随着数字技术的高速发展,二维码在人们的日常生活中随处可见。二维码技术被广泛的应用在商品安全、移动电子商务等领域。但由于二维码结构简单,制作难度极低,便给了许多不法分子可乘之机。在商品安全中,二维码作为防伪标示粘贴在商品包装表面,不法分子可以轻易的对其进行复制并印在假冒伪劣商品上。加之目前不法分子的手段层出不穷,防伪技术的发展依然存在着巨大的挑战。本文正是在这种背景下,研究设计了一种防复制的二维码以及一个与移动成像设备相关联的两级认证方案,主要进行的工作内容包括:1)在前人所提出的二维码信道模型概念上进行了拓展,建立了打印-拍摄信道(简称PC信道)和打印-扫描-打印-拍摄信道(简称PSPC信道)。本文所提出的二维码防伪认证方案主要是基于这两条信道,分析二维码图像频域与时域的结构异同点,从而达到防伪认证的目的;2)为了更好的分析上述的二维码结构异同点,本文设计了一种利用信道模型特点生成的灰度二维码。与常规的灰度二维码略有不同,该二维码的灰度块部分经过了半色调技术的处理,形成了具有规律性排列的点阵区域,这种区域中的点阵是本文研究内容的核心部分;3)本文分别分析了上述二维码在频域和时域的特征。该二维码的频谱图由具有规律性的冲激点组成,我们通过分析这些冲激点的位置数量等信息,构成了二维码频域特征;在时域中,我们基于标准局部二值化模式(LBP算子),设计了一种面向半色调单元的定制LBP算子,然后以该定制LBP算子所提取的特征作为二维码时域特征。最终,我们通过级联的方式融合了上述两组特征,形成了一种高效的二维码认证方案;4)为了证实该方案的实用性,本文共建立了5个二维码数据库,分别为:由完全不同的设备(打印机、扫描仪、手机相机)生成的标准灰度二维码(数据库一、数据库二);包含两种不同尺寸灰度二维码(数据库三);带有图像内容的灰度二维码(数据库四)以及通过更高级的攻击手段伪造的灰度二维码(数据库五)。所有数据库中的二维码数量均满足本文的实验需求。通过对比现有的基于纹理描述算子提取特征的方法和基于深度学习网络提取特征的方法,最终结果显示我们的认证方案在多种条件下拥有更高的准确率。更重要的是,本文所提出的方案在测试跨数据库,跨尺寸,跨图像样式以及应对高级攻击手段上依然实用有效;5)本文还做了一个扩展性的实验,对文档防复制问题进行了研究。以证书为例,我们通过提取证书扫描件上的图像频域信息,基于二维码防伪认证方案中的思想对频域特征做了修改,使其符合证书扫描图像的特点。最后通过实验证明,我们在频域上提取的特征在文档防伪中同样适用。