[發明專利]基于虛擬圖形水印的三維網格數據保護方法

有效

• 申請號: 201310401136.9
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103440614A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 朱文忠;楊曦;葉陽;張旭東;葉露涵;朱龍澤
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06F21/10
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.基于虛擬圖形水印的三維網格數據保護方法，所述虛擬圖形水印的三維網格數據保護方法包括以下步驟：

（1）、設計一個具有標識意義的虛擬數字水印圖形標識

（1.1）、確定一個基于三維網格數據包圍盒的網格切面基準方向，其主要的標識特征為虛擬網格切面方向矢量V（v_x,v_y,v_z）；

（1.2）、定義基于一組圖形水印信息嵌入虛擬網格切面V_i（v_x,v_y,v_z）;

（1.3）、以三維網格質心為基準，確定的起始位置與虛擬網格切面的間距λ（0≤λ）或λ_i（0≤λ_i，0≤i≤n）;

（1.4）、針對虛擬網格切面方向矢量V（v_x,v_y,v_z）和間距λ這二個變量，設計具有標識意義的特定數字圖形指紋編碼；

（1.5）、此虛擬網格切面覆蓋三維網格數字全圖，也可以n組虛擬網格切面(方向矢量V_i（0≤i≤n）重疊覆蓋，隨著n的增大，圖形指紋的魯棒性越強;

（1.6）、為防止剪切，需要設計一個合適的網格切面間距λ（0≤λ）；

（2）、虛擬網格切面圖形水印特征點的嵌入策略設計

虛擬網格切面圖形水印特征點的嵌入設計關系到水印算法的魯棒性，擬采用如下特征點嵌入策略：

（2.1）、當網格切面與空間線段相交，且交點與線段的端點重合時，那么就不需要做任何的處理，直接使用端點；

（2.2）、當網格切面與空間線段相交，但交點與端點非常接近（小于一個限定的誤差值d）時，如圖三所示，那么就刪除原來最近的端點，以新的交點代替端點；

（3）、三維網格數據虛擬圖形水印的嵌入方法

對三維網格數據中的每個三角形面片與虛擬網格切面求解虛擬網格圖形水印特征點，并依據三維網格數據構建的邊——三角形面片的拓撲關系，依次搜索與虛擬網格切面存在圖形水印特征點的三角形面片,對存在的相關圖形水印特征點，根據算法思想的特征點嵌入策略，把相關圖形水印特征點插入到三維網格數據中，并局部重組三角形面片，具體方法步驟如下：

（3.1）、根據三維網格數據先生成網格數據包圍盒作為水虛擬圖形水印嵌入的基準方向；

（3.2）、根據三維網格數據計算三維網格模型的質心坐標，為虛擬圖形水印嵌入的起始定位坐標；

（3.3）、為減少三角形面片的搜索量，提高算法效率，對三維網格圖形數據，構建邊——三角形面片的拓撲關系；

（3.4）、若三角形面片不與平面平行，將存在交點。對三角形的三條邊分別進行求交計算，只要平面不與三角形頂點相交，則其中必定與兩條邊有交點，此交點即是定義中的嵌入水印特征點；

（3.5）、已知三角形一邊的直線L過點m（x_m，y_m，z_m），且方向向量為n（x_n，y_n，z_n），平面P過點p（x_p，y_p，z_p），且法線方向向量為V_p（vp_x，vp_y，vp_z），求得直線與平面的交點O的坐標(x_o,y_o,z_o)。

（3.6）、將直線方程寫成參數方程形式，即有：

x=xm+(xn-xm)*ty=ym+(yn-ym)*tz=zm+(zn-zm)*t---(1)]]>

（3.7）、將平面方程寫成點法式方程形式，即有：

vp₁*(x-x_p)+vp₂*(y-y_p)vp₃*(z-z_p)=0???????????（2）

（3.8）、則直線與平面的交點一定滿足式（1）和（2），聯立兩式，求得：

t=((xp-xm)*vpx+(yp-ym)*vpy+(zp-zm)*vpz)(vpx*(xn-xm)+vpy*(yn-ym)+vpz*(zn-zm))---(3)]]>

（3.9）、如果（3）式中分母(vp_x*(x_n-x_m)+vp_y*(y_n-y_m)+vp_z*(z_n-z_m))為0，則表示直線與平面平行，即直線與平面沒有交點；

（3.10）、當0≤t≤1時，三角形面片的邊線段與虛擬網格切面有交點；代入（1）式，求得交點O坐標(x_o,y_o,z_o)；

（3.11）、針對圖形水印特征點，根據特征點嵌入策略進行處理；

（3.12）、按照三維網格數據的邊——三角形面片的拓撲關系，搜索下一個三角形面片，重復（3.4）——（3.11）進行水印特征點嵌入處理；

（4）、三維網格數據虛擬圖形水印的檢測方法

三維網格數據虛擬圖形水印的檢測方法是三維網格數據虛擬圖形水印嵌入算法的逆過程，具體的方法步驟如下：

（4.1）、根據三維網格數據先生成網格數據包圍盒作為水虛擬圖形水印檢測的基準方向；

（4.2）、根據三維網格數據計算三維網格模型的質心坐標，為虛擬圖形水印檢測確定起始定位坐標；

（4.3）、為減少三角形面片的搜索量，提高算法效率，對三維網格圖形數據，構建邊——三角形面片的拓撲關系；

（4.4）、根據（1）中定義的具有標識意義的虛擬數字水印圖形標識參數（可以程序內置，也可以由配置文件配置)；

（4.5）、根據虛擬網格切面組V_i（v_x,v_y,v_z），以及三維網格數據質心坐標P(vp_x,vp_y,vp_z)，按圖形水印嵌入步驟（3.4）——（3.8）進行三維網格數據圖形水印特征點檢測；

（4.6）、對求得的水印特征點參數t進行分類統計，當0≤t≤d或1-d≤t≤1時(d為水印特征點檢測閾值)，此特征點為嵌入的水印特征點，水印特征點計數器S_水印++；除此外，都是非嵌入的水印特征點，噪聲特征點計數器S_噪聲++，直到全部虛擬網格切面組的水印特征點檢測完畢；

（4.7）、計算值，如果則認為本三維網格數據存在虛擬網格圖形水印標識；

（4.8）、根據檢測到的S_水印圖形水印特征點，在三維網格數據中標識，并用圖形的形式表示出虛擬網格圖形切面V_i（v_x,v_y,v_z），其中i（0≤i≤n）。