CN105187770A - 一种高安全性的图像处理平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高安全性的图像处理平台，该图像处理平台包括微控制模块、中央处理模块以及图像编解码模块；该微控制模块包括微控制芯片、通信芯片以及时钟芯片；该中央处理模块包括CPU芯片、CPU存储器以及CPU接口；图像编解码模块包括GPU芯片、GPU存储器以及GPU接口；其中所述微控制芯片还包括用于生成图像的图像密钥的图像加密模块以及用于生成视频的视频密钥的视频加密模块。本发明的图像处理平台通过图像加密模块以及视频加密模块的设置，提高了图像处理平台的安全性；解决了现有的图像处理平台的安全性较低或制造成本较高的技术问题。

Description

一种高安全性的图像处理平台

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种高安全性的图像处理平台。

背景技术

随着信息技术的飞速发展和我国国民经济信息化的推进，在智能交通领域，图像处理平台的使用越来越频繁，目前在交通视频的在线监测系统中应用到的图像处理平台通常是工控机，工控机中只有一个CPU进行工作，在长时间的连续运行中，经常会因CPU所用电源出现波动不稳定、系统不稳定或大量临时文件导致工控机运行很慢或死机故障，且工控机死机后无报警功能以及自动重启功能。

此外，现有的图像处理平台既要实现前端视频的编解码功能，同时也要同时实现编解码后的算法处理功能，在多路图像视频输入的情况下，图像处理平台经常会由于编解码操作占用大量资源导致无法对图像视频进行实时处理。

同时现有的图像处理平台中的数据仅在CPU中进行加密，容易被人篡改或破解。

故，有必要提供一种高安全性的图像处理平台，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种高安全性且制造成本低的图像处理平台；以解决现有的图像处理平台的安全性较低或制造成本较高的技术问题。

本发明实施例提供一种高安全性的图像处理平台，其包括微控制模块、中央处理模块以及图像编解码模块；

所述微控制模块包括用于控制所述中央处理模块以及所述图像编解码模块的微控制芯片、用于与所述中央处理模块进行通信操作的通信芯片以及用于提供时钟频率的时钟芯片；其中所述通信芯片以及所述时钟芯片分别与所述微控制芯片连接；

所述中央处理模块包括用于进行算法处理功能的CPU芯片、用于存储算法数据的CPU存储器以及用于分别与所述微控制模块以及所述图像编解码模块连接的CPU接口；其中所述CPU存储器以及所述CPU接口分别与所述CPU芯片连接；

所述图像编解码模块包括用于进行图像处理以及视频处理的GPU芯片、用于存储图像处理数据以及视频处理数据的GPU存储器以及用于与所述中央处理模块连接的GPU接口；其中所述GPU芯片分别与所述GPU存储器以及所述GPU接口连接；

其中所述微控制芯片还包括用于生成图像的图像密钥的图像加密模块以及用于生成视频的视频密钥的视频加密模块。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述GPU芯片包括：

第一接收模块，用于从所述图像加密模块接收所述图像对应的图像密钥；以及

第一加密模块，用于使用所述图像密钥对所述图像进行加密操作。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述GPU芯片还包括：

第一特征提取模块，用于提取所述图像的图像特征信息；以及

第一特征信息发送模块，用于将所述图像特征信息发送至所述图像加密模块；

所述图像加密模块根据所述图像特征信息生成所述图像的图像密钥。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述图像特征信息包括但不限于图像大小，图像拍摄时间，图像拍摄地点，图像位置、图像压缩比以及图像检验码中的至少一个。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述CPU芯片包括：

第二接收模块，用于从所述视频加密模块接收所述视频对应的视频密钥；以及

第二加密模块，用于使用所述视频密钥对所述视频进行加密操作。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述GPU芯片还包括：

第二特征提取模块，用于提取所述视频的视频特征信息；以及

第二特征信息发送模块，用于将所述视频特征信息发送至所述视频加密模块；

所述视频加密模块根据所述视频特征信息生成所述图像的图像密钥。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述视频特征信息包括但不限于视频大小、视频拍摄时间、视频拍摄地点、视频位置、视频码率、视频编码格式以及视频检验码中的至少一个。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述微控制芯片还包括用于根据处理数据的类型选择相应的加密模块进行加密操作的加密控制模块。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述图像加密模块以及所述视频加密模块对应的代码通过烧录器固化在所述微控制芯片的闪存内，且所述图像加密模块以及所述视频加密模块只接收预设的GPU芯片的图像加密请求以及视频加密请求。

