[發(fā)明專利]基于球面參數(shù)化的三維網(wǎng)格模型數(shù)字水印方法

無效

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• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101833742A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李黎
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T17/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于球面參數(shù)化的三維網(wǎng)格模型數(shù)字水印方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)大都是針對靜止圖像、視頻流和音頻流這些媒體數(shù)據(jù)類型的，而對三維幾何模型數(shù)據(jù)的水印技術(shù)的研究工作相對較少。隨著三維掃描技術(shù)的發(fā)展，三維幾何模型已經(jīng)成為繼音圖視頻后的一種新的媒體類型，被廣泛應(yīng)用在娛樂業(yè)和制造工業(yè)以及其他各種領(lǐng)域中。

由于三維模型數(shù)據(jù)自身的特點，使得傳統(tǒng)的圖像水印方法不能簡單照搬地應(yīng)用于三維幾何模型，三維模型水印存在一些難點，比如由于三維幾何模型數(shù)據(jù)具有不規(guī)則性，所以在水印嵌入過程中，缺乏進行頻率分解的某種自然地參數(shù)化方法。三維模型數(shù)據(jù)由點、線、面等要素構(gòu)成，這些要素可以組合成各種不同的數(shù)據(jù)表達方式，另外三維模型數(shù)據(jù)的各要素集合沒有一個固定的排序標(biāo)準(zhǔn)，而對靜止圖像來說卻可以按照像素點的平面位置排序，對音頻流和視頻流數(shù)據(jù)可以按照時間軸來排序，對于這種不規(guī)則的數(shù)據(jù)類型，不能簡單地應(yīng)用已有的各種變換域水印方法，需要尋找適當(dāng)?shù)哪軌蚍从橙S模型數(shù)據(jù)特征的參數(shù)用于各種變換域水印方法。另外，水印檢測過程中，幾何模型簡化操作和其它的攻擊方法可能會改變幾何模型的連接關(guān)系，或拓撲連接。

與靜止圖像、音頻、視頻相比，三維模型的表示具有如下特點：

1.沒有固有的數(shù)據(jù)順序。音頻、視頻的數(shù)據(jù)是按時間順序排列的，靜止圖像、視頻的幀則以掃描線順序排列，而三維模型卻沒有一個固定的數(shù)據(jù)順序。

2.沒有明確的采樣率的概念，三維表面模型中的數(shù)據(jù)，不具有像圖像、音頻、視頻那樣的方便的數(shù)學(xué)工具(如余弦變換、Fourier變換、小波變換等)可以使用。

3.模型數(shù)據(jù)中不但包含幾何信息還有拓撲信息，使水印提取時候的同步問題更加復(fù)雜。

4.表示方法不唯一。同一個三維模型，可以用多種不同的模型表示，在不同模型間進行轉(zhuǎn)換的過程中，容易引起屬性損失。沒有圖像、視頻中自然存在適合于嵌入水印的噪聲存在。

5.對模型進行幾何和拓撲操作的工具很多，使對模型的修改更加容易。一些圖像水印、音頻水印、視頻水印中的問題，如有損壓縮、同步問題等。三維水印同樣存在。

表示三維模型的主要方法有：

線框模型：它是利用對象形體的棱邊和頂點來表示幾何形狀的一種模型，只能反映出三維物體的一部分形狀信息，難以表示物體的剖面圖、消隱線及兩個面的交線或輪廓線等，不能完整的定義三維物體。線框模型在三維方面的處理上有很多困難，如消隱、著色、特征處理等。

表面模型：它把線框模型中棱線所包圍的部分定義成形體的表面，增加面的有關(guān)信息及連接指針，然后利用形體表面的集合來描述形體的形狀。表面模型可分為多邊形網(wǎng)格表示法和參數(shù)曲面表示法。多邊形可以使用足夠的細節(jié)，可以表示任何表面和描述任意復(fù)雜的物體。事實上，沒有多少物體不能使用多邊形網(wǎng)格表示。而參數(shù)曲面表示法用少量的控制頂點及形狀參數(shù)來描述物體表面的形狀。常見的有Bezier、B樣條等參數(shù)曲線、參數(shù)曲面造型技術(shù)及元球(Metaball)隱式曲面造型技術(shù)。參數(shù)曲面與多邊形網(wǎng)格相比，更簡潔，局部修改容易，精度控制方便。但對于復(fù)雜的局部表面區(qū)域，參數(shù)曲面的拼接往往因涉及到復(fù)雜的約束求解而使人望而卻步。目前，已有一些方法成功地將多邊形網(wǎng)格局部參數(shù)化，可以方便地處理多邊形網(wǎng)格表面。

實體模型：在這種表示方法中，把許多具有一定形狀和體積的基本體素(如立方體、圓柱、圓錐等)通過并、交、補等布爾運算和基本變形操作建立的三維立體模型，實體建模的特點在于建立一個物體的完整的形狀模型，它有明確的物體包容空間，且各表面間有嚴(yán)格的拓撲關(guān)系，形成一個整體。實體模型技術(shù)只能表示簡單的三維物體，而不能表示復(fù)雜物體的表面。實體模型理論的發(fā)展可以追溯到1970年，當(dāng)時是利用CSG(Constructive?Solid?Geometry)方法。CSG建模方法其實是將最基本的實體(立方體、圓柱體、圓錐體等)進行布爾運算，這就需要事先按一定的順序建立好大小、位置合適的基本實體，并且不能改變。但實際情況是誰也不能保證設(shè)計結(jié)果不被修改，所以CSG方法不能被設(shè)計人員接受。

三維體數(shù)據(jù)表示法：現(xiàn)實世界中的許多物體、自然現(xiàn)象及一些計算模型，其表面和內(nèi)部都包含著對象信息，不能用曲線或曲面等幾何造型方法表示，而只能用三維體數(shù)據(jù)表示。

同圖像水印方法分類相似，三維網(wǎng)格模型水印方法也可以大致分為兩類，一類是空間域水印方法，一類是變換域水印方法。早先的三維模型水印方法研究也是從空間域水印方法開始的，現(xiàn)在逐步向變換域水印方向發(fā)展。空間域網(wǎng)格水印方法對噪聲和裁剪等攻擊普遍沒有抵抗力。