一种三维模型水印加密方法

技术领域

本发明涉及信息安全领域，特别是涉及一种三维模型水印加密方法。

背景技术

三维模型的水印生成方法是计算机领域内一个重要的技术问题，它旨在保护用户创作的三维模型。随着互联网的发展和3D打印的兴起，三维模型的使用场景越来越丰富，用户也乐意分享和出售自己的模型，随之而来产生了一系列的现实问题。如何保证在当前及未来的使用场景中，确认用户的版权，防止用户的三维模型被篡改等等问题都需要解决。传统的三维模型水印生成方法，通常为寻找密集顶点区域，增加外部可视的水印信息。随着深度学习的兴起，传统的水印容易被破解的弊端越发明显。

发明内容

为了解决上述传统技术中三维模型水印安全性差、容易被破解的问题，本发明提出了一种三维模型水印加密方法，并将所述水印通过区块链进行存储，可以高效生成水印信息，且有效的防止篡改。

鉴于以上情况，本发明提出了一种三维模型水印加密方法，包括以下步骤：

步骤1:获取三维模型的基本信息；

步骤2:对步骤1所述三维模型的坐标系进行转化，构建频域矩阵F，确认频域矩阵F的切分数量；

步骤3:根据步骤2所述频域矩阵F的切分数量，通过给定的编码方式生成对应的水印编码，

其水印编码矩阵的具体生成方式为：假设需要标记的水印信息包含K位二进制数据，将K位二进制数据依次对应第一矩阵F中的相应元素按照同一编码方式进行计算，生成对应的水印编码矩阵W，其中各矩阵容量大小应满足K≤N×N；

步骤4：确认水印和模型顶点的变换函数和放缩系数；

步骤5：通过步骤4所述的变换函数和放缩系数，将步骤3所述的水印编码嵌入至步骤1所述的三维模型，

其中，将水印编码嵌入三维模型的方法为：

遍历s矩阵中的每个元素s

其中

步骤6：将步骤5生成的带有水印编码的三维模型，变换函数及其参数后上传至区块链。

作为一种优选的实施方式，所述步骤1的基本信息包括顶点信息和顶点之间的连接关系信息。

作为一种优选的实施方式，步骤2中所述坐标系转换方法为将三维模型对应的笛卡尔坐标系转换为极坐标系，即将每个顶点V(x，y，z)转换为V(γ，ρ，θ)，所述确认频域矩阵的构建方法为：

将每个顶点对应的两个角度坐标值分别投射到频域，组成第一矩阵F，所述第一矩阵F的大小为N*N，将记录第一矩阵F的每个元素所代表的顶点集的集合记为S＝{s

其中，N表示频域切分的数量，

作为一种优选的实施方式，步骤3中所述编码方式包括但不限于恒等变化或按位取反，其中：

采取恒等变换：即f(x)＝x，其中x∈{0，1}，

采取按位取反，即f(x)＝1-x，其中x∈{0，1}，

作为一种优选的实施方式，获取步骤3所述的水印编码后，将对应的水印编码矩阵进行二次水印编码，所述二次水印编码方式为LBS编码，即将步骤3所述的水印编码矩阵视为灰度图进行二次水印编码，以加强水印编码的安全性；

作为一种优选的实施方式，根据步骤4所述的变换函数和放缩系数，反向编码可以对三维模型进行修改，获得原始的无水印三维模型，即进行解码。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本方法通过基于极坐标系下极径频域的三维水印嵌入和提取检测的方法克服了传统生成方法中容易被破解的问题，具有较高的鲁棒性，可抵抗常见的对于三维模型去水印的方法，比如平移，局部剪切，顶点重排序等。并且通过区块链技术，提升水印的加密效果，使之不易被解密仿制。

附图说明

附图1为本发明所述方法的流程图

具体实施方式

为使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，为本发明提出的三维模型水印加密方法，包括如下步骤，

步骤1：获取三维模型的基本信息，包括顶点信息和顶点之间的连接关系信息；

步骤2：对步骤1所述三维模型的坐标系进行转化，构建频域矩阵F，确认频域矩阵F的切分数量，所述坐标系转换方法为将三维模型对应的笛卡尔坐标系转换为极坐标系，即将每个顶点V(x，y，z)转换为V(γ，ρ，θ)，所述确认频域矩阵的构建方法为：

将每个顶点对应的两个角度坐标值分别投射到频域，组成第一矩阵F，所述第一矩阵F的大小为N*N，将记录第一矩阵F的每个元素所代表的顶点集的集合记为S＝{s

其中，N表示频域切分的数量，

步骤3：根据步骤2所述频域矩阵F的切分数量，通过给定的编码方式生成对应的水印编码，

其水印编码矩阵的具体生成方式为：假设需要标记的水印信息包含K位二进制数据，将K位二进制数据依次对应第一矩阵F中的相应元素按照同一编码方式进行计算，生成对应的水印编码矩阵W，其中各矩阵容量大小应满足K≤N×N；

并对水印编码采取按位取反的编码方式，即f(x)＝1-x，其中x∈{0，1}，

步骤4：获取步骤3所述的水印编码后，将对应的水印编码矩阵进行二次水印编码，所述二次水印编码方式为LBS编码，即将步骤3所述的水印编码矩阵视为灰度图进行二次水印编码，以加强水印编码的安全性；

步骤5：确认水印和模型顶点的变换函数和放缩系数；

步骤6：通过步骤4所述的变换函数和放缩系数，将步骤4所述的水印编码嵌入至步骤1所述的三维模型，

其中，将水印编码嵌入三维模型的方法为：

遍历s矩阵中的每个元素s

其中

常用的变换函数如

步骤7：将步骤6生成的带有水印编码的三维模型，变换函数及其参数后上传至区块链。

步骤8：根据步骤4所述的变换函数和放缩系数，反向编码可以对三维模型进行修改，获得原始的无水印三维模型，即进行解码。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。