[发明专利]一种3D打印模型的数字水印方法

说明书

利用空间相似距离的取值或者距离偏差判断待检测的3D数字模型或者实物模型，对检测对象的要求低，无需事先在3D数字模型中添加水印；用空间距离进行相似性初步判断，用距离偏差进行二次确认判断，将3D空间矩阵相似性问题转化为2D图片匹配问题，检测结果的准确性高，通过改变原始数字模型的方式得到的水印数据且该数据库具有稳定性，不会在打印后丢失，因此适用于数字文件和实物模型的真伪鉴别；在计算模型相似性中通过3D空间欧几里得距离和2D距离偏差相似性检测，能精准地定位同源数字文件，同时将3D空间矩阵相似性问题转化为2D图片匹配。

技术领域

本发明涉及3D打印技术，尤其涉及一种3D打印模型的数字水印方法。

背景技术

随着3D打印技术的快速发展，3D模型的设计变得个性化和多样化。网络环境下的协同设计和虚拟产品的研究，使人们可以预见用户所购买的可能不再是一个实物产品或零件，而是一个由点、线、面等构成的3D数字模型，而只有那些被授权的用户才可以对模型进行复制、修改和制造，因此这就涉及到3D数字文件作为信息传递的安全性保护和对实物模型防伪的必要性。目前3D打印模型的防伪通过在三角形网格数据中嵌入数字水印来实现，但该技术存在如下不足：(1)3D打印模型数字文件并不都是三角形网格格式的(2)网格化3D数字文件嵌入水印信息后，经打印制造后会失去水印信息，因此无法对实物模型进行鉴定。鉴于以上，因此有必要提出一个既能保护3D数字模型，又能对打印后的实物模型进行防伪鉴别的新型数字水印技术。

发明内容

本发明提供了一种3D打印模型的数字水印方法，该技术不仅适用于3D数字模型，同时也适用于实物模型，通用性强。

本发明所采用技术方案是，一种3D打印模型的数字水印方法，包括以下步骤，

S1，利用有限元分析软件读取任意经3D作图软件设计的原始数字模型，得到原始数字模型的形状特征点的空间坐标，对形状特征点进行编号并将编号与其相对应的空间直角坐标x、y、z的值以矩阵的形式储存为M₀(x_i,y_i,z_i)，i＝1～m,m为正整数；

S2，首先对原始数字模型分别进行多次的微小拓扑改动，将改动后的数字模型编号为M_j,j＝1～n,n为正整数；然后按照步骤S1分别提取M_j的空间直角坐标矩阵编号为M_j(x_i,y_i,z_i)且作为水印数据库储存；计算M_j(x_i,y_i,z_i)与M₀(x_i,y_i,z_i)之间的空间距离M_0j，j为正整数，取M_0j中的最小值和最大值得到该空间距离的取值范围[lb,ub]并储存；

S3，计算出原始数字模型与改动后的数字模型相对应形状特征点在球坐标下的距离偏差，并将该距离偏差绘制成二维图M₀-M_j；

S4，利用具有扫描实物模型功能的扫描仪扫描待检测的实物模型，进而得到该实物模型的三维数字模型，或者直接使用获取的待检测三维数字模型，然后根据步骤S1得到实物模型的空间直角坐标矩阵M'_j(x_i,y_i,z_i)；

S5，计算实物模型的空间直角坐标矩阵与原始数字模型空间直角坐标矩阵之间的空间距离，并记为M'_0j；

S6，若S5中得到的空间距离M'_0j∈[lb，ub]，则该实物模型的源模型为初始数字模型；