面向协同设计中工程图修改定位的数字水印技术研究

摘要

互联网技术解决了机械行业地域问题，使得异地协同设计成为现实。协同设计让垮地域设计者一起工作变为可能，提高了设计效率，还有效地降低了因为地域所带来的成本问题。然而，随着协机械行业协同设计的发展，大量的协同设计工程图图纸带来了管理上的麻烦。设计者需要花费大量的时间来管理不同版本的工程图，在数量庞大的工程图图元中去寻找局部的工程图改动。这个问题严重降低了工程图协同设计的效率，也增加了工程图版本管理的人力、财力消耗。
　　而目前现有的解决方案是通过对两幅工程图的图元逐一对比，来寻找工程图不同版本之间的改动，以实现版本管理。该方法必须要原始工程图纸为参考，才能进行图纸对比。并且在对比的过程中，需要分别以两幅工程图为参考，才能找出两幅图中各自添加、删除和修改的地方。这种解决方案既不方便，而且效率低下。
　　本文概括了国内外半脆弱数字水印的技术特点，将半脆弱数字水印引入到工程图修改定位研究中。半脆弱数字水印的特点是，它既能抵御旋转、平移和缩放等操作，保证嵌入的水印信息可以被还原；又对一些局部的删除、添加和修改等操作具有敏感性，可以检测出这些操作。本文利用其脆弱性来实现对工程图中的修改操作进行检测和定位，并且利用其鲁棒性来保护工程图的版权不被侵害。同时，水印的嵌入方法是利用虚拟点实现的，由于虚拟点只是在嵌入过程中计算的出来的一个点，该点并不真正存在于工程图中，水印信息安全性较好，而且不改变图元本身固有的属性，只是改变了图元的相对位置，嵌入效率较高。首先，按顺序依次获取工程图中全部的图元；然后，根据图元的不同类型，按照本文规定的算法计算出相应图元的虚拟点；根据得到虚拟点，嵌入水印，对图元进行标记，依次嵌入水印直到所有的图元都被标记上。当工程图被修改之后，首先依次提取出每个图元中所嵌入的水印，得到一个被修改后的水印序列；从被修改的水印序列中，根据水印出现的频率和相对位置关系还原出原始的水印序列；将原始水印序列和被修改后的水印序列进行比较，找出水印不同的位置，根据该位置的水印特点，判断是何种工程图修改操作，最终定位到工程图上，实现工程与修改定位。
　　试验结果表明，该方法在检测图元修改、删除和添加操作具有较高的可靠性和准确度。

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1 绪 论

1.1课题背景、目的与意义

1.2国内外研究现状

1.3基于水印的图像修改定位研究

1.4基于水印的矢量图形修改定位研究

1.5本文主要研究内容和结构安排

1.6本章小节

2 基于半脆弱水印技术的工程图修改定位原理

2.1基本概念

2.2工程图修改定位流程概述

2.3基于水印检测定位原理

2.4水印嵌入过程

2.5水印提取过程

2.6水印信息提取

2.7本章小节

3 工程图修改定位算法

3.1修改图元检测

3.2删除图元检测

3.3添加图元检测

3.4检测流程

3.5算法示例

3.6本章小节

4 修改定位系统设计与实验结果分析

4.1开发环境

4.2系统设计

4.3实验结果

4.4本章小节

5 工程图修改定位算法分析

5.1可靠性分析

5.2精度分析

5.3准确度分析

5.4同类算法比较

5.5本章小节

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录 I 攻读硕士学位期间发表学术论文目录