[發(fā)明專(zhuān)利]基于憶阻混沌系統(tǒng)有限時(shí)間同步的圖像傳輸方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811348133.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109412808B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雷敏;董天都
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類(lèi)號(hào): H04L9/12
• 分類(lèi)號(hào): H04L9/12;H04L9/00
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

1.一種基于憶阻混沌系統(tǒng)有限時(shí)間同步的圖像傳輸方法，其特征在于，該圖像傳輸方法包括驅(qū)動(dòng)端圖像加密步驟以及響應(yīng)端圖像解密步驟，驅(qū)動(dòng)端圖像加密步驟和響應(yīng)端圖像解密步驟所采用的憶阻混沌系統(tǒng)之間是有限時(shí)間同步的；其中：

響應(yīng)端混沌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)端混沌驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的有限時(shí)間同步，其是通過(guò)對(duì)響應(yīng)端憶阻混沌系統(tǒng)進(jìn)行有限時(shí)間控制，在各參數(shù)滿(mǎn)足：

時(shí)，初始狀態(tài)不同的兩個(gè)憶阻混沌系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)有限時(shí)間同步；上述參數(shù)k₁、k₂均為憶阻混沌電路的放大倍數(shù)且取值為常數(shù)，-G為有源憶阻器中電導(dǎo)器件的負(fù)電導(dǎo)值，C₁為驅(qū)動(dòng)端憶阻混沌電路中電容器件的電容值；其中：

在有限時(shí)間同步的作用下，驅(qū)動(dòng)端憶阻混沌系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：

在有限時(shí)間同步的作用下，響應(yīng)端憶阻混沌系統(tǒng)的狀態(tài)方程為：

其中x₁＝y(tǒng)₁＝v₁、x₂＝y(tǒng)₂＝v₂，v₁、v₂分別是驅(qū)動(dòng)端、響應(yīng)端憶阻混沌系統(tǒng)中電容C₁、C₂兩端的電壓；x₃＝y(tǒng)₃＝i_L，i_L是驅(qū)動(dòng)端、響應(yīng)端憶阻混沌系統(tǒng)中流過(guò)電感L的電流；為驅(qū)動(dòng)端、響應(yīng)端憶阻混沌系統(tǒng)中的電感；R＝1；u₁～u₄分別為所設(shè)的4個(gè)有限時(shí)間同步控制方程式；

驅(qū)動(dòng)端圖像加密步驟：采用驅(qū)動(dòng)端憶阻混沌系統(tǒng)進(jìn)行圖像加密；具體包括如下子步驟：

A1、讀取一個(gè)需要加密的原始圖片并生成相應(yīng)的明文矩陣A，將明文矩陣A轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制明文序列h′_j；

A2、對(duì)驅(qū)動(dòng)端混沌信號(hào)進(jìn)行采樣和加密；采用四階龍格-庫(kù)塔法和數(shù)據(jù)加密方法，將驅(qū)動(dòng)端混沌信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散數(shù)字信號(hào)ω(4i)；其中，采樣過(guò)程中，必須滿(mǎn)足下述不等式：

其中U表示憶阻混沌系統(tǒng)中狀態(tài)變量的個(gè)數(shù)，T為采樣頻率，原始圖片的像素為M*N，采樣時(shí)間間隔為[t₀,t_n]，n表示最大采樣次數(shù)；

A3、將采樣得到的離散數(shù)字信號(hào)ω(4i)進(jìn)行編碼處理，編碼過(guò)程如下：

其中i＝1、2、…、n，a、b、c和d都是0～255之間的隨機(jī)數(shù)，x₁(i)、x₂(i)、x₃(i)、x₄(i)為驅(qū)動(dòng)端憶阻混沌系統(tǒng)1維到4維的狀態(tài)變量采樣離散值；

A4、將步驟A3編碼得到的離散混沌序列ω_j中的每個(gè)元素分別與256進(jìn)行求余運(yùn)算，得到元素處于[0,255]區(qū)間內(nèi)的離散混沌序列P_j；其中，ω_j＝{ω(0),ω(1),ω(2),.....}；

A5、將步驟A4編碼得到的離散混沌序列P_j內(nèi)的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)，得到二進(jìn)制加密序列P′_j；

A6、將步驟A5處理得到的二進(jìn)制加密序列P′_j與步驟A1輸出的二進(jìn)制明文序列h_j′，利用按位異或邏輯運(yùn)算進(jìn)行加密，加密函數(shù)如下：

其中E(x,y)為按位異或邏輯運(yùn)算，而r_j′則為加密后的二進(jìn)制密文序列；

A7、將步驟A6得到的二進(jìn)制密文序列r_j′轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制密文序列r_j；

A8、將步驟A7得到的十進(jìn)制密文序列r_j重組成對(duì)應(yīng)的密文矩陣B，然后按照密文矩陣B中各個(gè)元素表示的灰度值，將密文矩陣B轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的加密圖像。