在本发明所述的高安全性的图像处理平台中，所述微控制芯片包括SCK管脚、SDA管脚、TXD0管脚、TXD1管脚、RXD0管脚以及RXD1管脚，所述微控制芯片通过所述SCK管脚以及所述SDA管脚与所述时钟芯片连接；所述微控制芯片通过所述TXD0管脚、所述TXD1管脚、所述RXD0管脚以及所述RXD1管脚与所述通信芯片连接；

所述微控制模块还包括用于检测所述微控制模块的工作温度的温度传感芯片；所述微控制芯片包括MISO管脚以及MCLK管脚，所述微控制芯片通过所述MISO管脚以及所述MCLK管脚与所述温度传感芯片连接；

所述微控制模块还包括用于对所述微控制芯片进行复位操作的复位芯片，所述微控制芯片包括WDI管脚以及RESET管脚，所述微控制芯片通过所述WDI管脚以及所述RESET管脚与所述复位芯片连接；

所述通信芯片包括R2Out管脚、T2In管脚、R1Out管脚、T1In管脚、R2In管脚、T2Out管脚、R1In管脚以及T1Out管脚，所述通信芯片通过所述R2Out管脚与所述微控制芯片的RXD0管脚连接，所述通信芯片通过所述T2In管脚与所述微控制芯片的所述TXD0管脚连接，所述通信芯片通过所述R1Out管脚与所述微控制芯片的所述RXD1管脚连接，所述通信芯片通过所述T1In管脚与所述微控制芯片的所述TXD1管脚连接；所述通信芯片还包括，所述通信芯片通过所述R2In管脚、所述T2Out管脚、所述R1In管脚以及所述T1Out管脚与所述中央处理模块连接；

所述微控制模块还包括用于提供电源的微控制电源单元，所述微控制电源单元分别与所述微控制芯片、所述时钟芯片以及所述通信芯片连接；

所述中央处理模块还包括用于提供电源的CPU电源单元，所述CPU电源单元分别与所述CPU芯片、所述CPU存储器以及所述CPU接口连接；

所述图像编解码模块还包括用于提供电源的GPU电源单元，所述GPU电源单元分别与所述GPU芯片、所述GPU存储器以及所述GPU接口连接。

相较于现有技术的图像处理平台，本发明的图像处理平台通过图像加密模块以及视频加密模块的设置，提高了图像处理平台的安全性；解决了现有的图像处理平台的安全性较低或制造成本较高的技术问题。

附图说明

图1为本发明的图像处理平台的优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的微控制芯片的电路示意图；

图3为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的时钟芯片的电路示意图；

图4为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的温度传感芯片的电路示意图；

图5为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的复位芯片的电路示意图；

图6为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的通信芯片的电路示意图；

图7为本发明的图像处理平台的第一优选实施例的微控制芯片以及GPU芯片的结构示意图；

图8为本发明的图像处理平台的第二优选实施例的微控制芯片以及GPU芯片的结构示意图。

具体实施方式

本发明的图像处理平台可用于交通视频的在线监测系统的工控机中，该图像处理平台可以在较好的实现前端视频的编解码功能的同时，实现视频编解码后的算法处理功能。

请参照图1，图1为本发明的图像处理平台的优选实施例的结构示意图。本优选实施例的图像处理平台10包括微控制模块11、中央处理模块12以及图像编解码模块13。微控制模块11包括微控制芯片111、通信芯片112、时钟芯片113、温度传感芯片114、复位芯片115以及微控制电源单元116。微控制芯片111用于控制中央处理模块12以及图像编解码模块13；通信芯片112用于与中央处理模块12进行通信操作；时钟芯片113用于提供微控制芯片111的时钟频率；温度传感芯片114用于检测微控制模块11的工作温度；复位芯片115用于对微控制芯片111进行复位操作；微控制电源单元116用于提供电源。通信芯片112、时钟芯片113、温度传感芯片114以及复位芯片115分别与微控制芯片111连接。微控制电源单元116分别与微控制芯片111、时钟芯片113以及通信芯片112连接。

中央处理模块12包括CPU芯片121、CPU存储器122、CPU接口123以及CPU电源单元124。CPU芯片121用于进行算法处理功能；CPU存储器122用于存储算法数据；CPU接口123分别与微控制模块11以及图像编解码模块13连接，用于与微控制模块11以及图像编解码模块13进行通信；CPU电源单元124用于提供电源。CPU存储器122以及CPU接口123分别与CPU芯片121连接，CPU电源单元124分别与CPU芯片121、CPU存储器122以及CPU接口123连接。

