一種3d模型版權(quán)保護(hù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及版權(quán)保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種3D模型版權(quán)保護(hù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著開放互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的興起，文本、圖像、音頻、視頻、3D模型等媒體數(shù)據(jù)在網(wǎng)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(fù)制、修改等數(shù)字作品的侵權(quán)行為。 隨著CAD三維仿真等相關(guān)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，3D數(shù)字模型將越來越多，在因特網(wǎng)上提供與銷 售的3D模型也將層出不窮，3D模型的版權(quán)合法擁有者正面臨著諸多的盜版問題，此外，3D 打印技術(shù)的興起也將使得3D數(shù)字模型的版權(quán)保護(hù)更顯迫切。為了防止版權(quán)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(shù)武器實(shí)現(xiàn)對(duì)3D模型的數(shù)字版權(quán)的 有效保護(hù)。
[0003] 數(shù)字水印技術(shù)和數(shù)字指紋技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新型數(shù)字版權(quán)保護(hù)技術(shù)。數(shù) 字水印是向數(shù)字產(chǎn)品中嵌入版權(quán)擁有者的一些信息，當(dāng)發(fā)生爭(zhēng)議時(shí)能夠有效確認(rèn)出版權(quán)歸 屬，對(duì)相同的作品嵌入的水印信息是相同的。而數(shù)字指紋是在原產(chǎn)品中嵌入與用戶有關(guān)的 信息，產(chǎn)品提供者能夠根據(jù)該信息對(duì)非法用戶進(jìn)行跟蹤，嵌入的內(nèi)容對(duì)不同購(gòu)買者是不同 的。數(shù)字指紋技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用環(huán)境和廣闊的應(yīng)用前景。
[0004] 3D模型具有以下特點(diǎn)：1) 3D模型元素的不規(guī)則性。3D模型的頂點(diǎn)排列不像二維 矩陣具有規(guī)則性，3D模型中的頂點(diǎn)和面片的排列順序比較容易發(fā)生改變，它們不能類似音 頻或視頻根據(jù)時(shí)間來進(jìn)行排列，3D模型的頂點(diǎn)和面都沒有一個(gè)相對(duì)固定的排序方式；2)對(duì) 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(huì)受到根據(jù)3D模型自身特點(diǎn)的頂點(diǎn)重新排序、網(wǎng)格簡(jiǎn)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)有其自身的特點(diǎn)，缺乏自然的參數(shù)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(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)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(quán)保護(hù)的方法， 以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種3D模型版權(quán)保護(hù)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(duì)3D模型進(jìn)行預(yù)處理，平移3D模型，使3D模型的中心與笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn) 重合，計(jì)算3D模型各個(gè)頂點(diǎn)的半徑r、經(jīng)度角Θ和煒度角φ，將3D模型頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo) (X，y，z)轉(zhuǎn)化為球面坐標(biāo)（r，θ，φ);
[0009] (2)將所有頂點(diǎn)按照半徑r值由小到大排列得到一個(gè)頂點(diǎn)序列，并將這個(gè)頂點(diǎn)序 列分成N個(gè)頂點(diǎn)子集Mi，i = l，2,3，···，N;
[0010] (3)將待嵌入的水印信息輸入偽隨機(jī)序列生成模塊，生成相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制水印序 列；
[0011] (4)以一個(gè)頂點(diǎn)子集為一個(gè)嵌入元素，采用加性的嵌入準(zhǔn)則將水印信息嵌入到頂 點(diǎn)的經(jīng)度角Θ坐標(biāo)中，在同一頂點(diǎn)的煒度角Φ坐標(biāo)中記錄水印的位數(shù)信息；
[0012] (5)將嵌入水印序列后的3D模型進(jìn)行逆變換恢復(fù)其原來的頂點(diǎn)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(duì)嵌入水印后的3D模型進(jìn)行預(yù)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(biāo)系的原點(diǎn)重合，計(jì)算嵌入水印后的3D模型各個(gè)頂點(diǎn)的半徑 r、經(jīng)度角Θ和煒度角φ，將嵌入水印后的3D模型頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)（x，y，z)轉(zhuǎn)化為球面 坐標(biāo)（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(diǎn)按照半徑r值由小到大排列 得到頂點(diǎn)序列并進(jìn)行分組，使原始3D模型和嵌入水印后的3D模型的頂點(diǎn)相匹配；
[0016] C、取笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn)為中心，計(jì)算每個(gè)分組中原始3D模型和嵌入水印后的 3D模型中對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)分別到中心的長(zhǎng)度差并對(duì)每一組長(zhǎng)度差進(jìn)行求和；
[0017] D、提取水印序列。
[0018] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述3D模型版權(quán)保護(hù)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0020] 本發(fā)明提高了水印的信息量和穩(wěn)定性，同時(shí)又使得含水印的3D模型具有很強(qiáng)的 魯棒性，從而達(dá)到版權(quán)保護(hù)的目的，可以有效抵抗幾何攻擊和剪切攻擊。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0022] -種3D模型版權(quán)保護(hù)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(duì)3D模型進(jìn)行預(yù)處理，平移3D模型，使3D模型的中心與笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn) 重合，計(jì)算3D模型各個(gè)頂點(diǎn)的半徑r、經(jīng)度角Θ和煒度角φ，將3D模型頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo) (X，y，z)轉(zhuǎn)化為球面坐標(biāo)（r，θ，φ);
