一種基于段移位的可逆3d多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)隱藏算法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于段移位的可逆3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)隱藏算法，主要包括信息隱藏和信息提取兩部分，其中核心部分是通過3D網(wǎng)格的信息處理，得到法向控制坐標(biāo)與法向標(biāo)簽信息，然后對其做分段處理，再分別進行信息隱藏和信息提取，最后通過模型重構(gòu)得到處理后的3D網(wǎng)格模型。本發(fā)明的隱藏方法通過在模型上構(gòu)造分段隱藏策略，使得隱藏誤差控制在較小且可控范圍內(nèi)，可使得用戶在一個3D網(wǎng)格模型上隱藏?zé)o限多信息，并且保證較高的信噪比，真正解決了信息隱藏量與信噪比直接的矛盾問題。作為一種新的3D模型信息隱藏方式，在網(wǎng)格通信、數(shù)字家庭及信息安全等領(lǐng)域有著較強的應(yīng)用價值。
【專利說明】一種基于段移位的可逆3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)隱藏算法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明適用于一種基于3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)的隱藏方法，屬于計算機圖形學(xué)、信息 傳輸領(lǐng)域，特別是適用于機密信息通信領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展和迅速普及，特別是隨著由通信和計算機相結(jié)合而誕生 的計算機互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，使得信息的共享、傳播日益頻繁和深入。他給人們帶來種種便 利的同時也帶來了一系列信息安全問題，比如信息竊取。多媒體信息的版權(quán)保護問題、信息 篡改問題等。而傳統(tǒng)信息安全保障手段--密碼術(shù)并不能真正解決此類問題。為此，人們 提出了信息隱藏技術(shù)，實踐證明信息隱藏技術(shù)是解決上述一系列的信息安全問題的有效手 段，因此成為了人們研究的熱點。
[0003] 目前，信息隱藏技術(shù)在國際上的研究和應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：隱蔽通信中的掩密術(shù) 和多媒體產(chǎn)品版權(quán)保護中的數(shù)字水印。其中，利用數(shù)字圖形圖像實現(xiàn)的信息隱藏技術(shù)，是當(dāng) 前學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域較為普遍和相對成熟的信息隱藏技術(shù)。從上世紀(jì)90年代開始，信息隱藏 技術(shù)及應(yīng)用取得了長足的進展，有大量的相關(guān)理論和論文發(fā)表，但是基于3D圖形的信息隱 藏技術(shù)并沒有得到太多的關(guān)注，尤其在近些年，3D掃描技術(shù)與網(wǎng)格生成技術(shù)完善與快速發(fā) 展使得這一問題更為突出?？傮w來說，信息隱藏技術(shù)，尤其是以數(shù)字圖形為介質(zhì)的信息隱 藏技術(shù)尚未發(fā)展到完善得可實用階段，仍有不少技術(shù)性問題需要解決。信息隱藏技術(shù)追求 的主要目標(biāo)是在不引起強烈視覺差的前提下實現(xiàn)更高的隱藏量，不僅要求算法考慮隱藏能 力，還要有一定的抗魯棒性等特質(zhì)來保證在信道傳輸過程中的穩(wěn)定。在目前3D信息隱藏的 一些研究成果中，還沒有能很好解決隱藏量和信噪比這一突出矛盾的。而我們提出的算法， 可以保證在相對較高信噪比的前提下實現(xiàn)隱藏量無限增大，這對信息隱藏技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展 有著重要促進作用。
[0004] 當(dāng)前被廣泛研究的信息隱藏技術(shù)大部基于二維圖像，對3D模型上的隱藏技術(shù)的 關(guān)注和研究較少，而在已有的基于3D模型的信息隱藏技術(shù)研究成果中，沒有很好克服隱藏 量和抗噪性這一矛盾，使得要保證信噪比的情況下，就要適當(dāng)犧牲隱藏量。與此同時，已有 的大部分算法對載體圖形的幾何形狀有著較高的要求，使得其抗噪性進一步減弱。鑒于上 述原因，我們提出了一種基于段移位的可逆3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)的隱藏算法。此方法利用對 網(wǎng)格點的幾何信息分析得到有效點的法向控制坐標(biāo)向量，對該向量的長度進行分段移位實 現(xiàn)密鑰信息的隱藏和提取，可實現(xiàn)多層隱藏，可以保證在較高的信噪比情況下，信息隱藏量 達到無窮級別。真正解決了信息隱藏量與信噪比直接的矛盾問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種基于段移位的可逆3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)隱藏算法，主要包括信 息隱藏和信息提取兩部分，其中核心部分是通過3D網(wǎng)格的信息處理，得到法向控制坐標(biāo)與 法向標(biāo)簽信息，然后對其做分段處理，再分別進行信息隱藏和信息提取，最后通過模型重構(gòu) 得到處理后的3D網(wǎng)格模型。
