三维模型数字水印嵌入与提取算法研究

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1、工学博士学位论文三维模型数字水印嵌入与提取算法研究刘旺哈尔滨工业大学2005年12月图内图书分类号：TN911国际图书分类号：621.391工学博士学位论文三维模型数字水印嵌入与提取算法研究博士研究生：刘旺导师：孙圣和教授申请学位：工学博士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2005年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TN911U.D.C.:621.391DissertationfortheDoctorDegreeinEngineeringRESEARCHONDIGITALWAT

2、ERMARKEMBEDDINGANDEXTRACTINGALGORITHMSFORTHREE-DIMENSIONALMODELSCandidate：LiuWangSupervisor：Prof.SunShengheAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：MeasurementTechniqueandInstrumentAffiliation：Dept.ofAutomaticTestandControlDateofDefence：December,2005Degree-Conf

3、erring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着计算机、网络和多媒体技术的迅猛发展，数字文本、图像、音频、视频、三维模型等多媒体产品得到日益普及和广泛应用，但是数字产品容易编辑、复制、存储和通过网络迅速传播等优点也使版权保护和信息安全问题日趋严重，数字产品的知识产权保护问题得到了世界各国的重视，已成为“数字世界”中亟待解决的问题之一。数字水印处理技术是解决数字产品知识产权问题最有潜力和最有效的多学科交叉技术，它是通过在数字媒体产品中秘密地嵌入不可感知的信息—水印来确定产品的所有权或检验其

4、内容的真实性和完整性。以往，数字水印处理技术主要集中在图像数字水印、音频数字水印和视 频等媒体上，很少针对于三维模型。最近，尽管三维模型数字水印处理技术 的发展极为迅速，但其仍然是一个未成熟的领域，还有许多问题需要解决。 本文主要研究三维模型数字水印处理技术，重点讨论三维网格模型、体数据模型以及非均匀有理B样条（NURBS）曲面模型的数字水印嵌入和提取算 法，目的是为数字水印处理系统的软件或硬件实现提供可以借鉴的嵌入算 法。本文的主要研究内容和取得的创新性成果如下：1．系统综述了三维模型数字水印嵌入与提取算法涉及的相关问题、研究现状和发展概况

5、，指出目前存在的问题和不足之处。2．以三维网格几何模型为研究对象，利用模型顶点到其几何中心的距 离作为水印嵌入单元，分别在空间域、离散傅立叶变换域和离散余弦变换域 给出水印嵌入与提取算法。在空间域，利用自适应水印嵌入掩蔽因子直接修 改嵌入单元的几何长度实现水印嵌入与提取；在离散傅立叶变换域，提出修 改嵌入单元傅立叶变换系数幅度的水印嵌入与提取算法，且水印嵌入强度自 适应于傅立叶变换系数幅度的大小；在离散余弦变换域，提出利用双极性量 化方法，修改嵌入单元离散余弦变换系数的水印嵌入与提取算法，实现了水 印的盲提取。实验结果表明，提出的算法具有较好

6、的鲁棒性和不可见性。3．以体数据模型为研究对象，提出二值图像以及灰度图像水印嵌入与 提取算法。基于修改体数据模型的三维离散余弦变换（3D-DCT）系数或三 维离散小波变换（3D-DWT）系数，提出二值图像水印嵌入与提取算法。在 灰度图像位分解技术基础上，结合扩频通信技术提出灰度水印生成算法。将3D-DWT和3D-DCT相结合提出体数据模型的灰度水印嵌入与提取算法。-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文仿真实验验证了算法的鲁棒性和不可见性。4．以NURBS曲面模型为研究对象，提出了基于离散余弦变换和基于节点插入方法的水印嵌入与提取算法。以NURB

7、S曲面的控制点为水印嵌入对象，提出基于修改由控制点坐标生成的虚拟图像或体数据离散余弦变换系数的水印嵌入与提取算法。以NURBS曲面的节点矢量为水印嵌入对象，提出基于NURBS曲面节点插入方法的水印嵌入与提取算法。仿真实验验证了提出算法的有效性。关键词数字水印；三维模型；版权保护-II-AbstractAbstractWiththedevelopmentofcomputer,networkandmultimediatechniques,digitalproducts,suchastext,image,audia,video,three-dime

8、nsional(3D)models,etc.,havebeenpopularizedincreasinglyandappliedwidely.However,the