空間及資料格式域之超高容量三維資訊偽裝演算法 空間域報告

1. 游政偉
國立成功大學 資訊工程學系碩士班
報告者：朱祐震

2. 大綱
 研究動機
 相關研究
 尋訪序列
 空間域資訊偽裝演算法
 演算法分析
 結論

3. 研究動機
 近年來，電腦圖學有著非常顯著的進步
 除了有各種研究議題外，也有相當廣泛的應用
 經由不同領域的知識，產生出新的研究題目

4. 研究動機
 自從數位化與網路化後，訊息傳送的安全性變更加重要
 以電腦圖學為基礎，結合資訊安全領域中的資訊偽裝術
 資訊隱藏(Information Hiding）一直是資安的重要議題

5. 資訊隱藏(Information Hiding)
資訊隱藏
Information
Hiding
浮水印
Watermarking
資料隱藏
Data Hiding
資訊偽裝術
Steganography

6. 資訊隱藏(Information Hiding)
嵌入
資訊發送者 資訊接受者
掩護媒體
cover media
偽裝媒體
Stego media
萃取

7. 資料隱藏(Data Hiding)
空間域
• 直接改變掩護媒體之資料數值
頻率域
• 將掩護媒體的原始資料傳換為另一種值域，在該值域
嵌入秘密訊息，之後反轉換回掩護媒體的值域。

8. 整體演算法流程

10. QIM(量化刻度調變)
 全名Quantization Index Modulation
 2001年Chen所提出
 基本想法是將掩護媒體的數值等間距劃分成不同的狀態，
藉由將掩護媒體的數值改變至不同的狀態，來代表嵌入
的位元

11. QIM於三維模型資訊偽裝演算法
 2003年Cayre和Macq所提出

13. 尋訪序列
 在訊息嵌入的過程中，會造作頂點的座標有所變動
 這種性質在訊息嵌入後產生變化， 且不能保證原始模型跟
偽裝模型中能夠找出完全一樣的尋訪序列
 尋訪序列時以模型的連接性為主，並使用廣度優先搜尋
（BFS， Breadth-First-Search）。

14. 尋訪序列

15. 密鑰
 密鑰為整數值
 任意指定一個起始三角形作為起點
 將密鑰轉為二進制做為尋訪方向
 0 為順時鐘
 1 為逆時鐘
 在每一輪會以密鑰的整數除以邊
的餘數作為下一輪的起始位置

17. 基本想法
 直接改變頂點在空間中的位置
 不把頂點坐標當成一個三維向量
 直接將頂點所連結到的另外三個頂點長度視為三個獨立
的長度單位

18. 基本想法
 將每條線段以相同大小的長度切成多個區段(interval)
 在最後一個區段中便會剩下餘數
 餘數便是訊息嵌入時的地方

19. 取最後區段的餘數值的好處
 不論原本的座標值長短為何
 改變量皆小於區段長度Ｉ
 降低變動量

20. 餘數值
 當區段長度Ｉ值取得適當時
 頂點分布可分為全滿區域(full region)與空白區域(empty region)

21. 不同位元的嵌入
 將全滿區域與空白區域分為兩種不同狀態
 利用頂點位置的移動來表示所嵌入不同的位元

22. 與QIM不同之處
 QIM
 藉由最後的位置來判定嵌入的位元
 但無法還原嵌入前原始資訊
 本篇論文方法:
 符合預設狀態的頂點 全滿區域
 不符合預設狀態的頂點 空白區域
 判斷位置是否有移動
 藉此可將頂點回復為原始位置

23. 回復原始位置的特性
 可以進行多層(multi-layer)的訊息嵌入動作
 取得訊息後，能夠頂點還原到上一層的位置
 進行多次的訊息嵌入  嵌入訊息量加倍

24. 單層
 由於點過於密集或分散空白區域過小或過大
改變餘數值
 將區段中頂點對區段中間的距離全部除以二

25. 嵌入訊息
 符合預設狀態的頂點不變
 不符合預設狀態的頂點，將等比例向外移出到左右I/4的
空白空間

26. 還原訊息
 先檢查頂點位於什麼區域
 位於全滿區域符合預設狀態
 位於空白區域不符合預設狀態
並將空白區域的頂點還原回全滿區域

27. 還原訊息
 將區段中頂點對區段中間的距離全部乘以二
 以還原成原本位置

28. 實際做法

29. 嵌入訊息

30. 還原訊息

31. 多層
 單層時
 由於另外三個頂點是分開使用
 嵌入量為頂點數的3倍
 當進行k層時
 嵌入量為頂點數的3k倍

33. 多層
 藏愈多層時 需要的精準度愈高
 頂點座標資料型態以Float為主
嵌入的層數是有限制的

34. 多層

35. Float(32bits)
 表示值23bits2^23=83886087位數
 Float(32bits)只有6個
 可知頂點座標最小單位為10^-6

36. 嵌入錯誤處理

37. 當區段長度為最小單位
 單位過小無法截段(truncate)處理
 無法分出全滿區域(full region)與空白區域(empty region)

38. 結論
 本篇論文使用空間域的資料藏匿方式
 可嘗域於在將3D模型轉換為不同種檔案格式來嵌入資訊
 以前3D模型不盛行，可能就只當模型使用
 但現在3D模型，同時也和著聲音、動作等其他檔案、資訊
 勢必可以配合不同檔案來做資訊隱藏，藉此提高嵌入量