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用于数字媒体版权保护的数字水印技术得到了学术界的广泛关注。通常来说，水印嵌入过程会给载体媒体带来不可恢复的失真。虽然说这些失真在大多数情况下是非常细微且不可察觉的，但是对于一些高保真应用环境来说，即使这种程度的失真仍然不可接受。比如说医学图像中的失真可能导致医生做出错误的判断。因此，有些学者提出了可逆水印(reversible watermarking)技术，也称之为无损水印或可擦除水印。可逆水印的优点是可以在提取水印的同时擦除水印信息，完整地恢复出载体媒体信息。本文的研究重点为提高可逆水印算法嵌入率的同时保持载体媒体具有较高的质量。本文的主要贡献包括：
1.提出了一种广义整数变换方法。该方法的优点包括以下三个方面。第一，我们提出了一种更为普适的整数变换形式。这种新的整数变换可以适用于任意大小的像素块，并且可以带来更小的嵌入失真。第二，我们建立了一个与嵌入量相关的位置图。在绝大多数情况下，我们的位置图具有非常小的尺寸。另外，通过分析整数变换公式，我们的方法可以优先在带来较小失真的像素块中嵌入水印。
2.提出了基于混合预测的直方图平移可逆水印算法。混合预测算法通过结合局部预测与全局预测更好地利用了图像中像素的相关性，从而可以提高预测误差直方图的峰值。另外，我们提出了用于估计预测效果的公式，从而可以在嵌入过程中引入预排序思想。最后，通过生成更适合平移的直方图和产生更小尺寸的位置图保证我们的方案具有更好的嵌入效果。
3.提出了基于预选择策略的图像可逆水印算法。该方法通过以下三点改进了传统直方图平移方案。第一：引入了新的更加有效的预测算法用于提高预测效率，从而可以提高预测误差直方图的峰值。第二：设计了一种预选择的策略。该策略通过分析预测算法的效率，在构造预测误差直方图时，把可能具有更大值的预测误差剔除出去，因此产生的直方图具有更为尖锐的形状，更加适合于直方图平移。另外，为了降低计算合适阈值的时间复杂度，我们设计了一种基于性价比的阈值选择方案。
4.提出了适用于高保真环境下的可逆水印方案。针对高保真应用环境下的对于图像质量的特殊要求，我们提出了一种适用于高保真环境下的可逆水印方案。该方案可以保证对于每个像素点的失真最大为1，同时可以保证嵌入过程需要修改的像素个数小于限定值。除此之外，我们也讨论了该方案与不同的技术相结合的改进策略。
5.提出了视频压缩域下的可见可逆水印方案。该方案中，为了保证嵌入水印后用户对于载体视频的主观感受，我们引入敏感度模型(Saliency Map)作为计算嵌入强度的依据。另外，基于我们提出的可逆嵌入方案，有权限的用户可以完整地恢复出载体视频数据。该方法相比于传统空域嵌入方法，可以把时间复杂度降低99％以上，同时保持较好的嵌入效果。另外，通过把残差信息可逆地嵌入到色差系数中，我们可以在没有原始载体和水印图像的情况下，完整地恢复出载体数据。