An Efficient Watermarking Algorithm for Three-Dimensional Models

Abstract

隨著網際網路的普及與發展，使得人們容易取得或傳送數位化之資訊，但卻也產生了智慧財產權與資訊安全(Information Security)等問題。由於目前三維模型廣泛的被使用在電腦動畫虛擬實境等應用，因此藉由浮水印(Watermark)來保護三維模型創作者的智慧財產權是一個逐漸受到重視，值得探討的研究領域。Ohbuchi 學者以光譜分析(Spectral Analysis)對三維模型做浮水印處理獲致不錯的成效。然而，他的演算法需花費大量的計算時間，且其強韌性(Robustness)也有待加強。本計畫擬提出一個有效的光譜分析三維模型浮水印演算法，來降低計算時間及增高浮水印的強韌性。我們預計將我們的演算法以四個步驟嵌入(Embed)浮水印。第一、我們將利用小波轉換(Wavelet Transformation)將原始模型轉換成低複雜度模型，藉此降低計算維度並分離出模型的高、低頻資訊。第二、我們將求出模型之基爾霍夫矩陣(KirchhoffMatrix)，計算特徵值分解(Eigenvalue Decomposition)並求出模型之光譜係數值(SpectralCoefficients)。第三、我們將浮水印先以漢明碼編碼法(Hamming Code Encoding Method)予以編碼，並與光譜係數做加權處理後，即可將浮水印嵌入於模型之光譜係數值之低頻部分內。第四、我們將以嵌入浮水印的光譜係數，配合反向小波轉換(Inverse WaveletTransformation)，來構建出具有浮水印的三維複雜模型。浮水印的擷取(Extract)則依照嵌入處理的逆向步驟處理。我們將實現一套實驗型系統來驗證我們的演算法，並將結果與Ohbuchi 學者的結果互相比較。我們將使用與Ohbuchi 學者相同或類似的三維模型測試演算法的計算效率，並測試在使用隨機雜訊、相似轉換、網面平滑化以及網面切割攻擊下，所提演算法的強韌性。此計畫預期希望能提出數據來佐證我們所提出的演算法其計算效率、強韌性都優於Ohbuchi 學者之演算法。計畫也將提出計畫報告，並希望將結果投稿國際期刊。計畫之成果可以用於保護國內三維模型之智慧財產權，其可能的應用例如三維電腦動畫、虛擬實境三維場景。此外，計畫也可以訓練參與的研究生作論文分析、發展實驗系統、公允的驗證測試、投稿期刊之訓練。實驗型系統及三維模型攻擊的原始程式碼則可做為大學部學生修課計算機圖學時的實習系統與公用程式碼