随着网络多媒体技术的快速发展,以信息隐藏和数字水印技术为基础的信息安全技术研究已成为当前的研究热点。在现代多媒体信息中,三维图像信息占有越来越重要的地位,然而,其版权保护的方法却远不如图像、音频和文本等媒体数据成熟。目前三维数字水印算法的研究很少,围绕3D网格数字水印,还有一系列问题需要进行深入研究,如使算法能够对抗更多种类的攻击以提高算法的适用范围,以及在三维模型中嵌入图像水印信息也是一个重要研究发展方向等。针对上述两个方面的需求,本文在研究二维图像数字水印和当前主流的三维数字水印算法的基础上,首先改进了一种基于三维网格的对抗更多种类攻击的三维模型数字水印算法;本论文重点研究设计了一种基于三维模型的灰度图像盲水印算法,并完成了相应的仿真实现。论文的主要研究内容如下:(1)在系统研究现有三维数字水印算法的基础上,改进了一种基于三维网格的三维模型数字水印算法,理论和实验证明该算法在对抗简化攻击和剪切攻击很好的鲁棒性,使得本文的算法比原算法有更广的适用性。(2)目前三维图像的盲数字水印算法研究甚少,盲数字水印算法对数字水印的实用化有很重要的意义,因此,本文从理论上研究提出一种基于三维模型的二维灰度图像盲水印算法,并通过实验证明该算法的可行性和有效性。(3)为了提高水印算法的安全性,提出了一种随机数变换置乱算法,并通过实验证明本文置乱算法能提高本文水印算法的安全性以及鲁棒性。(4)对三维图像的.x文件进行了拓展,使三维图像的材料索引值与其灰度值一一对应,从而能够通过操作索引值来控制三维模型的灰度值,实现了在三维模型中嵌入二维灰度图像。(5)针对旋转和平移、简化和剪切两类不同的攻击方式坐标变化的特点,提出了两种不同水印提取方式,对攻击过程中绝对坐标不发生改变的攻击使用原始坐标匹配,对攻击过程中相对坐标不发生改变的攻击使用球形坐标匹配。实验证明,该算法在对抗旋转、平移、简化和剪切四种攻击时都有很好的鲁棒性。