CN109412808B - 基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统 - Google Patents

基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统 Download PDF

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CN109412808B CN201811348133.2A CN201811348133A CN109412808B CN 109412808 B CN109412808 B CN 109412808B CN 201811348133 A CN201811348133 A CN 201811348133A CN 109412808 B CN109412808 B CN 109412808B
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Abstract

本发明公开了基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统,采用混沌信号对图像进行加密传输,利用按位异或逻辑运算对图像进行加密、解密,与此同时通过有限时间控制策略实现驱动端、响应端两个忆阻混沌系统的有限时间同步,将同步采样编码所得的离散混沌序列作为加密序列和解密序列,即可在没有通过信道传输密钥的情况下,顺利完成图像的加密与解密;相比与过去应用在忆阻混沌系统的渐进同步策略,本发明设计的有限时间同步策略具有更快的收敛速度和更好的抗干扰性能,避免密钥在信道中被拦截的风险。

Description

基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统
技术领域
本发明涉及信息学领域,更具体地说,涉及一种基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统。
背景技术
混沌系统应用至保密通信最早是在20世纪90年代,经过近三十年的发展与探索其已经成为信息科学领域的热门研究课题。混沌信号因其类噪声以及非周期特性,很容易会被识别为随机噪声信号,这一点对于加密传输来说有极大的现实意义。除此之外,混沌信号对初值条件具有很强的敏感性,即便信息被截获,也很难获取系统的准确运动轨迹而被破译出有用信息。不仅如此,混沌信号又是由确定性的非线性系统所产生的,因此提高了信号的复杂度的同时又易于产生和复制,并最终提高了整个通信过程中的安全性能。
过去主要研究的是混沌系统的渐近同步性,虽然该系统具有良好的加密效果,但是由于实际系统中误差的状态变量趋于平衡点的时间是不可预测,由此导致加密效果不是很好。
发明内容
基于现有忆阻混沌系统的渐近同步方法,本发明要解决的技术问题是提供了一种基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统,该方法及系统能够有效的提高图像加密传输效果。该图像传输方法包括驱动端图像加密步骤以及响应端图像解密步骤,驱动端图像加密步骤和响应端图像解密步骤所采用的忆阻混沌系统之间是有限时间同步的,且通过对响应端忆阻混沌系统进行有限时间控制,在各参数满足:
Figure GDA0002613119650000021
时,初始状态不同的两个忆阻混沌系统即可实现有限时间同步;其中k1、k2均为放大倍数且取值为常数,G为忆阻混沌电路中的电导,C1为忆阻混沌电路中的电容;以下是具体步骤:
(1)驱动端图像加密步骤:采用驱动端忆阻混沌系统进行图像加密;将加密图片的二进制明文序列h'j,与驱动端编码处理得到的二进制加密序列p'j,通过按位异或逻辑运算进行加密,得到二进制密文序列rj′,将二进制密文序列rj′重组成对应的密文矩阵B,按照密文矩阵B各个元素表示的灰度值,将其转换成加密图像;
