[发明专利]基于忆阻混沌系统有限时间同步的图像传输方法及系统

摘要

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。

主权项

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；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：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：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：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。