三維模型數(shù)字水印技術(shù)及防重構(gòu)技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形處理能力的迅速提高，三維模型的獲取和處理愈加方便，三維模型的使用越來(lái)越廣泛。互聯(lián)網(wǎng)的普及有利于信息共享和協(xié)同設(shè)計(jì)，有益于人們更好地使用三維模型；同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)也加速了三維模型的非法傳播，使三維模型的版權(quán)問(wèn)題面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。基于渲染數(shù)據(jù)流的三維模型重構(gòu)，也給三維模型的保護(hù)提出了巨大挑戰(zhàn)。本文就三維模型的數(shù)字水印技術(shù)和防止三維模型重構(gòu)技術(shù)進(jìn)行了研究，取得的主要研究成果如下： 改進(jìn)了兩種三維模型水印算法：本文所改進(jìn)的第一種水

2、印算將具有仿射變換不變性的Nielson范數(shù)和三維模型的冗余性相結(jié)合，向三維模型嵌入水印信息，檢測(cè)水印時(shí)不需要原始模型，此算法不但很好地保證了模型的視覺(jué)特性，而且具有較好的魯棒性，除了能夠抵抗仿射變換外，還能夠抵抗一定程度的噪聲攻擊。另外，我們還對(duì)通過(guò)插入節(jié)點(diǎn)向NURBS曲面嵌入水印的算法進(jìn)行了改進(jìn)。 設(shè)計(jì)了三種三維模型水印算法：本文所設(shè)計(jì)的第一個(gè)水印算法是基于網(wǎng)格的參數(shù)信息的，算法通過(guò)把微分幾何中曲面主方向的計(jì)算方法進(jìn)行離散化

3、，利用三維網(wǎng)格模型的幾何和拓?fù)湫畔?lái)計(jì)算模型頂點(diǎn)的曲率和主方向，然后沿主方向?qū)旤c(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，嵌入水印信息，對(duì)平移和旋轉(zhuǎn)變換具有魯棒性。我們?cè)O(shè)計(jì)的第二個(gè)算法是基于局部坐標(biāo)系的三維模型水印算法，算法利用頂點(diǎn)的一環(huán)鄰居，為需要嵌入水印的頂點(diǎn)建立局部坐標(biāo)系，通過(guò)調(diào)整頂點(diǎn)在局部坐標(biāo)系中的位置，嵌入水印信息，檢測(cè)水印時(shí)，不需要原始模型，且對(duì)平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作具有魯棒性，通過(guò)重復(fù)嵌入，還可以抵抗剪切攻擊，另外，嵌入的水印信息是人們可以直接讀取

4、的字符信息，這使得該算法更便于實(shí)際應(yīng)用。我們還設(shè)計(jì)了一種基于等弧長(zhǎng)采樣的NURBS數(shù)字水印算法，這種算法通過(guò)對(duì)NURBS曲面進(jìn)行等弧長(zhǎng)采樣，把水印嵌入到采樣點(diǎn)上，利用嵌入水印后的采樣點(diǎn)，進(jìn)行曲面擬合，得到含有水印的曲面。兩種NURBS數(shù)字水印算法。這兩種算法在檢測(cè)水印時(shí)，均不需要原始NURBS曲面，而且能夠抵抗升階、轉(zhuǎn)置、旋轉(zhuǎn)、平移等攻擊。 設(shè)計(jì)了一種防三維模型重構(gòu)方案：由于多數(shù)三維模型的繪制要用到OpenGL或DirectX3

5、D運(yùn)行庫(kù)，而調(diào)用這兩個(gè)運(yùn)行庫(kù)的應(yīng)用程序接口(API)時(shí)，三維模型的數(shù)據(jù)必須按照一定的格式進(jìn)行組織，因此，可以根據(jù)應(yīng)用程序接口得到的數(shù)據(jù)來(lái)精確地重構(gòu)三維模型，給三維模型的安全帶來(lái)了很大隱患。本文利用最新的圖形可編程技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種防三維模型重構(gòu)方案。在調(diào)用3DAPI前，首先對(duì)三維模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后讓加密的數(shù)據(jù)通過(guò)3D應(yīng)用程序接口，當(dāng)加密的數(shù)據(jù)到達(dá)可編程流水線前端時(shí)，在頂點(diǎn)著色器中進(jìn)行解密，這樣既發(fā)揮了硬件加速性能，又可防止利用3D渲