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三维模型数字水印技术及防重构技术研究

孙树森  
【摘要】:随着计算机图形处理能力的迅速提高,三维模型的获取和处理愈加方便,三维模型的使用越来越广泛。互联网的普及有利于信息共享和协同设计,有益于人们更好地使用三维模型:同时,互联网也加速了三维模型的非法传播,使三维模型的版权问题面临严峻考验。基于渲染数据流的三维模型重构,也给三维模型的保护提出了巨大挑战。本文就三维模型的数字水印技术和防止三维模型重构技术进行了研究,取得的主要研究成果如下: 改进了两种三维模型水印算法:本文所改进的第一种水印算将具有仿射变换不变性的Nielson范数和三维模型的冗余性相结合,向三维模型嵌入水印信息,检测水印时不需要原始模型,此算法不但很好地保证了模型的视觉特性,而且具有较好的鲁棒性,除了能够抵抗仿射变换外,还能够抵抗一定程度的噪声攻击。另外,我们还对通过插入节点向NURBS曲面嵌入水印的算法进行了改进。 设计了三种三维模型水印算法:本文所设计的第一个水印算法是基于网格的参数信息的,算法通过把微分几何中曲面主方向的计算方法进行离散化,利用三维网格模型的几何和拓扑信息来计算模型顶点的曲率和主方向,然后沿主方向对顶点位置进行调整,嵌入水印信息,对平移和旋转变换具有鲁棒性。我们设计的第二个算法是基于局部坐标系的三维模型水印算法,算法利用顶点的一环邻居,为需要嵌入水印的顶点建立局部坐标系,通过调整顶点在局部坐标系中的位置,嵌入水印信息,检测水印时,不需要原始模型,且对平移、旋转、缩放等操作具有鲁棒性,通过重复嵌入,还可以抵抗剪切攻击,另外,嵌入的水印信息是人们可以直接读取的字符信息,这使得该算法更便于实际应用。我们还设计了一种基于等弧长采样的NURBS数字水印算法,这种算法通过对NURBS曲面进行等弧长采样,把水印嵌入到采样点上,利用嵌入水印后的采样点,进行曲面拟合,得到含有水印的曲面。两种NURBS数字水印算法。这两种算法在检测水印时,均不需要原始NURBS曲面,而且能够抵抗升阶、转置、旋转、平移等攻击。 设计了一种防三维模型重构方案:由于多数三维模型的绘制要用到OpenGL或DirectX 3D运行库,而调用这两个运行库的应用程序接口(API)时,三维模型的数据必须按照一定的格式进行组织,因此,可以根据应用程序接口得到的数据来精确地重构三维模型,给三维模型的安全带来了很大隐患。本文利用最新的图形可编程技术,设计了一种防三维模型重构方案。在调用3D API前,首先对三维模型的数据


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