基于时空混沌系统的图像分组加密算法

针对一般图像加密算法不能并行化运行的缺陷,提出一种新的基于耦合映象格子（CML）和分组加密技术的图像加密算法。首先对图像一部分进行分组,并迭代混沌系统,产生与图像分组数相同数目的混沌序列。使用混沌序列值与图像分组部分进行混合操作,其操作结果用来对图像另一部分进行加密。所提算法能够并行地实现图像加密,并可用于彩色图像加密。实验表明该加密算法计算简单,易于实现,密钥敏感性强,在安全性和效率上也有很好的表现。     

二维耦合映象格子混沌序列的二值化及特性研究

基于二维耦合映象格子(CML)的时空混沌系统模型产生的混沌序列具有良好的伪随机特性.详细分析混沌序列的二值化方法、线性复杂度、平衡特性、游程分布及相关特性.结果表明,二维时空混沌序列比一维混沌序列、Logistic混沌序列具有更好的随机特性和更高的线性复杂度.     

线性时变系统的模型参考自适应控制

1　引言近年来 ,对时变系统的自适应控制的研究已取得了较大的进展 .一些学者研究了慢时变[1 ] 、周期时变[2 ] 和已知变化结构的快时变对象的自适应控制系统 .在快时变对象参数的变化结构为已知的前提下 ,文献 [3]中的自适应控制方案可以保证对任意有界初始条件下闭环内所有信号的有界性 ,但系统响应缓慢、自适应时间长、震荡很大 .本文针对线性时变系统提出一种新的模型参考自适应控制方案 .这种控制方案可用于对象参数的变化结构已知的快时变系统 .文中分析了该系统的稳定性 ,与文献 [3]相比 ,本文方案在仿真实例中明显提高系统动态性能 …     

多级平行轴齿轮传动系统动力学仿真

为分析多级平行轴齿轮传动系统内部难以直接测量的振动信号,建立了4级齿轮传动系统非线性动力学46自由度仿真模型,并基于势能法对时变啮合刚度进行精确求解,采用4阶Runge-Kutta法对集中参数模型进行Matlab编程,进而分析时变啮合刚度对模型响应结果的影响.基于分析结果,探究了引起多级平行轴齿轮传动系统振动的重要原因.同时,通过模型振动时域响应及频谱分析,发现各级传动齿轮之间存在耦合振动现象,能够为实际多级平行轴齿轮传动系统健康监测与故障诊断提供理论支撑与科学指导.     

基于三维混沌猫映射的数字图像加密算法

提出了一种新的基于3维混沌猫映射的图像加密方法。该方法采用改进的3维混沌猫映射来提高加密的置乱程度，并把耦合映像格子模型（Coupled map lattice，CML）映射引入加密的扩散过程，明显提高了加密系统的初始敏感性和安全性。仿真结果表明，该方法具有足够大的密钥空间和足够高的安全性，不仅能抵抗差分攻击、选择明文攻击、统计攻击等，而且取得了复杂度和速度的良好折中。     

基于时变自回归模型的非平稳数据预测方法研究

针对现有的自回归（Autoregressive,AR）模型对非平稳数据预测效果不佳的问题,提出了基于时变自回归（Time-Varying Autoregressive,TVAR）模型的时序预测方法.针对某型国产飞机发动机的低压转速信号,使用TVAR模型分别进行点预测和区间预测,并与AR模型的点预测结果进行对比.研究结果表明,TVAR模型能够很好地反映非平稳数据的变化趋势.在给定置信水平下,TVAR预测区间能够包含真实数据,因此TVAR模型在时序预测中具有更好的预测效果.     

基于OCML和TDERCS混沌系统的图像加密新方案*

研究了一个基于时空混沌系统和切延迟椭圆反射腔(TD-ERCS)离散混沌系统的图像加密方案.在该方案中,一类在时间和空间上均具有混沌行为的单向耦合映像格子(0CML)被分别用于图像的置乱和灰度值扩散,同时使用统计性良好的TD-ERCS混沌系统生成两个独立的伪随机序列赋给0CML系统的初值和耦合系数.该方案设计简单,能够实现任意大小图像的加密.数值实验和性能分析证明其具有很高的安全性.     

