标题:基于视觉特征的三维网格数字水印算法
导师:杨兴强
学号:200612527
作者:韩大志
论文答辩日期:2009-05-09 00:00:00
关键词:三维网格;数字水印;视觉特征;曲率;曲率变化;插值算法
摘要:随着计算机图形处理技术的飞速发展和互联网的迅速普及,三维模型正在被广泛地应用并带来可观的经济收益,并且已经成为知识产权保护的重要对象而三维网格数字水印技术正是在这种需求下产生、发展起来的。它将版权信息以水印的形式隐藏到目标模型中,对使用者不可见且不影响数据的正常使用,在需要的时候,又能够方便快捷地从模型中提取出水印信息,从而实现版权的验证等功能。 1997 年, Ohbuchi 等第一次提出了三维网格数字水印技术的概念,为三维网格模型和数字水印的研究提供了新的思路和方法。经过了近十年的发展,三维网格数字水印技术已经形成了以水印嵌入与提取、水印的攻击、水印评估等几个方面为主要内容的研究领域,并获得了初步的发展。三维网格数字水印技术主要包括水印嵌入、水印评估、水印攻击等几个方面。按照其嵌入域不同可将三维网格数字水印分为空域水印和频域水印;按照应用领域的不同可分为用于版权保护的鲁棒性水印和用于内容认证的脆弱水印算法;按照水印提取过程是否需要原始数据可将水印分为私有水印与公开水印。水印的攻击方法主要有鲁棒性攻击,解释攻击,法学攻击等。对于水印性能的评估,目前主要使用受试者工作特征曲线ROC、水印位出错率、模型形变量、信噪比SNR和峰值信噪比等方法。本文第二章按照嵌入域分类法,着重研究了一批具有代表性的三维水印算法。 本项研究的主体部分,着眼于探索如何在不影响视觉效果和可用性的基础上,完成三维网格水印嵌入。由于三维网格模型的特殊性,三维网格水印算法的最终实现都是以网格顶点位置的微小改变为根本,并且这种改变不影响几何模型的视觉效果和功能特性。物体形状的微变如何尽可能减少对视觉的影响,如何不影响物体的可用性,这个问题对于增加或攻击水印信息都有非常重要的指导意义。 三维网格数字水印算法的目标是以较小的网格变化来实现较多的水印信息的嵌入,而三维网格中具有较好的视觉隐藏特性的区域能够在发生改变时不易被察觉,能较少的影响几何模型的视觉效果和功能特性,这种特性非常的符合三维网格数字水印的需求,能够实现大强度、鲁棒性的水印算法。 本项研究的主要贡献,在于以三维网格的曲率为基础,通过分析曲率及区域内曲率变化对于模型视觉特征的影响,提出了一种使用曲率及曲率变化相结合的三维数字水印算法。首先,计算三维网格中的点的曲率,然后根据点的邻接点信息计算出网格中各个区域的平均曲率及区域内曲率的变化来,以视觉特征来选取合适的区域;然后,采用插值的方式将水印信息嵌入到所选区域中去,越靠近区域中间的点拥有较高的扰动强度,越靠近边界的点施加越小的扰动,这样能使区域在发生变化后仍然能够与周围区域保持视觉上的平滑特性。实验结果表明算法易实现大容量水印的嵌入及提取,能有效的保证模型的视觉特征,并对多种攻击都有很好的鲁棒性。
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