KR101980864B1 - Watermark inserting apparatus, watermark detecting apparatus and the method thereof - Google Patents

Watermark inserting apparatus, watermark detecting apparatus and the method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101980864B1
KR101980864B1 KR1020170088942A KR20170088942A KR101980864B1 KR 101980864 B1 KR101980864 B1 KR 101980864B1 KR 1020170088942 A KR1020170088942 A KR 1020170088942A KR 20170088942 A KR20170088942 A KR 20170088942A KR 101980864 B1 KR101980864 B1 KR 101980864B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
watermark
model
pattern
detecting
printing direction
Prior art date
Application number
KR1020170088942A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180043725A (en
Inventor
이흥규
허종욱
최학열
송현지
김도곤
장한얼
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to US15/719,364 priority Critical patent/US10438311B2/en
Publication of KR20180043725A publication Critical patent/KR20180043725A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101980864B1 publication Critical patent/KR101980864B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/188Processes of additive manufacturing involving additional operations performed on the added layers, e.g. smoothing, grinding or thickness control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C2037/80Identifying, e.g. coding, dating, marking, numbering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Editing Of Facsimile Originals (AREA)

Abstract

워터마크 삽입 장치, 워터마크 검출 장치 및 그 방법이 개시된다. 워터마크 삽입 방법은 적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬하는 단계 및 삽입되는 워터마크가 인쇄 방향에 연관되지 않도록 정렬된 3D 모델에 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 단계를 포함한다.A watermark inserting apparatus, a watermark detecting apparatus and a method thereof are disclosed. The watermark embedding method includes aligning the 3D model in the printing direction based on the stacking direction of the stacked 3D model and setting the watermark to be inserted in the 3D model aligned so as not to be related to the printing direction in a direction orthogonal to the printing direction And inserting a watermark of the pattern.

Figure R1020170088942
Figure R1020170088942

Description

워터마크 삽입 장치, 워터마크 검출 장치 및 그 방법{WATERMARK INSERTING APPARATUS, WATERMARK DETECTING APPARATUS AND THE METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a watermark embedding apparatus, a watermark embedding apparatus, a watermark embedding apparatus, a watermark embedding apparatus,

본 개시는 워터마크 삽입 장치, 워터마크 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원(3D) 프린트-스캔에 강인한 블라인드 메쉬 워터마킹 기술에 관한 워터마크 삽입 장치, 워터마크 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a watermark inserting apparatus, a watermark detecting apparatus and a method thereof, and more particularly to a watermark inserting apparatus, a watermark detecting apparatus and a watermark embedding apparatus relating to a blind mesh watermarking technique robust to three-dimensional (3D) It is about the method.

3차원 프린팅 이라고도 불리는 적층 제조 방식(layered manufacturing)의 기술이 발달함에 따라, 다양한 산업 현장에서 본 제조기술이 응용되고 있다. 3차원 모델의 수요가 증가함에 따라 웹에 다양한 공유 서비스가 등장하고 있지만, MP3와 비디오 시장에서의 선례에서 나타나듯이 모델 공유 환경의 증가는, 머지않은 미래에 3차원 프린팅 환경의 모델에 대한 저작권 문제를 유발할 것이다.As the technology of layered manufacturing, which is also called 3D printing, has been developed, the manufacturing technology has been applied in various industrial fields. As the demand for 3D models increases, various sharing services appear on the Web. However, as shown in the precedent in the MP3 and video market, the increase in the model sharing environment will lead to copyright problems Lt; / RTI >

3D 프린팅 환경에서의 3차원 모델은 디지털 도메인 뿐만 아니라 프린팅과 스캐닝과정을 통하여 아날로그 형태로도 변환되는 특수성을 갖고 있다. 따라서, 실제로 인쇄된 3D 모델에는 암호화나 DRM과 같은 기존 저작권 보호 기술이 전혀 적용될 수 없으며 이런 특수 상황에 맞는 저작권 보호기술이 필요한 실정이다.The 3D model in the 3D printing environment has a special characteristic that it is converted not only into the digital domain but also into the analog form through the printing and scanning process. Therefore, existing copyright protection technologies such as encryption and DRM can not be applied to 3D models actually printed, and copyright protection technology suited for such special situations is required.

3D 스캐너로 획득한 저작권보호가 풀린 3D 모델은 웹 상을 통하여 재배포 되거나, 3D 프린터를 통하여 다시 오프라인 모델로 복제도 가능한 상황이 발생할 수 있다. 3D 워터마크는 모델의 표면에 사람이 인지할 수 없는 형태의 왜곡을 가함으로써 저작권을 표시하는 방식으로, 프린팅과 스캐닝 과정에서도 표시된 저작권 정보가 유지될 수 있는 유일한 보호 기법이다.3D models obtained with 3D scanners can be redistributed through the Web or replicated to offline models through 3D printers. 3D watermarking is the only protection technique that can display the copyright by displaying distorted shapes on the surface of the model.

기존에 존재하는 3D 메쉬 워터마킹은 온라인상의 다양한 응용에 맞추어져 설계하였기 때문에 3D 프린트-스캔 과정에서 발생하는 왜곡에 대응하여 동작하지 못하는 문제점이 있다. 3D 프린팅 환경에서 발생하는 왜곡은 크게 3가지로 나눌 수 있다. 우선, 적층 제조 과정에서 도 1에 도시된 바와 같이, 계단형 적층 왜곡이 발생하고, 프린팅 과정에서 파일과 좌표계 정보를 포함한 디지털 정보가 모두 손실되며, 마지막으로 스캐닝과정에서 다양한 절삭과 표면 손상이 발생한다.Since existing 3D mesh watermarking is designed for various applications on-line, there is a problem that it can not operate in response to the distortion generated in the 3D print-scan process. Distortion in 3D printing environment can be roughly divided into three types. First, as shown in FIG. 1, during the lamination process, stepwise lamination distortion occurs, digital information including the file and the coordinate system information is lost in the printing process, and finally, various cutting and surface damage occur in the scanning process do.

기존의 3D 메쉬 워터마킹 중 논-블라인드(non-blind) 방식은 워터마크 검출시 원본 모델의 정보를 참고하여 워터마크를 검출하므로 워터마크 검출성능이 매우 뛰어나지만 워터마크 검출을 위해 원본 모델의 정보를 참조해야 하기 때문에 저작권 보호 모델의 데이터베이스를 구축해야 한다는 점에서 실용성이 매우 떨어지는 기술이다.The non-blind method of existing 3D mesh watermarking detects the watermark by referring to the information of the original model in the watermark detection, so that the watermark detection performance is very excellent. However, in order to detect the watermark, It is a very inefficient technology because it requires building a database of copyright protection models.

따라서, 원본 모델 참조 없이도 워터마크를 검출할 수 있는 기술에 대한 필요성이 존재한다.Therefore, there is a need for a technique that can detect a watermark without reference to the original model.

본 개시는 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 본 개시의 목적은 프린트 축 추정 기법을 이용하여 원본 모델 참조 없이도 워터마크를 검출할 수 있는 3차원 프린트-스캔에 강인한 블라인드 메쉬 워터마킹 블라인드 메쉬 워터마킹 방법 및 장치를 제공한다.The present disclosure is directed to solving the above problems and an object of the present disclosure is to provide a three-dimensional print-scan robust blind mesh watermarking blind mesh watermarking method capable of detecting a watermark without reference to an original model using a print axis estimation technique And an apparatus.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 방법은 적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 상기 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬하는 단계 및 삽입되는 워터마크가 상기 인쇄 방향에 연관되지 않도록 상기 정렬된 3D 모델에 상기 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of inserting a watermark, the method comprising: aligning the 3D model in a printing direction based on a stacking direction of a 3D model formed by stacking; And inserting a predetermined pattern of watermarks in the aligned 3D model in a direction orthogonal to the printing direction so as not to be associated with the printing direction.

그리고, 상기 삽입하는 단계는 상기 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계로 변환된 상기 3D 모델의 반지름 성분에 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입할 수 있다.The inserting step may convert the coordinate system for the aligned 3D model into a cylindrical coordinate system, and insert the watermark of the predetermined pattern into the radial component of the 3D model converted into the cylindrical coordinate system.

또한, 상기 삽입하는 단계는 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 대역 확산 스펙트럼 신호로 변환하고, 상기 반지름 성분으로 형성된 정현파 신호에 합성하여 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입할 수 있다.The inserting step may convert the watermark of the predetermined pattern into a spread spectrum signal and insert the watermark of the predetermined pattern into a sinusoidal signal formed by the radial component.

한편, 워터마크 삽입 방법은 상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 분포를 균일하게 하기 위해 상기 3D 모델에 대해 유니폼 리메슁(uniform remeshing)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the watermark embedding method may further include performing uniform remeshing on the 3D model to uniformize the vertex distribution of the 3D model.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 방법은 적층 형성된 3D 모델을 3D 스캐닝하여 디지털 본을 획득하는 단계, 상기 획득된 디지털 본을 기 설정된 각도 단위로 회전시켜 기 설정된 방식에 기초하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 단계, 및 상기 검출된 적층 노이즈 패턴의 주기성에 기초하여 인쇄 방향을 식별하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a watermark according to an embodiment of the present invention. The watermark detection method comprises: 3D scanning a 3D model formed by stacking to obtain a digital pattern; Detecting the periodicity of the laminated noise pattern based on the set method, and identifying the printing direction based on the periodicity of the detected laminated noise pattern.

그리고, 상기 기 설정된 방식은 상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 투영 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 투영 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 투영 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식 또는 상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 표면 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 표면 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 표면 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식일 수 있다.The preset method generates a plurality of projected images rotated in units of the predetermined angle, detects a projected image having a periodicity of the laminated noise pattern among the generated plurality of projected images, and determines the periodicity of the laminated noise pattern A method of detecting a periodicity of a laminated noise pattern by generating a plurality of surface images rotated by the predetermined angle unit or by detecting a surface image having a periodicity of a laminated noise pattern among the plurality of generated surface images, Lt; / RTI >

그리고, 상기 주기성을 검출하는 단계는 주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 검출할 수 있다.The step of detecting the periodicity may detect periodicity when a peak value larger than a preset threshold value is detected at a predetermined cycle through frequency analysis.

한편, 워터마크 검출 방법은 상기 식별된 인쇄 방향으로 상기 디지털 본을 정렬하는 단계 및 상기 정렬된 디지털 본에 기초하여 상기 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the watermark detection method may further include aligning the digital version in the identified printing direction and detecting watermarks embedded in the 3D model based on the aligned digital version.

그리고, 상기 워터마크를 검출하는 단계는 상기 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계로 변환된 상기 디지털 본의 반지름 성분으로부터 상기 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The step of detecting the watermark may convert the coordinate system for the aligned digital bone into a cylindrical coordinate system and detect the inserted watermark from the radius component of the digital bone converted into the cylindrical coordinate system.

한편, 워터마크 검출 방법은 상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 좌표를 일정한 간격으로 재표본화하는 단계를 더 포함할 수 있다.The watermark detection method may further include resampling the vertex coordinates of the 3D model at regular intervals.

그리고, 상기 워터마크를 검출하는 단계는 상기 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우, 상기 정렬된 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘과 상관 관계 기법을 이용하여 상기 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The step of detecting the watermark may detect the inserted watermark using a frequency analysis algorithm and a correlation technique for the aligned digital pattern when a spread spectrum watermark is inserted into the 3D model .

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 장치는 적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 상기 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬하는 정렬부 및 삽입되는 워터마크가 상기 인쇄 방향에 관련되지 않도록 상기 정렬된 3D 모델에 상기 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 프로세서를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for inserting a watermark according to an embodiment of the present invention. The watermark embedding apparatus includes an alignment unit for aligning the 3D model in a printing direction based on a stacking direction of a 3D model, And inserting a predetermined pattern of watermarks into the aligned 3D model in a direction orthogonal to the printing direction so as not to be related to the direction.

그리고, 상기 프로세서는 상기 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계로 변환된 상기 3D 모델의 반지름 성분에 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입할 수 있다.The processor may convert the coordinate system for the aligned 3D model into a cylindrical coordinate system, and insert the watermark of the predetermined pattern into the radius component of the 3D model converted into the cylindrical coordinate system.

또한, 상기 프로세서는 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 대역 확산 스펙트럼 신호로 변환하고, 상기 반지름 성분으로 형성된 정현파 신호에 합성하여 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입할 수 있다.The processor may convert the watermark of the predetermined pattern into a spread spectrum signal and insert the watermark of the predetermined pattern into the sinusoidal signal formed by the radial component.

또한, 상기 프로세서는 상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 분포를 균일하게 하기 위해 상기 3D 모델에 대해 유니폼 리메슁(uniform remeshing)을 수행할 수 있다.In addition, the processor may perform uniform remeshing on the 3D model to uniformize the vertex distribution of the 3D model.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 장치는 적층 형성된 3D 모델을 3D 스캐닝하여 디지털 본을 획득하는 3D 스캐너 및 상기 획득된 디지털 본을 기 설정된 각도 단위로 회전시켜 기 설정된 방식에 기초하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 검출된 적층 노이즈 패턴의 주기성에 기초하여 인쇄 방향을 식별한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a watermark detection apparatus comprising: a 3D scanner for scanning a 3D model of a stacked 3D model to obtain a digital pattern; and a controller for rotating the obtained digital pattern by a predetermined angle unit And a processor for detecting the periodicity of the laminated noise pattern based on the predetermined method, and the processor identifies the printing direction based on the periodicity of the detected laminated noise pattern.

상기 기 설정된 방식은 상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 투영 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 투영 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 투영 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식 또는 상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 표면 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 표면 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 표면 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식일 수 있다.The predetermined method may include generating a plurality of projection images rotated in units of the predetermined angle and detecting a periodic feature of the laminated noise pattern by detecting a projection image having a periodicity of the laminated noise pattern among the plurality of generated projection images Or a method of detecting a periodicity of a laminated noise pattern by detecting a surface image having a periodicity of the laminated noise pattern among the plurality of generated surface images by generating a plurality of surface images rotated by the predetermined angle unit have.

그리고, 상기 프로세서는 주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 검출할 수 있다.The processor can detect that the peak value is greater than a preset threshold value at a certain period of time through the frequency analysis to have periodicity.

또한, 상기 프로세서는 상기 식별된 인쇄 방향으로 상기 디지털 본을 정렬하고, 상기 정렬된 디지털 본에 기초하여 상기 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The processor may also align the digital bones in the identified orientation and detect watermarks embedded in the 3D model based on the aligned digital bones.

또한, 상기 프로세서는 상기 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계로 변환된 상기 디지털 본의 반지름 성분으로부터 상기 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The processor may convert the coordinate system for the aligned digital bone into a cylindrical coordinate system and detect the inserted watermark from the radial component of the digital bone converted to the cylindrical coordinate system.

그리고, 상기 프로세서는 상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 좌표를 일정한 간격으로 재표본화할 수 있다.The processor may resample the vertex coordinates of the 3D model at regular intervals.

또한, 상기 프로세서는 상기 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우, 상기 정렬된 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘과 상관 관계 기법을 이용하여 상기 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.In addition, when the spread spectrum watermark is inserted into the 3D model, the processor can detect the embedded watermark using a frequency analysis algorithm and a correlation technique for the aligned digital pattern.