图像编解码模块13包括GPU芯片131、GPU存储器132、GPU接口133以及GPU电源单元134。GPU芯片131用于进行图像处理以及视频处理；GPU存储器132用于存储图像处理数据以及视频处理数据；GPU接口133与中央处理模块12连接，用于与中央处理模块12进行通信；GPU电源单元134用于提供电源。GPU芯片131分别与GPU存储器132以及GPU接口133连接，GPU电源单元134分别与GPU芯片131、GPU存储器132以及GPU接口133连接。

微控制模块的具体电路结构请参照图2至图6，图2为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的微控制芯片的电路示意图；图3为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的时钟芯片的电路示意图；图4为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的温度传感芯片的电路示意图；图5为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的复位芯片的电路示意图；图6为本发明的图像处理平台的优选实施例的微控制模块的通信芯片的电路示意图。

其中微控制芯片111包括SCK管脚（时钟信号管脚）以及SDA管脚（数据信号管脚），微控制芯片111通过上述SCK管脚以及SDA管脚与时钟芯片113连接。

微控制芯片111还包括MISO管脚（数据输出管脚）以及MCLK管脚（时钟信号管脚），微控制芯片111通过上述MISO管脚以及MCLK管脚与温度传感芯片114连接。

微控制芯片111还包括WDI管脚（监控管脚）以及RESET管脚（复位管脚），微控制芯片111通过上述WDI管脚以及RESET管脚与复位芯片115连接。

微控制芯片111还包括TXD0管脚（信号发送管脚）、TXD1管脚（信号发送管脚）、RXD0管脚（信号接收管脚）以及RXD1管脚（信号接收管脚），，微控制芯片111通过上述TXD0管脚、TXD1管脚、RXD0管脚以及RXD1管脚与通信芯片112连接。

通信芯片112包括R2Out管脚、T2In管脚、R1Out管脚、T1In管脚、R2In管脚、T2Out管脚、R1In管脚以及T1Out管脚。通信芯片112通过R2Out管脚与微控制芯片111的RXD0管脚连接，通信芯片112通过T2In管脚与微控制芯片111的TXD0管脚连接，通信芯片112通过R1Out管脚与微控制芯片111的RXD1管脚连接，通信芯片112通过T1In管脚与微控制芯片111的所述TXD1管脚连接。通信芯片112通过上述R2In管脚、T2Out管脚、R1In管脚以及T1Out管脚与中央处理模块12的CPU接口123连接。

本优选实施例的图像处理平台10使用时，首先微控制模块11接收外部的视频图像数据，并将视频图像数据的处理过程分成了算法处理过程以及图像处理过程。随后微控制模块11将算法处理过程的视频图像数据发送至中央处理模块12进行处理，将图像处理过程的视频图像数据发送至图像编解码模块13进行处理。这样中央处理模块12可以较好的完成其擅长的算法处理部分，而图像编解码模块13也可较好的完成并行化程度较高的图像处理部分。最后中央处理模块12以及图像编解码模块13将处理结果返回至微控制模块11，最终实现了整个图像处理过程。

在图像处理过程中，微控制模块11的温度传感芯片114以及复位芯片115会不断判断微控制芯片111、CPU芯片121以及GPU芯片131是否正常工作，如以上芯片处于非正常工作状态，复位芯片115会对图像处理平台10进行软件重启或硬件掉电重启。

请参照图7，图7为本发明的图像处理平台的第一优选实施例的微控制芯片以及GPU芯片的结构示意图。其中微控制芯片711包括图像加密模块7111、视频加密模块7112以及加密控制模块7113。

图像加密模块7111用于生成图像的图像密钥；视频加密模块7112用于生成视频的视频密钥；加密控制模块7113用于根据处理数据的类型选择相应的加密模块进行加密操作。

GPU芯片721包括第一接收模块7211、第一加密模块7212、第二接收模块7213以及第二加密模块7214。第一接收模块7211用于从图像加密模块7111接收图像对应的图像密钥；第一加密模块7212用于使用图像密钥对图像进行加密操作；第二接收模块7213用于从视频加密模块7112接收视频对应的视频密钥；第二加密模块7214用于使用视频密钥对视频进行加密操作。

本优选实施例的图像处理平台对图像或视频进行加密时，首先加密控制模块7113根据处理数据的类型选择相应的加密模块进行加密操作，如GPU芯片721需要处理的处理数据为图像，则图像加密模块7111生成图像的图像密钥；如GPU芯片721需要处理的处理数据为视频，则视频加密模块7112生成视频的视频密钥。

