数字水印是近年来兴起的国际前沿研究领域。对绝大多数水印应用，要求水印具有足够强的生命力使得水印可以承受各种信号处理操作，这方面的研究一直是水印技术的关键，具体可以概括为水印的鲁棒性研究和安全性研究，其共同目的是提高水印在不同条件下的生存能力，差别在于是否以允许公开检测为研究前提。本文工作围绕这两个问题展开。 对于水印安全性研究，由于假定公开检测而使防止水印不被非法删除或修改非常困难。结合对称水印和密码学中相关理论研究成果，本文提出了一种分层结构的非对称水印系统，将非对称水印系统面临的鲁棒和不可逆两个主要问题分别在系统的底层映射和上层映射中解决，水印最终结果由上层映射给出。通过引入非对称密码概念设计上层映射，使攻击者只能检测水印而无法修改水印。在底层映射中改进了Wong等人的SWE水印算法，通过沿宿主向量方向调制水印来获得更好的鲁棒性。为进一步提高可靠性，我们在水印嵌入之前对其进行汉明码编码。实验结果表明水印具有良好的鲁棒性、可靠性和不可见性，而上层映射的非对称性增强了水印的安全性。本文提出的水印系统能有效防止攻击者随意修改水印状态，具有非常积极的意义。 水印鲁棒性研究旨在提高水印抗非法删除的能力，是通过对攻击方法和对策的研究而发展的。本文结合近年来发展起来的分形IFS编码理论，提出了一种新的基于分形IFS编码的数字水印攻击算法，该算法比目前水印鲁棒性分析中常用的其他图像编码(如JPEG压缩)更能有效去除水印，给水印鲁棒性带来更大的挑战。我们通过分析和实验得出，水印嵌入对分形IFS编码过程中的Hausdorff测度具有很弱的影响。本文算法根据分形IFS理论在压缩映射和Hausdorff测度下寻找相似图像块代替含有特定水印信息的图像块，并通过在攻击过程中削弱水印的影响，使水印检测器在攻击后的水印图像中检测到的水印相关度输出非常低。我们在不同类型的图像上进行了实验，结果表明攻击对小波域和DCT域的鲁棒水印算法都能有效降低其水印相关度检测输出。分析了攻击对图像质量下降的影响并进行了改进。实验还表明，本文所述方法能够结合其他信号处理操作获得更好的攻击效果。这一工作将为水印算法的鲁棒性分析提供新的评价指标，同时可促进对水印攻击算法的进一步研究。