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随着计算机辅助设计和3D打印技术的快速发展,三维模型作为一种新型的数字媒体,正在被广泛的使用且拥有巨大的商业价值。可以预见,用于设计软件与3D打印机之间协作的STL模型将成为一种最普遍的数字商品。如何有效地保护STL模型的版权和内容安全已经引起学术界与工业界的共同关注。数字水印作为数字媒体版权保护、完整性认证的一种有效技术,在STL模型的内容保护方面就有广泛的应用前景。本文首先系统的介绍了数字水印的理论知识,包括数字水印的基本概念、分类和性能评价等。其次总结了网格模型的水印特点以及网格模型的可逆水印技术和实体重排序技术的研究现状。基于STL模型的数据存储特点和模型在应用中的工艺精度需求,本文重点对STL模型的无损水印技术展开研究并取得如下的研究成果:(1)提出了一种基于实体重排序的STL模型无损水印算法。算法根据STL模型的数据存储特点,首先对模型进行主成分分析(PCA)预处理,并获得模型中三角面的参考序列。然后,利用参考序列和平分编码树将STL模型文件中的三角面及顶点进行重排序来嵌入水印信息。实验结果表明该算法的保真度性能良好,水印容量大且对不改变模型完整性的平移、旋转和均匀缩放操作具有良好的鲁棒性。(2)提出了一种基于比特位映射和实体重排序的STL模型大容量、无损水印算法。算法首先对模型进行PCA预处理,获得模型中三角面的参考序列。然后,通过构造的比特位映射操作,实现比特位的可逆信息隐藏或减小水印信息的值,从而提高实体重排序方法的嵌入容量。该算法的嵌入容量超过了标准重排方法的最佳容量,在保真度与容量评价指标上能够获得良好的性能。此外,该算法还具有良好的时间性能,且对于模型的平移、旋转和均匀缩放操作具有鲁棒性。(3)设计并实现了一个STL模型的无损水印系统,验证了本文提出的两种无损水印算法的有效性。本文的主要贡献在于将实体重排序技术推广到STL模型中,并根据STL模型数据的存储特点,提出了两种基于STL模型的高容量、无损的水印算法。这些算法在网格模型的版权保护和完整性认证以及保密通信等领域有较好的应用前景。