本發(fā)明涉及一種用于驗證圖像傳感器的計算機實現(xiàn)的方法、一種系統(tǒng)、一種計算機程序產(chǎn)品、一種計算機可讀的存儲介質(zhì)以及一種機動車。

背景技術：

1、對于攝像機及其圖像傳感器在機動車的控制設備上的使用來說重要的是，控制設備可以決定，是否是正確的攝像機與控制設備連接。這尤其是網(wǎng)絡安全的要求。在此，圖像傳感器應當被驗證?；旧蠎敎p少、尤其是最小化控制器使用未被許可的攝像機、尤其是未被驗證的圖像傳感器的危險。因此，控制器應能夠確認攝像機、尤其是圖像傳感器的身份，以便允許使用圖像傳感器。

2、ep?4?149?054?a1公開了一種機動車中的攝像機系統(tǒng)，其中通過機動車的攝像機系統(tǒng)和控制單元之間的加密的公共秘密能夠確定攝像機系統(tǒng)的圖像傳感器是否更換。

3、wo?2022/058345?a1公開了一種用于機動車的攝像機系統(tǒng)的方法。在此，攝像系統(tǒng)具有帶有第一標識碼的第一攝像機模塊、帶有第二標識碼的第二攝像機模塊和電子控制單元。基于第一標識碼和第二標識碼分別生成哈希值。

4、然而一如既往地例如復制或偽造攝像機的標識碼，由此又提高了未授權的攝像機、尤其是其圖像傳感器被用于機動車控制器的危險。

技術實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是，通過控制設備來改進攝像機、尤其是攝像機的圖像傳感器的驗證。

2、該目的通過一種用于驗證圖像傳感器的計算機實現(xiàn)的方法、一種系統(tǒng)、一種計算機程序、一種計算機可讀的存儲介質(zhì)以及一種機動車來實現(xiàn)。

3、第一方面涉及一種用于驗證圖像傳感器的計算機實現(xiàn)的方法。在第一步驟中，提供一種用于機動車的攝像機，攝像機具有圖像傳感器。隨后，確定圖像傳感器的第一噪聲特征/噪聲分布(rauschprofil)，并且將第一噪聲特征存儲在數(shù)據(jù)存儲器上。在另一步驟中，進行攝像機的圖像傳感器(即假定為與第一噪聲特征所源自的圖像傳感器相同的圖像傳感器)的第二噪聲特征的確定。隨后，將所存儲的第一噪聲特征與所確定的第二噪聲特征進行比較，并且如果在比較所存儲的第一噪聲特征與所確定的第二噪聲特征時能確定預定的一致性，則圖像傳感器通過驗證。

4、圖像傳感器將入射光轉換成可測量的電信號。數(shù)字照片因此由多個單像點組成，像點即所謂的像素。每個像素對應于攝像機傳感器上的一個單元。像素或單元的數(shù)量典型地以數(shù)百萬個像素(百萬像素)計數(shù)。在每個單元中，通過電壓來測量入射到那里的光量。這是因為入射光子與產(chǎn)生的電壓成比例。

5、在理想條件下，每個傳感器單元在入射光量相同的情況下產(chǎn)生相同的信號。然而，在實踐中不是這種情況：例如，傳感器的感光材料可能包括雜質(zhì)，從而在受影響的像素中僅轉換光的較少部分。另外的因素是各個傳感器單元的由制造決定的尺寸差別。在各個傳感器單元中，納米范圍中的波動就會導致像素亮度的差異。

6、較大的單元接收更多的光，因此產(chǎn)生較亮的像素，并且相反地，較小的單元產(chǎn)生較暗的像素。這些不精確性相互疊加，從而在圖像中出現(xiàn)的微小亮度差上產(chǎn)生固定模式，進而形成噪聲特征。這種噪聲特征在傳感器制造中產(chǎn)生，并且即使攝像機經(jīng)過數(shù)年運行也幾乎不改變。也就是說，在數(shù)年之后，攝像機產(chǎn)生的每個新圖像也將該噪聲特征曲線嵌入到圖像內(nèi)容中。

7、這兩個因素是特別有趣的，因為這兩個因素在制造期間隨機地出現(xiàn)。即使兩個圖像傳感器在工廠中被直接先后依次地制造，這兩個圖像傳感器也不具有相同的噪聲特征：圖像傳感器具有各自唯一的模式。噪聲特征通常稱為指紋，這是因為噪聲特征與人類指紋一樣不隨時間改變并且是特殊的，因此噪聲特征可以被用于識別設備。

8、在此，本發(fā)明基于這樣的構思，即由圖像傳感器的像素的噪聲分布建立指紋并且將該指紋寫入數(shù)據(jù)存儲器(例如攝像機、尤其是圖像傳感器的存儲區(qū))中。這可以在車輛生產(chǎn)期間或者在維修期間在攝像機學習時實施。

