[發明專利]基于圖像離散余弦變換的三維網格模型盲水印方法

在審

• 申請號: 201410520269.2
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104318505A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 李黎;陸劍鋒
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明具體涉及一種基于圖像離散余弦變換的三維網格模型盲水印方法。

背景技術

數字水印是利用數字產品中普遍存在的冗余來將水印信息藏入其中從而達到版權保護目的的一種技術。隨著計算機圖形學、虛擬現實、計算機輔助設計等技術的發展，三維模型也得到越來越多的應用，它們同樣需要保護。而當前數字水印技術大都是針對靜止圖像、視頻流、音頻流這些媒體數據類型的，對三維幾何模型數據的水印技術的研究工作相對較少。

與圖像水印相比，三維模型不但包含幾何信息，還包括拓撲信息。而通常對三維模型的攻擊有旋轉、平移、均勻或不均勻的縮放、裁剪、網格簡化等。這些攻擊有的改變了模型的幾何信息，有的作用在模型的拓撲結構上，亦或兩者都有之。正因為三維模型自身的這些特點和對其攻擊方式的多樣性導致了其嵌入和提取水印比較復雜。這些都使得傳統的圖像水印方法不能簡單照搬地應用于三維幾何模型。三維模型數據由點、線、面等要素構成，這些要素可以組合成各種不同的數據表達方式，另外三維模型數據的各要素集合沒有一個固定的排序標準，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據可以按照時間軸來排序，對于這種不規則的數據類型，不能簡單地應用已有的各種變換域水印方法，需要尋找適當的能夠反映三維模型數據特征的參數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).沒有固有的數據順序。音頻、視頻的數據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據順序。

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

(3).模型數據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。

除了上述提高的問題，三維水印算法還必須兼顧魯棒性、水印容量和計算復雜度這三種特性。對應不同的應用需求，及時調整水印系統的特性，三者之間并不矛盾，關鍵是要使得各個特性在變化的過程中獲得一個平衡點。某個特性性能的提高，通常是通過犧牲其它特性來獲得的。通常意義下，三維模型的水印容量、水印魯棒性和嵌入提取過程的計算復雜度三者之間是相互依存和制約的，去設計一個水印系統想要使這三者都達到最優是不切實際的，只能在三者中進行仔細的周全考慮，為滿足某種特定的需求而放棄一部分特性的性能。當然，模型水印嵌入容量不宜過小，為了能夠滿足要求一般需要嵌入足夠的水印數據。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于圖像離散余弦變換的三維網格模型盲水印方法。

本發明的三維網格模型水印方法選取兩個穩定的幾何特征幫助排序來獲得一個唯一的三維頂點序列，并將水印數據添加到頂點的紋理坐標中，使得仿射變換后也可以正確得到嵌入水印的頂點序列，從而正確地提取出水印。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

步驟1.為三維模型的每個頂點選取如下兩個特征：

特征一：模型頂點V_i到模型中心點O的距離S_i；

特征二：兩條連線的夾角θ_i，兩條連線分別為模型頂點V_i與它的一階鄰域中心點T_i的連線，一階領域中心點T_i與模型中心點O的連線；

通過特征一和特征二對三維模型的所有頂點確定一個唯一排序序列；

步驟2.選取排序后頂點序列的前M×M個頂點，并獲得前M×M個頂點的紋理坐標，組成一個M×M的紋理坐標矩陣。