一种干扰信号编码方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种干扰信号编码方法及装置，包括：对需保护的视频信息添加干扰信号，所述干扰信号为视稳定相关干扰信号，周期与所述视频信息的帧周期相同；利用真随机序列输出真随机序列干扰信号；对所述视频信息的当前帧进行截图和预处理，将预处理后的图像数据与上一帧的图像数据进行比对，得到数据产生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵；将与所述位置信息矩阵对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号，生成实时干扰信号。本发明有效防止了重要计算机无意泄漏出的电磁信号被不法分子接收、还原，对社会经济秩序造成危害的问题，极大地增加了信息还原的难度。
【专利说明】一种干扰信号编码方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种干扰信号编码方法及装置。
【背景技术】
[0002]计算机系统在工作时，系统的显示屏、机壳缝隙、键盘、连接电缆和接口等处会发生信息的电磁泄漏，泄漏方式为线路传导发射和空间辐射，泄漏强度取决于系统的电路设计、结构设计和工作特性。
[0003]国内外的研究表明，可以通过接收设备(接收机、频谱仪等)捕捉计算机的电磁泄漏信号，并通过后期数据处理方法，还原出计算机的原始视频信息。
[0004]为了减少计算机视频信息泄露的风险，处理重要信息的计算机必须采取安全防护措施。采用信号干扰器是一种常用且有效的防护措施。信号干扰器通过发射电磁干扰信号，以掩盖计算机泄露信息的内容和特征，使接收方无法从接收信号中还原视频信息。
[0005]信号干扰器的关键技术之一就是干扰信号生成方法，目前市售的电磁泄漏信号干扰器采用的干扰信号大多为白噪声或视稳定干扰信号。但是，对于白噪声信号来说，一般通过m序列等伪随机序列生成，这种方法虽然实现简单，但干扰效率较低，在信息还原时很容易采用周期累加法或时频分析法将干扰信号从接收还原信号中滤除；而对于视稳定干扰信号来说，其信号周期与视频信息帧周期相同，内容稳定不变，它虽然可以有效防止采取周期累加法的信息还原手段，却为时频分析法留下了便利，接收方能够通过对干扰信号的接收及数据处理从中提取出干扰信号的完整序列，进而通过信号处理方法将干扰信号从接收还原信号中滤除。
[0006]根据以上描述可以看出，现有技术中的干扰信号生成方法均无法有效防止周期平均法或时频分析法等数据处理方法的信息还原技术。
【发明内容】
[0007](一)要解决的技术问题
[0008]本发明提供一种干扰信号编码方法及装置，以有效防止通过现有信息还原技术从电磁泄漏信号中还原出原始视频信息。
[0009](二)技术方案
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供一种干扰信号编码方法，包括:
[0011]对需保护的视频信息添加干扰信号，所述干扰信号为视稳定相关干扰信号，周期与所述视频信息的帧周期相同；
[0012]利用真随机序列输出真随机序列干扰信号；
[0013]对所述视频信息的当前帧进行截图和预处理，将预处理后的图像数据与上一帧的图像数据进行比对，得到数据产生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵；
[0014]将与所述位置信息矩阵对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号，生成实时干扰信号。[0015]进一步地，所述利用真随机序列输出真随机序列干扰信号包括:
[0016]利用真随机序列作为编码直接输出真随机序列干扰信号；
[0017]或，利用真随机序列作为调制信号源，从信号库中随机选择编码作为干扰信号的初始编码，输出真随机序列干扰信号，所述信号库的频谱特性与需保护的视频信息电磁泄漏信号特征相同。
[0018]进一步地，所述对所述视频信息的当前帧进行截图和预处理，将预处理后的图像数据与上一帧的图像数据进行比对，得到数据产生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵包括:
[0019]对所述视频信息的当前帧进行全屏截图，并降低图像数据的位宽，将原始彩色图像转换为黑白图像，通过逐像素点对比当前帧与上一帧的图像数据，得到颜色发生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵。
[0020]进一步地，
[0021]在所述对所述视频信息的当前帧进行全屏截图之后，且在所述降低图像数据的位宽之前，还包括:对截图进行剪裁，保留截图的中心区域；
[0022]所述形成位置信息矩阵还包括:将所述位置信息矩阵按照在截图中的相应位置，恢复为原截图尺寸大小的位置信息矩阵。
