3D网格数字水印研究进展

数字水印技术可用于CAD领域中的产品和数据的版权保护 ,还可以用来提高协同设计中信息的安全性 全面综述了当前国内外 3D多边形网格数字水印技术的研究状况 ,从水印算法的鲁棒性、复杂性和嵌入位置等不同角度概括了典型的 3D网格水印算法 ,并提出其中存在的问题 最后 。

固定节点3D网格部署的水下传感器网络分簇路由算法

水下传感器网络是应用于水下通信的重要传感器网络技术。提出了基于固定节点3D网格部署的水下无线传感器网络分簇算法,设计了3D网格的编址和分簇方法,实现了基于地址分配的节点定位,构建了算法的能耗分析模型。采用MATLAB完成了算法的性能仿真,对比了DS-VBF、IAR和GEDAR 3个算法的平均数据传输延迟和网络生存时间(TTL)。实验结果表明,此算法的平均数据传输延迟较短,可明显提高UWSNS的生存时间。

基于Hash函数的分块3D网格模型脆弱水印算法

为了更好地保护3D产品的完整性,提出一种基于Hash函数的分块3D网格模型脆弱水印算法。该算法是用插入特殊字符的方法来对水印信息进行分块,然后采用安全性高的Hash函数对水印信息块进行加密。实验结果表明,该算法可以检测出对模型的任何改动,并且可以定位被篡改的区域。它是一个简单、有效、安全性高的算法。

3D网格的分层多描述编码方法

结合分层编码与多描述编码的优势,提出三维网格分层多描述编码(LMDC)方法:先对3D网格进行几何分解,得到一个粗糙网格和细化网格所需的连通性信息,采用分层编码思想,粗糙网格作为基本层,而将细化信息作为增强层。同时采用基于顶点分裂树的多描述编码方法对基本层加以保护,保证基本层在差错信道中的有效传输。采用分层多描述编码对3D模型进行编码的方法,非常适合于带宽受限和多路径传输的异构网络。实验证明,该方法能获得较高的压缩率,并在有丢包的情况下能有效地保护并恢复出可接受的基本层网格。

3D网格脆弱水印中孤立水印顶点研究

研究发现,经典的3D网格脆弱水印中普遍存在的孤立水印顶点(簇)问题。通过理论和实例分析孤立水印顶点(簇)产生的原因,以及孤立水印顶点(簇)所导致的安全隐患。针对孤立水印顶点(簇)问题,在经典算法的基础上,提出改进算法,对水印顶点嵌入水印的同时,对非水印顶点进行伪水印处理,增加水印顶点之间的关联度,消除了孤立水印顶点(簇)。实验结果证明,改进后的算法有效地解决了孤立水印顶点(簇)问题。

基于离散微分几何的3D网格模型分析进展综述

3D网格模型的分析越来越成为近年来计算机图形学研究的热点问题。文中针对3D网格模型分析领域内的网格去噪平滑、网格参数化以及非刚性配准等应用问题,评述和回顾近年来应用离散微分几何理论进行分析、数学建模和算法设计的文献,介绍离散微分几何在3D模型分析领域的研究进展,并对相关问题难点和未来可能的研究方向进行了归纳和总结。

基于边扩张算法和熵编码的3D网格模型的拓扑信息压缩

本文总结了三类不经三角剖分直接编码多边形网格模型拓扑信息的单分辨率压缩法,对其中基于边区域扩张的Face Fixer算法进行了研究,并分别应用同阶自适应区间编码法和算术编码法对三角形网格模型和多边形网格模型进行了压缩。实验结果表明:随着模型数据量的增大,区间编码的压缩率和压缩速度反而高于算术编码,因而对于大数据量的网格模型,更适宜采用区间编码来压缩。

利用流SIMD扩展加速3D曲线网格的流线计算

流线是一种基本的流场可视化技术 ,计算流线要耗费大量时间 .Intel○R处理器 (Pentium III,Pentium4)提供流 SIMD扩展 (SSE) ,支持指令级 SIMD操作 .3D曲线网格上的流线计算包含速度插值、数值积分、点定位等主要子过程 ,具有很高的内在 SIMD并行性 .通过将数据按 SSE数据类型组织以及对主要子过程进行 SIMD并行化 ,设计了流线计算的 SSE算法 .采用向量类库、嵌入汇编两种 SSE编码方式分别实现 SSE算法 ,并依据处理器的体系结构优化代码 .测试结果表明 :SSE大大加速了 3D曲线网格的流线计算 ,向量类库方式比传统计算提高 5 5 %左右的性能 ,嵌入汇编提高 75 %左右 .

