基于虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法
【專利摘要】基于虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法，包括設(shè)計一個具有標(biāo)識意義的虛擬數(shù)字水印圖形標(biāo)識、虛擬網(wǎng)格切面圖形水印特征點的嵌入策略設(shè)計、三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)虛擬圖形水印的嵌入、三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)虛擬圖形水印的檢測等步驟。通過設(shè)計一個特定的虛擬圖形切面組作為圖形水印標(biāo)識，嵌入到三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)中，實現(xiàn)了小容量嵌入數(shù)據(jù)表示大容量水印問題，提高算法的魯棒性，減少了精度誤差；同時圖形指紋檢測方法簡單有效，是一種全新的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法。
【專利說明】基于虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)字多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的迅速普及，包括圖像、視頻、音頻在內(nèi)的數(shù)字媒體信息的傳播和交流日益頻繁。網(wǎng)絡(luò)的普及在方便信息交流的同時，也為盜版者非法占有和傳播數(shù)字制品提供了方便，多媒體數(shù)字制品的產(chǎn)權(quán)保護(hù)問題在這樣的背景下日漸突出。而對于三維模型這種包含了設(shè)計人員智慧和汗水的媒體數(shù)據(jù)而言，對其的版權(quán)保護(hù)顯得尤為重要。數(shù)字水印作為信息隱藏的一種重要技術(shù)，為實現(xiàn)多媒體產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)提供了新的手段，成為信息安全領(lǐng)域的研究熱點。
[0003]數(shù)字水印是一種將特定的、可識別模型歸屬的信息隱藏于媒體信息中的技術(shù)。它是一種新興的多媒體信息保護(hù)技術(shù)，是對傳統(tǒng)加密技術(shù)的有效補充手段。傳統(tǒng)的加密方法一直被認(rèn)為是通信研究應(yīng)用領(lǐng)域中主要的信息安全手段而受到極大重視。近年來人們逐步認(rèn)識到其對多媒體內(nèi)容的保護(hù)和完整性認(rèn)證具有一定的局限性。首先，加密方法只用在通信的信道中，密文數(shù)據(jù)因其不可理解性妨礙多媒體信息的傳播。其次，多媒體信息經(jīng)過加密后容易引起攻擊者的好奇和注意，并有被破解的可能。而一旦被破解后，其內(nèi)容完全透明，版權(quán)所有者就失去了對盜版的控制權(quán)。另外，密碼學(xué)中的完整性認(rèn)證是通過數(shù)字簽名方式實現(xiàn)的，它并不是直接嵌入到多媒體信息中，因此無法察覺加密之后的信息在傳播過程中內(nèi)容被改變。
[0004]在三維模型應(yīng)用領(lǐng)域存在著大量諸如版權(quán)保護(hù)、侵權(quán)檢測等問題需要解決。越來越多的三維數(shù)字產(chǎn)品在互聯(lián)網(wǎng)上的傳播，對于那些在虛擬網(wǎng)絡(luò)中提交或出售三維數(shù)字產(chǎn)品的公司或版權(quán)所有人來說也將同樣面臨一些與版權(quán)相關(guān)的問題。他們迫切需要一種能夠阻止未經(jīng)授權(quán)而非法使用他們的數(shù)字產(chǎn)品的方法，而只允許被授權(quán)的用戶對三維數(shù)字產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)制、修改和再創(chuàng)造。
[0005]基于3D模型的復(fù)雜性和特殊性，通過對3D多邊形網(wǎng)格數(shù)據(jù)中嵌入數(shù)字水印，可以對3D模型和其他三維產(chǎn)品進(jìn)行有效的保護(hù)。另外，基于Internet的交互式協(xié)同設(shè)計也需考慮對外與對內(nèi)兩類安全性問題，“對外”指數(shù)據(jù)存放于服務(wù)器上時，以及數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，這是所有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的共同問題。“對內(nèi)”指參加協(xié)同設(shè)計的人員之間的保密問題，由于基于Internet的三維模型生產(chǎn)設(shè)計打破了設(shè)計主體在地域和企業(yè)上的限制，一個產(chǎn)品的設(shè)計往往由多個企業(yè)參加，而今日的合作伙伴很可能是明日的競爭對手，這使得人們會擔(dān)心他人將自己的設(shè)計成果留作它用。