[發明專利]一種基于非線性空間頻率特性的安全二維碼通信方法

有效

• 申請號: 201811494507.1
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109635578B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 薛廣濤;陳奕超;潘昊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06K19/06;H04W4/80;H04W12/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

本發明涉及一種基于非線性空間頻率特性的安全二維碼通信方法，包括：攝像頭建模：根據掃描設備的攝像頭色彩濾鏡矩陣的空間頻率進行建模；二維碼加密：利用掃描設備的CFA空間頻率和建模結果，以及顯示設備顯示器的空間頻率，在顯示設備上生成目標二維碼的加密圖片；二維碼解密：掃描設備的攝像頭在指定位置和指定角度對顯示器中的加密二維碼進行拍攝，恢復目標二維碼并進行解析。與現有技術相比，本發明利用了光學上的空間頻率的非線性特征，并運用了攝像頭自身色彩濾鏡矩陣的空間頻率和顯示器的空間頻率對目標二維碼進行相位調制，從而達到加密的效果。

技術領域

本發明涉及近場通訊安全領域，尤其是涉及一種基于非線性空間頻率特性的安全二維碼通信方法。

背景技術

快速響應碼(二維碼)正在成為日常生活中不可或缺的一部分，因為它的快速可讀性以及手機內置攝像頭的普及性，使得二維碼在我們的日常生活中無處不在。在中國及周邊地區，二維碼作為一種便捷的移動支付方式，對于零售業也越來越重要。

二維碼目前存在著的安全風險之一就是重放攻擊和同步令牌提升和支出(STLS)攻擊。攻擊者通過拍攝受害者的二維碼并使用復制后的二維碼進行移動支付或訪問受害者的私人信息。因為有很多零售商(例如沃爾瑪,星巴克)，金融組織(例如淘寶,阿里巴巴)社交網絡應用(例如，WeChat)會普遍支持二維碼式的移動快捷支付，這樣的攻擊可能造成巨大的經濟損失或私人信息泄露。對二維碼進行加密是應付這些攻擊是最常見的解決方案。然而，最近的研究表明傳統的加密技術并不會減輕攻擊者的威脅，其原因在于目前的加密通常在于編碼層面的加密，而常規二維碼的最大容量也僅有1000多個字節，加密后將導致信息容量損失，因此加密的強度不高。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于非線性空間頻率特性的安全二維碼通信方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于非線性空間頻率特性的安全二維碼通信方法，包括：

攝像頭建模：根據掃描設備的攝像頭色彩濾鏡矩陣的空間頻率進行建模；

二維碼加密：利用掃描設備的CFA空間頻率和建模結果，以及顯示設備顯示器的空間頻率，在顯示設備上生成目標二維碼的加密圖片；

二維碼解密：掃描設備的攝像頭在指定位置和指定角度對顯示器中的加密二維碼進行拍攝，恢復目標二維碼并進行解析。

建模過程具體為對綠色過濾層的色彩濾鏡矩陣進行建模。

所述建模結果為：

m_cfa(x，y)＝p_cfa(φ_cfa(x，y))

p_cfa(u)＝0.5+0.5cos(2πu)

φ_cfa(x，y)＝((x，y)mod 2)/2

其中：m_cfa(x，y)為攝像頭圖像傳感器上過濾層在坐標(x，y)的綠色接收信息，p_cfa(·)為CFA中綠色過濾層的周期函數，φ_cfa(x，y)為CFA中綠色過濾層的相位函數。

所述二維碼加密過程具體包括：

步驟A1：利用掃描設備的CFA空間頻率和建模結果，以及顯示設備顯示器的空間頻率，對原始二維碼圖像圖片進行相位和頻率調制；

步驟A2：對調制后的圖片增加高斯白噪聲以模糊加密二維碼中的輪廓。

所述二維碼解密過程具體包括：

步驟B1：獲取攝像頭在指定位置和指定角度對顯示器中加密二維碼拍攝的多張連續圖片；