Zatita 3D objekata vodenim igom

Aplikacije je izvedena kao Win32 aplikacija uz koritenje grafičkog standarda Direct3D koji je dio programskog sučelja DirectX 9.0b. Program prihvaća modele zapisane u .X formatu, to je DirectX format za zapis trodimenzijskih objekata. Ulazni modeli moraju biti formirani kao mree trokuta, to je u slučaju .X modela u pravilu uvijek ispunjeno. Obzirom da aplikacija slui za umetanje vodenog iga (engl. Watermark) u .X modele, za naziv aplikacije je izabrana sloenica WatermarX.

Dominantni dio sučelja čini radna povrina za prikaz i manipulaciju 3D objektom. Pomicanjem mia uz pritisnutu lijevu tipku izvodi se rotacija objekta oko bilo koje osi, pomicanjem mia uz pritisnutu srednju tipku (kotačić) izvodi se skaliranje objekta, dok se pomicanjem mia uz pritisnutu desnu tipku izvodi translacija objekta.

Slika 4-8. Izgled sučelja WatermarX aplikacije.

Izbornik se sastoji od tri skupa funkcija File, Watermark i Help:

Izborom skupine funkcija "File" dolazi se do izbornika u kojem je moguće učitati izvorni i označeni model, kao i spremiti označeni model. Izborom skupine "Help" dolazi se do izbornika u kojem je moguće izabrati pomoć. Izbornik "Watermark" sadri naredbe za umetanje i dohvat vodenog iga, a tu se nalazi i opcije "WatermarX Options..." čijim izborom se otvara novi prozor u kojem je moguće podesiti parametre vodenog iga.

Slika 4-9. Prozor za odabir parametara vodenog iga.

U polje označeno "Watermark Strength" se unosi koeficijent . Pri tom je bitno napomenuti da je pretpostavljena vodeća nula (0.) pa nije svejedno se unese li se iznos 05 (=0.005) ili 5 (=0.5). Uobičajene vrijednost za taj parametar su između 0.005 i 0.01. U polje "Permutation value" unosi se koeficijent permutacije (uobičajena vrijednost je primjerice 100). Dok se u polje "Secret Key" unosi tajni ključ. Alternativno, moguće je odabrati da program sam generira tajni 160 bitni ključ kao SHA-1 saetak izvornog dokumenta.

Prebacivanje između prikaza izvornog modela i označenog modela izvodi se tipkama 1 (izvorni model) i 2 (označeni model). Ako su učitana oba modela pritiskom na tipku 3 moguće je izabrati prikaz oba modela koji slui za potrebe procjene otpornosti algoritma na pogreku registracije, ali se moe iskoristiti i za potrebe ručne registracije dva modela. U tom načinu prikaza izvorni model stoji nepomičan, a označenim modelom se moe manipulirati uz 7 uobičajenih 7 stupnjeva slobode (rotacija, translacija, skaliranje). Nakon to je postignuto zadovoljavajuće preklapanje potrebo je pritisnuti tipku R.

Slika 4-10. Prikaz oba modela odabire se pritiskom na tipku 3, i slui za potrebe procjene otpornosti algoritma na pogreku registracije a moe posluiti i u svrhu ručne registracije modela.

Umetanje vodenog iga izvodi se kombinacijom tipaka ctrl+x, dok se dohvat vodenog iga izvodi kombinacijom tipaka ctrl+m ili iz izbornika "Watermark".

Tijekom postupka umetanja ili dohvata vodenog iga, na dnu ekrana se pojavljuje traka napretka (engl. progress bar) koja pokazuje napredovanje postupka.

U tablici 4-1 dan je pregled jo nekih opcija:

Tablica 4-1 Prikaz dodatnih opcija programa WatermarX:

Tipka	Svrha
W	ičani prikaz modela
S	Prikaz modela plohama
X	Rotacija modela za 0.1 stupanj oko osi X
Y	Rotacija modela za 0.1 stupanj oko osi Y
Z	Rotacija modela za 0.1 stupanj oko osi Z
A	Rotacija modela za 0.1 stupanj oko sve tri osi
N	Unos uma u označeni model, iznosa 0.1% promjera modela
P	Paljenje/gaenje spot-lighta
strelice	Usmjeravanje spot lighta po modelu

Rezultati pokusa

U svrhu testiranja implementacije algoritma koriten je model svemirskog broda iz DirectX kolekcije X modela koja se distribuira u sklopu DirectX 9.0 SDK (datoteka bigship1.X). Model se sastoji 4647 vrhova spojenih u 8686 trokuta. Umetnut je vodeni ig duljine 50 bitova uz Na slici 4-12 (a) je prikazan izvorni model, dok je na slici 4-12 (b) prikazan model nakon umetanja vodenog iga. Vizualna usporedba dva modela vidimo da je umetnuti ig vizualno gotovo neprimjetljiv. Ispitivani model podvrgnut je operacijama simplifikacije, odsijecanja, dodavanja uma, kao i uniformnoj rotaciji du sve tri osi, kako bi se ispitala otpornost algoritma na pogreku registracije.


Slika 4-12. (a) Izvorni model .	Slika 4-12. (b) Model označen vodenim igom.

Za potrebe simplifikacije upotrijebljena je pretvorba u progresivnu mreu, nakon čega je model reduciran na 50%, 40%, 30%, 20% i 10% broja vrhova izvornog modela to je prikazano na slikama 4-13 (a) (d). Pripadni rezultati korelacije, prikazani u tablici 4-2, pokazuju da takve simplifikacije nisu unitile vodeni ig.

Tablica 4-2. Korelacija između umetnutog i dohvaćenog vodenog iga nakon operacija poligonske simplifikacije. Koritena je linearna korelacija prema formuli 4.2 koja daje vrijednost između -1 i +1.

Algoritam je testiran i na odsijecanje. Na slikama 4-14 (a) (d) prikazan je testirani model nakon to je uklonjeno 15%, 30%, 45% i 60% modela. Rezultati, prikazani u tablici 4-3. Koritena je foruma za linearnu korelaciju (4.2) koja kao rezultat daje vrijednosti između
-1 i +1.

Tablica 4-3. Korelacija između umetnutog i dohvaćenog vodenog iga nakon operacije odsijecanja modela.

Testiranje na um izvedeno je tako to je svaki vrh pomaknut u slučajnom smjeru za iznose 0.1%-0.5% promjera objekta (dobivenog kao promjer modelu opisane krunice). Modeli su prikazani na slikama 4-15 (a) (e) dok su rezultati dohvata vodenog iga prikazani u
tablici 4-4.

Tablica 4-4. Korelacija između umetnutog i dohvaćenog vodenog iga nakon operacije unosa uma.

Ako je model napadnut transformacijama sličnosti (rotacija, translacija, uniformno skalirane du sve tri osi) mora se model prije dohvata vodenog iga vratiti na izvorni poloaj, u izvornu orijentaciju i u izvorno mjerilo. Budući da se registracija izvodi između napadnutog i izvornog modela, moguće je da tijekom registracije dođe do pogreaka. Zbog toga je algoritam testiran i na na transformacije sličnosti. Testiranje je izvedeno uniformnom rotacijom du sve tri osi za 0.2, 04, 0.6, 0.8 i 1.0 stupanj. Rezultati dohvata vodenog iga prikazani su tablici 4-5.

Tablica 4-5. Korelacija između umetnutog i dohvaćenog vodenog iga nakon uniformne rotacije modela oko sve tri osi.