憶阻器混沌及其在視頻加密中的應(yīng)用.pdf

1、2008年惠普實驗室利用TiO2研制出世界上第一個實際憶阻器器件，之后對TiO2憶阻器的研究成為熱點。TiO2憶阻器是一種具有記憶特性和納米級結(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、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)計了一種新的含有TiO2憶阻器的混沌電路。詳細分析了該電路的動力學特性，并進行了DSP數(shù)字化

2、實現(xiàn)，對生成的混沌序列進行了NIST測試。結(jié)合H.264編碼，利用此混沌序列設(shè)計了基于4×4子塊的DCT系數(shù)混沌加密算法，并應(yīng)用于視頻的加密過程中。
　　本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　?。?）憶阻器作為一種非線性器件，其與混沌學有著千絲萬縷的關(guān)系，同時混沌學與密碼學密切相關(guān)。研究了混沌學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)，分析了密碼學基本理論以及混沌學與密碼學之間的聯(lián)系，對憶阻器的特性，應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢

3、做了綜述。
　?。?）基于TiO2憶阻器模型和著名的蔡氏電路，設(shè)計了一個新的含有TiO2憶阻器的混沌振蕩電路。對該電路進行了動力學特性分析，包括平衡點集的求解及其穩(wěn)定性的判斷，分岔圖和Lyapunov指數(shù)圖譜的分析等。通過DSP技術(shù)對憶阻器混沌電路進行了實驗驗證，并對產(chǎn)生的混沌序列進行了NIST測試，結(jié)果顯示此序列具有良好的隨機性。
　?。?）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)計采用了圖像加密中經(jīng)典的加密模型，即置亂-擴散模型，置亂過程的實現(xiàn)基于H.264編碼結(jié)構(gòu)中宏塊特點，對4×4子塊整體進行混沌占空置亂，并不改變子塊中像素點的值；擴散過程首先對4×4子塊進行分層整合，然后對整合后的像素點依次進行混沌占空置亂和擴散操作，擴散中融合了DNA編碼，其大大提高了算法的安全性。采用JM軟件結(jié)合算法對視頻進行加密，實驗結(jié)果顯示，此算法可以實現(xiàn)對視頻圖像很好的隱藏效果，同時分析了算法的密鑰空間