[发明专利]基于分组策略和邻域关系定位的三维网格双重水印方法

摘要

本发明公开了一种基于分组策略和邻域关系定位的三维网格双重水印方法。本发明通过先嵌入鲁棒水印和后嵌入脆弱水印达到对三维模型进行版权保护和内容认证的作用。鲁棒水印利用三维模型顶点的分布特性对顶点进行分组来嵌入水印信息，脆弱水印则通过调节模型顶点和一环邻域之间的几何关系来嵌入水印。其中，方法利用双目标优化模型进行双重水印耦合处理，来解决鲁棒水印和脆弱水印相互干扰的问题。本发明方法提取水印不需要原始网格，并且鲁棒水印与脆弱水印互不干扰。同时，鲁棒水印能抵抗常见攻击，攻击包括几何变换、噪声、顶点重排序、简化和细分，脆弱水印具有篡改定位功能。

主权项

1.基于分组策略和邻域关系定位的三维网格双重水印方法，其特征在于该方法的具体步骤是：步骤(1)对三维模型顶点进行分组：把三维模型从笛卡尔坐标系转换到球坐标系，利用模型顶点到模型中心的距离对顶点进行分组；根据嵌入的水印长度作为分组数对模型顶点进行均匀分组，每个顶点落到相应的组中；步骤(2)获取每个组内的顶点数量，调节相邻两组内顶点的数量关系来嵌入鲁棒水印；为了减少对模型视觉效果的影响，尽量修改靠近组内边界的顶点；步骤(3)利用双目标优化模型进行双重水印耦合处理；定义三维模型嵌入鲁棒水印后被修改的点为耦合点，没有被修改的点为非耦合点；追求两个目标：一个是三维网格模型的形变尽可能小，另一个是脆弱水印的嵌入对于鲁棒水印的影响尽可能小；通过双目标优化模型选取边界距离小的顶点来嵌入脆弱水印；步骤(4)对脆弱水印进行分块，每块长度为128位；在水印信息中每遇到连续的5个“1”字符就在后面插入一个“0”字符，分别对每个水印块进行MD5加密，在每个水印块和密文信息头部插入字符序列“01111110”作为水印块和密文块开始的标志；步骤(5)顶点v(x,y,z)的三个坐标分量在水印嵌入过程中有不同的作用：x分量用于标识顶点v(x,y,z)是否有嵌入水印，y分量用于嵌入水印信息，z分量用于嵌入密文信息；通过双目标优化模型选取可嵌入顶点v(x,y,z)，获取顶点v(x,y,z)的一环邻域顶点，并对一环邻域顶点进行排序；计算一环邻域中顶点与一环邻域顶点排序后最小顶点的均差值，并通过调节相应顶点的坐标分量来改变顶点与一环邻域的几何关系，从而嵌入脆弱水印；步骤(6)提取嵌入的水印，提取过程如下：步骤6.1.首先计算模型的中心点O坐标，接着计算各顶点vi到模型中心O的距离ρi，通过最大半径ρmax和最小半径ρmin确定每个组的范围并对模型顶点进行分组；步骤6.2.从第二个组开始每两个组形成一个二元组，比较二元组内两个组的顶点数目；前一个组比后一个组顶点数目多，则提取的水印信息是“1”，反之，提取的水印信息是“0”；遍历所有的二元组得到完整的鲁棒水印；步骤6.3.计算模型顶点与其一环邻域中顶点的均差值，通过顶点坐标分量x与均差值的数量关系判断该顶点是否有嵌入水印，若该顶点是嵌入水印的顶点，则利用y分量提取脆弱水印，利用z分量提取密文信息；步骤6.4.将得到的水印信息w和密文信息p根据“01111110”标识进行分块，对每块水印信息进行MD5加密得到新的密文信息p'；如果p！＝p'说明该水印块被篡改，反之如果p＝p'，则说明该水印块没有被篡改，去掉嵌入时添加的“0”得到脆弱水印。