适用于时变系统的在线盲源分离算法研究

针对传统EASI算法收敛速率与稳态误差之间的矛盾,提出了一种基于估计函数期望的步长自适应算法（New Adaptive EASI）,为了使这种算法能够更好地解决时变系统中不同条件下的盲源分离问题,提高信号的分离精度,建立了一种混合矩阵变化的在线检测机制,并将这种在线检测机制加入步长自适应算法中,对算法进行了改进。仿真实验表明,这种改进的步长自适应算法能够提高盲源分离初始阶段或是信道变化后分离初始阶段的信号恢复质量,解决源信号为非零均值信号时的盲源分离问题,并且能够准确地在线估计源信号的个数,实现信源数变化条件下的盲源分离。     

降噪自编码器深度卷积过程神经网络及在时变信号分类中的应用

针对非线性时变信号分类问题,将过程神经网络（PNN）的信息处理机制与卷积运算相结合,提出了一种降噪自编码器深度卷积过程神经网络（DAE-DCPNN）。该模型由时变信号输入层、卷积过程神经元（CPN）隐层、深度降噪自动编码器（DAE）网络结构和softmax分类器构成。CPN的输入为时序信号,卷积核取为具有梯度性质的5阶数组,基于滑动窗口进行卷积运算,实现时序信号的时空聚合和过程特征提取。在CPN隐层之后,栈式叠加DAE深度网络和softmax分类器,实现对时变信号特征高层次的提取和分类。分析了DAE-DCPNN的性质,给出了按各信息单元分别进行赋初值训练、模型参数整体调优的综合训练算法。以基于12导联心电图（ECG）信号对7种心血管疾病分类诊断为例,实验结果验证了所提模型和算法的有效性。     

基于前后向线性预测的时变参数估计方法研究

在基时间函数展开理论基础上，通过同时引入非平稳信号的前向线性预测和后向线性预测来估计模型的时变系数，提出了一种新的时变参数建模方法，有效地克服了现有方法对瞬时频率估计的滞后问题和无法准确估计初始时刻值的困难；仿真试验证明，在相同阶次和基函数维数条件下，该方法对非平稳信号瞬时频率的估计效果要优于现有的方法。     

改进型耦合帐篷映像格子模型及其性能分析

根据密码学的安全性要求,提出了一种改进的耦合帐篷映像格子系统模型.该模型继承了耦合映像格子的耦合扩散机理及并行迭代特征,通过局部格点帐篷映射的拉伸与折叠及取模运算的双重非线性作用,使得系统状态走向各态遍历,可以并行快速生成多维具有均匀分布特性的伪随机序列.实验结果表明,该模型生成的时间序列与各元素出现概率相等的真随机序列有着相同的差值分布特性,从其生成序列来提取产生它的系统结构及参数信息在计算上是不可行的.另外,该模型有效地抑制了数字化混沌系统中容易产生的短周期现象,是一个具有较为稳定的大的正Lyapunov指数的全域性零相关系统,极具密码学应用价值.     

基于交叉耦合映像格子的图像加密方案的设计

交叉耦合映像格子是一种用于描述时空系统混沌状态的模型,基于交叉耦合映像格子的混沌特性提出了一种新颖的图像加密方案,用Chebyshev映射提供交叉耦合映像格子的初值,并用所产生的时空混沌序列值对原图像进行迭代和置乱处理,经发送方发送,通信双方同步后,接收方通过解密方案得到相应的解密图像,实现了图像的保密通信.方案的密钥空间较大,因此具有较高的安全保密特性,同时对初值的高度敏感性提高了加密方案的抗攻击能力.仿真结果验证了方案的可行性,并且体现了应用在图像加密中的交叉耦合映像格子算法的有效性和优越性.     

