一種幾何造型數(shù)字水印的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種幾何造型數(shù)字水印的方法，包括如下步驟：用細(xì)分曲面水印算法對(duì)幾何造型嵌入水印，利用數(shù)學(xué)中的極限概念，對(duì)任意形狀的幾何造型構(gòu)造出光滑的極限逼近效果圖；產(chǎn)生原始的幾何造型逼近模型后，在模型內(nèi)添加水印的弱信號(hào)后，再和原始作品相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，進(jìn)行幾何校準(zhǔn)后把對(duì)產(chǎn)品精度的影響降低到最小，由此達(dá)到嵌入幾何造型數(shù)字水印的效果。本發(fā)明的細(xì)分曲面水印算法在嵌入水印的過程中保證了算法對(duì)平移具有不變性，對(duì)均勻縮放具有不變性的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)簡單，效率高。
【專利說明】一種幾何造型數(shù)字水印的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字水印【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種幾何造型數(shù)字水印的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字水印是版權(quán)保護(hù)的手段，用于鑒別數(shù)據(jù)的真?zhèn)?。把產(chǎn)品的版權(quán)信息，包括文 字、數(shù)字、序列號(hào)、圖像標(biāo)志等隱蔽的標(biāo)記嵌入到作品中，用于鑒別作品信息是否被攻擊和 檢測作品數(shù)據(jù)的完整性和原始性。并且這種嵌入標(biāo)記只能用專用的閱讀器和檢測器進(jìn)行提 取。作為信息隱藏技術(shù)，數(shù)字水印有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：雙重安全性一水印添加的隨意性 (水印是否添加由作品版權(quán)所有者決定）和水印提取的保密性（水印的提取需要密鑰）。
[0003] 近幾年來，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，幾何造型作為一種新興類型，在文本、圖像、 視頻、音頻之后，以第五種多媒體形式，利用互聯(lián)網(wǎng)作為載體呈現(xiàn)的人們眼前。然而，同樣因 為互聯(lián)網(wǎng)傳播的高度便捷性，任何人都可以通過網(wǎng)絡(luò)輕而易舉地得到他人的原始作品。盜 用者不僅獲取到作品的原始作品模型，并且可以未經(jīng)授權(quán)對(duì)原始作品進(jìn)行加工、改造后進(jìn) 行二次傳播。不但侵害了作者的著作權(quán)，造成所有者的巨大經(jīng)濟(jì)損失，并且在篡改過程中對(duì) 作者創(chuàng)作的原始意圖進(jìn)行修改，有可能對(duì)作者的聲譽(yù)造成一定的影響。因此，如何在幾何造 型中加入水印，有效地保護(hù)幾何造型的版權(quán)信息，成為一個(gè)新型的又如此迫在眉捷的問題。
[0004] 然而，幾何造型不但可以進(jìn)行普通圖像的平移和平面旋轉(zhuǎn)，而且可以繞任意軸進(jìn) 行空間旋轉(zhuǎn)，空間平移和空間縮放。與此同時(shí)，水印的提取需要注意的同步問題。綜合上述 兩個(gè)方面，幾何造型的水印提取需要考慮到兩個(gè)方面。也是這兩個(gè)方面，使得幾何造型的研 究更具有復(fù)雜性：
[0005] 變換不變量：是指把水印加入到數(shù)據(jù)的各種不變量中。
[0006] 幾何校準(zhǔn)。
[0007] 本文提出的細(xì)分曲面水印算法很有效的解決了幾何造型數(shù)字水印嵌入過程中對(duì) 幾何造型形體的要求和水印提取過程中的兩點(diǎn)困難，并且具有可伸縮性、表示一致性、數(shù)值 穩(wěn)定性和簡單性等優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 對(duì)三維幾何造型嵌入水印的現(xiàn)有的較為成熟算法為NURBS曲面水印算法。對(duì)于 pXq次NURBS曲面s(i，j)如下定義：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種幾何造型數(shù)字水印的方法，其特征在于，包括如下步驟： 采用細(xì)分曲面水印算法對(duì)幾何造型嵌入水印，利用數(shù)學(xué)中的極限概念，對(duì)任意形狀的 幾何造型構(gòu)造出光滑的極限逼近效果圖； 產(chǎn)生原始的幾何造型逼近模型后，在模型內(nèi)添加水印的弱信號(hào)后，再和原始作品相應(yīng) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，進(jìn)行幾何校準(zhǔn)后把對(duì)產(chǎn)品精度的影響降低到最小，由此達(dá)到嵌入幾何造 型數(shù)字水印的效果。
