近年来,随着商品经济的快速发展,以及人们对产权维护、正品保障需求的显著提高,半色调信息防伪方案以其成本低廉、操作简单、不占空间等优点得到了高速的发展及广泛的应用。本文以半色调图像为主要研究对象,通过研究基于网点形状的半色调信息隐藏算法及基于抗打印-扫描半色调水印的防伪方案,分析防伪信息在半色调图像中的隐藏性能及提取效果,并对不同防伪方案进行优化。研究内容主要包括以下方面:针对基于网点形状的半色调信息隐藏方案,探究在保证隐藏图文信息人眼不可感知的前提下,不同形状网点组合的最佳匹配规律。将常用于印刷生产的圆形、方形、菱形网点进行组合,得到不同的匹配方案。对隐藏信息二值化处理生成用于控制加网的调制信号,图像半色调处理过程中,利用调控信号实现载体图像的分形状加网。隐藏信息部分采用一种网形加网,原图文部分采用另一种网点形态,从而达到信息隐藏的效果。提取时,利用网点模板筛选出隐藏信息网点位置,重新构成隐藏信息。主客观评价结果表明,圆形-菱形网点组合加网生成的图像与原图最为相似,隐蔽性与提取性优越。研究结合微结构艺术网点的半色调信息隐藏方法的双重性防伪性,通过设计微观艺术H形及圆形网点阈值矩阵;将隐藏信息混沌置乱加密并对加密后的信息预处理生成加网调控信号,实现载体图像分区域分形状加网,最终得到既含有微观艺术网点又有防伪信息的半色调图像。利用圆形网点模板获取置乱的隐藏信息,反置乱后得到原始隐藏信息。研究结果表明,加网图像放大处理后,规定区域的H型艺术网点清晰可见,印品一重防伪认证有效。半色调图像与载体图像相差较小,防伪信息隐蔽性强;且提取的隐藏信息FSIM值均超过0.9,提取效果优越,达到二次防伪目的。针对基于抗打印-扫描水印防伪算法,探究纸张的表面性能对水印防伪信息提取的影响。测试7种常用打印纸的粗糙度、白度、不透明度、定量、光泽度,并对水印进行打印输出及扫描提取。选用归一化相关系数(NC)作为水印提取质量的表征参数,结合相关性统计分析理论,评价硬拷贝输出下水印的提取质量与纸张参数内在关联。结果表明,不同纸张的水印提取质量有差异,在扫描分辨率为600dpi时,纸张白度、粗糙度及平滑度与NC值的相关性均大于0.8,光泽度相关性数值略大于0.6,不透明度数值小于0.4,说明前三个影响因素与水印提取质量有极强的相关性,光泽度的影响性一般,不透明度的影响较小。在剖析纸张对半色调水印提取的影响后,为平衡水印鲁棒性与不可见性之间的冲突,优化水印在半色调处理及扫描提取过程中抗攻击性能,提出了一种基于图像特征的抗打印-扫描双变换域水印算法。通过小波系数分析法提取载体图像纹理特征,与原始水印图像结合生成重构水印。对RGB载体图像的三个颜色分量实施小波变换,截取每个分量的低频部分组成纯四元数矩阵;将重构水印代替四元数实部区中频系数,经过逆四元数变换和小波重构实现水印的嵌入与提取。实验结果表明,本研究算法能有效抵抗常规图像处理攻击,鲁棒性较强且打印扫描后载体图像仍具备较好的水印可提取性。