專利名稱：基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入與盲檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與多媒體信息安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入與盲檢測方法。
背景技術(shù)：
近年來，數(shù)字水印技術(shù)作為版權(quán)保護(hù)的有效技術(shù)手段之一，已成為多媒體領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并在信息交流中防止侵權(quán)發(fā)揮著重要的作用。但已有成果絕大部分都是針對靜止圖像、音頻流和視頻流，對于三維模型數(shù)字水印技術(shù)的研究成果較少。1997年，Ohbuchi等首次發(fā)表了關(guān)于三維模型數(shù)字水印技術(shù)的文章，開創(chuàng)了三維模型數(shù)字水印研究的先河。根據(jù)水印檢測過程是否需要原始對象，分為非盲檢測水印技術(shù)與盲檢測水印技術(shù)。目前數(shù)字水印技術(shù)的研究主要集中在非盲檢測水印技術(shù)方面，但由于在實(shí)際檢測實(shí)施上，大多數(shù)不容易或不可能可信地獲得原始數(shù)據(jù)，因而盲檢測水印技術(shù)更具有理論價(jià)值和應(yīng)用前景。同時(shí)，對三維模型數(shù)字水印技術(shù)具有較高的透明性要求，這包括兩個(gè)方面，第一，知覺透明性，即數(shù)字水印的嵌入不會引起三維模型視覺質(zhì)量的明顯改變，人們的感知器官無法感知三維模型的變化；第二，使用透明性，即數(shù)字水印的嵌入不會影響三維模型的正常使用，這在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中尤其重要。已有的三維模型數(shù)字水印嵌入與盲檢測方法包括以下方法:利用圖像水印中將水印加入到像素取值較低位這種思想，構(gòu)造一組對各種變換操作都不變的參數(shù)向量空間，通過修改每個(gè)向量的相對長度嵌入水印。該方法可以較好的抵抗幾何變換和仿射變換，但對于網(wǎng)格重建魯棒性不足。利用頂點(diǎn)曲率尋找最大穩(wěn)定分區(qū)，將水印重復(fù)嵌入到這些分區(qū)中。由于分區(qū)的穩(wěn)定和重復(fù)嵌入保證了對剪切和簡化的一定的魯棒性，但分區(qū)的建立與模型拓?fù)溆嘘P(guān)，故魯棒性不高。把模型轉(zhuǎn)換到球面坐標(biāo)系中，通過修改球面坐標(biāo)的參數(shù)使其大于或小于一個(gè)固定值，再將模型轉(zhuǎn)換回到原幾何空間中。該方法直接對參數(shù)修改，修改的幅度較大，透明性很明顯的不足。對原始模型進(jìn)行規(guī)范化預(yù)處理并建立分區(qū)，然后選擇部分分區(qū)并在同一分區(qū)嵌入同一位水印。該方法在建立分區(qū)時(shí)需要用到模型重心，對剪切不具有魯棒性，而對于同一個(gè)分區(qū)都嵌入同一位水印將導(dǎo)致同一分區(qū)的部分嵌入基元的修改量較大，使其透明性不足。上述方法主要針對三維模型數(shù)字水印的魯棒性，但三維模型對水印的嵌入很敏感，外觀易受改變，甚至?xí)忻黠@的視覺影響，這使得水印易被感知，直接影響到三維模型的視覺效果和應(yīng)用。針對上述問題，為了更好地平衡三維模型數(shù)字水印方法魯棒性與透明性之間的矛盾，有必要提供一種既具有較高魯棒性，又具有較好透明性的基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入與盲檢測方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前三維模型數(shù)字水印嵌入與盲檢測方法對抗常見攻擊如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、頂點(diǎn)亂序、噪聲、簡化、量化存在的魯棒性較弱和對三維模型形狀改變較大導(dǎo)致的透明性較差的問題，本發(fā)明提供了一種基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入與盲檢測方法，該方法不僅能抵抗三維模型常見的攻擊如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、頂點(diǎn)亂序、噪聲、簡化、量化，并且具有較高的魯棒性，同時(shí)能有效降低水印嵌入對三維模型形狀的影響，減少模型誤差，提供較好的透明性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:一種基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入方法，所述方法包括:SI 1、用logistic混沌映射對水印信息進(jìn)行調(diào)制，使水印信息處于混沌狀態(tài)；S12、計(jì)算三維模型每個(gè)頂點(diǎn)Vi的均方根曲率波動值；S13、對頂點(diǎn)按波動值由小到大排序，對排序后的波動值序列根據(jù)水印位數(shù)L和水印嵌入次數(shù)num分成LXnum個(gè)區(qū)間Bi ；S14、對波動值序列進(jìn)行區(qū)間內(nèi)的單位化處理；S15、計(jì)算每個(gè)區(qū)間Bi的波動值平均值Davgi ；S16、通過修改Davgi嵌入水??；S17、通過迭代方法修改每個(gè)區(qū)間Bi中的模型頂點(diǎn)坐標(biāo)，使該區(qū)間波動值均值Davgi滿足為目標(biāo)值Davg' iD作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟Sll具體為:用logistic混沌映射
權(quán)利要求
1.一種基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，所述方法包括: 511、用logistic混沌映射對水印信息進(jìn)行調(diào)制，使水印信息處于混沌狀態(tài)； 512、計(jì)算三維模型每個(gè)頂點(diǎn)Vi的均方根曲率波動值； 513、對頂點(diǎn)按波動值由小到大排序，對排序后的波動值序列根據(jù)水印位數(shù)L和水印嵌入次數(shù)num分成LXnum個(gè)區(qū)間Bi ； 514、對波動值序列進(jìn)行區(qū)間內(nèi)的單位化處理； 515、計(jì)算每個(gè)區(qū)間Bi的波動值平均值Davgi； 516、通過修改Davgi嵌入水印； 517、通過迭代方法修改每個(gè)區(qū)間Bi中的模型頂點(diǎn)坐標(biāo)，使該區(qū)間波動值均值Davgi滿足為目標(biāo)值Davg' i。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述步驟Sll具體為: 用logistic混沌映射
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述步驟S12具體為: S121、計(jì)算三維模型每個(gè)頂點(diǎn)Vi的高斯曲率K和平均曲率H:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述步驟S14具體為: 對波動值序列按照D' v= (Dv-Dmin)/((Dmax-Dmin))進(jìn)行區(qū)間內(nèi)的單位化處理，其中，Dmax、Dmin分別表示該區(qū)間內(nèi)最大和最小的曲率波動值，經(jīng)過單位化后的波動值分布在[O，I]之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述步驟S16中“修改Davgi”具體包括: S161、若嵌入水印為1: S1611、初始化k=l ； S1612、計(jì)算新的波動值均值Davg'(Davgi)15 ； S1613、判斷是否滿足/.λη兄<0.5 + 0，若是，則k=k_ Δ k，返回執(zhí)行步驟S1612，若否，修改結(jié)束，其中占為嵌入水印的強(qiáng)度； S 162、若嵌入水印為O，則 S1621、初始化k=l ； S1622、計(jì)算新的波動值均值Davg'(Davgi)15 ； S1623、判斷是否滿足>0.5+ 9，若是，則k=k+ Δ k，返回執(zhí)行步驟S1622，若否，修改結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述步驟S17具體為: S171、對區(qū)間Bi,計(jì)算該區(qū)間頂點(diǎn)均方根曲率的波動值均值Davgi并與目標(biāo)值Davg'i比較，若Davgi ( Davg ' i,則對區(qū)間內(nèi)的頂點(diǎn)Vj= (xJy yJy Zj)，修改其坐標(biāo):Xj=Xj+ Δ P，Yj=Yj+ Δ P, Zj=Zj+ Δ P ;若Davgi > Davg1 i ,則對區(qū)間內(nèi)的頂點(diǎn)Vj= (x」，y」，Zj),修改其坐標(biāo):Xj_Xj_Ap, Yj-yj— Δp, Zj-Zj _ Δρ。
S172、反復(fù)執(zhí)行步驟S171，直到區(qū)間Bi中頂點(diǎn)的均方根曲率的波動值均值Davgi滿足Davg1-Davg;< ICT5 為止。
7.—種如權(quán)利要求1所述的基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入方法的盲檢測方法，其特征在于，所述方法包括: S21、計(jì)算三維模型每個(gè)頂點(diǎn)Vi的均方根曲率波動值； S22、對頂點(diǎn)按波動值由小到大排序，對排序后的波動值序列根據(jù)水印位數(shù)L和水印嵌入次數(shù)num分成LXnum個(gè)區(qū)間Bi ； S23、對波動值序列進(jìn)行區(qū)間內(nèi)的單位化處理；S24、計(jì)算每個(gè)區(qū)間Bi的波動值平均值Davgi； S25、提取區(qū)間Bi中的水印數(shù)據(jù)； S26、確定最終水印數(shù)據(jù)； S27、驗(yàn)證水印相關(guān)性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水印盲檢測方法，其特征在于，所述步驟S25中提取區(qū)間Bi中的水印數(shù)據(jù)的公式為:
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水印盲檢測方法，其特征在于，所述步驟S26具體為: 對步驟S25中提取的水印數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)位的統(tǒng)計(jì),令j=i mod L, mod為求余計(jì)算，i=0, l，...，LXnum-l，gw'』為I的數(shù)目多于為O的數(shù)目，則wf = I，反之wf = O，進(jìn)而提取出長度為L的最終水印數(shù)據(jù)=
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水印盲檢測方法，其特征在于，所述步驟S27具體為: 計(jì)算提取出的水印與原始水印的相關(guān)值并與給定的閾值比較，如果相關(guān)值大于給定的閾值，則判定待檢測模型中存在原始水?。环駝t判定待檢測模型中不存在原始水印，所述相關(guān)值計(jì)算公式為:
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于頂點(diǎn)曲率的三維模型數(shù)字水印嵌入與盲檢測方法，水印嵌入方法包括對水印信息進(jìn)行調(diào)制，使水印信息處于混沌狀態(tài)；計(jì)算三維模型每個(gè)頂點(diǎn)的均方根曲率波動值；對頂點(diǎn)按波動值由小到大排序，對排序后的波動值序列根據(jù)水印位數(shù)和水印嵌入次數(shù)分成若干區(qū)間；對波動值序列進(jìn)行區(qū)間內(nèi)的單位化處理；計(jì)算每個(gè)區(qū)間的波動值平均值Davgi；通過修改Davgi嵌入水??；通過迭代方法修改每個(gè)區(qū)間中的模型頂點(diǎn)坐標(biāo)。本發(fā)明不僅能抵抗三維模型常見的攻擊如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、頂點(diǎn)亂序、噪聲、簡化、量化，并且具有較高的魯棒性，同時(shí)能有效降低水印嵌入對三維模型形狀的影響，減少模型誤差，提供較好的透明性。
文檔編號G06T1/00GK103198448SQ201310126150
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者詹永照, 王新宇, 李燕婷 申請人:江蘇大學(xué)