Qt5 信息隐藏之猫脸变换(Arnold)过程动画演示

猫脸变换原理

Arnold概述
Arnold变换（又称猫脸变换）可以对图像进行置乱，使得原本有意义的图像变成一张无意义的图像。通常一次Arnold变换达不到理想效果，需要对图像进行连续多次的变换。
Arnold变换具有周期性，即对图像连续进行Arnold变换，最终又能得到原图像。变换的周期和图像的尺寸有关。当图像是一张方形的图像时，Arnold变换存在逆变换。经过N次Arnold变换后的数据可以通过N次逆变换恢复数据。

猫脸变换矩阵运算公式

转化为多项式

正向变换核心代码

猫脸变换逆变换矩阵运算公式


转化为多项式

逆向变换核心代码

程序运行(两种还原方式)

1.由逆变换还原图片

正变换7次后,由逆变换7次(与正变换次数相同),还原出原图片
2.由正向变换达到周期数次后还原出原图片
原图像进行384次(图片尺寸是512*512的,变换周期是384,查表得到的,不知道怎么由尺寸计算得到,哈哈) 正变换后,还原出原图片

项目构成

需要在运行目录下添加tutu.jpg文件,也就是用来进行猫脸变换的原图片

源代码

mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H#include <QMainWindow>
#include <QImage>
#include <QPixmap>
#include <qDebug>
#include <QUrl>
#include <QRgb>
#include <QColor>
#include <QTime>namespace Ui {
class MainWindow;
}class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECTpublic:explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);void changetonext();//继续一次变换void changetobefore();//进行一次逆变换int modN(int num,int N);~MainWindow();private slots:void on_btn_changetonext_clicked();void on_ptn_changetobefore_clicked();void on_pushButton_clicked();private:QImage srcimg;QImage oldimg;QImage newimg;int currentchangetime;//现实当前加密按钮点击数-解密按钮点击数QString addr;//图像地址QPixmap pixmap;int circle;//Arnold变换周期Ui::MainWindow *ui;
};#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :QMainWindow(parent),ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);circle=384;//Arnold变换周期,根据图片大小得到的,我是看了百度上的表,512的长和宽变换周期是384currentchangetime=0;ui->label->setText(QString::number(currentchangetime));this->addr="tutu.jpg";//this->addr="184.png";//原始图片,迭代时的旧新图片srcimg.load(addr);oldimg=srcimg;newimg=srcimg;//统一图片大小srcimg=srcimg.scaled(ui->lbl_show->width(),ui->lbl_show->height());oldimg=oldimg.scaled(ui->lbl_show->width(),ui->lbl_show->height());newimg=newimg.scaled(ui->lbl_show->width(),ui->lbl_show->height());ui->lbl_show->setPixmap(QPixmap::fromImage(newimg));}void MainWindow::changetonext()//进行一次正向变换
{if(currentchangetime==384){newimg=srcimg;oldimg=srcimg;currentchangetime=0;}for(int x=0;x<srcimg.height();x++){for(int y=0;y<srcimg.width();y++){newimg.setPixelColor(MainWindow::modN((x+y),ui->lbl_show->width()),MainWindow::modN((x+2*y),ui->lbl_show->width()),oldimg.pixelColor(x,y));}}currentchangetime++;currentchangetime=currentchangetime%385;ui->label->setText(QString::number(currentchangetime));}void MainWindow::changetobefore()//进行一次逆变换{if(currentchangetime>0){for(int x=0;x<srcimg.height();x++){for(int y=0;y<srcimg.width();y++){newimg.setPixelColor(modN((2*x-y),ui->lbl_show->width()),modN((-x+y),ui->lbl_show->width()),oldimg.pixelColor(x,y));}}currentchangetime--;currentchangetime=currentchangetime%385;ui->label->setText(QString::number(currentchangetime));}}void MainWindow::on_ptn_changetobefore_clicked(){changetobefore();ui->lbl_show->setPixmap(QPixmap::fromImage(newimg));oldimg=newimg;}void MainWindow::on_btn_changetonext_clicked(){MainWindow::changetonext();ui->lbl_show->setPixmap(QPixmap::fromImage(newimg));oldimg=newimg;}int MainWindow::modN(int num,int N){if(num>=0)return num%N;else{int i=0;while(0!=(i-num)%N){i++;}return i;}}void MainWindow::on_pushButton_clicked(){newimg=srcimg;oldimg=srcimg;currentchangetime=0;//动态显示变化周期,for(;currentchangetime<circle;){on_btn_changetonext_clicked();//currenttime会在这里面变化了//停留0.5秒QTime reachtime=QTime::currentTime().addMSecs(50);while(QTime::currentTime()<reachtime){QCoreApplication::processEvents(QEventLoop::AllEvents,100);}ui->progressBar->setValue(currentchangetime);}}MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}

本程序实现了

1.QTime定时显示每张变换中得到的图片
2.置乱图片中的各个点的位置