9、噪聲特征顯示為相鄰像素中的輕微差異，但是這些差異是肉眼不可見的。然而，借助數(shù)字信號處理可以確定噪聲特征。由于噪聲特征太弱，所以需要一些圖像來可靠地提取噪聲特征。簡單來說，考慮多個圖像上的像素的平均值。如果在多個圖像中，一個像素比所有像素的平均值稍微更亮或更暗，則這可歸因于上述制造差異。由于亮度差非常低，所以單個圖像中的單個像素可能與實際模式不同。但是通過在多個圖像上求平均仍然得到穩(wěn)定的指紋，即噪聲特征。

10、如果圖像傳感器現(xiàn)在被(惡意)更換并偽裝成原始圖像傳感器，則可以確定圖像傳感器的噪聲指紋并將其與所存儲的噪聲指紋進行比較。如果圖像傳感器已經(jīng)被更換，則所存儲的噪聲指紋與所確定的噪聲指紋基本上在預先確定的程度上存在差異并且可以推斷出，當前所使用的圖像傳感器有一定的概率被更換。

11、因此，可以節(jié)省用于加密解決方案的硬件，這是因為可以通過軟件實現(xiàn)。不需要攝像機的專用硬件單元，例如不需要集成在圖像傳感器中的硬件單元。主要以軟件方式實現(xiàn)。與攝像機相關地，尤其是在圖像傳感器上僅需要一個數(shù)據(jù)存儲器，優(yōu)選形式為otp(onetime?pad(一次性密碼本)、傳感器上的能一次性寫入的存儲區(qū))。替代地或附加地也可以規(guī)定，使用數(shù)據(jù)存儲器、尤其是以eeprom的形式，數(shù)據(jù)存儲器設置在攝像頭上或攝像頭中。此外，噪聲特征也可以存儲在永久存儲器上，該永久存儲器布置在機動車的控制設備上或中。

12、第二方面涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法的器件。

13、第三方面涉及一種計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品在由計算機執(zhí)行程序時使計算機執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。

14、第四方面涉及一種包括命令的計算機可讀的存儲介質(zhì)，所述命令在由計算機執(zhí)行時使計算機執(zhí)行根據(jù)第一方面的方法。

15、第五方面涉及一種機動車，該機動車具有用于實施根據(jù)第一方面的方法的器件、根據(jù)第二方面的系統(tǒng)、根據(jù)第三方面的計算機程序或根據(jù)第四方面的計算機可讀的存儲介質(zhì)。

16、根據(jù)一種優(yōu)選實施方式，在存在至少60％、優(yōu)選地70％、更優(yōu)選地80％、最優(yōu)選地90％的一致性的情況下，圖像傳感器得到驗證。通過預先給定在將所存儲的第一噪聲特征與所確定的第二噪聲特征相比較時的一致性有多高，可以根據(jù)攝像機類型、尤其是圖像傳感器給出如下范圍，在該范圍內(nèi)第二噪聲特征與第一噪聲特征的偏差是可容忍的，或者在該范圍內(nèi)可以得出認為是同一圖像傳感器的結論。

17、根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，用于機動車的控制設備具有數(shù)據(jù)存儲器。對于控制設備具有數(shù)據(jù)存儲器的情況，可以特別簡單地進行兩個噪聲特征的比較。為此，優(yōu)選地，控制設備請求第二噪聲特征，即，控制設備至少部分地控制攝像機，使得基于攝像機特性能確定噪聲特征。尤其是可以規(guī)定，控制設備接收攝像機、尤其是攝像機圖像傳感器的數(shù)據(jù)并且在控制設備中基于所接收的數(shù)據(jù)確定噪聲特征。

18、根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，由控制設備執(zhí)行比較和驗證的步驟。通過這種方式可以實現(xiàn)，一方面計算密集型的設備——如其通常是用于機動車的控制設備那樣——執(zhí)行噪聲特征的比較。因此，攝像機僅需要較少的計算資源，因為不需要用于比較噪聲特征的耗費的計算操作。此外，基于通過控制設備進行的驗證可以實現(xiàn)，由基本可信的實體，即攝像機和特別是其圖像傳感器來確認圖像傳感器的真實性。因此，可以降低、尤其是最小化篡改攝像機的圖像傳感器的可能性。

19、根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，攝像機具有數(shù)據(jù)存儲器。在這種情況下可能的是，雖然可以更換攝像機的圖像傳感器。然而，數(shù)據(jù)存儲器通常保留在攝像機中，這是因為該攝像機尤其是與該攝像機固定安裝或連接，由此提高數(shù)據(jù)存儲器的防偽安全性。此外，噪聲特征可以特別簡單地并且面向目標地被存儲。

20、根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，如果在攝像機的數(shù)據(jù)存儲器上存儲所確定的噪聲特征的步驟完成，則攝像機的數(shù)據(jù)存儲器不能被覆蓋。這尤其是減少了噪聲特征被篡改或覆蓋的風險。

