学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

四维超混沌系统的研究及其在图像加密中的应用

作　者: 邢文慧
导　师: 刘剑鸣
学　校: 燕山大学
专　业: 系统工程
关键词: 混沌理论 混沌密码学 高维超混沌系统 序列预处理 小波变换 图像加密
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文主要研究四维混沌系统的构建和相关序列的处理,以及混沌密码学在图像加密技术中的应用。混沌系统以其特有的动力学特征,融合密码学原理形成混沌密码学。混沌密码学的形成与发展,为保密通信理论提供了坚实的理论基础,特别在图像加密方面有所体现。数字图像特有的大冗余数据及数据间的较强相关性等特点为混沌密码学在数字图像加密技术中的应用提供了理论支撑。本文在现有理论的基础上,以典型的混沌系统族为例,系统地展开理论研究并进行了仿真分析。首先,在分析了几种低维系统扩展为高维系统的方法后,结合扩维思想,将新变量以系统变量的线性形式引入微分方程,构建了一种新的四维系统。文中以三维Lorenz混沌系统为基础系统,构建了四维Lorenz混沌系统的模型。通过观察系统的Lyapunonv指数,给出了系统分别呈混沌态和超混沌态时参数的具体取值范围,并对系统的输出序列进行了性能分析。通过仿真分析,从理论上验证了四维超混沌系统的混沌特性。其次,针对现有的混沌输出序列预处理方法的局限性,设计了一种基于分段思想的预处理方法。该方法基于序列的实数值数据本身执行操作,适用于任何取值范围的数据的相关处理。文中以四维Lorenz超混沌的输出序列为例,对其进行处理并作相关性对比和随机测试。实验数据表明,该方法处理后的数值序列密码学性能更优。最后,研究了混沌密码学在数字图像加密中的应用。在现有的加密算法基础上,采用不同参数配置下的四维Lorenz超混沌系统,引入点乘运算和模2加法运算,对图像的小波系数进行加密并作性能分析。仿真实验表明,该算法具有较好的加密性能以及较大的密钥空间和较强的鲁棒性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 混沌加密系统的发展现状  10-14
    1.2.1 传统加密系统  11-12
    1.2.2 混沌加密系统  12-13
    1.2.3 伪混沌加密系统  13
    1.2.4 混合加密系统  13-14
  1.3 论文的主要研究内容及结构  14-16
第2章 混沌理论知识及密码学原理  16-32
  2.1 混沌的定义  17-19
    2.1.1 Li-Yorke混沌定义  17-18
    2.1.2 Melnikov混沌定义  18-19
    2.1.3 R. L. Devaney混沌定义  19
  2.2 混沌的动力学特征  19-22
  2.3 传统密码学  22-30
    2.3.1 密码体制的分类  25-26
    2.3.2 流密码  26-30
  2.4 混沌密码学  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第3章 四维Lorenz混沌系统的研究  32-41
  3.1 Lorenz系统族  32-35
  3.2 四维Lorenz混沌系统的构建  35-36
  3.3 四维Lorenz混沌系统的性能分析  36-40
    3.3.1 系统稳定性分析  36-39
    3.3.2 序列的相关性分析  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 混沌输出序列的预处理  41-48
  4.1 输出序列的预处理  41-44
    4.1.1 几种常见的分段法  42-44
    4.1.2 一种新的预处理方法的设计  44
  4.2 预处理后的性能分析  44-47
    4.2.1 序列的相关性分析  45
    4.2.2 随机性测试  45-47
  4.3 本章小结  47-48
第5章 基于混沌系统的图像加密技术研究  48-63
  5.1 数字图像加密技术  48-52
    5.1.1 基于像素置乱的图像加密技术  48-50
    5.1.2 基于灰度扩散的图像加密技术  50
    5.1.3 图像加密效果的评价标准  50-52
  5.2 基于混沌系统的图像加密原理  52-53
  5.3 基于四维Lorenz超混沌系统的图像加密算法  53-56
    5.3.1 基于小波域的图像置乱技术  53-54
    5.3.2 算法设计  54-56
  5.4 仿真分析  56-62
    5.4.1 视觉效果及直方图对比  56-58
    5.4.2 相邻像素的相关性分析  58-60
    5.4.3 密钥空间分析  60
    5.4.4 抗干扰性能分析  60-61
    5.4.5 均方误差和峰值信噪比  61-62
  5.5 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  70-71
致谢  71-72
作者简介  72

相似论文

  1. 基于TMS320C6713的SPIHT图像压缩算法研究及实现,TP391.41
  2. 图像的稀疏表示及编码模型研究,TP391.41
  3. 唇读中的特征提取、选择与融合,TP391.41
  4. 羊绒与羊毛纤维鉴别系统的研究,TS101.921
  5. 感觉刺激诱发脑电特征研究,R318.0
  6. 网络传输中的ROI图像编码算法研究,TN919.81
  7. 基于多尺度分析的图像融合算法研究,TP391.41
  8. 基于小波变换的三维模型特征提取技术的研究与实现,TP391.41
  9. 轮廓波变换及其在图像处理中的应用,TP391.41
  10. 基于小波的雷达视频压缩方法研究,TN957.52
  11. 脊波变换在全色图像和多光谱图像融合中的应用研究,TP391.41
  12. 一种多数据流聚类异常检测算法,TP311.13
  13. 基于图像的信息隐藏技术研究,TP309.7
  14. 基于DM6446与小波的图像压缩系统设计与实现,TP391.41
  15. 结合DWT的动态数据校正研究及应用,TP274
  16. 基于小波变换和马尔可夫链的流量预测模型,TP393.06
  17. 基于小波变换的信号稀疏表示及其在图像去噪中的应用,TP391.41
  18. 基于离散小波变换的图像水印算法研究,TP309.7
  19. 脑部CT图像的压缩应用,TP391.41
  20. 一类工具加工痕迹的检验识别,TP391.41
  21. 基于混沌映射与FrFT的单通道彩色图像加密算法,TP309.7

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
© 2012 www.xueweilunwen.com