随着计算机网络,多媒体技术和信息隐藏科学的快速发展,数字产品的版权保护问题和认证完整性变得日趋重要。尽管自20世纪90年代初以来,数字水印技术已受到国内外学术界的广泛关注,并且已经取得显著的成果,但是作为一个新的研究领域,数字水印技术仍有很多理论和技术问题需要解决。有鉴于此,本文围绕目前数字水印领域存在的一些主要问题开展了深入的研究,并基于随机共振理论提出了两种新的数字水印算法。首先,我们提出了一种基于随机共振的数字图像多水印算法,将多水印信息调制为不同码率的二进制脉冲幅值调制信号,然后选取图像DCT不同段中频系数进行置乱,按照加性数字多水印的嵌入算法,对于数字水印信息的加密过程进行了改进。依据多水印信息的特点,采用一种双稳态非线性检测器来进行检测水印,这种非线性检测器具有较好的鲁棒性,可以检测出不同码率的数字多水印。实验表明,这种加密和检测方法对于JPEG压缩和剪切等多种攻击具有较好的鲁棒性。进一步地,我们研究了阵列噪声增强技术在数字水印技术中应用。非耦合的双稳态检测器组成的并联阵列可视为一种规则网络,阵列噪声与检测器参数都是可调谐参数,网络输出性能能够由非零阵列噪声优化,这就是阵列随机共振现象,也可以视为一种阵列噪声增强技术。我们运用改进的数字水印嵌入算法将水印嵌入到原始图像中,通过阵列噪声增强技术,提取水印和原始水印字符的相似度与单独的双稳态检测器检测结果相比得到了进一步改善。本文研究的结果是复杂随机系统在信息处理中的一个新拓展。