이상 설명한 바와 같이, 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 워터마크 삽입 장치 및 방법은 3D 모델의 복제와 상관없이 강인하고 육안으로 확인되지 않는 워터마크를 삽입할 수 있다.As described above, according to various embodiments of the present disclosure, a watermark embedding apparatus and method can insert a watermark which is robust and is not visually recognized, regardless of the reproduction of the 3D model.

그리고, 워터마크 검출 장치 및 방법은 적층 제조 방식 기반 3D 모델의 인쇄 방향을 용이하게 추정할 수 있다.And, the watermark detection apparatus and method can easily estimate the printing direction of the 3D model based on the stack manufacturing method.

또한, 워터마크 검출 장치 및 방법은 프린트 축 추정 기법을 이용하여 원본 모델 참조 없이도 워터마크를 검출할 수 있고, 별도의 하드웨어나 특수 재료가 필요하지 않으며, 적층 제조 방식 기반 프린터에 모두 적용할 수 있다.Also, the watermark detection apparatus and method can detect a watermark without reference to an original model by using a print axis estimation technique, and do not require any separate hardware or special material, and can be applied to all of a printer based on a lamination manufacturing method .

또한, 워터마크 삽입 장치, 워터마크 검출 장치 및 그 방법은 3D 프린팅 환경과 온라인 환경에서 모두 강인한 3D 메쉬 워터마킹 기술을 제공함으로써, 3D 모델 콘텐츠의 저작권 보호를 강화할 수 있다.In addition, the watermark inserting apparatus, the watermark detecting apparatus and the method can strengthen the copyright protection of the 3D model contents by providing a robust 3D mesh watermarking technique both in the 3D printing environment and the online environment.

또한, 워터마크 삽입 장치, 워터마크 검출 장치 및 그 방법은 3D 모델 콘텐츠의 저작권 보호를 강화하여 저작권자의 권리를 보호해줌으로써, 더 질 좋은 콘텐츠의 생산을 가능하게 할 수 있다.Further, the watermark inserting apparatus, the watermark detecting apparatus, and the method can protect the rights of the copyright holder by enhancing the copyright protection of the 3D model contents, thereby making it possible to produce higher quality contents.

도 1은 원본 메쉬 모델, 제조과정을 위한 디지털 슬라이싱 과정 및 적층과정에서 발생한 적층 노이즈를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마킹 기술을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 장치의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 장치 프로세서의 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 장치의 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 장치 프로세서의 블록도이다.
도 7a 내지 도 11b은 본 개시의 일 실시 예에 따른 인쇄 방향을 검출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 과정을 설명하는 도면이다.
도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 방법의 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 방법의 흐름도이다.
도 16은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 워터마크 검출 방법의 흐름도이다.
FIG. 1 is an exemplary view showing an original mesh model, a digital slicing process for a manufacturing process, and a stacking noise generated in a stacking process.
2 is a diagram illustrating a watermarking technique in accordance with one embodiment of the present disclosure;
3 is a block diagram of a watermark embedding device according to an embodiment of the present disclosure;
4 is a block diagram of a watermark embedding device processor in accordance with one embodiment of the present disclosure.
5 is a block diagram of a watermark detection apparatus according to an embodiment of the present disclosure;
6 is a block diagram of a watermark detection device processor in accordance with an embodiment of the present disclosure;
FIGS. 7A and 11B are diagrams for explaining a process of detecting a printing direction according to an embodiment of the present disclosure.
12 and 13 are views for explaining a watermark embedding process according to an embodiment of the present disclosure.
14 is a flowchart of a watermark embedding method according to an embodiment of the present disclosure;
15 is a flowchart of a watermark detection method according to an embodiment of the present disclosure.
16 is a flowchart of a watermark detection method according to another embodiment of the present disclosure.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various embodiments will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described herein can be variously modified. Specific embodiments are described in the drawings and may be described in detail in the detailed description. It should be understood, however, that the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings are intended only to facilitate understanding of various embodiments. Accordingly, it is to be understood that the technical idea is not limited by the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings, but includes all equivalents or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but such elements are not limited to the above terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, the terms " comprises " or " having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the meantime, " module " or " part " for components used in the present specification performs at least one function or operation. Also, " module " or " part " may perform functions or operations by hardware, software, or a combination of hardware and software. Also, a plurality of " modules " or a plurality of " parts ", other than a " module " or " part ", to be performed in a specific hardware or performed in at least one processor may be integrated into at least one module. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, in the description of the present invention, when it is judged that the detailed description of known functions or constructions related thereto may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be abbreviated or omitted.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마킹 기술을 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a watermarking technique in accordance with one embodiment of the present disclosure;

도 2를 참조하면, 워터마킹 기술은 3D 모델에 워터마크를 삽입하는 과정, 3D 스캐너에 의해 스캐닝된 3D 모델의 디지털 본에 대한 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축을 추정하는 과정 및 3D 인쇄된 모델에 삽입된 워터마크를 검출하는 과정을 포함한다.Referring to FIG. 2, the watermarking technique includes the steps of inserting a watermark into a 3D model, estimating a printing direction or printing reference axis for a digital version of the 3D model scanned by the 3D scanner, And detecting a watermark.

3D 모델에 대한 워터마크의 삽입은 아래의 과정으로 수행될 수 있다. 일 실시 예로, 워터마크 삽입 장치는 적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬한다. 그리고, 워터마크 삽입 장치는 삽입되는 워터마크가 인쇄 방향에 연관되지 않도록 정렬된 3D 모델에 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입한다. 경우에 따라, 워터마크 삽입 장치는 3D 인쇄와 워터마크 삽입을 동시에 수행할 수 있다. 워터마크 삽입 장치는 3D 모델의 인쇄를 위한 축 방향을 결정하고(S10), 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하면서 3D 모델을 인쇄할 수 있다(S12).The insertion of the watermark for the 3D model can be performed by the following process. In one embodiment, the watermark embedding device aligns the 3D model in the printing direction based on the stacking direction of the stacked 3D models. The watermark embedding device inserts watermarks of a predetermined pattern in a direction orthogonal to the printing direction in the 3D model aligned so that the inserted watermark is not related to the printing direction. In some cases, the watermark embedding device can simultaneously perform 3D printing and watermark embedding. The watermark embedding device determines the axial direction for printing the 3D model (S10), and prints the 3D model while inserting watermarks of a predetermined pattern in a direction orthogonal to the printing direction (S12).

3D 모델에 워터마크를 삽입하는 과정에 의해 워터마크가 삽입된 3D 모델(Watermarked model)이 생성되고, 3D 프린터의 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축에 기초하여 워터마크가 삽입될 수 있으며, 일 예로 인쇄 방향에 직교하는 방향으로 대역 확산(spread spectrum) 워터마크가 삽입될 수 있다. 워터마크는 별도의 워터마크 키에 의해 생성될 수 있다. 그리고, 워터마크는 개인 또는 단체별로 구분될 수 있는 서로 다른 패턴을 포함할 수 있다.A watermarked model in which a watermark is inserted is generated by inserting a watermark into the 3D model, and a watermark can be inserted based on the printing direction of the 3D printer or the printing reference axis. For example, A spread spectrum watermark may be inserted in a direction orthogonal to the direction of the spread spectrum. The watermark can be generated by a separate watermark key. And, the watermark may include different patterns that can be distinguished by individual or group.

그리고, 워터마크 검출 장치는 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다. 워터마크 검출 장치는 인쇄 축을 추정하는 과정 및 3D 인쇄된 모델에 삽입된 워터마크를 검출하는 과정을 수행한다.Then, the watermark detection apparatus can detect the watermark embedded in the 3D model. The watermark detection apparatus performs a process of estimating a print axis and a process of detecting a watermark embedded in a 3D printed model.

인쇄 방향을 추정하는 과정은 아래의 과정으로 수행될 수 있다. 일 실시 예로서, 워터마크 검출 장치는 워터마크를 검출하고자 하는 3D 프린터에 의해 인쇄된 3D 모델을 3D 스캐너를 이용하여 스캐닝하여 디지털 본을 획득한다(S14). 그리고, 워터마크 검출 장치는 획득된 디지털 본을 이용하여 3D 모델의 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축을 추정할 수 있다(S16).The process of estimating the printing direction can be performed by the following process. In one embodiment, the watermark detection apparatus scans a 3D model printed by a 3D printer that wants to detect a watermark using a 3D scanner to obtain a digital version (S14). Then, the watermark detection apparatus can estimate the printing direction or printing reference axis of the 3D model using the obtained digital pattern (S16).

인쇄 방향을 추정하는 과정은 디지털 본의 표면에 나타난 적층 노이즈를 분석함으로써, 3D 스캐닝에 의해 획득된 디지털 본의 인쇄 방향을 추정할 수 있다. The process of estimating the printing direction can estimate the printing direction of the digital pattern obtained by the 3D scanning by analyzing the lamination noise appearing on the surface of the digital pattern.

워터마크 검출 장치는 인쇄 방향의 추정 과정 이후 워터마크 검출 과정을 수행할 수 있다. 워터마크 검출 장치는 디지털 본을 추정된 인쇄 방향으로 정렬한 후(S18), 정렬된 디지털 본(synchronized 3D scan data)에 기초하여 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출(blind watermark detection)할 수 있다(S20).The watermark detection apparatus can perform the watermark detection process after the estimation process of the printing direction. The watermark detection apparatus may perform blind watermark detection on the 3D model based on the aligned digital scan data after aligning the digital pattern in the estimated print direction (S18) (S20).

3차원 프린팅 환경에서 획득한 모델에 삽입된 워터마크 패턴을 검출하기 위해서는, 우선 워터마크를 삽입한 좌표계를 복원하여야 한다(watermark synchronization). 본 개시는 워터마크 싱크(sync.)(또는 동기) 복원을 위해 추가적인 정보 삽입이나 모델 변화 없이 모델 표면(또는 오브젝트 표면, 디지털 본 표면)에 나타난 적층 노이즈 패턴을 이용한다. 적층 노이즈 패턴은 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 나타나므로 워터마크 패턴을 인쇄 방향에 직교하는 방향으로 삽입하게 된다면 적층 노이즈 패턴을 분석하여 삽입한 워터마크 패턴의 좌표계도 복원할 수 있다. 물론, 본 개시에서의 워터마크가 인쇄 방향에 직교하는 방향으로만 삽입되는 것으로 한정되지 않으며, 인쇄 방향에 기초하여 삽입할 수 있는 모든 워터마크 삽입 방법과 검출 방법을 사용할 수 있다.In order to detect a watermark pattern embedded in a model acquired in a three-dimensional printing environment, a watermark synchronization (watermark synchronization) system should be restored first. This disclosure makes use of laminated noise patterns appearing on the model surface (or object surface, digital bone surface) without additional information insertion or model changes for watermark sync (sync) recovery. Since the laminated noise pattern appears in a direction orthogonal to the printing direction, if the watermark pattern is inserted in a direction orthogonal to the printing direction, the coordinate noise of the inserted watermark pattern can be restored by analyzing the laminated noise pattern. Of course, the watermark in the present disclosure is not limited to being inserted only in the direction perpendicular to the printing direction, and any watermark embedding method and detection method that can be inserted based on the printing direction can be used.

아래에서는, 워터마크 삽입 장치 및 워터마크 검출 장치의 구성을 설명한다.The configuration of the watermark inserting apparatus and the watermark detecting apparatus will be described below.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a watermark embedding device according to an embodiment of the present disclosure;

도 3을 참조하면, 워터마크 삽입 장치(100)는 정렬부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the watermark embedding apparatus 100 includes an alignment unit 110 and a processor 120.

정렬부(110)는 적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬한다. 본 개시에서 설명하는 워터마크는 적층 노이즈에 강인성을 가질 수 있도록 인쇄 방향에 수직한 방향으로 삽입될 수 있다. 따라서, 워터마크 삽입 장치(100)는 3D 모델의 인쇄 방향을 식별하여 인쇄 방향이 바닥면에 수직한 방향이 되도록 3D 모델을 정렬할 수 있다.The alignment unit 110 aligns the 3D model in the printing direction based on the stacking direction of the stacked 3D models. The watermark described in this disclosure can be inserted in a direction perpendicular to the printing direction so as to have toughness to the lamination noise. Therefore, the watermark embedding apparatus 100 can identify the printing direction of the 3D model and align the 3D model so that the printing direction is perpendicular to the bottom surface.

프로세서(120)는 삽입되는 워터마크가 인쇄 방향에 관련되지 않도록 정렬된 3D 모델에 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입한다. 일반적으로, 3D 프린터는 적층 방식으로 3D 모델을 생성한다. 따라서, 인쇄된 3D 모델에는 인쇄 방향과 수평한 방향으로 각 층마다 노이즈가 발생하므로 삽입된 데이터가 손실될 수 있다. 따라서, 인쇄 방향과 수평한 방향으로 삽입된 데이터는 3D 모델의 복제 등에 의해 손실되거나 식별되지 못할 수 있다. 반면, 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 설정된 워터마크 패턴은 수평한 방향으로 발생한 적층 노이즈에 영향을 받지 않아 3D 모델의 복제 등에 손실되지 않고 식별될 수 있다.The processor 120 inserts a watermark of a predetermined pattern in a direction orthogonal to the printing direction in the 3D model aligned so that the watermark to be inserted is not related to the printing direction. Generally, a 3D printer creates a 3D model in a stacking manner. Therefore, in the printed 3D model, noise is generated for each layer in a direction parallel to the printing direction, so that the inserted data may be lost. Therefore, the data inserted in the direction parallel to the printing direction may not be lost or discerned by copying of the 3D model or the like. On the other hand, the watermark pattern set in the direction orthogonal to the printing direction is not affected by the lamination noise generated in the horizontal direction, and can be identified without being lost in the copying of the 3D model or the like.

그리고, 프로세서(120)는 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 원통형 좌표계로 변환된 3D 모델의 반지름 성분에 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입할 수 있다. 만일, 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입되는 경우, 프로세서(120)는 기 설정된 패턴의 워터마크를 대역 확산 스펙트럼 신호로 변환하고, 반지름 성분으로 형성된 정현파 신호에 합성하여 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입할 수 있다.The processor 120 converts the coordinate system of the aligned 3D model into a cylindrical coordinate system, and inserts a watermark of a predetermined pattern into a radial component of the 3D model converted into the cylindrical coordinate system. If a spread spectrum watermark is inserted into the 3D model, the processor 120 converts the watermark of a predetermined pattern into a spread spectrum signal, synthesizes the watermark into a sinusoidal signal formed of a radial component, Can be inserted.