如处理数据为图像，随后GPU芯片721的第一接收模块7211从图像加密模块7111接收图像对应的图像密钥，然后GPU芯片721的第一加密模块7212使用该图像密钥对图像进行加密操作。如处理数据为视频，随后GPU芯片721的第二接收模块7213从视频加密模块7112接收图像对应的视频密钥，然后GPU芯721片的第二加密模块7214使用该视频密钥对视频进行加密操作。

由于上述的视频密钥和图像密钥均由微控制芯片711的图像加密模块7111以及视频加密模块7112生成，且图像加密模块7111和视频加密模块7112对应的代码通过烧录器固化在微控制芯片711的闪存中，因此外界无法对上述密钥进行篡改或破解，从而提高了图像处理平台的安全性。

请参照图8，图8为本发明的图像处理平台的第二优选实施例的微控制芯片以及GPU芯片的结构示意图。其中微控制芯片811包括图像加密模块8111、视频加密模块8112以及加密控制模块8113。

GPU芯片821包括第一特征提取模块8215、第一特征信息发送模块8216、第一接收模块8211、第一加密模块8212、第二特征提取模块8217、第二特征信息发送模块8218、第二接收模块8213以及第二加密模块8214。

其中第一特征提取模块8215用于提取图像的图像特征信息；第一特征信息发送模块8216用于将图像特征信息发送至图像加密模块8111；图像加密模块8111用于根据图像特征信息生成图像的图像密钥。第二特征提取模块8217用于提取视频的视频特征信息；第二特征信息发送模块8218用于将视频特征信息发送至视频加密模块8112；视频加密模块8112根据视频特征信息生成图像的图像密钥。

其中图像特征信息包括但不限于图像大小、图像拍摄时间、图像拍摄地点、图像位置、图像压缩比以及图像检验码中的至少一个。视频特征信息包括但不限于视频大小、视频拍摄时间、视频拍摄地点、视频位置、视频码率、视频编码格式以及视频检验码中的至少一个。

本优选实施例的图像处理平台对图像或视频进行加密时，如处理数据为图像，则GPU芯片821的第一特征提取模块8215提取该图像的图像特征信息，随后GPU芯片821的第一特征信息发送模块8216将该图像特征信息发送至图像加密模块8111，图像加密模块8111根据该图像特征信息生成图像的图像密钥。然后GPU芯片821的第一接收模块8211从图像加密模块8111接收图像对应的图像密钥，GPU芯片821的第一加密模块8212使用该图像密钥对图像进行加密操作。

如处理数据为视频，则GPU芯片821的第二特征提取模块8217提取该视频的视频特征信息，随后GPU芯片821的第二特征信息发送模块8218将该视频特征信息发送至视频加密模块8112，视频加密模块8112根据该视频特征信息生成视频的视频密钥，然后GPU芯片821的第二接收模块8213从视频加密模块8112接收视频对应的视频密钥，GPU芯片821的第二加密模块8214使用该视频密钥对视频进行加密操作。

由于上述的视频密钥和图像密钥均由微控制芯片811的图像加密模块8111以及视频加密模块8112生成，且图像加密模块8111和视频加密模块8112对应的代码通过烧录器固化在微控制芯片811的闪存中，因此外界无法对上述密钥进行篡改或破解，从而提高了图像处理平台的安全性。同时图像加密模块8111以及视频加密模块8112只接收预设的GPU芯片的图像加密请求以及视频加密请求，以避免对图像加密模块8111以及视频加密模块8112对应的代码进行复制或克隆。

同时图像密钥根据图像特征信息生成，视频密钥根据视频特征信息生成，从而可以进一步提高密钥的准确性，进一步提高了加密操作的效率。

本发明的图像处理平台通过图像加密模块以及视频加密模块的设置，提高了图像处理平台的安全性；解决了现有的图像处理平台的安全性较低或制造成本较高的技术问题。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述图像处理平台包括微控制模块、中央处理模块以及图像编解码模块；

所述微控制模块包括用于控制所述中央处理模块以及所述图像编解码模块的微控制芯片、用于与所述中央处理模块进行通信操作的通信芯片以及用于提供时钟频率的时钟芯片；其中所述通信芯片以及所述时钟芯片分别与所述微控制芯片连接；

所述中央处理模块包括用于进行算法处理功能的CPU芯片、用于存储算法数据的CPU存储器以及用于分别与所述微控制模块以及所述图像编解码模块连接的CPU接口；其中所述CPU存储器以及所述CPU接口分别与所述CPU芯片连接；

