三維模型內(nèi)容安全認(rèn)證研究.pdf

1、近年來，三維模型以其可視化程度高、表現(xiàn)形式靈活多樣、動(dòng)態(tài)感和真實(shí)感強(qiáng)、資料更新方便等優(yōu)勢(shì)得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其應(yīng)用于要求高精度數(shù)據(jù)表示的場(chǎng)合下，比如醫(yī)學(xué)圖像和無線信道傳輸?shù)男畔⒅?。眾所周知，醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)容安全性可作為司法證據(jù)，無線信道信息內(nèi)容的安全在戰(zhàn)爭決策中至關(guān)重要，所以三維模型內(nèi)容安全的認(rèn)證就變成了一個(gè)亟需解決的問題。而解決數(shù)字媒體內(nèi)容安全認(rèn)證這一問題的一個(gè)有效方法就是數(shù)字水印技術(shù)。針對(duì)三維模型內(nèi)容安全認(rèn)證的問題，本文提出了分別作

2、用在空域和頻域上的脆弱性可逆水印認(rèn)證算法和魯棒性可逆水印認(rèn)證算法，實(shí)現(xiàn)了三維模型篡改檢測(cè)和篡改定位，以及未遭篡改區(qū)域的精確恢復(fù)。
　　首先，本文對(duì)現(xiàn)有的半脆弱水印方法進(jìn)行了研究分析，在對(duì)現(xiàn)有算法的分析總結(jié)上，探討了采用可逆水印解決三維模型內(nèi)容安全認(rèn)證的可行性。三維模型內(nèi)容安全認(rèn)證的總體框架，包括水印嵌入過程和水印提取認(rèn)證過程。針對(duì)三維模型，包括點(diǎn)云模型和網(wǎng)格模型，本文對(duì)于其內(nèi)容安全認(rèn)證提出了四種不同的方法，分別在空域和頻域上通過修

3、改不同的嵌入基元嵌入可逆水印。和現(xiàn)有的算法不同的是，本文采用三維模型劃分最小認(rèn)證單元，在認(rèn)證單元上嵌入半脆弱水印的方法實(shí)現(xiàn)了在篡改區(qū)域上的檢測(cè)和定位，以及三維模型未遭篡改區(qū)域的精確恢復(fù)。此外，由三維模型魯棒特征產(chǎn)生的自適應(yīng)水印嵌入到模型本身中，所以在認(rèn)證過程中不需要原始的水印信息。為了提高算法的安全性，本文采用了公鑰認(rèn)證體系中的密鑰機(jī)制。
　　針對(duì)三維模型內(nèi)容安全認(rèn)證，本文在研究半脆弱水印和可逆水印的基礎(chǔ)上，提出了分別作用于空域和

4、頻域的兩種脆弱的可逆水印認(rèn)證算法。在空域上，三維模型的各個(gè)頂點(diǎn)到X軸坐標(biāo)的距離被量化生成原始的水印，而在頻域上，原始水印信息是通過量化經(jīng)過整數(shù)DCT變換后產(chǎn)生的系數(shù)的高位數(shù)據(jù)生成的。在水印嵌入過程中，三維模型被劃分為一些最小認(rèn)證單元。在本文中，空域算法的最小認(rèn)證單元包含了64個(gè)頂點(diǎn)，頻域算法包含了8個(gè)頂點(diǎn)。本文采用基于量化的水印嵌入方法并保留了修改信息，所以原始模型數(shù)據(jù)可以被最大限度恢復(fù)。
　　為了實(shí)現(xiàn)算法對(duì)常見幾何攻擊的魯棒性，

5、本文基于三維模型歸一化的思想，提出了分別作用于空域和頻域上的兩種魯棒的可逆水印認(rèn)證算法。為了區(qū)分惡意篡改和非惡意篡改，本文把三維模型每個(gè)頂點(diǎn)的高斯曲率值作為判斷條件之一。本文提出的算法采用將三維模型中心移到直角坐標(biāo)系原點(diǎn)位置，改變其他頂點(diǎn)相應(yīng)位置的方法抵抗平移攻擊。直角坐標(biāo)系被轉(zhuǎn)化為球面坐標(biāo)系，將模型各個(gè)頂點(diǎn)到中心的球面歸一化距離作為嵌入基元。算法可以抵抗常見的幾何攻擊，例如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、剪切、簡化等。三維模型被劃分為一些最小認(rèn)證單