또한, 프로세서(120)는 3D 모델의 버텍스(vertex) 분포를 균일하게 하기 위해 3D 모델에 대해 유니폼 리메슁(uniform remeshing)을 수행할 수 있다. 본 개시의 워터마크 검출 방법은 기준 3D 모델이 없는 블라인드 워터마킹과 관련된 기술이다. 일반적으로, 3D 인쇄를 위한 버텍스가 균일하지 않기 때문에 생성된 3D 모델의 버텍스 정보를 알지 못하면 워터마크 검출 장치는 삽입된 워터마크를 검출하기 어려울 수 있다. 따라서, 워터마크 검출 장치가 정보가 없는 상태에서도 워터마크를 검출할 수 있도록, 워터마크 삽입 장치의 프로세서(120)는 3D 모델의 버텍스 분포를 균일하게 하는 유니폼 리메슁을 수행할 수 있다.In addition, the processor 120 may perform uniform remeshing on the 3D model to uniformize the vertex distribution of the 3D model. The watermark detection method of the present disclosure is a technique related to blind watermarking without a reference 3D model. Generally, if the vertex information of the 3D model generated is not known because the vertex for 3D printing is not uniform, the watermark detection apparatus may be difficult to detect the inserted watermark. Therefore, the processor 120 of the watermark embedding apparatus can perform uniform reshaping to uniformize the vertex distribution of the 3D model so that the watermark detecting apparatus can detect the watermark even in the absence of information.

지금까지, 기 생성된 3D 모델에 워터마크를 삽입하는 기술이 설명되었다. 그러나, 워터마크 삽입 장치(100)는 3D 인쇄와 워터마크 삽입을 동시에 수행할 수 있다. 예를 들어, 워터마크 삽입 장치(100)는 3D 프린터일 수 있다. 정렬부(110)는 인쇄 방향을 결정하고, 프로세서(120)는 결정된 인쇄 방향에 기초하여 3D 모델의 인쇄 과정을 수행하는 동시에 기 설정된 워터마크를 삽입할 수 있다.Up to now, a technique of inserting a watermark into a pre-created 3D model has been described. However, the watermark embedding apparatus 100 can simultaneously perform 3D printing and watermark embedding. For example, the watermark embedding apparatus 100 may be a 3D printer. The alignment unit 110 determines the printing direction, and the processor 120 can perform the printing process of the 3D model based on the determined printing direction and insert a predetermined watermark.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 장치 프로세서의 블록도이다.4 is a block diagram of a watermark embedding device processor in accordance with one embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 워터마크 삽입 장치의 프로세서(120)는 수행부(121), 분할부(122), 변환부(123) 및 삽입부(124)를 포함할 수 있다. 4, the processor 120 of the watermark embedding apparatus according to the present disclosure may include an execution unit 121, a dividing unit 122, a conversion unit 123, and an insertion unit 124. FIG.

수행부(121)는 워터마크를 삽입하고자 하는 3D 모델에 대해 유니폼 리메슁(uniform remeshing)을 수행할 수 있다. 분할부(122)는 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델을 미리 설정된 복수의 슬라이스들(slices)로 분할할 수 있다. 워터마크 삽입 장치(100)는 3D 모델을 복수의 슬라이스들로 분할하고, 분할된 각각의 슬라이스들에 기 설정된 워터마크를 삽입할 수 있다. 따라서, 워터마크 삽입 장치(100)가 3D 모델을 복수의 슬라이스로 분할하여 워터마크를 삽입할 때, 분할부(122)는 3D 모델을 복수의 슬라이스들로 분할할 수 있다. 분할부(122)는 3D 프린터의 인쇄 방향을 기준으로 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델을 슬라이스들로 분할할 수 있다.The execution unit 121 may perform uniform remeshing on the 3D model in which the watermark is to be inserted. The dividing unit 122 may divide the 3D model aligned in the printing direction into a plurality of predetermined slices. The watermark embedding apparatus 100 may divide the 3D model into a plurality of slices and insert predetermined watermarks into each of the sliced slices. Therefore, when the watermark embedding apparatus 100 divides the 3D model into a plurality of slices to insert a watermark, the dividing section 122 can divide the 3D model into a plurality of slices. The dividing unit 122 may divide the 3D model aligned in the printing direction into slices based on the printing direction of the 3D printer.

변환부(123)는 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환할 수 있다. 그리고, 삽입부(124)는 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델에 미리 설정된 워터 마크를 삽입할 수 있다. 삽입부(124)는 분할된 슬라이스들에 워터 마크를 삽입할 수 있으며, 구체적으로 원통형 좌표계로 변환된 슬라이스들의 반지름 성분에 워터마크를 삽입할 수도 있다. 예를 들어, 워터 마크는 3D 모델을 식별할 수 있는 정보일 수 있고, 식별 정보는 인쇄 장치의 종류, 사용자 정보, IP 어드레스, MAC 어드레스, 사용 히스토리, 모델의 구체적인 정보 등을 포함할 수 있다.The converting unit 123 may convert the coordinate system of the 3D model aligned in the printing direction into the cylindrical coordinate system. The inserting unit 124 may insert a predetermined watermark into the 3D model aligned in the printing direction. The inserting unit 124 may insert a watermark into the divided slices, and may specifically insert a watermark into a radial component of slices converted into a cylindrical coordinate system. For example, the watermark may be information capable of identifying the 3D model, and the identification information may include a type of printing apparatus, user information, an IP address, a MAC address, a usage history, specific information of the model, and the like.

일 실시 예로서, 수행부(121), 분할부(122), 변환부(123) 및 삽입부(124)는 하드웨어 모듈로 구현될 수 있고, 소프트웨어 모듈로 구현될 수도 있다.In one embodiment, the execution unit 121, the partition unit 122, the conversion unit 123, and the insertion unit 124 may be implemented as a hardware module or a software module.

한편, 본 개시의 워터마크 삽입 장치(100)는 도 3 또는 도 4에서 그 설명이 기재되어 있지 않더라도 워터마크 검출 과정에 대한 모든 동작과 기능을 포함할 수 있다. 즉, 워터마크 삽입 장치와 워터마크 검출 장치는 물리적으로 하나의 장치로 구현될 수도 있다. 워터마크를 삽입하는 구체적인 과정은 아래에서 자세히 설명한다. On the other hand, the watermark embedding apparatus 100 of the present disclosure may include all the operations and functions for the watermark detection process even if the description thereof is not described in FIG. 3 or FIG. That is, the watermark inserting apparatus and the watermark detecting apparatus may be physically implemented as a single apparatus. The specific procedure for inserting a watermark is described in detail below.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a watermark detection apparatus according to an embodiment of the present disclosure;

도 5를 참조하면, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 스캐너(210) 및 프로세서(220)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the watermark detection apparatus 200 includes a 3D scanner 210 and a processor 220.

3D 스캐너(210)는 적층 형성된 3D 모델을 3D 스캐닝하여 디지털 본을 획득한다. 경우에 따라, 워터마크 검출 장치(200)는 별도의 3D 스캐너(210)에서 스캐닝된 3D 디지털 본을 이용하여 삽입된 워터마크를 검출할 수도 있다.The 3D scanner 210 scans the stacked 3D model to obtain a digital pattern. In some cases, the watermark detection apparatus 200 may detect an embedded watermark using a 3D digital pattern scanned in a separate 3D scanner 210. [

프로세서(220)는 획득된 디지털 본을 기 설정된 각도 단위로 회전시켜 복수의 투영 이미지들을 생성한다. 그리고, 프로세서(220)는 생성된 복수의 투영 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 투영 이미지를 검출한다. 그리고, 프로세서(220)는 주기성을 가지는 투영 이미지에 포함된 적층 노이즈 패턴에 기초하여 인쇄 방향을 식별한다. 프로세서(220)는 주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 검출할 수 있다. 프로세서(220)는 상술한 과정을 통해 3D 모델의 인쇄 방향(또는, 기준 축 방향)을 식별할 수 있다. 또는, 생성부(221)는 복수의 투영 이미지들 대신 복수의 표면 이미지들을 생성하여 인쇄 방향을 추정할 수 있다. 복수의 표면 이미지들을 이용하여 인쇄 방향을 추정하는 과정은 복수의 투영 이미지들을 이용하여 인쇄 방향을 추정하는 과정과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.The processor 220 rotates the obtained digital pattern by a predetermined angle unit to generate a plurality of projection images. Then, the processor 220 detects a projection image having a periodicity of the laminated noise pattern among the plurality of generated projection images. Then, the processor 220 identifies the printing direction based on the laminated noise pattern included in the projected image having the periodicity. The processor 220 can detect that the peak value has a periodicity when a peak value larger than a preset threshold value is detected at a constant cycle through frequency analysis. The processor 220 can identify the printing direction (or reference axis direction) of the 3D model through the above-described process. Alternatively, the generating unit 221 may generate a plurality of surface images instead of a plurality of projection images to estimate the printing direction. The process of estimating the printing direction using a plurality of surface images is the same as the process of estimating the printing direction using a plurality of projection images, and thus a detailed description thereof will be omitted.

한편, 인쇄 방향은 다른 방식으로 추정될 수도 있다. 일 실시 예로서, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 모델을 회전시킨다. 그리고, 워터마크 검출 장치(200)는 회전하는 3D 모델의 표면에 특정 신호(예, 프린팅 흔적) 감지를 위한 필터링 과정을 수행한다. 워터마크 검출 장치(200)는 수행된 필터링 과정의 출력 값들을 분석한다. 워터마크 검출 장치(200)는 분석된 출력 값 중에서 최대 값을 가지는 모델의 정렬 방향을 인쇄 방향으로 식별할 수 있다. On the other hand, the printing direction may be estimated in a different manner. In one embodiment, the watermark detection apparatus 200 rotates the 3D model. Then, the watermark detection apparatus 200 performs a filtering process for detecting a specific signal (e.g., printing trace) on the surface of the rotating 3D model. The watermark detection apparatus 200 analyzes output values of the filtering process performed. The watermark detection apparatus 200 can identify the alignment direction of the model having the maximum value among the analyzed output values in the print direction.

또는, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 모델에 대해 디지털 슬라이싱(digital slicing) 과정을 수행하여 디지털 슬라이싱 모델을 생성한다. 그리고, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 모델을 스캔한다. 워터마크 검출 장치(200)는 생성된 디지털 슬라이싱 모델과 스캔 모델의 상관 관계를 분석하여 인쇄 방향을 식별한다. 즉, 워터마크 검출 장치(200)는 최대 상관 관계를 가지는 모델의 정렬 방향을 인쇄 방향으로 식별할 수 있다.Alternatively, the watermark detection apparatus 200 performs a digital slicing process on the 3D model to generate a digital slicing model. Then, the watermark detection apparatus 200 scans the 3D model. The watermark detection apparatus 200 analyzes the correlation between the generated digital slicing model and the scan model to identify the printing direction. That is, the watermark detection apparatus 200 can identify the alignment direction of the model having the maximum correlation in the print direction.

프로세서(220)는 식별된 인쇄 방향으로 디지털 본을 정렬할 수 있다. 그리고, 프로세서(220)는 정렬된 디지털 본에 기초하여 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다. The processor 220 may align the digital bones in the identified printing direction. The processor 220 may then detect the watermark embedded in the 3D model based on the aligned digital pattern.

한편, 삽입된 워터마크는 워터마크 삽입 장치에서 원통형 좌표계로 변환된 후 삽입될 수 있다. 프로세서(220)는 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 원통형 좌표계로 변환된 디지털 본의 반지름 성분으로부터 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.On the other hand, the inserted watermark can be inserted after being converted into a cylindrical coordinate system in the watermark embedding apparatus. The processor 220 may convert the coordinate system for the aligned digital bone into the cylindrical coordinate system and detect the inserted watermark from the radial component of the digital bone converted to the cylindrical coordinate system.

본 개시의 워터마크 검출 장치(200)는 기준 3D 모델없이 3D 모델에 삽입된 워터마크를 식별한다. 따라서, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 모델의 버텍스 좌표를 일정한 간격으로 재표본화한 후 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The watermark detection apparatus 200 of the present disclosure identifies a watermark embedded in a 3D model without a reference 3D model. Accordingly, the watermark detection apparatus 200 can resample the vertex coordinates of the 3D model at regular intervals, and detect the inserted watermark.

한편, 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우, 프로세서(220)는 정렬된 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘와 상관 관계 기법을 이용하여 삽입된 워터마크를 검출할 수도 있다.On the other hand, if a spread spectrum watermark is inserted into the 3D model, the processor 220 may detect the embedded watermark using a frequency analysis algorithm and correlation technique for the aligned digital pattern.

도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 장치 프로세서의 블록도이다.6 is a block diagram of a watermark detection device processor in accordance with an embodiment of the present disclosure;

도 6을 참조하면, 워터마크 검출 장치의 프로세서(220)는 생성부(221), 추정부(222), 분할부(223), 변환부(224) 및 검출부(225)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the processor 220 of the watermark detection apparatus may include a generating unit 221, an estimating unit 222, a dividing unit 223, a converting unit 224, and a detecting unit 225.

생성부(221)는 획득된 디지털 본을 미리 설정된 회전 각도 단위로 회전시켜 복수의 투영 이미지들을 생성할 수 있다.The generation unit 221 may generate a plurality of projection images by rotating the obtained digital version by a predetermined rotation angle unit.

추정부(222)는 디지털 본에 대한 적층 노이즈 패턴에 기초하여 디지털 본의 인쇄 방향을 추정할 수 있다. 추정부(222)는 복수의 투영 이미지들에 대한 적층 노이즈 패턴에 기초하여 디지털 본의 인쇄 방향을 추정할 수 있다. 예를 들어, 추정부(222)는 생성된 복수의 투영 이미지 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 투영 이미지를 검출할 수 있다. 일 실시 예로서, 추정부(222)는 주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 판단할 수 있다. 추정부(222)는 주기성을 가지는 투영 이미지에 포함된 적층 노이즈 패턴에 기초하여 인쇄 방향을 추정할 수 있다. 그리고, 추정부(222)는 추정된 인쇄 방향에 기초하여 디지털 본을 인쇄 방향에 대응되게 정렬할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 워터 마크 검출 장치의 프로세서(220)는 투영 이미지 대신 표면 이미지를 사용하여 인쇄 방향을 추정하고 디지털 본을 정렬할 수도 있다.The estimating unit 222 can estimate the printing direction of the digital copy based on the laminated noise pattern for the digital copy. The estimating unit 222 can estimate the printing direction of the digital pattern based on the laminated noise pattern for a plurality of projected images. For example, the estimation unit 222 may detect a projection image having a periodicity of the laminated noise pattern among the plurality of generated projection images. In one embodiment, the estimator 222 may determine that the peak value is greater than a predetermined threshold value at a predetermined period of time through frequency analysis. The estimating unit 222 can estimate the printing direction based on the laminated noise pattern included in the projected image having periodicity. Then, the estimating unit 222 can align the digital version to the printing direction based on the estimated printing direction. On the other hand, as described above, the processor 220 of the watermark detection apparatus may estimate the print direction and align the digital version using the surface image instead of the projected image.

일 실시 예로서, 워터마크 삽입 장치는 3D 모델을 복수의 슬라이스들로 분할하고, 분할된 각각의 슬라이스들에 기 설정된 워터마크를 삽입할 수 있다. 워터마크 삽입 장치가 분할된 슬라이스들에 워터마크를 삽입한 경우, 분할부(223)는 추정된 인쇄 방향으로 정렬된 디지털 본을 미리 설정된 복수의 슬라이스들로 분할할 수 있다.In one embodiment, the watermark embedding device may divide the 3D model into a plurality of slices and insert predetermined watermarks into each of the sliced slices. When the watermark embedding device inserts watermarks into the divided slices, the dividing section 223 can divide the digital document aligned in the estimated printing direction into a plurality of predetermined slices.

