三維網(wǎng)格模型數(shù)字水印的相關(guān)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應用，多媒體信息的保護已成為一個迫切需要解決的問題。而其中三維模型的版權(quán)保護方法卻遠不如數(shù)字圖像、數(shù)字音頻、視頻和文本等媒體數(shù)據(jù)成熟。傳統(tǒng)的密碼技術(shù)對三維模型的內(nèi)容保護有很大的局限性，新興的數(shù)字水印技術(shù)恰好彌補了這些缺陷，成為繼密碼技術(shù)之后又一強有力的多媒體內(nèi)容保護工具?；诖耍疚纳钊胙芯苛擞糜趯崿F(xiàn)三維網(wǎng)格模型版權(quán)保護的數(shù)字水印技術(shù)；提出了三種適用于不同情況的三維網(wǎng)格模型數(shù)字水印算法；并提出了基于數(shù)

2、字水印和移動代理技術(shù)的數(shù)字版權(quán)管理系統(tǒng)WADRM(Watermarking and Mobile Agent Based Digital Right Management)模型，用于實現(xiàn)三維網(wǎng)格模型在開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的防拷貝和版權(quán)實時跟蹤與檢測。本文主要研究工作如下： 1．在魯棒數(shù)字水印算法方面，研究提出了一種基于三維網(wǎng)格模型全局幾何特征的魯棒數(shù)字水印算法。由于三維網(wǎng)格模型的全局幾何特征在網(wǎng)格處理過程中很少被改變，否則網(wǎng)格模型的視

3、覺效果就會被破壞，所以本算法選取三維網(wǎng)格模型的全局幾何特征嵌入水印，即從三維網(wǎng)格模型中心到模型表面頂點的距離所構(gòu)成的矩陣為頂點模值矩陣，并用二維信號處理的方法——奇異值分解算法嵌入水印。其基本思想是把三維幾何數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為二維數(shù)字信號，然后通過一系列的嵌入過程的逆處理操作重構(gòu)含有水印的三維信號。由于矩陣奇異值的穩(wěn)定性，所以在嵌入水印時可以采取較大的強度而保持三維網(wǎng)格模型的視覺效果，由此可以帶來較好的魯棒性。同時，由于頂點模值矩陣是反映三

4、維網(wǎng)格模型全局幾何特征的重要參量，因此在頂點模值矩陣中嵌入水印可以使水印信號的影響遍布在三維網(wǎng)格模型的各處，這樣的水印不易被抹去，進一步保證了算法的抗攻擊能力。通過對該算法進行各種攻擊的魯棒性測試，包括簡化，剪切，旋轉(zhuǎn)，加噪聲等，表明該算法對多種攻擊均具有良好的魯棒性。 2．在盲數(shù)字水印方面，對漸進網(wǎng)格技術(shù)進行了深入地研究，并在此基礎(chǔ)上研究提出了一種基于漸進網(wǎng)格的盲數(shù)字水印算法。水印嵌入過程中，采用漸進算法對水印的嵌入位置進行選

5、擇，隱藏效果好，并對噪聲攻擊具有很強的魯棒性，可以有效抵抗常見的幾何攻擊。水印信息序列的嵌入與頂點的位置有關(guān)，可以作為水印的檢測密鑰來使用，只有擁有正確的密鑰才能抽取水印序列，使水印嵌入算法的安全性得到加強。本算法適用于在原始網(wǎng)格模型無法獲取的情況下，進行水印檢測。對該算法進行的攻擊試驗結(jié)果證明，該水印嵌入算法具有較好的不可見性和魯棒性。 3．提出了一種基于三維網(wǎng)格模型深度投影的數(shù)字水印算法。為了使設(shè)計的三維數(shù)字水印算法獲取較強

6、的魯棒性，水印嵌入域要盡量選擇能夠反映三維網(wǎng)格模型明顯特征的區(qū)域，這樣在不影響模型視覺外觀的前提下，水印不易被擦除。由于三維網(wǎng)格模型的深度投影反映了其重要的外觀特征，所以選擇三維網(wǎng)格模型的深度投影作為水印信息的嵌入域，可以提高算法的魯棒性。該算法首先對三維網(wǎng)格模型運用主元分析法對模型的最佳視點進行選擇，然后獲取三維網(wǎng)格模型在最佳視點方向的深度投影，對其進行傅立葉變換，并將水印信息嵌入到深度投影的傅立葉變換域，得到含水印的三維網(wǎng)格模型。由

7、于選擇了三維網(wǎng)格模型的深度投影作為嵌入域，在攻擊者不愿影響模型視覺外觀前提下，水印不易被擦除。同時實驗結(jié)果表明，由于傅立葉變換所具有的旋轉(zhuǎn)不變等特性，使得該算法對簡化、平移、旋轉(zhuǎn)、尺度不變等操作具有較為理想的魯棒性。 4．為了在開放網(wǎng)絡(luò)中對三維模型提供全生命周期的版權(quán)保護，提出了基于數(shù)字水印和移動代理技術(shù)的數(shù)字版權(quán)管理系統(tǒng)WADRM的設(shè)計模型。通過一個三維模型的實例分析說明此系統(tǒng)對三維模型全生命周期的版權(quán)保護的整個流程：詳細分析