基于三维几何模型的信息隐藏技术研究

摘要

随着网络技术和多媒体技术的快速发展，如何保护多媒体信息的安全成为国际上研究的热门课题。本文是关于三维几何模型信息隐藏技术的研究。三维几何模型由点、线和多边形网格组成，信息嵌入基元的选择和处理是个难点，选择合适的嵌入基元对算法的隐匿量、透明性和鲁棒性具有重要的意义，我们就这一问题做了一些研究，内容如下。
　　 如何将信息均匀地隐藏到模型的几何特征中，又不影响模型的视觉效果是研究者关注的难点，针对这一问题我们选取了三维几何模型中三角形网格顶点到模型质心的半径为全局矢量，实现信息的全局隐藏。首先得到模型的半径矢量集合，对该集合进行小波变换，将信息隐藏在高频部分，再通过逆变换得到新的半径矢量集合，进而得到揉动加入信息后新的三角形网格顶点。该算法是将信息隐藏在三维几何模型的全局顶点中，因此不会引起模型的较大的变形。实验结果表明该算法透明性好，并具有一定的鲁棒性。在对该算法进行改造后又提出了一种局部信息嵌入方法。与全局隐藏算法不同，局部隐藏算法是将三维几何模型的半径矢量集合根据秘密信息的长度分成不同的组，将信息嵌入到分组中，从而实现将信息隐藏在模型的不同部位，可以多次隐藏，提高秘密信息的安全性，算法的信息隐匿量也更高。
　　 信息隐匿量控制问题是信息隐藏研究的另一难题，我们提出的算法受到李宗民等提出的扩展距离函数理论的启发，将该理论运用到信息隐藏中。首先将三维几何模型的中心与笛卡尔坐标系的原点对齐，对模型进行归一化处理，这样做的目的是使三维几何模型能够抗几何攻击。其次是构造模型的扩展距离函数，计算最远距离向量集合，并将秘密信息嵌入到这一集合中。最后使用余弦公式计算新的顶点位置，得到嵌入信息后的三维几何模型。该算法可根据模型的大小调节采样点的多少以决定可嵌入信息的长度，灵活性好，计算速度快。
　　 矩不变量是计算机图形学和计算机视觉中重要的形状描述子，具有抗几何变换重要特征。这也是我们选择矩不变量作为信息嵌入基元的原因，首先构造出一种三维不变矩，在证明此不变矩在平移、旋转和缩放操作中具有较好的不变性之后，对三维几何模型的球半径不变矩和中心矩进行DCT变换。在中频系数上加入秘密信息，这样既可保证算法的鲁棒性，又可保证三维几何模型的视觉效果不受影响。随后的实验中证明了该算法在抵抗几何中攻击中是有效的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.2信息隐藏算法的研究动态

1.3本文的工作及章节安排

第二章三维几何模型信息隐藏技术概述

2.1预备知识

2.1.1三维几何模型信息隐藏的基本原理

2.1.2三维几何模型信息隐藏算法的特点

2.1.3 ply文件格式

2.2三维几何模型信息隐藏技术的研究进展

2.3本章小结

第三章基于矢量长度小波变换的信息隐藏算法

3.1三维几何模型矢量长度基本原理

3.2基于三维几何模型矢量长度的隐藏算法

3.2.1信息嵌入

3.2.2信息提取

3.3实验结果与分析

3.3.1实验结果

3.3.2进一步讨论

3.3.3实验分析

3.4本章小结

第四章基于扩展距离函数的信息隐藏算法

4.1三角形网格

4.2扩展距离原理

4.3基于扩展距离函数的隐藏算法

4.3.1隐藏过程

4.3.2提取算法

4.4实验结果与分析

4.5本章小结

第五章基于三维几何模型不变矩的信息隐藏算法

5.1三维几何模型不变矩基本原理

5.1.1球半径矩的定义

5.1.2平移、缩放、旋转不变形性证明

5.1.3球半径不变矩的的集合

5.1.4三维几何模型不变矩验证实验

5.2基于三维几何模型不变矩的信息隐藏算法

5.2.1信息隐藏

5.2.2实验结果与分析

5.3本章小结

第六章总结及展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间完成论文情况