Because they will impact so many areas, copyright issues will inevitably arise as Threedimensional (3D) printing printing expands into the content industry. However, 3D printing introduces many copyright infringement issues for digital 3D objects because the object data can be directly printed, and distributed both online and physically. New distribution scenarios not previously considered also pose new content security problems. This paper reviews intellectual property protection issues and solutions in the 3D printing environment. We summarize various requirements not previously considered in the literature, defining infringement issues for new technology scenarios and requirements. We then analyze existing copyright security technology coverage according to those scenarios and various other aspects, and present the pros and cons of each technology and future research directions. The presented scenarios and reviews will provide significant benefits for the future development of reliable technologies that protect 3D printing intellectual property.
We also propose a robust and blind watermarking scheme that is able to protect content not only when the 3D model is shared in the digital world, but also when the 3D digital content is converted to analog content by 3D printing. First, we base our proposed watermark on a component that is unchanging to the printing direction for robustness against the printing process. The printing artifacts, instead of being regarded as severe distortion, are treated as a template that provides orientation information to the watermark detector. To achieve this, we also propose a blind estimation algorithm for the printing direction that starts from an analysis of the layering artifact. Using the results from a proposed estimator, the watermark from the printed-and-scanned model is synchronized with the original orientation. The results of our tests with various 3D mesh models and attacks, we experimentally verified that the proposed method does not lose embedded patterns during the 3D print-scan process, especially with low-cost printers. Moreover, our method provides a new solution for estimating the printing direction that will be useful in a variety of fields.
3D 프린팅으로 알려진 적층 제조방식(layered manufacturing)은 3차원 모델을 기하학적인 구조의 제약 없이 효과적으로 제조할 수 있는 방식이다. 3D 프린팅은 의료, 자동차, 항공, 소비제품 등 다양한 분야에 큰 영향을 끼치고 있으나, 한편으로는 3D 제조 방식의 확산 및 모델 공유환경의 증가로 인한 지적재산권 문제도 발생하고 있다. 3D 프린팅 환경에서의 저작물은 온라인 환경 뿐 아니라 오프라인으로도 변환되는 과정을 거치므로 파일 및 좌표 정보가 모두 손실되게 되어 이전에 고려되지 않은 새로운 유형의 저작권 보호 요구사항을 갖게 된다. 이에 따라 암호화 및 DRM같은 기존의 저작권 보호방식은 3D 프린팅 환경에서 전혀 동작하지 못하게 된다.
따라서 본 연구에서는 3D 프린팅 과정에 강인성을 띄며 원본의 참조 없이도 저작권 정보를 검출 가능한 블라인드 워터마크 기술을 제안하였다. 우선, 인쇄를 진행할 방향에 맞춰 저작물을 정렬한 뒤 해당 방향에 맞춰 워터마크를 삽입한다. 워터마크 삽입 방식은 대역 확산 워터마킹(spread-spectrum watermarking)을 기반으로 프린팅 적층과정에 불변(invariant)한 도메인에 삽입한다. 인쇄 축을 따라 절삭 및 적층이 이루어지는 3D 프린팅 과정에 강인하기 위해 우리는 원통좌표계의 반지름 및 방위각 성분을 워터마킹 도메인으로 설정하였다. 워터마크의 비가시성을 위해 본 논문에서는 표면의 거칠기(roughness) 정보 및 적층 노이즈를 기반으로 한 워터마크 강도 최적화(visual masking)과정을 제안하였다. 워터마크 검출기는 프린팅 과정에서 발생하는 적층노이즈를 기반으로 원본 모델의 정렬방향을 결정하며 이 과정을 통해 블라인드 검출 및 강인성을 획득하게 된다. 이 과정을 위해 프린팅 모델의 표면을 분석하는 분석기를 학계 최초로 제안하였으며 프린팅 노이즈의 분석을 통해 인쇄 모델을 자동으로 정렬할 수 있다. 표준 벤치마크와 모델을 기반으로 온라인 및 오프라인에서 실험을 진행한 결과 본 알고리즘은 최초로 원본모델 참조 없이 3D 프린팅 모델에서 저작권 정보를 추출하는데 성공함을 보였다. 또한 본 논문에서는 프린팅 모델의 파라미터 (축 및 두께 정보)를 추출할 수 있는 새로운 알고리즘도 제안하였다.
