数字水印技术是近几年来国际学术界兴起的一个前沿研究领域，它与信息安全、 信息隐藏、数据加密等均有密切的关系。特别是在网络技术和数字技术迅速发展的今 天，数字媒体已成为人们获取知识的主要手段，对作为数字产品版权保护重要手段的 数字水印技术的研究更具现实意义。 近几年，作为数字图像版权保护重要手段之一的鲁棒性图像数字水印技术得到了 广泛的关注和研究，取得了丰硕的研究成果，但迄今为止．没有任何一种水印算法能 够抵抗所有的常规处理和恶意攻击，现有水印算法的鲁棒性也不尽如人意，这阻碍了 水印技术在实际生活中的应用和推广。本文以提高水印算法鲁棒性为目标，围绕鲁棒 性数字图像水印技术开展了深入系统的研究工作。 目前，变换域图像水印算法是最为活跃的研究领域，也是水印算法的主流研究方 向。本文从决定水印算法鲁棒性的两个关键因素：水印嵌入位置和水印嵌入强度方面 对变换域水印算法进行了深入细致的研究工作，围绕如何增强水印透明性和算法鲁棒 性两个主题进行水印方案的探讨。在水印嵌入位置方面，作者对现有的DCT域图像块 分类水印算法的水印嵌入位置选择策略进行了优化，并提出了相应水印改进算法，同 时将图像块分类思想应用在小波域中，为小波域的水印系统提供了一种新的设计方 案。在水印嵌入强度方面，作者引进模糊系统对水印嵌入强度因子进行模糊动态优化 控制，更好地保持了原始图像的品质，进一步增强了算法鲁棒性。在此基础上，作者 对基于CDMA通信原理的多水印嵌入方案以及如何利刚原点矩提高水印的抗几何攻 击能力方面进行了纵深研究，捉山了相应的解决方案并通过理论分析和具体实验验证 了所提方案的有效性。本文提出的新思路，新方法和新技术有效提高了图像数字水印 算法的鲁棒性，能够对水印系统在实际生活中的应用和推一起到推动作用。 本文的主要工作主要包括以下几个方面： 一.确立了直流分量(DC)系数是水印在DCT域中的最佳嵌入位置。针对目前 DCT域水印算法中水印嵌入位置的选择方法繁多无序的现象，探讨了DCT域中水印 嵌入最优位置的问题。在对DCT域直流分量系数和不同频段的交流分量系数深入分析 的基础上，通过理论分析和实验验证，本文得出直流分量(DC)系数是水印在DCT 域中的最佳嵌入位置的结论，为在实际应用中，设计更鲁棒的DCT域数字水印算法提 供了一个有益的理论指导。 二.提出了改进的DCT域自适应图块分类水印算法(DCT-IC)。基于大量的实 验分析改进了基于HVS的图块分类标准，并利用卷积等滤波技术对图块分类结果实施 优化，在此基础上，提出了DCT-IC算法，实验结果表明在保证良好的图像视觉质量 前提下，经过多种常规图像处理或攻击后，该算法能够进一步提高提取水印信息的精 度，提取水印和原始水印的相关系数比经典COX方法大约提高了50％，比现有DCT 域一般图块分类水印算法，大约提高了2～10％，算法鲁棒性得到了进_步的提高。 三.设计了一种新颖的DWT域图块分类水印算法(RADIC)。将图块分类(IC) 思想应用到小波域中，利用DWT域中每一个小波系数都对应着一个图像块，且表征 着该图像块的明暗程度或者纹理复杂程度的特性，根据小波系数对应的图块类别和小 波系数本身的特征，构成对水印嵌入点和水印信息嵌入量的最优动态控制，使得水印 信息的嵌入更为合理有效。实验结果表明RADIC算法比现有的一些典型小波域水印 算法(参见第三章算法一)更好地保持了原始图像的品质，算法鲁棒性也提高了2～ 10％，这种将IC思想应用到小波域水印算法中的尝试取得了理想效果，为小波域水印 算法的研究开拓了新方法。 四.提出基于模糊系统的模糊水印算法。为了更好地提高图像分类水印算法的鲁 棒性，最人程度消除不同类图块之间可能出现的边块效应，作者在水印算法中引入了 模糊理论，利用模糊系统产生自适应载体图像的水印嵌入强度因子。在第三章的研究 成果(改进的图像块分类标准)基础上，建立模糊系统，对水印嵌入强度因子进行模 糊动态控制，理论和实验结果表明，与基于图像块分类的变换域水印算法相比(参见 第三章)，当系统中不同类图像块的水印嵌入强度因子设置相差较大时，模糊水印算 法鲁棒性能够有效提高2～5个百分比。 五.设计了基于Walsh码的多水印方案。在以上单水印鲁棒算法的研究基础上， 依据CDMA扩频通信基本原理，提出了基于Walsh码的多水印方案，该方案利用Walsh 码的优良正交特性，对多个水印进行扩频调制并线性整合，这种高效的多水印编码方 案使得在多水印的嵌入和提取过程中，水印之间零干扰，实验表明方案可行，为解决 图像多著作权问题以及不同阶段的版权认证问题提供了有效手段。 六.提出了一种新的基于原点矩的抗几何攻击水印方案。水印对抗儿何攻击是一 个十分困难而极具挑战性的课题，本文在对现有的水印对抗几何攻击方法深入研究的 基础上，提出了一种新的基于原点矩的几何变换参数估计方法，相比于同类其他方法 (参见第六章张&Le算法)，该方法更为简单优化。在此基础上，提出了一种具有抗 几何攻击特性的通用水印方案，并以本文中的RADIC算法，DWT-WAFS算法和CDMA 多水印算法为例进行方案的实施和检测，实验结果表明该方案能够有效抵抗旋转，缩 放和翻转等几何攻击，为图像在实际生活中的打印和扫描过程提供了有力的版权保护 技术保障，具有实际应用价值。 关键词：数字水印，鲁棒性，模糊系统，CDMA扩频通信，多水印技术，儿何变换