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超混沌映射的偏置控制及其在图像加密中的应用

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超混沌映射的偏置控制及其在图像加密中的应用

作者：孔思晓南京信息工程大学

学位级别：硕士

随着非线性动力学理论的发展,离散混沌动力学迎来了又一个研究热潮。为增强混沌映射在图像加密中的应用效果,常需要获取调控便捷、复杂度高的时间序列。忆阻器特殊非线性反馈容易引发混沌,从而已成为混沌系统构建的重要元素。本文研究... 详细信息

随着非线性动力学理论的发展,离散混沌动力学迎来了又一个研究热潮。为增强混沌映射在图像加密中的应用效果,常需要获取调控便捷、复杂度高的时间序列。忆阻器特殊非线性反馈容易引发混沌,从而已成为混沌系统构建的重要元素。本文研究具有较高复杂度的超混沌映射的建模,研究其偏置可控与多稳态属性,通过数值分析和硬件实验进一步证明超混沌映射的特殊演变规律,为超混沌映射在图像加密中的应用提供依据。本文的主要工作包括:一、基于偏置控制原理,构建偏置可控超混沌映射。利用偏置对于映射序列极性的影响,结合系统参数获取对称的吸引子。在此基础上,进一步分析映射的多稳态特性并基于STM32进行实验验证。二、基于离散忆阻器特殊非线性关系,构建偏置可控忆阻超混沌映射。分析了参数与初始状态变化时动力学行为的演变规律,揭示了其特殊的混沌与超混沌共存现象,并实现了映射的偏置与幅度调控。基于外源输入的非线性自回归(NARX)神经网络实现了超混沌映射序列的预测。三、基于离散超混沌序列和预测数据,构建了双混沌序列图像加密新体系。设计了一个新型混合神经网络对超混沌映射序列进行预测,利用原超混沌序列对图像加密,而利用预测序列对加密图像进行解密,FPGA电路实验证明了双混沌序列图像加密方案的可行性。

关键词：超混沌映射偏置控制混合神经网络图像加密

基于三维超混沌映射的图像加密及其FPGA实现

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实验技术与管理 2024年第4期41卷 15-24页

作者：黄丽莲叶优欣马衍昊李创项建弘窦铮哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

随着信息技术的不断发展,确保信息安全已成为重要问题,而图像作为被广泛使用的多媒体工具,时常面临着泄露的风险,针对该问题提出一种基于三维超混沌映射的图像加密算法。该算法首先构造一个离散三维超混沌系统,此系统相较于传统的混沌... 详细信息

随着信息技术的不断发展,确保信息安全已成为重要问题,而图像作为被广泛使用的多媒体工具,时常面临着泄露的风险,针对该问题提出一种基于三维超混沌映射的图像加密算法。该算法首先构造一个离散三维超混沌系统,此系统相较于传统的混沌系统拥有更好的混沌特性,所生成的序列具有更强的随机性。然后在此序列的基础上对图片进行置乱和扩散:在置乱阶段,通过混沌序列对原始图片的像素点进行索引排序,实现像素置乱;在扩散阶段,使用处理后的混沌序列对置乱图像的像素值进行分层异或,实现像素扩散。软件仿真和性能分析表明,该算法具有较高的安全性和较强的抗干扰能力,最后通过FPGA硬件平台完成图像加密。整个算法包括软件仿真和硬件实现两个部分,能够有效提升学生将理论和实践相结合的能力,增强学生对非线性理论的理解。

关键词：超混沌映射混沌序列图像加密 FPGA实现

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基于位分解和超混沌映射的医学图像加密研究

计算机仿真 2019年第1期36卷 209-212,353页

作者：王倩内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

针对医学DICOM(Digital Imaging and Communications)标准医学图像中图像数据和病人信息数据的信息安全问题,提出了一种基于超混沌映射的医学图像加密算法。通过超混沌映射Lorenz生成六组密钥序列,增加算法的复杂性。并将图像数据进行... 详细信息

针对医学DICOM(Digital Imaging and Communications)标准医学图像中图像数据和病人信息数据的信息安全问题,提出了一种基于超混沌映射的医学图像加密算法。通过超混沌映射Lorenz生成六组密钥序列,增加算法的复杂性。并将图像数据进行位分解,打破像素内相关性,对高位数据和低位数据分别加密。病人信息加密不只与密钥序列有关,还与图像信息相关联。实验结果表明,算法实现了对DICOM图像中图像信息的加密和病人信息的隐藏,密钥空间大,并具有良好的算法安全性。

