随着网络通信和多媒体技术的飞速发展,音频、视频及二维矢量图形等众多数字产品已成为当代人与人之间信息交流的重要方式。二维CAD工程图作为矢量图形的一种,因具有较高的数据精度、易于存储和可无损缩放等优点,广泛应用于机械设计等诸多领域。作为信息安全领域的一门重要技术,数字水印在矢量图形的版权保护中取得了一定的进展。由于工程图形的应用场合有着特殊的工艺要求,任何对数据的轻微改动都可能造成严重的后果。传统的数字水印技术在一定程度上会造成工程图形的数据的失真,不适用于对图形的真实性和完整性具有较高要求的场合。可逆水印的出现正好解决了这一应用难题,其在水印信息提取后可以将含水印的载体完全恢复为原始载体数据,不影响原始载体的实用性,非常适用于二维CAD工程图等数据精度高的矢量图形版权保护。本文详细地介绍了二维工程图水印技术的研究背景及二维工程图形数据特征,阐述了面向二维CAD工程图的国内外研究概况,分析了当前二维工程图数字水印技术的不足,并概述了本文的主要工作。其次,系统地介绍了可逆水印的理论知识,包括水印的嵌入和提取框架,经典算法等。最后,针对目前可逆水印技术的发展状况,提出了两种基于二维CAD工程图的可逆水印方案,并详细讨论了算法的性能。论文主要工作包括:(1)提出了一种基于非对称预测差值直方图的可逆水印算法,基于这一思想设计了两种水印方案,Asym_HSC和Asym_HSP。该算法利用相邻坐标和相邻相位的相关性计算多个预测差值,并通过非对称的方式选取合适的差值分别构造非对称直方图,采用相反方向修改直方图的方案实现双重互补水印嵌入,可应用于二维CAD工程图的内容认证及保密通信等。(2)提出了一种基于虚拟坐标点迭代嵌入的大容量可逆水印算法。通过为二维工程图顶点构造相应的虚拟点提高实体数据相关性,并结合迭代嵌入的方法,实现具有较高水印容量和图形质量的可逆水印方案。该算法首先根据二维工程图形中实体顶点在各个坐标轴上分布的广度划分区间段,然后确定每一个实际坐标点所对应区间段的序数计算该坐标的左右虚拟点。理论分析和实验结果均表明该算法能在水印嵌入量和图像的不可见性达到很好的平衡,即使对数据相关性非常低的二维CAD工程图形也依然适用。(3)设计并实现二维CAD工程图形的版权保护和内容认证水印系统,验证了本文提出的水印算法的有效性。本文提出的内容认证可逆水印方案,克服了传统可逆水印对载体数据相关性要求高的困难,可用于数据相关性较低的二维工程图的内容认证和版权保护中。