2. 如權(quán)利要求1所述的幾何造型數(shù)字水印的方法，其特征在于，所述采用細(xì)分曲面水 印算法對(duì)幾何造型嵌入水印包括： 采用改進(jìn)的Butterfly細(xì)分模式-蝶型算法進(jìn)行細(xì)分曲面的構(gòu)造，改進(jìn)后的蝶型算法 中對(duì)奇異點(diǎn)有特殊的處理，可以保證在奇異點(diǎn)周圍是光滑的。
3. 如權(quán)利要求2所述的幾何造型數(shù)字水印的方法，其特征在于，所述方法還包括：水印 的嵌入步驟： 假設(shè)原始模型為Mtl不斷地迭代細(xì)分得到網(wǎng)格M= {V，C}，V是頂點(diǎn)集，C是邊集 并且采用頂點(diǎn)表示法C= {{ik，jk}}，k= 0，…，m-l，0彡ik，jk彡N-1，{ik，jk}是第ik個(gè) 頂點(diǎn)和第jk個(gè)頂點(diǎn)確定的第K條邊； 將水印與偽隨機(jī)序列相作用，生成長度為Nw的二進(jìn)制水印序列K= {KJ，i= 0，…Nw-I且-1 彡Ki 彡 1 ; 計(jì)算原始模型的幾何中心坐標(biāo)'^ = Ifi = 然后對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行平移，計(jì)算平 f 移后的幾何中心坐標(biāo)，記為^平移后的網(wǎng)格模型記為Mt ; 用隨機(jī)排列函數(shù)Permute將Mt的頂點(diǎn)進(jìn)行排序，得到頂點(diǎn)集V';利用下面的公式，分 別將頂點(diǎn)集V'由直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)成球坐標(biāo)Rt,ft? 0t表示；
將集合按順序取SXNw個(gè)元素，并將其分成Nw組；每一組的?+ηζ；|作為一個(gè)嵌入 單元，嵌入1位水印信息后，將每一組進(jìn)行離散傅里葉變換，得到離散傅里葉系數(shù) = 再將第一位水印信息利用公式XX嵌入到JTP中，其中，a為嵌入強(qiáng)度系數(shù)； ? C \R%\ = \R^+a- 最后進(jìn)行逆操作步驟，用逆排序函數(shù)IPermute將步驟5得到的頂點(diǎn)集進(jìn)行逆排序，把 球坐標(biāo)轉(zhuǎn)為原本的直角坐標(biāo)，即可得到含水印的頂點(diǎn)集V"，此時(shí)網(wǎng)格為Μ"，此時(shí)還原幾 何中心點(diǎn)，平衡到原本的位置就可以得到已嵌入水印的幾何模型。
4.如權(quán)利要求3所述的幾何造型數(shù)字水印的方法，其特征在于，所述方法還包括：水印 的提取步驟： 設(shè)Vi為原始模型網(wǎng)格M三次細(xì)分后的頂點(diǎn)，構(gòu)造待檢測模型Mw的頂點(diǎn)坐標(biāo)到M的頂點(diǎn) 坐標(biāo)的變換矩陣Η。γ是指旋轉(zhuǎn)角，^，、億是指平移向量^是指縮放因子^變換矩 陣H初始值為Η(0,0,0,0,0,0，1):
設(shè)網(wǎng)格距離=we- 遍歷η的參數(shù)空間后獲得當(dāng)D為最小值時(shí)， H的參數(shù)；此時(shí)，HMw為待檢測模型Mw的對(duì)準(zhǔn)網(wǎng)格。將#與原始模型網(wǎng)格M進(jìn)行對(duì)比， 為中的每一個(gè)頂點(diǎn)找到M中與它最接近的頂點(diǎn)；若兩個(gè)頂點(diǎn)的歐氏距離小于規(guī)定閾值， 則兩點(diǎn)匹配；如果頂點(diǎn)總數(shù)小于M，則將沒有匹配到的頂點(diǎn)加入到中，反之則把未匹 配點(diǎn)去除。 計(jì)算HT的重采樣網(wǎng)格1^^利用公式XX計(jì)算得出使能量差E(\，Vtl)最小的網(wǎng)格頂 點(diǎn)集，Edist (Vr，vQ)為兩頂點(diǎn)的歐拉距離；Eds (Vr，vQ)為胡克定律，這里假設(shè)網(wǎng)格的邊為彈簧， 以此計(jì)算彈簧勢能；Cd為固定的權(quán)值，設(shè)Cd =KT3 ;經(jīng)最小化處理即可得到111^% E(vr，v〇) -Edist (vr，v〇)+Cd ·Eds (vr，v〇) 計(jì)算出原始模型網(wǎng)格M的幾何中心V=IR= (?力分別將M和&1|@·進(jìn)行，平 移后兩模型頂點(diǎn)集分別為
利用隨機(jī)排序函數(shù)Permute分別將頂點(diǎn)集Vt和·^重排序，得到頂點(diǎn)集Vt'和1^并 HT J 將頂點(diǎn)從直角坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)換到球坐標(biāo)表示； 將頂點(diǎn)集V/和球坐標(biāo)表示的分量集合Rt'和Rf按順序取SXNw個(gè)元素，并將其 分成Nw組；將每一組進(jìn)行離散傅里葉變換，得到離散傅里葉系數(shù)Rtl/和.計(jì)算每一組 離散傅里葉系數(shù)Rtlf'和之間的差提取水印序列》?^利用歸一化相關(guān)系數(shù)來檢驗(yàn)水印 的序列和原始水印的序列相似程度：
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK104318506SQ201410552916
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】羅笑南, 林淑金, 周薇薇, 石曉紅, 林謀廣 申請(qǐng)人:中山大學(xué)