Функция PSNR добавлена в gui

добавлена шкала заполнения текстом
This commit is contained in:
Likaon
2026-05-26 22:26:35 +03:00
parent 336b10a6a7
commit a8141e3e7f
2 changed files with 317 additions and 48 deletions

3
.gitignore vendored
View File

@@ -29,4 +29,5 @@ test_*.png
*.egg-info/
*.egg
build/
dist/
dist/
dct_smooth.png

View File

@@ -13,7 +13,7 @@ sys.path.insert(0, os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))))
from core.lsb import encode_lsb, decode_lsb
from core.dct import encode_dct, decode_dct
from core.utils import calculate_capacity
from core.utils import calculate_capacity, calculate_psnr, text_to_bits
class StegoGUI:
@@ -22,7 +22,7 @@ class StegoGUI:
def __init__(self, root):
self.root = root
self.root.title("Stego App - Стеганографическое приложение")
self.root.geometry("800x700")
self.root.geometry("850x750")
self.root.resizable(True, True)
# Переменные
@@ -32,6 +32,10 @@ class StegoGUI:
self.method_encode = tk.StringVar(value="lsb")
self.method_decode = tk.StringVar(value="lsb")
# Переменные для PSNR
self.psnr_image1_path = tk.StringVar()
self.psnr_image2_path = tk.StringVar()
self.setup_ui()
def setup_ui(self):
@@ -50,6 +54,11 @@ class StegoGUI:
notebook.add(self.decode_frame, text="Извлечь сообщение")
self.setup_decode_tab()
# Вкладка "Сравнить PSNR"
self.psnr_frame = ttk.Frame(notebook)
notebook.add(self.psnr_frame, text="Сравнить PSNR")
self.setup_psnr_tab()
# Вкладка "О программе"
about_frame = ttk.Frame(notebook)
notebook.add(about_frame, text="О программе")
@@ -61,8 +70,8 @@ class StegoGUI:
# Метод
ttk.Label(self.encode_frame, text="Метод стеганографии:").grid(row=row, column=0, sticky='w', padx=5, pady=5)
ttk.Radiobutton(self.encode_frame, text="LSB (рекомендуется)", variable=self.method_encode, value="lsb").grid(row=row, column=1, padx=5, sticky='w')
ttk.Radiobutton(self.encode_frame, text="DCT (для гладких/одноцветных изображений)", variable=self.method_encode, value="dct").grid(row=row, column=2, padx=5, sticky='w')
ttk.Radiobutton(self.encode_frame, text="LSB (рекомендуется)", variable=self.method_encode, value="lsb", command=self.update_max_chars).grid(row=row, column=1, padx=5, sticky='w')
ttk.Radiobutton(self.encode_frame, text="DCT (для гладких изображений)", variable=self.method_encode, value="dct", command=self.update_max_chars).grid(row=row, column=2, padx=5, sticky='w')
row += 1
# Разделитель
@@ -87,10 +96,16 @@ class StegoGUI:
ttk.Separator(self.encode_frame, orient='horizontal').grid(row=row, column=0, columnspan=4, sticky='ew', padx=5, pady=5)
row += 1
# Счётчик символов
self.char_counter_label = ttk.Label(self.encode_frame, text="", foreground="gray")
self.char_counter_label.grid(row=row, column=1, columnspan=2, sticky='w', padx=5)
row += 1
# Сообщение
ttk.Label(self.encode_frame, text="Сообщение для сокрытия:").grid(row=row, column=0, sticky='nw', padx=5, pady=5)
self.message_text = tk.Text(self.encode_frame, height=8, width=65, wrap=tk.WORD)
self.message_text.grid(row=row, column=1, columnspan=3, padx=5, pady=5, sticky='ew')
self.message_text.bind('<KeyRelease>', self.update_char_counter)
row += 1
# Кнопка очистки сообщения
@@ -101,7 +116,7 @@ class StegoGUI:
ttk.Separator(self.encode_frame, orient='horizontal').grid(row=row, column=0, columnspan=4, sticky='ew', padx=5, pady=5)
row += 1