변환부(224)는 인쇄 방향으로 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환할 수 있다. 검출부(225)는 인쇄 방향으로 정렬된 디지털 본에 기초하여 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다. 검출부(225)는 분할된 슬라이스들로부터 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다. 검출부(225)는 원통형 좌표계로 변환된 슬라이스들의 반지름 성분으로부터 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수도 있다. 또한, 검출부(225)는 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우 인쇄 방향으로 정렬된 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘과 상관 관계 기법을 이용하여 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The converting unit 224 may convert the coordinate system for the digital pattern aligned in the printing direction into a cylindrical coordinate system. The detection unit 225 can detect the watermark embedded in the 3D model based on the digital pattern aligned in the printing direction. The detecting unit 225 can detect the watermark embedded in the 3D model from the divided slices. The detection unit 225 may detect the watermark embedded in the 3D model from the radius component of the slices converted into the cylindrical coordinate system. In addition, when the spread spectrum watermark is inserted into the 3D model, the detection unit 225 can detect the watermark embedded in the 3D model using a frequency analysis algorithm and a correlation technique for the digital pattern aligned in the printing direction.

일 실시 예로서, 생성부(221), 추정부(222), 분할부(223), 변환부(224) 및 검출부(225)는 하드웨어 모듈로 구현될 수 있고, 소프트웨어 모듈로 구현될 수도 있다.The generating unit 221, the estimating unit 222, the dividing unit 223, the converting unit 224, and the detecting unit 225 may be implemented as a hardware module or a software module.

상술한 바와 같이, 본 개시의 워터마크 검출 장치(100)는 워터마크 삽입 과정에 대한 모든 동작과 기능을 포함할 수 있다. 즉, 워터마크 삽입 장치와 워터마크 검출 장치는 물리적으로 하나의 장치로 구현될 수도 있다. 워터마크를 검출하는 구체적인 과정은 아래에서 자세히 설명한다.As described above, the watermark detection apparatus 100 of the present disclosure may include all the operations and functions for the watermark embedding process. That is, the watermark inserting apparatus and the watermark detecting apparatus may be physically implemented as a single apparatus. The specific procedure for detecting a watermark is described in detail below.

먼저, 인쇄 방향을 검출하는 과정을 설명한다.First, a process of detecting the printing direction will be described.

도 7a 내지 도 11b은 본 개시의 일 실시 예에 따른 인쇄 방향을 검출하는 과정을 설명하는 도면이다. 3D 모델의 인쇄 방향은 축 방향을 의미한다. 따라서, 인쇄 방향의 검출은 축 방향의 검출을 의미한다.FIGS. 7A and 11B are diagrams for explaining a process of detecting a printing direction according to an embodiment of the present disclosure. The printing direction of the 3D model means the axial direction. Therefore, detection of the printing direction means detection in the axial direction.

본 개시에 따른 워터마킹 기술은 "회전하는 투영 시스템에서 3D 프린팅 왜곡은 주기성을 갖는 선분들로 해석될 수 있다"는 직관적이고 단순한 정리로부터 출발할 수 있으며, 3D 모델의 투영 데이터에 다양한 신호처리 기법을 적용하여 완전히 새로운 방식의 입력 변수 추정 기법을 제공할 수 있다.The watermarking technique according to the present disclosure can start from an intuitive and simple theorem that " 3D printing distortion in a rotating projection system can be interpreted as lines having periodicity ", and various signal processing techniques To provide a completely new method of input variable estimation.

3D 프린터는 적층 제조를 위하여 적층 두께(layer thickness), 적층 방향(fabrication direction) 및 인쇄 사이즈, 위치와 같은 입력 정보(parameter)를 설정한다. 입력 정보를 기반으로 디지털 상의 3D 모델은 도 7a에 도시된 바와 같이 수평 방향의 얇은 레이어 형태로 나뉘어 질 수 있다. 이 과정에서 생긴 계단 형태의 왜곡(stair-step effect)은 적층 제조 과정에서 필연적으로 발생하는 왜곡이다.The 3D printer sets input parameters such as a layer thickness, a fabrication direction, and a print size and a position for laminate manufacturing. Based on the input information, the digital 3D model can be divided into a thin layer shape in the horizontal direction as shown in FIG. 7A. The stair-step effect created in this process is a distortion that necessarily occurs in the lamination process.

본 개시는 도 7b에 도시된 바와 같이, 투영(projection) 및 회전(rotation) 시스템(또는 방법, 장치)을 이용하여 계단형 왜곡을 분석한다. 즉, 3D 모델을 분석하기 위해 도 7b와 같은 회전 공간을 가진 투영 시스템이 정의될 수 있다. 투영 방향은 y축이고, 공간은 z축을 기준으로 회전할 수 있다. 시스템 안의 임의의 평면 (P⊂R3)은 특정한 회전 각도에서 선으로 해석될 수 있다. 상술한 내용은 도 7b에 도시된 바와 같이 임의의 벡터 vs=(r, θ, φ) 에 대해 θ 값을 제거하는 회전 변환을 가한 뒤, 이를 법선 벡터로 갖는 평면의 특성을 통해 증명 가능하다. The present disclosure analyzes a step-like distortion using a projection and rotation system (or method, apparatus), as shown in Figure 7B. That is, a projection system having a rotation space as shown in FIG. 7B can be defined to analyze the 3D model. The projection direction is the y-axis, and the space can rotate about the z-axis. An arbitrary plane (P 占 R3) in the system can be interpreted as a line at a particular angle of rotation. The above description can be proved through the characteristic of a plane having a normal vector after applying a rotation transformation to remove the θ value for an arbitrary vector v s = (r, θ, φ) as shown in FIG. 7B .

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 적층 제조된 복수의 레이어들은 회전(rotation)을 통해 특정 회전 각도에서 선으로 나타날 수 있으며, 본 개시에서는 이러한 적층 노이즈 패턴을 통해 워터마크를 검출하고자 하는 3D 모델을 인쇄한 3D 프린터의 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축을 추정할 수 있다.That is, as shown in FIG. 8, a plurality of laminated layers may appear as a line at a specific rotation angle through rotation. In the present disclosure, a 3D model for detecting a watermark through such a laminated noise pattern The printing direction or printing reference axis of the printed 3D printer can be estimated.

투영 시스템을 이용하여 적층 3D 모델(layering artifact)의 인쇄 방향을 추정하는 알고리즘이 설계될 수 있다. 먼저, 디지털화된 3D 표면 데이터는 3D 모델의 표면을 분석하기 위해 3D 스캐너로부터 획득될 수 있다. 전처리 단계로서, 스캐닝된 데이터 M의 중심은 질량(mass)의 중심에 위치할 수 있다. 스캐닝된 데이터 M은 디지털 본일 수 있다. 기준 축은 회전 및 투영, 증폭, 주파수 분석 및 축 추정의 과정을 통해 추정될 수 있다.An algorithm for estimating the printing direction of the layered 3D model (layering artifact) using the projection system can be designed. First, the digitized 3D surface data can be obtained from the 3D scanner to analyze the surface of the 3D model. As a pre-processing step, the center of the scanned data M may be located at the center of the mass. The scanned data M may be a digital version. The reference axis can be estimated through the process of rotation and projection, amplification, frequency analysis and axial estimation.

먼저, 회전 및 투영 과정이 수행될 수 있다. 3D 모델의 스캐닝된 데이터 M은 z축 주위를 0도에서 180도 범위 내에서 기 설정된 각도 단위로 회전될 수 있다. 그리고, θ도 회전된 모델 Mθ는 도 10(b)와 같이 생성될 수 있다. Mθ는 도 7(b)의 xz 평면에서 투영되고, 두께 맵 Pθ가 획득된다.First, a rotation and projection process can be performed. The scanned data M of the 3D model can be rotated around a z axis within a predetermined angle unit within a range of 0 to 180 degrees. Then, the rotated model M &thetas; can also be generated as shown in Fig. 10 (b). M ? Is projected in the xz plane of FIG. 7 (b), and the thickness map P ? Is obtained.

도 9에는 두께를 계산하는 과정을 설명하는 도면이 도시되어 있다. Mθ의 두께(thickness)는 정면(front-faces)의 뎁스 맵(depth map)으로부터 후면(back-faces)의 뎁스 맵을 감산하여 산출될 수 있다. 정면의 뎁스 맵 Pf는 z 버퍼 알고리즘에 의해 산출될 수 있다. Mθ의 z축은 무효화되고, 후면은 뎁스 맵 Pb를 얻기 위해 렌더링될 수 있다. 그리고, Pf로부터 Pb를 빼서 두께 맵 Pθ가 획득될 수 있다.Fig. 9 is a view for explaining the process of calculating the thickness. The thickness of M ? Can be calculated by subtracting the depth map of the back-faces from the depth map of the front-faces. The front depth map P f can be computed by the z-buffer algorithm. Invalidate the z-axis of θ M, the back may be rendered in order to obtain a depth map, P b. Then, the thickness map P ? Can be obtained by subtracting Pb from Pf.

다음으로, 증폭 과정이 수행될 수 있다. 적층 3D 모델에서 주기적인 특성을 강조하기 위해 다양한 필터링 기술이 적용될 수 있다. 먼저, 적층 3D 모델의 흔적을 드러내기 위해 두께 맵 Pθ에 고역통과 필터가 적용될 수 있다. 또는, 2차 미분이나 라플라스 연산자에 의해 유사한 결과가 획득될 수도 있다. 필터링된 Pθ에서 일부 의미없는 성분들을 제거할 수 있는 효과가 있는 히스토그램 임계화(histogram thresholding)가 발견되었다. 본 개시에서 히스토그램 스트레칭과 히스토그램 임계화의 반대적인 두 가지 동작이 사용되었다. 히스토그램 임계화는 다음의 방정식으로 정의될 수 있다.Next, an amplification process can be performed. Various filtering techniques can be applied to emphasize periodic characteristics in the layered 3D model. First, a high pass filter may be applied to the thickness map P &thetas; to reveal the traces of the stacked 3D model. Alternatively, a similar result may be obtained by a second derivative or a Laplace operator. Histogram thresholding has been found to have the effect of removing some meaningless components at the filtered P [theta] . Two opposite motions of histogram stretching and histogram thresholding have been used in this disclosure. The histogram thresholding can be defined by the following equation.

Figure 112017067072554-pat00001
(1)
Figure 112017067072554-pat00001
(One)

여기서, τ는 임계값(threshold)을 의미하고, (x, y)는 x번째 행(row) 및 y번째 열(column)을 의미한다. 히스토그램 스트레칭 및 히스토그램 임계화가 Pθ에 순차적으로 적용되고, 증폭된 P'θ가 획득될 수 있다.Here, τ denotes a threshold, and (x, y) denotes an x-th row and a y-th column. The histogram stretching and histogram threshold painter is sequentially applied to the P θ, it is amplified P can be obtained.

다음으로, 주파수 분석 과정이 수행될 수 있다. 입력된 스캔 데이터가 적층 제조된 모델인 경우, 3D 모델은 특별한 강한 주기성을 포함한다. 적층 3D 모델은 2D DFT(Discrete Fourier Transform)을 이용한 분석을 통해 주기적인 라인 형태로 표현될 수 있다.Next, a frequency analysis process can be performed. If the input scan data is a stacked fabricated model, the 3D model includes a special strong periodicity. The stacked 3D model can be expressed in a periodic line shape through analysis using 2D DFT (Discrete Fourier Transform).

먼저, 분광누출(spectral leakage)을 막기 위해 P'θ에 해닝 윈도우(Hanning window)가 적용될 수 있다. 그리고, 2D FFT(Fast Fourier Transform)이 이행되고, 세기(magnitude)는 다음과 같이 산출될 수 있다.First, a Hanning window can be applied to P '&thetas; to prevent spectral leakage. Then, a 2D FFT (Fast Fourier Transform) is performed, and the magnitude can be calculated as follows.

Figure 112017067072554-pat00002
(2)
Figure 112017067072554-pat00002
(2)

여기서, u와 v는 x, y를 위한 주파수 변수이고, F(ㆍ)는 2D FFT이다. H(ㆍ)는 중요한 저주파 요소를 제거하는 버터워스 고역통과 필터이다. Fθ(u,v)는 극좌표계 Fθ(r, φ)는 다음을 만족한다.Here, u and v are frequency variables for x and y, and F ( . ) Is a 2D FFT. H () is a Butterworth high-pass filter that removes important low-frequency components. F θ (u, v) is the polar coordinate system F θ (r, φ) satisfying

Figure 112017067072554-pat00003
(3)
Figure 112017067072554-pat00003
(3)

여기서, r와 φ는 반지름과 각 좌표이다.Where r and φ are the radius and angular coordinates.

지역 최고값 후보(candidate local maximum, 지역 평균 세기보다 큰 n번의 피크)를 검색하기 위해 임계값 기반 피크 검출기가 적용된다. 그리고, 후보 피크를 위한 위치의 셋(set of locations)Pθ 0이 획득된다. 피크 ρθ는 다음을 만족하는 가장 큰 세기에서 선택될 수 있다.A threshold-based peak detector is applied to search for a local maximum value (n peaks greater than the local average intensity). Then, a set of locations P [theta] 0 for the candidate peaks is obtained. Peak ρ θ can be chosen from the biggest strength that satisfies the following:

Figure 112017067072554-pat00004
(4)
Figure 112017067072554-pat00004
(4)

θ는 0도에서 180도 사이이고, Pθ 0는 후보 피크를 위한 위치의 셋이다. pos는 피크 ρθ의 위치(position) 값을 나타내고, mag는 세기(magnitude) 값을 나타낸다. 그리고, pos(ρθ)는 회전된 모델 Mθ로부터 최대 피크 위치를 나타내고, mag(ρθ)는 적층 3D 모델의 세기를 나타낸다.θ is between 0 and 180 degrees, and P θ 0 is a set of positions for the candidate peak. pos represents the position value of the peak ρ θ , and mag represents the magnitude value. And pos (ρ θ ) represents the maximum peak position from the rotated model M θ , and mag (ρ θ ) represents the intensity of the laminated 3D model.

도 10에는 입력 변수 추정의 각 과정에 대한 도면이 도시되어 있다. 도 10(a)에는 입력 모델의 표면 정보 데이터가 도시되었고, 도 10(b)에는 투영 이미지의 두께 맵 Pθ가 도시되었고, 도 10(c)에는 고역통과 필터 처리된 Pθ가 도시되었으며, 도 10(d)에는 필터링 이후 최종 결과가 도시되었다.FIG. 10 shows a diagram for each process of input variable estimation. Figure 10 (a) has been shown that the surface information data of the input model, Figure 10 (b), the projection was a thickness map P θ of the image shown, Fig. 10 (c) there was a high-pass filtered P θ shown, Fig. 10 (d) shows the final result after filtering.

