目前,人们不但可以通过互联网和CD-ROM方便快捷地获得多媒体信息,还可以得到与原始数据完全相同的复制品,由此引发的盗版问题和版权纷争已成为日益严重的社会问题。数字水印技术作为解决这类问题的一种潜在的有效技术,正受到国内外学者的广泛关注。由于图像信息在多媒体信息中的广泛性和重要地位,以及其研究过程所具有的代表性,因此这里主要以数字图像水印为研究对象。数字水印作为版权保护的手段,必然会受到各种形式的攻击,因此用于版权保护的数字水印应该具有鲁棒性。然而在抗几何攻击方面,目前仍然没有令人十分满意的水印方案面世,尤其在盲水印应用中。在目前已经提出的抗几何攻击的盲水印方案中,第二代水印,即基于图像内容的局部水印方案,有望能解决鲁棒盲水印中的抗几何攻击难题。基于内容的局部水印方案的基本思想是:利用图像中稳定的特征点标识水印嵌入的位置,并在与每个特征点对应的局部区域中独立地嵌入水印,从而当只有部分图像时,仍能通过这些特征点来定位和检测水印,因而可有效地抵抗裁剪攻击。基于局部内容的局部水印(也称为基于特征的局部水印),按逻辑可划分为三个模块:特征点的检测、用于水印嵌入和水印检测的局部区域的构造和各个局部区域的水印的嵌入和检测。整个水印系统的鲁棒性与特征点的鲁棒性、基于特征点构造的局部区域的稳定性以及局部区域上的水印算法的鲁棒性密切相关,缺一不可。因此,分别针对这三个功能模块展开深入研究。目前已有的基于特征的水印算法都是直接将模式识别领域中的特征用来同步水印。但是由于水印应用和模式识别领域的需求不一致,模式识别领域中的特征并不一定适用于水印应用。因此,提出了一种基于圆盘平均亮度适用于水印应用的旋转缩放不变特征(Disk Based Rotation and Scale Invariant Feature,简称为DRSIF)的提取算法。对于图像上的每一点,以该点为圆心构造一个内环半径呈等比数列变化、且内外环半径比固定的同心圆环序列,计算各个圆环的内外环的绝对平均亮度差,并将内外环的绝对平均亮度差的最大值(且为极大值)作为该点的响应值,将内外环的绝对平均亮度差取得最大值(且为极大值)、且最靠近圆心的圆环的内环半径作为该点的特征半径。检测图像上响应值取得局部极值的点以作为DRSIF点。从理论角度分析DRSIF提取算法的时间复杂度,从实验角度验证DRSIF点的鲁棒性,并与模式识别领域中最具代表性的两种尺度不变特征点进行比较。实验表明,DRSIF点对于水印应用中的常见攻击具有鲁棒性,因此适用于水印应用中。特征点对于几何的协变性并不能保证剖分得到的局部区域也具有几何协变性。基于特征点构造的局部区域的几何协变性还依赖于具体的剖分方式,即局部区域的构造方式。分别详细阐述了如何基于DRSIF点来构造局部水印嵌入区域和检测区域。基于原始图象上的DRSIF点构造出圆形区域,并从中选择熵值比较大、鲁棒的、且互不交叠的区域作为水印嵌入区域。基于待检测图象上的DRSIF点构造出圆形区域,并从中选择熵值比较大的区域作为候选水印检测区域。嵌入的水印以及图像所遭受的失真都可能使得图像的内容发生轻微的变化,因此待测图像上水印嵌入区域的构造过程很难准确再现。提出了分区策略来提高水印检测过程中水印嵌入区域的命中率,以加快检测到嵌有水印区域的速度。通过实验验证了基于DRSIF点构造的水印嵌入区域的鲁棒性和水印检测区域构造过程中分区策略的有效性。在前面的研究基础上,提出了两套完整的基于DRSIF点的局部水印方案:1)基于DRSIF点的空域局部水印方案;2)基于DRSIF点和不变域的局部水印方案。第一个方案中,利用区域的矩计算水印嵌入区域的特征角度来反映图像的旋转角度,以使得区域具有旋转不变性。第二个方案将水印重复地嵌入到各个水印嵌入区域的旋转缩放(简称RS)不变域中,通过将几何不变域与局部水印思想相结合,互补长短,不仅可以抵抗全局RST攻击,还可以抵抗裁剪等局部几何攻击。通过实验验证了这两套方案的鲁棒性。且与同类算法相比,提出的两套方案的性能优于同类算法。提出的两套局部水印方案相比,变换域局部水印方案的鲁棒性比空域局部水印方案略差,这是由于前者对于特征点的精确再现要求比后者高得多。另外,前者的水印嵌入容量比后者小得多。因此,必须要权衡鲁棒性和水印容量,结合具体的应用需求,选取适当的局部水印嵌入和检测算法。