Python を使用した簡単な画像暗号化ツールの構築-Python チュートリアル-php.cn

今日は、画像処理と基本的な暗号化技術を組み合わせたエキサイティングなプロジェクトに取り組んでいきます。シンプルかつ効果的な方法を使用して画像を暗号化および復号化できる Python プログラムを検討します。段階的に見ていきましょう!

前提条件

この手順を進めるには、次のものが必要です:

Python プログラミングの基礎知識
Python がコンピューターにインストールされています。
画像処理に使用される Python イメージングライブラリである Pillow ライブラリ。インストールするには pip install ピローを使用します。
Tkinter は、グラフィカルユーザーインターフェイス (GUI) の構築に使用される Python ライブラリです。インストールするには pip install tk を使用します。

このプログラムは何をするのですか?

このプログラムは、ユーザーが次のことをできるようにするグラフィカルユーザーインターフェイス (GUI) を作成します。

画像ファイルを選択
出力場所を選択してください
シードキーを入力してください
画像を暗号化または復号化します

暗号化プロセスでは、シードキーに基づいて画像のピクセルがシャッフルされ、画像が認識できなくなります。復号化プロセスではこれを逆に行い、元のイメージを復元します。

コードの説明

必要なライブラリのインポート

import os
from tkinter import Tk, Button, Label, Entry, filedialog, messagebox
from PIL import Image
import random

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os は、オペレーティングシステムと対話する機能を提供します。
tkinter は、ボタン、ラベル、入力フィールドなどの GUI 要素を提供します。
PIL (Pillow) を使用すると、画像を開いたり、操作したり、保存したりできます。
ランダムは、シードを使用して、決定論的な方法でピクセルをシャッフルするのに役立ちます。

シードランダムジェネレータ関数

def get_seeded_random(seed):
    """Returns a seeded random generator."""
    return random.Random(seed)

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get_seeded_random 関数は、同じシード値が与えられた場合に毎回同じ方法で項目をシャッフルできるランダムオブジェクトを返します。

これは、画像の暗号化と復号化を一貫して行うための鍵となります。

画像の暗号化

def encrypt_image(input_image_path, output_image_path, seed):
    """Encrypts the image by manipulating pixel values."""
    image = Image.open(input_image_path)
    width, height = image.size
    # Get pixel data as a list
    pixels = list(image.getdata())
    random_gen = get_seeded_random(seed)

    # Create a list of pixel indices
    indices = list(range(len(pixels)))
    # Shuffle the indices using the seeded random generator
    random_gen.shuffle(indices)

    # Reorder pixels based on shuffled indices
    encrypted_pixels = [pixels[i] for i in indices]

    # Create new image
    encrypted_image = Image.new(image.mode, (width, height))
    # Apply encrypted pixels to the new image
    encrypted_image.putdata(encrypted_pixels)
    # Save the encrypted image
    encrypted_image.save(output_image_path)
    return True

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この encrypt_image 関数内:

画像をロードし、そのピクセルデータを抽出します。
復号化時に同じシャッフル順序が維持されるように、シードされたランダムジェネレーターを使用してピクセル順序がシャッフルされます。
シャッフルされたピクセル値を使用して新しい画像を作成し、暗号化された画像として保存します。

画像の復号化

def decrypt_image(input_image_path, output_image_path, seed):
    """Decrypts the image by reversing the encryption process."""
    image = Image.open(input_image_path)
    width, height = image.size
    # Get encrypted pixel data as a list
    encrypted_pixels = list(image.getdata())
    random_gen = get_seeded_random(seed)

    # Create a new list to hold pixel indices in their original order
    indices = list(range(len(encrypted_pixels)))
    # Shuffle the indices again to get the original order
    random_gen.shuffle(indices)

    # Create a new image to hold the decrypted data
    decrypted_pixels = [None] * len(encrypted_pixels)

    # Restore original pixels using the shuffled indices
    for original_index, shuffled_index in enumerate(indices):
        decrypted_pixels[shuffled_index] = encrypted_pixels[original_index]

    # Save the decrypted image
    decrypted_image = Image.new(image.mode, (width, height))
    decrypted_image.putdata(decrypted_pixels)
    decrypted_image.save(output_image_path)
    return True

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この decrypt_image 関数は、暗号化プロセスを逆に行うことで機能します。それ:

暗号化されたイメージをロードします。
同じランダムシードを使用して、ピクセルを元の順序に再シャッフルします。
復号化されたピクセルを使用して新しい画像を作成し、保存します。

ファイル選択機能

def select_input_image():
    """Opens a file dialog to select an input image."""
    input_image_path = filedialog.askopenfilename(title="Select Image")
    input_image_label.config(text=input_image_path)

def select_output_image():
    """Opens a file dialog to select an output image path."""
    output_image_path = filedialog.asksaveasfilename(defaultextension=".png", filetypes=[("PNG files", "*.png"),("JPEG files", "*.jpg;*.jpeg"),("All files", "*.*")], title="Save Encrypted/Decrypted Image")

    output_image_label.config(text=output_image_path)

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select_input_image 関数を使用すると、ユーザーはファイルダイアログを使用して暗号化または復号化する画像を選択できます。

選択した画像パスが GUI に表示されます。

同様に、select_output_image 関数を使用すると、ユーザーは出力画像の保存場所を選択できます。

暗号化および復号化ボタンの機能

def encrypt():
    input_image_path = input_image_label.cget("text")
    output_image_path = output_image_label.cget("text")
    seed = seed_entry.get()

    if not input_image_path or not output_image_path:
        messagebox.showerror("Error", "Please select input and output images.")
        return

    if encrypt_image(input_image_path, output_image_path, seed):
        messagebox.showinfo("Success", "Image encrypted successfully!")

def decrypt():
    input_image_path = input_image_label.cget("text")
    output_image_path = output_image_label.cget("text")
    seed = seed_entry.get()

    if not input_image_path or not output_image_path:
        messagebox.showerror("Error", "Please select input and output images.")
        return

    if decrypt_image(input_image_path, output_image_path, seed):
        messagebox.showinfo("Success", "Image decrypted successfully!")

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暗号化関数と復号化関数:

選択されたファイルパスとユーザーが入力したシード値を取得します。
続行する前に、ユーザーが入力イメージパスと出力イメージパスの両方を選択していることを確認します。
それぞれの encrypt_image() または decrypt_image() 関数を呼び出し、完了すると成功メッセージを表示します。

GUIの作成

root = Tk()
root.title("Image Encryption Tool")

# Create and place widgets
Label(root, text="Select Image to Encrypt/Decrypt:").pack(pady=5)
input_image_label = Label(root, text="No image selected")
input_image_label.pack(pady=5)

Button(root, text="Browse", command=select_input_image).pack(pady=5)

Label(root, text="Output Image Path:").pack(pady=5)
output_image_label = Label(root, text="No output path selected")
output_image_label.pack(pady=5)

Button(root, text="Save As", command=select_output_image).pack(pady=5)

Label(root, text="Enter Seed Key:").pack(pady=5)
seed_entry = Entry(root)
seed_entry.pack(pady=5)

Button(root, text="Encrypt Image", command=encrypt).pack(pady=5)
Button(root, text="Decrypt Image", command=decrypt).pack(pady=5)

root.mainloop()

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ラベル、ボタン、テキスト入力フィールドは、pack() を使用して配置されます。

root.mainloop 関数はウィンドウを開いたままにし、ユーザー入力に応答します。