그 다음으로, 적층 3D 모델의 방향이 추정될 수 있다. 도 11a 및 도 11b에는 추정된 파라미터

Figure 112017067072554-pat00005
를 위한 Fθ(r, φ)의 샘플 플롯이 도시되어 있다. 주기적 에너지들은 국부 지점으로 수렴하고, Fθ(r, φ)의 전역 최고 지점(global maximum point)은 추정될 수 있다. 즉, 축 추정 방법은 주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 검출할 수 있다. Next, the orientation of the stacked 3D model can be estimated. 11A and 11B show estimated parameters
Figure 112017067072554-pat00005
A sample plot of F [theta] (r, [phi]) is shown. Periodic energies converge to local points, and the global maximum point of F θ (r, φ) can be estimated. That is, the axis estimation method can detect that a periodicity is detected when a peak value larger than a preset threshold value is detected at a constant cycle through frequency analysis.

구체적으로, 투영 데이터에서 주기성 분석을 통해 3D 모델을 인쇄한 3D 프린터의 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축을 추정하는 과정에 대해 설명하면, 워터마크 검출 장치는 우선 회전 θ에 대한 투영 데이터 Mθ(m, n)에 대해 2D 푸리에(Fourier) 변환을 수행하여 세기(magnitude) 맵 Fθ(u, v)을 획득하고, 세기 맵 Fθ(u, v)을 극좌표계 Fθ(r, φ)로 변환한 후 임계점 기반의 피크 탐지기를 통해 지역적 피크들(또는, 후보 피크들)을 선별한다. 그리고, 워터마크 검출 장치는 지역적 피크들 중에서 가장 큰 값을 가지는 피크 ρθ를 선택한 후 대입을 통해 3D 모델이 인쇄된 적층 방향(또는 인쇄 방향)

Figure 112017067072554-pat00006
을 추정한다. 피크가 탐지되지 않는 경우, 워터마크 검출 장치는 3D 모델이 적층 방식으로 제조되지 않은 것으로 판단할 수 있다.Specifically, the process of estimating the printing direction or the printing reference axis of the 3D printer that has printed the 3D model through the periodicity analysis in the projection data will be described. First, the watermark detection apparatus calculates projection data M ? (M, n ) on for converting the obtained 2D Fourier (Fourier) map intensity (magnitude) to perform the transformation F θ (u, v), and the intensity maps F θ (u, v) in the polar coordinate system F θ (r, φ) The local peaks (or candidate peaks) are selected through a peak-point-based peak detector. Then, the watermark detection apparatus selects the peak ρ θ having the largest value among the regional peaks, and then, through the assignment, the 3D model is printed in the stacking direction (or printing direction)
Figure 112017067072554-pat00006
. If no peak is detected, the watermark detection apparatus can determine that the 3D model is not manufactured in a laminated manner.

한편, 축 추정 시간을 줄이기 위해 스캔된 데이터 중 일부만을 샘플링하여 상술한 축 추정 방법이 적용될 수도 있다. In order to reduce the axis estimation time, the axis estimation method described above may be applied by sampling only a part of the scanned data.

다음으로 워터마크 삽입 과정에 대해 설명한다.Next, the watermark embedding process will be described.

도 12 및 도 13은 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 과정을 설명하는 도면이다.12 and 13 are views for explaining a watermark embedding process according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시의 일 실시예에 따른 워터마크 삽입 방법은 워터마크를 삽입하고자 하는 3D 모델이 입력되면 입력된 3D 모델에 대한 유니폼 리메슁(uniform remeshing)을 수행할 수 있다. 그리고, 유니폼 리메슁된 3D 모델을 3D 프린터의 인쇄 방향으로 회전시켜 정렬할 수 있다. 유니폼 리메슁은 도 12(a)에 도시된 바와 같이, 입력된 3D 모델 표면 즉, 메쉬 모델을 재표본화하는 과정을 의미한다. 유니폼 리메슁은 3D 모델 표면의 버텍스(vertex) 분포도를 균일하게 바꿔줄 수 있다. The watermark embedding method according to an embodiment of the present disclosure can perform uniform remeshing of an input 3D model when a 3D model to insert a watermark is input. Then, the 3D model that has been reformed can be aligned and rotated in the printing direction of the 3D printer. As shown in FIG. 12 (a), uniform re-meshing means a process of resampling the input 3D model surface, that is, the mesh model. Uniform re-meshing can evenly change the vertex distribution of the 3D model surface.

도 12(a)에 도시된 우측 절반은 설명의 편의를 위하여 메쉬 모델을 재표본화한 것으로, 실제로 입력되는 메쉬 모델은 도 12(a)의 좌측 절반과 같이 점과 선으로 표현될 수 있으며, 유니폼 리메슁된 3D 모델은 도 12(b)에 도시된 바와 같이 메쉬 모델 표면의 버텍스 분포도를 균일하게 바꿔 줌으로써, 메쉬 모델을 재표본화할 수 있다. 메쉬 모델을 재표본화하여 워터마크를 삽입해 줌으로써, 워터마크 검출 장치는 기준 3D 모델에 대한 정보없이도 워터마크를 검출할 수 있다.The right half shown in FIG. 12 (a) is a resampled mesh model for convenience of explanation. The mesh model actually input may be represented by a dot and a line as shown in the left half of FIG. 12 (a) The remeshed 3D model can resample the mesh model by uniformly changing the vertex distribution of the mesh model surface as shown in FIG. 12 (b). By resampling the mesh model and inserting the watermark, the watermark detection apparatus can detect the watermark without information on the reference 3D model.

워터마크 삽입 장치는 유니폼 리메슁된 3D 모델을 인쇄된 방향으로 회전시켜 정렬시킬 수 있다. 또는, 워터마크 삽입 장치는 3D 프린터를 포함할 수 있다. 따라서, 워터마크 삽입 장치는 3D 모델을 인쇄할 방향으로 정렬시키고, 3D 모델을 정렬된 방향으로 인쇄할 수 있다. 도 12(b)에 도시된 3D 모델은 도 12(c)에 도시된 바와 같이 인쇄 방향으로 회전되어 정렬될 수 있다.The watermark embedding device can arrange the uniformly resized 3D model by rotating it in the printed direction. Alternatively, the watermark embedding device may include a 3D printer. Thus, the watermark embedding device can align the 3D model in the printing direction and print the 3D model in the aligned direction. The 3D model shown in Fig. 12 (b) can be rotated and aligned in the printing direction as shown in Fig. 12 (c).

3D 모델이 3D 프린터의 인쇄 방향으로 정렬되면 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델을 미리 설정된 복수의 슬라이스들로 분할할 수 있다. 워터마크 삽입 장치는 3D 프린터의 인쇄 방향을 기준으로 또는 인쇄 기준 축을 기준으로 정렬된 3D 모델을 슬라이스들로 분할할 수 있다. 예를 들어, 도 12(c)에 도시된 3D 모델은 세로 방향으로 적층되는 형태로 일정 개수의 슬라이스들로 분할될 수 있다. 이렇게 분할된 슬라이스들 각각의 중심은 인쇄 기준 축을 중심으로 이동될 수 있다.When the 3D model is aligned with the printing direction of the 3D printer, the 3D model aligned in the printing direction can be divided into a plurality of predetermined slices. The watermark embedding device can divide the 3D model into slices based on the printing direction of the 3D printer or aligned with respect to the printing reference axis. For example, the 3D model shown in FIG. 12C may be divided into a predetermined number of slices in a stacked state in the vertical direction. The center of each of the slices thus divided can be shifted about the printing reference axis.

3D 모델이 슬라이스들로 분할되면 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계 정보를 원통형 좌표계(cylindrical coordinate)로 변환하고, 원통형 좌표계로 변환된 슬라이스들의 반지름 성분(ρ)에 워터마크를 삽입할 수 있다. 워터마크 패턴은 워터마크 키를 사용하여 생성될 수 있다. 한편, 워터마크 삽입 장치는 원통형 좌표계로 변환하지 않고 데카르트 좌표계(직교 좌표계)에서 x,y 좌표를 이용하여 워터마크를 삽입할 수도 있다. 또한, 워터마크 삽입 장치는 모든 슬라이스들에 워터마크를 삽입할 수도 있고, 일정 영역의 적어도 하나의 슬라이스에 워터마크를 삽입할 수도 있다.When the 3D model is divided into slices, the coordinate system information for the 3D model aligned in the printing direction is converted into a cylindrical coordinate system, and a watermark is inserted into the radius component (rho) of the slices converted into the cylindrical coordinate system . The watermark pattern can be generated using a watermark key. On the other hand, the watermark embedding apparatus can insert a watermark using x, y coordinates in a Cartesian coordinate system (orthogonal coordinate system) without converting it into a cylindrical coordinate system. In addition, the watermark embedding device may embed a watermark in all slices or may insert a watermark in at least one slice in a certain area.

워터마크 삽입 장치는 슬라이스들의 반지름 성분에 워터마크를 삽입하기 위하여 3D 모델을 원통형 좌표계로 변환할 수 있으며, 원통형 좌표계의 3D 모델 버텍스의 반지름 성분에 워터마크를 삽입할 수 있다. 또한, 워터마크 삽입 장치는 대역 확산 워터마크를 슬라이스들의 반지름 성분에 삽입할 수 있다.The watermark embedding device can convert a 3D model into a cylindrical coordinate system to insert a watermark into a radius component of slices, and insert a watermark into a radius component of a 3D model vertex of a cylindrical coordinate system. In addition, the watermark embedding device can insert the spread spectrum watermark into the radial component of the slices.

워터마크 삽입은 다음의 식으로 설명될 수 있다.The watermark insertion can be described by the following equation.

Figure 112017067072554-pat00007
(5)
Figure 112017067072554-pat00007
(5)

여기서, i는 버텍스(vertex)의 인덱스로서 1≤i≤V이고, α(ㆍ)는 가시성 마스킹(visual masking)을 위한 함수이다. 그리고, Ψ는 확산 스펙트럼 신호로서, 주파수 밴드 [fs+1, fs+lw]에서 아래의 식으로 정현파 신호의 형태에 합성될 수 있다.Here, i is an index of a vertex and i is a function for visual masking. Then, Ψ can be synthesized into the form of a sine wave signal in the frequency band [f s +1, f s + l w ] as the spread spectrum signal in the following equation.

Figure 112017067072554-pat00008
(6)
Figure 112017067072554-pat00008
(6)

여기서, wm은 워터마크, fs는 최소 주파수 밴드, Φi,l은 미세한 위상 파라미터, (m+fs)는 주파수이다.Here, wm is the watermark, fs is the minimum frequency band, Φ i, l is the fine phase parameters, (m + f s) is a frequency.

개념적으로 설명하면, 도 13(a)에는 3D 프린터에서 인쇄된 3D 모델의 하나의 슬라이스(또는, 한 개의 레이어)가 도시되어 있다. 워터마크 삽입 장치는 워터마크 키에 의해 생성된 기 설정된 패턴의 워터마크를 하나의 슬라이스(또는, 한 개의 레이어)에 삽입할 수 있다. 도 13(b)에는 워터마크가 삽입된 하나의 슬라이스(또는, 한 개의 레이어)가 도시되어 있다. 도 13(b)와 같이 3D 모델의 반지름 성분에 삽입된 워터마크는 육안으로 보이지 않으며, 적층 노이즈에 강인성을 가질 수 있다. 따라서, 3D 모델이 복제되더라도 반지름 성분에 삽입된 워터마크는 유지될 수 있다.Conceptually, FIG. 13 (a) shows one slice (or one layer) of a 3D model printed by a 3D printer. The watermark embedding device can insert a watermark of a predetermined pattern generated by the watermark key into one slice (or one layer). 13 (b) shows one slice (or one layer) into which a watermark is inserted. As shown in FIG. 13 (b), the watermark embedded in the radial component of the 3D model is not visible to the naked eye and can have robustness to laminated noise. Therefore, even if the 3D model is copied, the watermark embedded in the radial component can be maintained.

본 개시에 따른 워터마크 삽입 방법은 원통형 좌표계의 반지름 성분에 워터마크를 삽입하는 것으로 한정되지 않으며, 워터마크를 삽입할 수 있는 다양한 방법을 적용할 수 있다. 본 개시에 따른 워터마크 삽입 방법은 3D 모델을 3D 프린터의 인쇄 방향으로 정렬한 뒤 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델에 삽입하고자 하는 워터마크를 삽입할 수 있다.The watermark embedding method according to the present disclosure is not limited to embedding a watermark in a radial component of a cylindrical coordinate system, and various methods of embedding a watermark can be applied. The watermark embedding method according to the present disclosure can arrange the 3D model in the printing direction of the 3D printer and insert a watermark to be inserted into the 3D model aligned in the printing direction.

이와 같이, 본 개시에 따른 워터마크 삽입 방법은 3D 프린터의 인쇄 방향으로 정렬된 3D 모델에 대하여 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축을 기준으로 다양한 워터마크 삽입 방식을 적용할 수 있다.As described above, the watermark embedding method according to the present disclosure can apply various watermark embedding schemes based on the printing direction or the printing reference axis with respect to the 3D model aligned in the printing direction of the 3D printer.

지금까지, 워터마크 삽입 방법을 설명하였다. 아래에서는, 워터마크 검출 방법을 설명한다.The watermark embedding method has been described so far. Hereinafter, a watermark detection method will be described.

본 개시에 따른 워터마크 검출 방법은 워터마크를 검출하기 위해서는 워터마크 삽입 방법에 의해 보호된 3D 메쉬 모델의 인쇄본이 필요할 수 있다. 기본적으로 워터마크 검출 방법은 워터마크 삽입 방법의 역순으로 수행될 수 있다.The watermark detection method according to the present disclosure may require a printed version of the 3D mesh model protected by the watermark embedding method in order to detect the watermark. Basically, the watermark detection method can be performed in the reverse order of the watermark embedding method.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시예에 따른 워터마크 검출 방법은 3D 모델 스캐닝, 인쇄 방향(기준 축) 식별, 좌표계 변환, 워터마크 검출 및 검출된 응답 신호 분석의 순서로 진행될 수 있다.2, the watermark detection method according to an embodiment of the present disclosure can be performed in the order of 3D model scanning, printing direction (reference axis) identification, coordinate system conversion, watermark detection, and detected response signal analysis have.

3D 스캐너는 3D 프린터에 의해 인쇄된 3D의 표면 정보를 3D 스캐닝하여 3D 모델의 디지털 본을 획득한다. 즉, 3D 스캐너는 3D 프린터에 의해 인쇄된 3D 모델의 표면 정보를 디지털화하는 것이다. 예컨대, 3D 스캐너는 3D 모델의 표면 정보를 3D 스캐닝함으로써, 도 10(a)와 같은 3D 모델의 디지털 본을 획득한다. 상술한 바와 같이, 3D 스캐너는 워터마크 검출 장치 내에 포함된 일부 구성일 수 있다. 또는, 3D 스캐너는 워터마크 검출 장치와 별개의 독자적인 장치이고, 워터마크 검출 장치는 3D 스캐너에서 스캔된 데이터를 전송 또는 입력받아 검출 과정을 수행할 수도 있다.The 3D scanner scans the surface information of the 3D printed by the 3D printer to obtain a digital version of the 3D model. That is, the 3D scanner digitizes the surface information of the 3D model printed by the 3D printer. For example, the 3D scanner acquires a digital version of the 3D model as shown in FIG. 10 (a) by scanning the surface information of the 3D model by 3D scanning. As described above, the 3D scanner may be a part of the configuration included in the watermark detection apparatus. Alternatively, the 3D scanner may be a separate device separate from the watermark detection apparatus, and the watermark detection apparatus may transmit or receive the scanned data from the 3D scanner to perform the detection process.

