混沌序列產(chǎn)生及其在圖像、視頻加密中的應(yīng)用研究.pdf

1、伴隨著科技的不斷進(jìn)步，信息技術(shù)已經(jīng)滲透進(jìn)人們生活的各個(gè)方面，信息安全問題已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注，因此如何加強(qiáng)信息的保密性就成為了一個(gè)急需解決的難題?；煦缧盘査逃械姆侵芷冢瑢掝l譜和對初始值非常敏感等突出特征，使得其在信息加密中有著良好的應(yīng)用前景。而要想提高混沌在信息加密中的保密性以及實(shí)用性，需要做的工作主要是以下兩個(gè)方面：一方面，提高混沌自身的性能；另一方面，提高加密系統(tǒng)的性能。本文以此為背景，分別從上述兩方面著手進(jìn)行研究，取得了一系列

2、新的結(jié)果。本文的主要工作和創(chuàng)新體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　 (1)系統(tǒng)地研究了各種混沌序列的產(chǎn)生方式。混沌序列的產(chǎn)生是混沌應(yīng)用到信息加密的前提也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。從最初的模擬電路到現(xiàn)在數(shù)字系統(tǒng)，在不斷地進(jìn)步，當(dāng)然也會產(chǎn)生一系列新的問題。本文總結(jié)以前所做的研究，系統(tǒng)地介紹了各種混沌序列的產(chǎn)生方式，包括模擬電路、FPGA、LabVIEW、DSP等。通過分析和比較，為以后的繼續(xù)深入研究發(fā)揮重要的參考作用。
　　 (2)設(shè)計(jì)了一個(gè)新

3、的混沌系統(tǒng)。從混沌信息加密工程的觀點(diǎn)考慮，構(gòu)造一個(gè)龐大的混沌函數(shù)庫是必要的。為了設(shè)計(jì)性能良好的混沌系統(tǒng)，在研究Sprott系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了一個(gè)新的混沌系統(tǒng)。對構(gòu)造的混沌系統(tǒng)進(jìn)行了動力學(xué)分析，其中包括分岔特性以及Lyapunov指數(shù)等特性分析，同時(shí)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的模擬電路，通過電路實(shí)驗(yàn)獲得了與仿真相符的混沌吸引子，驗(yàn)證了混沌系統(tǒng)的特性。
　　 (3)設(shè)計(jì)了一個(gè)新的分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)。并且介紹了兩種分?jǐn)?shù)階微積分的分析方法，時(shí)域求解法對其

4、進(jìn)行數(shù)值仿真，時(shí)頻域轉(zhuǎn)換法對其進(jìn)行電路仿真。數(shù)值仿真結(jié)果表明系統(tǒng)存在混沌的最低階數(shù)是2.31。設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)階混沌振蕩電路，電路仿真與數(shù)值仿真結(jié)果相符，證實(shí)了該分?jǐn)?shù)階混沌振蕩電路的可行性。分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)更能反映系統(tǒng)呈現(xiàn)的工程物理現(xiàn)象，一個(gè)確定的分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)隨著其階數(shù)即分?jǐn)?shù)值的不同而呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，因而這種系統(tǒng)具有更大的密鑰空間，不容易被復(fù)制。
　　 (4)首次利用數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生分?jǐn)?shù)階混沌序列。對分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)的廣泛研究開始于

5、最近十幾年，目前的研究大多處于理論階段。本文通過利用LabVIEW等數(shù)字系統(tǒng)，獲得了真實(shí)的分?jǐn)?shù)階混沌序列。通過LabVIEW與MATLAB的接口，首先利用MATLAB編程計(jì)算混沌狀態(tài)方程，然后再在LABVIEW平臺設(shè)計(jì)前面板，調(diào)節(jié)參數(shù)，最后通過數(shù)據(jù)采集卡即可實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階混沌序列輸出。數(shù)字系統(tǒng)可以做到參數(shù)相同，并且精度可控，容易控制。
　　 (5)借助DSP平臺，利用分?jǐn)?shù)階混沌序列，成功實(shí)現(xiàn)了圖像、視頻的實(shí)時(shí)加密、解密。利用前面得到