现代工业产品的三维模型在计算机辅助设计与工程中起着重要的作用,因此三维模型的版权保护具有重要的意义。数字水印是一种被广泛认可且有效的版权保护技术,通过将水印信息嵌入到原始载体中从而达到版权保护目的。与二维图像相比,三维模型的表示方式较为复杂,不仅包含数据信息,还包括拓扑结构,且三维模型的表达具有不唯一性。由于三维模型表示方式的复杂以及攻击的多样性,大幅增加了三维模型数字水印的难度和深度。本文从版权保护、内容认证和提高水印容量的角度出发,对现有的三维模型数字水印算法进行总结与分析,提出了改进方案,主要工作有以下两个方面:一、针对已有算法中水印容量偏低的问题,提出了一种基于整数优化的大容量三维网格模型数字水印算法。由于三维模型缺乏参数化标准,而不能直接修改它的频域系数来实现水印的嵌入,限制了算法的鲁棒性。因此,本文首先将原始水印信息嵌入到载体图像的离散傅里叶变换域系数中,利用它的加法不变性,将水印信息加入到三维模型的顶点数据,从而提高水印鲁棒性;其次,对三维网格模型进行球坐标变换,并对坐标分量之间的距离进行排序,选择距离稀疏的顶点作为嵌入顶点;最后,利用整数优化策略筛选出顶点的最佳嵌入位置进行水印嵌入,进而降低水印嵌入后对坐标分量排序的影响。其中,整数优化策略是使嵌入水印后的三维模型扰动最小化。该算法支持大容量的水印信息嵌入,并具有良好的透明性,同时对顶点重排序、平移、缩放和噪声攻击具有较好的鲁棒性。二、为了实现版权保护和内容认证,提出了一种基于分组策略和邻域关系定位的三维网格模型双重水印算法。该算法通过先嵌入鲁棒水印和后嵌入脆弱水印达到对三维模型进行版权保护和内容认证的作用。鲁棒水印利用三维模型顶点的分布特性对顶点进行分组来嵌入水印信息,脆弱水印则通过调节模型顶点和一环邻域之间的几何关系来嵌入水印。其中,利用双目标优化模型进行双重水印耦合处理,来解决鲁棒水印和脆弱水印相互干扰的问题。实验证明该算法中的鲁棒水印与脆弱水印互不干扰,并且鲁棒水印能抵抗噪声和简化等常见攻击,脆弱水印具有篡改定位功能。