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工学硕士学位论文

三维模型数字水印技术研究

硕士研究生: 周凯宁
导师:王轩教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 计算机科学与技术
所在单位:深圳研究生院
答辩日期:2007 年 12 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Master Degree of Engineering
RESEARCH ON 3D DIGITAL
WATERMARKING

Candidate: Zhou Kaining
Supervisor: Prof. Wang Xuan
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Computer Science
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: Dec., 2007
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
具有数千年历史的古老学科图形学,在现今的计算机时代得到了飞速发
展。在许多主流的多媒体应用中,如计算机辅助设计,虚拟现实等,三维模
型起着重要的作用。如何控制和管理这些三维模型是一个亟待解决的现实问
题。
数字水印,一项源于隐写术的信息隐藏技术,很好地解决了使用需求和
内容控制之间的矛盾。其通过将一个不可见的标记嵌入到多媒体作品中,能
够抵御有意和无意的攻击,以达到内容认证,版权保护等目的。然而,相对
于图像,视频和音频领域的水印技术,三维模型水印技术,尤其是其中的鲁
棒水印和盲水印,显得很不成熟。作为最为灵活和通用的三维建模手段,三
角网格成为了当前三维模型数字水印的主要研究对象。
在本论文中,首先详细分析了三维网格的主要处理方法,包括网格简化,
变换域分析等;研究了三维模型数字水印系统的基本理论和技术特征;随后,
基于对三维模型检索中的统计技术和图像数字水印中的直方图规范化技术
的深入研究,给出了基于顶点长度分布的网格水印方案;最后,论文给出了
详细的实验结果与进一步的改进方法。
在该方案中,首先在原始载体模型中计算顶点到质心距离的统计分布曲
线;通过适当修改顶点坐标,在空域或变换域中将水印信息嵌入到该曲线中,
并重构隐蔽载体;水印抽取时,只需要计算隐蔽载体的统计分布曲线即可获
得相应的水印信息。
实验结果表明,该方案具有良好的不可见性和鲁棒性,其充分利用了统
计信息的几何不变性和自同步特性,检测时不需要原始网格,避免了网格对
齐和重采样等操作;经受平移,旋转与缩放等仿射变换的攻击,以及顶点重
排序攻击后,仍能有效地检测水印信息;在一定程度上能抵御噪声攻击,如
随机噪声,网格平滑和网格锐化,但未能抵御较强的网格剪切,网格简化和
非均匀缩放等局部攻击。

关键字信息隐藏;数字水印;三角网格;统计分析;直方图规范化

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Graphics, as an ancient science stemming from thousands of years ago,
has been flourishing in puter era. Besides, 3D models are playing
an important role in many mainstream multimedia applications, such as CAD
and virtual reality. How to control and manage these models es a
practical and urgent problem.
Digital watermarking, an information hiding technique deriving from
steganograph, perfectly balances the needs of product users and the rig