专利名称：具有鲁棒性的三维模型脆弱水印产生方法及其提取方法
技术领域：
本发明涉及视频图像信息安全技术领域，尤其涉及一种具有鲁棒性的三维模型脆弱水印产生方法及其提取方法。
背景技术：
近年来，国内外有关数字水印的成果日益增加。自从1997年日本人Ohbuchi第一次提出三维模型水印技术以来，三维模型数字水印技术的研究得到了很大发展。然而，目前大多数论文都是关于鲁棒性数字水印的，只有少数成果是关于3D模型完整性验证方面的脆弱水印算法，实际上，第一篇3D模型完整性验证方面的脆弱水印算法是Yeo和Yeung提 出的。Fornaro和Sanna借鉴2D脆弱水印的方法提出了 CSG模型的3D公钥脆弱水印算法。由于进行Hash处理的水印信息和存储Hash函数值的信息位都只有一位，这导致了一些成果中用到的Hash函数只能是Ii(Wi) =W^h(Wi) = 0. Swi等一些简单的Hash函数，对这些简单的Hash函数很容易就能够猜出他们的Hash值，很容易对他们实施攻击。如果能够将要处理的水印信息按块来进行Hash处理，对得到的Hash值也按块进行存储，同时利用MD5等一些安全性高的Hash算法就可以更有效的抵抗攻击。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种隐蔽性能好、可靠性高、同时具有鲁棒性的三维模型脆弱水印产生方法及其提取方法。为达到上述目的，本发明的技术方案为一种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，其包括以下步骤I)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,, wn)，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ViU1, X2, X3)，所述排序规则如下先按照X1的坐标大小排序，如果X1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, , wn)进行插0步骤,所述插0步骤为当二值水印图像W= (w1； W2,, wn)出现连续5个I时,贝U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' = (w1 vw' 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' rl，w' r2, . . . , w' rl28)，则C =H(R.') = 尸[,...,片28)， 其中p/为散列值，S为散列长度，且S=128 ;在具有128位的第r块W '
(w; rl,w/ r2,...,w/ ri28)前加入01111110的标示符，则产生具有136位的新二值水印 W" r；
权利要求
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，...，wn)，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(Xl，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Vi (Xl, 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, , wn)进行插O步骤，所述插O步骤为当二值水印图像W = (W1, W2,, wn)出现连续5个I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 ' rl’w ' r2,…，w ' rl28)，则 Pr = H(丨<)= (/)；, pi”…/ ;'2S),其中p/为散列值，S为散列长度，且S=128 ;在具有128位的第r块W '(w; rl,w/ r2,...,w/ ri28)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, I, I, I, I, I, I, O1W' rl，w' r2,. . . , w' rn) 同时在128位的= =(片，片,…，/4)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 ；Zf = (0,1,1,1,1,1,1,0, /0，..."“) 同样都是136位的新二值水印W" ^和新散列值块P' ^对应位置上的二值数字组成 . 136 对(W' i, Pi)； 5)将(w'i，Pi)依次分别按照以下嵌入规则存入排序后的顶点序列ViU1, 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Vi (X1, X2, X3)中排在最前面的最小顶点记为V' ! W i，x' 2，x' 3),贝Ij其相邻顶点与最小顶点V' i(X' i，X' 2，x' 3)的对应坐标的坐标差的均值满足以下关系 ) j=1，2，3， 其中N(V)是顶点Vi (Xl，x2，X3)相邻顶点的集合，I N(v) I是集合N(V)的顶点的个数， 对于给定的密钥参数N，当j=l时，那么^ = ^ , (4 !=0)，以及顶AviESdil= X1I,则有以下关系 如果在顶点Vi(Xl，X2, X3)有嵌入水印，除法的商Qu必须为奇数，即如果14%1为奇数，则
2.具有鲁棒性的三维模型脆弱水印的提取方法，其特征在于其包括以下步骤 1)对于顶点V' Jx1, X2, X3),其相邻顶点与最小顶点V' ^X1 !, x' 2, x' 3)的对应坐标的坐标差的均值4，屹，4满足以下关系
全文摘要
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。
文档编号G06T1/00GK102999881SQ20121056386
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者孔祥增, 姚志强, 陈丽萍, 黄榕宁, 宋考 申请人:福建师范大学