混沌同步與混沌數(shù)字水印研究.pdf

1、混沌現(xiàn)象作為非線性科學的主體之一，近年來一直得到各個科學領(lǐng)域眾多研究人員的重視，并在自然科學和社會科學等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用?；煦缤絾栴}作為混沌科學的一個重要研究方向自上個世紀90年代以來發(fā)展迅速，并在保密通訊、圖像處理等應用方面取得了可喜的進展，越來越多的領(lǐng)域(如生物、經(jīng)濟、物理等)中發(fā)現(xiàn)了混沌同步現(xiàn)象，而形成這些同步行為的系統(tǒng)往往具有不同的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，這樣就需要對不同系統(tǒng)之間的混沌同步現(xiàn)象進行研究，而就目前所知這方面的研究還很少。

2、另外，隨著網(wǎng)絡和多媒體技術(shù)的發(fā)展，多媒體信息安全顯得日益重要，考慮到傳統(tǒng)密碼學的不足，近年來，人們開始尋求多媒體信息保護的新方法。其中，基于混沌的數(shù)字水印技術(shù)顯示出了其獨到的優(yōu)勢，有可能成為新的多媒體保護的有效手段。
　　 論文研究了線性耦合控制、主動控制、自適應控制等方法，重點研究了異結(jié)構(gòu)混沌系統(tǒng)的同步問題，對混沌系統(tǒng)同步控制器的設計進行了理論分析和仿真驗證,以不確定性的異結(jié)構(gòu)混沌系統(tǒng)的自適應同步設計為研究重點，并對基于混沌的

3、數(shù)字水印算法進行了研究和實驗。主要研究內(nèi)容包括:
　　 論文首先回顧了混沌及混沌同步的有關(guān)概念，對基于混沌的數(shù)字水印研究概況進行了詳細地概括與總結(jié)。
　　 設計了三種不同的陳氏混沌系統(tǒng)同步方案：參數(shù)已知時采用線性耦合控制及主動控制方法，給出了耦合同步反饋增益矩陣系數(shù)的取值范圍和主動控制同步控制器的設計，這兩種控制方法設計相對簡單，同步響應速度快；參數(shù)未知時采用自適應控制方法，并分別設計一個控制器和三個控制器來實現(xiàn)陳氏混沌

4、系統(tǒng)的完全同步，并得出了相應的參數(shù)自適應律。
　　 提出了不同結(jié)構(gòu)混沌系統(tǒng)的主動控制同步，給出了主動控制設計的基本思想，并以Genesio混沌系統(tǒng)與陳氏混沌系統(tǒng)、統(tǒng)一混沌系統(tǒng)與Genesio混沌系統(tǒng)為例說明了主動控制同步控制器的設計方法，設計方案簡單，所設計的控制器能實現(xiàn)異結(jié)構(gòu)混沌系統(tǒng)指數(shù)漸近同步。
　　 論文以不確定性異結(jié)構(gòu)混沌系統(tǒng)的同步為研究重點，給出了自適應控制同步設計的一般原理。基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，分

5、別以參數(shù)不確定的Genesio混沌系統(tǒng)與陳氏混沌系統(tǒng)、統(tǒng)一混沌系統(tǒng)與Genesio混沌系統(tǒng)、變形蔡氏電路與Lorenz混沌系統(tǒng)、變形蔡氏電路與呂氏混沌系統(tǒng)為例說明了自適應同步控制器的設計方法，得出了相應的參數(shù)自適應律，解決了系統(tǒng)參數(shù)未知時不同系統(tǒng)間的同步問題。
　　 提出了不確定性異結(jié)構(gòu)超混沌系統(tǒng)的同步，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，對超混沌陳氏系統(tǒng)與廣義Henon-Heiles系統(tǒng)的同步控制器進行了設計，并得出了相應的參數(shù)自

6、適應律。
　　 對于混沌系統(tǒng)的廣義同步問題，論文提出了一種廣義同步設計的一般性方法，該方法既可應用于連續(xù)混沌系統(tǒng)也可應用于離散混沌系統(tǒng)。文中以Lorenz混沌系統(tǒng)、Rossler混沌系統(tǒng)、 Henon映射為例進行了廣義同步的設計。
　　 提出了一種新穎的基于混沌的空域數(shù)字水印算法。不同于目前大部分混沌水印方案，算法采用兩類混沌映射以增強水印的安全性，一類二維混沌映射用于嵌入位置的加密；另一類一維混沌映射用于確定水印嵌入到

7、載體圖像像素的比特位，水印的提取依賴于密鑰，最后對水印算法進行了不可見性和魯棒性測試。
　　 基于混沌序列提出了兩種變換域數(shù)字水印方案：一種是基于人類視覺系統(tǒng)的水印方案，充分利用人眼的視覺掩蔽特性將水印信號嵌入到分塊離散余弦變換(DCT)的次低頻系數(shù)中，在DCT域內(nèi)實現(xiàn)了一種圖像內(nèi)容自適應的有意義圖像水印算法；另一種是基于DCT相位的水印方案，利用DCT域的相位成分比幅值成分包含更多的圖像信息，從而具有更好的魯棒性的特性，提出了