基于最优均方误差意义下的非对称3D数字水印算法

提出一种基于最优均方误差意义下的非对称3D几何模型数字水印算法.算法基本思想是,使嵌入水印受到3D几何模型几何变换和拓扑变换所带来的误差能量影响最小,即首先通过顶点的选择和排序,使嵌入的水印受到三维网格拓扑变换影响最小,然后计算排序后顶点的特征空间,将水印嵌入到最不受三维模型影响的子空间,使嵌入水印受到三维网格的几何变换影响最小.仿真得到结果,证明算法的鲁棒性.

基于最小均方差下的3D模型数字水印算法

使得三维模型变换带来的误差能量,最小影射到嵌入水印上.为使嵌入的水印对于三维模型的拓扑变换和几何变换都具有鲁棒性,提出一种基于最小均方差的3D几何模型算法,算法首先通过对三维网格顶点排序和挑选,排序和挑选的原则是使得被挑选的顶点具有最小的边距和,即通过对3D模型网格顶点优化选择,使得选择后的顶点受到拓扑攻击影响最小;然后,计算选择后顶点扰动均方误差能量,将水印嵌入到受误差能量影响最小的空间,使得嵌入的水印受到几何攻击影响最小.实验结果表明,算法对几何攻击和拓扑攻击具有好的抵御能力.

一种自动3D面部区域分割方法

提出一种用于美容整形的三维人脸模型自动分区方法。通过不同分辨率模型、主成分分析数据、鼻尖特征和相交曲线形状等进行组合分析,生成标准的正面朝向的三维人脸模型,然后,自动渲染生成二维图像并用可靠的二维人脸特征检测方法生成二维标志点,逆向生成三维人脸标志点。最后,基于对应的三维标志点,将标准制作的解剖学分区模板与输入模型进行自动拟合,自动生成17个区域,用于不同类型的美容整形手术。在实际三维人脸模型分割实验中拟合基元的分层聚类算法、基于"形状直径函数"(SDF)的算法以及SNAKE方法等对比方法。研究结果表明:本文方法所得实际分割效果比对比算法好,在相同实验环境下,本文方法比这3种对比方法分别快10,70和50 s。

基于几何特征的3D模型隐写检测技术

针对3D模型自身独特结构,筛选和提取其几何特征,拟合验证其分布模型,而后利用优化后的分类算法对三维模型有无隐秘信息隐写盲检测,即针对空间域3D数据模型三角形网格几何特征隐写的信息隐藏检测分析。选取经典的空域隐写算法来构建数据库和训练分类器是实验前提。该算法不仅在低嵌入率、较小隐写容量条件下实现了有无隐写的正确检测,而且形成了一套较完善的3D数据模型隐写分析实验流程框架。

基于距离场的三维模型网格重建

根据任意亏格和任意边界的3D网格模型,给出一种网格重建算法。该算法通过对原始网格进行一系列自适应的局部修改操作,改进网格中三角形的质量和顶点位置分布。为减少优化过程中误差的累积,提出基于距离场的算法将新生成的顶点保留到原始网格曲面上,该算法实现简单,不需要复杂的全局参数化操作。实验结果表明,该算法有效、快速、稳定。

压裂井的三维精细表征与单井模拟分析

目前压裂直井或压裂水平井的单井模拟主要是基于二维或拟三维网格进行表征,但这2类网格无法精细表征裂缝、井筒的三维空间形态。为此,提出利用计算机辅助设计(CAD)技术来进行压裂井的三维几何建模方法,形成了3D精细半结构网格剖分方法和流程,以及高效数值求解方法,将该方法应用于现场一口压裂直井,并对其进行了模拟分析。分析结果表明:所构建的3D压裂直井、压裂水平井的内边界井模型,简化和统一了不同压裂井模型的井产量计算方程,该方法同样适用于更复杂的3D定向压裂井的井产量计算;水力裂缝的几何形态、尺寸和小层物性是空间压力分布的重要影响因素。所得结论可为提高复杂压裂井的三维精细表征能力和单井模拟精度提供技术支撑。

