对三维对象加水印的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对三维对象加水印的方法。所述三维对象通过网格来表示。网格包括多个顶点。所述方法还包括：根据多个厚度值来计算所述网格的原始厚度签名，其中厚度值针对所述网格的顶点计算；确定目标厚度签名，其中目标厚度签名是水印有效载荷和所述原始厚度签名的函数；以及修改网格的至少一个顶点的位置，其中针对修改后的网格计算的厚度签名达到目标厚度签名，并且满足网格和修改后的网格之间的失真限制。本发明专利技术还涉及用于检测三维对象中的水印的方法、涉及承载水印的三维对象、以及涉及用于实现所公开的方法的设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维（3D)对象加水印。更具体地，本专利技术涉及三维对象加水印的方法 并涉及用于检测这种水印的方法。本专利技术还涉及实现该方法的相关联的设备并涉及加水印 后的3D对象。
技术介绍
该部分旨在向读者介绍可能与以下描述和/或要求的本专利技术的多个方面有关的 技术的多个方面。相信该讨论有助于为读者提供背景信息，以促进更好地理解本专利技术的多 个方面。因此，应当理解的是，基于此来阅读这些描述，并且这些描述不被认为是现有技术。 数字加水印在于以鲁棒和不易察觉的方式来修改多媒体内容，以隐藏秘密消息。 加水印的应用通过元数据绑定，其范围从广播监视到版权保护。具体地，鲁棒的加水印方法 是内容保护架构的必要组成部分。例如通过当非法地可在互联网上获得内容时识别泄露， 嵌入的消息（称为水印有效载荷（payload))实际上构成了叛逆者追踪任务的司法鉴定证 据。 3D生成的模型的流行已经产生了对于被设计为解决网格的鲁棒加水印的专用方 法的需要。假设网格是3D对象的表面边界的逐段-线性近似。它们通过n v个顶点的集合 少、1个边的集合$和nf个小平面的集合伊来正式定义。3D加水印方法聚焦于公共三角网 格表示。动画网格的3D加水印是聚焦于已经被动画显示的网格的加水印的
在 该上下文中，该网格的特征不仅在于顶点集合少、边的集合范和小平面集合史，还在于贯穿 动画的顶点的位置（时间分量）。 对于动画网格，Agarwal 等人在 "Robust blind watermarking mechanism for motion data streams" （Proceedings of the 8th workshop on Multimedia and security，23〇-235页，2006)中公开了一种基于网格骨架（skeleton)的动态的加水印算 法。骨架与虚拟地附着于输入模型顶点的一组关节和骨骼相对应。通过修改包括骨架的不 同骨骼的相对定位，用某种灵活的方式来相应地移动顶点，由此赋予了动画创造器用任意 想要的方式来为3D模型摆姿势的能力。一种姿势是对3D网格的等距（isometric)变换， 即保留成对的表面点之间的所有测地距离。针对类人的3D对象，姿势与例如举起胳膊、伸 腿等相对应。结果，通过定义姿势的时序，可以设计动画，例如人物的行走周期。可以通过 艺术家手动地或通过使用运动捕获（M0CAP)设备来记录表演演员的移动，来实现该动画。 Agarwal等人公开的方法通过改变3D模型的一些元素（例如接合点或顶点）的时间轨迹来 嵌入水印。在它们的优选实施例中，这种嵌入是基于与时间轨迹相关联的空间-曲线的小 波分解。换言之，修改网格的动画而非网格本身。因此，该技术的限制在于：（i)改变该3D 对象的动画丢弃水印，以及（ii)不能根据动画的单个姿势来恢复水印。因此需要一种用于 3D网格的方法，该方法按照姿势不变、因而察觉不到动画参数的方式在网格的几何图形中 嵌入水印。 在现有技术中，已经使用测地距离来应对3D网格水印中的姿势不变性的挑战。测 地距离指的是对象表面上在3D对象的两点之间的最短路径。如前面说明的，希望这些距 离在时间动画期间几乎不受到对象采用的姿势的影响。在"Surface-Preserving Robust Watermarking of 3D Shapes"（IEEE Transactions on Image，Processing，vol. 20， pp. 2813-2826,2011"）中，A. G. Bors和M. Luo公开了一种依赖给对象表面上的顶点与伪 随机参考点之间的测地距离的直方图加水印的加水印方法。