基于耦合锯齿混沌映射的虚拟光学加密系统

文中结合时空混沌系统具有初值和控制参数的高度敏感性,并能产生大量非相关的伪随机序列的特性,提出了一种基于耦合锯齿混沌映射生成虚拟光学加密系统的随机模板的方法。该方法基于交叉耦合映像格子模型,局部状态演化方程采用锯齿混沌映射,构成时空混沌系统。实验结果表明,当耦合系数ε的取值小于0．01时,基于交叉耦合映像格子模型的锯齿混沌系统可以生成具有均匀分配的混沌序列。经Matlab仿真实验证明,该加密系统密钥的灵敏度高,在一定的密钥长度下可以抵抗暴力破解。     

One-way hash function construction based on 2D coupled map lattices

An algorithm for constructing one-way hash function based on spatiotemporal chaos is proposed. A two-dimensional coupled map lattices (2D CML) with parameters leading to the largest Lyapunov exponent is employed. The state of the 2D CML is dynamically determined by its previous state and the message bit at the corresponding positions. The hash value is obtained by a linear transform on the final state of the 2D CML. Theoretical analysis and computer simulation indicate that our algorithm has good statistical properties, strong collision resistance and high flexibility. It is practical and reliable, with high potential to be adopted as a strong hash function for providing data integrity.     

数字签名技术中混沌哈希函数的构造与分析

为了解决现有的基于混沌的Hash函数构造方法中存在的问题,提高Hash函数的性能,提出了一种用于数字签名技术的时空混沌Hash函数构造方法。该方法将交叉耦合映象格子和扩展帐篷映射相结合的混沌系统作为主模块,并利用logistic映射构造密钥生成器。实验表明,该方案很好地达到了Hash函数的各项性能要求,安全性能良好,执行效率高,并具有可扩展性,具有成为一种安全实用的单向Hash函数的潜力。     

Generalized Julia set in coupled map lattice and its coupling and synchronization

This paper discusses first the basic theory and fractal characteristics of generalized Julia set in coupled map lattice (CML Julia set for short). Then, two different generalized CML Julia sets are coupled, which makes two different generalized CML Julia sets change to the same one. Using gradient control and optimal control, the synchronization of two different such generalized CML Julia sets is, respectively, also realized, which makes one CML Julia set change to another. The coupling and synchronization of two no-identical generalized CML Julia sets are accomplished via coupling and synchronizing their trajectories. To verify the feasibility of coupling and gradient and optimal control methods, we consider the generalized CML Julia sets, whose lattice length is 2, as examples to achieve their coupling and synchronization. Finally, digital simulations are carried out for α=3 and α=4 and the results verify the effectiveness of the coupling and synchronization.     

一种新的基于时空混沌的单向Hash函数构造

对时空混沌中常用的耦合映像格子模型(coupled map lattice,CML)和已有的基于时空混沌的单向Hash函数构造进行了分析,在此基础上提出了一种新的基于时空混沌的单向Hash函数构造方法.首先根据Lyapunov指数谱确定CML中参数的取值,然后用线性变换后的消息来更改CML的状态,并通过迭代来扩散消息中每个字节对CML状态的影响,Hash值从最终的CML状态中抽取.研究结果表明,该方法具有很好的单向性、弱碰撞性、初值敏感性和灵活性以及更高的计算效率.     

基于混沌复合映射的视频流文件分组加密设计与实现

混沌系统具有对初始条件的极端敏感性,初始条件的微小差异,将导致混沌系统的轨道演化很快变得互不相关,混沌的这种特性能很好地满足密码学的要求.提出了一种新的混沌加密算法模型,它以传统的分组加密思想为基础,把离散的Logistic映射与基于空间混沌的cat映射相结合,实现了对多媒体视频流AVI文件加密,实验表明该算法具有加密复杂度高和抗破译能力强等特点.     

基于优化耦合映像格子的比特级图像加密方法

现有的比特级图像加密方法通常按照图像数据采集、图像数据分解、图像数据加密这3个相对独立的步骤进行设计，加密效率难以提高。为了在保证安全性的前提下解决这一问题，研究并改进了Logistic映射，提出一种优化Logistic映射。利用此映射进一步改善了耦合映像格子系统的混沌特性。此外，利用优化后的耦合映像格子和压缩感知技术设计了一种比特级数字图像加密方法，将现有比特级图像加密方法中3个相对独立的步骤合而为一，实现了在图像数据采集的同时即完成比特级的信息分解与加密。理论分析和仿真实验结果表明，该方法在保证安全性的同时提高了现有比特级图像加密系统的运行效率。