【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及可逆數(shù)據(jù)隱藏，具體涉及基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3d模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法。
技術(shù)介紹
1、在數(shù)字化時(shí)代，三維(3d)模型是構(gòu)建虛擬世界的基石，其在虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲開發(fā)等領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。它們通過提供直觀的工業(yè)設(shè)計(jì)展示，提升制造業(yè)的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，提高醫(yī)療診斷的精確性，或推動(dòng)科學(xué)研究的發(fā)展，為現(xiàn)實(shí)世界的問題提供了新的解決方案。隨著技術(shù)的迅猛進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，三維(3d)模型的數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，這使得數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的問題變得尤為突出和迫切。
2、隨著云技術(shù)的發(fā)展，加密確保了數(shù)據(jù)在云環(huán)境中的保密性和完整性，而可逆數(shù)據(jù)隱藏(reversible?data?hiding,rdh)技術(shù)在加密數(shù)據(jù)上進(jìn)一步嵌入附加數(shù)據(jù)，為云存儲(chǔ)中的敏感信息提供了額外的安全保障。rdh技術(shù)可為3d模型的隱私保護(hù)和安全存儲(chǔ)提供了一種有效的解決方案，成為研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，且當(dāng)前加密3d模型可逆數(shù)據(jù)隱藏的嵌入容量存在相對(duì)較低的問題。
3、由于目前嵌入容量相對(duì)較低的問題，極大限制了3d模型在實(shí)際場(chǎng)景中的廣泛應(yīng)用，依托于“廈門市自然科學(xué)基金項(xiàng)目”(編號(hào)：3502z20227192)資助、支持和推動(dòng)下，急需設(shè)計(jì)一種在顯著提升加密3d模型中可嵌入數(shù)據(jù)的容量的同時(shí)，保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和可恢復(fù)性的可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，從而更好地滿足日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)安全需求，并為3d模型的安全存儲(chǔ)和傳輸提供了更為有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本專利技術(shù)提出了基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)
2、具體方案如下：
3、一方面，基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3d模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，包括：
4、s1，通過整數(shù)映射和進(jìn)制轉(zhuǎn)換將3d模型的各浮點(diǎn)型頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
5、s2，將各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)依次進(jìn)行高位有效位自預(yù)測(cè)，獲得各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)的高位有效位連續(xù)相等的位數(shù)個(gè)數(shù)，基于連續(xù)相等的位數(shù)個(gè)數(shù)確定所有頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的高位有效位上的冗余數(shù)據(jù)，基于冗余數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)嵌入空間；
6、s3，屏蔽各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的高位有效位上的冗余數(shù)據(jù)，將所有頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)分成ve和vr兩組，用vr中的頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)ve中的頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次高位有效位預(yù)測(cè)，獲得預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的標(biāo)記值；將預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的標(biāo)記值作為輔助數(shù)據(jù)以獲得ve中頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)嵌入空間；
7、s4，使用第一秘鑰生成與各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)相同長(zhǎng)度的隨機(jī)二值序列，在各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)和隨機(jī)二值序列之間執(zhí)行按位異或運(yùn)算，得到加密后的各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)；對(duì)于加密后的各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將其中含數(shù)據(jù)嵌入空間的高有效位數(shù)據(jù)與低有效位數(shù)據(jù)組合后進(jìn)行數(shù)據(jù)重排，獲得重排后的各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)；將第二秘鑰加密后的輔助數(shù)據(jù)替換第一秘鑰加密后的高位數(shù)據(jù)嵌入數(shù)據(jù)空間，基于重排后的各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得到含嵌入空間的加密3d模型數(shù)據(jù)；
8、s5，基于ve中頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)嵌入空間，將含嵌入空間的加密3d模型所有頂點(diǎn)重新分成ve和vr兩組；按照頂點(diǎn)索引的升序排列，將各頂點(diǎn)的x、y和z三個(gè)坐標(biāo)的二進(jìn)制值依次連接起來，形成二進(jìn)制序列從二進(jìn)制序列中提取輔助數(shù)據(jù)并用第二密鑰解密，定位出輔助數(shù)據(jù)和預(yù)留的數(shù)據(jù)嵌入空間；用第三密鑰加密待嵌入的附加數(shù)據(jù)，通過直接替換方式將加密后的附加數(shù)據(jù)嵌入預(yù)留的數(shù)據(jù)嵌入空間，獲得修改后的二進(jìn)制序列將修改后的二進(jìn)制序列重組，獲得嵌入附加數(shù)據(jù)后的加密3d模型。
9、進(jìn)一步的，s1中，所有浮點(diǎn)型頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)v＝{vi|vi∈r3,1≤i≤n}；其中，vi為第i個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，n為頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，r表示實(shí)數(shù)集，r3表示三維坐標(biāo)集合；通過整數(shù)映射和進(jìn)制轉(zhuǎn)換，將各浮點(diǎn)型頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定長(zhǎng)度的二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
10、進(jìn)一步的，s2中，生成數(shù)據(jù)嵌入空間的大小為3·n·(l-1)比特，其中，n為頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，l為所有頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)的高位有效位都連續(xù)相等的位數(shù)個(gè)數(shù)。