所述图像编解码模块包括用于进行图像处理以及视频处理的GPU芯片、用于存储图像处理数据以及视频处理数据的GPU存储器以及用于与所述中央处理模块连接的GPU接口；其中所述GPU芯片分别与所述GPU存储器以及所述GPU接口连接；

其中所述微控制芯片还包括用于生成图像的图像密钥的图像加密模块以及用于生成视频的视频密钥的视频加密模块。

2.根据权利要求1所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述GPU芯片包括：

第一接收模块，用于从所述图像加密模块接收所述图像对应的图像密钥；以及

第一加密模块，用于使用所述图像密钥对所述图像进行加密操作。

3.根据权利要求2所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述GPU芯片还包括：

第一特征提取模块，用于提取所述图像的图像特征信息；以及

第一特征信息发送模块，用于将所述图像特征信息发送至所述图像加密模块；

所述图像加密模块根据所述图像特征信息生成所述图像的图像密钥。

4.根据权利要求3所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述图像特征信息包括但不限于图像大小，图像拍摄时间，图像拍摄地点，图像位置、图像压缩比以及图像检验码中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述CPU芯片包括：

第二接收模块，用于从所述视频加密模块接收所述视频对应的视频密钥；以及

第二加密模块，用于使用所述视频密钥对所述视频进行加密操作。

6.根据权利要求5所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述GPU芯片还包括：

第二特征提取模块，用于提取所述视频的视频特征信息；以及

第二特征信息发送模块，用于将所述视频特征信息发送至所述视频加密模块；

所述视频加密模块根据所述视频特征信息生成所述图像的图像密钥。

7.根据权利要求6所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述视频特征信息包括但不限于视频大小、视频拍摄时间、视频拍摄地点、视频位置、视频码率、视频编码格式以及视频检验码中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述微控制芯片还包括用于根据处理数据的类型选择相应的加密模块进行加密操作的加密控制模块。

9.根据权利要求1所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，所述图像加密模块以及所述视频加密模块对应的代码通过烧录器固化在所述微控制芯片的闪存内，且所述图像加密模块以及所述视频加密模块只接收预设的GPU芯片的图像加密请求以及视频加密请求。

10.根据权利要求1所述的高安全性的图像处理平台，其特征在于，

所述微控制芯片包括SCK管脚、SDA管脚、TXD0管脚、TXD1管脚、RXD0管脚以及RXD1管脚，所述微控制芯片通过所述SCK管脚以及所述SDA管脚与所述时钟芯片连接；所述微控制芯片通过所述TXD0管脚、所述TXD1管脚、所述RXD0管脚以及所述RXD1管脚与所述通信芯片连接；

所述微控制模块还包括用于检测所述微控制模块的工作温度的温度传感芯片；所述微控制芯片包括MISO管脚以及MCLK管脚，所述微控制芯片通过所述MISO管脚以及所述MCLK管脚与所述温度传感芯片连接；

所述微控制模块还包括用于对所述微控制芯片进行复位操作的复位芯片，所述微控制芯片包括WDI管脚以及RESET管脚，所述微控制芯片通过所述WDI管脚以及所述RESET管脚与所述复位芯片连接；

所述通信芯片包括R2Out管脚、T2In管脚、R1Out管脚、T1In管脚、R2In管脚、T2Out管脚、R1In管脚以及T1Out管脚，所述通信芯片通过所述R2Out管脚与所述微控制芯片的RXD0管脚连接，所述通信芯片通过所述T2In管脚与所述微控制芯片的所述TXD0管脚连接，所述通信芯片通过所述R1Out管脚与所述微控制芯片的所述RXD1管脚连接，所述通信芯片通过所述T1In管脚与所述微控制芯片的所述TXD1管脚连接；所述通信芯片还包括，所述通信芯片通过所述R2In管脚、所述T2Out管脚、所述R1In管脚以及所述T1Out管脚与所述中央处理模块连接；

所述微控制模块还包括用于提供电源的微控制电源单元，所述微控制电源单元分别与所述微控制芯片、所述时钟芯片以及所述通信芯片连接；

所述中央处理模块还包括用于提供电源的CPU电源单元，所述CPU电源单元分别与所述CPU芯片、所述CPU存储器以及所述CPU接口连接；

所述图像编解码模块还包括用于提供电源的GPU电源单元，所述GPU电源单元分别与所述GPU芯片、所述GPU存储器以及所述GPU接口连接。