워터마크 검출 장치는 3D 모델의 디지털 본이 획득되면 획득된 디지털 본을 미리 설정된 회전 각도 단위로 회전시켜 디지털 본에 대한 복수의 투영 이미지들을 생성하고 투영 이미지의 두께 맵을 산출한다. 예를 들어, 워터마크 검출 장치는 도 10(a)에 도시된 디지털 본을 임의의 특정 축에 따른 모든 회전 θ에 대한 투영 이미지를 생성한 후 투영 이미지의 두께 맵 Pθ를 생성한다. 여기서, 투영 이미지의 두께 맵은 이차원 평면에 3D 모델(또는 디지털 본)의 두께 정보를 투영시켜 생성 또는 획득될 수 있다.When the digital version of the 3D model is acquired, the watermark detection apparatus rotates the obtained digital version by a predetermined rotation angle unit to generate a plurality of projection images for the digital version and calculates a thickness map of the projection image. For example, the watermark detection apparatus generates a projection image for every rotation [theta] along any particular axis of the digital bone shown in Fig. 10 (a) and then generates a thickness map P [theta ] of the projection image. Here, the thickness map of the projected image can be generated or obtained by projecting the thickness information of the 3D model (or digital pattern) on the two-dimensional plane.

워터마크 검출 장치는 투영 이미지들의 두께 맵이 생성되면 투영 이미지들에 대한 적층 노이즈 패턴에 기초하여 디지털 본의 인쇄 방향을 추정한다. 예를 들어, 도 10(c)와 도 10(d)에 도시된 바와 같이, 워터마크 검출 장치는 모든 투영 이미지들의 두께 맵에 대한 필터링 과정을 통해 계단형 효과가 강조된 Pθ를 구한다. 그리고, 워터마크 검출 장치는 투영 데이터의 두께 맵 Pθ의 주기성 분석을 통해 분석 데이터상에서 피크의 위치를 구하며, 구해진 피크의 위치를 통해 입력 변수인 3D 모델의 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축을 추정한다. 여기서, 피크는 계단형 효과가 강조된 Pθ에 대한 구면 좌표계에서의 θ와 φ에 대응될 수 있다.The watermark detection apparatus estimates the print direction of the digital version based on a laminated noise pattern for the projected images when a thickness map of the projected images is generated. For example, as shown in Figs. 10 (c) and 10 (d), the watermark detection apparatus obtains P ? Emphasizing a stepped effect through a filtering process on the thickness map of all projection images. Then, the watermark detection apparatus obtains the position of the peak on the analysis data through the periodicity analysis of the thickness map P ? Of the projection data, and estimates the printing direction or printing reference axis of the 3D model as the input variable through the position of the obtained peak. Here, the peak may correspond to? And? In the spherical coordinate system for P ? Emphasizing the step effect.

구체적으로, 투영 데이터에서 주기성 분석을 통해 3D 모델을 인쇄한 3D 프린터의 인쇄 방향 또는 인쇄 기준 축을 추정하는 과정에 대해 설명하면, 워터마크 검출 장치는 우선 회전 θ에 대한 투영 데이터 Mθ(m, n)에 대해 2D 푸리에(Fourier) 변환을 수행하여 세기(magnitude) 맵 Fθ(u, v)을 획득하고, 세기 맵 Fθ(u, v)을 극좌표계 Fθ(r, φ)로 변환한 후 임계점 기반의 피크 탐지기를 통해 지역적 피크들(또는, 후보 피크들)을 선별한다. 그리고, 워터마크 검출 장치는 지역적 피크들 중에서 가장 큰 값을 가지는 피크 ρθ를 선택한 후 대입을 통해 3D 모델이 인쇄된 적층 방향(또는 인쇄 방향)

Figure 112017067072554-pat00009
을 추정한다. 피크가 탐지되지 않는 경우, 워터마크 검출 장치는 3D 모델이 적층 방식으로 제조되지 않은 것으로 판단할 수 있다.Specifically, the process of estimating the printing direction or the printing reference axis of the 3D printer that has printed the 3D model through the periodicity analysis in the projection data will be described. First, the watermark detection apparatus calculates projection data M ? (M, n ) on for converting the obtained 2D Fourier (Fourier) map intensity (magnitude) to perform the transformation F θ (u, v), and the intensity maps F θ (u, v) in the polar coordinate system F θ (r, φ) The local peaks (or candidate peaks) are selected through a peak-point-based peak detector. Then, the watermark detection apparatus selects the peak ρ θ having the largest value among the regional peaks, and then, through the assignment, the 3D model is printed in the stacking direction (or printing direction)
Figure 112017067072554-pat00009
. If no peak is detected, the watermark detection apparatus can determine that the 3D model is not manufactured in a laminated manner.

디지털 본의 인쇄 방향이 추정되면, 워터마크 검출 장치는 디지털 본을 추정된 인쇄 방향으로 정렬시킬 수 있다. 워터마크 검출 장치는 디지털 본의 축을 3D 프린터의 인쇄 기준 축 또는 인쇄 방향으로 정렬함으로써, 디지털 본을 워터마크가 삽입된 방향으로 정렬시킬 수 있다.If the printing direction of the digital version is estimated, the watermark detection device can align the digital version in the estimated printing direction. The watermark detection apparatus can align the digital version in the direction in which the watermark is inserted by aligning the axis of the digital version with the printing reference axis or the printing direction of the 3D printer.

워터마크 검출 장치는 인쇄 방향으로 정렬된 디지털 본을 미리 설정된 복수의 슬라이스들로 분할할 수 있다. 워터마크 검출 장치는 삽입된 워터마크가 슬라이스로 분할되어 삽입되지 않았다는 정보를 아는 경우, 복수의 슬라이스들로 분할하는 과정을 생략할 수도 있다. 워터마크 검출 장치는 3D 프린터의 인쇄 방향을 기준으로 또는 인쇄 기준 축을 기준으로 정렬된 3D 모델을 슬라이스들로 분할할 수 있다.The watermark detection apparatus can divide a digital pattern aligned in the printing direction into a plurality of preset slices. The watermark detection apparatus may skip the process of dividing the watermark into a plurality of slices if it knows information that the watermark is not sliced and inserted. The watermark detection apparatus can divide the 3D model into slices based on the printing direction of the 3D printer or aligned with respect to the printing reference axis.

디지털 본이 슬라이스들로 분할되면, 워터마크 검출 장치는 인쇄 방향으로 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계(cylindrical coordinate)로 변환하고, 원통형 좌표계로 변환된 슬라이스들의 반지름 성분(ρ)으로부터 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.When the digital pattern is divided into slices, the watermark detection apparatus converts the coordinate system for the digital pattern aligned in the printing direction into a cylindrical coordinate system, and extracts the 3D model from the radial component (rho) of the slices converted into the cylindrical coordinate system Can be detected.

워터마크 검출 장치는 디지털 본에 대한 버텍스의 좌표 정보를 일정한 간격의 격자무늬 형태로 재표본화할 수도 있다. 이 때, 사용되는 좌표 정보는 원통형 좌표계의 z 축과 φ 성분일 수 있다.The watermark detection apparatus may re-sample the coordinate information of the vertex for the digital pattern into a lattice pattern at regular intervals. At this time, the coordinate information used may be the z-axis and the phi component of the cylindrical coordinate system.

워터마크 검출 장치는 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우 인쇄 방향으로 정렬된 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘과 상관 관계 기법을 이용하여 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The watermark detection apparatus can detect a watermark embedded in a 3D model using a frequency analysis algorithm and a correlation technique for a digital pattern aligned in the printing direction when a spread spectrum watermark is inserted into the 3D model.

상관 관계 기법을 이용한 삽입된 워터마크의 검출은 아래 과정으로 수행될 수 있다.The detection of the embedded watermark using the correlation technique can be performed by the following process.

먼저, 1D FFT가 φ 축에 적용되고, 세기가 산출된다.First, a 1D FFT is applied to the phi axis and the intensity is calculated.

Figure 112017067072554-pat00010
(7)
Figure 112017067072554-pat00010
(7)

여기서, F는 1D FFT이고, H는 고역통과 필터이다.Where F is a 1D FFT and H is a high pass filter.

다음으로, z축의 세기가 다음과 같이 평균된다.Next, the intensity of the z-axis is averaged as follows.

Figure 112017067072554-pat00011
(8)
Figure 112017067072554-pat00011
(8)

다음으로, M에서 서브 벡터 M*이 선택된다.Next, the subvector M * is selected at M.

Figure 112017067072554-pat00012
(9)
Figure 112017067072554-pat00012
(9)

여기서, 1≤m≤lw이고, lw는 워터마크의 길이이다. 그리고, fs는 시작 주파수(start frequency)이다.Here, the 1≤m≤l w, l w is the length of the watermark. And fs is a start frequency.

다음으로, 감지 응답 r이 산출된다.Next, the detection response r is calculated.

Figure 112017067072554-pat00013
(10)
Figure 112017067072554-pat00013
(10)

여기서, w는 워터마크 패턴이다.Here, w is a watermark pattern.

상술한 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 워터마킹 방법은 다음과 같은 장점을 가질 수 있다.As described above, the watermarking method according to the embodiment of the present disclosure can have the following advantages.

첫째, 부가적인 기준 축 복원 정보를 넣지 않고 3D 인쇄 과정에서 발생하는 패턴만을 이용하여 워터마크의 싱크 정보를 복원할 수 있다. 현재 산업/보급형 적층제조 방식을 거친 모델은 모두 적층 노이즈를 갖게 되므로 현존하는 대부분의 모델에 본 개시를 적용할 수 있으며, 워터마크 기준 축 복원에 필요한 부가적인 패턴이 불필요하므로 워터마크의 비가시성 측면에서 큰 이점을 가질 수 있다.First, it is possible to restore the sync information of the watermark using only patterns generated in the 3D printing process without adding additional reference axis restoration information. Since all of the current industrial / popular laminate manufacturing methods have laminated noise, this disclosure can be applied to most existing models and additional patterns required for restoring watermark reference axes are not needed, Can have a great advantage.

둘째, 프린팅 축의 직교하는 방향으로 워터마크를 삽입하기 때문에, 적층 과정 전단계에서 발생하는 디지털 슬라이싱 과정에 강인성을 가질 수 있다. 또한 물리적인 적층 과정에서도 워터마크 패턴이 분리되지 않으므로 오프라인의 인쇄 노이즈에도 강인성을 가질 수 있다.Second, since the watermark is inserted in a direction orthogonal to the printing axis, the digital slicing process occurring before the stacking process can be robust. In addition, since the watermark pattern is not separated even in the physical lamination process, it can be robust against off-line printing noise.

지금까지, 워터마크를 삽입하고, 삽입된 워터마크를 검출하는 다양한 실시 예가 설명되었다. 아래에서는 워터마크 삽입 방법 및 워터마크 검출 방법의 흐름도를 설명한다.Heretofore, various embodiments for inserting a watermark and detecting an inserted watermark have been described. A flowchart of the watermark embedding method and the watermark embedding method will be described below.

도 14는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 삽입 방법의 흐름도이다.14 is a flowchart of a watermark embedding method according to an embodiment of the present disclosure;

도 14를 참조하면, 워터마크 삽입 장치는 적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬한다(S1410). 3D 모델의 인쇄 방향은 적층되는 방향을 의미하고, 기준 축 방향을 의미한다. Referring to Fig. 14, the watermark embedding apparatus aligns the 3D model in the printing direction based on the stacking direction of the stacked 3D models (S1410). The printing direction of the 3D model means the direction in which the layers are stacked, which means the reference axis direction.

워터마크 삽입 장치는 삽입되는 워터마크가 인쇄 방향에 연관되지 않도록 정렬된 3D 모델에 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입한다(S1420). 워터마크 삽입 장치는 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 원통형 좌표계로 변환된 3D 모델의 반지름 성분에 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입할 수 있다. 한편, 워터마크 삽입 장치는 원통형 좌표계 변환없이 데카르트 좌표계(직교 좌표계) 상에서 x, y 성분에 워터마크를 삽입할 수도 있다.The watermark embedding device inserts watermarks of a predetermined pattern in a direction orthogonal to the printing direction in the 3D model aligned so that the watermark to be inserted is not related to the printing direction (S1420). The watermark embedding apparatus can convert a coordinate system for the aligned 3D model into a cylindrical coordinate system, and insert a watermark of a predetermined pattern into a radial component of the 3D model converted into the cylindrical coordinate system. On the other hand, the watermark embedding apparatus may insert a watermark into the x and y components on a Cartesian coordinate system (orthogonal coordinate system) without transforming the cylindrical coordinate system.

또한, 워터마크 삽입 장치는 3D 모델의 버텍스 분포를 균일하게 하기 위해 3D 모델에 대한 유니폼 리메슁 과정을 수행할 수 있다. 일 실시 예로서, 워터마크 삽입 장치는 기 설정된 패턴의 워터마크를 대역 확산 스펙트럼 신호로 변환하고, 반지름 성분으로 형성된 정현파 신호에 합성하여 워터마크를 삽입할 수도 있다. 한편, 워터마크 삽입 장치는 3D 프린터를 포함할 수 있으며, 3D 모델의 인쇄와 함께 워터마크 삽입을 동시에 수행할 수도 있다.In addition, the watermark embedding apparatus can perform uniform resizing processing for the 3D model to uniformize the vertex distribution of the 3D model. In one embodiment, the watermark embedding device may convert a watermark of a predetermined pattern into a spread spectrum signal, and insert the watermark into a sinusoidal signal formed of a radial component. On the other hand, the watermark embedding apparatus may include a 3D printer, and may simultaneously perform watermark embedding along with printing of the 3D model.

도 15는 본 개시의 일 실시 예에 따른 워터마크 검출 방법의 흐름도이다.15 is a flowchart of a watermark detection method according to an embodiment of the present disclosure.

워터마크 검출 장치는 인쇄 방향(또는, 기준 축 방향)을 추정하고, 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다.The watermark detection apparatus can estimate the printing direction (or reference axis direction) and detect the inserted watermark.

도 15를 참조하면, 워터마크 검출 장치는 적층 형성된 3D 모델을 3D 스캐닝하여 디지털 본을 획득한다(S1510). 워터마크 검출 장치는 3D 스캐너를 포함하여 3D 모델을 스캔할 수 있다. 경우에 따라, 3D 스캐너는 독립적인 장치일 수 있고, 워터마크 검출 장치는 3D 스캐너로부터 디지털 본 데이터를 전송 또는 입력받을 수도 있다.Referring to Fig. 15, the watermark detection apparatus acquires a digital pattern by scanning the 3D model of the laminated 3D model (S1510). The watermark detection apparatus can scan a 3D model including a 3D scanner. In some cases, the 3D scanner may be an independent device, and the watermark detection apparatus may receive or transmit digital watermark data from the 3D scanner.