(2)响应端图像解密步骤:采用响应端忆阻混沌系统进行图像解密;将解密图片的二进制密文序列rj′,与响应端编码得到的解密序列q'j,利用按位异或逻辑运算进行解密,得到二进制明文序列z'j,将二进制明文序列z'j重组成对应的明文矩阵C,按照矩阵C各个元素表示的灰度值,将其还原成解密图像;
进一步的,在本发明提供的基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法,步骤(1)中驱动端图像加密的具体步骤如下:
A1、读取一个需要加密的原始图片并生成相应的明文矩阵A,将明文矩阵A转化成二进制明文序列h'j
A2、对驱动端混沌信号进行采样和加密,采用四阶龙格-库塔法和数据加密方法,将驱动端混沌信号转化为离散数字信号ω(4i);其中,采样过程中,必须满足下述不等式:
Figure GDA0002613119650000031
其中U表示忆阻混沌系统中状态变量的个数,T为采样频率,原始图片的像素为M*N,采样时间间隔为[t0,tn],n表示最大采样次数;
A3、将采样得到的离散数字信号ω(4i)进行编码处理,编码过程如下:
Figure GDA0002613119650000032
其中i=1、2、…、n,a、b、c和d都是0~255之间的随机数,x1(i)、x2(i)、x3(i)、x4(i)为驱动端忆阻混沌系统1维到4维的状态变量采样离散值;
A4、将步骤A3编码得到的离散混沌序列ωj中的每个元素分别与256进行求余运算,得到元素处于[0,255]区间内的离散混沌序列Pj,其中,ωj={ω(0),ω(1),ω(2),.....};
A5、将步骤A4编码得到的离散混沌序列Pj内的十进制数转化成二进制数,得到二进制加密序列P′j
A6、将步骤A5处理得到的二进制加密序列P′j与步骤A1得到的二进制明文序列hj′,利用按位异或逻辑运算进行加密,加密函数如下:
Figure GDA0002613119650000033
其中E(x,y)为按位异或逻辑运算,而rj′则为加密后的二进制密文序列;
A7、将步骤A6得到的二进制密文序列rj′转换为十进制密文序列rj
A8、将步骤A7得到的十进制密文序列rj重组成对应的密文矩阵B,然后按照密文矩阵B中各个元素表示的灰度值,将密文矩阵B转换成相应的加密图像。
进一步的,在基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法中,步骤(2)中响应端图像解密的具体步骤如下:
B1、读取一个需要解密的加密图片并生成相应的密文矩阵B,将所述密文矩阵B转化成二进制密文序列rj′;
B2、对响应端混沌信号进行采样和加密,采用四阶龙格-库塔法和数据加密方法,将响应端混沌信号转化为离散数字信号ω'(4i);其中,采样过程中,必须满足下述不等式:
Figure GDA0002613119650000041
其中U表示忆阻混沌系统中状态变量的个数,T为采样频率,加密图片的像素为M*N,采样时间间隔为[t0,tn],n表示最大采样次数;
B3、对步骤B2采样得到的离散数字信号ω'(4i)进行编码处理,编码过程如下:
Figure GDA0002613119650000042
其中i=1、2、…、n,a、b、c和d都是0~255之间的随机数,y1(i)、y2(i)、y3(i)、y4(i)都是响应端忆阻混沌系统1维到4维的状态变量采样离散值;
B4、将步骤B3编码得到的混沌序列w'j中每个元素分别与256进行求余运算,得到元素处于[0,255]区间内的离散混沌序列qj,其中ω′j={ω'(0),ω'(1),ω'(2),....};
B5、将步骤B4编码得到的离散混沌序列qj内的十进制数转化成二进制数,得到解密序列q'j
B6、将步骤B5编码得到的解密序列q'j与步骤B1输出的二进制密文序列rj′,利用按位异或逻辑运算进行解密,解密函数如下:
Figure GDA0002613119650000043
B7、将步骤B6得到的二进制明文序列z'j,转换成十进制明文序列zj
B8、将十进制明文序列zj重组成对应的明文矩阵C,然后按照明文矩阵C中各个元素表示的灰度值,将矩阵C还原成原始图像。
