[發明專利]基于預測誤差擴展的加密域三維模型可逆信息隱藏方法

有效

• 申請號: 202010387320.2
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111598766B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 李黎;王圣賢;白瑞;繆志剛;李輝;顧建錦
• 申請（專利權）人: 紹興聚量數據技術有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種基于預測誤差擴展的加密域三維模型可逆信息隱藏方法。在傳統方法中，由于加密三維模型的不可見性，無法實現三維模型的數據安全性保護。本方法利用Paillier加密系統對三維模型進行加密，以實現三維模型隱私的保護。首先，利用嵌入信息的頂點互不相鄰的特性，將頂點劃分為嵌入頂點集和參考頂點集。其次，利用參考頂點集，計算嵌入頂點集的預測誤差。最后，并利用嵌入秘鑰對預測誤差的模長進行擴展從而嵌入秘密信息。在接收端，通過比較預測誤差的模長取值范圍提取秘密信息，并利用參考頂點集恢復原始模型。本發明相比較于傳統方法，在提取秘密信息時比特錯誤率較低，直接解密后的模型具有更少的失真，在信息隱藏容量上具有一定的提高。

技術領域

本發明針對三維模型可逆信息隱藏領域，提出了一種基于預測誤差擴展的三維模型可逆信息隱藏方法。

背景技術

隨著三維(3D)模型及相關應用的廣泛使用，促進了對3D模型數據安全保護的相關研究[1-2]。針對3D模型的安全問題，通常采用嵌入水印的方法。水印主要分為魯棒水印和脆弱水印，魯棒水印[3]可以抵抗對數據載體的攻擊，而脆弱水印[4]則用于實現完整性認證。可逆信息隱藏(RDH)是脆弱水印的分支，它可以無損的恢復原始數據[5-6]。針對一些對數據認證要求高的場合下，如云環境下的加密數據標注、司法認證等，需要利用RDH。

隨著互聯網技術和云計算技術的快速發展，用戶可通過互聯網將資料和數據上傳到遠程服務器或云端進行存儲，當需要時再下載使用。云存儲節省了購買設備的開支并提高了獲取資源的便利性。然而，云計算技術在方便人們生活的同時，也引發了數據安全和隱私保護的問題。因此，在上傳到云端之前通常對數據進行加密以提高數據的安全性。同時，云端管理者希望將一些用戶資料相關的信息嵌入到密文數據中實現密文檢索和數據保護等功能。因此，加密域可逆信息隱藏技術已經成為近年來大數據云計算背景下信息隱藏領域的研究熱點。

傳統的RDH方法可以分為三類：差值擴展，直方圖移位，無損壓縮。差值擴展[7-8]通過對相鄰像素的差值進行擴展，從而在載體圖像上嵌入信息。預測誤差擴展是差值擴展的子類，通過對預測誤差進行擴展嵌入信息，其中預測誤差是指像素的實際值與預測值的差值。直方圖移位通過生成載體圖像的直方圖，從而在直方圖的最小點處嵌入信息。無損壓縮對載體圖像的指定區域進行壓縮，并在壓縮區域中嵌入信息。

發明內容

隨著三維模型在網絡上的廣泛運用，三維模型的安全性受到極大重視。為了解決現有技術中存在的問題，保護云計算中三維模型的安全性，本發明提出了一種高容量的同態加密域三維模型可逆信息隱藏方法。本方法利用Paillier加密系統對三維模型進行加密，以實現三維模型隱私的保護。在云端，利用嵌入信息的頂點互不相鄰的特性，首先將頂點劃分為嵌入頂點集和參考頂點集。其次，利用參考頂點集，計算嵌入頂點集的預測誤差。最后，并利用嵌入秘鑰對預測誤差的模長進行擴展從而嵌入秘密信息。在接收端，通過比較預測誤差的模長取值范圍提取秘密信息，并利用參考頂點集恢復原始模型。本發明相比較于傳統方法，在提取秘密信息時比特錯誤率較低，直接解密后的模型具有更少的失真，在信息隱藏容量上具有一定的提高。

本發明具體采用的技術方案如下：

一種基于預測誤差擴展的加密域三維模型可逆信息隱藏方法，其步驟如下：

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

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,j∈{x,y,z}；v′_i,j為頂點v_i轉化后的j軸坐標，k為三維模型顯示的有效位數；頂點v_i經過預處理后得到頂點的坐標為v′_i＝(v′_i,x,v′_i,y,v′_i,z)；