# Вместимость
# Вместимость в байтах
self.capacity_label = ttk.Label(self.encode_frame, text="", foreground="gray")
self.capacity_label.grid(row=row, column=1, columnspan=2, sticky='w', padx=5)
row += 1
@@ -119,16 +134,16 @@ class StegoGUI:
self.status_label.grid(row=row, column=0, columnspan=4, pady=5)
# Привязка событий
self.encode_image_path.trace('w', lambda *args: self.update_capacity())
self.encode_image_path.trace('w', lambda *args: (self.update_capacity(), self.update_max_chars()))
def setup_decode_tab(self):
"""Вкладка декодирования"""
row = 0
# Метод
ttk.Label(self.decode_frame, text="Метод:").grid(row=row, column=0, sticky='w', padx=5, pady=5)
ttk.Label(self.decode_frame, text="Метод стеганографии:").grid(row=row, column=0, sticky='w', padx=5, pady=5)
ttk.Radiobutton(self.decode_frame, text="LSB (рекомендуется)", variable=self.method_decode, value="lsb").grid(row=row, column=1, padx=5, sticky='w')
ttk.Radiobutton(self.decode_frame, text="DCT (для гладких/одноцветных изображений)", variable=self.method_decode, value="dct").grid(row=row, column=2, padx=5, sticky='w')
ttk.Radiobutton(self.decode_frame, text="DCT (для гладких изображений)", variable=self.method_decode, value="dct").grid(row=row, column=2, padx=5, sticky='w')
row += 1
# Разделитель
@@ -137,8 +152,7 @@ class StegoGUI:
# Изображение
ttk.Label(self.decode_frame, text="Изображение со скрытым сообщением:").grid(row=row, column=0, sticky='w', padx=5, pady=5)
self.decode_image_entry = ttk.Entry(self.decode_frame, textvariable=self.decode_image_path, width=55)
self.decode_image_entry.grid(row=row, column=1, columnspan=2, padx=5, sticky='ew')
ttk.Entry(self.decode_frame, textvariable=self.decode_image_path, width=55).grid(row=row, column=1, columnspan=2, padx=5, sticky='ew')
ttk.Button(self.decode_frame, text="Обзор...", command=self.select_decode_image).grid(row=row, column=3, padx=5)
row += 1
@@ -176,30 +190,64 @@ class StegoGUI:
self.decoded_message = ""
def setup_psnr_tab(self):
"""Вкладка сравнения PSNR"""
row = 0
ttk.Label(self.psnr_frame, text="Сравнение двух изображений (PSNR)", font=("Arial", 12, "bold")).grid(row=row, column=0, columnspan=4, pady=10)
row += 1
ttk.Separator(self.psnr_frame, orient='horizontal').grid(row=row, column=0, columnspan=4, sticky='ew', padx=5, pady=5)
row += 1
# Первое изображение
ttk.Label(self.psnr_frame, text="Оригинальное изображение:").grid(row=row, column=0, sticky='w', padx=5, pady=5)
ttk.Entry(self.psnr_frame, textvariable=self.psnr_image1_path, width=55).grid(row=row, column=1, columnspan=2, padx=5, sticky='ew')
ttk.Button(self.psnr_frame, text="Обзор...", command=self.select_psnr_image1).grid(row=row, column=3, padx=5)
row += 1
# Второе изображение
ttk.Label(self.psnr_frame, text="Изменённое изображение:").grid(row=row, column=0, sticky='w', padx=5, pady=5)
ttk.Entry(self.psnr_frame, textvariable=self.psnr_image2_path, width=55).grid(row=row, column=1, columnspan=2, padx=5, sticky='ew')
ttk.Button(self.psnr_frame, text="Обзор...", command=self.select_psnr_image2).grid(row=row, column=3, padx=5)
row += 1
ttk.Separator(self.psnr_frame, orient='horizontal').grid(row=row, column=0, columnspan=4, sticky='ew', padx=5, pady=10)
row += 1
# Кнопка расчёта
self.psnr_btn = ttk.Button(self.psnr_frame, text="Рассчитать PSNR", command=self.calculate_psnr)
self.psnr_btn.grid(row=row, column=1, columnspan=2, pady=10)
row += 1
