[发明专利]一种BIM模型版权保护空间域数字水印方法

说明书

本发明公开了一种BIM模型版权保护数字水印方法，包括：模型数据水印嵌入和水印提取。水印嵌入包括，在原始BIM数据中提取多面网格顶点坐标，获取坐标数据高位部分，运用单向映射函数建立坐标值与水印位的对应关系；利用QIM方法将水印嵌入至坐标数据中较低有效位部分；因BIM数据中坐标数据重复值多，用来嵌入水印的有效载体较少，为解决这一问题，在水印嵌入前，对原始坐标数据加入容差范围内的随机噪声，以嵌入不同的水印，间接地增加了水印嵌入容量；水印提取时，无需原始数据参与，是一种盲水印方法；该方法能够很好的控制水印嵌入引起的数据误差，数据使用完全不受影响，对平移、修剪等攻击鲁棒性较好，对BIM模型的版权保护实用性强。

技术领域

本发明涉及地图学与地理信息系统及版权保护领域，更具体的说是涉及一种BIM模型版权保护数字水印方法。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)在建筑、工程和施工等行业得到广泛的应用，同时BIM与GIS(Geo－Information system，GIS) 的跨界融合，提升了BIM应用深度。目前的研究表明，BIM能够在相关项目方之间提供更快、更有效的信息交流，可以重用在建模过程中生成的信息，避免数据重复，以及许多其他好处。尽管BIM带来了这些重大利益，但其中BIM 数据例如建筑模型、族、图纸等，随着物联网的发展在数据传输与使用过程中面临篡改、侵权和泄密等安全问题，急需有效的技术手段进行版权保护。

数字水印技术是信息隐藏技术的一个重要分支，是通过不可察觉的方式将版权信息嵌入到多媒体(如音频，视频，文本，打印文档)中但不影响原始数据的使用，用于证实数据的所有权的一种技术，包括两个阶段：一个是水印的嵌入；另一个是水印的提取。近年来，由于互联网快速发展，数据在传输过程中非法复制与篡改问题日益严重，版权侵权问题急剧增加。数字水印技术作为版权保护的重要手段，已得到广泛的研究和应用。

目前，鲜有运用数字水印技术对BIM数据版权保护的研究，但是针对二维工程图和三维模型数据水印算法已取得较多成果，可为BIM数据数字水印技术的研究提供借鉴。根据水印的嵌入技术不同可分为空域水印算法和频域水印算法。对于空域水印算法，早在1997年R Ohbuchi等人发表了第1篇关于三维几何多边形模型数据的水印算法的论文，该论文通过修改顶点坐标、顶点拓扑(连接性)，将水印数据嵌入到三维多边形模型中。李黎等人运用差异扩展提出了一种二维工程图的可逆水印嵌入算法，通过修改线的顶点坐标，使其能够准确地恢复原始工程图，满足高精度加工的要求。王刚等人基于倾斜摄影三维模型数据特征，根据其垂直方向上的稳定性，提出了一种基于距离映射机制的三维点云数据盲水印算法，该算法具有良好的不可感知性，并对平移、裁剪和旋转等常见攻击具有较强的鲁棒性。频域水印算法是将水印嵌入至坐标变换域系数中，例如黄晓生等提取特定顶点构造出复值信号量再进行傅立叶变换，通过对变换后的傅立叶变换系数幅值进行调制，嵌入符合N(0,1)分布的伪随机水印序列这种方法对平移、旋转、添加及删除部分实体等攻击具有良好的鲁棒性。张建海等将三维模型转化到球面坐标下并进行小波变换，在低频和高频系数下嵌入水印，经过小波逆变换得到嵌入水印后的三维模型，该算法既对多类攻击方式具有鲁棒性，又保持了三维模型的视觉效果。

在现有技术的基础上，本发明运用数字水印技术，提出专门针对BIM模型的版权保护方法，解决BIM模型数据被盗版复制的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种BIM模型版权保护数字水印方法，通过对常见BIM格式DXF文件的特性分析，结合现有的二维矢量图形数字水印算法，提出一种BIM模型版权保护数字水印方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种BIM模型版权保护数字水印方法，其特征在于，包括：水印嵌入和水印提取两部分；

水印嵌入步骤如下：

S1：Logistic混沌映射，运用Logistic混沌映射置乱待嵌入水印图像；