[CodeProject每日一荐] 藏东西系列:在AVI文件中隐藏信息

这次要在AVI文件中隐藏信息了,AVI文件是一系列的位图.

Steganography IV - Reading and Writing AVI files By Corinna John 
[读视频流]
Windows AVI 库是avifil32.dll中函数的集合. 使用之前先得用 AVIFileInit初始化. AVIFileOpen 打开文件, AVIFileGetStream 取得视频流. 这些函数申请的内存最后都必须释放. AVI文件可以包含四种不同类型的多个流,通常每种类型只有一个流,我们这里只关心视频流.

//Initialize the AVI library
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern void AVIFileInit();

//Open an AVI file
[DllImport("avifil32.dll", PreserveSig=true)]
public static extern int AVIFileOpen(
    ref int ppfile,
    String szFile,
    int uMode,
    int pclsidHandler);

//Get a stream from an open AVI file
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIFileGetStream(
    int pfile,
    out IntPtr ppavi,  
    int fccType,       
    int lParam);

//Release an open AVI stream
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIStreamRelease(IntPtr aviStream);

//Release an ope AVI file
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIFileRelease(int pfile);

//Close the AVI library
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern void AVIFileExit();

private int aviFile = 0;
private IntPtr aviStream;

public void Open(string fileName) {
    AVIFileInit(); //Intitialize AVI library
    
    //Open the file
    int result = AVIFileOpen(
        ref aviFile,
        fileName,
        OF_SHARE_DENY_WRITE, 0);
    
    //Get the video stream
    result = AVIFileGetStream(
        aviFile,
        out aviStream,
        streamtypeVIDEO, 0);
}

读帧之前,我们需要明了我们要读的东西: 第一个帧从哪里开始的?一共有多少帧?图像的高度宽度是多少?AVI库包含以下函数回答我们的上述问题

//Get the start position of a stream
[DllImport("avifil32.dll", PreserveSig=true)]
public static extern int AVIStreamStart(int pavi);

//Get the length of a stream in frames
[DllImport("avifil32.dll", PreserveSig=true)]
public static extern int AVIStreamLength(int pavi);

//Get header information about an open stream
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIStreamInfo(
    int pAVIStream,
    ref AVISTREAMINFO psi,
    int lSize);

调用以上函数我们可以填充位图信息头BITMAPINFOHEADER 结构,然后我们用以下函数来提取帧

//Get a pointer to a GETFRAME object (returns 0 on error)
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIStreamGetFrameOpen(
    IntPtr pAVIStream,
    ref BITMAPINFOHEADER bih);

//Get a pointer to a packed DIB (returns 0 on error)
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIStreamGetFrame(
    int pGetFrameObj,
    int lPos);

//Release the GETFRAME object
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIStreamGetFrameClose(int pGetFrameObj);

准备工作就绪,现在解压帧

//get start position and count of frames
int firstFrame = AVIStreamStart(aviStream.ToInt32());
int countFrames = AVIStreamLength(aviStream.ToInt32());

//get header information            
AVISTREAMINFO streamInfo = new AVISTREAMINFO();
result = AVIStreamInfo(aviStream.ToInt32(), ref streamInfo,
    Marshal.SizeOf(streamInfo));

//construct the expected bitmap header
BITMAPINFOHEADER bih = new BITMAPINFOHEADER();
bih.biBitCount = 24;
bih.biCompression = 0; //BI_RGB;
bih.biHeight = (Int32)streamInfo.rcFrame.bottom;
bih.biWidth = (Int32)streamInfo.rcFrame.right;
bih.biPlanes = 1;
bih.biSize = (UInt32)Marshal.SizeOf(bih);

//prepare to decompress DIBs (device independend bitmaps)
int getFrameObject = AVIStreamGetFrameOpen(aviStream, ref bih);