# Результат
ttk.Label(self.psnr_frame, text="Результат:", font=("Arial", 10, "bold")).grid(row=row, column=0, sticky='w', padx=5, pady=5)
row += 1
self.psnr_result_text = tk.Text(self.psnr_frame, height=8, width=65, wrap=tk.WORD)
self.psnr_result_text.grid(row=row, column=0, columnspan=4, padx=5, pady=5, sticky='ew')
self.psnr_result_text.config(state='disabled')
def setup_about_tab(self, frame):
"""Вкладка 'О программе'"""
# Основная информация
info_frame = ttk.Frame(frame)
info_frame.pack(pady=20)
ttk.Label(info_frame, text="Stego App", font=("Arial", 16, "bold")).pack(pady=5)
ttk.Label(info_frame, text="Стеганографическое приложение", font=("Arial", 10)).pack(pady=2)
ttk.Label(info_frame, text="").pack(pady=5)
ttk.Label(info_frame, text="Курсовая работа", font=("Arial", 10, "bold")).pack(pady=2)
ttk.Label(info_frame, text="Петров Игорь ИУ10-24").pack()
ttk.Label(info_frame, text="").pack(pady=5)
# Год
ttk.Label(info_frame, text="2026", font=("Arial", 10, "italic")).pack(pady=5)
# Разделитель
ttk.Separator(frame, orient='horizontal').pack(fill='x', padx=20, pady=10)
# Техническая информация
tech_frame = ttk.Frame(frame)
tech_frame.pack(pady=10)
ttk.Label(tech_frame, text="Методы стеганографии:", font=("Arial", 10, "bold")).pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text=" • LSB (Least Significant Bit) - сокрытие в последних битах пикселей").pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text=" • LSB (Least Significant Bit) - сокрытие в младших битах пикселей").pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text=" Работает с любыми изображениями, высокая вместимость").pack(anchor='w', padx=20)
ttk.Label(tech_frame, text="").pack()
ttk.Label(tech_frame, text=" • DCT (Discrete Cosine Transform) - сокрытие в частотной области").pack(anchor='w')
@@ -210,9 +258,14 @@ class StegoGUI:
ttk.Label(tech_frame, text=" • PNG, BMP, JPG, JPEG").pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text="").pack()
ttk.Label(tech_frame, text="Рекомендации:", font=("Arial", 10, "bold")).pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text="Для сохранения результата используйте PNG").pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text=" • LSB - универсальный метод, рекомендуется по умолчанию").pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text="Метрика качества:", font=("Arial", 10, "bold")).pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text="PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio)").pack(anchor='w')
ttk.Label(tech_frame, text=" > 40 dB — отличное качество").pack(anchor='w', padx=20)
ttk.Label(tech_frame, text=" 30-40 dB — хорошее качество").pack(anchor='w', padx=20)
ttk.Label(tech_frame, text=" 20-30 dB — заметные искажения").pack(anchor='w', padx=20)
ttk.Label(tech_frame, text=" < 20 dB — сильные искажения").pack(anchor='w', padx=20)
# ==================== Функции для вкладки "Кодирование" ====================
def select_encode_image(self):
"""Выбор изображения для кодирования"""
@@ -233,24 +286,10 @@ class StegoGUI:
if filename:
self.encode_output_path.set(filename)
def select_decode_image(self):
"""Выбор изображения для декодирования"""
filename = filedialog.askopenfilename(
title="Выберите изображение со скрытым сообщением",
filetypes=[("Изображения", "*.png *.bmp *.jpg *.jpeg"), ("Все файлы", "*.*")]
)
if filename:
self.decode_image_path.set(filename)
def clear_message(self):
"""Очистка поля сообщения"""
self.message_text.delete("1.0", tk.END)
def clear_result(self):
"""Очистка поля результата"""
self.result_text.delete("1.0", tk.END)
self.decoded_message = ""
self.save_btn.config(state='disabled')
self.update_char_counter()
def update_capacity(self):
"""Обновление информации о вместимости"""
@@ -265,6 +304,89 @@ class StegoGUI:
else:
self.capacity_label.config(text="")
def calculate_max_chars(self):
"""
Рассчитывает максимальное количество символов для текущего изображения и метода
Возвращает кортеж (max_bytes, max_chars)
"""
image_path = self.encode_image_path.get()
method = self.method_encode.get()
if not image_path or not os.path.exists(image_path):
return 0, 0
try:
from PIL import Image
if method == 'lsb':
# LSB: 3 бита на пиксель, переводим в байты
capacity_bytes = calculate_capacity(image_path)
# Вычитаем 4 байта на длину сообщения
max_bytes = max(0, capacity_bytes - 4)
# Примерное количество символов (UTF-8, русские символы ~2 байта)
max_chars = max_bytes // 2 # Осторожная оценка
return max_bytes, max_chars
else: # dct
img = Image.open(image_path)
w, h = img.size
if w % 8 != 0 or h % 8 != 0:
return 0, 0
# DCT: 39 бит на блок RGB, 3 канала
blocks_per_row = w // 8
blocks_per_col = h // 8
total_blocks = blocks_per_row * blocks_per_col
max_bits = total_blocks * 39
max_bytes = max_bits // 8
# Вычитаем 4 байта на длину сообщения
max_bytes = max(0, max_bytes - 4)
max_chars = max_bytes // 2
return max_bytes, max_chars
except Exception as e:
print(f"Ошибка расчёта: {e}")
return 0, 0
def update_max_chars(self):
"""Обновляет отображение максимального количества символов"""
max_bytes, max_chars = self.calculate_max_chars()
if max_chars > 0:
self.char_counter_label.config(
text=f"📝 Максимум: ~{max_chars} символов (~{max_bytes} байт)",
foreground="green"
)
else:
self.char_counter_label.config(
text="⚠️ Выберите изображение (для DCT размер должен быть кратен 8)",
foreground="orange"
)
self.update_char_counter()
return max_chars
def update_char_counter(self, event=None):
"""Обновляет счётчик введённых символов"""
message = self.message_text.get("1.0", tk.END).strip()
current_bytes = len(message.encode('utf-8'))
current_chars = len(message)
max_bytes, max_chars = self.calculate_max_chars()
if max_chars > 0:
if current_bytes > max_bytes:
self.char_counter_label.config(
text=f"⚠️ ПРЕВЫШЕНИЕ: {current_chars} символов ({current_bytes} байт) > {max_bytes} байт",
foreground="red"
)
else:
percent = (current_bytes / max_bytes) * 100
self.char_counter_label.config(
text=f"📝 Введено: {current_chars} символов ({current_bytes} байт) / {max_bytes} байт ({percent:.0f}%)",
foreground="green" if percent < 80 else "orange"
)
def check_image_for_dct(self, image_path):
"""Проверка изображения для DCT метода"""
try:
@@ -273,13 +395,10 @@ class StegoGUI:
img = Image.open(image_path)
w, h = img.size
# Проверка размеров
if w % 8 != 0 or h % 8 != 0:
return False, f"Размеры изображения ({w}x{h}) должны быть кратны 8 для DCT метода"
# Проверка "гладкости" изображения
stat = ImageStat.Stat(img)
# Если стандартное отклонение цветов большое (>50) — изображение пёстрое
if max(stat.stddev) > 50:
return False, "Изображение содержит много деталей/цветов.\nDCT рекомендуется только для гладких/однотонных изображений.\nИспользуйте LSB метод."
