一種3d模型版權保護的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及版權保護技術領域，具體是一種3D模型版權保護的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著開放互聯網絡的興起，文本、圖像、音頻、視頻、3D模型等媒體數據在網上能夠 更加便捷地交換和傳播，隨之引起了各種有意或無意的復制、修改等數字作品的侵權行為。 隨著CAD三維仿真等相關領域的迅速發展，3D數字模型將越來越多，在因特網上提供與銷 售的3D模型也將層出不窮，3D模型的版權合法擁有者正面臨著諸多的盜版問題，此外，3D 打印技術的興起也將使得3D數字模型的版權保護更顯迫切。為了防止版權合法擁有者的 3D模型作品被非法盜用，迫切需要利用信息安全等技術武器實現對3D模型的數字版權的 有效保護。
[0003] 數字水印技術和數字指紋技術是近幾年發展起來的新型數字版權保護技術。數 字水印是向數字產品中嵌入版權擁有者的一些信息，當發生爭議時能夠有效確認出版權歸 屬，對相同的作品嵌入的水印信息是相同的。而數字指紋是在原產品中嵌入與用戶有關的 信息，產品提供者能夠根據該信息對非法用戶進行跟蹤，嵌入的內容對不同購買者是不同 的。數字指紋技術具有廣泛的應用環境和廣闊的應用前景。
[0004] 3D模型具有以下特點：1) 3D模型元素的不規則性。3D模型的頂點排列不像二維 矩陣具有規則性，3D模型中的頂點和面片的排列順序比較容易發生改變，它們不能類似音 頻或視頻根據時間來進行排列，3D模型的頂點和面都沒有一個相對固定的排序方式；2)對 3D模型的攻擊方法更多樣。除了二維圖像的平移、縮放、剪切等仿射變換攻擊，以及剪切、噪 聲攻擊等，還會受到根據3D模型自身特點的頂點重新排序、網格簡化等攻擊。3) 3D模型的 表示方法不唯一。3D模型在不同的格式下的格式轉換容易引起模型屬性的丟失。4)3D模 型無明確的采樣率。3D模型中的數據有其自身的特點，缺乏自然的參數化分解的方法，不像 二維圖像那樣可以方便地使用離散余弦變換、離散小波變換等工具。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種模型誤差小、透明性較好的3D模型版權保護的方法， 以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0007] -種3D模型版權保護的方法，包括水印嵌入方法和水印提取方法，所述水印嵌入 方法具體包括如下步驟：
[0008] (1)對3D模型進行預處理，平移3D模型，使3D模型的中心與笛卡爾坐標系的原點 重合，計算3D模型各個頂點的半徑r、經度角Θ和煒度角φ，將3D模型頂點的笛卡爾坐標 (X，y，z)轉化為球面坐標（r，θ，φ);
[0009] (2)將所有頂點按照半徑r值由小到大排列得到一個頂點序列，并將這個頂點序 列分成N個頂點子集Mi，i = l，2,3，···，N;
[0010] (3)將待嵌入的水印信息輸入偽隨機序列生成模塊，生成相對應的二進制水印序 列；
[0011] (4)以一個頂點子集為一個嵌入元素，采用加性的嵌入準則將水印信息嵌入到頂 點的經度角Θ坐標中，在同一頂點的煒度角Φ坐標中記錄水印的位數信息；
[0012] (5)將嵌入水印序列后的3D模型進行逆變換恢復其原來的頂點順序，得到嵌入水 印后的3D模型；
[0013] 所述水印提取方法具體包括如下步驟：
[0014] A、對嵌入水印后的3D模型進行預處理，平移嵌入水印后的3D模型，使嵌入水印后 的3D模型的中心與笛卡爾坐標系的原點重合，計算嵌入水印后的3D模型各個頂點的半徑 r、經度角Θ和煒度角φ，將嵌入水印后的3D模型頂點的笛卡爾坐標（x，y，z)轉化為球面 坐標（r，θ，φ);
[0015] B、將原始3D模型和嵌入水印后的3D模型中所有頂點按照半徑r值由小到大排列 得到頂點序列并進行分組，使原始3D模型和嵌入水印后的3D模型的頂點相匹配；
[0016] C、取笛卡爾坐標系的原點為中心，計算每個分組中原始3D模型和嵌入水印后的 3D模型中對應頂點分別到中心的長度差并對每一組長度差進行求和；
[0017] D、提取水印序列。
[0018] 作為本發明再進一步的方案：所述3D模型版權保護的方法中使用的水印裝置包 括水印信息編碼裝置、水印嵌入裝置和水印提取裝置。
[0019] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0020] 本發明提高了水印的信息量和穩定性，同時又使得含水印的3D模型具有很強的 魯棒性，從而達到版權保護的目的，可以有效抵抗幾何攻擊和剪切攻擊。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0022] -種3D模型版權保護的方法，包括水印嵌入方法和水印提取方法，所述水印嵌入 方法具體包括如下步驟：