//Export the frame at the specified position
public void ExportBitmap(int position, String dstFileName){
    //Decompress the frame and return a pointer to the DIB
    int pDib = Avi.AVIStreamGetFrame(getFrameObject, firstFrame + position);

    //Copy the bitmap header into a managed struct
    BITMAPINFOHEADER bih = new BITMAPINFOHEADER();
    bih = (BITMAPINFOHEADER)Marshal.PtrToStructure(new IntPtr(pDib),
        bih.GetType());
    
    //Copy the image
    byte[] bitmapData = new byte[bih.biSizeImage];
    int address = pDib + Marshal.SizeOf(bih);
    for(int offset=0; offset<bitmapData.Length; offset++){
        bitmapData[offset] = Marshal.ReadByte(new IntPtr(address));
        address++;
    }

    //Copy bitmap info
    byte[] bitmapInfo = new byte[Marshal.SizeOf(bih)];
    IntPtr ptr;
    ptr = Marshal.AllocHGlobal(bitmapInfo.Length);
    Marshal.StructureToPtr(bih, ptr, false);
    address = ptr.ToInt32();
    for(int offset=0; offset<bitmapInfo.Length; offset++){
        bitmapInfo[offset] = Marshal.ReadByte(new IntPtr(address));
        address++;
    }

然后保存为位图

    //Create file header
    Avi.BITMAPFILEHEADER bfh = new Avi.BITMAPFILEHEADER();
    bfh.bfType = Avi.BMP_MAGIC_COOKIE;
    //size of file as written to disk

    bfh.bfSize = (Int32)(55 + bih.biSizeImage);
    bfh.bfOffBits = Marshal.SizeOf(bih) + Marshal.SizeOf(bfh);

    //Create or overwrite the destination file
    FileStream fs = new FileStream(dstFileName, System.IO.FileMode.Create);
    BinaryWriter bw = new BinaryWriter(fs);

    //Write header
    bw.Write(bfh.bfType);
    bw.Write(bfh.bfSize);
    bw.Write(bfh.bfReserved1);
    bw.Write(bfh.bfReserved2);
    bw.Write(bfh.bfOffBits);
    //Write bitmap info
    bw.Write(bitmapInfo);
    //Write bitmap data
    bw.Write(bitmapData);
    bw.Close();
    fs.Close();
} //end of ExportBitmap

应用程序会把解出来的位图当作普通位图来隐藏信息,如果载体文件是AVI文件,则提取第一帧到一个临时位图文件,放入一些信息,接下来是第二帧...最后一帧之后则关闭AVI文件,删除临时位图文件,接下来处理下一个载体文件.

[写视频流]
应用程序块打开AVI 载体文件时, 它创建另一个AVI文件来保存新的位图,新的文件大小和帧频率都与原来的一样, 我们不能用 Open() 来创建,而使用AVIFileCreateStream, AVIStreamSetFormat and AVIStreamWrite:

//Create a new stream in an open AVI file
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIFileCreateStream(
    int pfile,
    out IntPtr ppavi, 
    ref AVISTREAMINFO ptr_streaminfo);

//Set the format for a new stream
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIStreamSetFormat(
    IntPtr aviStream, Int32 lPos, 
    ref BITMAPINFOHEADER lpFormat, Int32 cbFormat);

//Write a sample to a stream
[DllImport("avifil32.dll")]
public static extern int AVIStreamWrite(
    IntPtr aviStream, Int32 lStart, Int32 lSamples, 
    IntPtr lpBuffer, Int32 cbBuffer, Int32 dwFlags, 
    Int32 dummy1, Int32 dummy2);

现在创建视频流:

//Create a new video stream
private void CreateStream() {
    //describe the stream to create
    AVISTREAMINFO strhdr = new AVISTREAMINFO();
    strhdr.fccType = this.fccType; //mmioStringToFOURCC("vids", 0)
    strhdr.fccHandler = this.fccHandler; //"Microsoft Video 1"
    strhdr.dwScale = 1;
    strhdr.dwRate = frameRate;
    strhdr.dwSuggestedBufferSize = (UInt32)(height * stride);
    //use highest quality! Compression destroys the hidden message.
    strhdr.dwQuality = 10000;
    strhdr.rcFrame.bottom = (UInt32)height;
    strhdr.rcFrame.right = (UInt32)width;
    strhdr.szName = new UInt16[64];
    
    //create the stream
    int result = AVIFileCreateStream(aviFile, out aviStream, ref strhdr);

    //define the image format
    BITMAPINFOHEADER bi = new BITMAPINFOHEADER();
    bi.biSize      = (UInt32)Marshal.SizeOf(bi);
    bi.biWidth     = (Int32)width;
    bi.biHeight    = (Int32)height;
    bi.biPlanes    = 1;
    bi.biBitCount  = 24;
    bi.biSizeImage = (UInt32)(this.stride * this.height);

    //format the stream
    result = Avi.AVIStreamSetFormat(aviStream, 0, ref bi, Marshal.SizeOf(bi));
}

 写入帧:

//Create an empty AVI file
public void Open(string fileName, UInt32 frameRate) {
    this.frameRate = frameRate;

    Avi.AVIFileInit();
    
    int hr = Avi.AVIFileOpen(
        ref aviFile, fileName, 
        OF_WRITE | OF_CREATE, 0);
}

//Add a sample to the stream - for first sample: create the stream 
public void AddFrame(Bitmap bmp) {
    BitmapData bmpDat = bmp.LockBits(
        new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height),
        ImageLockMode.ReadOnly,PixelFormat.Format24bppRgb);

    //this is the first frame - get size and create a new stream
    if (this.countFrames == 0) {
        this.stride = (UInt32)bmpDat.Stride;
        this.width = bmp.Width;
        this.height = bmp.Height;
        CreateStream(); //a method to create a new video stream
    }

    //add the bitmap to the stream
    int result = AVIStreamWrite(aviStream,
        countFrames, 1, 
        bmpDat.Scan0, //pointer to the beginning of the image data
        (Int32) (stride  * height), 
        0, 0, 0); 

    bmp.UnlockBits(bmpDat);
    this.countFrames ++;
}

[代码中CryptUtility类的改变]
HideOrExtract() 在前面的版本中一次读入所有载体位图,但现在必须改进了,每次加在一个位图,在加载下一个位图前先释放本位图.当前使用的位图(一个简单的位图或者AVI的一帧)保存在BitmapInfo结构中,通过by ref方式传递

public struct BitmapInfo{
    //uncompressed image
    public Bitmap bitmap;
    
    //position of the frame in the AVI stream, -1 for non-avi bitmaps
    public int aviPosition;
    //count of frames in the AVI stream, or 0 for non-avi bitmaps
    public int aviCountFrames;
    
    //path and name of the bitmap file
    //this file will be deleted later, if aviPosition is 0 or greater
    public String sourceFileName;
    //how many bytes will be hidden in this image
    public long messageBytesToHide;

    public void LoadBitmap(String fileName){
        bitmap = new Bitmap(fileName);
        sourceFileName = fileName;
    }
}

MovePixelPosition需移到下一个载体位图时, 首先检查aviPosition. 如果aviPosition < 0, ,则保存位图且释放资源, 如果aviPosition >= 0, 则是AVI的一帧. 不保存为文件而是加到打开的AVI流中. 如果位图是简单位图或AVI的最后一帧, 该方法会移到下一个载体文件. 如果AVI中还有帧,则移到下一帧.

[使用代码]
工程中多了三个类

AviReader打开已有的AVI 文件复制帧到位图

AviWriter创建新的AVI 文件,组合帧到视频流中.

Avi包含函数声明和结构定义.

[注意]
如果安装了VirtualDub,有可能设置为不允许其它程序写AVI的头,导致本程序无法正确运行