[發明專利]一種基于信息嵌入的四面體網格模型可逆變形方法及應用

有效

• 申請號: 202110294562.1
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113032743B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 吳昊天;莊振威
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F21/16
• 分類號: G06F21/16;H04L9/08;H04L9/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于信息嵌入的四面體網格模型可逆變形方法，其特征在于，包括下述步驟：

四面體網格模型變形與數據嵌入：

根據遍歷密鑰生成頂點序列，頂點序列根據遍歷策略得到遍歷序列；

計算頂點每個坐標的預測值：對于遍歷序列中的每一個頂點的坐標值，根據已遍歷的鄰居頂點坐標的平均值得到該頂點坐標值的預測值；

數據嵌入：通過數據嵌入密鑰生成每個待嵌入數據的強度，與待嵌入的數據計算出實際待嵌入的比特數據，采用預測差值擴展算法，根據每個頂點坐標值的預測值與嵌入的比特數據計算出嵌入數據后的坐標值，在所有的頂點都完成數據嵌入后，體網格模型發生變形；

四面體網格模型的逆變形與嵌入的額外數據信息的提取：

根據遍歷密鑰生成頂點序列，頂點序列根據遍歷策略得到遍歷序列；

計算頂點每個坐標的預測值：對于遍歷序列中的每一個頂點的坐標值，根據已遍歷的鄰居頂點的坐標值計算該頂點坐標值的預測值；

通過數據嵌入密鑰生成每個待嵌入數據的強度，再運用預測差值擴展算法的逆運算，根據每個頂點坐標的預測值計算出坐標的初始值，并提取出嵌入的比特數據，所有的頂點提取后得到嵌入的額外數據；

所述頂點序列根據遍歷策略得到遍歷序列，具體步驟包括：

設體網格模型的頂點數為N，采用遍歷密鑰作為隨機數種子，通過偽隨機數生成器生成一個不存在重復數字的隨機數序列V＝{v₁,v₂,…,v_n}，隨機數序列V里面的數字范圍是1-N；

構建候選列表CL與頂點序列TL，從候選列表CL中選擇下標在序列V中最靠前的頂點，并將其添加到頂點序列TL中；

找出與所述最靠前的頂點直接相連，且在CL或者TL中不存在的頂點，將其加入到候選列表CL中，循環上述操作直到所有的頂點都已被遍歷，最終頂點序列TL即為遍歷序列。

2.根據權利要求1所述的基于信息嵌入的四面體網格模型可逆變形方法，其特征在于，所述通過數據嵌入密鑰生成每個待嵌入數據的強度，通過偽隨機數生成器生成一個范圍為[m₁，m₂]的隨機數序列R＝{r₁，r₂，…，r_s}，序列的長度等于待嵌入數據B＝{b₁，b₂，…，b_s}的長度s，對于第i個待嵌入數據b_i，對應的強度是r_i。

3.根據權利要求1所述的基于信息嵌入的四面體網格模型可逆變形方法，其特征在于，所述采用預測差值擴展算法，根據每個頂點坐標值的預測值與嵌入的比特數據計算出嵌入數據后的坐標值，具體步驟包括：

根據頂點TL_i與預測值P_i計算得到預測的差值d_i，計算頂點TL_i嵌入數據后的值，表示為：

其中，T(·)表示截斷函數，r_k是嵌入數據b_k對應的強度，d_ij表示頂點與預測值計算得到預測的差值，i表示對應遍歷序列第i個頂點，j表示xyz三個坐標中任意一個坐標，TL_ij表示遍歷序列的第i個頂點的第j個坐標，TL′_ij是對應修改后的值。

4.根據權利要求1所述的基于信息嵌入的四面體網格模型可逆變形方法，其特征在于，所述根據每個頂點坐標的預測值計算出坐標的初始值，并提取出嵌入的比特數據，具體步驟包括：

從遍歷序列TL'的第二個頂點開始恢復原始模型與提取嵌入數據操作，計算修改后的頂點的原始值與提取所述頂點的嵌入數據，表示為：

其中，T(·)表示截斷函數、r_ij表示嵌入數據b_ij對應的強度，P_ij表示頂點坐標值的預測值，i表示對應遍歷序列第i個頂點，j表示xyz三個坐標中任意一個坐標，TL_ij表示遍歷序列的第i個頂點的第j個坐標，TL′_ij是對應修改后的值。