近年来由于数字图像技术的发展,数字图像修复技术已成为图像处理的一个重要研究领域。图像修复按应用场景可分为：小区域破损的图像修复算法和大区域填充的图像修复算法。本文的主要研究内容为小区域破损的图像修复算法。本文选取小区域破损的图像修复算法中的基于规范化卷积修复算法和基于整体变分模型的图像修复算法进行研究。通过对现有的基于规范化卷积图像修复算法的研究,发现其存在锯齿效应和误差累加现象。存在锯齿效应是因为邻域权重矩阵的计算中仅利用空间信息,而未考虑图像的特征信息。本文利用等照度线信息来构造邻域权重矩阵使得修复沿着等照度线的方向进行。误差累加现象是因为基于规范化卷积修复算法是一种贪婪的算法。修复过程中优先修复像素点的正确与否对后修复的像素点有较大的影响。本文利用当前待修复点到破损边界的距离自适应的选取窗口半径,通过增加修复时选取已知信息的比例来减小误差累加。实验结果表明本文方法能较好的保持结构和纹理信息。基于整体变分的图像修复算法是通过迭代逐步将破损区域的邻域信息扩散到破损区域内部,从而完成修复过程。该算法对参数的选取较敏感,且收敛速度较慢。本文设计一种基于整体变分的自适应图像修复算法,通过根据待修复邻域的信息自适应的选取参数的值,在保证修复效果的前提下提高了收敛速度。同时在对整体变分图像修复算法的研究过程中,发现该算法具有平滑效应。本文利用其平滑效应对基于规范化卷积算法的修复效果进行修正,从而保证边界线的平滑性,视觉效果较好。最后,本文将研究结果应用于可恢复水印中。针对可恢复水印中采用不同的分块大小和篡改比例情况下的同步篡改块进行修复。实验验证分析可知图像修复技术能有效解决可恢复水印中的篡改恢复。