[发明专利]具有鲁棒性的三维模型脆弱水印产生方法及其提取方法

摘要

本发明公开具有鲁棒性的三维模型脆弱水印产生方法及其提取方法，其产生方法包括步骤：1）对原始二值水印图像分块并置乱；2）制作出经排序后的用以嵌入水印图像的顶点序列；3）产生新二值水印和新散列值块；4)将新二值水印和新散列值块分别嵌入顶点序列，得到嵌入水印图像的三维模型。其提取方法包括步骤：1）判断各顶点是否嵌入了水印；2）得到嵌入水印时的插0后的二值水印以及对应的散列值；3）判断可疑的顶点；4）得到嵌入时置乱后的二值水印图像；5）对得到置乱后的二值水印图像进行反置乱，完成二值水印图像的提取。本发明不会有块效应、鲁棒性好、提取时可检测出对模型的任何改动，且能定位出篡改的区域。

主权项

1.具有鲁棒性的三维模型脆弱水印产生方法，包括二值水印图像的嵌入，其特征在于：其包括以下步骤：1）对原始二值水印图像进行分块处理，同时对每个分块图像采用相同的置乱模板进行置乱，且重复n次排列，得到置乱后的二值水印图像W＝(w₁,w₂,...,w_n)，所述置乱为：将图像的信息次序打乱，将a像素移动到b像素的位置上，b像素移动到c像素的位置上……使其变换成杂乱无章难以辨认的图像，同时选定待嵌入水印图像的三维模型的网格图像M(V，C)，其中V是三维模型的网格图像M中顶点的集合，C是三维模型的网格图像M中顶点的连接关系；2）随机选定V中的顶点V(x₁,x₂,x₃)用以嵌入水印图像，并将选定嵌入水印图像的顶点以及和其相邻的顶点按照顶点坐标的大小排序，得到排序后的顶点序列V_i(x₁,x₂,x₃)，所述排序规则如下：先按照x₁的坐标大小排序，如果x₁的坐标相同，则按照x₂的坐标大小排序，如果x₁和x₂的坐标均相同，则按照x₃的坐标大小排序；3)对置乱后的二值水印图像W＝(w₁,w₂,...,w_n)进行插0步骤，所述插0步骤为：当二值水印图像W＝(w₁,w₂,...,w_n)出现连续5个1时，则在其后插入一个0，得到插0后的二值水印图像W′＝(w′₁,w′₂,...,w′_n)；4）对插0后的二值水印图像W′＝(w′₁,w′₂,...,w′_n)按照128位作为一个水印块进行分块，并按照以下规则对每个水印分块进行MD5的Hash函数加密，以及在每个水印分块前加入01111110的标示符用以表示块的开始：设第r块为W′_r＝(w′_r1,w′_r2,...,w′_r128)，则其中p_s^r为散列值，S为散列长度，且S=128；在具有128位的第r块W′_r＝(w′_r1,w′_r2,...,w′_r128)前加入01111110的标示符，则产生具有136位的新二值水印W″_r；W″_r＝(0,1,1,1,1,1,1,0,w′_r1,w′_r2,...,w′_rn)同时在128位的前面加上01111110的用以表示散列值块开始的标示符，则产生也具有136位的新散列值块P′_r；Pr′=(0,1,1,1,1,1,1,0,p1r,p2r,...,p128r)]]>同样都是136位的新二值水印W″_r和新散列值块P′_r对应位置上的二值数字组成136对（w′_i，p_i）；5）将（w′_i，p_i）依次分别按照以下嵌入规则存入排序后的顶点序列V_i(x₁,x₂,x₃)的对应的x₂和x₃中，即得到嵌入水印图像的三维模型，所述嵌入规则为：对于顶点序列V_i(x₁,x₂,x₃)中排在最前面的最小顶点记为V′₁(x′₁,x′₂,x′₃)，则其相邻顶点与最小顶点V′₁(x′₁,x′₂,x′₃)的对应坐标的坐标差的均值满足以下关系：xijc=1|N(v)|Σi=N(v)(xij-xj′),j=1,2,3,]]>其中N(v)是顶点v_i(x₁,x₂,x₃)相邻顶点的集合，|N(v)|是集合N(v)的顶点的个数，对于给定的密钥参数N，当j=1时，那么以及顶点v_i记为d_i1＝|x₁|,则有以下关系：如果在顶点v_i(x₁,x₂,x₃)有嵌入水印，除法的商Q_ij必须为奇数，即如果为奇数，则且R_i1＝d_i1%S_i1；如果不为奇数，则且R_i1＝d_i1%S_i1，其中Q_ij是除法的商，R_i1是余数；如果在顶点v_i(x₁,x₂,x₃)没有嵌入水印，除法的商Q_ij必须为偶数，即如果为偶数，则且R_i1＝d_i1%S_i1；如果不为偶数，则且R_i1＝d_i1%S_i1，其中Q_ij是除法的商，R_i1是余数；也即插入水印后的顶点v′_i的d′_i1满足以下关系式：令M=Q_ij%2，通过调整v_i(x₁,x₂,x₃)的x₁坐标来改变d_i1，也即：对于给定的密钥参数N，以及顶点v_i记为d_ij＝|x_j|,如果j=2,3，则其均满足以下关系：(w_i,p_i)是要嵌入x₂,x₃的水印，如果w_i,p_i是1,那么必须Q_ij%2=1，也即除法的商Q_ij必须是奇数，也即是如果为奇数，则且R_i1＝d_i1%S_i1；如果不为奇数且R_ij＞S_ij/2，则且R_i1＝d_i1%S_i1；如果不为奇数且R_ij≤S_ij/2，则且R_i1＝d_i1%S_i1；其中Q_ij是除法的商，R_i1是余数；如果w_i,p_i是0,那么必须Q_ij%2=0，也即除法的商Q_ij必须是偶数，也即是如果为偶数，则且R_i1＝d_i1%S_i1；如果不为偶数且R_ij＞S_ij/2，则且R_i1＝d_i1%S_i1；如果不为偶数且R_ij≤S_ij/2，则且R_i1＝d_i1%S_i1，其中Q_ij是除法的商，R_i1是余数；通过调整v_i(x₁,x₂,x₃)的x_j坐标来改变d_ij，即满足：的关系。