近年来,数字图像、视频、音频等数字多媒体得到了广泛的应用,而多媒体内容很容易被简单易用的多媒体编辑软件篡改,如何确保数字多媒体内容的安全受到广大学者的关注。数字多媒体取证技术是信息安全学科的一个分支,主要用于对数字内容的真实性、完整性进行鉴别以及版权保护。数字多媒体取证技术主要包括主动取证技术和被动取证技术,主动取证技术以数字水印和鲁棒哈希为典型代表；被动取证技术也称为盲取证技术,是指并不依赖于任何原始数字媒体内容或先验知识来鉴别图像。本文研究了数字彩色图像取证的基本理论与方法,采用四元数来描述彩色图像,利用四元数傅里叶变换,四元数Zernike矩,对数极坐标映射,不变特征关键点、复制-移动篡改伪造检测模型、KD树等技术提出了多种数字图像取证方法,应用于版权认证,图像内容认证,篡改检测与定位,以及复制-移动伪造检测。主要的研究工作归纳如下：首先,提出了一种基于四元数傅里叶变换与改进的均匀对数极坐标映射的数字水印版权认证方法。现有鲁棒的抵抗几何攻击的数字水印技术主要应用于灰度图像,而鲁棒的抵抗几何攻击的彩色图像水印研究则相对较少。由于傅里叶变换与对数极坐标的组合可以使图像在空域的旋转与缩放简化为频域的平移,而四元数傅里叶变换与对数极坐标具有同样类似的性质,因此本文利用这一性质应用于彩色图像鲁棒水印；其次,针对数字图像水印经历分数角度的图像旋转导致不能正确提取水印的问题,提出了一种高精度的水印同步方法。首先一个有意义的二值图像水印采用量化调制方法嵌入四元数傅里叶变换的实部,然后一个同步跟踪水印通过扩频水印方法嵌入经均匀对数极坐标映射后的四元数傅里叶变换系数幅值。第一个水印的目的是用来进行版权认证,后一个用于估计图像的几何失真参数如旋转、缩放和平移,并通过反转相应的几何变换提取正确的水印。此外,所提方法测试了整体嵌入水印与分块嵌入水印这两种方式,结果表明采用前者嵌入方式获得了较好的鲁棒性。所提方法也对比了现有的一些方法,实验结果表明在抵抗常见图像处理操作与几何攻击方面,所提方法显著提高了版权认证的性能。其次,研究了基于四元数傅里叶变换与对数极坐标的鲁棒图像哈希认证方法。现有鲁棒图像哈希技术把彩色图像转换为灰度图像或者同时处理彩色图像的三个通道,这导致彩色图像的色度信息丢失或生成的哈希长度较长的问题,而通过使用四元数傅里叶变换能够同时克服这两个问题。所提方法所使用的特征主要取决于两个方面：经对数极坐标变换后的第二图像和对第二图像执行四元数傅里叶变换后使用的低频系数幅值。所提方法采用低频系数幅值的相关性生成中间哈希,并利用密钥对中间哈希进行置乱得到最终的图像哈希。实验使用ROC曲线确定最优参数并现有方法进行了对比,结果表明所提方法生成的图像哈希具有长度短,鲁棒的抵抗图像保留内容操作、大角度的图像旋转操作以及对小区域篡改敏感的特点。然后,提出了一种基于四元数Zernike矩和SIFT特征的图像哈希篡改检测定位方法。所提方法通过提取四元数Zernike矩作为图像的全局特征用于图像认证,而基于SIFT的关键点特征用于确定篡改位置与篡改类别。所提方法克服了传统哈希方法导致生成哈希长度较长以及丢失色度信息的问题,不仅能定位篡改区域,而且能鉴别图像篡改的类型包括对象插入、删除、置换、复制-移动以及剪切-粘贴等操作。实验结果表明所提方法对大多数的图像常见处理操作以及大角度的旋转等操作鲁棒,能准确的定位篡改位置,正确的鉴别篡改类型。也对比现有的图像哈希方法,结果表明所提方法优于其它方法。最后,提出了一种基于金字塔模型的图像复制-粘贴篡改盲取证方法。针对现有的基于分块划分进行复制-移动伪造检测方法中不能处理复制-缩放-粘贴篡改问题,提出了一种基于金字塔模型的复制-缩放-粘贴(CSM)图像篡改检测方法。首先,将一幅测试图像缩放成不同尺度的降采样子图像,采用非均匀采样选择子图像,并建立金字塔篡改伪造检测模型；然后,对模型中每一层子图像进行重叠分块,提取该模型所有图像子块的Zernike矩特征；最后,模型中每一层的所有块特征分别与底层特征建立KD树,搜索图像块的所有近似匹配对,并从匹配对中寻找CSM篡改操作的伪造痕迹(平移向量),以便于确定篡改区域。实验结果表明,与现有的图像篡改检测方法相比,所提方法获得了更好的查准率和查全率。针对现有数字图像取证方法中的不足,本文提出了几种数字图像取证方法包括主动取证和被动取证方法,并获得了较好的性能。然而随着操作简单而老练的图像编辑处理软件以及反取证技术的发展,使得图像篡改检测的场景更加复杂和更加困难,进一步完善和提高数字图像取证技术是一项具有挑战性的任务。