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超混沌的生成及其在图像加密中的应用研究

作 者: 雷丽兰
导 师: 洪少南
学 校: 江西师范大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 混沌系统 超混沌系统 Lyapunov指数 耦合 同步 图像加密
分类号: TP309.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 47次
引 用: 1次
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内容摘要


1979年,R?ssler报道了第一个超混沌系统,自此,国内外学者对超混沌的研究兴趣显著提高。相对于简单的混沌,由于超混沌行为具有更强的随机性和不可预测性,使其在信息安全和保密通信等领域都具有更好的应用前景;因此超混沌已成为国内外热门研究课题之一。为扩大超混沌的应用领域,有目的地产生简单的超混沌系统已成为一项具有挑战性的关键课题。但是,到目前为止仍然没有理论上成熟的超混沌生成方法,因而,研究超混沌的生成方法具有重大意义。本文从理论的角度出发,提出了一种超混沌的生成方法,给出了基于该方法产生超混沌系统的实例。该方法首先推导出一种新的连续系统Lyapunov指数估计;其次,采用具有平移不变性的耦合函数耦合两个相同系统,并对耦合系统实施可逆线性变换,再根据可逆线性变换的性质导出该耦合系统Lyapunov指数的特点;再次,基于文中所提出的Lyapunov指数估计方法,导出耦合系统通往超混沌的条件,即推出了超混沌生成的方法;最后,基于该生成方法构造了几个超混沌系统的实例,结果显示该方法具有可行性且易于计算。针对超混沌的应用研究,本文提出了一种基于超混沌系统同步的图像置乱加密算法。该算法基于超混沌同步,通过对超混沌序列进行升序重排获得位置的置乱序列,从而实现对图像的置乱加密。实验结果表明:该算法加密效果好,相当于对图像进行随机置乱;加密系统具有很强的抗干扰性,特别是对算法改进之后,它的抗干扰性得到显著提高;密码具有很强的敏感性和随机性,它对统计分析具有很强的抵抗力,能充分保障图像信息安全。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 研究背景  8-10
  1.2 研究意义  10-11
  1.3 本文主要内容  11
  1.4 本文组织结构安排  11-13
第2章 混沌理论  13-20
  2.1 混沌描述  13-15
  2.2 混沌的主要特点  15-16
  2.3 混沌运动的判定方法  16
  2.4 混沌P.C.同步  16-20
    2.4.1 P.C.同步法  16-17
    2.4.2 Lorenz 系统P.C.同步  17-20
第3章 连续系统 Lyapunov 指数的新的估计方法  20-27
  3.1 Lyapunov 指数的定义  20-21
  3.2 Lyapunov 指数的估计  21-25
  3.3 应用实例  25-26
  3.4 小结  26-27
第4章 超混沌生成方法及其实例  27-39
  4.1 连续系统线性变换的性质  27-28
  4.2 超混沌生成方法  28-31
    4.2.1 耦合系统的Lyapunov 指数的特点  28-30
    4.2.2 控制耦合系统到超混沌的方法  30-31
  4.3 超混沌生成实例  31-38
    4.3.1 耦合二维连续自治系统到超混沌  31-32
    4.3.2 耦合经典混沌系统超混沌系统  32-38
  4.4 小结  38-39
第5章 基于超混沌系统同步的图像置乱加密  39-54
  5.1 超混沌同步的实例  39-41
  5.2 基于超混沌同步的图像置乱加密算法描述及其相似度分析  41-43
    5.2.1 加密与解密算法  42-43
    5.2.2 相似度分析  43
  5.3 算法及其相似度的 matlab 实现  43-46
    5.3.1 加密解密算法matlab 实现  43-45
    5.3.2 相似度分析的matlab 实现  45-46
  5.4 算法分析与改进  46-53
    5.4.1 算法分析  46-49
    5.4.2 算法改进  49-53
  5.5 小结  53-54
第6章 总结  54-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
在学期间学术成果情况  59

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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
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