1 は ...11111110 となり
5 & ~1 は 00000101 & 11111110 となり
結果は 00000100(つまり 4)になる

00000101 &
11111110



00000100


ピクセルの変更

各ピクセルのRGB成分から最下位ビットを取得し
バイナリメッセージの値に変更します


メッセージの復元

バイナリメッセージを8ビットごとに分割し、文字に変換
終了ビット(11111111)が見つかるまでメッセージを復元する



音声ファイルや動画ファイルにも同様の手法が使われ
音声の波形や動画のフレームに情報を埋め込むことが可能です。


埋め込む画像


元画像はこんな感じです。
sample





画像にメッセージを埋め込むコードサンプル

from PIL import Image

def encode_image(image_path, secret_message, output_path):
    # 画像を開く
    image = Image.open(image_path)
    encoded_image = image.copy()

    # メッセージをバイナリに変換
    binary_message = ''.join(format(ord(char), '08b') for char in secret_message) + '11111111'  # 終了ビット
    data_index = 0

    # 画像のピクセルを走査
    for y in range(encoded_image.height):
        for x in range(encoded_image.width):
            pixel = list(encoded_image.getpixel((x, y)))
            for i in range(3):  # RGBの各成分
                if data_index < len(binary_message):
                    pixel[i] = (pixel[i] & ~1) | int(binary_message[data_index])  # 最下位ビットを変更
                    data_index += 1
            encoded_image.putpixel((x, y), tuple(pixel))
            if data_index >= len(binary_message):
                break
        if data_index >= len(binary_message):
            break

    encoded_image.save(output_path)

# 使用例
input_img_path = "画像のパス"
input_message = "埋め込むメッセージ"
output_img_path = "出力後のパス"
encode_image(input_img_path, input_message, output_img_path)

実行するとメッセージを埋め込んだ画像が生成されます。

元の画像と比較すると

download


差分はほとんどわからないですね!!


画像からメッセージを取り出すコードサンプル

from PIL import Image

# バイナリメッセージを8ビットごとに分割して文字に変換
def make_message(binary_message):
    message = ''
    for i in range(0, len(binary_message), 8):
        byte = binary_message[i:i+8]
        if byte == '11111111':  # 終了ビットを検出
            break
        message += chr(int(byte, 2))
    return message

def decode_image(image_path):
    image = Image.open(image_path)
    binary_message = ''

    # 画像のピクセルを走査
    for y in range(image.height):
        for x in range(image.width):
            pixel = image.getpixel((x, y))
            for i in range(3):  # RGBの各成分
                binary_message += str(pixel[i] & 1)  # 最下位ビットを取得

    return make_message(binary_message)

# 使用例
decoded_message = decode_image('output_image.png')
print("Decoded message:", decoded_message)
Decoded message: Hello Otupy

メッセージが復元されました。




最後に

こちらの画像にはメッセージを埋め込んでいるので
ダウンロードして解読してみてくださいね

bbbb




今回はステガノグラフィーをご紹介しました
画像などに隠しメッセージを残せるので

暗号のように秘匿したいやりとりで
使うこともできたりして
なかなか面白い技術です。

いろいろ遊んでみてみてくださいね
それでは