【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信息安全之图像内容安全领域，具体涉及一种基于动态预测的加密3d模型可逆信息隐藏方法。
技术介绍
1、近些年随着云技术的快速发展，人们在云环境中传输图像可能面临隐私泄露的风险。图像拥有者在将图像发送给接收者的过程中，所传输的图像需要经过第三方云服务器的存储和转发，因此图像内容很容易遭到泄露。可逆信息隐藏(reversible data hiding,rdh)是一项将隐私数据隐藏在多媒体载体中并能实现数据无误提取和载体无损恢复的技术，由于独特的特征，其常被用在版权保护、医学图像处理、军事情报传输等重要领域。能够同时实现大容量数据嵌入、低失真度还原图像的可逆信息隐藏方法一直是广大研究者们追求的目标。为了解决上述提出的云环境下的安全问题，加密图像上的可逆信息隐藏(reversible data hiding in encrypted image,rdhei)方案被提出。rdhei要求内容拥有者在传输之前对图像进行加密，以这种方式，第三方云服务器不仅不能知道图像的原始内容还可以将一些必要的数据如时间戳、用户信息等嵌入到加密图像中；接收者在收到含有数据的加密图像后，根据所拥有的不同权限其可以分别执行数据提取和图像恢复操作。
2、随着人们对于图像可视化程度的要求越来越高，3d模型应运而生，其在虚拟现实、工程应用、教育和训练等领域发挥重要的作用。云环境下对加密的3d模型上进行rdh不仅能够有效地保护内容的安全性，还可以将版权等重要数据嵌入到模型中，因此受到了越来越多研究者的关注。
技术实现思
1、为了尽可能地提高加密3d模型嵌入秘密信息的能力，同时保持嵌入后图像的安全性。本专利技术提出了一种基于动态预测的加密3d模型可逆信息隐藏方法。
2、对于内容拥有者，首先，为了方便处理，对原始3d模型全部顶点的坐标值进行格式转换，由小数调整为整数；其次，将顶点分别划分为可嵌入顶点和不可嵌入顶点，对于可嵌入顶点，利用动态预测和虚拟连接的机制求出可嵌入顶点的嵌入顺序以及对应的预测顶点；然后，将可嵌入顶点与对应的预测顶点从最高位开始进行多位平面比较，求出相同的位平面个数；最后，将原始3d模型通过加密秘钥进行加密，利用哈夫曼编码对部分辅助信息进行重编码从而减少辅助信息的长度，将辅助信息进行组合，并将全部辅助信息嵌入到加密后的模型上，发送给信息隐藏者。对于信息隐藏者，其用隐藏秘钥先将需要嵌入的信息进行加密，再将加密后的秘密信息嵌入到加密模型所腾出的冗余空间中以获得含密模型。对于接收者，若其有隐藏秘钥，则其可以将嵌入的加密数据进行提取并通过隐藏秘钥解密获得原始秘密信息；若其有加密秘钥，则其可以通过秘钥解密模型，同时根据辅助信息和预测顶点将原始顶点坐标值进行恢复，从而得到原始模型；若其既有隐藏秘钥又有加密秘钥，则不仅能够正确获得原数据，也能够恢复原始的模型。与其他的相关工作相比较，本方法提出的方案对模型中的顶点嵌入数据的利用率达到了将近100％，在嵌入的容量上有很大的提升，具有较为优越的性能。
3、本专利技术的技术方案步骤如下：
4、s1：内容拥有者对原始3d模型全部顶点的坐标值进行格式转换，由小数调整为整数。
5、s2：内容拥有者利用动态预测和虚拟连接将格式转换后的几乎所有顶点都进行可嵌入顶点划分，并求出可嵌入顶点的嵌入顺序和相对应的预测顶点。
6、s3：将可嵌入顶点与对应的预测顶点从最高位开始进行比特比较，求出相同的比特位长度。
7、s4：将格式转化后的3d模型通过加密秘钥进行加密。
8、s5：对部分辅助信息进行重编码，再将编码后的辅助信息进行组合，最后将全部辅助信息嵌入到加密后的3d模型上，发送给信息隐藏者。
9、s6：信息隐藏者先将秘密信息通过隐藏秘钥进行加密，再将加密数据嵌入收到的加密后的3d模型中形成含密模型，并发送给接收者。
10、s7：接收者根据隐藏秘钥和加密秘钥对接收到的含密模型分别进行数据提取和图像恢复操作。
11、进一步地，步骤s1的具体方法为：
12、s1-1、一个3d模型由点集合和面集合组成，假设顶点集合为面集合为p和q分别代表顶点和面的数量。每一个顶点vi由3个坐标值vi,x、vi,y和vi,z构成，每一个面fj由3个顶点所组成。
13、s1-2、由于顶点坐标vi,x、vi,y和vi,z的原始值都为小数，为了方便处理，这些值都应先被转化为非负整数。首先通过下列式子计算出所有顶点中每一个轴对应的最小值：
14、
15、之后，为了使得每一个坐标值的范围在0到1之间，通过下列公式对每一个顶点的坐标值进行转化：
16、