[0006] -種基于段移位的可逆3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)隱藏算法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :3D網(wǎng)格信息處理
[0008] ( -）信息提取
[0009] 首先，給定網(wǎng)格Μ (V，E，N)，其中V表示網(wǎng)格頂點集合，E表示網(wǎng)格邊集合，N為點法 向量集合。對于點集合中任意一點Vi，它的法向控制坐標(biāo)（NCC)可以表示如下 ：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于段移位的逆3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)隱藏算法，其特征在于如下步驟： 步驟1 :3D網(wǎng)格信息處理 1) 信息提?。航o定網(wǎng)格M(V，E，N)，其中V表示網(wǎng)格頂點集合，E表示網(wǎng)格邊集合，N為 點法向量集合；對于點集合中任意一點Vi，它的法向控制坐標(biāo)NCC表示如下： jeN(i) ⑴ 其中N(i)是Vi的一環(huán)領(lǐng)域點的索引集合，是鄰域點在投影平面（Vi點的切平面） 上歸一化的中值坐標(biāo)權(quán)； 進而，獲得Vi點的法向標(biāo)簽（NS) :S(Vi) = δ i · ni (2) 其中h表示頂點的Vi的法向量；NS是個標(biāo)量，有效地代表當(dāng)前位置的幾何信息，并且 NS具有平移不變； 2) 分段處理：對上步計算得到的法向標(biāo)簽NS進行等距分段；記最大的NS為Smax，最 小為Smin，將區(qū)間[S max，Smin]均勻分成分成2h+2小區(qū)間段，h為正整數(shù)，令對應(yīng)每段標(biāo)號為 {0, 1，2,…，2h+l};固定首末兩個小段不動，再對剩下的2h個小段進行按序分配成若干個大 區(qū)間段，每個大段包含2 k個小段，其中k為正整數(shù)，且k〈h ;統(tǒng)計每個小段包含法向標(biāo)簽的個 數(shù)m，然后在每個大段中挑選出m值最大的小段，記為大段的峰值段，也是將用于隱藏信息 的小段； 步驟2 :信息隱藏 給定待隱藏信息SM = {001110010100··· 010}，該信息寫成k-位信息流形式，即每k位 合并成一組，隱藏到每個網(wǎng)格點對應(yīng)的NS中； 1) 位置表及密鑰構(gòu)造 根據(jù)每大段的峰值段，生成數(shù)據(jù)隱藏位置的位置表，即隱藏信息處記為1，非隱藏處記 為〇 ;保持首小段和末小段不變，即〇段和2h+l段的包含的所有網(wǎng)格點對應(yīng)位置表設(shè)為0 ; 每個大段中包含2k個小段，根據(jù)大段中小段的標(biāo)號，構(gòu)建一個k-位二進制密鑰key，即 每個小段唯一對應(yīng)一個k-位二進制數(shù)，對應(yīng)的十進制整數(shù)是[0, 2k-l];給定一組k-位隱藏 信息；每大段對應(yīng)一個密鑰或所有大段都使用同一個密鑰； 2) 隱藏流程 從位置表中按順序逐個提取非零元素，即隱藏信息的網(wǎng)格點位置；對于取出的隱藏點 位置，從SM中取出一組k位數(shù)據(jù)，根據(jù)定義的秘鑰知該k位數(shù)據(jù)對應(yīng)的小段標(biāo)號，將隱藏點 從原來所屬小段移動到密鑰中數(shù)據(jù)對應(yīng)的小段中，并將該點一環(huán)鄰域點標(biāo)記為非隱藏點； 隱藏點移動距離為d = (s「s2)*| s|，其中Sl為當(dāng)前點原來所屬小段標(biāo)號，s2為密鑰中數(shù)據(jù) 對應(yīng)的小段標(biāo)號，|s|為小段的長度；依次類推，當(dāng)位置表中所有隱藏點都處理完畢或者SM 中信息隱藏完畢為止； 對于多層隱藏，多層隱藏將以上的單層隱藏過程重復(fù)進行，提取過程按照隱藏信息相 反順序進行； 信息隱藏過程是將SM信息隱藏到3D網(wǎng)格對應(yīng)的NS中，根據(jù)公式（1)和（2)，新的NS得 出新的NCC，即由公式（1)計算出新的3D網(wǎng)格；秘鑰以及隱藏層數(shù)以由壓縮技術(shù)壓縮后由 其他傳輸方式發(fā)給接收方，位置表作為隱藏信息一部分直接隱藏到模型前部分固定區(qū)域； 步驟3 :信息提取 給定隱藏信息的3D網(wǎng)格、密鑰和隱藏層數(shù)；利用和隱藏過程同樣的網(wǎng)格信息處方法， 得到分段信息；然后根據(jù)位置表找到隱藏信息的網(wǎng)格點位置以及所屬峰值段，利用密鑰找 出每個隱藏點隱藏的數(shù)據(jù)信息，并恢復(fù)隱藏點的原始或上一層位置；依次類推，直到位置表 所有隱藏位置處理完畢為止，再通過與隱藏過程相同的重構(gòu)方法得到原始或上一層模型； 這里注意，對于多層隱藏，提取過程與隱藏信息順序相反，每層提取過程同上，直到提取完 為止；最后得到隱藏信息SM以及原始網(wǎng)格模型。
【文檔編號】G06T17/30GK104282042SQ201410466267
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】王勝法, 王智慧, 胡江北, 催智語, 潘怡霖 申請人:大連理工大學(xué)