[發(fā)明專利]基于預(yù)測誤差擴展的加密域三維模型可逆信息隱藏方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010387320.2
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111598766B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李黎;王圣賢;白瑞;繆志剛;李輝;顧建錦
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興聚量數(shù)據(jù)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種基于預(yù)測誤差擴展的加密域三維模型可逆信息隱藏方法，其特征在于，步驟如下：

S1：對三維模型進行預(yù)處理，使三維模型的取值范圍為(-1,1)的浮點型頂點坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為正整數(shù)，轉(zhuǎn)化方法為：

其中，v_i為三維模型的頂點，v_i,j為頂點v_i的原始j軸坐標(biāo),j∈{x,y,z}；v′_i,j為頂點v_i轉(zhuǎn)化后的j軸坐標(biāo)，k為三維模型顯示的有效位數(shù)；頂點v_i經(jīng)過預(yù)處理后得到頂點的坐標(biāo)為v′_i＝(v′_i,x,v′_i,y,v′_i,z)；

S2：利用Paillier加密算法對三維模型進行加密，在加密過程中，需要對頂點的三維坐標(biāo)分別利用公鑰(N,g)進行加密，加密公式如下:

式中：j∈{x,y,z}，c_i,j為加密后的v′_i,j的坐標(biāo)，r_i,j為隨機選擇的正整數(shù)，E[·]為Paillier加密系統(tǒng)的加密函數(shù)；v′_i在加密域中對應(yīng)的頂點c_i＝(c_i,x,c_i,y,c_i,z)；

S3：將S2中加密后的三維模型的頂點劃分為嵌入頂點集S_e和參考頂點集S_r，并保證嵌入頂點集中的頂點互不相鄰，劃分方法步驟如S31～S36所示：

S31：計算三維模型中每個頂點v′_i的一環(huán)鄰點集合M_i，以及每個頂點v′_i的度m_i；

S32：找出所有頂點的m_i中的最小值m_low，然后在三維模型中選擇所有m_i＝m_low的頂點構(gòu)成頂點集合V；

S33：將頂點集合V中第一個頂點添加至嵌入頂點集S_e，第一個頂點的一環(huán)鄰點添加至參考頂點集S_r；

S34：在頂點集合V中刪除第一個頂點以及該頂點的一環(huán)鄰點，同時更新該頂點的所有二環(huán)鄰點的度；

S35：判斷三維模型中所有頂點是否全部劃分完畢，若仍然有頂點未被劃分，則循環(huán)執(zhí)行S32～S34，直至所有頂點全部劃分完畢；

S4：計算嵌入頂點集S_e中每個頂點v′_i的預(yù)測誤差Δv_i，計算公式如下：

其中：表示v′_i的預(yù)測值，其取值為v′_i的所有一環(huán)鄰點的均值；

得到的預(yù)測誤差Δv_i為一個三維向量，Δv_i的模長|Δv_i|取值范圍為|Δv_i|∈[0,D]，D為|Δv_i|的最大值；

S5：利用嵌入秘鑰，對預(yù)測誤差的模長進行擴展，從而嵌入秘密信息，嵌入秘密信息的過程如S51～S52：

S51：數(shù)據(jù)隱藏者將待嵌入的秘密信息轉(zhuǎn)化為若干長度為n個bit的組，n是一個共享參數(shù)，記一組秘密信息為w＝(w₀,w₁,…,w_n-1)，s_w表示w的加權(quán)和，s_w的計算公式如下：

S52：對于加密域中的嵌入頂點集S_e，利用嵌入秘鑰，將S51中的每一組秘密信息w順次嵌入S_e中不同頂點的加密域中；針對頂點c_i的嵌入公式如下：

其中：c′_i,j為嵌入秘密信息后的密文，為對s_w·d進行加密后的密文；為隨機選擇的一個用于加密的整數(shù)；d為嵌入秘鑰，滿足

所有秘密信息均嵌入三維模型的嵌入頂點集S_e后，形成用于發(fā)送至接收方的加密模型；

S6：接收方在接收到一個含有秘密信息的加密模型后，按照S61～S65對其進行秘密信息提取和模型恢復(fù)：

S61：通過私鑰λ對加密模型進行解密，獲得直接解密的三維模型，解密公式為：

式中：v″_i,j表示解密得到的三維模型中頂點v″_i的j軸坐標(biāo)，D[·]為Paillier加密系統(tǒng)的解密函數(shù)；函數(shù)L(μ)＝(μ-1)/N；

S62：將解密得到的三維模型的所有頂點，按照S3中的方法劃分為嵌入頂點集S_e和參考頂點集S_r；

S63：計算嵌入頂點集S_e中每個頂點v″_i的預(yù)測誤差Δv′_i，

其中：表示v″_i的預(yù)測值，其取值為v″_i的所有一環(huán)鄰點的均值；

S64：針對嵌入頂點集S_e中每個頂點v″_i，計算其加權(quán)和s_w的取值范圍：

在s_w的取值范圍中提取出一個且僅有一個整數(shù)，作為s_w的取值，并將s_w轉(zhuǎn)化為二進制比特w＝(w₀,w₁,...w_n-1)；

將嵌入頂點集S_e中所有頂點v″_i對應(yīng)的w按序拼接后，得到嵌入的秘密信息；

S65：針對每個嵌有秘密信息的頂點v″_i，利用參數(shù)d與加權(quán)和s_w恢復(fù)其嵌入秘密信息前的頂點v′_i，恢復(fù)過程如下：

其中:向量