在本发明提供的图像传输方法中,两个忆阻混沌系统满足有限同步的条件,由以下步骤所得:
C1、参考图2,其为驱动端、响应端忆阻混沌系统电路图,联合两个忆阻混沌系统,设计有限时间同步控制的方程式:
Figure GDA0002613119650000051
其中k1、k2均为放大倍数且取值为常数,0<μ<1,x1=y1=v1、x2=y2=v2(v1、v2分别是驱动端、响应端忆阻混沌系统中电容两端C1,C2的电压),x3=y3=iL(iL是驱动端、响应端忆阻混沌系统中流过电感L的电流),
Figure GDA0002613119650000056
(
Figure GDA0002613119650000052
为驱动端、响应端忆阻混沌系统中的电感),
Figure GDA0002613119650000053
误差定义为ei=yi-xi(i=1、2、3、4);
C2、参考图2,根据基尔霍夫定律,得到驱动端忆阻混沌系统的微分方程表达式:
Figure GDA0002613119650000054
其中C1、C2是两个电容,G是一个电导,R和r分别是两个独立的电阻;
Figure GDA0002613119650000055
R=1,微分方程组就可以转化为如下的状态方程形式:
Figure GDA0002613119650000061
C3、同步骤C2,结合步骤C1设计的有限时间控制方程式,对响应端忆阻混沌系统进行有限时间控制,所得响应端忆阻混沌系统的状态方程形式为:
Figure GDA0002613119650000062
其中各参数的取值与步骤C1的参数是一样的;
C4、结合步骤C2、步骤C3所得的驱动端、响应端状态方程形式,得到如下的误差动力系统:
Figure GDA0002613119650000063
C5、由t1≥0,可使得
Figure GDA0002613119650000064
且满足当t≥t1时都有|ei|≡0,可认为驱动端忆阻混沌系统与响应端忆阻混沌系统可以实现有限时间同步;基于此原理构建李亚普洛夫函数
Figure GDA0002613119650000065
沿着步骤C4所得误差动力系统中的轨迹并对时间求导,推导得出在各参数满足:
Figure GDA0002613119650000066
时,初始状态不同的两个忆阻混沌电路即可实现有限时间同步;且同步时间t1满足:
Figure GDA0002613119650000071
其中,请参考附图2,k1、k2均为放大倍数且取值为常数,G为忆阻混沌电路中的电导值,C1为忆阻混沌电路中的电容值。
根据本发明的另一方面,本发明为解决其技术问题,还提供了一种基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输系统,采用混沌系统的有限时间同步策略进行图像的加密传输和解密,所述图像传输系统包含如下模块:
驱动端图像加密模块:用于对图像进行加密处理和传输;其中,将驱动端对图像采样所得的二进制明文序列h'j,与驱动端编码处理得到的二进制加密序列p'j,通过按位异或逻辑运算进行加密,根据得到二进制密文序列rj′,将其转换成加密图像;
响应端图像解密模块:用于对图像进行解密处理,其中,将响应端对解密图片采样所得的二进制密文序列rj′,与响应端编码得到的解密序列q'j,利用按位异或逻辑运算进行解密,根据得到二进制明文序列z'j,将其还原成解密图像;
在本发明提供的图像传输系统中,驱动端图像加密模块具体包括如下子模块:
驱动端混沌序列处理子模块,用于将驱动端混沌信号利用采样和求余方法,处理成二进制离散混沌序列,此序列即为加密序列;
驱动端图像处理子模块,用于将需要加密的原始图像转化成二进制明文序列;
加密图像处理子模块,用于将经过加密处理后的二进制密文序列还原成密文矩阵,按照密文矩阵每个元素表示的灰度值,将密文矩阵还原成加密图像。
在本发明提供的图像传输系统中,响应端图像解密模块具体包括如下子模块:
响应端混沌序列处理子模块,用于将响应端混沌信号利用采样、求余方法,处理成二进制离散混沌序列,此序列即为解密序列;
