几类混沌系统特性分析、控制与图像加密应用研究
发布时间：2024-01-23 20:27
非线性现象在自然界中普遍存在。混沌是非线性动力学系统特有的运动形式,揭示了自然界和人类社会普遍存在的复杂性。近年来,混沌系统在物理学、生物学、电子学、保密通信、密码学以及信号处理与检测等领域获得广泛关注与应用,具有新特性的混沌系统不断提出。随着分数阶微积分研究的深入,认为分数阶混沌系统模型可更精确描述具有内在记忆和遗传特性的材料和过程,引起混沌学界更多关注。因此,对于不同类型混沌系统的特性分析、控制方法研究,以及混沌的应用研究具有理论与现实意义。本文采用理论分析、数值模拟和实验相结合的方法,研究了三类高维混沌系统的特性、控制与同步以及基于混沌的彩色图像加密算法,为解决混沌在保密通信领域中的选择与实现、同步,以及基于混沌系统的加密算法等关键技术提供了解决思路。论文的主要研究内容和成果总结如下:(1)基于低维混沌映射构造高维混沌映射研究。为了克服低维映射轨道、初值容易被预测,不具有鲁棒性等,采用多个简单的低维混沌映射通过反馈耦合构造了一个三维复合混沌映射,并设计了一个三通道伪随机序列生成器,采用NIST-800-22测试方案完成生成序列的随机性测试。(2)双曲和非双曲平衡点共存混沌系统分析...
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 混沌系统构造研究现状
1.3 混沌控制与同步研究现状
1.4 混沌在图像加密中应用研究现状
1.5 论文研究内容与结构安排
第二章 混沌理论及混沌伪随机序列发生器
2.1 混沌的定义
2.2 混沌运动的基本特征
2.3 混沌的分析方法
2.4 典型混沌系统
2.4.1 典型离散混沌映射
2.4.2 典型连续混沌系统
2.5 基于混沌映射的三通道伪随机序列生成器
2.6 本章小结
第三章 一种双曲和非双曲平衡点共存混沌系统及其控制
3.1 一种双曲与非双曲平衡点共存混沌系统
3.1.1 耗散性和吸引子的存在性
3.1.2 平衡点及稳定性
3.1.3 相图与混沌特性
3.1.4 系统参数的影响
3.2 混沌系统的拓扑马蹄分析
3.2.1 拓扑马蹄理论概述
3.2.2 混沌系统的拓扑马蹄分析
3.3 混沌系统的稳定控制
3.3.1 控制方案描述
3.3.2 控制方案的数值验证
3.4 基于DSP平台的混沌吸引子与控制方案的实现
3.5 本章小结
第四章 一类鲁棒分数阶混沌系统的动力学特性分析
4.1 分数阶微积分基础
4.1.1 几个重要函数定义
4.1.2 分数阶微积分的定义与性质
4.1.3 分数阶混沌系统的Adomian分解算法
4.2 鲁棒分数阶混沌系统及其分析
4.2.1 系统模型描述
4.2.2 幅度调制动力学特性分析
4.2.3 鲁棒性分析
4.2.4 位置调制动力学特性分析
4.2.5 常数项对系统动力学特性的影响
4.3 分数阶混沌系统DSP实现
4.4 本章小结
第五章 分数阶混沌系统控制与同步
5.1 分数阶系统稳定性分析基础
5.2 分数阶混沌系统的部分投影同步
5.2.1 部分投影同步方案
5.2.2 数值仿真分析
5.3 分数阶混沌系统的部分相位同步
5.3.1 部分相位同步方案
5.3.2 数值仿真分析
5.4 分数阶混沌系统有限时间部分投影同步
5.4.1 分数阶混沌系统有限时间稳定性理论
5.4.2 有限时间同步方案描述
5.4.3 数值仿真分析
5.5 本章小结
第六章 基于混沌系统的图像加密应用
6.1 密码学基础
6.2 加密所用混沌系统
6.2.1 复合混沌映射
6.2.2 鲁棒分数阶混沌系统
6.2.3 Arnold变换
6.3 图像加密与解密算法
6.3.1 密钥空间构成方案
6.3.2 加密算法
6.3.3 解密算法
6.4 安全性分析
6.4.1 密钥空间分析
6.4.2 直方图分析
6.4.3 相邻像素之间的相关性分析
6.4.4 差分攻击分析
6.4.5 密钥敏感性分析
6.4.6 信息熵分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3883315
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 混沌系统构造研究现状
1.3 混沌控制与同步研究现状
1.4 混沌在图像加密中应用研究现状
1.5 论文研究内容与结构安排
第二章 混沌理论及混沌伪随机序列发生器
2.1 混沌的定义
2.2 混沌运动的基本特征
2.3 混沌的分析方法
2.4 典型混沌系统
2.4.1 典型离散混沌映射
2.4.2 典型连续混沌系统
2.5 基于混沌映射的三通道伪随机序列生成器
2.6 本章小结
第三章 一种双曲和非双曲平衡点共存混沌系统及其控制
3.1 一种双曲与非双曲平衡点共存混沌系统
3.1.1 耗散性和吸引子的存在性
3.1.2 平衡点及稳定性
3.1.3 相图与混沌特性
3.1.4 系统参数的影响
3.2 混沌系统的拓扑马蹄分析
3.2.1 拓扑马蹄理论概述
3.2.2 混沌系统的拓扑马蹄分析
3.3 混沌系统的稳定控制
3.3.1 控制方案描述
3.3.2 控制方案的数值验证
3.4 基于DSP平台的混沌吸引子与控制方案的实现
3.5 本章小结
第四章 一类鲁棒分数阶混沌系统的动力学特性分析
4.1 分数阶微积分基础
4.1.1 几个重要函数定义
4.1.2 分数阶微积分的定义与性质
4.1.3 分数阶混沌系统的Adomian分解算法
4.2 鲁棒分数阶混沌系统及其分析
4.2.1 系统模型描述
4.2.2 幅度调制动力学特性分析
4.2.3 鲁棒性分析
4.2.4 位置调制动力学特性分析
4.2.5 常数项对系统动力学特性的影响
4.3 分数阶混沌系统DSP实现
4.4 本章小结
第五章 分数阶混沌系统控制与同步
5.1 分数阶系统稳定性分析基础
5.2 分数阶混沌系统的部分投影同步
5.2.1 部分投影同步方案
5.2.2 数值仿真分析
5.3 分数阶混沌系统的部分相位同步
5.3.1 部分相位同步方案
5.3.2 数值仿真分析
5.4 分数阶混沌系统有限时间部分投影同步
5.4.1 分数阶混沌系统有限时间稳定性理论
5.4.2 有限时间同步方案描述
5.4.3 数值仿真分析
5.5 本章小结
第六章 基于混沌系统的图像加密应用
6.1 密码学基础
6.2 加密所用混沌系统
6.2.1 复合混沌映射
6.2.2 鲁棒分数阶混沌系统
6.2.3 Arnold变换
6.3 图像加密与解密算法
6.3.1 密钥空间构成方案
6.3.2 加密算法
6.3.3 解密算法
6.4 安全性分析
6.4.1 密钥空间分析
6.4.2 直方图分析
6.4.3 相邻像素之间的相关性分析
6.4.4 差分攻击分析
6.4.5 密钥敏感性分析
6.4.6 信息熵分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况
本文编号：3883315
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