【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于视觉传感器以及数据加密，具体涉及一种具有加密功能的神经形态视觉传感器及图像原位物理加密方法。
技术介绍
1、近年来，随着物联网、机器人和自动驾驶等智能系统的快速发展，视觉传感器将在未来几年爆发式增长。传统视觉传感器中图像探测器、处理器和存储器物理分离，数据在三者之间不断传输不仅会严重影响信息处理速度，增加硬件功耗，而且极易受到非法访问和滥用，因此需要采用高可信度的加密技术来保障信息安全。基于复杂算法的软件加密系统虽可以提供强大的安全保障，但需要大量计算硬件作为支撑，使其难以在传感端直接使用。此外，随着机器学习的快速发展，基于算法的软件加密技术面临被破解的风险。因此，迫切需要开发基于硬件的物理加密技术，在传感端原位对视觉信息实施加密，确保信息安全。
2、受人类视觉系统启发的神经形态视觉传感技术为视觉信息的原位物理加密提供了可能。视网膜不仅能够探测视觉信号，而且可执行预处理任务，使得人脑在处理复杂信息时展现出超高计算效率。受此启发，具有感(传感)/存(存储)/算(处理)一体的神经形态传感器引起广泛关注。近年来，众多新兴光电器件(如忆阻器和晶体管)用于构建神经形态传感器，在传感端实现了信息编码和识别。然而，目前报道的视觉传感器仍无法实现加密功能，依然面临严峻的安全问题。因此，研发具有原位物理加密能力的神经形态视觉传感器，不仅可以大幅提升信息处理效率，同时可提供强有力的安全保障，对于新一代视觉传感技术的发展具有重要意义。
3、公开号为cn111093011a的专利文献公开了一种具有加密功能的光学传感
4、公开号为cn113179284a的专利文献公开了一种物联网传感器数据加密的方法及装置，包括：获取所述目标物联网传感器发送的目标物联网数据，其中，所述目标物联网数据基于所述目标物联网传感器对目标对象进行采集得到；确定对所述目标物联网数据进行加密处理的目标加密规则；基于所述目标加密规则对所述目标物联网数据进行加密处理，得到加密后的目标物联网数据。但是该专利技术涉及到的加密方法仍然是采用软件算法实现的，保密性不高，安全性难以保证。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有加密功能的神经形态视觉传感器及图像原位物理加密方法，针对现有视觉传感器以及数据加密
中软件加密安全性不高，硬件加密技术存在空缺的问题，开发出了一种具有加密功能的神经形态视觉传感器，该视觉传感器采用感存算一体架构，可在传感器内实现图像的原位物理加密，大幅提高信息处理效率，降低能耗，保障视觉信息安全。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供的一种具有加密功能的神经形态视觉传感器，包括以下模块：
4、感算一体模块，用于感知外界视觉图像，然后利用光信号对感知图像进行包含图像的加密、解密、销毁和去噪在内的前处理，得到前处理后的图像；
5、存算一体模块，用于接收前处理后的图像，对前处理后的图像进行包含图像的编码、识别和分类在内的后处理，并存储用于图像后处理的权重因子。
6、本专利技术的技术构思为：采用以神经形态光电探测器和非易失性存储器为主要器件的感存算一体架构神经形态视觉传感器，优选地，神经形态光电探测器和非易失性存储器采用同一种光电忆阻器。利用光电忆阻器具有波长依赖性和光照历史依赖性的双向持续光电导效应，该独特的双向持续光电导效应是实现图像原位物理加密的关键。利用感算一体模块获取外界视觉图像，然后采用特定波长的光波照射感知图像，对其进行包含图像的加密、解密、销毁和去噪在内的前处理；前处理后的图像通过存算一体模块进行包含图像的编码、识别和分类在内的后处理，并保存用于图像后处理的权重因子，保证感存算一体，从而实现了基于硬件的图像原位物理加密。
7、作为本专利技术的进一步优选方案，感算一体模块为神经形态光电探测器。神经形态光电探测器模拟人眼视网膜的响应机制，不仅可以将视觉信息的光信号转换为电信号，而且可以对视觉信息进行处理，具有感算一体功能。
8、作为本专利技术的进一步优选方案，神经形态光电探测器为光电忆阻器、光电二极管、光电晶体管以及光电异质结中的一种或多种。优选地，本专利技术的神经形态光电探测器采用光电忆阻器。光电忆阻器具有波长依赖性和光照历史依赖性的双向持续光电导效应，该效应是实现图像原位物理加密的关键。
9、作为本专利技术的进一步优选方案，存算一体模块为非易失性存储器。这样设置的目的是为了利用非易失性存储器不仅能够实现数据的长期保存，具有高存储密度、快速写入和擦除的特点，并且可基于欧姆定律和基尔霍夫定律构建人工神经网络，完成图像后处理功能。