[0023]进一步地，所述将与所述位置信息对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号包括:
[0024]当数据产生变化的点达到设定阈值时，将与所述数据产生变化的点的位置信息对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号。
[0025]另一方面，本发明还提供一种干扰信号编码装置，包括添加单元、输出单元、处理单元和替换单元，所述添加单元、输出单元和处理单元分别与所述替换单元相连，其中:
[0026]添加单元，用于对需保护的视频信息添加干扰信号，所述干扰信号为视稳定相关干扰信号，周期与所述视频信息的帧周期相同；
[0027]输出单元，用于利用真随机序列输出真随机序列干扰信号；
[0028]处理单元，用于对所述视频信息的当前帧进行截图和预处理，将预处理后的图像数据与上一帧的图像数据进行比对，得到数据产生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵；
[0029]替换单元，用于将与所述位置信息矩阵对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号，生成实时干扰信号。
[0030]进一步地，所述输出单元还用于:
[0031]利用真随机序列作为编码直接输出真随机序列干扰信号；
[0032]或，利用真随机序列作为调制信号源，从信号库中随机选择编码作为干扰信号的初始编码，输出真随机序列干扰信号，所述信号库的频谱特性与需保护的视频信息电磁泄漏信号特征相同。
[0033]进一步地，所述处理单元还用于:
[0034]对所述视频信息的当前帧进行全屏截图，并降低图像数据的位宽，将原始彩色图像转换为黑白图像，通过逐像素点对比当前帧与上一帧的图像数据，得到颜色发生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵。[0035]进一步地，所述处理单元还用于:
[0036]对截图进行剪裁，保留截图的中心区域；
[0037]将所述位置信息矩阵按照在截图中的相应位置，恢复为原截图尺寸大小的位置信息矩阵。
[0038]进一步地，所述替换单元还用于:
[0039]当数据产生变化的点达到设定阈值时，将与所述数据产生变化的点的位置信息对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号。
[0040](三)有益效果
[0041]可见，在本发明提供的干扰信号编码方法及装置中，在初始情况下为严格的周期信号，但当视频信息中的图像发生改变后，干扰信号会根据图像的变化情况改变其中的一部分，以重新生成另一个严格周期的信号，可以有效防止采用周期平均法的还原技术。
[0042]同时，本发明采用了真随机序列干扰信号作为视频信息变化后的干扰信号替换，这种干扰信号不可预测，无法从已经接收、搜集到的干扰信号中推测出下一时刻的信号，也有效避免了采用时频分析法的还原技术。
[0043]因此，本发明防止了重要计算机无意泄漏出的电磁信号被不法分子接收、还原，对社会经济秩序造成危害的问题，极大地增加了信息还原的难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1是本发明实施例干扰信号编码方法的基本流程示意图；
[0046]图2是本发明实施例1干扰信号编码方法的流程示意图；
[0047]图3是本发明实施例干扰信号编码装置的基本结构示意图。
【具体实施方式】
[0048]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]计算机显示视频信息中，如果邻近两个像素的颜色不同，说明它们的R、G、B值不同，在将视频信息由计算机显卡向显示器传输时，会把不同的颜色转换为不同的VGA信号电平值。在传输两个不同颜色的邻近像素时，其电平和电流会产生跳变。根据电磁场理论，交变电流会产生电磁场。通过接收设备如接收机等接收泄漏出的电磁信号，通过一系列算法，就可以将原始视频信息还原出来。
[0050]由于空间中存在很多噪声，因此在还原计算机视频信息电磁泄漏信号时，通常会采用一些信号处理方法以提高信噪比，优化还原效果。目前比较常用的方法有周期累加法和时频分析法:[0051]周期累加法通过将多帧图像叠加取平均的方式还原出原始视频信息，原理如下:
[0052]设白噪声和视频信息的合成可表示为:
[0053]M(t)=S(t)+N(t)
[0054]其中M(t)表示空间合成信号；S(t)表示视频信息电磁泄漏信号；N(t)表示噪声干扰信号。
[0055]假设视频显示图像不发生变化，若每隔一帧时间Tv对干扰信号采样，采样频率为视频信息的点频，对应屏幕上第i点的第k次采样值表示为:
[0056]M (kTv+iT) =S (kTv+iT) +N (kTv+iT)
