数字图像作为多媒体信息的重要组成部分,在当今时代中有着广阔的应用。随着智能手机的普及和移动互联网的发展,数字图像的数量呈爆炸式增长,在人们的生活中几乎无处不在。数字图像作为一种数字资产,自身蕴含着经济价值,但是随着技术的进步,针对图像的盗取或破坏变得越来越简单。数字图像水印作为一种将信息嵌入到图像中的技术,是保护图像版权或完整性的一种有效手段。在当前环境下,针对图像的攻击手段花样繁多,一些数字图像水印方法面临着失效的风险,因此设计新型的鲁棒性数字图像水印方法就有着特殊的现实意义。在本文中,作者主要针对数字图像的鲁棒性水印技术进行了研究,针对现阶段常见的攻击形式设计了多种水印方法。本研究涵盖了空域数字图像水印方法、变换域数字图像水印方法和压缩域数字图像水印方法,涉及了盲提取水印方法和非盲提取水印方法,也涉及了可逆无损水印方法和有损水印方法,创新内容主要分为4部分,分别是:(1)针对电子商务网站中常见的商品图盗取问题进行了研究与分析,为了应对当前环境中常见的攻击方法,如图片拼贴、抠图、旋转缩放、截取等,提出了一种联合解决方案。在当前这些常见的攻击下,载体图像的尺寸不仅发生变化,连图像的部分内容也会被篡改。因此常见的水印方法可能会在这类攻击下失效。针对这种情况,作者设计了一种噪声模板水印和基于整数小波变换(Integer Wavelet Transform,IWT)与离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)水印的联合方案。噪声模板水印具有强鲁棒性和不错的不可感知性,并且可以求出当前图像的旋转和缩放系数,但是该方法无法自由定制嵌入的水印信息;基于IWT-DCT的水印方法可以自由定制嵌入的水印信息,也可以抵抗剪切和平移攻击,但是无法应对几何攻击。因此两种水印方法的优势和劣势得到了互补,整体方案的鲁棒性得到了提升。经过实验仿真发现,该方案能够在图像遭受到上述攻击后进行水印信息的检测和提取。(2)针对块截断编码(Block Truncation Coding,BTC)压缩域的图像可能遭受篡改攻击及水印信息不安全的问题,设计了一种用于图像BTC压缩域的可逆水印方案。该方案在水印嵌入时使用了一种改进的直方图移位方法,该方法不仅具有较好的不可感知性,而且还是一种可逆的水印方法,可以在水印提取之后将图像恢复到未嵌入水印时的状态。经过改进,该方案拥有较高的水印嵌入容量,同时在嵌入的过程中引入了可视密码技术,使水印的安全性得到了提升。可视密码技术可以将水印信息拆分成多个不同的透明片信息,只有将足够数量的透明片叠加在一起时,才可以恢复原始的水印信息,因此该方案可以提升水印信息的安全性。该方案针对BTC数据格式的图像篡改等攻击具有一定的鲁棒性。(3)针对移动互联网应用中常见的图像压缩、缩放等攻击,提出了一种基于直方图的图像低频特征构建的水印方法。传统的水印方案有可能会在该类攻击下失效。原始的直方图相邻组距调整方法具有较好的不可感知性和鲁棒性,但是嵌入容量低,因此本章提出了一种改进的直方图嵌入方法,提升了水印的嵌入容量。此外,为了提升鲁棒性,作者提出了一种低频特征构建方案。作者设计了一种权重计算方法,通过计算不同像素位置的权重,可以找到空域中适合修改的像素及位置,使得修改过后的图像呈现出平滑的特性,该过程加强了图像的低频特征。通过在空域中主动的构建低频特征,可以提升一定的鲁棒性,同时提升了水印的不可感知性。在本部分中,作者通过采用不同的直方图相邻组距频数调整策略,设计了一种非盲提取方案和一种盲提取方案,以便应对不同的实际应用场景,其中非盲提取方案具有较高的鲁棒性,盲提取方案的鲁棒性弱于非盲提取方案。(4)针对矢量量化压缩域图像可能会受到的微角度旋转,缩放,噪声等攻击,作者设计了 一种基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)的快速高质量码书设计方案,并且利用生成的码书对矢量量化压缩域图像进行水印嵌入。使用质量较差的码书用于水印嵌入会导致鲁棒性下降。因此本部分着重研究了矢量量化中码书的设计,提升了码书的质量,并且降低了码书的生成时间。作者提出的快速高质量码书生成方法引入了池化过程,粒子群优化,反向投射和K-means,其中池化过程用于减少粒子群优化搜索的内容,PSO过程用于产生粗粒度的聚类中心结果,随后使用反向投射过程将搜索空间从池化特征图转移到原始图像,最后使用K-means过程进行精细搜索。由于采用了高效高质量的码书,水印的嵌入质量得到了提升,相比于使用普通码书的水印方法,作者提出的水印方法鲁棒性更好。快速的码书生成过程使得本方案具有更加广阔的应用空间。