关键词：医学图像加密超混沌映射位分解

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可调幅离散超混沌映射的设计及其应用研究

可调幅离散超混沌映射的设计及其应用研究

作者：周雪娇南京信息工程大学

学位级别：硕士

随着混沌的广泛应用以及混沌动力学系统的深入研究,混沌振荡与混沌映射的可控性研究逐渐成为研究热点。连续混沌系统的单参数控制研究已经较为广泛,然而,离散混沌映射的单参数控制尚未得到重视。本文旨在构造具有单参数幅度控制的离散... 详细信息

随着混沌的广泛应用以及混沌动力学系统的深入研究,混沌振荡与混沌映射的可控性研究逐渐成为研究热点。连续混沌系统的单参数控制研究已经较为广泛,然而,离散混沌映射的单参数控制尚未得到重视。本文旨在构造具有单参数幅度控制的离散混沌映射,揭示了不同非线性离散映射中潜在的幅度控制参数,电路实验验证了混沌映射的幅度控制属性。本文的主要工作包括:构造了幅度可控二维超混沌映射。分析了该离散映射的不动点及其稳定性、分岔行为以及双稳态特性,发现了两个独立的幅度控制参数,实现了超混沌输出的局部调幅和全局调幅。基于STM32单片机电路实现超混沌映射的验证。构造了幅度可控且具有同质多稳态的三维超混沌映射。通过离散化连续混沌系统且引入正弦函数构建离散混沌映射,实现了两种相互独立的单参数幅度控制。研究发现,该映射的初值也能实现离散序列的幅度控制从而呈现同质多稳态现象。研究了幅度可控超混沌映射在图像加密中的应用。基于DNA编码原理及编码过程,构建了新的图像加密算法。研究了基于可调幅离散混沌映射的图像加密的应用效果,全面分析了该算法下的图像加密性能。

关键词：超混沌映射幅度控制多稳态图像加密

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基于超混沌映射的医学图像小波域加密算法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2016年第12期49卷 1255-1261页

作者：梁涤青陈志刚邓小鸿中南大学信息科学与工程学院长沙410083 长沙理工大学信息化建设与管理处长沙410114 中南大学"移动医院"教育部-中国移动联合实验室长沙410075 中南大学软件学院长沙410075 江西理工大学应用科学学院赣州341000

针对当前医学图像加密算法在抗攻击能力和加密效率上的不足,提出了一种新颖的基于小波变换和超混沌映射的医学图像加密算法.首先,分析了Le Gall 5/3整数小波变换的特点,提出利用去相关性强度指标确定小波变换分解级数,充分降低像素间相... 详细信息

针对当前医学图像加密算法在抗攻击能力和加密效率上的不足,提出了一种新颖的基于小波变换和超混沌映射的医学图像加密算法.首先,分析了Le Gall 5/3整数小波变换的特点,提出利用去相关性强度指标确定小波变换分解级数,充分降低像素间相关性;然后,设计新的二维超混沌系统产生快速伪随机序列,提高混沌密码的安全性和产生效率;最后,对选取的医学图像小波低频系数进行两轮扩散加密,增加密文对明文的敏感性和降低迭代次数.实验结果表明,算法具有高安全性和良好的加密效率,与现有方法相比,密文像素相关性降低20%,以上,加密所需时间约为原方法的0.01倍.算法适用于大容量医学图像的实时加密和解密.

关键词：医学图像整数小波变换超混沌映射相关性加密

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基于超混沌映射和神经网络的图像加密算法

基于超混沌映射和神经网络的图像加密算法

作者：房燕南昌大学

学位级别：硕士

在多媒体时代,图像加密在信息传输的过程中发挥着重要的作用。相对于传统的图像加密技术而言,混沌图像加密在初值敏感性、密钥空间、伪随机性、算法效率和安全性等特性上都更具优势,成为了目前使用最广泛的图像加密方法之一。由于神经... 详细信息