尽管该加水印技术对于动画是 不易察觉的，它还是具有两个主要的限制，一个限制对于测地距离的使用是固有的。首先， 测地距离对于噪声增加高度敏感，并因此对于这种类型的攻击提供有限的水印鲁棒性。其 次，伪随机参考点的使用使得加水印系统对于失同步攻击（例如裁切）变得脆弱。因此需 要一种用于3D网格的方法，该方法按照姿势不变且对于大范围的攻击是鲁棒的方式在网 格的几何图形中嵌入水印。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提出基于新的姿势不变量用于3D网格的3D加水印方法，来 克服现有技术的缺点中的至少一个。本公开涉及使用3D对象的厚度作为加水印的姿势不 变量。该方法的输入是表示对象的表面边界的表面网格（具有其位置的顶点的集合、连接 成对顶点的边的集合以及小平面的集合）。该方法包括局部厚度估计。然后通过改变估计 的局部厚度的分布的统计特性来嵌入水印。由于3D对象的厚度尤其相对于变形（例如对 象的不同姿势）是非常鲁棒的量，该加水印方法与先前在文献中公开的技术相比，有利地 提供了对于摆出姿势、噪声增加、重新网格化、重新采样等的更出色的鲁棒性能。有利地，该 方法与局部厚度的各个定义兼容，包括从骨架（由动画设计师设计或根据算法估计）到顶 点的距离、或从点的云团（a cloud of points)到顶点的距离。简言之，局部厚度是顶点相 对于定义对象的结构的点的集合（如稍后公开的骨架、云团、甚至中轴）的距离。这些点位 于3D对象内。 为此，本专利技术涉及一种用于，其中三维对象通过网格来 表示，网格包括多个顶点。加水印方法包括： ?根据多个厚度值来计算所述网格的原始厚度签名（signature)，其中厚度值针对 网格的顶点而计算； ?确定目标厚度签名；目标厚度签名是水印有效载荷和原始厚度签名的函数；以 及 ?修改网格的至少一个顶点的位置，其中针对修改后的网格计算的厚度签名达到 目标厚度签名，并且满足网格和修改后的网格之间的失真限制。 这种方法提高了水印的鲁棒性，尤其在3D对象摆姿势、噪声增加、重新网格化、重 新采样的情况下。 在一种变型中，顶点的厚度值包括顶点与网格的骨架之间的距离。在另一变型中， 顶点的厚度值包括顶点与半直径点的云团之间的距离。厚度值的其他变型也与加水印方法 兼容。 根据具体实施例，修改网格的至少一个顶点的位置包括：使用求解器以获得目标 厚度签名，同时使网格与所述修改后的网格之间的失真度量最小。 根据本专利技术的特征，失真度量包括多个顶点的位置的均方差。 在优选实施例中，厚度签名包括在以多个厚度值构建的直方图的每个直条中的平 均厚度值，或与该直方图的直条内的顶点相关联的表面块（surface patch)相对应的面积。 然而，本专利技术不限于这两个实施例，本领域技术人员可以预想表示厚度值的分布的统计特 性的签名的实施例。 在第二方面，本专利技术提出一种用于检测三维对象中的水印的方法，其中三维对象 通过网格来表示，所述网格包括多个顶点。所述方法包括： ?根据多个厚度值来计算所述网格的厚度签名，其中厚度值针对网格的顶点而计 算； ?根据厚度签名来确定水印有效载荷。 针对加水印方法所描述的任意特征或变型与检测方法兼容，例如厚度值或厚度签 名。 在第三方面，本专利技术提出一种三维对象，该三维对象由所公开的加水印方法生成。 在第四方面，本专利技术提出一种用于对三维对象加水印的设备，包括被配置为实现 所公开的方法的至少一个处理器。此外，本专利技术提出一种用于对三维对象加水印的设备，包 括用于实现所公开的方法的装置。 在第五方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对三维对象加水印的方法，其中所述三维对象通过包括多个顶点的网格来表示，所述方法的特征在于包括：·根据多个厚度值来计算(100)所述网格的原始厚度签名，其中厚度值针对所述网格的顶点而计算；·确定(101)目标厚度签名；所述目标厚度签名是水印有效载荷和所述原始厚度签名的函数；·修改(102)网格的至少一个顶点的位置，其中针对所述修改后的网格计算的厚度签名达到所述目标厚度签名，并且满足所述网格和所述修改后的网格之间的失真限制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾克斯威尔·罗兰德纳维艾尔，格温埃尔·多尔，皮埃尔·阿里兹，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR