[发明专利]对三维对象加水印的方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维(3D)对象加水印。更具体地，本发明涉及三维 对象加水印的方法并涉及用于检测这种水印的方法。本发明还涉及实 现该方法的相关联的设备并涉及加水印后的3D对象。

背景技术

该部分旨在向读者介绍可能与以下描述和/或要求的本发明的多 个方面有关的技术的多个方面。相信该讨论有助于为读者提供背景信 息，以促进更好地理解本发明的多个方面。因此，应当理解的是，基 于此来阅读这些描述，并且这些描述不被认为是现有技术。

数字加水印在于以鲁棒和不易察觉的方式来修改多媒体内容，以 隐藏秘密消息。加水印的应用通过元数据绑定，其范围从广播监视到 版权保护。具体地，鲁棒的加水印方法是内容保护架构的必要组成部 分。例如通过当非法地可在互联网上获得内容时识别泄露，嵌入的消 息(称为水印有效载荷(payload))实际上构成了叛逆者追踪任务的 司法鉴定证据。

3D生成的模型的流行已经产生了对于被设计为解决网格的鲁棒加水印的专用方法的需要。假设网格是3D对象的表面边界的逐段-线性近似。它们通过n_v个顶点的集合n_e个边的集合和n_f个小平面的集合来正式定义。3D加水印方法聚焦于公共三角网格表示。动画网格的3D加水印是聚焦于已经被动画显示的网格的加水印的技术领域。在该上下文中，该网格的特征不仅在于顶点集合边的集合和小平面集合还在于贯穿动画的顶点的位置(时间分量)。

对于动画网格，Agarwal等人在“Robustblindwatermarking mechanismformotiondatastreams”(Proceedingsofthe8thworkshopon Multimediaandsecurity，230-235页，2006)中公开了一种基于网格 骨架(skeleton)的动态的加水印算法。骨架与虚拟地附着于输入模型 顶点的一组关节和骨骼相对应。通过修改包括骨架的不同骨骼的相对 定位，用某种灵活的方式来相应地移动顶点，由此赋予了动画创造器 用任意想要的方式来为3D模型摆姿势的能力。一种姿势是对3D网格 的等距(isometric)变换，即保留成对的表面点之间的所有测地距离。 针对类人的3D对象，姿势与例如举起胳膊、伸腿等相对应。结果， 通过定义姿势的时序，可以设计动画，例如人物的行走周期。可以通 过艺术家手动地或通过使用运动捕获(MOCAP)设备来记录表演演 员的移动，来实现该动画。Agarwal等人公开的方法通过改变3D模型 的一些元素(例如接合点或顶点)的时间轨迹来嵌入水印。在它们的 优选实施例中，这种嵌入是基于与时间轨迹相关联的空间-曲线的小波 分解。换言之，修改网格的动画而非网格本身。因此，该技术的限制 在于：(i)改变该3D对象的动画丢弃水印，以及(ii)不能根据动画 的单个姿势来恢复水印。因此需要一种用于3D网格的方法，该方法 按照姿势不变、因而察觉不到动画参数的方式在网格的几何图形中嵌 入水印。

在现有技术中，已经使用测地距离来应对3D网格水印中的姿势 不变性的挑战。测地距离指的是对象表面上在3D对象的两点之间的 最短路径。如前面说明的，希望这些距离在时间动画期间几乎不受到 对象采用的姿势的影响。在“Surface-PreservingRobustWatermarkingof 3DShapes”(IEEETransactionsonImage，Processing，vol.20，pp. 2813-2826，2011”)中，A.G.Bors和M.Luo公开了一种依赖给对象表 面上的顶点与伪随机参考点之间的测地距离的直方图加水印的加水印 方法。尽管该加水印技术对于动画是不易察觉的，它还是具有两个主 要的限制，一个限制对于测地距离的使用是固有的。首先，测地距离 对于噪声增加高度敏感，并因此对于这种类型的攻击提供有限的水印 鲁棒性。其次，伪随机参考点的使用使得加水印系统对于失同步攻击 (例如裁切)变得脆弱。因此需要一种用于3D网格的方法，该方法 按照姿势不变且对于大范围的攻击是鲁棒的方式在网格的几何图形中 嵌入水印。

发明内容