@@ -304,16 +423,27 @@ class StegoGUI:
messagebox.showerror("Ошибка", "Введите сообщение для сокрытия")
return
# Проверка для DCT
# Проверка превышения лимита
max_bytes, _ = self.calculate_max_chars()
msg_bytes = len(message.encode('utf-8'))
if msg_bytes > max_bytes:
response = messagebox.askyesno(
"Превышение лимита",
f"Сообщение ({msg_bytes} байт) превышает максимальную вместимость ({max_bytes} байт).\n"
f"Часть сообщения будет обрезана.\n\n"
f"Продолжить?"
)
if not response:
return
if method == 'dct':
is_ok, error_msg = self.check_image_for_dct(image)
if not is_ok:
messagebox.showerror("Ошибка", error_msg)
return
# Запускаем в отдельном потоке
self.encode_btn.config(state='disabled')
self.encode_progress.grid(row=11, column=1, columnspan=2, sticky='ew', padx=5, pady=5)
self.encode_progress.grid(row=15, column=1, columnspan=2, sticky='ew', padx=5, pady=5)
self.encode_progress.start()
self.status_label.config(text="⏳ Кодирование... Пожалуйста, подождите", foreground="blue")
@@ -329,11 +459,11 @@ class StegoGUI:
else:
success = encode_dct(image, message, output)
self.root.after(0, self._encode_done, success, None)
self.root.after(0, self._encode_done, success, None, image, output)
except Exception as e:
self.root.after(0, self._encode_done, False, str(e))
self.root.after(0, self._encode_done, False, str(e), image, output)
def _encode_done(self, success, error=None):
def _encode_done(self, success, error=None, original=None, modified=None):
"""Завершение кодирования"""
self.encode_progress.stop()
self.encode_progress.grid_forget()
@@ -341,12 +471,38 @@ class StegoGUI:
if success:
self.status_label.config(text="✅ Кодирование успешно завершено!", foreground="green")
messagebox.showinfo("Успех", f"✅ Сообщение успешно скрыто в изображении!\n\nСохранено: {self.encode_output_path.get()}")
if original and modified:
result = messagebox.askyesno(
"Успех",
f"Сообщение успешно скрыто в изображении!\n\n"
f"Сохранено: {modified}\n\n"
"Рассчитать PSNR (качество изображения)?"
)
if result:
self.calculate_psnr_pair(original, modified)
else:
error_msg = error or "Неизвестная ошибка"
self.status_label.config(text=f"❌ Ошибка кодирования", foreground="red")
messagebox.showerror("Ошибка", f"Не удалось скрыть сообщение:\n{error_msg}")
# ==================== Функции для вкладки "Декодирование" ====================
def select_decode_image(self):
"""Выбор изображения для декодирования"""
filename = filedialog.askopenfilename(
title="Выберите изображение со скрытым сообщением",
filetypes=[("Изображения", "*.png *.bmp *.jpg *.jpeg"), ("Все файлы", "*.*")]
)
if filename:
self.decode_image_path.set(filename)
def clear_result(self):
"""Очистка поля результата"""
self.result_text.delete("1.0", tk.END)
self.decoded_message = ""
self.save_btn.config(state='disabled')
def do_decode(self):
"""Выполнение декодирования"""
image = self.decode_image_path.get()
@@ -356,9 +512,8 @@ class StegoGUI:
messagebox.showerror("Ошибка", "Выберите изображение")
return
# Запускаем в отдельном потоке
self.decode_btn.config(state='disabled')
self.decode_progress.grid(row=2, column=1, columnspan=2, sticky='ew', padx=5, pady=5)
self.decode_progress.grid(row=3, column=1, columnspan=2, sticky='ew', padx=5, pady=5)
self.decode_progress.start()
self.decode_status.config(text="⏳ Декодирование... Пожалуйста, подождите", foreground="blue")
@@ -414,6 +569,119 @@ class StegoGUI:
messagebox.showinfo("Успех", f"✅ Сообщение сохранено в:\n{filename}")
except Exception as e:
messagebox.showerror("Ошибка", f"Не удалось сохранить файл:\n{e}")
