数码相机、智能手机等各种成像设备的发展,人们可以简单、便捷地获取数字图像。随着计算机技术和图像处理的发展,数字图像应用在各个领域,在日常生活中发挥着不可或缺的作用。不过,图像处理软件也为攻击者非法编辑、修饰、甚至伪造数字图像提供了便利。因此,数字图像的真实性和完整性认证已成为信息安全领域的一个重要研究分支。论文的目标是利用信息隐藏和密码学的基础理论,开展具有篡改定位和篡改恢复能力的数字图像自恢复水印算法研究。自恢复水印利用嵌入在图像内容中的水印信息定位数字图像中被篡改的区域,而且还能利用从为未篡改区域提取的水印信息,近似恢复被篡改区域的图像内容。在总结与分析现有自恢复水印最新研究进展的基础上,论文结合不同应用场景,以自然图像和文本图像为研究对象,展开数字图像自恢复水印算法研究,研究成果主要包括以下三方面。首先,提出了一种具有高定位精度的自恢复图像水印算法。水印生成时,利用散列函数为每个4×4块生成认证水印的同时,基于离散余弦变换(DCT)为每个2×2块生成变容量恢复水印,对纹理和平滑块分配不同比特长度的恢复水印,以缓解水印容量与恢复质量之间的矛盾。水印嵌入时,将认证水印嵌入块自身而基于密钥将恢复水印嵌入在其它突袭那个块中。认证时,基于认证和恢复水印的多阶段邻居检测策略定位图像被篡改的图像块。分别以自然图像和文本图像为测试对象,仿真分析了算法的编码效率、水印容量、篡改检测与恢复等性能。仿真结果表明,该方案具有较好的不可见性和较低的时间复杂度,在各种恶意攻击(包括一般篡改,拼贴篡改,仅内容篡改和混合篡改等)下,具有优于同类算法的篡改检测和篡改恢复性能。第二,论文提出了一种基于块截断编码(BTC)和量子混沌映射的自恢复脆弱图像水印方案。该算法首先对2×2图像块进行截断编码并生成1比特认证数据,然后根据截断码编码判定块类型并分别生成不同码长的恢复水印数据,进一步提高了恢复水印的编码效率。同时,量子混沌映射用于生成恢复水印嵌入位置和扩大密钥空间,以改善小密钥空间和低安全性等水印的缺点。实验仿真结果表明,基于BTC的恢复水印生成算法的编码效率优于同类文献算法,使得水印图像中引入失真更少,且提供了较好的恢复图像质量。此外,基于量子混沌映射的水印嵌入位置生成方法在不同攻击下实现了更高的安全性,密钥空间大。在第三种方案中,提出了一种截断编码(BTC)与离散余弦变换(DCT)相结合的可变编码自恢复脆弱水印方案。恢复水印是通过根据BTC向平滑块分配更少的位和根据DCT向粗糙块分配更多位来减少水印容量来生成的。恢复水印随机嵌入在基于密钥的映射块中。利用位置像素生成认证水印并将其嵌入原始块中以改善篡改检测的性能。將恢復浮水印和身份驗證浮水印相結合,準確改進當地語系化。仿真结果表明,该方案对自然图像和文本图像具有较高的隐蔽性和较好的恢复质量。