[发明专利]基于红外焦平面探测器盲元分布的密钥生成方法

说明书

本发明涉及基于红外焦平面探测器盲元分布的密钥生成方法，是将红外焦平面阵列与读出电路连接后，通过带温度物体在两个不同温度下均匀辐照红外焦平面阵列上探测器的接收面，读出电路采集对应的数据转为电信号，通过寻找死像元和过热像元，确定红外焦平面阵列的盲元，形成密钥。本发明将红外焦平面阵列探测器中盲元的分布作为唯一且不可复制的真随机数密钥，在此基础上可以结合常用的密码学实现红外图像的加密，这种方法无需额外的真随机数发生装置，能够以较小的硬件开支获得更好的加密效果。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及基于红外焦平面探测器盲元分布的密钥生成方法。

背景技术

随着通信技术和红外热成像技术的发展，图像在不同设备之间被频繁传输，图像安全性已经成为一个关注热点，例如在红外热像监控系统、红外热像检测系统中。为了保证红外图像内容的安全性，需要采用计算机加密技术对图像进行加密。不同于传统的文本加密方式，对于数字图像，需要将加密的图像转化成一维二进制数据后，作为二进制流进行数据加密处理。但由于数字图像具有二维分布、相邻像素之间的冗余度高和数据量大等特点，为了满足加密后的安全性要求，其算法非常复杂，需要花费大量的时间和硬件资源，加密效率低，而且用于加密的随机数种子通常采用伪随机的方式产生，不具有真随机数密钥所要求的不可预测性，容易遭到攻击或破解，进而安全性不够。且现有的密钥系统通常为独立的系统，与芯片或设备本身没有关系，容易被克隆。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种基于红外焦平面探测器盲元分布的密钥生成方法，将红外焦平面阵列探测器中盲元的分布作为唯一且不可复制的真随机数密钥，在此基础上结合常用的密码学算法实现红外图像的加密，这种方法无需额外的真随机数发生装置，能够以较小的硬件开支获得更好的加密效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于红外焦平面探测器盲元分布的密钥生成方法，其改进之处在于：将红外焦平面阵列与读出电路连接后，进行如下步骤：

(1)利用带温度物体或者红外辐射源均匀辐照红外焦平面阵列上探测器的接收面，此时所述物体的温度或者所述红外辐射的强度记为 T₀；调整所述物体的温度或者所述红外辐射的强度再进行一次均匀辐照，此时所述物体的温度或者所述红外辐射的强度记为T₁；

(2)在所述温度T₀和温度T₁下连续采集F帧数据；

(3)通过所述读出电路记录所述探测器的输出参数，包括电压、电流或像素值；

(4)计算焦平面阵列所有像元的平均响应率并确定死像元的分布；

(5)计算所述红外焦平面阵列中像元的噪声，并确定过热像元的分布；

(6)将所述死像元和所述过热像元记为所述红外焦平面阵列的盲元；

(7)以所述盲元的分布形成密钥，或通过反馈形成密钥流。

其中：步骤(4)包括：

1)求出所述温度T₀时各像元在F帧数据的平均响应信号其中(i,j)表示第i行第j列的像元；

2)求出所述温度T₁时各个像元在F帧数据的平均响应信号

3)计算所述各个像元在所述温度T₀、所述温度T₁温度下的响应信号差值ΔS(i,j)：

式中，K为焦平面阵列读出电路的放大倍数，若没有放大部分，则K＝1；

4)计算所述各个像元的响应率R(i,j)：