[0057]其中i取自然数，T为采样周期，Tv为帧为周期。采样η帧后对采样结果进行线性叠加有:
【权利要求】
1.一种干扰信号编码方法,其特征在于,包括: 对需保护的视频信息添加干扰信号，所述干扰信号为视稳定相关干扰信号，周期与所述视频信息的帧周期相同； 利用真随机序列输出真随机序列干扰信号； 对所述视频信息的当前帧进行截图和预处理，将预处理后的图像数据与上一帧的图像数据进行比对，得到数据产生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵； 将与所述位置信息矩阵对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号，生成实时干扰信号。
2.根据权利要求1所述的干扰信号编码方法，其特征在于，所述利用真随机序列输出真随机序列干扰信号包括: 利用真随机序列作为编码直接输出真随机序列干扰信号； 或，利用真随机序列作为调制信号源，从信号库中随机选择编码作为干扰信号的初始编码，输出真随机序列干扰信号，所述信号库的频谱特性与需保护的视频信息电磁泄漏信号特征相同。
3.根据权利要求1所述的干扰信号生成方法，其特征在于，所述对所述视频信息的当前中贞进行截图和预处理，将预处理后的图像数据与上一帧的图像数据进行比对，得到数据产生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵包括: 对所述视频信息的当前帧进行全屏截图，`并降低图像数据的位宽，将原始彩色图像转换为黑白图像，通过逐像素点对比当前帧与上一帧的图像数据，得到颜色发生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵。
4.根据权利要求3所述的干扰信号生成方法，其特征在于: 在所述对所述视频信息的当前帧进行全屏截图之后，且在所述降低图像数据的位宽之前，还包括:对截图进行剪裁，保留截图的中心区域； 所述形成位置信息矩阵还包括:将所述位置信息矩阵按照在截图中的相应位置，恢复为原截图尺寸大小的位置信息矩阵。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的干扰信号生成方法，其特征在于，所述将与所述位置信息对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号包括: 当数据产生变化的点达到设定阈值时，将与所述数据产生变化的点的位置信息对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号。
6.一种干扰信号编码装置，其特征在于，包括添加单元、输出单元、处理单元和替换单元，所述添加单元、输出单元和处理单元分别与所述替换单元相连，其中: 添加单元，用于对需保护的视频信息添加干扰信号，所述干扰信号为视稳定相关干扰信号，周期与所述视频信息的帧周期相同； 输出单元，用于利用真随机序列输出真随机序列干扰信号； 处理单元，用于对所述视频信息的当前帧进行截图和预处理，将预处理后的图像数据与上一帧的图像数据进行比对，得到数据产生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵； 替换单元，用于将与所述位置信息矩阵对应的干扰信号替换为真随机序列干扰信号，生成实时干扰信号。
7.根据权利要求6所述的干扰信号编码装置，其特征在于，所述输出单元还用于:利用真随机序列作为编码直接输出真随机序列干扰信号； 或，利用真随机序列作为调制信号源，从信号库中随机选择编码作为干扰信号的初始编码，输出真随机序列干扰信号，所述信号库的频谱特性与需保护的视频信息电磁泄漏信号特征相同。
8.根据权利要求6所述的干扰信号编码装置，其特征在于，所述处理单元还用于: 对所述视频信息的当前帧进行全屏截图，并降低图像数据的位宽，将原始彩色图像转换为黑白图像，通过逐像素点对比当前帧与上一帧的图像数据，得到颜色发生变化的点的位置信息，形成位置信息矩阵。
9.根据权利要求6所述的干扰信号编码装置，其特征在于，所述处理单元还用于: 对截图进行剪裁，保留截图的中心区域； 将所述位置信息矩阵按照在截图中的相应位置，恢复为原截图尺寸大小的位置信息矩阵。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的干扰信号编码装置，其特征在于，所述替换单元还用于: 当数据产生变化的点达到设定阈值时，将与所述数据产生变化的点的位置信息对应的干扰信号替换为真随机序列干扰 信号。
【文档编号】H04N5/913GK103888704SQ201410088356
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】朱海涛, 张超, 范伟, 黄伟庆, 冯进伟, 王晶晶 申请人:中国科学院信息工程研究所