一种基于PUF的照相机图像存储系统技术方案

一种基于PUF的照相机图像存储系统；包括依次连接的图像传感器、A/D转换器、数字信号处理器和存储器，存储器包括处理模块、PUF指纹模块和存储模块，光信号进入相机，经过图像传感器光学处理后进入A/D转换器，将模拟信号变为数字信号，再经过数字信号处理器的处理将图像像素信息保存到存储器，处理模块接收到数字信号处理器处理后的信息进行处理，选择进行逻辑运算操作的像素信息位数以及接收PUF指纹模块生成的值进行逻辑运算。该系统完全基于不可复制的存储芯片的物理信息，加密后的数据具有不可复制性和不可破解性，从而可以达到高可靠性数据加密的目的，使得嵌入的水印信息更具有隐蔽性，实现存储到PC端的及时性与方便性。

A camera image storage system based on PUF

A camera image storage system based on PUF; includes the image sensor, A/D converter, digital signal processor and memory, including PUF fingerprint processing module, memory module and storage module, the optical signal into the camera, after the image processing of optical sensor into the A/D converter, the analog signal into digital signal processing the digital signal processor will save the image pixel information to the memory processing module receives the digital signal processor after the information processing, selection of logical operations like pheromone number and receiving PUF fingerprint module generated value logic operation. The system is completely based on the physical information storage chip can not be copied, the encrypted data can not be copied and unbreakable, which can achieve high reliability of data encryption, the embedded watermark is more covert and Realization of storage to the PC side and the time and convenience.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PUF的照相机图像存储系统
本专利技术涉及一种基于物理不可克隆函数(PUF)的照相机图像数据存储系统，属于数据加密存储

