[发明专利]一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法

权利要求书

1.一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，包括

步骤1：利用液气界面自组装制备致密单层有序等离激元金属的纳米颗粒薄膜；

步骤2：采用去润湿法制备随机图案化的超薄膜，并将所述超薄膜作为所述纳米颗粒薄膜的介电层，生成具有随机图案介电层的纳米颗粒薄膜复合层；

步骤3：在所述介电层上制备发光量子点层，将纳米颗粒薄膜、介电层和发光量子点层组合生成荧光复合层；

步骤4：所述荧光复合层的顶部封装有保护层，形成表面增强荧光PUF器件；

步骤5：通过荧光显微镜对所述表面增强荧光PUF器件进行荧光图像采集；

通过荧光寿命成像显微镜对表面增强荧光PUF器件进行寿命图像采集；

步骤6：对所述荧光图像和寿命图像进行预处理，得到增强光学图像；

步骤7：将预处理后的所述增强光学图像通过图像哈希算法进行频域特征提取或通过CNN网络进行特征检测和特征降维，并压缩和量化为有限长度的二进制字符串，形成随机数密钥。

2.根据权利要求1所述的一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，步骤1所述金属包括Ag、Au、Cu、Al、Pd或Pt元素中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1：在所述纳米颗粒薄膜上旋涂一层厚度为2.9~3nm的羟基封端聚苯乙烯（PS）薄膜，得到第一纳米颗粒薄膜复合层，其中溶剂为甲苯，旋涂浓度为0.5wt%；

步骤2.2：在所述第一纳米颗粒薄膜复合层上旋涂一层聚2-乙烯吡咯烷酮（P2VP）薄膜，得到第二纳米颗粒薄膜复合层，其中溶剂为氯苯，旋涂浓度为1wt%；

步骤2.3：将所述第二纳米颗粒薄膜复合层放入手套箱中进行250℃热退火处理5min，生成具有随机图案介电层的纳米颗粒薄膜复合层。

4.根据权利要求1所述的一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.4：在所述纳米颗粒薄膜上沉积一层2 nm厚的派瑞林膜，并在所述派瑞林膜表面旋涂一层10 nm厚的聚4-乙烯基吡啶（P4VP）薄膜；

步骤2.5：将具有派瑞林膜和聚4-乙烯基吡啶薄膜的纳米颗粒薄膜放入空干燥箱中进行220 ℃热退火处理4小时，生成具有随机图案介电层的纳米颗粒薄膜复合层。

5.根据权利要求1所述的一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，所述步骤3包括：

将1 mg/mL的ZnCdSe@ZnS量子点氯苯溶液旋涂在采用润湿法处理的介电层表面。

6.根据权利要求1所述的一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，步骤6所述预处理包括对荧光图像和寿命图像进行分割、标准化和增强处理：

其中使用保边高斯曲率滤波器对图像进行标准化和增强处理；

采用全局搜索算法确定数字化的共同阈值，采用2值粗粒度编码方法将每个像素值分别映射到集合{0，1}的相应元素中,形成黑白二值矩阵。

7.根据权利要求1所述的一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，所述步骤7包括：

步骤7.1：通过图像哈希算法中离散余弦变换的频域变换从增强光学图像中进行特征提取，并通过将各系数与系数的平均值进行比较，将代表图像特征的数值进行量化，形成随机数密钥。

8.根据权利要求1所述的一种基于表面增强荧光效应的随机数密钥生成方法，其特征在于，所述步骤7包括：

步骤7.2：基于AlexNet 架构训练CNN 模型，输入增强光学图像输出特征层，激活生成4096 维的特征向量，形成随机数密钥。