雖然運用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對不同的設(shè)計人員設(shè)置不同的權(quán)限可以使各設(shè)計人員只能獲得他必需的數(shù)據(jù)，從而將數(shù)據(jù)的外泄減到最少，但畢竟仍有許多場合設(shè)計人員必須向合作伙伴遞交完整的設(shè)計數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下三維幾何模型數(shù)字水印技術(shù)及算法研究技術(shù)正是解決這一問題的理想途徑，將版權(quán)信息、特殊工藝信息和獨有的知識產(chǎn)權(quán)信息等作為數(shù)字水印嵌入設(shè)計數(shù)據(jù)后，在他人未經(jīng)許可使用這些數(shù)據(jù)時可以以水印為證追究其侵權(quán)責(zé)任，這一領(lǐng)域已逐漸成為數(shù)字水印應(yīng)用研究的新熱點。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)不能事先阻止未經(jīng)許可的使用數(shù)字產(chǎn)品的行為的不足，提供一種基于虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]基于虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法，所述虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法包括以下步驟:
[0009](I)、設(shè)計一個具有標(biāo)識意義的虛擬數(shù)字水印圖形標(biāo)識
[0010](1.1)、確定一個基于三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)包圍盒的網(wǎng)格切面基準(zhǔn)方向，其主要的標(biāo)識特征為虛擬網(wǎng)格切面方向矢量V (vx，vy，vz);
[0011](1.2)、定義基于一組圖形水印信息嵌入虛擬網(wǎng)格切面Vi (vx, vy, vz);
[0012](1.3)、以三維網(wǎng)格質(zhì)心為基準(zhǔn)，確定的起始位置與虛擬網(wǎng)格切面的間距λ(O ≤ λ Ai (O ≤ λρΟ ≤ i ≤η);s
[0013](1.4)、針對虛擬網(wǎng)格切面方向矢量V (vx, vy, νζ)和間距λ這二個變量，設(shè)計具有標(biāo)識意義的特定數(shù)字 圖形指紋編碼；
[0014](1.5)、此虛擬網(wǎng)格切面覆蓋三維網(wǎng)格數(shù)字全圖，也可以η組虛擬網(wǎng)格切面(方向矢量Vi (O < i < η)重疊覆蓋，隨著η的增大，圖形指紋的魯棒性越強(qiáng)；
[0015](1.6)、為防止剪切，需要設(shè)計一個合適的網(wǎng)格切面間距λ (O- λ)；
[0016]( 2 )、虛擬網(wǎng)格切面圖形水印特征點的嵌入策略設(shè)計
[0017]虛擬網(wǎng)格切面圖形水印特征點的嵌入設(shè)計關(guān)系到水印算法的魯棒性，擬采用如下特征點嵌入策略:
[0018](2.1)、當(dāng)網(wǎng)格切面與空間線段相交，且交點與線段的端點重合時，那么就不需要做任何的處理，直接使用端點；
[0019](2.2)、當(dāng)網(wǎng)格切面與空間線段相交，但交點與端點非常接近(小于一個限定的誤差值d)時，如圖三所示，那么就刪除原來最近的端點，以新的交點代替端點；
[0020]( 3 )、三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)虛擬圖形水印的嵌入方法
[0021]對三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)中的每個三角形面片與虛擬網(wǎng)格切面求解虛擬網(wǎng)格圖形水印特征點，并依據(jù)三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)構(gòu)建的邊——三角形面片的拓?fù)潢P(guān)系,依次搜索與虛擬網(wǎng)格切面存在圖形水印特征點的三角形面片，對存在的相關(guān)圖形水印特征點，根據(jù)算法思想的特征點嵌入策略，把相關(guān)圖形水印特征點插入到三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)中，并局部重組三角形面片，具體方法步驟如下:
[0022](3.1)、根據(jù)三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)先生成網(wǎng)格數(shù)據(jù)包圍盒作為水虛擬圖形水印嵌入的基準(zhǔn)方向；
[0023](3.2)、根據(jù)三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算三維網(wǎng)格模型的質(zhì)心坐標(biāo)，為虛擬圖形水印嵌入的起始定位坐標(biāo)；
[0024](3.3)、為減少三角形面片的搜索量，提高算法效率，對三維網(wǎng)格圖形數(shù)據(jù)，構(gòu)建邊一三角形面片的拓?fù)潢P(guān)系；
