[发明专利]基于BNBW的新型鲁棒网数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于BNBW的新型鲁棒三维网格模型数字水印方法。

背景技术

随着信息社会的发展，互联网提供了海量的图像、视频和音频等各种形式的数字媒体信息数据。互联网为人们提供方便服务，人们可以通过许多已存在的工具和互联网可以轻易地获取、复制、加工和发布数字媒体。结果是，这些设备被一些为谋取私利而非法使用的侵犯版权者利用，侵犯了数字内容提供商的合法权益。数字水印技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。数字水印按功能可分为版权保护水印和认证水印，前者通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到保护内容创建者合法的版权的目的，在发生版权纠纷时，创建者或所有者的信息用于标示数据的版权所有者，主要有鲁棒水印；而后者进行内容完整性认证来判断载体是否被篡改等目的，即用于多媒体内容真实性鉴定的水印，这种水印同样是在数据内容中嵌入信息，内容发生改变时，水印信息会发生一定程度的改变，因而能够鉴定原始数据是否被篡改。数字水印可嵌入各种数字媒体，包括图像、音频数据、视频数据和三维图形模型，数字水印技术是对传统加密技术的一种有效的补充。大多数先前的研究主要集中在一般类型的多媒体数据，包括文本数据、图像、音频数据和视频数据，直到1997年，Ohbuchi第一次提出了三维网格模型水印算法。现在，我们提出一种新的基于双正交非均匀B样条小波（BNBW）变换的鲁棒水印模式，主要用于CAD、CAM、CAE和CG领域上的版权保护。这个方法的新颖之处在于这个模式不仅可以使用在规则和不规则网格上，而且可以抵抗各种攻击，包括同步攻击和拓扑攻击。我们所提出的这个模式可以嵌入水印到不规则的网格，克服了先前只能嵌入水印在规则网格上的缺点。这个模式也扩展了原本只可以抵制同步攻击的算法到各种普通攻击。

发明内容

本发明提供一种基于BNBW的新型鲁棒三维网格模型数字水印方法，在频域上，通过用水印调制小波系数向量来嵌入水印；利用系数之间的相关性来提取水印。我们所提出的这个方法可以嵌入水印到不规则的网格，使得三维小波分析成为可能。该方法不仅可以抵抗三维模型的普通攻击，如多边形网格简化、加入随机噪声、旋转、缩放等以及多种攻击的组合，而且可以检测和定位篡改的顶点。

为达到上述目的，本发明的技术方案和措施是： 

1．嵌入水印的处理步骤

1)      根据下面的公式将初始网格模型V中的顶点                                               的笛卡尔坐标转换为球面坐标:

  

其中，N表示顶点数, 是网格模型的重心，这种模式仅仅使用顶点范数进行水印，同时保持其它两个成分和不变。显然地，对于顶点的重排和相似变换后，顶点范数的分布是不变的。

2)      在相同范围内，顶点被和划分成互不相同的S个部分。每个部分都必须适合独立地嵌入所有的水印，结果是水印可以重复S次嵌入到不同的部分。

3)      对于每一个部分，范数按升序排列为，其中L表示顶点数。然后由用Hartley-Judd算法计算得到B样条节点向量。然后用前面的B样条节点向量T执行双正交非均匀B样条小波分析。通过这种方式，得到了通过考虑嵌入水印的容量和透明性来定义的近似k阶的小波系数向量。

4)      通过下式修改小波系数来嵌入水印到小波系数向量：

       

其中水印，它的长度是m，它嵌入到的比例等于与全局强度因子的比例。但是这个比例必须选取合适，因为它控制着嵌入水印后的视觉质量。

5)      执行逆双正交非均匀B样条小波变换。同时，B样条节点向量可以由通过双正交非均匀B样条小波变换得到的重构矩阵P和Q计算得到。而且，新的被建立用来得到新的球面坐标。

6)      转换球面坐标到笛卡尔坐标。在立体网格模型中，顶点的笛卡尔坐标由下式给出：

其中，,和重心的计算与步骤1)相同。最后，得到了嵌入了水印的网格模型。

2．提取水印的处理步骤

1)      对要检测的模型进行重新采样。重新采样过程如下：首先，一条射线从模型的中心投射到原点，横切检测模型。如果射线横切水印模型在一个或多个点上，并且点是对于的最近横切点，则当做近似点，或者让 =。