(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111664702.6 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 南京信息 工程大学 地址 224002 江苏省盐城市 盐南高新区新 河街道文港南路10 5号 (72)发明人 张小瑞　蒋睿　孙伟　宋爱国　 孙星明　付章杰　夏志华　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 姜慧勤 (51)Int.Cl. G06T 1/00(2006.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/42(2022.01)G06V 10/54(2022.01) G06V 10/56(2022.01) G06T 17/20(2006.01) G06T 15/04(2011.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种多特 征聚类的零水印方法 (57)摘要 本发明公开了一种多特征聚类的零水印方 法， 包括以下步骤： （1） 对物体进行三维重建， 得 到具有纹理色彩的三维网格模型； （2） 对具有纹 理色彩的三维网格模型进行归一化， 以邻域球为 单位， 计算球面积分不变量、 纹理粗糙度、 颜色 一、 二、 三阶矩和颜色熵， 分别作为具有纹理色彩 的三维网格模型的几何、 纹理和色彩特征； （3） 水 印生成： 对具有纹理色彩的三维网格模型的特征 使用谱聚类方法聚类， 生成零水印， 并将其在 IPR 信息数据库中注册； （4） 水印检测： 将物体按照上 述多特征聚类的零水印方法生成零水印， 与 IPR 信息数据库中的零水印计算相关系数， 从而确定 物体是否 具有零水印； 本发明使得零水印能表征 更多模型特征， 对更多种类的攻击具有鲁棒 性。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114549267 A 2022.05.27 CN 114549267 A 1.一种多特 征聚类的零水印方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)对物体进行三维重建， 得到具有纹 理色彩的三维网格模型； (2)对具有纹理色彩的三维网格模型进行归一化， 以邻域球为单位， 计算球面积分不变 量、 纹理粗糙度、 颜色一、 二、 三阶矩和颜色熵， 分别作为具有纹理色彩的三 维网格模型的几 何、 纹理和色彩特 征； (3)对具有纹理色彩的三维网格模型的特征使用谱聚类方法聚类， 生成零水印， 并将其 在IPR信息数据库中注 册； (4)将待检测零水印物体按照上述步骤(1) ‑(3)的方法生成零水印， 与IPR信息数据库 中的零水印计算相关系数， 从而确定物体是否具有零水印。 2.根据权利要求1所述一种多特征聚类的零水印方法， 其特征在于， 步骤(1)所述三维 重建的方法为使用三维扫描仪扫描物体， 进 行预处理， 生成三维网格模型， 同时采集物体影 像， 进行纹 理色彩映射， 经共线方程计算， 生成具有纹 理色彩的三维网格模型。 3.根据权利要求1所述一种多特征聚类的零水印方法， 其特征在于， 步骤(2)具体过程 如下： 将三维直角坐标系下具有纹理色彩的三维网格模型的所有顶点坐标转换为球坐标系 下的顶点坐标， 从模型中心按顺序均匀 地发射一系列射线， 计算射线与具有纹理色彩的三 维网格模型的交点， 继而计算每两个交点之间的距离， 得到最短距离， 以交点为球心， 最短 距离为半径构建邻域球； 采用注意力系数Att表示邻域球的吸引注 意力的能力， 其计算方法 为： 其中， L表示邻域球个数， 将射线与具有纹理色彩的三维网格模型表面的交点的直角坐 标看作一个3 ×1的列向量X， Xi表示第i条射线与具有纹理色彩的三维网格模型表面的交点 的直角坐标列向量， Xj表示第j条射线与具有纹理色彩的三维网格模型表面的交点的直角 坐标列向量， ||Xi‑Xj||2表示计算Xi与Xj的差的欧几里得范数， σ用于控制高斯核函数的局部 作用范围， Fi、 Fj表示第i、 j个邻域球的色彩饱和度； 设定阈值τ， 当邻域球的注意力系数Att>τ 时， 认为该邻域球为注意力高区域； 当邻域球 的注意力系数Att≤τ时， 认为该邻域球为注意力低区域， 将所有邻域球分类成注意力高区 域和注意力低区域两个队列后， 从注意力高区域队列取出一个邻域球， 生成以射线和具有 纹理色彩的三 维网格模型表面的交点为球心， H为半径的球， 将该球内的所有注意力低区域 队列中的邻域球的射线向该注意力高邻域球的射线的方向移动角度ξ， 并将该邻域球从注 意力低区域队列中移除， 重复这个步骤， 直到注意力高区域队列为空。 4.根据权利要求1所述一种多特征聚类的零水印方法， 其特征在于， 步骤(2)所述计算 纹理粗糙度的方法具体过程如下： 适用于三角形网格的拉普拉斯矩阵中的权值同时使用正切权值和余切权值， 获得更稳 定的网格 变形效果， 其计算方法为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114549267 A 2其中， Dij、 Dii分别表示适用于三角形网格的拉普拉斯矩阵上第i行第j列、 第i行第i列的 值， μ、 φ、 γ、 ρ 表示对cotβij、 cotβ′ij、 tanβij、 tanβ′ij取不同的权重， βij和β′ij是边vivj所相 对的两个角， Vi是邻域球内第i个邻内顶点vi 所有相邻的邻内顶点的集 合； 邻域球内第i个邻内顶点vi的纹理粗糙度Ui定义为： 其中， Ei、 Ej表示邻域球内第i、 j个邻内顶点vi、 vj的离散高斯曲率。 5.根据权利要求1所述一种多特征聚类的零水印方法， 其特征在于， 步骤(3)所述使用 谱聚类来融合具有纹 理色彩的三维网格模型的特 征， 生成零水印的具体方法如下： 将每个邻域球中得到的特征按照球面积分不变量、 纹理粗糙度、 颜色一、 二、 三阶矩和 颜色熵的顺序依次做拼接处理， 形成模型特征向量η， 对所有模型特征向量使用谱聚类方 法， 将模型 特征向量进行二分类； 分别计算 聚类完成后得到的两个簇的均值向量的模， 所有隶属于模较大的均值向量的 簇的模型特征向量对应的零水印位为1， 而所有隶属于模较小的均值向量的簇的模型特征 向量对应的零水印位为0， 于是所有邻域球都生成了一个对应的零水印位， 按照原本邻域球 的顺序构成最终的零水印， 经私钥加密后， 带 上时间戳在IPR信息数据库中注 册。 6.根据权利要求1所述一种多特征聚类的零水印方法， 其特征在于， 步骤(4)所述检测 水印的具体步骤如下： 将按照水印生成过程相同的方法生成零水印和IPR信 息数据库中所有注册的零水印进 行匹配， 采用相关系数Corr 来表示两者之间的相似度， 设定阈值Δ， 当Corr>Δ时， 认 为该物 体存在水印； 当Cor r≤Δ时， 认为该物体不存在水印。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114549267 A 3