三維網(wǎng)格模型數(shù)字水印的相關(guān)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，多媒體信息的保護(hù)已成為一個(gè)迫切需要解決的問題。而其中三維模型的版權(quán)保護(hù)方法卻遠(yuǎn)不如數(shù)字圖像、數(shù)字音頻、視頻和文本等媒體數(shù)據(jù)成熟。傳統(tǒng)的密碼技術(shù)對(duì)三維模型的內(nèi)容保護(hù)有很大的局限性，新興的數(shù)字水印技術(shù)恰好彌補(bǔ)了這些缺陷，成為繼密碼技術(shù)之后又一強(qiáng)有力的多媒體內(nèi)容保護(hù)工具?；诖耍疚纳钊胙芯苛擞糜趯?shí)現(xiàn)三維網(wǎng)格模型版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印技術(shù)；提出了三種適用于不同情況的三維網(wǎng)格模型數(shù)字水印算法；并提出了基于數(shù)

2、字水印和移動(dòng)代理技術(shù)的數(shù)字版權(quán)管理系統(tǒng)WADRM(Watermarking and Mobile Agent Based Digital Right Management)模型，用于實(shí)現(xiàn)三維網(wǎng)格模型在開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的防拷貝和版權(quán)實(shí)時(shí)跟蹤與檢測(cè)。本文主要研究工作如下： 1．在魯棒數(shù)字水印算法方面，研究提出了一種基于三維網(wǎng)格模型全局幾何特征的魯棒數(shù)字水印算法。由于三維網(wǎng)格模型的全局幾何特征在網(wǎng)格處理過程中很少被改變，否則網(wǎng)格模型的視

3、覺效果就會(huì)被破壞，所以本算法選取三維網(wǎng)格模型的全局幾何特征嵌入水印，即從三維網(wǎng)格模型中心到模型表面頂點(diǎn)的距離所構(gòu)成的矩陣為頂點(diǎn)模值矩陣，并用二維信號(hào)處理的方法——奇異值分解算法嵌入水印。其基本思想是把三維幾何數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為二維數(shù)字信號(hào)，然后通過一系列的嵌入過程的逆處理操作重構(gòu)含有水印的三維信號(hào)。由于矩陣奇異值的穩(wěn)定性，所以在嵌入水印時(shí)可以采取較大的強(qiáng)度而保持三維網(wǎng)格模型的視覺效果，由此可以帶來較好的魯棒性。同時(shí)，由于頂點(diǎn)模值矩陣是反映三

4、維網(wǎng)格模型全局幾何特征的重要參量，因此在頂點(diǎn)模值矩陣中嵌入水印可以使水印信號(hào)的影響遍布在三維網(wǎng)格模型的各處，這樣的水印不易被抹去，進(jìn)一步保證了算法的抗攻擊能力。通過對(duì)該算法進(jìn)行各種攻擊的魯棒性測(cè)試，包括簡(jiǎn)化，剪切，旋轉(zhuǎn)，加噪聲等，表明該算法對(duì)多種攻擊均具有良好的魯棒性。 2．在盲數(shù)字水印方面，對(duì)漸進(jìn)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，并在此基礎(chǔ)上研究提出了一種基于漸進(jìn)網(wǎng)格的盲數(shù)字水印算法。水印嵌入過程中，采用漸進(jìn)算法對(duì)水印的嵌入位置進(jìn)行選

5、擇，隱藏效果好，并對(duì)噪聲攻擊具有很強(qiáng)的魯棒性，可以有效抵抗常見的幾何攻擊。水印信息序列的嵌入與頂點(diǎn)的位置有關(guān)，可以作為水印的檢測(cè)密鑰來使用，只有擁有正確的密鑰才能抽取水印序列，使水印嵌入算法的安全性得到加強(qiáng)。本算法適用于在原始網(wǎng)格模型無法獲取的情況下，進(jìn)行水印檢測(cè)。對(duì)該算法進(jìn)行的攻擊試驗(yàn)結(jié)果證明，該水印嵌入算法具有較好的不可見性和魯棒性。 3．提出了一種基于三維網(wǎng)格模型深度投影的數(shù)字水印算法。為了使設(shè)計(jì)的三維數(shù)字水印算法獲取較強(qiáng)

6、的魯棒性，水印嵌入域要盡量選擇能夠反映三維網(wǎng)格模型明顯特征的區(qū)域，這樣在不影響模型視覺外觀的前提下，水印不易被擦除。由于三維網(wǎng)格模型的深度投影反映了其重要的外觀特征，所以選擇三維網(wǎng)格模型的深度投影作為水印信息的嵌入域，可以提高算法的魯棒性。該算法首先對(duì)三維網(wǎng)格模型運(yùn)用主元分析法對(duì)模型的最佳視點(diǎn)進(jìn)行選擇，然后獲取三維網(wǎng)格模型在最佳視點(diǎn)方向的深度投影，對(duì)其進(jìn)行傅立葉變換，并將水印信息嵌入到深度投影的傅立葉變換域，得到含水印的三維網(wǎng)格模型。由

7、于選擇了三維網(wǎng)格模型的深度投影作為嵌入域，在攻擊者不愿影響模型視覺外觀前提下，水印不易被擦除。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于傅立葉變換所具有的旋轉(zhuǎn)不變等特性，使得該算法對(duì)簡(jiǎn)化、平移、旋轉(zhuǎn)、尺度不變等操作具有較為理想的魯棒性。 4．為了在開放網(wǎng)絡(luò)中對(duì)三維模型提供全生命周期的版權(quán)保護(hù)，提出了基于數(shù)字水印和移動(dòng)代理技術(shù)的數(shù)字版權(quán)管理系統(tǒng)WADRM的設(shè)計(jì)模型。通過一個(gè)三維模型的實(shí)例分析說明此系統(tǒng)對(duì)三維模型全生命周期的版權(quán)保護(hù)的整個(gè)流程：詳細(xì)分析