10、作为本专利技术的进一步优选方案，非易失性存储器为忆阻器、浮栅晶体管、磁存储器、相变存储器、铁电存储器中的一种或多种。优选地，本专利技术的非易失性存储器采用光电忆阻器。光电忆阻器采用光信号调节电导，相比电信号调控具有更加优异的稳定性和低功耗性，从而提高图像后处理速度。
11、作为本专利技术的进一步优选方案，神经形态光电探测器和非易失性存储器采用同一种光电忆阻器。这样设置是为了简化设计，保证系统的一致性和高效可靠。
12、作为本专利技术的进一步优选方案，光信号的光波长范围为200～2000nm。这样设置是由于该频段包含了生活中最为常见的紫外、可见和近红外光，有利于提高视觉传感器采集信息的丰富度，拓宽视觉传感器的应用场景。
13、作为本专利技术的进一步优选方案，前处理对应的光信号分别为：
14、图像的加密施加紫外光；
15、图像的解密施加红光；
16、图像的销毁施加紫外光；
17、图像的去噪先施加紫外光和蓝光，再施加红光；
18、其中，紫外光的光波长范围为200～400nm，蓝光的光波长范围为400～500nm，红光的光波长范围为600～800nm。
19、作为本专利技术的进一步优选方案，前处理对应的光信号分别为：
20、图像的加密施加紫外光；
21、图像的解密施加红光；
22、图像的销毁施加紫外光；
23、图像的去噪先施加紫外光和蓝光，再施加红光；
24、所述紫外光的光波长为350nm，所述红光的光波长为650nm，所述蓝光的光波长为450nm。
25、第二方面，为实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种图像原位物理加密方法，包括以下步骤：
26、采用感算一体模块感知外界视觉图像，然后利用光信号对感知图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，包括以下模块：
2.根据权利要求1所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，感算一体模块为神经形态光电探测器。
3.根据权利要求2所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，神经形态光电探测器为光电忆阻器、光电二极管、光电晶体管、光电异质结中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，存算一体模块为非易失性存储器。
5.根据权利要求4所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，非易失性存储器为忆阻器、浮栅晶体管、磁存储器、相变存储器、铁电存储器中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，神经形态光电探测器和非易失性存储器采用同一种光电忆阻器。
7.根据权利要求1所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，所述光信号的光波长范围为200～2000nm。
8.根据权利要求1所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，前处理
9.根据权利要求8所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，前处理对应的光信号分别为：
10.一种图像原位物理加密方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，包括以下模块：
2.根据权利要求1所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，感算一体模块为神经形态光电探测器。
3.根据权利要求2所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，神经形态光电探测器为光电忆阻器、光电二极管、光电晶体管、光电异质结中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，存算一体模块为非易失性存储器。
5.根据权利要求4所述的具有加密功能的神经形态视觉传感器，其特征在于，非易失性存储器为忆阻器、浮栅晶体管、磁存储器、相变存储器、铁电存储器中的一种或多...
【专利技术属性】
技术研发人员：诸葛飞，胡令祥，邵家乐，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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