伴随着计算机网络的日益普及和信息数字化技术的快速发展,基于计算机和互联网的数字通信为多媒体产品的创建、传输和发布提供了便利。然而,开放环境中的数字产品很容易被篡改和盗用,数字产品的完整性认证和版权保护成为亟待解决的重要问题。为了弥补传统的信息安全技术在版权保护方面存在的缺陷,数字水印技术得以产生和发展。数字水印技术将版权标识信息以不可感知的方式嵌入至数字产品中,分析提取的信息来确认载体的版权归属。本文主要研究灰度图像数字水印,重点研究了分数阶傅里叶变换在数字水印领域中的应用,结合了量化思想、范数和纹理特征等提出了两种性能良好的鲁棒数字水印算法。本文的主要工作和创新成果如下:(1)提出了一种基于分数阶傅里叶变换和扩展变换抖动调制的数字水印算法。首先对载体图像进行提升小波变换并均匀分割低频子带,对每个子块进行分数阶傅里叶变换;其次,从频率的角度构造载体向量,选择幅值的中低频系数来构成每个子块的载体向量;水印嵌入时先对载体向量投影变换,根据水印信息对投影后获得的数据进行抖动调制;最后,使用最小距离检测器来实现水印的盲检测。实验表明,本算法改进了现有算法在透明性和鲁棒性等方面的不足,水印的实用性和安全性也得到提高。(2)为了在保证不可见性的条件下进一步提高水印算法的嵌入容量和鲁棒性,提出了基于分数阶傅里叶变换和向量范数的自适应数字水印算法。首先,对原始图像均匀分块并进行分数阶傅里叶变换。然后用幅值构造向量,计算该向量的向量范数。由于向量范数具有较强的稳定性,算法中使用向量范数与周围范数平均值之间的关系来嵌入二值水印。最后,算法使用灰度共生矩阵来分析载体图像的纹理特征,根据各区域纹理分布的不同,自适应的确定每个图像块的嵌入强度,有效缓解了图像平滑区域经常出见的“块效应”现象。与基于量化思想的水印算法相比,该算法更好的平衡了透明性和鲁棒性,除了严重的去同步攻击,算法能够有效抵抗多类别的图像攻击。