[0024] (2)將所有頂點(diǎn)按照半徑r值由小到大排列得到一個(gè)頂點(diǎn)序列，并將這個(gè)頂點(diǎn)序 列分成N個(gè)頂點(diǎn)子集Mi，i = l，2,3，···，N;
[0025] (3)將待嵌入的水印信息輸入偽隨機(jī)序列生成模塊，生成相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制水印序 列；
[0026] (4)以一個(gè)頂點(diǎn)子集為一個(gè)嵌入元素，采用加性的嵌入準(zhǔn)則將水印信息嵌入到頂 點(diǎn)的經(jīng)度角Θ坐標(biāo)中，在同一頂點(diǎn)的煒度角φ坐標(biāo)中記錄水印的位數(shù)信息，記錄方法是用 10-6對(duì)水印信息的位數(shù)進(jìn)行加權(quán)，表示該經(jīng)度角Θ坐標(biāo)中嵌入的信息是水印的第i位的 值，在提取水印時(shí)，可根據(jù)這個(gè)值按位恢復(fù)水印，同一頂點(diǎn)的半徑r坐標(biāo)可以作為受攻擊后 提取水印時(shí)的參考位；
[0027] (5)將嵌入水印序列后的3D模型進(jìn)行逆變換恢復(fù)其原來的頂點(diǎn)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(duì)嵌入水印后的3D模型進(jìn)行預(yù)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(biāo)系的原點(diǎn)重合，計(jì)算嵌入水印后的3D模型各個(gè)頂點(diǎn)的半徑 r、經(jīng)度角Θ和煒度角φ，將嵌入水印后的3D模型頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)（x，y，z)轉(zhuǎn)化為球面 坐標(biāo)（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(diǎn)按照半徑r值由小到大排列 得到頂點(diǎn)序列并進(jìn)行分組，使原始3D模型和嵌入水印后的3D模型的頂點(diǎn)相匹配；
[0031] C、取笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn)為中心，計(jì)算每個(gè)分組中原始3D模型和嵌入水印后的 3D模型中對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)分別到中心的長(zhǎng)度差并對(duì)每一組長(zhǎng)度差進(jìn)行求和，求和公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種3D模型版權(quán)保護(hù)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(duì)3D模型進(jìn)行預(yù)處理，平移3D模型，使3D模型的中屯、與笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn)重 合，計(jì)算3D模型各個(gè)頂點(diǎn)的半徑r、經(jīng)度角0和紳度角4,將3D模型頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo) (X，y，Z)轉(zhuǎn)化為球面坐標(biāo)（r，0，4); (2) 將所有頂點(diǎn)按照半徑r值由小到大排列得到一個(gè)頂點(diǎn)序列，并將該個(gè)頂點(diǎn)序列分 成N個(gè)頂點(diǎn)子集Mi，i = l，2,3，…，N; (3) 將待嵌入的水印信息輸入偽隨機(jī)序列生成模塊，生成相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制水印序列； (4) W-個(gè)頂點(diǎn)子集為一個(gè)嵌入元素，采用加性的嵌入準(zhǔn)則將水印信息嵌入到頂點(diǎn)的 經(jīng)度角0坐標(biāo)中，在同一頂點(diǎn)的紳度角4坐標(biāo)中記錄水印的位數(shù)信息； (5) 將嵌入水印序列后的3D模型進(jìn)行逆變換恢復(fù)其原來的頂點(diǎn)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(duì)嵌入水印后的3D模型進(jìn)行預(yù)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(biāo)系的原點(diǎn)重合，計(jì)算嵌入水印后的3D模型各個(gè)頂點(diǎn)的半徑r、經(jīng) 度角0和紳度角4,將嵌入水印后的3D模型頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)（x，y，z)轉(zhuǎn)化為球面坐標(biāo) (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(diǎn)按照半徑r值由小到大排列得到 頂點(diǎn)序列并進(jìn)行分組，使原始3D模型和嵌入水印后的3D模型的頂點(diǎn)相匹配； C、 取笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn)為中屯、，計(jì)算每個(gè)分組中原始3D模型和嵌入水印后的3D模 型中對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)分別到中屯、的長(zhǎng)度差并對(duì)每一組長(zhǎng)度差進(jìn)行求和； D、 提取水印序列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D模型版權(quán)保護(hù)的方法，其特征在于，所述3D模型版權(quán)保護(hù) 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(fā)明公開了一種3D模型版權(quán)保護(hù)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(duì)3D模型進(jìn)行預(yù)處理，平移3D模型，使3D模型的中心與笛卡爾坐標(biāo)系的原點(diǎn)重合，將3D模型頂點(diǎn)的笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為球面坐標(biāo)；將所有頂點(diǎn)按照半徑r值由小到大排列得到一個(gè)頂點(diǎn)序列，并將這個(gè)頂點(diǎn)序列分成N個(gè)頂點(diǎn)子集Mi；以一個(gè)頂點(diǎn)子集為一個(gè)嵌入元素，將水印信息嵌入到頂點(diǎn)的經(jīng)度角θ坐標(biāo)中；將嵌入水印序列后的3D模型進(jìn)行逆變換恢復(fù)其原來的頂點(diǎn)順序，得到嵌入水印后的3D模型。本發(fā)明提高了水印的信息量和穩(wěn)定性，同時(shí)又使得含水印的3D模型具有很強(qiáng)的魯棒性，從而達(dá)到版權(quán)保護(hù)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(hào)】CN104599223
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410764552
【發(fā)明人】程琪, 韋南, 毛偉
【申請(qǐng)人】上海觸明計(jì)算機(jī)科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日