憶阻器混沌及其在視頻加密中的應(yīng)用.pdf

1、2008年惠普實(shí)驗(yàn)室利用TiO2研制出世界上第一個(gè)實(shí)際憶阻器器件，之后對(duì)TiO2憶阻器的研究成為熱點(diǎn)。TiO2憶阻器是一種具有記憶特性和納米級(jí)結(jié)構(gòu)的非線性電阻，是除電容、電感、電阻外的第四種電路元件，其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及非線性電路等方面具有很大的發(fā)展空間?；诖吮尘?，本文研究了TiO2憶阻器模型，基于TiO2憶阻器模型和蔡氏混沌振蕩電路，設(shè)計(jì)了一種新的含有TiO2憶阻器的混沌電路。詳細(xì)分析了該電路的動(dòng)力學(xué)特性，并進(jìn)行了DSP數(shù)字化

2、實(shí)現(xiàn)，對(duì)生成的混沌序列進(jìn)行了NIST測(cè)試。結(jié)合H.264編碼，利用此混沌序列設(shè)計(jì)了基于4×4子塊的DCT系數(shù)混沌加密算法，并應(yīng)用于視頻的加密過(guò)程中。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）憶阻器作為一種非線性器件，其與混沌學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，同時(shí)混沌學(xué)與密碼學(xué)密切相關(guān)。研究了混沌學(xué)基本理論和幾種典型的離散混沌系統(tǒng)和連續(xù)混沌系統(tǒng)，分析了密碼學(xué)基本理論以及混沌學(xué)與密碼學(xué)之間的聯(lián)系，對(duì)憶阻器的特性，應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)

3、做了綜述。
　?。?）基于TiO2憶阻器模型和著名的蔡氏電路，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的含有TiO2憶阻器的混沌振蕩電路。對(duì)該電路進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)特性分析，包括平衡點(diǎn)集的求解及其穩(wěn)定性的判斷，分岔圖和Lyapunov指數(shù)圖譜的分析等。通過(guò)DSP技術(shù)對(duì)憶阻器混沌電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并對(duì)產(chǎn)生的混沌序列進(jìn)行了NIST測(cè)試，結(jié)果顯示此序列具有良好的隨機(jī)性。
　?。?）將TiO2憶阻器混沌序列與H.264編碼相結(jié)合，提出了一種新的基于4×4子塊的DC

4、T系數(shù)混沌加密算法。算法設(shè)計(jì)采用了圖像加密中經(jīng)典的加密模型，即置亂-擴(kuò)散模型，置亂過(guò)程的實(shí)現(xiàn)基于H.264編碼結(jié)構(gòu)中宏塊特點(diǎn)，對(duì)4×4子塊整體進(jìn)行混沌占空置亂，并不改變子塊中像素點(diǎn)的值；擴(kuò)散過(guò)程首先對(duì)4×4子塊進(jìn)行分層整合，然后對(duì)整合后的像素點(diǎn)依次進(jìn)行混沌占空置亂和擴(kuò)散操作，擴(kuò)散中融合了DNA編碼，其大大提高了算法的安全性。采用JM軟件結(jié)合算法對(duì)視頻進(jìn)行加密，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻圖像很好的隱藏效果，同時(shí)分析了算法的密鑰空間