响应端图像处理子模块,用于将需要解密的图像,转化成二进制密文序列;
解密图像处理子模块,用于将经过解密处理后的二进制明文序列还原成明文矩阵,按照明文矩阵每个元素表示的灰度值,将明文矩阵还原成原始图像。
在本发明所述的基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统中,在采用混沌信号对图像进行加密传输的同时,通过设计的控制器方程式让初始状态不同的驱动端忆阻混沌系统和响应端忆阻混沌系统能够趋向同步,保证了整个图像加密传输的方案的有效性。
本发明提供了的一种基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统,在满足响应端忆阻混沌系统和驱动端忆阻混沌系统有限时间同步的条件下,可使得采样编码出来的离散混沌序列也能保持一致,且将它们分别作为加密序列和解密序列,即可实现图像的加密传输,有效避免了密钥在信道中被拦截的风险。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是加密与解密步骤流程图;
图2是驱动端、响应端忆阻混沌系统电路图;
图3是图像加密传输系统的系统模块构成图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参考图1,其为本发明提出的基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像加密传输方法的流程图,包括加密步骤Sa、Sb及Sc,解密步骤S1、S2及S3,以及有限时间同步步骤S3三个部分。其中,加密步骤Sa对应驱动端图像处理子模块,Sb对应驱动端混沌序列处理子模块,Sc对应加密图像处理子模块;S1对应响应端混沌序列处理子模块,S2对应响应端图像处理子模块,S3对应解密图像处理子模块。
加密步骤:
Sa、读取一个需要加密的原始图片,将原始图片转换成明文矩阵A,将所得的明文矩阵A按照规则转化成二进制明文序列h'j
Sb、将驱动端的混沌信号编码处理成二进制混沌信号,其中编码过程包括如下步骤:
1)对驱动端混沌信号进行采样,将采样得到的驱动端离散混沌序列ω(4i)进行编码处理,编码过程如下:
Figure GDA0002613119650000091
其中i=1、2、…、n,a、b、c和d都是0~255之间的随机数,x1(i)、x2(i)、x3(i)、x4(i)都是驱动端忆阻混沌系统1维到4维的状态变量采样离散值;
2)将步骤(1)得到的离散混沌序列ωj与256进行求余运算,得到元素处于[0,255]区间内的离散混沌序列Pj,其中,ωj={ω(0),ω(1),ω(2),....};
3)将步骤(2)得到的离散混沌序列Pj进行二进制数转换,从而得到二进制离散混沌序列P′j,此为加密序列P′j
Sc、将步骤Sb中所得的加密序列P′j与步骤Sa中所得的明文矩阵序列h'j,按照位异或逻辑运算进行加密,将加密后得到的二进制密文序列r′j转换成十进制密文序列rj,并重组成对应的密文矩阵B;按照密文矩阵B中各个元素表示的灰度将密文矩阵B还原成加密图像。
解密步骤:
S1、读取一个需要解密的加密图片,将加密图片转换成密文矩阵B,将所得的密文矩阵B转换成二进制密文序列rj′;
S2、将响应端的混沌信号编码处理成二进制混沌信号,其中编码过程包括如下步骤:
1)对响应端混沌信号进行采样,将采样得到的响应端离散混沌序列w'(4i)进行编码处理,转码过程如下:
Figure GDA0002613119650000101
其中i=1、2、…、n,a、b、c和d都是0~255之间的随机数,而y1(i)、y2(i)、y3(i)、y4(i)都是响应端忆阻混沌系统1维到4维的状态变量采样离散值;
2)将步骤(1)得到的离散混沌序列ω'(j)与256进行求余运算,得到元素处于[0,255]区间内的离散混沌序列qj;ω'(j)={ω'(1),ω'(2),ω'(3),ω'(4).....};
3)将步骤(2)得到的离散混沌序列qj进行二进制数转换,从而得到二进制离散混沌序列q'j,此为解密序列q'j
