[发明专利]基于径向距离和特征点的确定点云水印方法

说明书

本发明公开了一种基于径向距离和特征点的确定点云水印方法，具体按照以下步骤进行：步骤1，计算三维点云模型中每个顶点的平均曲率，并且将模型内顶点按照平均曲率计算结果分为两部分；步骤2，将模型中所有顶点坐标用新建立的不变空间的笛卡尔坐标表示，并将其所有顶点的坐标转化为球面坐标；步骤3，根据嵌入水印比特位个数，将转化好坐标的三维点云模型按照顶点径向距离进行等间距圆环划分操作；每一个圆环内将嵌入一个水印比特位，并且按照落入圆环内的特征点数来控制嵌入同一水印比特位的次数。本发明使用平均曲率小于0的顶点作为水印嵌入特征点可增加水印的不可见性；根据特征点在圆环中的分布多次嵌入水印位可提高水印的完整性。

技术领域

本发明属于三维点云水印技术领域，具体涉及一种基于径向距离和特征点的确定点云水印方法。

背景技术

近年来三维模型不断出现在人们的生活中，三维模型版权的保护也因此得到重视。

现有的点云水印算法主要有以下几种：第一种方法是利用顶点邻域的高度相关性嵌入水印的三维点云方案，但它的缺点在于如果原始模型遭受攻击将不能提取出完整的水印位，即鲁棒性差；第二种方法是一种基于局部特征点提取的三维点云模型水印算法，通过改变嵌入顶点信息来嵌入水印，但其不可见性差。第三种方法是一种基于距离归一化调整的新的嵌入三维点云模型的水印算法，通过调整每个水印位归一化后距离的均值嵌入水印，但是这种算法对高强度的噪声攻击及大规模剪切的抵抗能力不好，从而导致三维点云模型水印技术研究进展缓慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于径向距离和特征点的确定点云水印方法，解决了现有的点云水印算法鲁棒性较差、抗旋转等几何攻击能力较弱、可视性较差等问题。

本发明所采用的技术方案是，基于径向距离和特征点的确定点云水印方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，计算三维点云模型中每个顶点的平均曲率，并且将模型内顶点按照平均曲率计算结果分为两部分：一部分顶点用来建立不变空间，一部分顶点作为嵌入水印的特征点；

所述步骤1中，根据平均曲率大小模型所有顶点分为两部分：C1区域表示平均曲率小于0的顶点，用于嵌入水印；C2区域表示其余顶点，用于建立不变空间；

步骤2，将模型中所有顶点坐标用新建立的不变空间的笛卡尔坐标表示，并将其所有顶点的坐标转化为球面坐标；

所述步骤2中，计算不变空间原点坐标公式如下：

其中，为模型内第i个非特征点球面坐标，为模型非特征点个数；

计算分环公式如下：

其中G_n是第n个环中的顶点个数，r_n，j是第n个球环中的第j个顶点；步骤3，根据嵌入水印比特位个数，将转化好坐标的三维点云模型按照顶点径向距离进行等间距圆环划分操作；每一个圆环内将嵌入一个水印比特位，并且按照落入圆环内的特征点数来控制嵌入同一水印比特位的次数；

步骤4，将特征点的径向距离归一化到[0，1]范围，方便操作和计算；

步骤5，根据直方图映射函数按照此位置嵌入的二值水印比特内容来调整特征点的径向距离，完成各个圆环的水印嵌入；

所述步骤5中，直方图映射公式如下：

其中为调整后的径向距离值，为归一化后的径向距离值，α为参数；

步骤6，将嵌入水印后已调整径向距离的特征点反归一化为原始径向距离范围，并将球面坐标转化为笛卡尔坐标；

步骤7，将嵌入水印后的顶点与未嵌入水印的顶点进行重构得到完整的嵌入水印后图像。