技术介绍
物理不可克隆函数(PhysicalUnclonableFunction,PUF)是指对一个物理实体输入一个激励，利用其不可避免的内在物理构造的随机差异输出一个不可预测的响应。PUF的最基本应用就是利用实体的唯一标识来实现认证。如中国专利文献CN103888268A公开的一种基于PUF身份验证和信息加密的手机耳机，是在耳机音频接口和耳机扬声器之间设有PUF指纹模块并嵌装在手机耳机内，PUF指纹模块包括能量采集器、双工通讯器、静态存储器、纠错解码器和加密电路，能量采集器、双工通讯器与耳机音频接口相连接，该能量采集器通过音频接口获取电压及电流并进行处理后为其他模块供电，双工通讯器通过耳机音频接口与手机进行双向通讯，该双工通讯器还与静态存储器、加密电路相连接，静态存储器与纠错解码器相连接，纠错解码器与加密电路相连接，该加密电路还与耳机扬声器相连接。采用PUF技术，通过硬件加密突破了现有加密算法存在的安全性问题。在云存储和大数据高速发展的今天，信息存储安全性显得尤为重要。无法复制的存储芯片指纹、逻辑电路芯片指纹以及大数据系统指纹的研究开发是非常必要的。图像水印的方法一直是图像处理中的一个重要的课题。目前存在的图像水印方法有通过软件将水印信息嵌入到图像中，还有通过逻辑电路实现水印的嵌入，这些方法都是通过设置密钥，经过一系列算法获得水印信息的，有的算法过程非常复杂，但结果是有规律可循的。一旦密钥和算法泄露，图像的安全性就不能得到保障。
技术实现思路
本专利技术针对现有图像处理技术存在的不足，提供一种高可靠性数据加密、更具有隐蔽性的基于PUF的照相机图像存储系统，该系统利用存储器中存储单元阵列存储信息过程的非均一性和无法复制特性，可以使图像存储于存储系统形成一对一的唯一关联性，有效防止图像的侵权使用。本专利技术的基于PUF的照相机图像存储系统，采用以下技术方案：该系统，包括依次连接的图像传感器、A/D转换器、数字信号处理器和存储器，存储器包括处理模块、PUF指纹模块和存储模块，光信号进入相机，经过图像传感器光学处理后进入A/D转换器，将模拟信号变为数字信号，再经过数字信号处理器的处理将图像像素信息保存到存储器，处理模块接收到数字信号处理器处理后的信息进行处理，进行逻辑运算操作的像素信息位数以及接收PUF指纹模块生成的值进行逻辑运算。所述存储器在保存信息时，存储器的处理模块选择所存入像素信息的任意位数，但必须包含像素信息的最低位，并将选择出来的位与通过使用者控制PUF指纹模块选择出来的PUF指纹模块的值进行逻辑运算，将运算所得的值替代像素信息的最低位，同像素信息的其他位一起保存到存储器的存储模块。所述将所要存储的像素信息的最低位与PUF指纹模块建立关联，是将像素信息的每一位与所选择的PUF指纹模块生成的值进行异或，异或后的结果返回到像素信息的最低位，这样就在图像信息中嵌入了水印。所述PUF指纹模块中芯片指纹的提取方式为：对于以扇区(Block)作为芯片指纹专属区域的PUF指纹模块,按照扇区提取,提取时使用者自行选择提取的扇区；对于在特定扇区内，以字线(WordLine)指定为芯片指纹专属区域的PUF指纹模块,按照字线的选取提取,提取时使用者自行选择字线的顺序。所述存储器与无线通信模块连接，以实现存储到PC端的及时性与方便性。所述存储器的指纹生成过程，首先在擦除状态下使存储单元阵列进入写入状态，同时导出分布左端VL和分布右端VR的具体数值，确定指纹读取电压VPUF，在完全均一分布的时候VPUF＝(VL+VR)/2，在非均一分布的时候VPUF数值需要左右微调以满足VL与VPUF之间的存储单元数目与VPUF与VR之间的存储单元数目相同，从而区分低阈值区“1”和高阈值区“0”；通过指纹读取电压VPUF将存储单元阵列的比特信息读出。所述存储器的芯片指纹区域的选取是：对于单一存储芯片，以扇区作为芯片指纹专属区域；对于一个特定扇区，以字线指定为芯片指纹专属区域，指纹专属区域获取的指纹信息导出以作为数据加密用的芯片指纹。本专利技术完全基于不可复制的存储芯片的物理信息，加密后的数据具有不可复制性和不可破解性，从而可以达到高可靠性数据加密的目的，使得嵌入的水印信息更具有隐蔽性，实现存储到PC端的及时性与方便性，可以使图像存储于存储系统形成一对一的唯一关联性，有效防止图像的侵权使用。附图说明图1是本专利技术基于物理不可克隆函数的照相机存储系统的结构原理示意图。图2是本专利技术中存储器部分的结构框图。图3是两种不同构造的非挥发NAND闪存存储单元示意图。图4是平面浮栅结构的NAND存储单元阵列存储信息非均一特性的示意图。图5是生成存储器指纹的示意图。图6是存储器中指纹提取空间的示意图。图7是本专利技术在画像存储应用的一个示意图。图8是本专利技术应用与画像存储的一个实施例。图9是本专利技术应用与画像存储的另一个实施例。图10是本专利技术应用于加密画像读取的一个实施例。图11是本专利技术应用于加密画像读取的另一个实施例。具体实施方式本专利技术基于物理不可克隆函数的照相机存储系统，如图1所示，包括依次连接的图像传感器、A/D转换器、数字信号处理器、存储器和无线通信模块。如图2所示，存储器包括处理模块、PUF指纹模块和存储模块，处理模块可选择进行逻辑运算操作的像素信息位数，也能够接收PUF指纹模块生成的值进行逻辑运算。PUF指纹模块的利用不是一成不变的，它可通过人为设定进行选择，选择出PUF指纹模块某一部分生成的值。与传统照相机存储系统的设计相同的是，在照相机使用的过程中，光信号进入相机，经过图像传感器光学处理后进入A/D转换器，将模拟信号变为数字信号，再经过数字信号处理器的处理将图像像素信息保存到存储器。本专利技术在存储图像像素信息的存储部分与现有技术的不同之处是，在保存信息时，其中将所要存储的像素信息的最低位与PUF指纹模块建立关联，以达到嵌入水印的目的。存储器的处理模块选择所存入像素信息的任意位数，但必须包含像素信息的最低位，并将选择出来的位与通过使用者控制PUF指纹模块选择出来的PUF指纹模块的值进行逻辑运算，将运算所得的值替代像素信息的最低位同像素信息的其他位一起存入存储器的存储模块。其中PUF指纹模块中芯片指纹提取的方式多样，对于以扇区作为芯片指纹专属区域的PUF指纹模块，按照扇区提取，提取时，使用者可选择提取的扇区；对于在特定扇区内，以字线指定为芯片指纹专属区域的PUF指纹模块，按照字线的选取提取，提取时，使用者可自行选择字线的顺序。所要存储的像素信息的最低位与PUF指纹模块建立关联的逻辑运算方法有很多，比如，将像素信息的每一位与所选择的PUF模块生成的值进行异或，异或后的结果返回到像素信息的最低位，这样就在图像信息中嵌入了水印，若将像素信息的每一位与所选择的PUF指纹模块生成的值进行异或，过程有些繁琐，所以可选择将像素信息的几位与PUF指纹模块进行异或，注意的是，所选择的几位必须包括像素信息的最低位，这样才能保证图像解密时将图像的原始信息还原出来。另外，本专利技术比传统的照相机存储系统多了一个无线通信的装置，该装置采用M2M技术与PC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PUF的照相机图像存储系统，包括依次连接的图像传感器、A/D转换器、数字信号处理器和存储器，其特征是：存储器包括处理模块、PUF指纹模块和存储模块，光信号进入相机，经过图像传感器光学处理后进入A/D转换器，将模拟信号变为数字信号，再经过数字信号处理器的处理将图像像素信息保存到存储器，处理模块接收到数字信号处理器处理后的信息进行处理，选择进行逻辑运算操作的像素信息位数以及接收PUF指纹模块生成的值进行逻辑运算。

【技术特征摘要】
1.一种基于PUF的照相机图像存储系统，包括依次连接的图像传感器、A/D转换器、数字信号处理器和存储器，其特征是：存储器包括处理模块、PUF指纹模块和存储模块，光信号进入相机，经过图像传感器光学处理后进入A/D转换器，将模拟信号变为数字信号，再经过数字信号处理器的处理将图像像素信息保存到存储器，处理模块接收到数字信号处理器处理后的信息进行处理，选择进行逻辑运算操作的像素信息位数以及接收PUF指纹模块生成的值进行逻辑运算。2.根据权利要求1所述的基于PUF的照相机图像存储系统，其特征是：所述存储器在保存信息时，存储器的处理模块选择所存入像素信息的任意位数，但必须包含像素信息的最低位，并将选择出来的位与通过使用者控制PUF指纹模块选择出来的PUF指纹模块的值进行逻辑运算，将运算所得的值替代像素信息的最低位，同像素信息的其他位一起保存到存储器的存储模块。3.根据权利要求2所述的基于PUF的照相机图像存储系统，其特征是：所述逻辑运算，是将选择出来的像素信息位与所选择的PUF指纹模块生成的值进行异或，异或后的结果返回到像素信息的最低位，这样就在图像信息中嵌入了水印。4.根据权利要求1所述的基于PUF的照相机图像存储系统，其特征是：所述PUF指纹模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰智，杨文静，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37