S3、将步骤S2中所得的解密序列q'j与步骤S1中所得的密文矩阵序列rj′,按照位异或逻辑运算进行解密,将解密后得到的二进制明文序列z'j转换成十进制明文序列zj,并重组成对应的明文矩阵C;按照明文矩阵C中各个元素表示的灰度将矩阵C还原成原始图像。
请参考图2,其为驱动端、响应端的忆阻混沌系统电路图,通过对响应端忆阻混沌系统进行有限时间控制,在满足条件为:
Figure GDA0002613119650000102
k2>0,其中k1、k2均为放大倍数且为常数值,G为忆阻混沌系统电路中的电导,C1为忆阻混沌系统电路中的电容;此条件的推导过程如下:
1、联合两个忆阻混沌系统,设计有限时间同步控制的方程式:
Figure GDA0002613119650000111
其中k1、k2均为放大倍数且取值为常数,0<μ<1,x1=y1=v1、x2=y2=v2(v1、v2分别是驱动端、响应端忆阻混沌系统中电容两端C1,C2的电压),x3=y3=iL(iL是驱动端、响应端忆阻混沌系统中流过电感L的电流),
Figure GDA0002613119650000112
(
Figure GDA0002613119650000113
为驱动端、响应端忆阻混沌系统中的电感),
Figure GDA0002613119650000114
误差定义为ei=yi-xi(i=1、2、3、4);
2、根据基尔霍夫定律,得到驱动端忆阻混沌系统的微分方程表达式:
Figure GDA0002613119650000115
其中C1、C2是两个电容,G是一个电导,R和r分别是两个独立的电阻;
Figure GDA0002613119650000116
R=1,微分方程组就可以转化为如下的状态方程形式:
Figure GDA0002613119650000117
3、结合步骤1设计的有限时间控制方程式,对响应端忆阻混沌系统进行有限时间控制,所得响应端忆阻混沌系统的状态方程形式为:
Figure GDA0002613119650000121
其中各参数的取值与步骤C1的参数是一样的;
4、结合步骤2、步骤3所得的驱动端、响应端状态方程形式,得到如下的误差动力系统:
Figure GDA0002613119650000122
其中
Figure GDA0002613119650000127
5、由t1≥0,可使得
Figure GDA0002613119650000123
且满足当t≥t1时都有|ei|≡0,可认为驱动端忆阻混沌系统与响应端忆阻混沌系统可以实现有限时间同步;基于此原理,构建李亚普洛夫函数:
Figure GDA0002613119650000124
沿着步骤4所得误差动力系统中的轨迹并对时间求导,推导得出在各参数满足:
Figure GDA0002613119650000125
时,初始状态不同的两个忆阻混沌电路即可实现有限时间同步;且同步时间t1满足:
Figure GDA0002613119650000126
其中k1、k2均为放大倍数且取值为常数,G为电导,C1为电容。
请参考图3,其为本发明提出的图像加密传输系统的系统模块构成图,具体包含如下模块:
驱动端图像加密模块:用于对图像进行加密处理和传输;其中将驱动端对图像采样所得的二进制明文序列h'j,与驱动端编码处理得到的二进制加密序列p'j,通过按位异或逻辑运算进行加密,根据得到二进制密文序列rj′,将其转换成加密图像;
响应端图像解密模块:用于对图像进行解密处理,其中,将响应端对解密图片采样所得的二进制密文序列rj′,与响应端编码得到的解密序列q'j,利用按位异或逻辑运算进行解密,根据得到二进制明文序列z'j,将其还原成解密图像;
其中,驱动端图像加密模块具体包括如下子模块:
11、驱动端混沌序列处理子模块:用于将驱动端混沌信号利用采样和求余方法,处理成二进制离散混沌序列,此序列即为加密序列;
12、驱动端图像处理子模块:用于将需要加密的原始图像转化成二进制明文序列;
13、加密图像处理子模块:用于将经过加密处理后的二进制密文序列还原成密文矩阵,按照密文矩阵每个元素表示的灰度值,将密文矩阵还原成加密图像。
