信息化深刻地改变了人类的生活方式和思维方式,在这一发展历程中各种技术创新层出不穷,而多媒体技术无疑是其中最重要的一种。在所有媒体形式中,图像(包括静态和动态图像)承载了最多的信息,成为信息传播和知识积累过程中不可或缺的载体。图像媒体的大量产生和广泛应用,对安全保障特别是媒体内容认证也提出了新的需求,两种新兴的多媒体安全技术——数字水印和鲁棒哈希为满足这些需求提供了可能的途径。但这两种技术的理论基础还比较薄弱,与实际需求的结合还不够紧密,现有算法性能还不能满足实际需要。有必要在澄清需求的基础上,通过研究思路和算法设计的创新,将媒体认证技术提升到更高的水平。为解决现有研究中存在的问题,本文对数字水印和感知哈希技术的需求、发展现状和理论基础进行了详细分析,澄清了一些被忽视的概念和思想误区,以视觉感知理论为基础为媒体认证的研究提出了新的思路,并依据这个研究思路提出了改进的数字水印和鲁棒哈希算法,在鲁棒性、区分性和安全性方面比传统算法有了较明显的提高。本文的创新研究主要包括以下几点：在需求分析方面,摒弃了盲目追求单项指标的错误思想,提出了多种性能综合平衡的设计思想；在算法具体技术方面借鉴人类视觉感知理论,采用了模拟感知信息处理过程的研究思路；在算法性能评估方面,对鲁棒哈希算法长期缺乏统一标准的性能指标进行了梳理和澄清,对鲁棒哈希的鲁棒性、区分性、单向性与安全性的关系进行了定性和半定量分析；对视觉感知与多媒体安全技术的范式进行了比较,提出了以特征融合和弹性匹配方式为特点感知哈希概念,并对其未来发展方向进行了讨论。提出了以图像奇异值分解(SVD)系数关系为嵌入空间的数字水印算法。算法借助于SVD系数关系的计算稳定性,克服了传统算法不能盲提取的缺点,并实现了对不同媒体内容的自适应嵌入,对常见攻击具有良好的鲁棒性并保证了图像质量。利用时频(time-frequency)分布理论,提出了基于分数傅里叶变换(FrFT)的数字水印算法。算法具有很好的自适应性,同时对压缩攻击具有良好的鲁棒性。提出了基于图像亮度分布特征的鲁棒哈希算法。主要思想是通过Radon变换提取亮度信息,并利用小波变换描述图像不同区域亮度分布之间的关系,最后利用傅里叶变换生成哈希值。由于算法以感知属性间的关系为基础,综合了Radon变换的稳定性,小波变换的多分辨性,傅里叶变换的单向性,在鲁棒性、区分性、安全性三个方面达到了达到了良好的均衡,综合性能与传统算法相比有了很大提高。借鉴视觉感知信息处理中多级多层处理机制,提出了一种多特征融合的感知哈希算法,算法综合了亮度信息稳定性和结构信息精确性的优势,通过模板匹配补偿攻击带来的失真,提高了算法性能。利用视觉感知中的特征提取机制,提出了以融合细节特征和几何特征为特点的,基于特征点分布的感知哈希算法,算法在具有良好的鲁棒性和区分性的同时,还具备密钥依赖性和篡改检测能力。