JPEG隐写术
如果您想将图像保存为JPEG格式，必须按照JPEG编码过程进行操作。不幸的是，我阅读的大多数文献都没有很好地解释这一过程。完整的过程如下（摘自维基百科摘要和182页规格书）：
- RGB转换为YCbCr（可选），
- 色度通道的子采样（可选），
- 8x8块分割，
- 像素值重新调整中心，
- DCT变换，
- 根据压缩比率/质量进行量化，
- 以Zigzag模式排序系数，以及
- 熵编码；最常用的是霍夫曼编码和游程编码（RLE）。
实际上还涉及到更多的细节，比如标题、部分标记、如何存储DC和AC系数的具体细节等。此外，标准只定义了一些方面，其实现在编解码器之间可能会有所不同，例如子采样算法、量化表和熵编码。尽管如此，大多数软件都遵守通用的JFIF标准，并且可以被各种软件读取。如果你想让你的JPEG文件也能这样做，就需要准备好写数百（甚至一千）行代码来编写编码器。最好借鉴已经在互联网上发布的编码器，而不是自己编写。你可以从libjpeg开始，它是用C语言编写的，并成为许多其他JPEG编解码器的基础，或者使用其C#实现，甚至是受其启发的Java版本。
在一些伪代码中，编码/解码过程可以描述如下。
function saveToJpeg(pixels, fileout) {
// pixels is a 2D or 3D array containing your raw pixel values
// blocks is a list of 2D arrays of size 8x8 each, containing pixel values
blocks = splitBlocks(pixels);
// a list similar to blocks, but for the DCT coefficients
coeffs = dct(blocks);
saveCoefficients(coeffs, fileout);
}
function loadJpeg(filein) {
coeffs = readCoefficients(filein);
blocks = idct(coeffs);
pixels = combineBlocks(blocks);
return pixels;
}
对于隐写术，您需要将其修改如下。
function embedSecretToJpeg(pixels, secret, fileout) {
blocks = splitBlocks(pixels);
coeffs = dct(blocks);
modified_coeffs = embedSecret(coeffs, secret);
saveCoefficients(modified_coeffs, fileout);
}
function extractSecretFromJpeg(filein) {
coeffs = readCoefficients(filein);
secret = extractSecret(coeffs);
return secret;
}
如果您的封面图片已经是jpeg格式，就不需要使用解码器将其转换为像素，然后再传递给编码器嵌入消息。您可以采用以下方法。
function embedSecretToJpeg(pixels, secret, filein, fileout) {
coeffs = readCoefficients(filein);
modified_coeffs = embedSecret(coeffs, secret);
saveCoefficients(modified_coeffs, fileout);
}
就您提出的问题而言，编码器/解码器应该负责处理1、2、3和5，除非您自己写一个。
问题1：通常，您需要使用必要数量的行/列填充图像，以使宽度和高度都可被8整除。在内部，编码器将跟踪填充的行/列，以便解码器在重建后将其丢弃。这些虚拟行/列的像素值选择取决于您，但不建议使用恒定值，因为会导致振铃现象，这与正弦函数是方波傅里叶变换的事实有关。
问题2：虽然您只修改了几个块，但编码过程需要将它们全部转换，以便存储到文件中。
问题3：必须对浮点DCT系数进行量化，因为这是无损存储在文件中的内容。在量化步骤之后，您可以随心所欲地修改它们。
问题4: 没有人会阻止你修改任何系数，但你必须记住每个系数都会影响块中的所有64个像素。直流系数和
低频AC系数引入了最大的失真，因此你可能要远离它们。更具体地说，由于直流系数的存储方式，修改一个系数会将失真传播到所有后续块。
由于大多数高频系数为0，它们可以有效地通过RLE压缩。修改一个0系数可能会将其翻转为1（如果你正在进行基本LSB替换），这会破坏这种有效的压缩。
最后，一些算法将它们的秘密存储在任何非零系数中，并跳过任何0。然而，如果你试图修改一个1，它可能会翻转为0，在提取过程中，你会盲目地跳过读取它。因此，这种算法不会接近任何值为1或0的系数。
问题5：在解码中，您只需将系数与相应的量化表值相乘。例如，DC系数为309.443，量化值为 round(309.443 / 16) = 19。舍入位是损失的部分，在这里不允许您重建309.433。因此，反向操作就是 19 * 16 = 304。
DCT在隐写术中的其他用途
频率变换，如DCT和DWT，可用于在频域中嵌入秘密消息，但不一定要将隐写图像存储为jpeg格式。这个过程是像素 -> DCT -> 系数 -> 修改系数 -> IDCT -> 像素，这就是您发送给接收者的内容。因此，格式的选择在这里很重要。如果您决定将像素保存为jpeg格式，则DCT系数中的秘密消息可能会被jpeg编码的另一层量化所干扰。