在响应端图像解密模块中,该模块中包含的子模块有:
21、响应端混沌序列处理子模块:用于将响应端混沌信号利用采样、求余方法,处理成二进制离散混沌序列,此序列即为解密序列;
22、响应端图像处理子模块:用于将需要解密的图像,转化成二进制明文序列;
23、解密图像处理子模块:用于将经过解密处理后的二进制明文序列还原成明文矩阵,按照明文矩阵中每个元素表示的灰度值,将明文矩阵还原成原始图像。
本发明提供的一种基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统,能够有效实现图像的加密传输和解密,在满足响应端忆阻混沌系统和驱动端忆阻混沌系统有限时间同步的条件下,可使得采样编码出来的离散混沌序列也能保持一致,且将它们分别作为加密序列和解密序列,即可实现图像的加密传输,有效避免了密钥在信道中被拦截的风险。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法,其特征在于,该图像传输方法包括驱动端图像加密步骤以及响应端图像解密步骤,驱动端图像加密步骤和响应端图像解密步骤所采用的忆阻混沌系统之间是有限时间同步的;其中:
响应端混沌驱动系统和驱动端混沌驱动系统之间的有限时间同步,其是通过对响应端忆阻混沌系统进行有限时间控制,在各参数满足:
Figure FDA0002613119640000011
时,初始状态不同的两个忆阻混沌系统即可实现有限时间同步;上述参数k1、k2均为忆阻混沌电路的放大倍数且取值为常数,-G为有源忆阻器中电导器件的负电导值,C1为驱动端忆阻混沌电路中电容器件的电容值;其中:
在有限时间同步的作用下,驱动端忆阻混沌系统的状态方程为:
Figure FDA0002613119640000012
在有限时间同步的作用下,响应端忆阻混沌系统的状态方程为:
Figure FDA0002613119640000013
其中x1=y1=v1、x2=y2=v2,v1、v2分别是驱动端、响应端忆阻混沌系统中电容C1、C2两端的电压;x3=y3=iL,iL是驱动端、响应端忆阻混沌系统中流过电感L的电流;
Figure FDA0002613119640000021
Figure FDA0002613119640000022
为驱动端、响应端忆阻混沌系统中的电感;
Figure FDA0002613119640000023
Figure FDA0002613119640000024
R=1;u1~u4分别为所设的4个有限时间同步控制方程式;
驱动端图像加密步骤:采用驱动端忆阻混沌系统进行图像加密;具体包括如下子步骤:
A1、读取一个需要加密的原始图片并生成相应的明文矩阵A,将明文矩阵A转化成二进制明文序列h′j
A2、对驱动端混沌信号进行采样和加密;采用四阶龙格-库塔法和数据加密方法,将驱动端混沌信号转化为离散数字信号ω(4i);其中,采样过程中,必须满足下述不等式:
Figure FDA0002613119640000025
其中U表示忆阻混沌系统中状态变量的个数,T为采样频率,原始图片的像素为M*N,采样时间间隔为[t0,tn],n表示最大采样次数;
A3、将采样得到的离散数字信号ω(4i)进行编码处理,编码过程如下:
Figure FDA0002613119640000026
其中i=1、2、…、n,a、b、c和d都是0~255之间的随机数,x1(i)、x2(i)、x3(i)、x4(i)为驱动端忆阻混沌系统1维到4维的状态变量采样离散值;
A4、将步骤A3编码得到的离散混沌序列ωj中的每个元素分别与256进行求余运算,得到元素处于[0,255]区间内的离散混沌序列Pj;其中,ωj={ω(0),ω(1),ω(2),.....};
A5、将步骤A4编码得到的离散混沌序列Pj内的十进制数转化成二进制数,得到二进制加密序列P′j
A6、将步骤A5处理得到的二进制加密序列P′j与步骤A1输出的二进制明文序列hj′,利用按位异或逻辑运算进行加密,加密函数如下:
Figure FDA0002613119640000031