三维网格模型的快速拓扑重建算法

为了提高重建三维网格模型拓扑的速度,选择半边结构作为表示实体模型拓扑关系的结构模型,设计了新的用于加快顶点合并的索引方法。在顶点合并时直接定位到欲查找的顶点位置上,无须借助AVL等辅助查找表。拓扑重建的时间复杂度由原来的O(nlogn)降低至O(n)。通过SMF格式文件进行的测试结果表明,在普通PC上重建含有10万个三角面片模型的拓扑结构也只需1s。

基于3D几何特征深度表达学习的物理系统仿真

针对现有深度学习方法在物理系统仿真中无法处理几何边界与初始条件同时变化的场景的问题,提出将几何边界约束的表达与物理系统仿真解耦的技术思路,设计了几何特征表达学习和物理系统仿真双步骤的技术路线。在构建与外部物理条件无关的几何特征提取模块之后,融合提取的几何特征与物理特征,最后设计基于神经网络的物理系统仿真方法。在应力场预测实验中,所提方法的预测时间为2.63 ms,远低于有限元法(FEM)的0.6 s,且平均绝对误差(MAE)仅为MeshNet的0.389倍。实验结果表明,所提方法能够保持较高仿真精度,同时能够较好地适应不同的几何边界与初始条件。

运用Moldflow解决制品变形问题

本文针对塑料产品在成型过程中由于壁厚不均且壁厚变化较大而产生严重变形问题进行分析。使用Moldf low 3D网格进行模流分析,该产品产生较大的变形,最后解决方案是在模具结构上着手,修改模具进胶方式,不仅解决了注塑变形问题,还降低成型压力,提高模具寿命。

一种基于深度域SIFT特征建立网格对应关系的算法

基于深度域的SIFT特征描述符,提出了一种计算两个部分重叠的表面网格模型间的对应关系的算法。首先,通过选择参数域,得到网格的深度域灰度图像;其次,利用SIFT算法计算深度域灰度图像的SIFT特征点;再次,将SIFT特征点反投影到3D网格上,并利用SIFT特征描述符建立初始的对应关系;最后,利用谱裁剪算法剔除不相容的对应关系,得到3D表面网格之间鲁棒的对应关系。实验结果表明,对于不同姿态的网格,本文可快速自动建立正确的顶点对应关系。

一种基于调和场建立网格稠密对应关系的算法

基于调和场技术,提出了一种建立两个不同网格间稠密对应关系的算法。首先,算法建立网格间稀疏的对应关系;其次,求取该稀疏对应关系集合的一个子集,使该子集具有更好的分布性,以提高后续处理的效率;再次,对于对应关系集合中的每一组对应点,分别在两个网格上建立相应的调和场;最后,通过调和场的等值线相交技术,建立网格间指定位置上的对应关系。实验结果表明,对于不同姿势的网格,算法可快速、自动建立网格间稠密的对应关系。

基于渐进插值的Catmull-Clark双正交细分小波及其应用

针对lifting双正交Catmull-Clark细分小波在数据压缩、噪声滤波和低分辨率模型稳定性等方面的不足,提出基于渐进插值的Catmull-Clark双正交细分小波算法.对于任意拓扑的四边形网格,Catmull-Clark细分的极限曲面渐进插值于原有网格控制点,并且相邻2次细分之间网格改变程度很小,导致大量小波系数值趋于0,非常适于用零树编码提高3D网格的压缩性能;同时,该小波变换具有局部正交性和对位计算等特点,可显著减少内存占用量和计算复杂度.实验结果表明,与同类算法相比较,该算法在压缩效率、噪声滤波和低分辨率模型曲面的稳定性等方面均有明显提高,其中压缩编码Bits/vertex值减小14%,重构模型PSNR值增大5%,编解码耗时分别减少6%和9%.