11、進(jìn)一步的，所述s3，具體包括：
12、屏蔽各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)(l-1)比特冗余的高位有效位后，將頂點(diǎn)v分成ve和vr兩組；用vr中的頂點(diǎn)對(duì)ve中的頂點(diǎn)vj進(jìn)行二次高位有效位預(yù)測(cè)，得到vj的x、y和z三個(gè)坐標(biāo)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確高位有效位標(biāo)記值分別記為k(j|x),k(j|y),k(j|z)；將vj三個(gè)坐標(biāo)共用一個(gè)標(biāo)記值k(j)＝min(k(j|x),k(j|y),k(j|z))，獲得ve中頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)嵌入空間為比特。
13、進(jìn)一步的，所述s5之后，還包括：從嵌入附加數(shù)據(jù)后的加密3d模型中提取數(shù)據(jù)和模型恢復(fù)，具體如下：
14、將嵌入附加數(shù)據(jù)后的加密3d模型頂點(diǎn)重新分成ve和vr兩組，以頂點(diǎn)索引的升序排列，將每個(gè)頂點(diǎn)的x、y和z三個(gè)坐標(biāo)的二進(jìn)制值依次連接，形成二進(jìn)制序列從二進(jìn)制序列中提取輔助數(shù)據(jù)并用第二密鑰解密，基于解密后的輔助數(shù)據(jù)定位出附加數(shù)據(jù)嵌入位置；從附加數(shù)據(jù)嵌入位置中提取已加密的附加數(shù)據(jù)；通過第三密鑰解密得到的附加數(shù)據(jù)，獲取附加數(shù)據(jù)的內(nèi)容；通過第一密鑰，恢復(fù)原3d模型；基于輔助數(shù)據(jù)，提取由加密的最低有效位組成的二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)序列，并在每個(gè)頂點(diǎn)的各坐標(biāo)內(nèi)識(shí)別出附加數(shù)據(jù)嵌入位置；重組加密的最低有效位序列，得到重組的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)；用第一密鑰生成與各頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)相同長(zhǎng)度的隨機(jī)二值序列，在重組的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)與隨機(jī)二值序列之間進(jìn)行按位異或運(yùn)算，得到解密后頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸出；根據(jù)頂點(diǎn)分組和屬于ve組的標(biāo)記值信息，通過二次多位高位有效位預(yù)測(cè)恢復(fù)部分高位有效位，得到高位有效位第一部分恢復(fù)的頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；通過符號(hào)位擴(kuò)展，恢復(fù)第二部分的高位有效位，得到恢復(fù)的各頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
15、進(jìn)一步的，從附加數(shù)據(jù)嵌入位置中提取已加密的附加數(shù)據(jù)后，若未擁有第三密鑰則立即終止從嵌入附加數(shù)據(jù)后的加密3d模型中提取數(shù)據(jù)，若未擁有第一密鑰則立即終止加密3d模型的恢復(fù)。
16、本專利技術(shù)采用如上技術(shù)方案，并具有有益效果：
17、(1)本專利技術(shù)方法通過一種增強(qiáng)的雙重多重最高有效位(multi-msb)預(yù)測(cè)策略，在3d模型加密域?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)嵌入容量；
18、(2)本專利技術(shù)嵌入位置的精準(zhǔn)定位正確提取嵌入數(shù)據(jù)，使加密后的模型解密可無失真的恢復(fù)為原始模型；
19、(3)本專利技術(shù)通過對(duì)嵌入附加數(shù)據(jù)后的加密3d模型逆向操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無損提取和模型無失真恢復(fù)，且兩操作可分離。
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1.一種基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3D模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3D模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，S1中，所有浮點(diǎn)型頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)V＝{vi|vi∈R3,1≤i≤N}；其中，vi為第i個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，N為頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，R表示實(shí)數(shù)集，R3表示三維坐標(biāo)集合；通過整數(shù)映射和進(jìn)制轉(zhuǎn)換，將各浮點(diǎn)型頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定長(zhǎng)度的二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3D模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，S2中，生成數(shù)據(jù)嵌入空間的大小為3·N·(l-1)比特，其中，N為頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，l為所有頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)的高位有效位都連續(xù)相等的位數(shù)個(gè)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3D模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，所述S3，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3D模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，所述S5之后，還包括：從嵌入附加數(shù)據(jù)后的加密3D模型中提取數(shù)據(jù)和模型恢復(fù)，具體如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3d模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3d模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，s1中，所有浮點(diǎn)型頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)v＝{vi|vi∈r3,1≤i≤n}；其中，vi為第i個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，n為頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，r表示實(shí)數(shù)集，r3表示三維坐標(biāo)集合；通過整數(shù)映射和進(jìn)制轉(zhuǎn)換，將各浮點(diǎn)型頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為指定長(zhǎng)度的二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重高位有效位預(yù)測(cè)的加密3d模型可逆數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，s2中，生成數(shù)據(jù)嵌入空間的大小為3·n·(l-1)比特，其中，n為頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，l為所有頂點(diǎn)二進(jìn)制坐標(biāo)數(shù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：邱應(yīng)強(qiáng)，葛嘉成，曾煥強(qiáng)，林曉丹，連瓊鳳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華僑大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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