随着人们对于图像视频的立体感、真实感等感观体验要求的不断提升,自由视点视频技术应运而生。自由视点视频技术允许用户在一定的范围内选任意择视角观看视频,具有良好的立体感与交互感。作为自由视点视频的一个关键的技术,虚拟视点绘制技术可以产生新视点下的内容信息,根据人眼的双目视觉原理,通过计算不同视点下内容的视差信息就可以得到物体的深度信息,使得显示过程中可以呈现出立体效果。基于深度图绘制(Depth Image-based Rendering,DIBR)是一种典型的虚拟视点绘制技术,该技术具有输入数据源简单、带宽增加量低、绘制速度快、图像质量高以及用户交互性强等诸多优势,受到了学术界和产业界广泛关注,取得了飞速的发展。但是,基于深度图绘制的3D图像(视频)在传输及应用过程中会遇到非法拷贝、分发以及内容的真实性与完整性认证等多媒体安全问题。本文主要分析了基于深度图绘制的3D图像在实际应用过程中的特点及其面临的安全问题,结合对传统数字图像认证技术的研究,提出基于深度图绘制的3D图像鲁棒水印技术与鲁棒哈希技术,旨在通过这两种技术来实现DIBR 3D图像的认证,从而达到对DIBR 3D图像的版权保护以及内容保护的目的。本文创新点主要包括以下几点:(1)针对DIBR 3D图像水印对于鲁棒性的特殊要求,提出了两种基于变换域的DIBR 3D图像水印算法,分别采用扩频技术与小波系数量化的方法在中间图像中嵌入水印信息,能够在中间图像及虚拟绘制产生的图像中实现水印信息的盲提取。实验结果表明,本文算法对典型的信号失真攻击具有良好的鲁棒性,同时对绘制过程的基线调整以及深度图预处理等操作具有鲁棒性。(2)针对现有DIBR 3D图像水印算法对于几何攻击鲁棒性不高的问题,提出了基于图像灰度直方图几何不变性的DIBR 3D图像水印算法。实验结果表明,本文算法对绘制过程的基线调整以及深度图预处理等操作具有鲁棒性,由于利用了图像灰度直方图良好的几何不变性的特点,算法对典型的几何失真攻击具有良好的鲁棒性。(3)针对DIBR 3D图像鲁棒哈希对感知鲁棒性的特殊要求,提出了基于近似平移不变性的DIBR 3D图像的鲁棒哈希算法。实验结果表明,本文算法有效解决了传统哈希算法用于DIBR 3D图像认证时识别率不高的问题,同时对于典型的内容保持操作具有鲁棒性;由于利用了图像灰度直方图良好的几何不变性的特点,该算法对于典型的几何失真攻击具有良好的鲁棒性;同时,结合双树复小波变换(DT-CWT)的近似平移不变性这一特点,我们提取不同灰度级下的DT-CWT系数作为图像的局部描述特征,使得哈希算法对于局部篡改具有一定的敏感性。(4)针对DIBR 3D图像的特殊应用场景,提出了一种基于虚拟图像对特征匹配的DIBR 3D图像哈希认证模型,并设了基于深度信息估计结合局部特征点的DIBR 3D图像鲁棒哈希算法。在DIBR绘制过程中,生成的左右眼虚拟图像对中匹配的特征点所对应的深度信息是保持不变的,利用匹配到的特征点的深度信息,将具有不同深度信息的特征点进行分组,通过对每个分组内的特征点进行特征编码,生成图像的最终哈希值。实验结果表明,本文算法对JPEG压缩、噪声添加、模糊及伽马校正等典型的信号失真攻击具有良好的鲁棒性,同时具有一定的图像局部篡改的检测能力。