워터마크 검출 장치는 획득된 디지털 본을 기 설정된 각도 단위로 회전시켜 기 설정된 방식에 기초하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출한다(S1520). 일반적으로 3D 모델은 적층 방식으로 제작되기 때문에 획득된 디지털 본도 적층 노이즈 패턴을 포함한다. 따라서, 워터마크 검출 장치가 디지털 본을 일정한 각도 단위로 회전시켜 복수의 투영 이미지를 생성하면, 워터마크 검출 장치는 투영 이미지로부터 적층 노이즈 패턴을 식별할 수 있다. 예를 들어, 워터마크 검출 장치는 주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크 값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 판단할 수 있다.The watermark detection apparatus detects the periodicity of the laminated noise pattern based on the predetermined scheme by rotating the obtained digital pattern by a predetermined angle unit (S1520). Generally, since the 3D model is manufactured in a laminated manner, the obtained digital pattern includes a laminated noise pattern. Thus, if the watermark detection apparatus rotates the digital pattern by a certain angle unit to generate a plurality of projection images, the watermark detection apparatus can identify the laminated noise pattern from the projected image. For example, the watermark detection apparatus can determine that the peak value is greater than a preset threshold value at regular intervals through frequency analysis, and that the watermark detection apparatus has a periodicity.

한편, 워터마크 검출 장치는 축 추정 과정의 시간을 줄이기 위해, 투영 이미지 데이터를 샘플링하여 분석할 수 있고, 상대적으로 가장 큰 주기성을 가지는 투영 이미지로 주기성을 판단할 수도 있다. On the other hand, the watermark detection apparatus may sample and analyze the projection image data to reduce the time of the axis estimation process, and may determine the periodicity as a projection image having a relatively largest periodicity.

기 설정된 방식은 다양한 방식을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 투영 이미지들을 생성하고, 생성된 복수의 투영 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 투영 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출할 수 있다. 또는, 기 설정된 방식은 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 표면 이미지들을 생성하고, 생성된 복수의 표면 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 표면 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출할 수 있다.The predetermined method may include various methods. For example, it is possible to generate a plurality of projection images rotated in predetermined angular units, and to detect the periodicity of the laminated noise pattern by detecting a projection image having a periodicity of the laminated noise pattern among the plurality of generated projection images. Alternatively, the predetermined method may include generating a plurality of surface images rotated in a predetermined angle unit, detecting a periodic feature of the laminated noise pattern by detecting a surface image having a periodicity of the laminated noise pattern among the plurality of generated surface images have.

적층 노이즈 패턴의 주기성은 다른 방식으로 추정될 수도 있다. 일 실시 예로서, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 모델을 회전시킨다. 그리고, 워터마크 검출 장치(200)는 회전하는 3D 모델의 표면에 특정 신호(예, 프린팅 흔적) 감지를 위한 필터링 과정을 수행한다. 워터마크 검출 장치(200)는 수행된 필터링 과정의 출력 값들을 분석한다. 워터마크 검출 장치(200)는 분석된 출력 값 중에서 최대 값을 가질 때, 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 것으로 추정할 수 있다. 또는, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 모델에 대해 디지털 슬라이싱(digital slicing) 과정을 수행하여 디지털 슬라이싱 모델을 생성한다. 그리고, 워터마크 검출 장치(200)는 3D 모델을 스캔한다. 워터마크 검출 장치(200)는 생성된 디지털 슬라이싱 모델과 스캔 모델의 상관 관계를 분석하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 추정할 수도 있다.The periodicity of the stacked noise pattern may be estimated in other manners. In one embodiment, the watermark detection apparatus 200 rotates the 3D model. Then, the watermark detection apparatus 200 performs a filtering process for detecting a specific signal (e.g., printing trace) on the surface of the rotating 3D model. The watermark detection apparatus 200 analyzes output values of the filtering process performed. When the watermark detection apparatus 200 has the maximum value among the analyzed output values, it can be assumed that the laminated noise pattern has periodicity. Alternatively, the watermark detection apparatus 200 performs a digital slicing process on the 3D model to generate a digital slicing model. Then, the watermark detection apparatus 200 scans the 3D model. The watermark detection apparatus 200 may estimate the periodicity of the laminated noise pattern by analyzing the correlation between the generated digital slicing model and the scan model.

워터마크 검출 장치는 검출된 적층 노이즈 패턴의 주기성에 기초하여 인쇄 방향을 식별한다(S1530).The watermark detection apparatus identifies the printing direction based on the periodicity of the detected lamination noise pattern (S1530).

도 16는 본 개시의 다른 실시 예에 따른 워터마크 검출 방법의 흐름도이다.16 is a flowchart of a watermark detection method according to another embodiment of the present disclosure.

도 16을 참조하면, 워터마크 검출 장치는 인쇄 방향을 식별한 뒤, 식별된 인쇄 방향으로 디지털 본을 정렬한다(S1610). 워터마크 검출 장치는 정렬된 디지털 본에 기초하여 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출한다(S1620). 워터마크 검출 장치는 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 원통형 좌표계로 변환된 디지털 본의 반지름 성분으로부터 삽입된 워터마크를 검출할 수 있다. 또한, 워터마크 검출 장치는 3D 모델의 버텍스 좌표를 일정한 간격으로 재표본화할 수도 있다.Referring to Fig. 16, the watermark detection apparatus identifies the printing direction and then aligns the digital copy in the identified printing direction (S1610). The watermark detection apparatus detects a watermark embedded in the 3D model based on the aligned digital pattern (S1620). The watermark detection apparatus can convert the coordinate system for the aligned digital pattern into the cylindrical coordinate system and detect the inserted watermark from the radial component of the digital pattern converted into the cylindrical coordinate system. Further, the watermark detection apparatus may resample the vertex coordinates of the 3D model at regular intervals.

한편, 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우, 워터마크 검출 장치는 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘과 상관 관계 기법을 이용하여 삽입된 워터마크를 검출할 수도 있다. 상관 관계 기법은 상술하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.On the other hand, when a spread spectrum watermark is inserted in the 3D model, the watermark detection apparatus may detect the embedded watermark using a frequency analysis algorithm and a correlation technique for the digital pattern. Since the correlation technique has been described above, detailed description is omitted.

상술한 다양한 실시 예에 따른 워터마크 삽입 방법 또는 워터마크 검출 방법은 프로그램으로 구현되어 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.The watermark embedding method or the watermark embedding method according to the above-described various embodiments may be implemented as a program, and a non-transitory computer readable medium in which the program is stored may be provided.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다. A non-transitory readable medium is a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, memory, etc., but semi-permanently stores data and is readable by the apparatus. In particular, the various applications or programs described above may be stored on non-volatile readable media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM,

상술한 다양한 워터 마크 삽입 방법 및 워터 마크 검출 방법은 다양하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 워터 마크 삽입 방법 및 워터 마크 검출 방법은 각각 또는 함께 독자적인 소프트웨어로 사용될 수 있다. 또는, 워터 마크 삽입 방법 및 워터 마크 검출 방법은 3D 모델 디자인이나 편집 프로그램의 부속 프로그램으로 사용될 수 있다 또는, 워터 마크 삽입 방법 및 워터 마크 검출 방법은 3D 스캐너 제어 소프트웨어의 부속 프로그램으로 사용될 수 있다. 삽입 방법 및 검출 방법이 부속 프로그램으로 사용되는 경우, 삽입 방법 및 검출 방법은 데스크탑 컴퓨터 또는 스캐너 내부의 펌웨어 형태로 구현될 수 있다. 그리고, 인쇄 모델이 스캔될 때, 워터마크가 검출될 수 있다. 또는, 삽입 방법 및 검출 방법은 3D 모델 공유 포탈의 부속 프로그램으로 사용될 수 있다. 삽입 방법 및 검출 방법이 3D 공유 포탈의 부속 프로그램으로 사용되는 경우, 검출 방법은 모델이 업로드되었을 때 삽입된 식별번호를 확인할 수 있다.Various watermark embedding methods and watermark detection methods described above can be used variously. For example, the watermark insertion method and the watermark detection method may be used individually or together as independent software. Alternatively, the watermark embedding method and watermark embedding method can be used as an accessory program of 3D model design or editing program, or the watermark embedding method and watermark embedding method can be used as an accessory program of 3D scanner control software. When the insertion method and the detection method are used as an accessory program, the insertion method and the detection method can be implemented in the form of firmware in a desktop computer or a scanner. And, when the print model is scanned, a watermark can be detected. Alternatively, the insertion method and the detection method can be used as an accessory program of the 3D model sharing portal. When the insertion method and the detection method are used as an accessory program of the 3D shared portal, the detection method can confirm the identification number inserted when the model is uploaded.

한편, 스마트폰 전용 IoT 스캐너나 증강 현실 기술을 이용하여 스마트폰에서도 워터 마크가 삽입되거나 검출될 수 있다. 스마트폰 앱과 폰 카메라를 이용하여 3D 모델이 캡쳐될 수 있다. 또는, 2D나 듀얼 카메라를 이용하여 3D 모델이 캡쳐될 수도 있다. 캡쳐된 3D 모델을 이용하여 워터 마크가 검출될 수 있다.On the other hand, a watermark can be inserted or detected in a smartphone using an IoT scanner dedicated to a smart phone or augmented reality technology. 3D models can be captured using smartphone apps and phone cameras. Alternatively, a 3D model may be captured using a 2D or dual camera. A watermark can be detected using the captured 3D model.

본 개시에 따른 워터 마크 삽입 방법 및 워터 마크 검출 방법은 다양한 실시 예에서 사용될 수 있다. 구체적인 예로서, Alice는 3D 모델 제작자이자 저작권자이고, Bob는 3D 모델 수신자일 수 있다. Bob이 수신한 3D 모델은 제3자에 의해 유출될 수 있다. 상술한 예의 경우, 기존 디지털 보안 기술이 사용될 수 있다. 그러나, 기존 논-블라인드 방식으로 워터 마크를 검출하기 위해서 3D 모델 데이터베이스 구축이 필요하다. 하지만, 본 개시에 따른 블라인드 워터 마크 검출 방법은 3D 모델 데이터베이스 구축이 불필요하다. 또한, 상술한 예의 경우, 유통 과정에서 3D 프린팅 과정이 포함되는 경우, 기존 방식으로 워터 마크 검출은 불가능하다. 즉, 온라인 공유 플랫폼 등을 이용하여 3D 모델이 배포, 공유 또는 판매된 후 복사될 때, 기존 방식으로 워터 마크가 삽입된 경우에는 보호물(protection)이 사라지게 된다. 그러나, 본 개시에 따른 워터 마크 삽입 방법으로 워터 마크(또는, 식별 정보)가 삽입된 경우, 제3자가 3D 프린팅으로 복사하더라도 식별 정보가 남아있다. 따라서, 상술한 예의 경우, 본 개시의 워터 마크 삽입 방법 및 검출 방법이 사용된다면, 모델 제작자는 3D 모델의 저작권 분쟁시 디지털 복사된 3D 모델 표면에 표시된 마크를 확인하여 분쟁을 해결할 수 있다.The watermark embedding method and watermark embedding method according to the present disclosure can be used in various embodiments. As a specific example, Alice may be a 3D model maker and copyright holder, and Bob may be a 3D model receiver. The 3D model that Bob receives can be leaked by a third party. In the case of the above example, existing digital security technology can be used. However, in order to detect the watermark in the existing non-blind method, it is necessary to construct a 3D model database. However, the blind watermark detection method according to the present disclosure does not require a 3D model database construction. Also, in the case of the above-described example, when the 3D printing process is included in the distribution process, watermark detection is impossible in the conventional method. That is, when a 3D model is copied, distributed, shared, or sold using an online sharing platform, protection is lost when a watermark is inserted in a conventional manner. However, if a watermark (or identification information) is inserted by the watermark embedding method according to the present disclosure, the identification information remains even if the third party copies it by 3D printing. Thus, in the case of the above example, if the watermark embedding method and the detection method of the present disclosure are used, the model maker can resolve the conflict by checking the mark displayed on the surface of the 3D model of the digital copying in the case of a copyright dispute of the 3D model.

다른 실시 예로서, Alice가 제작한 3D 모델이 디지털 복사되어 Bob에게 수신되고, Bob에게 수신된 복사 모델이 적어도 한 번의 3D 프린팅 또는 3D 스캐닝 과정을 통해 프린팅된 모델 또는 스캐닝된 모델이 유출될 수 있다. 일반적으로 3D 모델은 온라인 공유 플랫폼 등을 이용하여 배포, 공유 또는 판매될 수 있다. 기존 기술로 보호 장치를 삽입한 경우, Bob이 3D 모델을 프린팅을 하면 보호물이 사라질 수 있다. 또는, 3D 모델의 복사 과정이 3D 스캐닝 과정을 포함할 때, Bob은 디지털 식별 정보 제거를 위해 악의적으로 3D 프린팅을 진행할 수 있다.As another example, the 3D model produced by Alice may be digitally copied and received by Bob, and the copy model received by Bob may be printed through at least one 3D printing or 3D scanning process, or the scanned model may be leaked . In general, 3D models can be distributed, shared or sold using an online sharing platform. If a protective device is inserted with existing technology, the blanket can disappear when Bob prints the 3D model. Alternatively, when the copying process of the 3D model includes a 3D scanning process, Bob may maliciously perform 3D printing to remove digital identification information.

따라서, 상술한 예의 경우, Alice는 온라인 공유 플랫폼이나 Bob에게 전달하기 전에 저작권자 식별 정보를 모델에 삽입할 수 있다. 저작권자 식별 정보는 Alice의 개인 프로그램, 편집 프로그램을 통해 본 개시의 워터 마크 삽입 방법을 이용하여 삽입될 수 있다. 또는, Alice는 온라인 공유 플랫폼에 업로드시 식별 정보를 삽입할 수 있다. 또는, Bob이 공유 플랫폼에서 3D 모델을 다운로드 받기 직전 식별 정보가 삽입될 수 있다. 본 개시의 워터 마크 삽입 방법을 이용하여 식별 정보가 삽입되면, Bob이 3D 프린팅을 이용하는 경우에도 식별 정보는 남는다. 따라서, 분쟁이 발생하면, 3D 모델에 삽입된 식별 정보를 검출하여 분쟁을 해결할 수 있다.Thus, in the case of the above example, Alice may insert copyright holder identification information into the model prior to delivery to the online sharing platform or Bob. The copyright holder identification information may be inserted using Alice's personal program, an editing program, using the watermark embedding method of the present disclosure. Alternatively, Alice can insert identification information when uploading to an online sharing platform. Alternatively, immediately before Bob can download the 3D model from the shared platform, identification information may be inserted. If the identification information is inserted using the watermark embedding method of the present disclosure, even if Bob uses 3D printing, the identification information remains. Accordingly, when a dispute occurs, it is possible to resolve the dispute by detecting the identification information inserted in the 3D model.

또 다른 실시 예로서, Alice가 프린팅한 3D 모델이 오프라인 유통 과정을 통해 Bob에게 전달될 수 있다. Bob은 프린팅된 3D 모델을 유출할 수 있고, 3D 스캐닝을 한 후 스캐닝된 디지털 모델을 유출할 수도 있다. 또는, Bob은 3D 스캐닝 및 3D 프린팅을 한 후 프린팅 모델을 유출할 수도 있다. 일반적으로 Alice가 3D 모델을 인쇄한 후 인쇄 모델을 배포, 공유 또는 판매한다. 그러나, 기존의 방식으로 삽입된 식별 정보는 인쇄 모델을 3D 프린팅하면 사라진다.In another embodiment, a 3D model printed by Alice may be delivered to Bob through an off-line distribution process. Bob can spill out the printed 3D model, and can leak the scanned digital model after 3D scanning. Alternatively, Bob may leak the printing model after 3D scanning and 3D printing. Typically, after Alice prints a 3D model, she distributes, shares, or sells print models. However, the identification information inserted in the conventional manner disappears when the printing model is 3D-printed.