在多媒体时代,图像加密在信息传输的过程中发挥着重要的作用。相对于传统的图像加密技术而言,混沌图像加密在初值敏感性、密钥空间、伪随机性、算法效率和安全性等特性上都更具优势,成为了目前使用最广泛的图像加密方法之一。由于神经网络具有高度复杂性,因此将其与信息安全相结合也具有重要的研究意义。本文主要研究了二维超混沌映射以及可用于图像加密的可逆神经网络的构造方法,提出了基于二维超混沌映射和可逆神经网络的图像加密算法。主要研究工作如下:1.研究利用指数函数构造了一个新的具有良好随机性和复杂性的二维指数超混沌映射(Two-Dimensional Exponential Hyperchaotic Map,2D-EHCM);利用2D-EHCM和DNA编码,提出了一种混合置乱扩散的图像加密算法。该算法首先采用SHA-256生成明文图像的哈希值,并将哈希值和用户自定义的外部密钥进行组合运算,得到二维超混沌映射的初值和控制参数。然后将2D-EHCM产生的超混沌序列用于明文图像DNA编码、多轮混合置乱与扩散和DNA解码,从而得到密文图像,实现了密钥与明文相关的高效图像加密。2.利用可逆神经网络研究设计了一种新的可逆加密卷积神经网络(Invertible Encryption Convolutional Neural Network,IECNN),提出了一种新的图像加密算法。首先,该算法采用2D-EHCM作为伪随机序列生成器,利用其生成的伪随机序列对原始图像的像素实现位置索引置乱。再利用IECNN对置乱后得到的像素值执行扩散操作,得到加密图像。其中,IECNN的网络结构具有可逆性,由四个卷积神经网络组成。这些卷积神经网络的权重矩阵是利用超混沌映射生成的混沌序列构造的。该加密算法的解密过程为加密的逆过程。实验结果表明,该算法具有良好的抗攻击性和抗暴力破解能力。

关键词：超混沌映射二维指数超混沌映射 DNA编码神经网络图像加密

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一类超混沌离散系统的控制

应用数学和力学 2001年第7期22卷 661-665页

作者：陈立群刘曾荣上海大学力学系上海200072 上海大学数学系上海201800

研究一类超混沌离散系统的控制问题·　基于局部线性化建立了时变线性反馈控制律·　采用Liapunov直接法估计了控制律可以有效作用的邻域范围·　分别给出了应用该控制律解决不稳定周期轨道的镇定问题和任意给定周期轨道的追踪问题的算例·

关键词：控制混沌超混沌映射 Liapunov直接法镇定追踪混沌吸引子控制律

基于耦合超混沌Hénon映射的图像加密算法

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计算机应用与软件 2013年第11期30卷 195-198页

作者：陈广群余桂生南昌师范高等专科学校信息科学系江西南昌330103

针对混沌图像加密算法中实现混沌信号混沌退化和明文相关度差两个缺陷,提出一种新的图像分组加密算法。算法将Logistic混沌信号和前一明文子块组成干扰项,对超混沌Hénon映射的迭代过程进行控制,从而将Logic混沌信息和明文信息与超混沌H... 详细信息

针对混沌图像加密算法中实现混沌信号混沌退化和明文相关度差两个缺陷,提出一种新的图像分组加密算法。算法将Logistic混沌信号和前一明文子块组成干扰项,对超混沌Hénon映射的迭代过程进行控制,从而将Logic混沌信息和明文信息与超混沌Hénon映射充分耦合。不仅有效增强了混沌映射的复杂性,克服了混沌序列退化,而且使算法安全强度依赖明文。仿真实验表明,算法具有加密速度快、密钥空间大和敏感性高等优点。

关键词：超混沌映射耦合映射超混沌序列图像加密

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高性能正弦超混沌构造及红外图像安全保护

计算机工程与应用 2018年第11期54卷 67-75,102页

作者：赵锋吴成茂西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安邮电大学电子工程学院西安710121

针对预警探测红外图像安全保护的需要,提出一种基于高性能超混沌系统的图像加密与伪装方法。该方法首先利用正弦函数和闭环调制技术构造一种高性能的二维正弦超混沌系统;其次将其产生的弱结构随机序列控制反馈式异或运算与同或运算相混... 详细信息

针对预警探测红外图像安全保护的需要,提出一种基于高性能超混沌系统的图像加密与伪装方法。该方法首先利用正弦函数和闭环调制技术构造一种高性能的二维正弦超混沌系统;其次将其产生的弱结构随机序列控制反馈式异或运算与同或运算相混合的像素扩散操作实现图像加密;最后将密文图像嵌入像素位置信息并伪装成有意义的纹理图像。实验测试结果表明:所建议的图像加密方法具有较高的安全性;同时,密文伪装方法简单有效。

关键词：图像加密超混沌映射正弦函数同或运算异或运算图像伪装