[0023] (1)對3D模型進行預處理，平移3D模型，使3D模型的中心與笛卡爾坐標系的原點 重合，計算3D模型各個頂點的半徑r、經度角Θ和煒度角φ，將3D模型頂點的笛卡爾坐標 (X，y，z)轉化為球面坐標（r，θ，φ);
[0024] (2)將所有頂點按照半徑r值由小到大排列得到一個頂點序列，并將這個頂點序 列分成N個頂點子集Mi，i = l，2,3，···，N;
[0025] (3)將待嵌入的水印信息輸入偽隨機序列生成模塊，生成相對應的二進制水印序 列；
[0026] (4)以一個頂點子集為一個嵌入元素，采用加性的嵌入準則將水印信息嵌入到頂 點的經度角Θ坐標中，在同一頂點的煒度角φ坐標中記錄水印的位數信息，記錄方法是用 10-6對水印信息的位數進行加權，表示該經度角Θ坐標中嵌入的信息是水印的第i位的 值，在提取水印時，可根據這個值按位恢復水印，同一頂點的半徑r坐標可以作為受攻擊后 提取水印時的參考位；
[0027] (5)將嵌入水印序列后的3D模型進行逆變換恢復其原來的頂點順序，得到嵌入水 印后的3D模型。
[0028] 所述水印提取方法具體包括如下步驟：
[0029] A、對嵌入水印后的3D模型進行預處理，平移嵌入水印后的3D模型，使嵌入水印后 的3D模型的中心與笛卡爾坐標系的原點重合，計算嵌入水印后的3D模型各個頂點的半徑 r、經度角Θ和煒度角φ，將嵌入水印后的3D模型頂點的笛卡爾坐標（x，y，z)轉化為球面 坐標（r，θ，φ);
[0030] B、將原始3D模型和嵌入水印后的3D模型中所有頂點按照半徑r值由小到大排列 得到頂點序列并進行分組，使原始3D模型和嵌入水印后的3D模型的頂點相匹配；
[0031] C、取笛卡爾坐標系的原點為中心，計算每個分組中原始3D模型和嵌入水印后的 3D模型中對應頂點分別到中心的長度差并對每一組長度差進行求和，求和公式如下：
【主權項】
1. 一種3D模型版權保護的方法，包括水印嵌入方法和水印提取方法，其特征在于，所 述水印嵌入方法具體包括如下步驟： (1) 對3D模型進行預處理，平移3D模型，使3D模型的中屯、與笛卡爾坐標系的原點重 合，計算3D模型各個頂點的半徑r、經度角0和紳度角4,將3D模型頂點的笛卡爾坐標 (X，y，Z)轉化為球面坐標（r，0，4); (2) 將所有頂點按照半徑r值由小到大排列得到一個頂點序列，并將該個頂點序列分 成N個頂點子集Mi，i = l，2,3，…，N; (3) 將待嵌入的水印信息輸入偽隨機序列生成模塊，生成相對應的二進制水印序列； (4) W-個頂點子集為一個嵌入元素，采用加性的嵌入準則將水印信息嵌入到頂點的 經度角0坐標中，在同一頂點的紳度角4坐標中記錄水印的位數信息； (5) 將嵌入水印序列后的3D模型進行逆變換恢復其原來的頂點順序，得到嵌入水印后 的3D模型； 所述水印提取方法具體包括如下步驟： A、 對嵌入水印后的3D模型進行預處理，平移嵌入水印后的3D模型，使嵌入水印后的3D 模型的中屯、與笛卡爾坐標系的原點重合，計算嵌入水印后的3D模型各個頂點的半徑r、經 度角0和紳度角4,將嵌入水印后的3D模型頂點的笛卡爾坐標（x，y，z)轉化為球面坐標 (r，白，4); B、 將原始3D模型和嵌入水印后的3D模型中所有頂點按照半徑r值由小到大排列得到 頂點序列并進行分組，使原始3D模型和嵌入水印后的3D模型的頂點相匹配； C、 取笛卡爾坐標系的原點為中屯、，計算每個分組中原始3D模型和嵌入水印后的3D模 型中對應頂點分別到中屯、的長度差并對每一組長度差進行求和； D、 提取水印序列。
2. 根據權利要求1所述的3D模型版權保護的方法，其特征在于，所述3D模型版權保護 的方法中使用的水印裝置包括水印信息編碼裝置、水印嵌入裝置和水印提取裝置。
【專利摘要】本發明公開了一種3D模型版權保護的方法，包括水印嵌入方法和水印提取方法，水印嵌入方法的具體步驟包括：對3D模型進行預處理，平移3D模型，使3D模型的中心與笛卡爾坐標系的原點重合，將3D模型頂點的笛卡爾坐標轉化為球面坐標；將所有頂點按照半徑r值由小到大排列得到一個頂點序列，并將這個頂點序列分成N個頂點子集Mi；以一個頂點子集為一個嵌入元素，將水印信息嵌入到頂點的經度角θ坐標中；將嵌入水印序列后的3D模型進行逆變換恢復其原來的頂點順序，得到嵌入水印后的3D模型。本發明提高了水印的信息量和穩定性，同時又使得含水印的3D模型具有很強的魯棒性，從而達到版權保護的目的，可以有效抵抗幾何攻擊和剪切攻擊。
【IPC分類】G06T17-00, G06T1-00
【公開號】CN104599223
【申請號】CN201410764552
【發明人】程琪, 韋南, 毛偉
【申請人】上海觸明計算機科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月12日