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数字水印在多媒体信息安全和版权保护方面有着重要的意义，由于大多自然图像为彩色图像，且彩色图像与灰度图像相比有更大的信息表示的自由度，能提供更大的水印嵌入容量。因此，近几年来，彩色图像水印引起越来越多的研究人员的关注。 基于四元数理论的彩色图像水印技术，把彩色图像的三个分量始终当作一个整体进行处理，优势在于充分考虑到不同颜色分量之间的光谱联系。与单颜色通道的彩色图像水印相比，把水印嵌入所带来的误差扩散到载体图像的各个颜色分量之中，在保证水印不可见的同时扩大水印嵌入的容量。本文从四元数傅里叶变换域水印出发，提出了两种鲁棒性彩色图像水印算法。一种是基于广义的四元数傅里叶变换—分数四元数傅里叶变换的彩色图像水印算法，一种是基于对数极坐标的四元数傅里叶变换—四元数傅里叶梅林变换的旋转、缩放和平移(RST)彩色图像水印算法。本文的主要工作如下: 首先，提出一种基于分数四元数傅里叶变换的彩色图像数字水印方案。与四元数傅里叶彩色图像水印相比，分数四元数傅里叶变换同时包含了空间域和频率域的特征，并且变换阶次可以作为密钥增加水印的安全性。而与分数傅里叶变换的灰度图像水印相比，扩充了水印嵌入的容量。为了保证在不丢失水印信息的情况下水印嵌入端输出仍可用彩色图像存储，本文推导出分数四元数傅里叶变换的共轭对称性。实验结果表明，该水印算法具有较好的抗压缩性能，对低通滤波、加椒盐噪声和高斯噪声等攻击具有良好的鲁棒性。 其次，提出一种基于四元数傅里叶梅林变换的RST不变彩色图像水印算法。该算法与四元数傅里叶彩色图像水印相比，可以实现抗RST攻击，大大提升了水印算法的鲁棒性。本文通过原理分析和仿真实验发现，四元数傅里叶梅林变换的幅度谱与分通道傅里叶梅林变换的幅度谱相比信息更加丰富。因此，该算法与傅里叶梅林变换的灰度图像水印相比，有更大的水印嵌入容量。