其中E(x,y)为按位异或逻辑运算,而rj′则为加密后的二进制密文序列;
A7、将步骤A6得到的二进制密文序列rj′转换为十进制密文序列rj
A8、将步骤A7得到的十进制密文序列rj重组成对应的密文矩阵B,然后按照密文矩阵B中各个元素表示的灰度值,将密文矩阵B转换成相应的加密图像。
2.根据权利要求1所述的图像传输方法,其特征在于,响应端图像解密步骤包括以下子步骤:
B1、读取一个需要解密的加密图片并生成相应的密文矩阵B,将所述密文矩阵B转化成二进制密文序列rj′;
B2、对响应端混沌信号进行采样和加密,采用四阶龙格-库塔法和数据加密方法,将响应端混沌信号转化为离散数字信号w'(4i);其中,采样过程中,必须满足下述不等式:
Figure FDA0002613119640000032
其中,U表示忆阻混沌系统中状态变量的个数,T为采样频率,加密图片的像素为M*N,采样时间间隔为[t0,tn],n表示最大采样次数;
B3、对步骤B2采样得到的离散数字信号ω'(4i)进行编码处理,编码过程如下:
Figure FDA0002613119640000033
其中,i=1、2、…、n,a、b、c和d都是0~255之间的随机数,而y1(i)、y2(i)、y3(i)、y4(i)都是响应端忆阻混沌系统1维到4维的状态变量采样离散值;
B4、将步骤B3编码得到的混沌序列ω′j中的每个元素分别与256进行求余运算,得到元素处于[0,255]区间内的离散混沌序列qj,其中,ω′j={ω'(0),ω'(1),ω'(2),....};
B5、将步骤B4编码得到的离散混沌序列qj内的十进制数转化成二进制数,得到解密序列q′j
B6、将步骤B5编码得到的解密序列q′j与步骤B1输出二进制密文序列rj′,利用按位异或逻辑运算进行解密,解密函数如下:
Figure FDA0002613119640000041
B7、将步骤B6得到的二进制明文序列z′j,转换成十进制明文序列zj
B8、将十进制明文序列zj重组成对应的明文矩阵C,然后按照明文矩阵C中各个元素表示的灰度值,将明文矩阵C还原成原始图像。
3.一种用于权利要求1-2中任一所述的一种基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法实现的图像传输系统,该图像传输系统采用混沌系统的有限时间同步策略进行图像的加密传输和解密,其特征在于,所述图像传输系统包含如下模块:
驱动端图像加密模块:用于对图像进行加密处理和传输;其中,将驱动端对图像采样所得的二进制明文序列h′j,与驱动端编码处理得到的二进制加密序列p′j,通过按位异或逻辑运算进行加密,根据得到二进制密文序列rj′,将其转换成加密图像;
响应端图像解密模块:用于对图像进行解密处理;其中,将响应端对解密图片采样所得的二进制密文序列rj′,与响应端编码得到的解密序列q′j,利用按位异或逻辑运算进行解密,根据得到二进制明文序列z′j,将其还原成解密图像。
4.根据权利要求3所述的图像传输系统,其特征在于,所述的驱动端图像加密模块具体包括如下子模块:
驱动端混沌序列处理子模块,用于将驱动端混沌信号利用采样和求余方法,处理成二进制离散混沌序列,此序列即为加密序列;
驱动端图像处理子模块,用于将需要加密的原始图像转化成二进制明文序列;
加密图像处理子模块,用于将经过加密处理后的二进制密文序列还原成密文矩阵,按照密文矩阵每个元素表示的灰度值,将密文矩阵还原成加密图像。
5.根据权利要求3所述的图像传输系统,其特征在于,所述的响应端图像解密模块具体包括如下子模块:
响应端混沌序列处理子模块,用于将响应端混沌信号利用采样、求余方法,处理成二进制离散混沌序列,此序列即为解密序列;
响应端图像处理子模块,用于将需要解密的图像,转化成二进制密文序列;
解密图像处理子模块,用于将经过解密处理后的二进制明文序列还原成明文矩阵,按照明文矩阵每个元素表示的灰度值,将明文矩阵还原成原始图像。
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