17、其中k1、k2和k3分别为对应的坐标值缩小到0到1范围的最小参数。最后，再将所有的非负坐标值和转化为整数，即将坐标值的小数点向右移动u位，并截取掉剩余的小数部分。假设整数坐标值是由小数转化而来，其可以通过以下式子表示：
18、
19、其中表示向下取整操作。
20、s1-3、参数u的大小决定着计算机表示整数坐标值所需要的比特长度l：
21、
22、在后续的操作中，需要将每一个整数坐标值转化为二进制序列。假设二进制序列是由转化而来，根据公式：
23、
24、将由十进制转化为l个比特的二进制序列来表示，y轴和z轴的坐标值转化过程与x轴同理。
25、进一步地，步骤s2的具体方法为：
26、s2-1、根据模型的面集合得到模型中每一个顶点vi所连接的其他顶点的数量ci。
27、s2-2、根据顶点数量ci按照顶点序号顺序选择n个ci值最大的顶点构成集合vc，剩余的所有顶点构成集合ve，其中n的值是不确定的，集合vc中的所有顶点将不会被用于数据的嵌入，而集合ve中的所有顶点则会被用于嵌入数据，即可嵌入顶点。
28、s2-3、假设模型中所有的顶点都没有互相连接，即对于任意一个顶点vi而言，其所连接的周围顶点的集合为ri，数量ci设为0。
29、s2-4、遍历集合vc中的所有顶点，每一个被遍历顶点在原始3d模型中所连接的其他顶点将会通过面集合f得到，对于得到的顶点集合而言，如果其中的顶点属于集合ve，则其对应的集合ri将会增加被遍历的顶点，数量ci也会增加1。
30、s2-5、按照ci的值从大到小遍历ve中的所有顶点，用集合ve′按照顺序记录每一个被遍历的顶点；对于被遍历的顶点而言，集合ri中的所有顶点将会是该顶点的预测顶点。根据面集合f可以知道被遍历顶点在原始模型中连接的所有顶点集合，在顶点集合中属于集合ve但不属于ve′的顶点所对应的ri将会增加当前被遍历的顶点，同时数量ci也会增加1。在集合ve中可能存在不与任何其他顶点相连的独立顶点，为了能够利用所有的该类顶点，建立一个新的集合r0，遍历集合ve中的其余顶点，找到与当前独立顶点距离最近的顶点，加入到集合r0中，两个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于动态预测的加密3D模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于动态预测的加密3D模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的基于动态预测的加密3D模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的基于动态预测的加密3D模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S3的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述的基于动态预测的加密3D模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S6的具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的基于动态预测的加密3D模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S7的具体过程如下：
7.根据权利要求6所述的基于动态预测的加密3D模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤S7-4中恢复原始3D模型的具体过程为：
【技术特征摘要】
1.一种基于动态预测的加密3d模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于动态预测的加密3d模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤s1的具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的基于动态预测的加密3d模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述步骤s2的具体过程如下：
4.根据权利要求3所述的基于动态预测的加密3d模型可逆信息隐藏方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖凤军，王可，申延召，姚晔，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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