随着信息安全技术的快速发展,人们对多媒体版权的安全问题越来越重视。数字水印技术能够在不影响原始数据正常使用的前提下,通过某种算法在原始数据中嵌入一些有用信息,并且需要时提取出来,以证明原始数据的真实性和完整性,保护版权所有者的合法利益。目前对数字水印技术的研究大多集中在水印的嵌入和提取算法上,忽视了水印预处理对数字水印系统的重要性。与数字水印思想不同,压缩感知理论通过将信号的采样和压缩合二为一,来实现信号的采集和加密一步完成,因此成为了信息安全领域的研究热点。本文利用水印图像本身的特性,将压缩感知理论和数字水印技术结合起来,重点研究了压缩感知测量矩阵的构造和数字水印的预处理部分。首先分析了现有的水印预处理算法。将其分为四类,分别基于像素置乱、加密算法、编码和混合算法。基于Arnold变换的算法是典型的像素置乱算法,基于压缩感知和m序列的水印预处理过程可视为对原始水印的加密,因此归类为基于加密的水印预处理算法。其次,证明了使用伪随机序列构造压缩感知测量矩阵的可行性。使用m序列和Gold序列构造压缩感知测量矩阵,经过近似QR分解优化后,分别对一维信号、灰度图像和二值图像进行仿真实验。实验结果证明了使用所构造的测量矩阵可较好地重构出原始信号。最后,介绍了三种不同的水印预处理方案。重点研究了基于Arnold变换、压缩感知和m序列的水印预处理方案,实验验证了三个方案的可行性,同时对比了这三种方案构造的数字水印系统抵抗JPEG压缩、椒盐噪声、剪切和中值滤波等攻击的鲁棒性。