따라서, 상술한 예의 경우, Alice는 인쇄 전에 저작권자 식별 정보를 디지털 모델에 삽입한 후 디지털 모델을 인쇄하여 배포할 수 있다. 3D 모델이 프린팅된 이후 오프라인을 통해 유통되고 3D 프린팅으로 복사되더라도 본 개시에 따라 삽입된 워터 마크(또는, 식별 정보)는 남아있으므로 본 개시의 워터 마크 삽입 방법 및 검출 방법은 저작권 분쟁 또는 불법 유출자 색출에 유리하다.Therefore, in the case of the above example, Alice can print and distribute the digital model after inserting the copyright holder identification information into the digital model before printing. Even after the 3D model is printed and distributed via offline and copied to 3D printing, watermark insertion (or identification information) inserted in accordance with the present disclosure remains, so that the watermark embedding method and detection method of the present disclosure can be used for copyright dispute .

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

100: 워터마크 삽입 장치 200: 워터마크 검출 장치
110: 정렬부 120: 프로세서
210: 3D 스캐너 220: 프로세서
100: watermark embedding device 200: watermark detection device
110: aligner 120: processor
210: 3D scanner 220: processor

Claims (22)

적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 상기 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬하는 단계; 및
삽입되는 워터마크가 상기 인쇄 방향에 연관되지 않도록 상기 정렬된 3D 모델에 상기 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 단계;를 포함하고,
상기 삽입하는 단계는,
상기 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계 중 상기 인쇄 방향과 직교하는 축에 대한 상기 3D 모델의 반지름 성분에 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입 방법.
Aligning the 3D model in the printing direction based on the stacking direction of the stacked 3D model; And
Inserting a watermark of a predetermined pattern in a direction orthogonal to the printing direction in the aligned 3D model so that an inserted watermark is not related to the printing direction,
Wherein the inserting step comprises:
Transforming the coordinate system for the aligned 3D model into a cylindrical coordinate system and inserting the watermark of the predetermined pattern into a radial component of the 3D model with respect to an axis orthogonal to the printing direction of the cylindrical coordinate system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 삽입하는 단계는,
상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 대역 확산 스펙트럼 신호로 변환하고, 상기 반지름 성분으로 형성된 정현파 신호에 합성하여 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the inserting step comprises:
Wherein the predetermined pattern watermark is converted into a spectrum spread spectrum signal, and the watermark is synthesized with a sinusoidal signal formed by the radial component, and the watermark of the predetermined pattern is inserted.
제1항에 있어서,
상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 분포를 균일하게 하기 위해 상기 3D 모델에 대해 유니폼 리메슁(uniform remeshing)을 수행하는 단계;를 더 포함하는 워터마크 삽입 방법.
The method according to claim 1,
And performing uniform remeshing on the 3D model to uniformize the vertex distribution of the 3D model.
적층 형성된 3D 모델을 3D 스캐닝하여 디지털 본을 획득하는 단계;
상기 획득된 디지털 본을 기 설정된 각도 단위로 회전시켜 기 설정된 방식에 기초하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 적층 노이즈 패턴의 주기성에 기초하여 인쇄 방향을 식별하는 단계;를 포함하는 워터마크 검출 방법.
3D scanning a stacked 3D model to obtain a digital pattern;
Detecting the periodicity of the laminated noise pattern based on a predetermined method by rotating the obtained digital pattern by a predetermined angle unit; And
And identifying a printing direction based on the detected periodicity of the laminated noise pattern.
제5항에 있어서,
상기 기 설정된 방식은,
상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 투영 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 투영 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 투영 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식 또는 상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 표면 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 표면 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 표면 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식인 워터마크 검출 방법.
6. The method of claim 5,
In the predetermined method,
A method of generating a plurality of projection images rotated in units of the predetermined angle and detecting a periodic feature of a laminated noise pattern by detecting a projection image having a periodicity of a laminated noise pattern among the plurality of generated projection images, Wherein a plurality of surface images rotated in units of angles are generated and a periodic feature of a laminated noise pattern is detected by detecting a surface image having a periodicity of a laminated noise pattern among the plurality of generated surface images.
제5항에 있어서,
상기 주기성을 검출하는 단계는,
주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 검출하는 워터마크 검출 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the detecting the periodicity comprises:
Detecting a peak value larger than a preset threshold value at a predetermined cycle through frequency analysis as having periodicity.
제5항에 있어서,
상기 식별된 인쇄 방향으로 상기 디지털 본을 정렬하는 단계; 및
상기 정렬된 디지털 본에 기초하여 상기 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출하는 단계;를 더 포함하는 워터마크 검출 방법.
6. The method of claim 5,
Aligning the digital version in the identified printing direction; And
And detecting a watermark embedded in the 3D model based on the aligned digital pattern.
제8항에 있어서,
상기 워터마크를 검출하는 단계는,
상기 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계로 변환된 상기 디지털 본의 반지름 성분으로부터 상기 삽입된 워터마크를 검출하는 워터마크 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of detecting the watermark comprises:
Converting the coordinate system of the aligned digital bone into a cylindrical coordinate system and detecting the inserted watermark from a radius component of the digital bone converted into the cylindrical coordinate system.
제8항에 있어서,
상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 좌표를 일정한 간격으로 재표본화하는 단계;를 더 포함하는 워터마크 검출 방법.
9. The method of claim 8,
And resampling the vertex coordinates of the 3D model at regular intervals.
제8항에 있어서,
상기 워터마크를 검출하는 단계는,
상기 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우, 상기 정렬된 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘과 상관 관계 기법을 이용하여 상기 삽입된 워터마크를 검출하는 워터마크 검출 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of detecting the watermark comprises:
Wherein the inserted watermark is detected using a frequency analysis algorithm and a correlation technique for the aligned digital version when a spread spectrum watermark is inserted in the 3D model.
적층 형성된 3D 모델의 적층 방향에 기초하여 상기 3D 모델을 인쇄 방향으로 정렬하는 정렬부; 및
삽입되는 워터마크가 상기 인쇄 방향에 연관되지 않도록 상기 정렬된 3D 모델에 상기 인쇄 방향과 직교하는 방향으로 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 정렬된 3D 모델에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계 중 상기 인쇄 방향과 직교하는 축에 대한 상기 3D 모델의 반지름 성분에 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입 장치.
An aligning unit for aligning the 3D model in a printing direction based on a stacking direction of the stacked 3D models; And
And a processor for inserting a predetermined pattern of watermarks into the aligned 3D model in a direction orthogonal to the printing direction so that an inserted watermark is not associated with the printing direction,
The processor comprising:
Wherein the coordinate system for the aligned 3D model is converted into a cylindrical coordinate system and the watermark of the predetermined pattern is inserted into a radius component of the 3D model with respect to an axis orthogonal to the printing direction of the cylindrical coordinate system.
삭제delete 제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 대역 확산 스펙트럼 신호로 변환하고, 상기 반지름 성분으로 형성된 정현파 신호에 합성하여 상기 기 설정된 패턴의 워터마크를 삽입하는 워터마크 삽입 장치.
13. The method of claim 12,
The processor comprising:
Wherein the predetermined watermark pattern is converted into a spectrum spread spectrum signal, and the watermark is combined with a sinusoidal wave signal formed by the radial component to insert the predetermined pattern watermark.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 분포를 균일하게 하기 위해 상기 3D 모델에 대해 유니폼 리메슁(uniform remeshing)을 수행하는 워터마크 삽입 장치.
13. The method of claim 12,
The processor comprising:
And performs uniform remeshing on the 3D model to uniformize the vertex distribution of the 3D model.
적층 형성된 3D 모델을 3D 스캐닝하여 디지털 본을 획득하는 3D 스캐너; 및
상기 획득된 디지털 본을 기 설정된 각도 단위로 회전시켜 기 설정된 방식에 기초하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 검출된 적층 노이즈 패턴의 주기성에 기초하여 인쇄 방향을 식별하는 워터마크 검출 장치.
A 3D scanner for acquiring a digital pattern by scanning the 3D model of the laminated 3D model; And
And a processor for detecting the periodicity of the laminated noise pattern based on a predetermined scheme by rotating the obtained digital pattern by a predetermined angle unit,
The processor comprising:
And identifies the printing direction based on the periodicity of the detected laminated noise pattern.
제16항에 있어서,
상기 기 설정된 방식은,
상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 투영 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 투영 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 투영 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식 또는 상기 기 설정된 각도 단위로 회전된 복수의 표면 이미지들을 생성하고, 상기 생성된 복수의 표면 이미지들 중에서 적층 노이즈 패턴이 주기성을 가지는 표면 이미지를 검출하여 적층 노이즈 패턴의 주기성을 검출하는 방식인 워터마크 검출 장치.
17. The method of claim 16,
In the predetermined method,
A method of generating a plurality of projection images rotated in units of the predetermined angle and detecting a periodic feature of a laminated noise pattern by detecting a projection image having a periodicity of a laminated noise pattern among the plurality of generated projection images, Wherein a plurality of surface images rotated in units of angles are generated and a periodic feature of a laminated noise pattern is detected by detecting a surface image having a periodicity of a laminated noise pattern among the plurality of generated surface images.
제16항에 있어서,
상기 프로세서는,
주파수 분석을 통해 일정한 주기로 기 설정된 임계값보다 큰 피크값이 검출되는 경우 주기성을 가지는 것으로 검출하는 워터마크 검출 장치.
17. The method of claim 16,
The processor comprising:
And detects that a peak value larger than a predetermined threshold value is detected at regular intervals through frequency analysis as having periodicity.
제16항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 식별된 인쇄 방향으로 상기 디지털 본을 정렬하고, 상기 정렬된 디지털 본에 기초하여 상기 3D 모델에 삽입된 워터마크를 검출하는 워터마크 검출 장치.
17. The method of claim 16,
The processor comprising:
Aligning the digital version in the identified printing direction and detecting a watermark embedded in the 3D model based on the aligned digital version.
제19항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 정렬된 디지털 본에 대한 좌표계를 원통형 좌표계로 변환하고, 상기 원통형 좌표계로 변환된 상기 디지털 본의 반지름 성분으로부터 상기 삽입된 워터마크를 검출하는 워터마크 검출 장치.
20. The method of claim 19,
The processor comprising:
Converts the coordinate system for the aligned digital bone into a cylindrical coordinate system and detects the inserted watermark from the radial component of the digital bone converted into the cylindrical coordinate system.
제19항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 3D 모델의 버텍스(vertex) 좌표를 일정한 간격으로 재표본화하는 워터마크 검출 장치.
20. The method of claim 19,
The processor comprising:
And resample the vertex coordinates of the 3D model at regular intervals.
제19항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 3D 모델에 대역 확산 워터마크가 삽입된 경우, 상기 정렬된 디지털 본에 대한 주파수 분석 알고리즘과 상관 관계 기법을 이용하여 상기 삽입된 워터마크를 검출하는 워터마크 검출 장치.
20. The method of claim 19,
The processor comprising:
Wherein the inserted watermark is detected using a frequency analysis algorithm and a correlation technique for the aligned digital pattern when a spread spectrum watermark is inserted in the 3D model.
KR1020170088942A 2016-10-20 2017-07-13 Watermark inserting apparatus, watermark detecting apparatus and the method thereof KR101980864B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/719,364 US10438311B2 (en) 2016-10-20 2017-09-28 Watermark embedding apparatus and method, and watermark detecting apparatus and method for 3D printing environment

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20160136349 2016-10-20
KR1020160136349 2016-10-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180043725A KR20180043725A (en) 2018-04-30
KR101980864B1 true KR101980864B1 (en) 2019-05-23

Family

ID=62081232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170088942A KR101980864B1 (en) 2016-10-20 2017-07-13 Watermark inserting apparatus, watermark detecting apparatus and the method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101980864B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109049714B (en) * 2018-09-26 2021-01-22 蒋青 3D printing method and printing system
KR102108402B1 (en) * 2018-12-26 2020-05-11 부경대학교 산학협력단 Method and apparatus for encrypting three dimensional printing model

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100955201B1 (en) * 2008-02-25 2010-04-29 주식회사 마크애니 Method and apparatus for watermarking of 3d mesh model
US20150375455A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Amazon Technologies, Inc. Three-dimensional scanning watermark
US20160255237A1 (en) * 2014-10-20 2016-09-01 Caterpillar Inc. Component and Watermark Formed by Additive Manufacturing

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3419213B2 (en) * 1996-08-30 2003-06-23 ミノルタ株式会社 3D shape data processing device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100955201B1 (en) * 2008-02-25 2010-04-29 주식회사 마크애니 Method and apparatus for watermarking of 3d mesh model
US20150375455A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Amazon Technologies, Inc. Three-dimensional scanning watermark
US20160255237A1 (en) * 2014-10-20 2016-09-01 Caterpillar Inc. Component and Watermark Formed by Additive Manufacturing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180043725A (en) 2018-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10438311B2 (en) Watermark embedding apparatus and method, and watermark detecting apparatus and method for 3D printing environment
Simitopoulos et al. Robust image watermarking based on generalized radon transformations
CN109903302B (en) Tampering detection method for spliced images
Aditya Survey on passive methods of image tampering detection
Wang et al. A survey of passive image tampering detection
Hosam Attacking image watermarking and steganography-a survey
US11049350B2 (en) Method for authenticating and/or checking the integrity of a subject
Gou et al. Data hiding in curves with application to fingerprinting maps
Monga et al. Image authentication under geometric attacks via structure matching
Munib et al. Robust image watermarking technique using triangular regions and Zernike moments for quantization based embedding
KR101980864B1 (en) Watermark inserting apparatus, watermark detecting apparatus and the method thereof
Wang et al. Digital image forgery detection based on the consistency of defocus blur
Mayer et al. Countering anti-forensics of lateral chromatic aberration
US20210359870A1 (en) Printed marking for an authentication method, and method of printing and of authenticating a printed marking
Keskinarkaus et al. Image watermarking with a directed periodic pattern to embed multibit messages resilient to print-scan and compound attacks
Lee et al. Geometrically invariant watermarking: synchronization through circular Hough transform
CN112767227B (en) Image watermarking method capable of resisting screen shooting
Manjunatha et al. A survey on image forgery detection techniques
Iacobici et al. Digital imaging processing and reconstruction for general applications
Kang et al. Digital image watermarking by Fresnel transform and its robustness
Zaheer et al. A literature survey on various approaches of data hiding in images
Rolland-Neviere et al. Anti-cropping blind resynchronization for 3D watermarking
JP4881141B2 (en) Image processing apparatus and image processing apparatus control method
Zheng et al. Exposing image forgery by detecting traces of feather operation
Dehghan et al. Robust image watermarking in the wavelet domain for copyright protection

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right