[0025](3.4)、若三角形面片不與平面平行，將存在交點。對三角形的三條邊分別進(jìn)行求交計算，只要平面不與三角形頂點相交，則其中必定與兩條邊有交點，此交點即是定義中的嵌入水印特征點；
[0026](3.5)、已知三角形一邊的直線L過點m (xm, ym, zm),且方向向量為n (xn, yn, zn),平面P過點P (xp，yp，zp),且法線方向向量為Vp (vpx, vpy, vpz),求得直線與平面的交點O的坐標(biāo)(X。，y。，z0)。
[0027](3.6)、將直線方程寫成參數(shù)方程形式，即有:
【權(quán)利要求】
1.基于虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法，所述虛擬圖形水印的三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)保護(hù)方法包括以下步驟: (1)、設(shè)計一個具有標(biāo)識意義的虛擬數(shù)字水印圖形標(biāo)識 (1.1)、確定一個基于三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)包圍盒的網(wǎng)格切面基準(zhǔn)方向，其主要的標(biāo)識特征為虛擬網(wǎng)格切面方向矢量V (vx，vy，Vz); (1.2)、定義基于一組圖形水印信息嵌入虛擬網(wǎng)格切面Vi (vx, vy, vz); (1.3)、以三維網(wǎng)格質(zhì)心為基準(zhǔn)，確定的起始位置與虛擬網(wǎng)格切面的間距λ (O≤ λ) (OS λ j, O i η); (1.4)、針對虛擬網(wǎng)格切面方向矢量V (vx, vy, νζ)和間距λ這二個變量,設(shè)計具有標(biāo)識意義的特定數(shù)字圖形指紋編碼； (1.5)、此虛擬網(wǎng)格切面覆蓋三維網(wǎng)格數(shù)字全圖，也可以η組虛擬網(wǎng)格切面(方向矢量Vi (O≤i ≤n)重疊覆蓋，隨著η的增大，圖形指紋的魯棒性越強(qiáng)； (1.6)、為防止剪切，需要設(shè)計一個合適的網(wǎng)格切面間距λ (O≤ λ)； (2)、虛擬網(wǎng)格切面圖形水印特征點的嵌入策略設(shè)計 虛擬網(wǎng)格切面圖形水印特征點的嵌入設(shè)計關(guān)系到水印算法的魯棒性，擬采用如下特征點嵌入策略: (2.1)、當(dāng)網(wǎng)格切面與空間線段相交，且交點與線段的端點重合時，那么就不需要做任何的處理，直接使用端點； (2.2)、當(dāng)網(wǎng)格切面與空間線段相交，但交點與端點非常接近(小于一個限定的誤差值d)時，如圖三所示，那么就刪除原來最近的端點，以新的交點代替端點； (3 )、三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)虛擬圖形水印的嵌入方法 對三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)中的每個三角形面片與虛擬網(wǎng)格切面求解虛擬網(wǎng)格圖形水印特征點，并依據(jù)三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)構(gòu)建的邊一三角形面片的拓?fù)潢P(guān)系，依次搜索與虛擬網(wǎng)格切面存在圖形水印特征點的三角形面片，對存在的相關(guān)圖形水印特征點，根據(jù)算法思想的特征點嵌入策略，把相關(guān)圖形水印特征點插入到三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)中，并局部重組三角形面片，具體方法步驟如下: (3.1)、根據(jù)三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)先生成網(wǎng)格數(shù)據(jù)包圍盒作為水虛擬圖形水印嵌入的基準(zhǔn)方向； (3.2)、根據(jù)三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)計算三維網(wǎng)格模型的質(zhì)心坐標(biāo)，為虛擬圖形水印嵌入的起始定位坐標(biāo)； (3.3)、為減少三角形面片的搜索量，提高算法效率，對三維網(wǎng)格圖形數(shù)據(jù)，構(gòu)建邊——三角形面片的拓?fù)潢P(guān)系； (3.4)、若三角形面片不與平面平行，將存在交點。對三角形的三條邊分別進(jìn)行求交計算，只要平面不與三角形頂點相交，則其中必定與兩條邊有交點，此交點即是定義中的嵌入水印特征點； (3.5)、已知三角形一邊的直線L過點m (xm, ym, zm),且方向向量為n (xn, yn, ζη),平面P過點P (xp，yp，zp),且法線方向向量為Vp (vpx, vpy, vpz),求得直線與平面的交點O的坐標(biāo)(x0, Y0.z0)。 (3.6)、將直線方程寫成參數(shù)方程形式，即有:
【文檔編號】G06T1/00GK103440614SQ201310401136
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月5日
【發(fā)明者】朱文忠, 楊曦, 葉陽, 張旭東, 葉露涵, 朱龍澤 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)