六維分數(shù)階超混沌系統(tǒng)在彩色圖像加密中的應用.pdf

1、混沌是對一個確定的系統(tǒng)所產(chǎn)生的隨機運動的狀態(tài)描述,它的特征主要有:系統(tǒng)模型的確定性、吸引子的穩(wěn)定性、系統(tǒng)運動狀態(tài)的隨機性及對初值的極端敏感性。由于超混沌系統(tǒng)所具有的混沌特性比一般的混沌系統(tǒng)更強,更適合表征系統(tǒng)的物理特性,更適合用來進行信息的加密。本文構(gòu)建了一個六維分數(shù)階超混沌系統(tǒng),并分析了其動力學行為,搭建出系統(tǒng)振蕩電路,并對系統(tǒng)作全面的分析和研究。利用理論分析、數(shù)值仿真和電路仿真相結(jié)合的方法進行分數(shù)階混沌系統(tǒng)的設(shè)計,圖像加密部分,以高

2、分辨率的彩色圖像為研究對象,采用數(shù)學分析和仿真測試的方法研究系統(tǒng),在Matlab軟件上進行彩色圖像加密解密測試,并利用直方圖、直方圖、密鑰空間、相鄰像素相關(guān)性和直方圖這些指標驗證加密過程的有效性,主要工作如下:
　　首先,構(gòu)建出一個六維系統(tǒng)數(shù)學模型,為了驗證系統(tǒng)的超混沌特性,對系統(tǒng)耗散性、平衡點、Lyapunov指數(shù)、分維數(shù)和龐加萊截面進行分析。并在Matlab軟件上對系統(tǒng)進行仿真,并得到了系統(tǒng)的二維、三維相圖以及時域圖,進一步驗

3、證系統(tǒng)的超混沌特性。其次,根據(jù)電路理論,采用模塊化設(shè)計思想設(shè)計出六維分數(shù)階超混沌系統(tǒng)的模擬電路,并進行電路仿真軟件仿真得到系統(tǒng)兩相平面圖以及時域波形圖,通過Multisim電路仿真與Matlab數(shù)值仿真的一致性證明系統(tǒng)的超混沌特性存在。最后,在經(jīng)典的置亂-擴散結(jié)構(gòu)算法基礎(chǔ)上設(shè)計了基于六維分數(shù)階超混沌系統(tǒng)的彩色圖像加密算法,該算法以六維分數(shù)階超混沌系統(tǒng)作為偽隨機序列生成源生成偽隨機序列。使用密鑰進行圖像加密解密測試,并通過密鑰空間、密鑰敏