# ==================== Функции для вкладки "PSNR" ====================
def select_psnr_image1(self):
"""Выбор первого изображения для PSNR"""
filename = filedialog.askopenfilename(
title="Выберите оригинальное изображение",
filetypes=[("Изображения", "*.png *.bmp *.jpg *.jpeg"), ("Все файлы", "*.*")]
)
if filename:
self.psnr_image1_path.set(filename)
def select_psnr_image2(self):
"""Выбор второго изображения для PSNR"""
filename = filedialog.askopenfilename(
title="Выберите изменённое изображение",
filetypes=[("Изображения", "*.png *.bmp *.jpg *.jpeg"), ("Все файлы", "*.*")]
)
if filename:
self.psnr_image2_path.set(filename)
def calculate_psnr(self):
"""Расчёт PSNR между двумя выбранными изображениями"""
img1 = self.psnr_image1_path.get()
img2 = self.psnr_image2_path.get()
if not img1 or not img2:
messagebox.showerror("Ошибка", "Выберите оба изображения")
return
self.psnr_btn.config(state='disabled')
self.psnr_result_text.config(state='normal')
self.psnr_result_text.delete("1.0", tk.END)
self.psnr_result_text.insert("1.0", "⏳ Расчёт PSNR... Пожалуйста, подождите")
self.psnr_result_text.config(state='disabled')
thread = threading.Thread(target=self._calculate_psnr, args=(img1, img2))
thread.daemon = True
thread.start()
def _calculate_psnr(self, img1_path, img2_path):
"""Фоновый расчёт PSNR"""
try:
psnr = calculate_psnr(img1_path, img2_path)
if psnr == float('inf'):
quality = "Идеальное (изображения идентичны)"
color = "green"
elif psnr > 40:
quality = "Отличное (изменения практически незаметны)"
color = "green"
elif psnr > 30:
quality = "Хорошее"
color = "blue"
elif psnr > 20:
quality = "Заметные искажения"
color = "orange"
else:
quality = "Сильные искажения"
color = "red"
result = f"PSNR: {psnr:.2f} dB\n\n"
result += f"Оценка качества: {quality}\n\n"
result += "Шкала PSNR:\n"
result += " > 40 dB — отличное качество\n"
result += " 30-40 dB — хорошее качество\n"
result += " 20-30 dB — заметные искажения\n"
result += " < 20 dB — сильные искажения\n\n"
result += f"Оригинал: {img1_path}\n"
result += f"Изменённое: {img2_path}"
self.root.after(0, self._psnr_done, result, True, color)
except Exception as e:
self.root.after(0, self._psnr_done, f"Ошибка при расчёте PSNR:\n{str(e)}", False, "red")
def _psnr_done(self, result, success, color="black"):
"""Завершение расчёта PSNR"""
self.psnr_btn.config(state='normal')
self.psnr_result_text.config(state='normal')
self.psnr_result_text.delete("1.0", tk.END)
self.psnr_result_text.insert("1.0", result)
if success and "PSNR:" in result:
self.psnr_result_text.tag_configure("psnr", foreground=color, font=("Arial", 12, "bold"))
self.psnr_result_text.tag_add("psnr", "1.0", "1.0 lineend")
self.psnr_result_text.config(state='disabled')
def calculate_psnr_pair(self, original, modified):
"""Расчёт PSNR для пары изображений (вызывается после кодирования)"""
try:
psnr = calculate_psnr(original, modified)
if psnr == float('inf'):
quality = "Идеальное (изображения идентичны)"
elif psnr > 40:
quality = "Отличное (изменения практически незаметны)"
elif psnr > 30:
quality = "Хорошее"
elif psnr > 20:
quality = "Заметные искажения"
else:
quality = "Сильные искажения"
messagebox.showinfo(
"PSNR - Качество изображения",
f"PSNR: {psnr:.2f} dB\n\n"
f"Оценка качества: {quality}\n\n"
f"PSNR показывает, насколько сильно изменилось изображение\n"
f"после внедрения сообщения. Чем выше значение, тем лучше."
)
except Exception as e:
messagebox.showerror("Ошибка", f"Не удалось рассчитать PSNR:\n{e}")
def main():