[发明专利]三维网格模型双重数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，特别是一种三维网格模型双重数字水印方法。

背景技术

随着3D设计模型的广泛应用，人们越来越关注3D模型的版权保护。诸如CAD，CAM，CAE和CG领域存在着诸如版权保护、侵权检测等问题。随着对网络环境下的协同设计和虚拟产品的研究，我们可以预见，将来用户所购买的可能不再是一个实物的产品或零件，而是一个造型的思想或一堆数据——由点、线、面等构成的3D数字模型，只有那些被授权的用户才可以对该模型进行复制、修改和再创造。这就涉及到如何对3D模型和其他CAD产品进行保护，其中最基本的就是完整性保护。脆弱性数字水印技术为我们提供了一种有效的途径，使得可以在3D多边形网格数据中嵌入数字水印，对3D模型和其他CAD产品进行有效的保护。当模型被改动时通过嵌入模型中的脆弱水印我们就可以有效地检测出篡改。而鲁棒性水印，则可以实现产品版权的保护。嵌有鲁棒水印的3D产品在受到各种攻击后仍然能够提取出嵌入的水印，提供有效的版权证明。目前已提出的3D数字水印技术只是单独使用其中一种水印来实现完整性保护或版权证明，还没有能够通过一次水印操作来嵌入两种水印，同时实现完整性保护和版权证明的技术成果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维网格模型双重数字水印方法，该方法不但有利于抵抗网格简化、随机噪声攻击、模型剪切、平移、旋转、缩放及它们的组合攻击，而且能够检测并定位被篡改的顶点，可以起到版权保护和完整性保护的作用。

为达到上述之目的，本发明的技术方案是：一种三维网格模型双重数字水印方法，其特征在于：该方法通过修改从模型中心到各顶点的向量长度来一次嵌入两重数字水印，对于给定的网格M(V，C)，其中V是顶点集，C是网格顶点的连接关系，水印设为W＝(w₀，w₁，…，w_N-1)，水印的嵌入过程包括以下步骤：

(1)水印预处理：将三维模型变换到一个几何不变的空间。

(2)将待嵌入的水印信息或密钥输入伪随机序列生成模块，生成相对应的二进制水印序列：

W＝(w₀，w₁，…，w_N-1)，W＝G(P)

其中N为水印序列的长度，w₁∈{-1，1}，G表示水印生成算法，P表示一个足够大的密钥集合。

(3)以密钥P为参数，用乱序函数Permute将原始三维模型顶点V_o＝(v_o0，v_o1，…，v_oL-1)进行重排序：V′_o＝Permute(V_o，P)，其中L为三维模型的顶点个数，V′_o＝(v′_o0，v′_o1，…，v′_oL-1)为乱序后的三维模型的顶点。

(4)将乱序后的三维模型顶点按顺序取S×N个顶点，将其分成N组V′_oi＝(v′_oi0，v′_oi1…，v′_oiS-1)，0≤i＜N，S为每组中顶点个数。

(5)以一组顶点为一嵌入元素，嵌入水印序列：

L→oijw=L→oij+αwi[|Moij|k]kU→oij]]>0≤i≤N，0≤j＜S