[發明專利]一種基于局部粗糙度分析的三維網格水印嵌入和檢測方法

有效

• 申請號: 201410567649.1
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104281994B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 孫正興;李紅巖;章菲倩;郎許鋒
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 胡建華

技術領域

本發明涉及一種三維模型版權保護的數字水印技術，屬于計算機圖形學和多媒體信息安全技術領域，具體地說是一種基于局部粗糙度分析的三維網格水印嵌入和檢測方法。

背景技術

魯棒的數字水印技術可有效地應用于數字內容的版權保護，利用這種水印技術在多媒體內容的數據中嵌入水印信息，在發生版權糾紛時，可通過提取的水印信息確認其版權。用于版權保護的數字水印要求具有很強的魯棒性和安全性，水印除了能在一般的常規處理操作中存在外，還應該能夠抵抗惡意攻擊。近年來，三維模型已廣泛地應用于虛擬現實、視頻游戲、輔助設計和醫學圖像等領域，隨著網絡技術和多媒體技術的方法，三維模型的拷貝和傳播變得越來越便捷，版權問題不斷產生，因此研究三維模型的數字水印技術是非常有必要的。然而由于三維模型的采樣不規則性以及可能面臨的攻擊更為多種多樣，因此目前針對三維模型的魯棒水印技術研究比起其他的數字內容(如文本、圖像、音頻和視頻等)相對較少，并且仍然存在著很多問題。

早期的三維模型的魯棒水印研究，主要是對于模型整體采用某種修改幾何或拓撲結構的方式來嵌入水印。然而，如文獻1：O.Benedens.Watermarking?of?3D?polygon?based?models?with?robustnessagainst?mesh?simplification.Proceedings?of?SPIE:Security?and?Watermarkingof?Multimedia?Contents,1999:329-340.和文獻2：F.Cayre,B.Macq.Data?Hiding?on?3-D?Triangle?Meshes.IEEE?Transactions?on?Signal?Processing,2003,51(4):939-949.所述的方法只能對于某幾種攻擊具有魯棒性，且水印后引起的扭曲變形相對較大。文獻3：K.Kim,M.Barni,and?H.Z.Tan.Roughness-Adaptive?3-D?Watermarking?Based?on?Masking?Effect?of?Surface?Roughness,IEEE?Transactions?on?Information?Forensics?and?security,2010,5(4):721-733.文獻4：陳強，唐艷.基于表面粗糙度的自適應三維模型盲水印算法，計算機應用,2009,29(4):952-955.和文獻5：朱利利，張建勛，汪波.基于粗糙度的三維網格模型數字水印，重慶大學學報(自然科學版)，2014,28(2):87-91.往往通過二面角或平均曲率來描述粗糙度，據此來選擇高粗糙度的頂點用于水印嵌入，或者增加嵌入強度來嵌入水印，在保證魯棒性的基礎上，增強了三維模型數字水印的不可感知性。然而，這些方法對于嵌入容量受限，且對魯棒性的改善有限，對于某些常見的攻擊依然較為敏感。而且二面角和平均曲率事實上描述的僅僅是模型的曲度，并不能很好的反應表面粗糙度，因此對于視覺扭曲的改善效果依然有限。中國專利201310126150.2基于頂點曲率的三維模型數字水印嵌入與盲檢測方法，則利用頂點曲率的分布來嵌入水印，該方法對于多種攻擊具有較好的魯棒性，但對于細分和剪切攻擊未作評價，且水印引起的幾何扭曲相對較高。文獻6：J.W.Cho,R.Prost?and?H.Y.Jung.An?oblivious?watermarking?for?3-D?polygonal?meshes?using?distribution?of?vertex?norms.IEEE?Transactions?on?Signal?Processing,2007，55(1):142-155.通過調整頂點范數分布來嵌入水印，被認為是近年來最為魯棒的水印方法之一，但是仍然不能抵抗剪切攻擊且易產生視覺上的扭曲。然而，剪切操作是三維建模、娛樂設計中的常見的網格編輯操作，因此，需要三維模型的水印能夠抵抗此類攻擊。