21、根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，利用預定的密鑰對第一噪聲特征進行加密，并將用于對所加密的第一噪聲特征進行解密的密鑰被提供給控制設備。通過對第一噪聲特征加密，可以降低、尤其是最小化噪聲特征被篡改的危險。例如，因此不太可能將第一噪聲特征惡意地改變或適配于尤其是第二噪聲特征。因此，可以提高基于正確數(shù)據(jù)進行驗證步驟的概率。

22、根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，第一噪聲特征被加密地存儲。如果第一噪聲特征也被加密地存儲，則可以附加地提高基于正確數(shù)據(jù)進行驗證步驟的概率。此外，第一噪聲特征也更難被篡改。

23、根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，基本上基于相同的過程確定第一噪聲特征和第二噪聲特征。因此，基本上可以實現(xiàn)，可以特別有效地將第一噪聲特征與第二噪聲特征進行比較。

24、根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，基于圖像傳感器的光響應非均勻性(photo?responsenon-uniformity)來確定第一噪聲特征和第二噪聲特征。光響應非均勻性(prnu)是攝像機對光的響應的均勻性的表示。因此，根據(jù)攝像機、圖像傳感器和/或攝像機周圍環(huán)境的不同，基于prnu來創(chuàng)建噪聲特征是有意義的。

25、根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，基于圖像傳感器的暗信號非均勻性(dark?signalnon-uniformity)來確定第一噪聲特征和第二噪聲特征。dsnu提供了關于模式或結構(模式或結構有時可能存在)的背景圖像品質(zhì)的粗略數(shù)值指示。因此，同樣根據(jù)攝像機、圖像傳感器和/或攝像機周圍環(huán)境的不同，基于dsnu來創(chuàng)建噪聲特征是有意義的。

26、根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，第一噪聲特征和/或第二噪聲特征可基于基本上黑色的像素來獲取。在此，黑色像素表示圖像傳感器的基本上沒有達到環(huán)境光或者達到的環(huán)境光過低的像素?；诖?，優(yōu)選可以創(chuàng)建特別清晰的噪聲特征。

27、對于在該方法中可能產(chǎn)生并且在此沒有明確描述的用例或應用情況可以規(guī)定，根據(jù)該方法輸出錯誤報告和/或用于輸入用戶反饋的請求和/或調(diào)節(jié)標準設定和/或預定的初始狀態(tài)。

28、本發(fā)明還包括用于機動車的控制設備?？刂圃O備可以具有數(shù)據(jù)處理裝置或處理器裝置，數(shù)據(jù)處理裝置或處理器裝置被設置用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方式。為此，處理器裝置可以具有至少一個微處理器和/或至少一個微控制器和/或至少一個fpga(fieldprogrammable?gate?array、現(xiàn)場可編程門陣列)和/或至少一個dsp(digital?signalprocessor、數(shù)字信號處理器)。作為微處理器尤其是可以分別使用cpu(centralprocessing?unit、中央處理單元)、gpu(graphical?processing?unit、圖形處理單元)或npu(neural?processing?unit、神經(jīng)處理單元)。此外，處理器裝置可以具有程序代碼，該程序代碼被設置用于在被處理器裝置執(zhí)行時實施根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方式。程序代碼可以存儲在處理器裝置的存儲器中。處理器裝置可以例如基于至少一個電路板和/或至少一個soc(system?on?chip、片上系統(tǒng))。

29、本發(fā)明還包括根據(jù)本發(fā)明的方法的具有如已經(jīng)結合根據(jù)本發(fā)明的機動車的改進方案描述的特征的改進方案。出于這個原因，在此不再描述根據(jù)本發(fā)明的方法的相應的改進方案。

30、根據(jù)本發(fā)明的機動車優(yōu)選設計為汽車、尤其是乘用車或商用車，或設計為大客車或摩托車。

31、作為另一解決方案，本發(fā)明也包括一種計算機可讀的存儲介質(zhì)，該計算機可讀的存儲介質(zhì)包括程序代碼，所述程序代碼在被計算機或計算機集群執(zhí)行時使計算機或計算機集群實施根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方式。存儲介質(zhì)可以至少部分地被提供為非易失性數(shù)據(jù)存儲器(例如閃存和/或ssd(solid?state?drive、固態(tài)硬盤))和/或至少部分地被提供為易失性數(shù)據(jù)存儲器(例如ram(random?access?memory、隨機存取存儲器))。存儲介質(zhì)可以布置在計算機或計算機集群中。但是，存儲介質(zhì)也可以例如作為所謂的appstore服務器和/或云服務器在互聯(lián)網(wǎng)中運行。通過計算機或計算機集群可以提供具有例如至少一個微處理器的處理器電路。程序代碼可以被提供為二進制代碼和/或匯編代碼和/或編程語言(例如c語言)的源代碼和/或程序腳本(例如python)。

32、本發(fā)明還包括所描述的實施方式的特征的組合。因此，本發(fā)明還包括分別具有所描述的實施方式中的多個實施方式的特征的組合的實現(xiàn)方案，只要這些特征沒有被描述為相互排斥的。